PRC-08
RANCANG BANGUN ALAT CETAK BRIKET SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF DI KEPULAUAN TERPENCIL Riyadi, Ahmad Kholil, Siska Titi Dwiyati, Agus Rianto, Abdi Ilahi e-mail :
[email protected],
[email protected] Prodi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta ABSTRAK Briket merupakan salah satu energi alternatif di kepulauan terpencil. Proses pembuatan briket memerlukan alat cetak yang mampu menghasilkan briket berkualitas. Pertimbangan alat sederhana, mudah pembuatan, mudah
perawatan, dan mudah dibawa menjadi dasar desain alat cetak briket untuk daerah kepulauan terpencil. Proses rancang bangun dimulai dengan desain alat tiga dimensi menggunakan software CAD, kemudian dilakukan analisa tegangan menggunakan gaya tekan hidrolik bertekanan 20 MPa, 30 MPa, dan 40 MPa. Dari hasil analisa diperoleh tegangan maksimum pada rangka sebesar 40,34 MPa dengan faktor keamanan 5,13. Berdasarkan faktor keamanan tersebut maka rancangan dinyatakan aman. Selanjutkan proses pembuatan rangka dilakukan dengan merakit komponen-komponen rangka dengan proses pengelasan. Untuk menjaga alat terhindar dari korosi, semua rangka dilakukan pengecatan. Kata kunci : briket, alat, cetak.
1.
PENDAHULUAN Briket merupakan perubahan bentuk dari bentuk curah menjadi bentuk padat yang dihasilkan dari pemampatan komponen penyusunnya disertai panas. Jadi briket adalah proses membentuk bahan baku karbon yang digunakan sebagai bahan bakar menjadi bentuk padat dengan jalan melakukan kompaksi atau kempa menggunakan mesin pencetak. Bahan pembuat briket harus mempunyai kandungan bahan bakar merupakan unsur-unsur mudah terbaik yang dikombinasikan dengan oksigen, panas yang dihasilkan selama pembakaran disebut dengan nilai kalori bahan bakar (calorific value of fuel). Sedangkan briket arang adalah arang yang mempunyai bentuk tertentu, kerapatannya tinggi, diperoleh melalui cara pengempaan arang halus yang dicampur dengan bahan perekat misalnya pati, ter kayu, ter bitumen, dan lain-lain. Penjelasan lain menerangkan bahwa briket arang adalah arang kayu yang dirubah bentuk, ukuran dan kerapatannya dengan cara mengempa campuran serbuk dengan bahan perekat. Briket dengan kualitas yang baik diantaranya memiliki tekstur yang halus, tidak mudah pecah, keras, aman bagi manusia dan lingkungan yang juga memiliki sifat-sifat penyalaan yang baik, diantaranya adalah: mudah menyala, waktu nyala cukup lama, tidak menimbulkan jelaga, asap sedikit cepat hilang dan memiliki nilai kalor yang cukup tinggi. Kompaksi (compaction) yang berarti pemampatan atau pemadatan. Oleh karena itu dibutuhkan sebuah alat kompaksi untuk memampatkan residu dari hasil proses pirolisis plastic sebagian paduan dari arang ampas tebu agar dapat menghasilkan sebuah briket. Pada proses pemadatan pada setiap daya pemadaman tertentu, kepadatan yang tercapai tergantung pada banyaknya air yang terdapat pada campuran
tersebut, yaitu kadar airnya. Apabila kadar air rendah mempunyai sifat keras atau kaku sehingga sulit untuk dipadatkan. Oleh karena itu dalam proses percetakan briket haruslah memiliki kadar air yang tepat agar didapatkan briket yang ideal. Dalam penelitian ini adalah pemadatan residu dari hasil pirolisis limbah plastik dengan arang eceng gondok untuk mendapatkan sebuah briket. Residu yang dihasilkan adalah berupa karbon yang akan dipadatkan dengan menggunakan tepung kanji bahan perekatnya. Cetakan (mold) adalah rongga tempat material leleh (plastic atau abu) untuk memperoleh bentuk. Cetakan terdiri dari dua bagian yaitu pelat bergerak (moveable plate) dan pelat diam (stationary plate). Sebagian besar cetakan dibuat dari baja dan sebagian kecil terbuat dari alumunium (untuk produksi styrofoam). Masyarakat di kepulauan terpencil dipaksa untuk memikirkan alternatif lain dalam mengatasi krisis energi, salah satu alternatif pengganti bahan bakar minyak adalah briket. Briket merupakan salah satu bahan bakar yang memiliki prospek bagus untuk dikembangkan, karena selain proses pembuatannya yang mudah dan ketersediaan bahan bakunya juga mudah didapat. Dalam pembuatan briket yang dibutuhkan yaitu alat pencetak dari briket tersebut agar masyarakat mudah dalam proses pembuatan briket.
2.
TUJUAN PENELITIAN Tujuan penelitian ini adalah membuat alat cetakan briket untuk menghasilkan briket dari limbah arang eceng gondok dan limbah plastik untuk di daerah kepulauan terpencil.
Seminar Nasional Mesin dan Teknologi Kejuruan, 25 Mei 2016
228
PRC-08 3.
METODE PENELITIAN Alir kerja merupakan penjelasan tentang tahapan yang akan ditempuh dalam penelitian ini. Dimulai dari perencanaan dimensi atau ukuran alat pencetak briket dengan menggunkan software CAD/CAE. Berikut ini adalah alir kerja yang akan dilakukan, dapat dilihat dari gambar berikut.
Gambar 2. Desain 3D alat cetak briket Setelah diperoleh model 3D pada Software CAD, selanjutkan dilakukan stress analysis menggunakan gaya tekan pada rangka yang diakibatkan oleh gaya dorong dongkrak. Gaya tekan diberikan secara bervariasi, yaitu 20 MPa, 30 MPa, dan 40 MPa. Hasil analisis kekuatan rangka pada model alat cetak briket dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 1. Alur penelitian
4.
HASIL DAN ANALISA Proses rancang bangun alat cetakan diawali dengan deain menggunakan Software CAD. Pertimbangan alat sederhana, mudah pembuatan, mudah perawatan, dan mudah dibawa menjadi dasar deasain alat cetak briket untuk daerah kepulauan terpencil. Hasil deasin dalam bentuk CAD dapat dilihat pada gambar 2
Gambar 3. Gaya tekan 20 Mpa.
Tabel 1. Hasis analisa tegangan untuk 20 Mpa Nama
Min.
Maks.
Von mises stress
0.0061 MPa
20.17 MPa
1st principal stress
-15.66 MPa
19.36 MPa
3rd principal stress
-32.32 MPa
3.68 MPa
Displecement
0 mm
0.026 mm
Safety Factor
10.26 ul
15 ul
.
Seminar Nasional Mesin dan Teknologi Kejuruan, 25 Mei 2016
229
PRC-08 misses stress ini terlihat bahwa untuk tekanan 40 MPa yang paling besar gayanya dan kemungkinan besar pula terjadi kegagalan pada bagian rangka cetakan briket akibat dari gaya tekan yang diberikan oleh alat pencetak briket dengan kekuatan dongkrak.
Gambar 4. Gaya tekan 30 Mpa. Tabel 2. Hasis analisa tegangan untuk 30 Mpa Nama
Min.
Maks.
Von mises stress
0.0007 MPa
30.18 Mpa
1st principal stress
-23.57 Mpa
29.04 Mpa
3rd principal stress
-48.55 Mpa
5.51 Mpa
Displecement
0 mm
0.039 mm
Safety Factor
6.86 ul
15 ul
Gambar 6. nilai von misses stress Nilai safety factor terbesar dimiliki oleh besaran gaya tekan 20 Mpa dengan nilai besaran 10.26, dan safety factor terkecil dimiliki oleh besaran gaya tekan 40 Mpa dengan nilai besaran 5.13. Dilihat dari hasil besaran safety factor yang terjadi pada rangka cetakan briket besaran tekanan yang memungkinkan terjadi kegagalan adalah dengan besaran gaya 40 Mpa.
Gambar 6. nilai safety faktor
Gambar 5. Gaya tekan 40 Mpa. Tabel 2. Hasis analisa tegangan untuk 40 Mpa Min.
Maks.
Von mises stress
Nama
0.0123 Mpa
40.34 Mpa
1st principal stress
-31.33 Mpa
38.72 Mpa
-64.63 Mpa
7,36 Mpa
0 mm
0.0522 mm
5.13 ul
15 ul
Proses pembuatan alat cetak briket menggunakan mesin las sebagai media untuk membantu proses penyambungan. Langkahlangkah proses pembuatan adalah sebagai berikut: 1.
Pemasangan dua buah baja hollow untuk kaki kerangka dengan di las.
rd
3 principal stress Displecement Safety Factor
Pada gambar 6, semakin besar nilai von misses stress yang didapat maka semakin besar pula kemungkinan suatu material yang diuji untuk terjadi kegagalan, pada hasil dari pengujian von Seminar Nasional Mesin dan Teknologi Kejuruan, 25 Mei 2016
230
PRC-08 2.
Pemasangan dua buah sisi kanan dan kiri untuk kaki kerangka dengan di las.
3.
Pemasangan penampang untuk sisi tiang samping kanan dan kiri dengan cara dilas.
4.
Pemasangan sisi tiang kanan dan kiri dengan penggabungan baja siku dengan cara di las.
5.
Pemasangan bagian atas penahan rangka dengan cara di las.
6.
Pembuatan alas pelat cetakan dengan cara memotong pelat sesuai dimensi desain.
7.
Pembuatan silinder alat penekan cetakan dengan cara memotong pipa baja sesuai dimensi desain.
8.
Pembuatan poros penekan dengan cara memotong baja poros dan mengelas sesuai dimensi desain.
9. Pemasangan pressure gauge pada bottle jack dengan cara di modifikasi.
5.
Seminar Nasional Mesin dan Teknologi Kejuruan, 25 Mei 2016
KESIMPULAN a. Rancang bangun alat cetak briket mempertimbangkan alat sederhana, mudah pembuatan, mudah perawatan, dan mudah dibawa menjadi dasar desain alat cetak briket untuk daerah kepulauan terpencil. b. Proses rancang bangun dimulai dengan desain alat tiga dimensi menggunakan software CAD, kemudian dilakukan analisa tegangan menggunakan gaya tekan hidrolik bertekanan 20 MPa, 30 MPa, dan 40 MPa. Dari hasil analisa diperoleh tegangan maksimum pada rangka sebesar 40,34 MPa dengan faktor keamanan 5,13. c. Berdasarkan faktor keamanan tersebut maka rancangan dinyatakan aman. Selanjutkan proses pembuatan rangka dilakukan dengan merakit komponen-komponen rangka dengan proses pengelasan. Untuk menjaga alat terhindar dari korosi, semua rangka dilakukan pengecatan.
DAFTAR PUSTAKA [1] Diah Sundari Wijayanti, 2009. Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit. Medan: Fakultas Pertanian. [2] Dorel Feldman dan Anton J. Hartono, 1995. Bahan Polimer Konstruksi Bangunan. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama. [3] Favan onu dkk, Seminar Nasional Teknik Mesin UMY 2010. Pengukuran Nilai Kalor Bahan Bakar Briket Arang Kombinasi Cangkang Pala (Myristica Fragan Houtt) dan limbah Sawit (Elaeis Guenensis). Jogjakarta: Teknik Mesin UMY. [4] Hari Armanto dan Daryanto, 2006. Ilmu Bahan. Jakarta: Bumi Aksara, cetakan ketiga. [5] Ju Win, 2010. Kualitas Papan Komposit Pada Berbagai Kadar Ditif Berbahan Limbah Batang Kelapa 231
PRC-08 Sawit Dan High Density Polyethylene. Medan: Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara. [6] Riyadi dkk. 2008. Modul Mesin Konversi Energi, Jakarta: Universitas Negeri Jakarta. [7] Rudolf Szilard. 1974 Teori dan Analisis Pelat Metode Klasik dan Numerik. Jakarta: Erlangga. [8] Schonmetz alois dkk, 1985. Pengetahuan Bahan Dalam Pengerjaan Logam. Bandung: Angkasa. [9] Siswono Yudohusodo. 1998. Kebutuhan Negara Kepulauan Berpenduduk Heterogen Dengan Persebaran Yang Timpang. Jakarta: Tema Baru. [10] Siti Jamilatun. 2011. Kualitas sifatsifat Penyalaan Dari Pembakaran Briket Tempurung Kelapa, Briket Serbuk Gergaji Kayu Jati, Briket Sekam Padi Dan Briket Batu Bara, Energi Pengembangan Teknologi Kimia untuk Pengolahan Sumber Daya Alam Indonesia. Jogjakarta: Fakultas Teknik Kimia. [11] Siti Nurjanah, Dede Rohmat, dan Agus Hidayatul Rahman, 2010. Pemanfaatan Serat Eceng gondok Sebagai Bahan Komposit Tekstil,(Skripsi). Bogor: Institut Pertanian Bogor. [12] Tim Penyusun Kamus PS. 1996. Kamus Pertanian Umum,. Jakarta: PT. Penebar Swadaya.
Seminar Nasional Mesin dan Teknologi Kejuruan, 25 Mei 2016
232
