5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Briket
Briket adalah sebuah blok bahan yang dapat dibakar yang digunakan
sebagai bahan bakar untuk memulai dan mempertahankan nyala api. Briket
dibuat dengan menekan dan mengeringkan campuran bahan menjadi blok
yang keras. Metode ini umum digunakan untuk bahan briket yang memiliki
nilai kalori rendah. Bahan yang digunakan untuk pembuatan briket sebaiknya
yang memiliki kadar air rendah untuk mencapai nilai kalor yang tinggi.
Pembuatan briket dapat dilakukan dengan cara penambahan perekat
pati, dimana bahan baku diarangkan terlebih dahulu kemudian ditumbuk,
dicampur perekat dan dicetak dengan system dan selanjutnya dikeringkan
(Pari, 2002). Perekat pati dibuat dari tepung tapioka ditambah dengan air.
Perekat pati umum digunakan sebagai bahan perekat pada briket arang,
karena banyak terdapat di pasaran dan harganya relatif murah. Pertimbangan
lain bahwa perekat pati dalam penggunaannya menimbulkan asap yang lebih
sedikit dibandingkan bahan lain. Kelemahan perekat pati adalah memiliki
sifat tidak tahan terhadap kelembaban. Hal ini disebabkan tapioka
mempunyai sifat dapat menyerap air dari udara (Goutara & Wijaya 1975,
diacu dalam Suryani 1986).
6
Briket yang berkualitas baik pada umumnya ditentukan berdasarkan
sifat fisik dan kimianya antara lain ditentukan oleh kadar air, kadar abu, kadar
zat menguap, kadar karbon terikat, kerapatan, dan nilai kalornya. Standar
kualitas briket arang Indonesia mengacu pada Standar Nasional Indonesia
(SNI) dan juga mengacu pada sifat briket arang buatan Jepang, Inggris, dan
USA seperti pada Tabel 2.1 :
Tabel 2.1: Standar Briket Arang Jepang, Inggris, USA dan Indonesia
(sumber: Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan, 1994)
2.2 Arang
Arang adalah suatu padatan berpori yang mengandungan karbon 85-
95% dan dihasilkan dengan proses pemanasan. Pada saat pemanasan tidak
boleh terjadi kebocoran udara didalam ruang pemanasan sehingga bahan
yang mengandung karbon tersebut hanya terkarbonisasi dan tidak teroksidasi
(Sembiring dan Sinaga, 2003).
7
Saat ini teknologi memproduksi arang dilakukan dalam dunia industri.
Produksi arang secara industri rata-rata sekitar 35%. Produk yang diperoleh
juga tergantung pada faktor-faktor seperti spesies kayu dan ukuran kayu,
sistem karbonisasi, waktu pemrosesan dan suhu akhir. (Anonim, 1995).
Karbon merupakan kandungan utama dari arang yang mempunyai
sifat fisika dan kimia tertentu. Sifat fisika dan kimia dari arang dapat dilihat
pada Tabel 2.2 berikut :
Tabel 2.2 : Sifat Fisika dan Kimia Arang (sumber: Hendra dan Pari, 2000)
2.3 Briket Serbuk Arang
Dalam pembuatan briket, serbuk arang harus diperhatikan
kehalusannya. Serbuk arang harus cukup halus untuk dapat membentuk briket
yang baik. Biasanya ukuran serbuk antara 40-80 mesh. Ukuran partikel yang
terlalu besar akan sukar pada waktu perekatan, sehingga mengurangi
keteguhan briket yang dihasilkan. Sebaliknya ukuran yang terlalu halus akan
8
menurunkan kekuatan briket karena bahan pengikat yang ditambahkan tidak
mampu mengikat partikel dengan luas permukaaan yang semakin kecil
(Widyawati, 2006:7).
Pencetakan arang umumnya dilakukan dengan menggunakan mesin
kempa hidrolik berkapasitas besar. Sebelum dilakukan pencetakan serbuk
arang dicampur dengan bahan perekat. Setelah itu dicetak sehingga menjadi
briket dengan ukuran tertentu. Briket yang dihasilkan akan lebih bagus jika
dibandingkan dengan arang konvensional. (Darnoko dan Guritno, 1995)
2.4 Prinsip Dasar Sistem Hidrolik
Hukum Pascal:
“Tekanan yang diberikan zat cair di dalam ruang tertutup diteruskan oleh zat
cair itu ke segala arah dengan sama besar”
Prinsip dasar dalam sistem hidrolik berasal dari hukum Pascal yang
pada intinya mengatakan bahwa dalam suatu bejana tertutup yang ujungnya
terdapat beberapa lubang yang sama besar berisi fluida dan diberikan tekanan
yang sama pada setiap titiknya maka akan dipancarkan kesegala arah dengan
tekanan dan jumlah aliran yang sama. Dari pengertian tersebut dapat
diperoleh suatu ilustrasi seperti gambar berikut :
Gambar 2.1 : Prinsip dasar sistem hidrolik
9
Dari gambar diperoleh persamaan sebagai berikut :
1 2
1 2
F F
A A …………………………………… (2.1) (sumadewi, 2013)
1
2
1
2
Dimana:
F = Gaya masuk
F = Gaya keluar
A = Luassilinder kecil
A = Luassilinder besar
Dari persamaan (2.1), dapat diketahui nilai F dipengaruhi oleh besar
kecilnya luas penampang dari piston A2 dan A1. Dalam sistem hidrolik hal
ini dimanfaatkan untuk merubah gaya tekan fluida yang dihasilkan oleh
pompa hidrolik untuk menggerakkan silinder hidrolik.
2.4.1 Komponen Penyusun Sistem Hidrolik
Gambar 2.2: Diagram aliran sistem hidrolik
a. Motor
Motor berfungsi sebagai pengubah dari tenaga listrik menjadi tenaga
mekanis. Dalam sistem hidrolik motor berfungsi sebagai penggerak utama
dari semua komponen hidrolik dalam rangkaian ini. Kerja dari motor itu
10
dengan cara memutar poros pompa yang dihubungkan dengan poros input
motor.
Gambar 2.3 : Motor
b. Pompa Hidrolik
Pompa hidrolik ini digerakkan secara mekanis oleh motor listrik.
Permulaan dari pengendalian dan pengaturan sistem hidrolik selalau terdiri
atas suatu unsur pembangkit tekanan, jadi fungsi dari unsur tersebut dipenuhi
oleh pompa hidrolik. Pompa hidrolik berfungsi untuk mengubah energi
mekanik menjadi energi hidrolik dengan cara menekan fluida hidrolik
kedalam sistem. Dalam sistem hidrolik, pompa merupakan suatu alat untuk
menimbulkan atau membangkitkan aliran fluida (untuk memindahkan
sejumlah volume fluida) dan untuk memberikan daya sebagaimana
diperlukan. Apabila pompa digerakkan motor (penggerak uatama), pada
dasarnya pompa melakukan dua fungsi utama:
1. Pompa menciptakan kevakuman sebagian pada sluran masuk pompa.
Vakum ini memungkinkan tekanan atmospher untuk mendorong fluida
dari tangki (reservoir) kedalam pompa.
11
2. Gerakan mekanik pompa menghisap fluida kedalam rongga
pemompaan, dan membawanya melalui pompa, kemudian mendorong
dan menekannya ke dalam sistem hidrolik.
Pompa yang banyak digunakan yang dibagi menjadi sebagai berikut:
1. Pompa Gigi (Gear Pump)
a. Pompa Gigi External (External Gear Pump)
Pompa ini mempunyai konstruksi yang sederhana, dan
pengoperasionalnya juga mudah, banyak digunakan dalam peralatan
konstruksi dan mesin-mesin perkakas.
Gambar 2.4 : External Gear Pump
b. Pompa Gigi Internal (Internal Gear Pump)
Pompa ini tidak mengeluarkan bunyi keras serta ukurannya kecil
dan dapat dipakai pada instalasi ruang yang sempit.
Gambar 2.5 : Internal Gear Pump
12
2. Pompa Piston Axial
a. Tipe sumbu bengkok (bend axial type)
Piston dan silinder blok pada Pompa tipe ini tidak sejajar dengan as
penggerak tapi dihubungkan pada suatu sudut. Dengan mengubah sudut
dan sumbu maka keluarnya minyak dan arah hisap dapat diatur.
Gambar 2.6 : Pompa Tipe Sumbu Bengkok
b. Tipe plat pengatur ( Swash plate type)
Dalam type ini letak piston dan silinder blok sejajar dengan as dan
Pengeluaran minyak dapat distel bebas dengan merubah sudut, serta
saluran hisap dan keluar dapat dibalik.
Gambar 2.7 : Pompa Axial Tipe Alat Pengatur
13
c. Silinder Kerja Hidrolik
Silinder hidrolik adalah sebuah silinder mekanik yang menghasilkan
gaya searah melalui gerakan stroke yang searah. Silinder ini merupakan
komponen untuk merubah dan meneruskan daya dari tekanan fluida, dimana
fluida akan mendesak piston untuk melakukan gerak translasi. Menurut
kontruksi, silinder kerja hidrolik dibagi menjadi dua macam antara lain :
1. Silinder kerja penggerak tunggal (single Acting)
Silinder ini memiliki satu buah ruang fluida kerja. Kondisi ini
mengakibatkan silinder kerja hanya bisa melakukan gerakan tekan. untuk
kembali ke posisi semula menggunakan tenaga dari luar.
Gambar 2.8 : Silinder kerja penggerak tunggal
2. Silinder kerja penggerak ganda (double Acting)
Silinder ini memiliki dua buah ruang fluida kerja yaitu pada ruang
silinder di atas piston dan di bawah piston. Dengan begitu silinder kerja dapat
melakukan gerakan bolak-balik atau maju-mundur.
14
Gambar 2.9: Silinder kerja penggerak ganda
d. Katup (Valve)
Katup berfungsi sebagai pengatur tekanan dan aliran fluida yang
mengalir ke silinder kerja. Menurut pemakainnya, katup hidrolik dibagi
menjadi tiga macam, antara lain :
1. Katup Pengatur Tekanan (Relief Valve)
Katup pengatur tekanan digunakan untuk mengontrol kelebihan
tekanan, katup ini akan membuka saat tekanan fluida lebih besar dari tekanan
katupnya, dan begitu pula sebaliknya.
Gambar 2.10: Katup pengatur tekanan.
15
2. Katup Pengatur Arah Aliran (Flow Control Valve)
Katup pengontrol arah berfungsi untuk menghidupkan, mengontrol
arah, mempercepat dan memperlambat suatu gerakan dari silinder kerja
hidrolik.
Gambar 2.11: Katup pengatur arah aliran
3. Katup Pengatur Jumlah Aliran (Flow Control Valve)
Katup ini merupakan sebuah katup yang berfungsi untuk mengatur
kapasitas aliran fluida dari pompa ke silinder atau mengatur kecepatan aliran
fluida dan kecepatan gerak piston dari silinder.
Gambar 2.12: Flow control throttling valve
16
e. Manometer
Biasanya pengatur tekanan dipasang dan dilengkapi dengan sebuah alat
yang dapat menunjukan besar tekanan fluida yang keluar. Prinsip kerja alat
ini ditemukan oleh Bourdon. Prinsip pembacaan pengukuran tekanan
manometer ini adalah bekerja berdaarkan atas dasar perinsip analog.
Gambar 2.13 : Pengukur Tekanan (Manometer)
f. Saringan Oli ( Oil Filter )
Oli Filter berfungsi menyaring kotoran dari minyak hidrolik. Dengan
adanya filter, diharapkan efisiensi peralatan hidrolik dapat ditinggikan dan
umur pemakaian lebih lama.
Gambar 2.14: Filter Tangki (kiri) dan Filter Pipa (kanan)
17
g. Fluida Kerja
Fluida kerja memiliki fungsi sebagai penghantar energy atau gaya,
fluida kerja harus dapat mengalir dengan mudah melalui komponen -
komponen salurannya. Terlalu banyak hambatan untuk mengalir, akan sangat
besar tenaga yang hilang. Fluida sedapat mungkin harus mempunyai sifat
tidak kompresibel sehingga gerakan yang terjadi pada saat pompa dihidupkan
atau katup dibuka dengan segera dapat dipindahkan.
Fluida kerja juga berfungsi sebagai pelumas dan juga sebagai media
pendingin yang timbul akibat tekanan yang ditingkatkan dan meredam
getaran/suara. Disamping fungsi-fungsi utama diatas, untuk pemilihan fluida
kerja hidrolik akan lebih baik apabila memenuhi persyaratan-persyaratan,
antara lain :
1. Fluida kerja harus memiliki kalor jenis yang tinggi. Pada
temperatur kerja tidak boleh terbentuk uap yang merugikan.
2. Fluida kerja harus memiliki sifat pelumasan yang baik, meskipun
terjadi perubahan temperatur dan tekanan kerja.
3. Fluida kerja harus tetap stabil dan tidak kehilangan sifat
kimiawinya, saat terjadi perubahan tekanan dan temperatur kerja.
4. Fluida kerja harus mempunyai nilai viskositas yang
menguntungkan yaitu antara 0,2 sampai 0,3 cm2
5. Memelihara kestabilan dengan sendirinya, dengan cara demikian
akan mengurangi ongkos penggantian fluida
6. Tegangan permukaan minyak tidak boleh terlalu besar, agar
terbentuknya buih dapat dibatasi.
18
7. Secara relatif mampu menjaga nilai kekentalan walau dalam
perbedaan temperatur tinggi
8. Mampu mencegah adanya pembentukan endapan, getah oli dan
pernis
9. Kadar zat padat yang ada dalam fluida kerja dalam jumlah terbatas.
10. Fluida kerja harus dapat melindungi komponen hidrolik dari korosi
11. Pada saat pemanasan, fluida kerja tidak boleh cepat teroksidasi.
12. Titik bekunya harus rendah.
13. Tidak mudah membentuk buih-buih oli
h. Pipa Saluran Fluida
Pipa Saluran Fluida berfungsi untuk meneruskan fluida kerja yang
bertekanan tinggi dari pompa pembangkit tekanan ke silinder kerja.
Pemilihan pipa saluran minyak harus memenuhi syarat :
1. Mampu menahan tekanan yang tinggi dari fluida.
2. Koefisien gesek dari dinding bagian dalam pipa harus kecil.
3. Dapat menyalurkan panas dengan baik.
4. Tahan terhadap perubahan tekanan dan suhu.
5. Tahan terhadap perubahan cuaca
6. Berumur relatif panjang.
7. Tahan terhadap korosi.
19
I. Pelumasan Pada System Hidrolik
Pada bidang yang selalu bergesekan, cepat atau lambat akan timbul
panas dan apabila panas tersebut tidak dikurangi, maka bidang tersebut akan
memuai. Pemuaian akan mengakibatkan kesulitan dalam meluncur/berputar
yang akan menimbulkan keausan komponen, untuk mengurangi keausan
tersebut diperlukan pelumasan yang baik.
a. Minyak hidrolik ( hydrolic oil )
Oli hidrolik yang berbasis pada minyak mineral biasanya digunakan
secara luas pada mesin-mesin perkakas atau juga mesin-mesin industri.
Menurut standar DIN 51524 dan 512525 dan sesuai dengan karakteristik serta
komposisinya oli hidrolik dibagi menjadi tiga (3) kelas, lihat table 2.3 :
Tabel 2.3 : Karakteristik oli hidrolik
b. Minyak Pelumas ( lubbricating oil )
Minyak pelumas banyak digunakan untuk mengurangi gesekan,
menghindarkan keausan, membuang panas yang timbul, memberikan
20
perlindungan terhadap timbulnya karat dan juga untuk membersihkan
permukaan benda yang bergesekan.
Viskositas atau kekentalan merupakan hal penting pelumasan. Minyak
pelumas dengan viskositas rendah maksudnya adalah minyak tersebut encer,
lapisan minyak sangat tipis dan mudah mengalir. Minyak pelumas dengan
viskositas tinggi maksudnya adalah minyak tersebut kental, lapisan minyak
sangat tebal dan sulit mengalir tetapi tahan terhadap beban yang berat. Jenis
minyak pelumas ditentukan menurut kekentalannya, berdasarkan angka
indeks yang disebut SAE (Society of Automotive Engineer) yang terdapat di
USA, antara lain :
1) Minyak pelumas peringkat tunggal
Minyak ini mempunyai karakteristik viskositas tunggal. Misalnya
minyak pelumas SAE 10, SAE 20, SAE 30 dan SAE 40. Minyak pelumas tipe
ini digunakan pada peralatan mesin yang rentang temperatur lingkungan
operasinya relatif pendek.
2) Minyak pelumas peringkat ganda
Minyak pelumas ini mempunyai karakteristik ganda dan digunakan
pada mesin yang rentang suhu operasi lingkunganya relatif panjang. Minyak
pelumas tersebut antara lain : SAE 10 W-30, SAE 15 W-40 dan lain
sebagainya.
21
2.4.2 Istilah dan Lambang dalam Sistem Hidrolik
Dalam pembuatannya, rangkaian sistem hidrolik diperlukan banyak
komponen penyusunnya dan apabila dilakukan langsung dalam lapangan
akan memakan waktu yang cukup lama. Oleh karena itu, pada sistem hidrolik
terdapat lambang-lambang atau tanda penghubung sistem hidrolik yang
dikumpulkan dalam lembar norma DIN 24300 (1966).
Tabel 2.4 : Simbol – simbol Pipa Hidrolik
22
Tabel 2.5 : Simbol katup pengarah menurut jumlah lubang dan posisi control
23
Tabel 2.6 : Simbol-simbol untuk melayani katup-katup
24
2.4.3 Keuntungan dan Kekurangan Sistem Hidrolik
a. Keuntungan Sistem Hidrolik
Sistem hidrolik memiliki beberapa keuntungan, antara lain :
1. Fleksibilitas, pada sistem hidrolik, daya dapat ditransfer ke segala
tempat dengan mudah melalui pipa/selang fluida.
2. Melipat gandakan gaya, pada sistem hidrolik gaya yang kecil dapat
menghasilkan gaya yang besar dengan variasi diameter silinder.
3. Relatif aman, dibanding sistem yang lain, kelebihan beban (over load)
mudah dikontrol dengan menggunakan relief valve.
b. Kekurangan Sistem Hidrolik
Sistem hidrolik memiliki pula beberapa kekurangan :
1. Minyak memiliki kepekaan terhadap suhu , beberapa minyak hidrolik
seperti minyak pelumas mineral mudah terbakar dan dapat menguap
pada suhu yang tinggi.
2. Perubahan Viskositas minyak, minyak hidrolik akan mengalami
perubahan viscositas dengan lamanya masa kerja (dikarenakan gesekan
yang terjadi).
2.5 Statika
Statika adalah ilmu yang mempelajari tentang statika dari suatu beban
terhadap gaya-gaya dan juga beban yang mungkin ada pada bahan tersebut.
Dalam ilmu statika keberadaan gaya-gaya yang mempengaruhi sistem
menjadi suatu obyek tinjauan utama.
25
Gambar 2.15 : Sketsa prinsip statika
Pada gambar diatas terdapat sebuah batang, dimana pada ujung batang
terdapat tumpuan dan pada tengah batang mendapat gaya, maka untuk
mengetahui keamanan dari batang tersebut perlu diketahui nilai tegangan dan
defleksi yang terjadi pada batang tersebut.
2.5.1 Tegangan
Secara umum bila suatu benda yang memiliki bentuk, ukuran, dan
bahan tertentu dikenai beban luar ( external force), yang bisa berupa beban
permukaan (surface force) seperti gaya tekanan suatu benda lain yang
berkontak dengannya atau dapat pula berupa beban body (body force) yang
berasal dari gaya gravitasi, gaya magnetik atau gaya centrifugal
(Daryono.2002).
26
Dalam kasus seperti diatas, untuk mencari nilai tegangan yang terjadi pada
batang dapat digunakan persamaan sebagai berikut :
t
.σ
M c
I
Dimana : tσ = Tegangan tarik N/m2
M = Momen bending akibat gaya yang terjadi ( Ncm)
c = Jarak antara titik pusat batang dengan bidang tekan luar (cm)
I = Momen inersia batang ( cm4)
2.5.2 Defleksi
Defleksi adalah jarak lendutan suatu batang pada saat batang tersebut
menerima pembebanaan dari luar. untuk mencari besarnya defleksi yang
terjadi pada suatu batang dapat digunakaan beberapa metode, salah satu
diantaranya ialah metode beban satuan ( Unit Load). Persamaan yang
digunakan ialah seebagai berikut :
2
1
.
.
x
ii
x
M mdx
E I
dimana : i = Defleksi yang dicari (m)
M = Momen akibat beban yang sesungguhnya (Nm)
im = Momen akibat beban satuan (Nm)
E = Modulus elastisitas bahan (kN/m2
)
I = Momen inertia luas (m4)