Mekanisme Pemecah Biji Jarak - Copy

JURNAL AUSTENIT VOLUME 3, NOMOR 1, APRIL 2011

dq

27

MEKANISASI PEMECAHAN BIJI JARAK UNTUK MEMBUAT BIO DIESEL

Wirda Novarika AKJurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri SriwijayaJl.Srijaya Negara Bukit Besar Palembang 30139

Telp: 0711-353414, Fax: 0711-453211

RINGKASAN

Terakhir krisis bahan bakar membuat kita mencari material alternatif lain sebagaibahan bakar baru. Salah satunya adalah biji jarak pagar. Dimana pilihan itu dipilihsebagai bahan karena memiliki kekuatan lebih. Tetapi proses yang ada adalahdengan buatan tangan (manual), sehingga akan membuat proses tidak efektif danefisien. Dengan tujuan akan diperoleh alat penggiling biji jarak dimana dapatdigunakan untuk perubahan agar lebih efektif dan efisien.

Kata kunci : proses efektif, proses efisien

PENDAHULUANKrisis BBM fosil akhir–akhir inimendorong pencarian sumber bahanbakar alternatif terbarukan. Sumberbahan bakar alternatif itu antara lainberupa tanaman. Bahan bakar daritanaman yang dikembangkan sesuaiblue print pengelolaan energi nasionaladalah biodiesel, bioetanaol (gasohol),dan bio-oil. Biodiesel adalah bahanbakar untuk mesin-mesin diesel.Gasohol untuk mesin-mesin berbahan

bakar bensin. Sementara, bio-oil adalahpengganti bahan bakar atau minyaktanah.

Biodiesel dapat dibuat dari minyakmentah kelapa sawit (Crude Palm Oilatau CPO), minyak biji jarak pagar,minyak kelapa, dan tanaman lainnya.Beberapa tanaman yang potensialuntuk menghasilkan biofuel (bahanbakar yang dibuat dari bahan tanaman)dapat dilihat pada tabel 1.

Tabel 1. Berbagai Tanaman Penghasil Biofuel

Namatanaman

Produksi tanaman(MT/ha)

Produksi Biofuel(Liter/ha)

Energi Ekivalen(Kwh/ha)

Kelapa sawit 18-20 3.600-4.000 33.900-37.700

Jarak pagar 6-8 2.100-2.800 19.800-26.400

Tebu 35 1.800-2.700 17.000-25.500

Jarak kepyar 3-5 1.200-2.000 11.300-18.900

Ketela pohon 6 1.020 6.600

Akan tetapi, untuk memilih jenis bahanbaku biofuel diperlukan pertimbanganyang matang. Jarak pagar merupakanpilihan tepat. Alasannya, tanaman inimerupakan bahan pangan dan mudahditanam di berbagai lahan, termasuk

lahan kritis. Budi daya tanaman jarakjuga tidak memerlukan biaya yangtinggi dan bijinya cepat dipanen.

Biji jarak mengandung minyak lebih dari40%. Pengolahan biji jarak ini menjadi

VOLUME 3, NOMOR 1, APRIL 2011 JURNAL AUSTENIT

28dq

minyak jarak mentah dapat dilakukandengan cara sederhana sehingga dapatmenjadi sumber pendapatan baru bagipetani. Minyak jarak mentah dimurnikanmenjadi minyak jarak murni (purejatropha oil) dengan caramenghilangkan kandungan lemak dangum di dalamnya. Minyak jarak alamiini dapat langsung digunakan langsungtanpa proses lanjutan. Misalnya untukmengoperasikan mesin genset dan danmesin pembangkit listrik. Selain itu jugadapat digunakan sebagai minyak bakar,seperti untuk kompor, penghangat bibitayam boiler, dan lampu penerangan.

Untuk membuat biodiesel, minyak jarakmurni diolah dengan teknologi trans-esterifikasi menggunakan etanol ataumethanol. Biodiesel murni dapatdigunakan sebagai pengganti minyakdiesel atau solar maupun dicampurdengan solar untuk bahan bakarkendaraan bermesin diesel.

Keuntungan penggunaan minyak jarakadalah dapat menjaga kebersihanlingkungan. Emisi gas sulfur (Sox),nitrogen (NOx), dan karbon daripembakaran minyak jarak yangmencemari udara lebih kecildibandingkan minyak solar dari bahanbakar fosil. Berangkat dari persoalanpemenuhan kebutuhan bahan bakarbiodiesel di atas, maka penulismencoba merancang suatu alat bantusederhana penggiling biji jarak.

TINJAUAN PUSTAKAKriteria Pemilihan BahanPada setiap perencanaan suatuperalatan bahan, harus adapertimbangan pemilihan bahan yangmerupakan suatu syarat pentingsebelum melakukan perhitunganterhadap kekuatan dari komponen-komponen yang direncanakan tersebut.Selain itu pemilihan bahan juga harussesuai dengan kemampuan, sertafungsi beban-beban yang diterima olehtiap-tiap komponen yang terdapat padaperalatan tersebut. Adapun tujuan

pemilihan bahan tersebut adalah agarbahan yang direncanakan tersebutdapat ditekan seefisien mungkinpemakaiannya, selain itu bahantersebut diharapkan dapat menahanbeban yang diterimanya lebih baik.Halyang perlu diperhatikan sebagai faktordan pertimbangan pemilihan bahanadalah:1. Penggunaan bahan yang efisien,

tetapi tidak mengurangi kemampuandan fungsi dari komponen peralatanyang direncanakan.

2. Bahan tersebut mudah didapat dipasaran.

3. Mempunyai kekuatan yang cukupterhadap beban yang diterimanya.

4. Harga barang tersebut relatif murah.5. Untuk komponen-komponen tertentu

harus tahan terhadap korosi dankeausan.

Tetapi di dalam prakteknya, jarangsekali didapatkan bahan dengan sifatdan karakteristik seperti di atas. Dalamhal ini mempertimbangkan kekuatansuatu bahan perlu diusahakan agarjenis bahan yang dipergunakan tidakterlalu bervariasi.

Nama-Nama Bagian MesinPenggiling1. Pisau Penggiling

Berfungsi menggiling bahan baku bijijarak yang ingin dipergunakan.Gilingan ini direncanakan dibuat daribahan baja yang tahan karatsehingga hasil gilingan bersih.

2. Motor ListrikMotor listrik sebagai penghasil dayayang digunakan untuk menggerak-kan poros yang terhubung ke pisaupenggiling.

3. Poros BerulirMerupakan komponen mesin yangberputar, digunakan untuk men-transformasi atau memindahkandaya dari satu bagian ke bagian lain.Oleh karena itu, bahan yang dipakaiharus mempunyai kekuatan yang


dq

29

melebihi beban yang terjadi. Dalamperencanaan ini digunakan 1 buahporos dengan bahan yang samayaitu ST 42 dengan kekuatan tarik42kg/mm2.

4. PasakMerupakan bagian dari mesin yangberfungsi menetapkan bagian mesinyang berputar dengan poros. Olehkarena itu pasak dibuat dari bahanyang lebih lunak dari bahan poros,dengan tujuan agar pasak lebihmudah rusak bila terjadi pergeseranatau gesekan dengan bagian mesinyang ditahannya. Hal ini terjadikarena pasak lebih mudah dibuatdan diperbaiki, bahan pasakmempergunakan ST 37 dengankekuatan tarik 37 kg/mm2.

5. Pulley dan SabukDigunakan untuk mentransmisikandaya dan putaran dari motor listrik.Sabuk yang dipakai dalamperencanaan ini adalah sabuk tipe Vyang diambil dari standar PulleyBenzeller.

6. BantalanBantalan direncanakan untukmenerima beban radial, bebanaksial atau gabungankeduanya.Berfungsi untukmenumpu poros yang berputar danmenghaluskan putaran poros.

7. Kerangka MesinKerangka mesin mempunyai fungsiuntuk menahan berat seluruhkomponen yang terdapat padamesin penggiling biji jarak. Olehkarena itu penulis menggunakankerangka profil “L” sebab selainmaterial ini mudah didapat di`pasaran, juga mempunyai kekuatanyang cukup untuk menahan bebandari komponen-komponen yangtelah diren-canakan.

RANCANG BANGUNMenghitung Gaya Pemecahan BijiJarakSebelum memulai perencanaan,pertama kali dilakukan pengujianterhadap biji jarak dengan tujuan untukmengetahui besarnya gaya yangdibutuhkan untuk menghancurkan bijijarak tersebut. Adapun kriteria biji jarakyang digunakan adalah biji jarak yangsudah dikeringkan dan sudahdipisahkan dari cangkangnya.Berikut ini beberapa urutan proseduryang dilakukan dalam pengujian :

1. Siapkan pisau potong, timbangan,stopwatch dan 5 buah biji jarak yangtelah dikupas

2. Biji jarak diletakkan di atastimbangan

3. Letakkan pisau dalam keadaan siapmemotong lalu tekan pisaumemotong biji jarak

4. Amati gaya yang dihasilkan yangbisa dilihat dari jarum padatimbangan dan catat waktu yangdiperlukan untuk memotong bijijarak.

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat padagambar di bawah ini :

Gambar 1. Arah gaya pemotongan biji jarak


30dq

Tabel 2. Dari 5 kali pengujian didapatkan data-data

PengujianGaya

F(kg)

WaktuT

(detik)

TebalS

(mm)

1 2,5 0,57 8

2 2 1,5 7

3 2,5 1,26 9

4 1,5 0,96 7

5 2,5 1,26 9

6 1,5 0,96 7

7 2,5 1,26 9

8 1,5 0,96 7

9 2,5 1,26 9

10 2 1,44 8

Dengan asumsi setiap pisau dapat memotong 5 biji jarak sedangkan yang digunakanada 4 buah pisau. Maka besar gaya yang dibutuhkan unuk satu pisau = 2,5 Kg(diambil yang terbesar).

Gaya (F) untuk satu pisau per biji jarak = 2,5 Kg x 10 m/s= 25 NMaka gaya untuk 5 biji jarak/ pisau = 5 x 25 = 125 N

Pisau PenggilingBahan Pisau PenggilingPerencanaan ini menggunakan Pisaupenggiling yang berfungsimenghancurkan biji jarak yang telahdikupas. Untuk lebih jelasnya dapatdilihat dari gambar berikut :

Gambar 2. Pisau Penggiling

Bahan dari Pisau penggiling ini diambilbaja karbon ST 60 dengan kekuatantarik 60 Kg/mm2.Faktor keamanan Sf1 = 6

Sf2 = 2Panjang Pisau Penggiling = 87 mmmaka Tegangan Geser izin adalah

22

izin

bizin

5Kg/mm6.2

60kg/mmτ

Sf1xSf2

ττ

Momen Puntir Pada Pisau PenggilingUntuk menghitung momen puntir padapisau penggiling dapat digunakanpersamaan:

FxlT


dq

31


32dq


dq

33


34dq

)VT(TP 21

DimanaP = Daya Motor (KWatt)

T1=Tegangan sabuk sisi kencang(Kg)T2=Tegangan sabuk sisi kendur (Kg)V= Kecepatan putaran

(m/detik)(m/menit)

Untuk menyelesaikan persamaan diatas, lengkapi variabel-variabelperhitungan yang dibutuhkan.

Menentukan kecepatan putaran :

32,01x21,656Kg

44Kg

V.Fr

Fa

60000

3,14x63x50V

dtm0,16485V

menitm9,891V

Menentukan salah satu Tegangansabuk (T2) :Dimana = Koefisien gesek sabuk

= Besar sudut kontak pulley denganSabuk

2

1

T

T= Besar tegangan sabuk (Kg)

Menentukan koefisien gesek sabuk :

V152,6

42,60,54μ

menitm9,891152,6

42,60,54μ

80,277μ

Masukkan nilai koefisien gesek kepersamaan:

40,2778x3,1T

T2,3log

2

1

2,3

0,872292

T

Tlog

2

1

10,37925739T

Tlog

2

1

2,394T

T

2

1 21 2,394TT

Masukkan semua variabel yang didapatkedalam persamaan :

)VT(TP 21

dtm)0,16485T(2,394Tt0,5652KWat 22

dtm)0,16485(1,394Tt0,5652KWat 2

2,459Kg0,2298

0,5652T2 Tegangan

sabuk pada sisi kendur

21 2,394TT

5,886Kg92,394x2,45T1

Tegangan sabuk pada sisi kencang

BantalanUntuk mendapatkan ukuran daribantalan poros perlu dilakukanperhitungan berdasarkan perhitunganterdahulu. Dengan ukuran diameterporos yang telah dihitung di atas danbantalan hanya menerima beban radial,maka dipilihlah bantalan standardengan nomor 6303.Dari tabel standar untuk bantalandengan nomor 6303 didapat data-data:

Kapasitas nominal dinamisspesifik (C) = 1070 Kg

Kapasitas nominal statis spesifik(C0) = 660 Kg

e = 0,27 Untuk pembebanan pada cincin

dalam berputar, factor V = 1

Beban radial dapat ditentukan dengan:

Fr = F + WPoros + WPulley + T1

DimanaFr = Beban radial (Kg)F = Gaya pemecahan biji jarak(Kg)WPoros = Berat poros utama (Kg)WPulley= Berat pulley (Kg)T1 = Gaya tarik sabuk sisi kencang

(Kg)


dq

35

SehinggaFr = 12,5 Kg + 3 Kg + 0,27 Kg + 5,886 Kg

= 21,656 Kg

sedangkan

10Fa

C0 …...Lit.1.hal.143

15

CFa 0

44Kg15

660Fa

2,031x21,656Kg

44Kg

V.Fr

Fa

eV.Fr

Fa

maka didapat X = 0,56Y = 1,64

Faktor kecepatan (Fn) untuk bantalan

bola =3

1

n

33,3

Sehingga

Fn =3

1

50Rpm

33,3

= 0,87 Rpm

Beban Ekivalen Bantalan Radial (Pe)Menghitung beban ekivalen daribantalan dapat dilakukan denganmenggunakan persamaan berikut :

Y.FaV.X.FrPe

1,64x446561x0,56x21,Pe 84,287KgPe

Menentukan Umur Bantalan (Lh)Untuk mencari umur pemakaianbantalan harus diketahui dulu faktorumur bantalan (Fh) dengan persamaanberikut :

Pe

CFnFh

84,287

10700,87Fh

11,04Fh

Setelah didapat faktor umur bantalan,maka umur bantalan dapat dicaridengan persamaan berikut :

(Jam)500FhLh 3

(Jam)500(11,04)Lh 3

Jam672786,432LhUntuk bantalan bola nomor 6303ditentukan

d = 17 mm D= 47 mmB = 14 mm r = 1,5 mm

Gambar 6. Bantalan Bola

Pengujian Mesin Penggiling BijiJarakPengujian adalah suatu prosespercobaan atau pengetesan yangdilakukan terhadap suatu alat/mesinatau mendapatkan hasil yang ingindidapat. Dalam kesempatan ini penulisakan melakukan pengujian alatterhadap biji jarak untuk mengetahuiberapa banyak biji jarak yang bisadigiling pada Alat Penggiling Biji Jarakini. Tapi sebelum dilakukan pengujianbiji jarak harus dikeringkan terlebihdahulu dan sudah dipisahkan daricangkangnya. Adapun tujuanpengujian dari “ Mesin Penggiling Bijijarak” ini adalah :- Layak atau tidak mesin ini dibuat- Untuk mengetahui hasil dari proses

penggilingan- Untuk mengetahui kapasitas

penggilingan pada mesin tersebut.

Prosedur pengujiannya sebagai berikut:1. Siapkan biji jarak secukupnya.2. Siapkan wadah penampung untuk

menampung biji jarak yang telahdigiling, kemudian hidupkan mesinpenggiling biji jarak.

3. Lakukan pengujian dengan cara bijijarak dimasukan ke dalam corongpengarah kemudian biji jarak akan


36dq

digiling sebanyak mungkin sesuaidengan kapasitasnya.

4. Setelah digiling hasil daripenggilingan biji jarak ditampungpada wadah penampung dan setelahdilihat hasilnya.

Proses Pengujian1. Biji jarak yang siap digiling2. Proses Penggilingan3. Hitung waktu penggilingan4. Lihat hasil penggilingan

Cara pengujian :- Siapkan biji jarak sebanyak 1 kg

yang sudah dikupas kulitnya- Masukan biji jarak ke dalam mesin

yang sudah dijalankan dan padasaat mulai menggiling,hitung waktupemecahan dengan stop watch

- Matikan mesin dan lihat hasilpenggilingan

Hasil PengujianProses pengujian dilakukan dengandua cara yaitu dengan cara manualdan menggunakan mesin. Hasil yangdidapatkan sebagai berikut :

Tabel 3. Pengujian secara manual

No. Berat Biji Jarak Waktu (menit)

1. 1 kg 29

2. 1 kg 28

3. 1 kg 28

4. 1 kg 28

5. 1 kg 29

6. 1 kg 29

7. 1 kg 29

8. 1 kg 28

9. 1 kg 29

10. 1 kg 28

Tabel 4. Pengujian dengan menggunakanmesin

No. Berat Biji Jarak Waktu (menit)

1. 1 kg 15

2. 1 kg 14

3. 1 kg 14

4. 1 kg 15

5. 1 kg 15

6. I kg 16

7. 1 kg 16

8. I kg 15

9. 1 kg 16

10. 1 kg 14

Rata – rata 15

Dari hasil pengujian yang telahdilakukan, dapat disimpulkan bahwa“Mesin Penggiling Biji Jarak” ini lebihefisien dibandingkan menggiling bijijarak dengan cara manual yangmembutuhkan waktu lebih lama dantenaga yang lebih. Hal ini berati mesinberfungsi dengan baik dan sesuaidengan yang diinginkan.

Perakitan1. Pasang motor listrik dan speed

reducer pada rangka, kemudianpasang baut dan murnya.

2. Pasang rumah poros ulir padabagian atas rangka, kemudian lasagar kuat.

3. Pasang poros ulir dan pisau potongpada rumahnya, kemudian padaujung poros ulir diberi bantalansebagai penahan dan penumpuporos agar tahan getaran dan kuatpada saat mesin beroperasi.

4. Pasang pully dan pasak pada motorlistrik, speed reducer, dan padaporos.

5. Kemudian pada pully-pully tersebutpasang sabuk untukmentransmisikan daya dan putaran.

JURNAL AUSTENIT

dq

KESIMPULAN1. Dengan dibuatnya mesin penggiling

biji jarak ini, maka dapat mengurangipenggunaan tenaga manusia, gunameningkatkan kefektifan kerja agartercapai produktifitas yang tinggidibidang pertanian.

2. Dalam perencanaan rancang bangunalat ini, hal-hal yang perludiperhatikan yaitu bentukkonstruksinya baru melakukanperhitungan tentang kekuatan untukmemilih bahan yang akan digunakan.

3. Berpegang dengan prinsip ekonomi,dalam memilih jenis bahan yangdigunakan tiap-tiap komponen, biayaproduksinya dapat ditekan sekecilmungkin tanpa mengabaikanperhitungan.

VOLUME 3

Gambar 7. Proyeksi mesin penggiling biji jarak

Dengan dibuatnya mesin penggilingbiji jarak ini, maka dapat mengurangipenggunaan tenaga manusia, gunameningkatkan kefektifan kerja agartercapai produktifitas yang tinggi

Dalam perencanaan rancang bangunhal yang perlu

diperhatikan yaitu bentukkonstruksinya baru melakukan

ng kekuatan untukmemilih bahan yang akan digunakan

Berpegang dengan prinsip ekonomi,dalam memilih jenis bahan yang

tiap komponen, biayaproduksinya dapat ditekan sekecilmungkin tanpa mengabaikan

DAFTAR PUSTAKA1. Sularso, Ir dan Suga Kiyokatsu,

Prof, 1991,dan Pemilihan Elemen MesinCetakan ketujuh, PT. PradayaPramita.

2. R. S. Khurmi J. K. Gupta, 1982,Text Book Of Mechine Design,Euresia Languages PublishingHouse, (pvt) Ltd, Ram Nagar,New Delhi.

3. Nurcholis Mohammad, Dr. Ir. MAgrdkk, 2007,Pembuatan BoidieselYogyakarta.

4. Sako G. Takeshi, 2001,Menggambar Teknik MesinStandar ISOJakarta.

3, NOMOR 1, APRIL 2011

37

DAFTAR PUSTAKAdan Suga Kiyokatsu,

Prof, 1991, Dasar Perencanaandan Pemilihan Elemen Mesin,Cetakan ketujuh, PT. Pradaya

R. S. Khurmi J. K. Gupta, 1982, AText Book Of Mechine Design,Euresia Languages Publishing

, (pvt) Ltd, Ram Nagar,

lis Mohammad, Dr. Ir. MAgrdkk, 2007, Jarak Pagar danPembuatan Boidiesel, Kanisius,Yogyakarta.

Sako G. Takeshi, 2001,Menggambar Teknik MesinStandar ISO, Erlangga,

Mekanisme Pemecah Biji Jarak - Copy

Documents

Transcript of Mekanisme Pemecah Biji Jarak - Copy