JURNAL REKAYASA MESIN (JRM) Hal: 99-99 Vol. XX. No. XX. April 2024 e-ISSN: 2988-7429. p-ISSN: 2337-828X https://ejournal. id/index. php/jurnal-rekayasa-mesin Rancang Bangun Mesin Screw Extruder Arang Briket Berbahan Baku Batok Kelapa Semi Otomatis Mokhamad Rizky Akbar1. Diah Wulandari2. Firman Yasa Utama3. Andita Nataria Fitri Ganda4 1,2,3,4 Teknik Mesin. Fakultas Vokasi. Universitas Negeri Surabaya. Indonesia 60231 . E-mail: mokhamad. 20016@mhs. Abstrak: Alat pencetak briket masih relatif mahal bagi pengusaha berskala home industry sehingga masih membuat briket dengan cara manual. Dengan cara manual membutuhkan banyak waktu dan tenaga sehingga kurang efisien. Maka dari itu, penelitian ini bertujuan untuk membuat mesin pencetak briket dengan menggunakan screw extruder. Metode penelitian yang digunakan adalah Research and Development (R&D) dengan tahapan mendesain mesin sesuai dengan komponen yang diperlukan yang meliputi proses perakitan pengelasan, pemotongan plat, pengeboran, dan pembubutan dan yang terakhir adalah uji fungsi alat. Hasil yang didapatkan dari perancangan mesin ini adalah mesin screw extruder arang briket berbahan baku batok kelapa semi otomatis yang berkapasitas 2kg/10 menit. Briket terbaik didapatkan pada perbandingan arang dan perekat 4:1 dan takaran air 250ml. Kata kunci: Briket. Screw Extruder, batok kelapa, home industry Abstract: Briquette printing equipment is still relatively expensive for home industry-scale entrepreneurs so they still make briquettes manually. Manually requires a lot of time and energy so it is less efficient. Therefore, this research aims to make a briquette printing machine using a screw extruder. The research method used is Research and Development (R&D) with the stages of designing the machine according to the required components which include the assembly process of welding, cutting plates, drilling, and turning and the last is the tool function test. The results obtained from the design of this machine are semi-automatic screw extruder charcoal briquettes made from coconut shells with a capacity of 2kg / 10 minutes. The best briquettes are obtained in the ratio of charcoal and adhesive 4: 1 and 250ml water dose. Keywords: Briquettes. Screw Extruder, coconut shells, home industry A 2024. JRM (Jurnal Rekayasa Mesi. dipublikasikan oleh ejournal Teknik Mesin Fakultas Vokasi UNESA. biobriket bertujuan untuk meningkatkan densitas dan menaikkan nilai kalor per unit volumenya. Hal ini juga bertujuan untuk mempermudah penyimpanan dan pengangkutan briket karena dimensi atau ukuran, bentuk, dan kualitasnya yang homogen(Santosa, 2. Teknologi pembakaran langsung memiliki potensi dalam meningkatkan efisiensi bahan bakar biomassa karena pembuatan briket biomassa relatif sederhana, memerlukan biaya rendah serta memiliki potensi dan prospek ekonomi yang baik dalam menciptakan energi alternatif terbarukan yang berkelanjutan. Energi alternatif pada saat ini sedang dipertimbangkan sebagai bahan bakar pengganti bahan bakar fosil, khususnya minyak bumi. Manfaatnya salah satunya dapat digunakan secara terus menerus karena merupakan sumber daya Selain itu jika menggunakan limbah pertanian dapat mengurangi polusi karena memiliki kandungan belerang yang rendah. Sementara itu selulosa dan lignin merupakan penyusun utama biomasa. Sebagai negara agraris. Indonesia memiliki sumber daya pertanian yang Di dalam sumber daya pertanian ini terdapat sejumlah besar limbah pertanian atau limbah organik yang dapat diolah menjadi bahan bakar briket sebagai pengganti bahan bakar minyak(Amrullah et al. , 2. Pembuatan briket dapat menggunakan limbah pertanian seperti tempurung kelapa, tongkol jagung, dan serbuk kayu. Biomassa yang berasal dari limbah hasil pertanian dan kehutanan merupakan bahan yang tidak PENDAHULUAN Di Indonesia pada tahun 2021 lalu dinobatkan sebagai negara penghasil kelapa terbesar di Dunia. Pertanian kelapa juga tidak kalah dengan pertanian padi dan kopi. Masyarakat umumnya mengambil kelapa untuk diambil daging buahnya yang diubah menjadi santan kelapa yang kemudian digunakan sebagai bahan memasak. Namun, batok kelapa biasanya tidak dimanfaatkan lagi dan terbuang begitu saja sehingga menimbulkan penumpukan limbah batok tempurung kelapa(Ningsih, 2. Adapun dari sebagian masayarakat memanfaatkan batok kelapa sebagai arang, kerajinan tangan, dan pupuk organik. Batok kelapa merupakan salah satu biomassa yang ketersediaannya melimpah di Indonesia. Biomassa merupakan salah satu sumber energi yang telah digunakan orang sejak dari jaman dahulu kala. Orang telah menggunakan batok kelapa untuk bahan bakar memasak selama puluhan tahun. Biomassa adalah semua benda yang berasal dari tumbuh-tumbuhan atau disebut juga sebagai organic. Pada saat ini kebutuhan masyarakat akan bahan bakar semakin meningkat dan perlu adanya antisipasi atas ketersediaan sumber energi yang Melihat beberapa waktu lalu dibeberapa Kota di Indonesia mengalami kelangkaan LPG sebagai sumber bahan bakar yang banyak digunakan oleh masyarakat menurut (Kementrian ESDM). Oleh karena itu pemanfaatan energi biomassa dengan proses densifikasi biomassa menjadi Jurnal Rekayasa Mesin (JRM). Vol. XX. No. XX. April 2024: XX-XX berguna, tetapi dapat dimanfaatkan menjadi sumber energi bahan bakar alternatif yaitu dengan mengubahnya menjadi bioarang yang memiliki nilai kalor yang tinggi. Dalam rangka pemanfaatannya sebagai bahan bakar maka limbah tersebut dapat diolah menjadi bahan bakar padat dalam bentuk briket. Masing-masing bahan memiliki sifat tertentu untuk dimanfaatkan sebagai briket namun yang paling penting adalah bahan tersebut harus memiliki sifat termal yang tinggi (Ningsih, 2. Mesin pencetak briket merupakan alat yang digunakan untuk melakukan proses pencetakan secara semi otomatis. Mesin ini juga dapat digunakan oleh para pengusaha briket berskala home industry yang masih banyak menggunakan cara manual dalam proses pencetakan briket. Menurut (Bhatkar et al. , 2. penge-pressan briket biomassa terbagi dalam 5 jenis yaitu piston press, screw press, roller, pelletizing, dan pengepresan briket manual bertekanan Dari aspek teknologi, pengolahan arang briket masih relatif sederhana. Keterbatasan modal, akses terhadap informasi pasar merupakan kendala dan masalah dalam pengembangan usaha briket. Untuk pembuatan briket secara manual menggunakan sistem press dengan kapasitas 436briket atau 12,8kg perjamnya (Mannani Muhammad RifAoan, 2. Dan Pada proses pembuatan briket dengan menggunakan mesin tidak jauh berbeda dengan yang konvensional hanya saja pada proses pencetakan briket menggunakan mesin pencetak. Setelah adonan dicampur dengan bahan perekat tahap selanjutnya adonan akan dimasukan kedalam mesin pencetak. Berikut merupakan spesifikasi mesin pencetak briket dengan menggunakan motor listrik 1HP yang memiliki putaran maksimal 1400rpm, perbandingan gearbox 1:30, perbandingan pulley 1:2, dengan menggunakan sistem screw, dengan ukuran briket 30mm x 30mm yang memiliki kapasitas 2,8kg/jamnya(Wahyudi et al. , 2. Dari permasalahan-permasalahan diatas yaitu beberapa pengusaha briket berskala home industry masih menggunakan cara manual dalam proses pencetakanya dikarenakan keterbatasan modal dan menggunakan mesin dengan spesifikasi 1HP hanya dapat menghasilkan 2,8kg Maka untuk mengatasi permasalahan tersebut akan dibuat mesin pencetak briket dengan menggunakan sistem screw extruder yang diharapkan dapat membantu para pengusaha briket dalam proses pencetakan briket secara semi otomatis yang dapat membuat waktu dan tenaga menjadi lebih efisien. DASAR TEORI Deskripsi Kelapa Menurut (Ningrum, 2. kelapa (Cocos Nucifer. adalah tanaman serbaguna yang seluruh bagian tanamanya dapat dimanfaatkan bagi kehidupan masyarakat. Tanaman kelapa juga memiliki nilai ekonomi yang cukup Bagi masyarakat Indonesia kelapa juga tercermin dari luasnya areal perkebunan rakyat mencapai 98% dari 3,94juta hektar dan melibatkan 3juta keluarga petani (Novarianto. Tempurung kelapa dalam penggunaan sebagai bahan dasar briket, karena tempurung kelapa merupakan bahan yang dapat menghasilkan nilai kalor sekitar 6. 500Ae7. kkal/g. untuk menguji nilai kalor pada tempurung kelapa menggunakan alat bomb calorimeter. Oleh karena itu, tempurung kelapa merupakan bahan yang cukup baik untuk digunakan sebagai bahan pembuatan arang aktif(Suhandoko. Jenis-Jenis Briket: Briket Arang Briket arang merupakan bahan yang mengandung karbon, mempunyai nilai kalor yang Briket arang terbuat dari arang batok kelapa yang dihasluskan terlebih dahulu lalu dicampur dengan bahan perekat yang terbuat dari tepung kanji lalu dicetak. Briket Batubara Briket batubara merupakan bahan bakar padat dengan bentuk dan ukuran yang sudah ditentukan dengan berbahan dasar dari butiran batubara halus yang telah diproses pemampatan dengan daya tekan, agar bahan bakar tersebut lebih mudah ditangani dan menghasilkan nilat tambah dalam pemanfaatanya(Amrullah et al. , 2. Briket Serbuk Gergaji Menurut (Setiawan & Rasma, 2. briket arang serbuk gergaji merupakan energi alternatif yang terbuat dari sisa-sisa hasil penggerajian kayu. Untuk upaya pemanfaatan limbah serbuk kayu, dimana serbuk kayu merupakan bahan yang masih mengikat energi. Briket Tongkol Jagung Briket tongkol jagung atau disebut juga dengan briket bioarang yang merupakan salah satu alternatif bahan bakar yang cukup berkualitas. Bahan bakar ini dapat dimanfaatkan dengan teknologi sederhana, tetapi untuk nyala api yang dihasilkan cukup besar dan tahan lama. Sehingga bahan bakar ini cocok digunakan untuk para pedagang ataupun pengusaha yang membutuhkan pembarakan secara terus menerus dalam jangka waktu yang lama(Amrullah et al. , 2. Komponen Alat dan Mesin Screw Extruder Screw extruder pada mesin extruder merupakan bagian paling penting. Putaran dari screw extruder menghasilkan gerakan maju untuk membawa material dari hopper menuju ke dies. Adapun extruder yang mode oprasinya kontinyu dan diskontinyu. Extruder konntinyu memiliki bagian yang berputar sedangkan yang diskontinyu memiliki bagian yang bergerak maju dan mundur . Extruder dibagi menjadi dua yaitu single screw extruder (SSE) dan multi screw Pada umumnya didesain dengan diameter barel standard yaitu A, 1, 1 A, 2, 2 A, 3, 3 A, 4, 4 A, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, dan 24 inch. Selain itu, juga ada yang membuat single screw extruder dengan diameter 35 inch untuk produk ((Garsiman, 2. Berikut merupakan persamaan untuk mencari laju aliran material: v = %& . umber: (I & Pengantar, 2. Keterangan: s = screw pitch . arak scre. n = RPM Untuk menentukan nilai V menggunakan persamaan sebagai berikut: Q=V. enurut: (Gobel, 2. ) Keterangan: Q = Debit keluarnya bahan campuran . co' ) V = Kecepatan linier A = Luas penampang briket . coyco( ) Mokhamad Rizky Akbar, dkk. | Rancang Bangun Mesin Screw ExtruderA. Jurnal Rekayasa Mesin (JRM). Vol. XX. No. XX. April 2024: XX-XX Sebelum menentukan nilai (V) perlu diketahui nilai (Q) dengan menggunakan persamaan sebagai Q=* . enurut: (Gobel, 2. ) Keterangan: q = Kapasitas yang diinginkan . g/ja. A = Massa jenis briket . g/ycoyco' ) Setelah nilai . diketahui selanjutnya adalah menentukan kapasitas screw menggunakan persamaan sebagai berikut: , -! Q = 60 x . x S x n x O x x c Menurut : (Maulana et al. , 2. D = diameter screw S = screw pitch n = nilai putaran screw c = konstanta Motor Listrik Motor listrik merupakan sebuah komponen elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Daya rencana pada motor listrik merupakan perencanaan daya untuk menentukan motor listriksesuai dengan kebutuhan yang diinginkan. Pemilihan daya yang tepat dapat mempengarui kinerja mesin menjadi maksimal. Penggunaan mengakibatkan kinerja yang tidak maksimal. Begitu dengan sebaliknya, jika menggunakan daya yang terlalu besar akan mengakibatkan konsumsi energi yang berlebihan. Berikut persamaan untuk menghitung daya pada motor listrik yang Ph = AA '%1 Menurut : (Maulana et al. , 2. Keterangan: Ph = daya untuk menggerakn Screw AA = koefisien hambatan empiric L = Panjang screw Setelah mengetahui (P. selanjutnya adalah merencanakan daya yang diperlukan dengan persamaan sebagai berikut: Pd = yce2 . (Sumber: (Maharani, 2. ) Keterangan: Pd = daya rencana motor . W) yce2 = factor koreksi P = Daya motor . W) Pulley Pulley merupakan komponen yang digunakan untuk menghantarkan daya yang dihubungkan oleh v-belt. Fungsi pulley sendiri adalah pebghubung mekanis kepada motor listrik, power steering, altenator, dan masih banyak lagi. Jenis-jens pulley terbagi menjadi dua yaitu pulley tetap . ixed pulle. dan pulley bergerak . ovable Adapun juga beberapa tipe pulley yaitu pulley timming, pulley type-V, puli round . uli alur U), pulley variable . uli V tidak bisa disetting besar/keci. , loss pulley . iasa digunakan sebagai Berikut merupakan persamaan Mokhamad Rizky Akbar, dkk. | Rancang Bangun Mesin Screw ExtruderA. menghitung besarnya kecepatan putar pulley dengan perbandingan ukuran diameter pulley: ycc345567 3898! = $" x ycc345567 :8. umber:(Mahmudi, 2. ) Keterangan ycc345567 3898! : diameter pulley pada poros . ycc345567 :8. 89 : diameter pulley pada motor . ycu< : putaran motor . ycu( : putaran pulley yang diinginkan . V-Belt Sabuk merupakan komponen penting yang berfungsi untuk menyalurkan putaran dari motor penggerak. Bagian sabuk yang sedang membelit pada puli mengalami sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah Sebagian besar transmisi menggunakan sabuk-V karena harganya murah dan transmisi tenaganya elastis sehingga tidak memerlukan kopling elastis. Menurut (NOVITASARI YULITADEA, 2. Berikut adalah persamaan untuk menentukan jarak Panjang sabuk dan poros: L = 2C ( . a< ya( ) . > . a( Oe ya< )( Sumber:(NOVITASARI YULITADEA, 2. ) Keterangan L = Panjang sabuk . C = jarak sumbu antar poros . ya< = diameter pulley penggerak . ya( = diameter pulley yang digerakan . Gearbox Worm gear speed reduce adalah komponen utama motor yang diperlukan untuk menyalurkn daya atau torsi mesin ke bagian mesin lainya, serta mengubah daya atau torsi dari motor yang berputar menjadi tenaga yang lebih besar(R. Asri, 2. Perhitungan dari gearbox dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan: Rpmideal= ?3: 3898! :8. A8 B6@9C8, (Menurut: Yericsen et al. , 2. Poros Poros merupakan bagian penting yang berfungsi untuk untuk menumpu serta meneruskan putaran dan daya. Pada umumnya poros meneruskan daya melalui sabuk-V (V-bel. , roda gigi dan rantai dengan demikian poros menerima beban punter dan lentur(Ibriza & Wiseno, 2. Untuk merencanakan diameter poros transmisi memerlukan persamaan: D,< ds= FG . ( . ycN)( . umber: (Ibriza & Wiseno, 2. Keterangan ds = diameter poros Ea = tegangan yang diijinkan cb = factor koreksi beban lentur m = momen maksimum kt = factor koreksi momen punter T = torsi yang dihasilkan Bantalan Jurnal Rekayasa Mesin (JRM). Vol. XX. No. XX. April 2024: XX-XX Bantalan merupakan komponen mesin yang berfungsi untuk menumpu sebuah poros agar berlebihan(Rachman, 2. Bantalan sangat diperlukan karena salah satu komponen yang penting sebagai tumpuan perputaran poros. Bantalan harus cukup kuat untuk memungkinkan poros serta komponen mesin lainya bekerja dengan METODE Jenis metode penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah metode penelitian Research and Development (R&D). Menurut Sugiyono . metode penelitian Research and Development (R&D) adalah metode penelitian yang digunakan untuk menghasilkan produk tertentu dan menguji keefektifan produk tersebut. Proses Penelitian dari awal sampai akhir dapat dilihat melalui diagram alir berikut. V=O &,&P%< , <&$ ::# P&& ::! V = 131824,41 ycoyco atau 131,824 m Menentukan Nilai Putaran Pada Screw Untuk menentukan nilai putaran pada screw menggunakan persamaan sebagai berikut v: V = %& Diketahui : S = Screw pitch = 40mm n = nilai putaran V = laju aliran massa = 131,824 m/jam Maka <'<,K(. R/SGR &,&. : . = %& '%&& T6. &,&'%%< , %& &,&. '%&& ycu = 54,915 rpm Perhitungan Kapasitas Screw Untuk menghitung kapasitas screw menggunakan persamaan sebagai berikut: , -! Q = 60 x . x S x n x O x x c Diketahui : D = diameter screw = 80mm S = screw pitch = 40mm n = nilai putaran screw = 54,915 = berat jenis material = 0,0961 c = konstanta = 0,8 Maka, ',<. , &,&K! Q = 60 x x 0,04 x 54,915 x 0,4 x 0,0916 x 0,8 Q = 0,194087 ton/jam = 19,4087 kg/jam Menentukan Daya Motor Penggerak Untuk menentukan daya untuk Ph = AA '%1 HASIL DAN PEMBAHASAN Bagian ini akan menyajikan hasil dari perhitungan komponen alat, proses perakitan alat, dan hasil uji fungsi dari mesin screw extruder arang briket: Perhitungan Komponen Menentukan Kapasitas yang Diinginkan Untuk mengetahui laju material . , maka dapat diketahui dengan menggunakan rumus: Q= V . Untuk mencari nilai Q menggunakan persamaan: Q=I Diketahui q = kapasitas yang diinginkan = 2kg A = Massa jenis briket = 208kg/ycoyco' Maka ( JB (&KLM/: Q = 0,0961 yco' Untuk mencari nilai A menggunakan rumus: A = sisi x sisi A = 30 mm x 30 mm A = 900 ycoyco( Maka untuk menentukan nilai V adalah Mokhamad Rizky Akbar, dkk. | Rancang Bangun Mesin Screw ExtruderA. Diketahui : Ph = daya untuk menggerakn Screw AA = koefisien hambatan empiric = 25 L = Panjang screw = 350mm Maka, . a3 Oe ycc3 )( ycc3 = Diameter pulley kecil = 4 inchi = 101,6mm ya3 = Diameter pulley besar = 5 inchi = 127mm C= Jarak antara sumbu . ,5 sampai . Jadi C= 2 x ya3 C = 2 x 127 mm C = 254 mm Maka, ',<. L = 2 x 254 ( . ,6 . , (D. Oe 101,6 )( L = 508 358,902 0,635 L = 867,537 mm Perencanaan Poros Poros yang digunakan terbuat dari baja krom atau JIS G 4102/SNC21 80kg/ycoyco! . Untuk menghitung poros