PROSES DESAIN DAN PENGUJIAN MESIN PRESS HIDROLIK BRIKET LIMBAH BAMBU

  Seminar Nasional Teknologi dan Rekayasa (SENTRA) 2017

  ISSN (Cetak) 2527-6042 eISSN (Online) 2527-6050

PROSES DESAIN DAN PENGUJIAN MESIN PRESS HIDROLIK

BRIKET LIMBAH BAMBU

_{*1 2 3} Iis Siti Aisyah , Ali Saifullah , Taufik Satya _1,2,3

  Universitas Muhammadiyah Malang Kontak person:

  Iis Siti Aisyah ₁ E-mail: siti@umm.ac.id

  

Abstrak

Briket merupakan salah satu solusi altenatif yang cukup efektif dan efisien dalam menghadapi

krisis sumber energi fosil untuk bahan bakar. Melihat pola manajemen limbah bambu di industri tusuk

sate yang masih belum secara optimal memanfaatkan limbah, maka melalui penelitian ini dicoba untuk

merancang dan membuat mesin press briket limbah bambu agar dapat dimanfaatkan sebagai sumber

energi alternatif. Mesin press yang dirancang mempunyai kapasitas 6 kg/jam dan mempunyai

kemampuan untuk mengukur tekanan sehingga sekaligus berfungsi sebagai alat ukur. Dalam

perancangan, ditentukan dimensi dan kapasitas dari komponen utama yang terdiri dari rangka, cetakan

briket dan penekan briket, serta silinder hidrolik yag digunakan agar aman dalam operasinya.

  

Selanjutnya, setelah proses manufaktur, mesin press tersebut diuji untuk mengetahui kemampuan

mesin untuk membuat briket dalam beberapa variasi besaran tekanan dan komposisi briket. Guna

mengetahui variasi tekanandan komposisi briket mana yang optimal maka selanjutnya briket diuji

terhadap variabel lama pembakaran dan porositas. Dari penelitian dapat disimpulkan bahwa proses

perancangan menghasilkan mesin press yang memenuhi tujuan perancangan. Sedangkan karakteristik

briket yang dihasilkan untuk lama pembakaran tertinggi didapatkan pada dengan tekanan pengepresan

₂

500 kg/cm dengan lama pembakaran 40 menit 21 detik. Sedangkan yang terpendek adalah untuk

₂

tekanan pengepresan 100 kg/cm dengan lama pembakaran 28 menit 38 detik. Nilai porositas tertinggi

₂

didapatkan dengan tekanan pengepresan 100 kg/cm dengan nilai 77,32%. Sedangkan nilai porositas

₂

terendah, yaitu sebesar 43,56%, didapatkan dari tekanan pengepresan 500 kg/cm . Untuk komposisi

briket, komposisi 25% memberikan nyala terlama yaitu 70 menit 12 detik sedangkan porositas tertitnggi

didapatkan untuk komposisi 5% dengan nilai 67,12%.

  Kata kunci : mesin press, hidrolik, briket, lama pembakaran, porositas

1. Pendahuluan Material limbah ditemukan melimpah di Kecamatan Tumpang daerah Kabupaten Malang.

  Beberapa industri skala kecil dan menengah khususnya untuk pengrajin tusuk sate di Daerah Tumpang banyak yang membuang hasil dari limbah kerjainan tusuk sate berupa serbuk begitu saja tanpa dimanfaatkan kembali. Masyarakat di Kecamatan Tumpang khususnya di Desa tempat penelitian ini berlangsung tidak mengetahui bahwa dengan memanfaatkan hasil limbah tusuk sate yang berupa serbuk sebagai bahan baku untuk dijadikan briket.

  Briket merupakan salah satu solusi altenatif yang cukup efektif dan efisien dalam menghadapi krisis sumber energi atas energi fosil untuk bahan bakar seperti yang telah diperkirakan oleh para ahli dan ilmuwan. Briket juga mempunyai beberapa keuntungan antara lain kering sehingga nilai panasnya seragam dan tinggi, kerapatan tinggi sehingga ruang penyimpanannya minimum, dan dapat dilakukan pembakaran dalam sistem yang dirancang untuk batubara.

  Briket dapat dibuat dari biomassa yang merupakan bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintesis baik berupa produk maupun buangan. Yang digunakan adalah bahan bakar biomassa yang nilai ekonomisnya rendah atau merupakan limbah setelah diambil produk primernya [1]. Bambu dapat digunakan sebagai sumber energi terbarukan berupa biomassa. Pemanfaatan biomassa bambu ini sangat berpotensi karena mudah dibudidayakan, ramah lingkungan dan produktivitas biomasa bambu per satuan luas lebih tinggi dibanding dengan sebagian besar jenis tanaman lainnya yaitu sekitar 33,4- 109,2 ton/ha/tahun dengan masa panen yang cukup singkat yaitu berkisar 1-3 tahun serta dapat dipanen sepanjang tahun sehingga kontinuitas bahan baku ini selalu terjaga [2].

  Seminar Nasional Teknologi dan Rekayasa (SENTRA) 2017

  ISSN (Cetak) 2527-6042 eISSN (Online) 2527-6050

  Sehubungan dengan briket biomassa, dua variabel penting yang perlu diperhatikan adalah pengaruh variasi tekanan pengepresan terhadap kualitas briket karena semakin besar tekanan pengepresan yang diberikan maka porositasnya akan semakin kecil [3]. Juga sebagai akibat dari kenaikan tekanan pengepresan, maka akan menaikkan nilai kekuatan mekanik dan memperlambat waktu pembakaran [4]. Disamping itu, untuk membuat briket diperlukan perekat meskipun kadar perekat dalam briket tidak boleh terlalu tinggi karena dapat mengakibatkan penurunan mutu briket yang sering menimbulkan banyak asap. Kadar perekat yang digunakan umumnya tidak lebih dari 5 % [5].

  Dari latar belakang diatas maka penelitian ini ditujukan untuk memperkenalkan mesin press briket untuk limbah bambu dengan kemampuan pressing, yang merupakan kebaharuan dalam rancangan mesin press, yang memadai serta mampu menunjukkan berapa besar tekanan tersebut sehingga masyarakat sekitar berkeinginan untuk memanfaatkan limbah bambu untuk bahan bakar alternatif yang berbentuk briket. Juga dalam pengujian, ditentukan variabelnya ujinya adalah tekanan pengepresan dan komposisi briket terhadap waktu pembakaran dan pororsitas briket.

1. Metode Penelitian

2.1 Metode perancangan mesin press

  Dalam perancangan mesin press untuk briket bambu ini, maka langkah-langkah yang ditempuh adalah: >Studi Lapangan, dengan survei langsung ke sumber bahan briket pada pabrik tusuk sate di Kecamatan Tumpang. >Studi literatur untuk mencari dan mempelajari bahan pustaka yang berkaitan dengan segala permasalahan mengenai perencanaan mesin hidrolik >Perencanaan dan perhitungan yang bertujuan untuk mendapatkan desain dan mekanisme dengan memperhatikan data yang telah didapat dari studi literatur dan studi lapangan langsung.

  Rancangan mesin yang akan di rancang ini adalah mesin press hidrolik manual. >Penyiapan komponen peralatan yang meliputi beberapa alat antara lain: Besi Kanal, Hydraulic

  Jack, Plat Baja, Mesin Las dan lain-lain >Pembuatan mesin setelah diketahui spesifikasi dari bahan maupun dimensi dari komponen yang akan diperlukan untuk pembuatan alat. Dari komponen yang diperoleh kemudian dilakukan perakitan untuk membuat alat yang sesuai dengan desain yang telah dibuat.

  Setalah melakukan langkah-langkah tersebut maka data utama dari alat press briket bambu dapat dilihat pada Tabel 1.

  

Tabel 1 Data utama mesin press hidrolik briket limbah bambu

  No. Nama Komponen Bahan

  1. Cetakan, d = 40 mm, t = 68 mm. ST60-2

  2. Penekan, d = 40 mm, t =68 mm. ST60-2

  3. Silinder hidrolik, double acting, bore size = 40 mm, rod size = 22.4 mm, long stroke = 200 mm.

  4. Pompa, daya = 161,5 W

  5. Frame (standard JIS-G3101) besi channel UNP 100 profile U- beam Data utama tersebut direncanakan setelah data awal mengenai proses pengepressan briket didapatkan. Untuk perancangan, gaya total yang digunakan sebesar 3230,66 N. Kebutuhan bambu untuk produksi briket adalah 50 gram untuk satu briket. Karena tekanan yang dibutuhkan untuk membua briket sebesar 1,3 MPa, maka berdasarkan Catalogue Hydraulic Cylinder dipilih diameter silinder sebesar 22,4 mm dengan panjang langkah 200 mm. Dalam perencanaan frame dipertimbangkan gaya ₂ bending, sebesar 30302,71 N/m . Dari data ini kemudian diwujudkan dalam bentuk mesin press seperti pada Gambar 1. Sedangkan hasil briket arang bambu dapat dilihat pada Gambar 2.

  Seminar Nasional Teknologi dan Rekayasa (SENTRA) 2017

  ISSN (Cetak) 2527-6042 eISSN (Online) 2527-6050

  (a) (b) (c) (d)

Gambar 1. a. Cetakan, b. penekan, c. hydraulic jack, d. assembly mesin press.

  

Gambar 2. Briket bambu

2.2 Metode pengujian mesin press

  

Tabel 2 Rancangan penelitian tekanan pengepresan

Tabel 3 Rancangan penelitian komposisi briket

n Komposisi (%)

  5

  10

  15

  Dalam pengujian mesin press ini maka rancangan penelitian yang digunakan adalah metode eksperimental dengan mengambil rancangan penelitian seperti pada Tabel 2 dan Tabel 3.

  25

  1 A ¹¹ M ¹¹ A ²¹ M ²¹ A ³¹ M ³¹ A ⁴¹ M ⁴¹ A ⁵¹ M ⁵¹

  2 A ¹² M ¹² A ²² M ²² A ³³ M ³³ A ⁴² M ⁴² A ⁵² M ⁵²

  3 A ¹³ M ¹³ A ²³ M ²³ A ³³ M ³³ A ⁴³ M ⁴³ A ⁵³ M ⁵³ n Tekanan Pengepresan (kg/cm ² )

  100 200 300 400 500

  1 B ¹¹ P ¹¹ B ²¹ P ²¹ B ³¹ P ³¹ B ⁴¹ P ⁴¹ B ⁵¹ P ⁵¹

  2 B ¹² P ¹² B ²² P ²² B ³³ P ³³ B ⁴² P ⁴² B ⁵² P ⁵²

  3 B ¹³ P ¹³ B ²³ P ²³ B ³³ P ³³ B ⁴³ P ⁴³ B ⁵³ P ⁵³

  20

  Seminar Nasional Teknologi dan Rekayasa (SENTRA) 2017

  ISSN (Cetak) 2527-6042 eISSN (Online) 2527-6050

  Langkah-langkah penelitian yang dilakukan adalah penyiapan bahan baku berupa pengayakan dengan 24 mesh dan pengarangan. Langkah kedua adalah pembuatan briket dengan mencampurnya dengan 5% perekat yang ditekan dengan 5 variasi tekanan. Selanjutnya briket diuji waktu pembakarannya dengan cara dihitung waktu pembakaran dari awal nyala sampai briket habis terbakar [3]. Sedangkan uji porositas dilakukan dengan penimbangan sample kering yang dilanjutkan dengan perendaman selama 3 jam dan selanjutnya ditimbang kembali [3].

3. Hasil dan Pembahasan

  Setelah langkah-langkah percobaan dilakukan, maka data-data yang didapat dari pengujian variasi penekanan terhadap lama pembakaran dan porositas briket diberikan dalam Tabel 4. Berdasarkan Tabel 4 dapat dilihat bahwa besarnya ukuran tekanan pengepresan sangat mempengaruhi lamanya pembakaran pada briket tersebut. Lama pembakaran tertinggi terdapat pada tekanan pengepresan 500 kg/cm² sebesar 40 menit 31 detik. Lama pembakaran terendah terdapat pada ukuran tekanan pengepresan sebesar 100 kg/cm² yaitu sebesar 28 menit 38 detik.

  

Tabel 4 Data hasil pengujian lama pembakaran briket

  Tekanan Lama No Ukuran Butir

  Pengepress Pembakaran

  X

  (Mesh) an (Kg/cm²) (Menit) 1 27,34

  1 2 27,59 100 24 28,38 3 29,02

  1 31,25 2 30,11 2 200 24 30,27 3 29,46

  1 33,18 300 2 35,21

  3 24 33,34 3 30,43 1 38,17 2 37,36

  4 400 24 38,01 3 38,51 1 36,23 2 41,55

  5 500 24 40,31 3 43,17 Semakin besar tekanan pengepresannya maka lama pembakaran briket akan semakin lama, begitu juga sebaliknya semakin kecil tekanan pengepresannya maka lama pembakaran briket semakin cepat. Itu dikarenakan pada sampel briket yang memiliki tekanan yang besar maka briket tersebut akan menjadi semakin rapat, sehingga pori-pori briket akan semakin kecil yang akan memperlambat proses pembakaran briket tersebut. Sedangkan apabila pori-pori briket besar, maka briket itu akan sangat cepat proses pembakarannya. Hal itu disebabkan karena banyak oksigen yang masuk melalui pori-pori briket yang besar.

  Berdasarkan Tabel 5 yang menunjukkan hubungan antara variasi tekanan dengan nilai porositas menunjukkan bahwa mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya tekanan pengepresan yang diberikan pada saat pembuatan briket. Nilai porositas tertinggi yaitu berada pada tekanan pengepresan 100 kg/cm² yaitu sebesar 77,32 %, sedangkan nilai porositas terendah yaitu berada pada tekanan pengepresan sebesar 500 kg/cm² yaitu sebesar 43,56 %. Dari grafik terlihat bahwa semakin besar tekanan pengepresan yang diberikan maka nilai porositas akan semakin sedikit. Ini disebabkan karena apabila semakin besar tekanan pengepresan maka briket akan semakin padat sehingga pori-pori yang terdapat pada briket akan semakin kecil. Ketika pori-pori pada briket sudah sangat kecil, maka air akan sulit untuk masuk ke dalam briket karena briket sudah terlalu padat, sehingga tidak ada ruang untuk air masuk kedalam briket.

  Seminar Nasional Teknologi dan Rekayasa (SENTRA) 2017

  24 48,03

  1

  24 53,74

  58,13

  2 61,95

  3 58,72 4 400

  1

  47,76

  3 71,19

  2 45,11

  3 50,15 5 500

  1

  24 48,87

  43,56

  2 44,75

  3 300

  2 77,28

  ISSN (Cetak) 2527-6042 eISSN (Online) 2527-6050

  X

  Sedangkan hasil pengujian untuk variasi komposisi briket dan lama pembakaran serta porositas briket diberikan pada Gambar 3 dan Gambar 4. Dari Gambar 3 dapat dilihat bahwa besarnya ukuran tekanan pengepresan dan banyaknya komposisi sangat mempengaruhi lamanya pembakaran pada briket tersebut. Lama pembakaran tertinggi terdapat pada tekanan pengepresan 500 kg/cm² dengan komposisi 25% dengan waktu 70 menit 12 detik. Lama pembakaran terendah terdapat pada komposisi 5% yaitu dengan waktu 55 menit. Semakin besar tekanan dan komposisi briket maka lama pembakaran briket akan semakin lama, begitu juga sebaliknya semakin kecil komposisi pada briket maka lama pembakaran briket semakin cepat.

  

Tabel 5 Data hasil pengujian porositas briket

Gambar 3. Pengaruh komposis terhadap lama pembakaran

  No Tekanan

  Pengepressa n (Kg/cm²) Ukuran Butir

  (Mesh) Lama

  Pembakaran (Menit)

  1 100

  73,06

  1

  24 70,79

  77,32

  2 79,19

  3 81,98 2 200

  1

  24 70,72

  3 37,06

  Seminar Nasional Teknologi dan Rekayasa (SENTRA) 2017

  ISSN (Cetak) 2527-6042 eISSN (Online) 2527-6050

  Berdasarkan Gambar 4 menunjukkan bahwa nilai porositas mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya komposisi yang diberikan pada saat pembuatan briket. Nilai porositas tertinggi yaitu berada pada tekanan pengepresan 500 kg/cm² dengan komposisi 5% yaitu sebesar 67.12 %, sedangkan nilai porositas terendah yaitu berada pada tekanan pengepresan sebesar 500 kg/cm² dengan komposisi 25% yaitu sebesar 48,26%.

  

Gambar 4. Grafik pengaruh komposisi terhadap porositas

4. Kesimpulan

  Hasil yang didapatkan dari pengaruh variasi tekanan pengepresan pada briket terhadap lamanya pembakaran menunjukkan bahwa semakin tinggi tekanan yang diberikan pada saat pembuatan briket, maka briket tersebut akan semakin lama pembakarannya, sedangkan untuk hasil yang didapatkan dari pengaruh variasi tekanan pengepresan pada briket menunjukkan bahwa nilai porositas mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya tekanan pengepresan yang diberikan pada saat pembuatan briket.

  Sedangkan dari hasil yang didapatkan dari pengaruh variasi komposisi dan pengepresan terhadap lamanya pembakaran menunjukkan bahwa semakin tinggi tekanan dan banyaknya komposisi yang diberikan pada saat pembuatan briket, maka pembakaran briket tersebut akan semakin lama. Dari hasil yang didapatkan dari pengaruh variasi komposisi terhadap porositas briket menunjukkan bahwa nilai porositas mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya tekanan pengepresan dan pemberian komposisi yang bertambah pada saat pembuatan briket.

  Referensi

  [1] ari G, dan Hartoyo, "Beberapa Sifat Fisis dan Kimia Briket Arang dari Limbah Arang Aktif", Puslitbang Hasil Hutan, Bogor, 1983

  [2] Zul Hilmi, F, "Analisis Char Hasil Pirolisis Limbah Platik Polyvinyl Chloride (PVC) berdasarkan Variasi Temperatur dan Pemanfaatannya Sebagai Bahan Bakar Briket", Tugas, Akhir, Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Universitas Gajah Mada, 2014

  [3 ]Afriane, CD, "Pengaruh Variasi Tekanan Pengepresan dan Ukuran Butir terhadap Kualitas Briket Bioarang Tempurung Kemiri dan Kulit Asam Jawa", Tugas Akhir, Universitas Syiah Kuala Darussalam, Banda Aceh, 2016.

  [4] Subroto, Himawanto DA, Sartono, "Pengaruh variasi tekanan pengepresan terhadap karakteristik mekanik dan karakteristik pembakaran briket kokas lokal", Jurnal Teknik Gelagar, vol. 18, no. 1, pp.

  73-79, 2007. [5] Triono, A, "Karakteristik Briket Arang dari Campuran Serbuk Gergajian Kayu Afrika ( Aesopsis eminii

  Engl) dan Sengon ( Paraserianthes falcataria L. Nielsen) dengan Penambahan Tempurung Kelapa ( Cocos Nucifera L)", Tugas Akhir, Departemen Hasil Hutan, Institut Pertanian Bogor, 2006.