Tugas Merencana Mesin [PDF]

Citation preview

MERENCANA MESIN “MESIN PENCACAH JANJANG KELAPA SAWIT DIGUNAKAN UNTUK PUPUK KOMPOS (ORGANIK)” Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Merencana Mesin Dosen Pembimbing: M.Irfansyah,ST.,MT.



Disusun Oleh: Nama



: Agung Bijaksana (14.62.0005)



Fakultas



: Teknik Mesin



Kelas



: 5A



UNIVERSITAS ISLAM KALIMANTAN (UNISKA) MUHAMMAD ARSYAD AL-BANJARY BANJARMASIN 2016



1



KATA PENGANTAR



Segala puji syukur ke hadirat Allah SWT, atas karunia rahmat dan hidayahmu, sehingga akhirnya penulis dapat menyelesaikan tugas merencana mesin ini. Dimana laporan ini merupakan pra syarat untuk menyelesaikan studi pada Fakultas Teknik Uniska ( Universitas Islam Kalimantan Muhhamad Arsyad Al-Banjary) Banjarmasin. Penulis menyadari bahwa uraian laporan tugas merencana mesin ini masih jauh dari kesempurnaan, hal ini disebabkan ketrbatasan kemmampuan yang penulis miliki. Oleh karena itukritik yang bersifat perbaikan dan penyempurnaan akan diterima dengan senang hati oleh penulis. Pada kesempatan yg berbahagia ini juga penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebebsar-besarnya kepada: 1. Bapak M. Irfansyah.ST.,MT. selaku dosen pembimbing. 2. Ayah dan bunda, saudaraku, serta teman-temanku, yang selalu membantu dan memberikan dukungan motivasi dan inspirasi dalam mengerjakan tugas ini. Banjarmasin, Januari 2017 Penulis



AGUNG BIJAKSANA



2



DAFTAR ISI



3



DAFTAR GAMBAR



4



DAFTAR TABEL BAB I PENDAHULUAN



1.1.



Latar Belakang Indonesia merupakan negara yang memilki lahan sawit terbesar di dunia sekaligus menempati peringkat teratas negara penghasil komoditas sawit terbanyak di dunia (Deptan RI, 2009). Menurut data Oil World Annual (2009-2010), Indonesia menghasilkan rata-rata 3.6 ton minyak CPO dalam setiap hektare-nya. Hal itu berarti 24% hasil komoditas kelapa sawit dunia adalah milik Indonesia. Namun, selain menghasilkan CPO, sekitar 72 industri kelapa sawit yang tergabung dalam Roundtable on Sustainable Palm Oil (RSPO ) juga menghasilkan limbah yang cukup banyak dan menempati peringkat utama pencemaran lingkungan di Indonesia, seperti melakukan penimbunan sungai di berbagai daerah. Menurut Harri Hartanto, Ketua Bidang Tenaga Kerja, Advokasi dan Publikasi RSPO, pencemaran yang dilakukan oleh industri-industri pengolah kelapa sawit sangatlah berbahaya karena limbah tersebut dapat mencemari udara dan air. Selain itu, hanya sedikit limbah dari industri-industri kelapa sawit yang telah diolah menjadi material yang memiliki nilai tambah, seperti fiber kelapa sawit yang dapat diolah menjadi bahan bakar uap dan cangkang sawit kering dapat diolah menjadi bahan bakar pengganti batubara.



5



Gambar 1. 1 Kondisi Penumpukan Janjang Kelapa Sawit di Pabrik Pengolahan CPO Dari berbagai jenis limbah yang dihasilkan oleh industri pengolahan kelapa sawit tersebut, janjang kelapa sawit merupakan salah satu limbah padat utama yang dihasilkan dalam jumlah yang cukup banyak. Namun, selama ini pemanfaatannya masih sangat terbatas. Bahkan, banyak industri-industri yang belum memanfaatkan dengan baik limbah tersebut sebagai hal yang dapat dikomersilkan. Padahal, kandungan unsur hara potensial pada janjang kelapa sawit, terutama unsur kalium dan selulosa yang terkandung di dalamnya. Bagi penduduk Indonesia bercocok tanam merupakan suatu langkah untuk berusaha meningkatkan nilai perekonomian. Untuk menghasilkan hasil tanam yang berkualitas diperlukan perawatan tanaman yang baik,selain itu juga diperlukan pupuk yang bagus untuk perkembangan tanaman tersebut sehingga bisa menghasilkan hasil tanam yang berkualitas dan memiliki nilai jual yang tinggi. Dengan kemajuan IPTEK,masyarakat (khususnya mahasiswa) bisa merencana mesin pencacah janjang kelapa sawit yang efesien, diharapkan dapat mengolah limbah janjang kelapa sawit menjadi sesuatu yang bermanfaat yaitu seperti pupuk organik yang sangat cocok untuk tumbuh kembang tanaman. Pupuk 2



organik yang diolah dengan mesin ini memiliki banyak kelebihan tersendiri dan juga nilai tukarnya lebih murah dibandingkan dengan pupuk kimia. Selain itu dengan adanya kegiatan ini,mahasiswa bisa mengasah tingkat kreatifitasnya dengan merencana mesin pencacah janjang sawit dan juga kita bisa mngurangi limbah padat yang mencemari lingkungan. 1.2. Rumusan Masalah 1. Bagaimana cara merencana konstruksi mesin pencacah beserta rumus perhitungan dan gambarnya? 2. Bagaimana sistem kerja mesin pencacah janjang kelapa sawit? 3. Apa saja jenis bahan untuk merencana mesin pencacah janjang kelapa sawit? 1.3.



Batasan Masalah Agar pembahasan tidak meluas, maka pembahasan dibatasi pada bagaimana cara merencana mesin beserta rumus dan gambarnya, system kerja mesin pencacah janjang sawit, dan apa saja jenis bahan yang digunakan untuk merencana mesin.



1.4.



Tujuan Dan Manfaat Tujuan dari pembuatan karya tulis ini adalah untuk membuat mesin pencacah janjang kelapa sawit (limbah sawit) skala home industry menjadi pupuk organik yang cocok untuk tumbuh kembang tanaman. Manfaat yang dapat diperoleh adalah : 1 Dengan adanya mesin pencacah janjang sawit ini,bisa Mengurangi pencemaran yang disebabkan oleh industri-industri kelapa sawit, khusunya pencemaran oleh limbah janjang kelapa sawit. 2 3 4



Mengolah janjang kelapa sawit menjadi pupuk organik dengan mesin pencacah. Meningkatkan hasil bercocok tanam para petani dengan kualitas lebih baik. Meningkatnya kretifitas mahasiswa dengan merencan mesin pencacah janjang kelapa sawit. 3



4



BAB II STUDI LITERATUR 2.1. TINJAUAN PUSTAKA Menurut Harsokoesoemo (1999), perancangan adalah kegiatan awal dari usaha merealisasikan suatu produk yang keberadaannya dibutuhkan oleh masyarakat untuk meringankan hidupnya, perancangan itu sendiri terdiri dari serangkaian kegiatan yang berurutan. Oleh karena itu, perancangan disebut sebagai proses perancangan yang mencakup seluruh kegiatan yang terdapat dalam proses perancangan tersebut. Alasan memilih desain mesin pencacah janjang kelapa sawit, disebabkan oleh banyak hal. Pertama, sawit merupakan komoditas utama perkebunan di Indonesia sehingga banyak pula terdapat limbah janjang kelapa sawit di Indonesia. Kedua, limbah janjang kelapa sawit akan bersifat polutan atau pencemar lingkungan apabila terus menerus menumpuk tanpa ada proses penyusutan volume. Ketiga, janjang kelapa sawit yang diolah dengan baik dapat digunakan sebagai alternatif sebagai pupuk organik. Desain fungsional dari mesin pencacah janjang kelapa sawit adalah sebagai berikut; Atap bangunan dan dinding alat terbuat dari bahan logam yang tidak berkarat (seperti Stainless Stell atau Baja Campuran) yang berfungsi sebagai penyekat sehingga potongan janjang yang masuk tidak keluar dari proses pencacahan. Bagian pencacah dilengkapi dengan 45 buah pisau dari bahan stainless stell masing-masing pisau terdiri dari dua mata pisau dan dipasang dengan kemiringan sudut 100 dari poros putaran mesin. Model pisau miring tersebut dapat memperkecil gesekan yang terjadi antara permukaan pisau dengan janjang yang akan dicacah, serta dapat memberikan efek hembusan untuk mendorong cacahan janjang ke arah lubang pengeluaran. Namun, kondisi pemotongan yang terbaik adalah saat bahan dalam keaadan cukup kering. (Swastawa, dkk. 2003) 5



Desain mesin pencacah dapat menghacurkan janjang kelapa sawit dengan memanfaatkan putaran pisau. Selain itu, desain pisau diolah menjadi 45 buah untuk mempermudah memotong janjang kelapa sawit yang berstruktur keras. Ukuran partikel merupakan salah satu factor yang mempengaruhi proses pencacahan. Semakin kecil ukuran janjang, maka proses penguraian dapat berlangsung lebih cepat.



2.1.1. Komponen Utama Mesin Pencacah Janjang kelapa Sawit Komponen utama amesin pencacah janjang kelapa sawit ini terdiri dari beberapa bagian yaitu: 2.1.1.1. Motor Bakar Motor bakar adalah suatu perangkat alat untuk mengubah energy yang terdapat dalam kandungan bahan bakar (bensin dan diesel) menjadi energy kalor dan kemudian diubah menjadi enrgi gerak. Prinsip kerja dari alat ini adalah berdasarkan asas kerja dari motor bakar umum 4 tak maupun 2 tak dan jenis diesel maupun bensin. Pada rancangan mesin pencacah janjang kelapa sawit ini digunakan motor bakar dikarenakan motor bakar mempunyai daya atau tenaga yang cukup besar dibandingkan dengan menggunakan motor listrik, yang sesuai untuk menggerakan silinder pencacah janjang kelapa sawit. 2.1.1.2. Bagian konstruksi Pada rancangan konstruksi suatu alat atau mesin sering kali menggunkan berbagai macam jenis besi untuk digunakan sebagai bahan untuk bagian konstruksinya. Pada bagian konstruksi suatu alat atau mesin menggunakan jenis besi karbon



karena



kekuatan untuk besi dengan kandungan karbon yang tinggi menjamin kekuatan dari besi tersebut lebih tinggi disbanding dengan besi jenis lain, hal ini dikarenakan untuk bagian konstruksi menerima gaya yang besar dari mesin atau alat pada saat bekerja Sehingga



diperlukan material yang kokoh dan kuat



6



untuk dapat menjamin



keamanannya. Selain berdasarkan jenis bahan pada konstruksi rangka juga perlu diperhitungkan penampang jenis besi yang akan digunakan serta ketebalannya. Pada alat ini menggunakan plat besi baja dengan penampang L dengan jenis S35C dengan ketebalan 4 mm Karen plat besi baja jenis ini mempunyai kekuatan yang lebih besar dibandingkan dengan plat besi baja biasa dengan penampang lurus dan besi baja jenis S35C dalam proses pengerjaannya lebih mudah untuk dibentuk menjadi rangka.



Standar dan macam



Lambang



Perlakuan panas



Baja karbon



S30C S35C S40C S45C S50C S55C



Penormalan Penormalan Penormalan Penormalan Penormalan Penormalan



konstruksi mesin (JIS G 4501)



Batang baja yang difinis dingin



S35C-D S45C-D S55C-D



Kekuatan tarik (kg/mm2) 48 52 55 58 62 66 63 60 72



keterangan



Ditarik dingin, digrinda, dibubut atau gabungan antara hal-hal tersebut.



Tabel 2. 1 table utnuk kekuatan tarik dari berbagai macam jenis besi baja untuk konstruksi. (sumber; Sularso dan Suga , dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin, tahun 1978, hal 3) Pada konstruksi mesin kebanyakan sambungannya dasatukan dengan cara dilas dengan menggunakan las listrik dengan elektroda terbungkus. Hal ini dikarenakan lebih efesien



untuk menggunkan las listrik dengan elektroda terbungkus pada bagian



sambungan dibandingkan dengan menggunakan baut pengikat dan kekuatan tariknya 7



tidak terlalu besar sehingga tidak memerlukan pengelasan gas. Pada teknik pengelasan kekuatan pengelasan dengan menggunakan las gas lebih kuat di karenakan pad alas gas suhu selama proses pengelasan lebih tinggi disbanding dengan menggunakan las listrik yang mengakibatkan logam induk dan logam lasan (elektroda) Dapat mencair secara sempurna sehingga terbentuk ikatan logam yang lebih baik. Persamaan kekuatan tarik pad alas adalah: Tegangan:



σ



=



F Ao



(kg/mm2)



Dimana : F = Beban (kg) Ao = luas mula dari penampang (mm2) L−L° ε= Regangan : x 100% L° Dimana : LO = panjang mula dari bahan L= panjang bahan yang dibeban (sumber: Ir. Harsono dan Dr. toshie, teknologi pengelasan logam, tahun 1979 hal 181) Selain berdasarkan jenis logam induk yang akan dilas kekuatan sambungan las juga tergantung dari jenis elektroda yang dipakai dalam proses pengelasan. Pada umumnya pada konstruksi las digunakan logam las (elektroda) yang mempunyai kekuatan dan keuletan yang lebih baik atau paling tidak sama dengan logam induk. Tetapi Karena proses pengelasan kekuatan dan keuletan dapat berubah. Dalm hal ini logam yang dilas sifat ini dipengaruhi oleh keadaan, cara dan prosedur pengelasan. 2.1.1.3.



Bagian silinder (poros) dan mata pisau pencacah janjang kelapa sawit Bagian utama dari mesin pencacah janjang kelapa sawit ini adalah silinder



(poros) dengan permukaan yang terdapat mata pisau untuk mencacah janjang kelapa sawit. Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Untuk merencanakan sebuah poros, hal-hal berikut ini perlu diperhatikan,misalnya kekuatan poros. Kelelahan, tumbukan, atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil atau bila poros mempunyai alur pasak harus diperhatikan. Kecepatan putaran 8



poros akan berpengaruh terhadap hasil. Semakin cepat atau tinggi putaran poros, maka presentase bahan yang akan terpotong juga akan semakin besar. Hal ini telah diujicobakan pada alat pemotong rumput (Suastawa,dkk,2003).



Sehingga dalam



pengolahan mesin ini batang poros yang digunakan memiliki diameter 60 mm dan panjang 950 mm.



BATANG POROS



Gambar 2. 1 Skema Rancang Batang Poros di Mesin Pengolah Limbah Janjang



PISAU



Gambar 2. 2 Skema Rancang Pisau di Mesin Pengolah Limbah Janjang



Disain rangkaian pisau yang rotari memungkinkan mesin pencacah janjang mampu mengolah jenis limbah basah dan kering sekaligus. Desain rangkaian pisau sengaja dibuat berjejer secara rotari, agar cakupan gerakannya lebih luas dan daya 9



babatnya lebih kuat. Ketebalan pisau dalam desain mesin ini adalah 5 mm dengan sudut kelancipan 100. Selain itu sudut kemiringan pemasangan dengan batang poros adalah 100. Hal tersebut diharapakan dalam desain ini dapat mencacah dengan minimialisasi terjadi gesekan antar janjang dan pisau. Desain dengan kemiringan dapat membuat janjang terbawa keluar. Prinsip kerja dari silinder (poros) ini adalah pada saat janjang kelapa sawit dimasukan kedalam mesin ini akan cacah (dihancurkan) oleh poros pencacah yang berputar yang digerakan oleh motor bakar yang dihubungkan melalui seperangkat puli dan sabuk - v, agar diperoleh kekuatan yang cukup besar untuk dapat mencacah janjang kelapa sawit. A. Jenis poros Poros merupakan bagian terpenting dari suatu alat yang pada prinsip kerjanya mengandalkan transmisi daya dan transmisi putaran dari suatu bagian sisinya kebagian sisi lainnya. Poro terdiri dari beberapa jenis antara lain: 1. Poros tranmisi Poros macam ini mendapatkan beban puntir murni atau puntir dan lentur. Daya ditranmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli, sabuk atau sprocket rantai dan lain-lainnya. 2. Spindle Poros tranmisi yang relatife pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindel, syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti. 3. Gandar Poros seperti dipasang diantara roda-roda kreta barang, diman tidak mendapatkan beban punter, bahkan kadang-kadang tidak boleh berputar,



10



disebut gandar. Gandar hanya mendapat beban lentur, kecuali jika digerakan oleh penggerak mula dimana akan mengalami beban punter juga. Suatu poros tranmisi dapat mengalami beban punter atau lentur atau gabungan antaran punter dan lentur seperti disebutkan diatas. Juga ada poros yang mendapatkan beban tarik seperti poros baling-baling kapal atau turbin. Kelelahan, tumbukan atau pengaruh kosentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil (poros bertangga) atau bila poros mempunyai alur pasak, harus diperhatikan. Sebuah poros harus direncanakan hingga cukup kuat untuk menahan beban-beban diatas. Standar dan macam



Lambang



Perlakuan panas



Baja khrom nikel (JIS G 4102)



SNC 2 SNC 3 SNC 21 SNC 22 SNCM 1 SNCM 2 SNCM 7 SNCM 8 SNCM 22 SNCM 23 SNCM 25 SCr 3 SCr 4 SCr 5 SCr 21 SCr 22 SCM 2 SCM 3 SCM 4 SCM 5 SCM 21 SCM 22 SCM 23



Pengerasan kulit Pengerasan kulit Pengerasan Kulit Pengerasan kulit Pengerasan kulit Pengerasan kulit Pengerasan kulit Pengerasan kulit Pengerasan kulit Pengerasan kulit



Baja khrom nikel molibden (JIS G 4102)



Baja khrom (JIS G 4104)



Baja khrom molibden (JIS G 4105)



Kekuatan tarik (kg/mm2) 85 95 80 100 85 95 100 205 90 100 120 90 95 100 80 85 85 95 100 105 85 95 100



Tabel 2. 2 table untuk berbagai jenis poros beserta perbandingan kekuatan tariknya.



11



( sumber: Sularso dan Suga, dasar perencanaan dan pemilihan elemen mesin, tahun 1978, hal 3) Dimana:



ds = diameter poros (mm)



τ = tegangan geser yang diijinkan (kg/mm2)



Kt = faktor koreksi terhadap momen punter Cb = faktor koreksi terhadap momen lentur T = momen punter (kg/mm2) Dalam perencanaan poros pertama-tama yang harus diperhatikan adalah daya (KW) Dan putaran poros , dimana daya harus ditranmisikan dan putaran poros (rpm) , bentuk persamaan utnuk daya perencanaan dari poros adalah: Pd = fc.P (KW) Dimana: Pd = daya rencana (KW) fc = factor koreksi P = daya minimal output dari motor penggerak (KW) B. Pemilihan Poros Poros merupakan salah satu bagian terpenting dari setiap mesin, hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran melalui poros. Poros yang digunakan dalam mesin pencacah janjang kelapa sawit ini adalah poros tranmisi,karena daya yang didapat dari motor ditranmisikan ke poros melalui sabuk dan pully. C. Perencanaan Poros Untuk merencanakan sebuah poros, hal-hal dibawah ini juga perlu diperhatikan: 1. Kekuatan poros Suatu poros harus direncanakan, sehingga cukup kuat untuk menahan bebanbeban seperti beban puntir, lentur, beban tarik, dan beban tekna. 2. Kelenturan poros Poros harus mempunyai lenturan atau defleksi puntir yang tidak terlalu besar sehingga keamanan pemakaian bias didapat.



12



3. Putaran kritis Poros hendaknya direncanakan sedemikian rupa sehingga putaran kerjanya lebih dari putaran kritis. 4. Bahan poros Bahan poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin dan difinis, baja karbon konstruksi umum. Bahan poros yang digunakan dalam pembuatan meesin pencacah janjang kelapa sawit ini adalah baja karbon konstruksi mesin SC42 dengan kekuatan tarik 42 kg/mm2 Lambang



Batas mulur (kg/mm2)



Kekuatan tarik (kg/mm2)



Keterangan



SC – 37 SC – 42 SC – 46 SC – 49



18 21 23 25



37 42 46 49



Untuk bagian motor Untuk konstruksi Umum Untuk konstruksi umum



Tabel 2. 3 Kekuatan tarik bahan poros ( sumber : elemen mesin, sularso dan suga, hal. 335) 2.1.1.4. Tranmisi sabuk – V dan pulley Pada umumnya jarak yang jauh antara 2 poros sering tidak memungkinkan tranmisi daya secara langsung dengan roda gigi. Hal ini dapat diatasi dengan menggunakan pulley. Diarenakan factor efisiensi daya yang ditranmisikan maka pada rancangan ini menggunakan pulley dan sabuk jenis V. karena sabuk V mempunyai penampang bagian dalam berbentuk V dan dan alur pada pulley berbentuk V maka antara permukaan sabuk bagian dalam dan pada permukaan pulley yang terhubung dengan sabuk memiliki slip gaya. Hal ini dikarenakan sabuk V yang dibelilitkan disekeliling alur pulley yang berbentuk V ini akan mengakibatkan bagian sabuk sabuk 13



yang membelit pada pulley ini akan mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar. Gaya gesek juga akan bertambah besar Karena bentuk baji (bentuk penampang V) yang akan menghasilkan tranmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah. Hal ini merupakan keunggulan tipikal dari sabuk bentuk V disbanding dengan sabuk jenis rata. Tetapi untuk pemakaian yang lebih optimal dalam mentranmisikan daya dan putaran digunakan sabuk gigi (sabuk dengan alaur gigi pada bagian sisi dalamnya). Pada sabuk ini tidak terjadi selip karena pulley dan sabuk berbentuk gigi yang saling terkait, yang mengakibatkan rasio pemindah daya dari pulley kesabuk menjadi berimbang (1=1) Penampang



Diameter nominal



sabuk V



(diameter lingkaran



α (°) W °



Lo



K



KO



e



F



9,2



4,5



8.0



15,0



10,0



12,5



5,5



9,5



19,0



12,5



16,9



7,0



12,0



25,5



17,0



24,6



9,5



15,5



37,0



24,0



28,7



12,7



19,3



44,5



29,0



jarak ds)



A B C D E



70 - 100 101- 125 126 atau lebih 125 – 160 161 – 200 316 atau lebih 200 – 250 251 – 315 316 atau lebih 435 – 450 451 atau lebih 500 – 630 631 atau lebih



34 36 38 34 36 38 34 36 38 36 38 36 38



11,95 12,12 12,30 15,86 16,07 16,29 21,18 21,45 21,72 30,77 31,14 36,95 37,45



14



Tabel 2. 4 Pemilihan pulley berdasarkan tipe sabuk V (sumber : sularso dan suga, dasar perencana dan pemilihan elemen mesin, tahun 1978, hal 166) Fungsinya pulley Untuk menggerakkan poros putaran pisau. Pulley sabuk dibuat dari besi-cor atau dari baja. Pulley kayu tidak banyak lagi dijumpai. Untuk konstruksi ringan diterapkan pulley dari paduan aluminium. Pulley sabuk baja terutama cocok untuk kecepatan sabuk yang tinggi (diatas 35 m/det).



Untuk



menghitung kecepatan atau ukuran roda transmisi, putaran transmisi penggerak dikalikan diameternya adalah sama dengan putaran roda transmisi yang digerakkan dikalikan dengan diameternya. Pulley yang digunakan dalam pengolahan mesin ini memiliki diameter kelas ≥ 300 mm.



PULLEY



Gambar 2. 3 Skema Peletakan Pulley di Mesin Pengolah Limbah Janjang



2.1.1.5. Bantalan Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak – baliknya dapat berlangsung secara halus dan aman. Panjang umur bantalan harus cukup kokoh untuk memungkan poros serta elemen – elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Dalam perencanaan alat yang menggunakan bantalan perlu diperhitungkan beban dan umur bantalan. Umumnya pada bantalan terjadi pembebanan ekivalen dinamis 15



yaitu suatu beban yang sedemikian rupa sehingga memberikan umur yang sama dengan yang diberikan oleh beban dan kondisi putaran yang sebenarnya Dibawah ini adalah rumus untuk menghitung beban ekivalen dinamis untuk bantalan gelinding yang umum dipakai:  Untuk bantalan radial (kecuali bantalan rol silinder) Pr = XVFr + YFo  Untuk bantalan aksial P = XFr + YFo Dimana : Pr = beban ekivalen untuk bantalan radial (kg) P = beban ekivalen untuk bantalan aksial (kg) X = factor beban radial Y = factor beban aksial Fr = beban radial (kg) Yo = beban aksial (kg) Faktor V sama dengan 1 untuk pembebanan pada cincin dalam yang berputar, dan 1,2 untuk pembebanan pada cincin luar yang berputar. Harga X dan Y terdapat pada table dibawah ini:



16



17



Bantalan BANTALAN



Gambar 2. 4 Skema Peletakan Bantalan (Bearing) di Mesin Pengolah Limbah Janjang Fungsinya Untuk menghasilkan putaran dan gerakan bolak-balik suatu poros berlangsung secara halus, aman dan tahan lama. Disain rangkaian bantalan harus mempunyai ketahanan terhadap getaran maupun hentakan. Jika suatu sistem menggunakan konstruksi bantalan, sedangkan bantalannya tidak berfungsi dengan baik maka seluruh sistem akan menurun prestasinya dan tidak dapat bekerja secara semestinya. Bantalan dalam peralatan usaha tani diperlukan untuk menahan berbagai suku pemindah daya tetap ditempatnya. Bantalan yang tepat ditentukan oleh besarnya



18



keausan, kecepatan putar poros, beban yang harus didukung, dan besarnya daya dorong akhir.



Gambar 2. 5 Desain Alat Serta Skema Kerja Keterangan : 1 Corong Pemasukan 2 Pisau 3 Corong Pengeluaran



4 5 6



Badan Mesin Pulley Batang Poros



Desain corong pemasukan yang langsung mengenai mata pisau, diharapakan janjang memiliki ukuran besar dapat tercacah hingga ia dapat dimasukan menyeluruh. Selain itu dengan adanya lubang masuk berukuran besar, ukuran terbesar janjang sawit dapat diolah dalam mesin ini. Badan mesin merupakan pelindung baik mesin maupun bahan yang telah tercacah. Sehingga desain badan mesin berukuran lebih besar dari ukuran mesin yang telah dibuat. Selain itu pemilihan bahan dasar desain badan mesin harus memilki 19



kualitas anti karat, hal tersebut disebabkan oleh janjang sawit merupakan bahan yang memiliki kelembaban yang besar. Dalam desain corong pengeluaran dibuat dengan kemiringan 300 dari garis normal. Hal tersebut diharapakan agar mesin dapat langsung mengeluarkan hasil cacahan secara maksimal. Komponen utama yang digunakan di dalam mesin pencacah janjang sawit adalah corong pemasukan, corong pengeluaran, badan mesin, pisau, pulley, dan batang poros.



2.2. PENELITIAN YANG RELEVAN



Jurnal Ilmu Pengetahuan dan Rekayasa Edisi Mei 2011 | 60 RANCANGAN DAN UJI PERFORMANSI ALAT PENCACAH TANDAN BUAH KOSONG KELAPA SAWIT DALAM PROSES PEMBUATAN PUPUK KOMPOS R. Bintarso Staf pengajar jurusan Teknik Mesin Polnep



ABSTRAK Penelitian ini dilakukan di bengkel Bengkel Mekanik Jurusan Teknik Mesin POLNEP selama 2.5 bulan dari tanggal 1 februari sampai 15 april 2011 untuk perancangan dan pembuatan mesin dan pengambilan data di PT Agrina Sawit Persada Sanggau selama 2 bulan (sampai awal juli 2011). Bahan yang digunakan pada penelitian ini antara lain (1) Motor listrik 20 HP 3 phasa (2) Plat besi tebal 3 mm (3) Plat besi 8 mm (4) Plat besi 12 mm (5) Besi UNP 100 x 100 mm (6) Besi siku 100 x 100 (7) Besi siku 50 x 50 (8) Pipa besi berdiameter 22 panjang 65 cm (9) Roda gigi (10) Sproket dan rantai 20



(11) Pully dan V belt (12) Pisau dari bahan per (13) Baud – baud, kawat las, batu gerinda potong/poles, thiner dan cat. Sedangkan peralatan yang digunakan antara lain (1) Las listrik (2) Gerinda (3) Mesin potong (4) Mesin Bor (5) Kompresor dan spray gun (6) Peralatan bengkel lainnya. Alat pencacah tandan kosong kelapa sawit terdiri dari 9 bagian pokok, yaitu (1) Hopper atas (2) Silinder pengepresan (3) Pisau gerak (4) Pisau diam (5) Hopper bawah (6) Rangka atas (7) Rangka bawah (8) Sistem transmisi (9) Motor penggerak. Dari hasil pengujian mesin didapatkan kapasitas yang tidak merata, hal ini disebabkan karena beberapa faktor, diantaranya: a) faktor manusia, berpengaruh di dalam sistem pengumpanan tandan kosong, dimana tandan yang diumpankan tiap menit tidak selalu sama. b) faktor tandan dimana jumlah tandan kosong yang dikeluarkan oleh pabrik tidak selalu sama, seringkali terjadi kekosongan tandan sewaktu mesin pencacah dioperasikan. c) faktor mesin, berpengaruh karena pada hopper pengeluaran seringkali terjadi kemacetan maka kapasitas mesin menjadi kecil. Kata-kata kunci : Uji Performansi, Alat Pencacah, proses pembuatan pupuk kompos



1. PENDAHULUAN Indonesia merupakan salah satu negara agraris yang sedang mengalami transformasi menuju negara industri. Salah satu industri yang potensial dan telah berkembang serta mempunyai peluang ekspor bagus adalah industri yang berbasiskan pada hasil pertanian (agroindustri). Kelapa sawit (Elais guineensis Jacq) saat sekarang menjadi komoditas yang sangat pesat perkembangannya dan menjadi komoditas unggulan pada subsektor perkebunan. Tanaman kelapa sawit telah diusahakan dalam bentuk perkebunan besar negara, perkebunan besar swasta dan perkebunan rakyat.



21



Proporsi luas areal untuk masing – masing perusahaan tersebut adalah pada PBN sebesar 50 %, PBS 22 % dan PR 28 % pada tahun 1987, sedangkan pada tahun 1998 terjadi perubahan dengan meningkatnya proporsi untuk PR yaitu 33.5 %, PBN 48.5 % dan pada PBS 18 %. Secara keseluruhan luas areal perkebunan kelapa sawit pada tahun 1987 sebesar 728.662 hektar dan meningkat menjadi 2.633.899 hektar pada tahun 1998 dengan peningkatan rata – rata 12,44 % per tahun. Tandan buah kosong merupakan salah satu limbah terbesar yang dihasilkan dari industri pengolahan minyak kelapa sawit, dimana jumlahnya mencapai 21 % dari tandan buah segar. Jumlah tandan buah kosong yang dihasilkan seringkali melebihi kemampuan alam untuk mendekomposisikannya kembali sehingga terjadilah penumpukan limbah dalam jumlah besar. Apabila penumpukan limbah ini tidak ditangani secara optimal maka akan menjadi sumber pencemaran lingkungan baik tanah, air maupun udara. Penanganan limbah untuk dikonversi menjadi produk lain yang memiliki nilai tambah merupakan usaha – usaha untuk kembali ke alam (back to nature) atau pemanfaatan sumber daya alam agar lebih efisien. Disamping itu juga dapat menumbuhkan/membuka lapangan usaha baru yang saat ini banyak dibutuhkan untuk dapat menampung tenaga kerja sekaligus ikut membantu pemerintah dalam rangka mengatasi masalah tenaga kerja dan lapangan pekerjaan. Di dalam mengatasi masalah besarnya volume tandan buah kosong kelapa sawit dilakukan dengan cara pembakaran di dalam incinerator. Tetapi karena adanya larangan pembakaran mendorong dilakukannya penggunaan teknologi alternatif yang lebih efisien dan ramah lingkungan. Salah satu usaha yang dapat ditempuh adalah dengan membuatnya menjadi kompos yang kemudian dimanfaatkan untuk berbagai usaha pertanian lainnya. Usaha mendaur ulang limbah tandan buah kosong kelapa sawit melalui



22



pengomposan ini diharapkan merupakan langkah yang tepat untuk menghasilkan pupuk yang berpotensi tinggi dalam penggantian sebagian pupuk konvensional. Oleh sebab itu maka penggunaan teknologi (mesin dan peralatan) sangat dibutuhkan untuk mempercepat dan mempermudah penanganan serta meningkatkan mutu kompos yang dihasilkan. Tujuan dari pelaksanaan penelitian ini adalah untuk merancang, membuat dan menguji alat pencacah tandan buah kosong kelapa sawit dalam proses pembuatan pupuk kompos serta mengetahui teknik yang efisien dalam pencacahan tandan buah kosong kelapa sawit.



2. METODOLOGI PENELITIAN Penelitian ini dilakukan dengan ruang lingkup sebagai berikut: - Pembuatan alat pencacah tandan kosong sawit - Uji performansi alat



Bahan dan alat yang digunakan pada penelitian ini adalah antara lain: Bahan penelitian : 1. Motor listrik 20 HP 3 phasa 1 buah 23



2. Plat besi tebal 3 mm 2 lembar 3. Plat besi 8 mm 2 lembar 4. Plat besi 12 mm 1 lembar ,Besi UNP 100 x 100 mm, Besi siku 100 x 100,Besi 5. 6. 7. 8. 9.



siku 50 x 50 Pipa besi berdiameter 22 panjang 65 cm 3 buah Roda gigi Sproket dan rantai Pully dan V belt Pisau dari bahan per Baud – baud, kawat las, batu gerinda potong/poles, thiner dan cat



Alat yang digunakan : Las listrik, gerinda, mesin bor, mesin potong, mesin bubut, kompresor & spray gun. 1. Penelitian Pendahuluan Prosedur ini perlu dilakukan untuk mendapatkan cara yang tepat dalam mencacah tandan kosong kelapa sawit, yang antara lain dilakukan dengan : a. Pencacahan tandan kosong kelapa sawit tanpa menggunakan alas Pencacahan ini menggunakan golok yang sudah diasah dan hasilnya masih kurang berhasil karena sifat liat dari tandan sawit. b. Pencacahan tandan kosong kelapa sawit dengan menggunakan alas Dilakukan juga menggunakan golok tetapi dibawah golok diberi landasan sebagai alas cacah dan tandan sawit yang tercacah lebih banyak dibandingkan cara yang pertama. 2. Pembuatan Mesin Pencacah Tandan Kosong Kelapa Sawit 3. Pengukuran tenaga Manusia Pengukuran kebutuhan tenaga total tubuh dapat menggunakan parameter denyut jantung dengan memakai rumus sebagai berikut : Y = -1.4259 + 0.0207 X + 0.0202 A Dimana , Y = Laju kebutuhan oksigen (l/menit) X = Denyut jantung (pulsa/menit) A = Luas Permukaan tubuh (m2) Luas permukaan tubuh dapat dicari dengan persamaan : A = B0.444 x H0.663 x 88.83 x 10-4 Dimana : B = Berat badan (kg) H = Tinggi badan (cm) Sehingga tenaga total tubuh dapat digunakan persamaan : T = Y x 4.93 x 69.44 Dimana : T = Tenaga total tubuh (Watt) 1 liter O2 = 4.93 kkal, 1 kkal/menit = 69.44 Watt 24



4



Kapasitas Mesin Pencacah Kapasitas mesin pencacah tandan kosong kelapa sawit adalah jumlah bahan yang dicacah dalam waktu tertentu (jam) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: W K= t



dimana: k = kapasitas mesin (ton/jam) W = berat bahan yang akan dicacah t = waktu yang dibutuhkan untuk pencacahan 5. Perhitungan Daya Motor Kebutuhan daya motor dapat dihitung dengan menggunakan rumus : P=Vx I Dimana: P = daya motor (Watt) V = tegangan listrik (Volt) I = arus listrik yang dihasilkan (Ampere) 6. Transmisi Daya Penyaluran daya dari motor ke mesin dilakukan dengan menggunakan pully dan sabuk V. Secara teoritis kecepatan putar dapat dihitung dengan menggunakan rumus : n1D1 = n2D2 V=



π x D₁ xn₁ 60 x 1000 dimana: n1 = Kecepatan putar motor penggerak n2 = Kecepatan putar pisau gerak D1 = Diameter pully motor penggerak 25



D2 = Diameter pully pada pisau gerak V = Kecepatan linier sabuk V



3. HASIL DAN PEMBAHASAN  RANCANGAN FUNGSIONAL 1. Hopper Atas Hopper ini berfungsi untuk menampung dan mengumpankan bahan yang akan dicacah. Pengumpanan bahan akan dibantu oleh silinder pengepres. Hopper ini terbuat dari besi plat esser dengan ketebalan 3.6 mm, berukuran panjang 90 cm, lebar 60 cm dan tinggi 55 cm. Di bawah hopper terdapat sebuah lubang yang akan mengumpankan tandan sawit berbentuk persegi panjang berukuran 30 x 60 cm.



2. Silinder Pengepresan Berfungsi untuk mengumpankan tandan yang akan dicacah dan mengecilkan ukuran dengan cara mengepres tandan kosong sehingga diharapkan pada proses pencacahan beban yang dialami pisau tidak berat. Silinder ini berjumlah 2 buah dan ditengahnya diberi poros 2“ yang akan dihubungkan dengan sproket. Silinder terbuat dari besi pipa berdiameter 22 cm dengan ketebalan 10 mm dan panjangnya 60 cm. 26



Kedua silinder pengepres putarannya berkebalikan arah dan dikedua ujungnya disangga oleh phillow block. Fungsi putaran ini untuk menarik, mengepres dan mengarahkan tandan kosong kelapa sawit menuju ke bagian proses pencacahan. Pada salah satu silinder terdapat sepasang pegas yang berfungsi untuk mengatur pengepresan tandan kosong. Jika tandan yang masuk berukuran besar maka pegas akan tandan tertekan sehingga jarak antar silinder lebih lebar dan ketika tandan sudah melewati silinder maka pegas akan kembali ke kedudukan semula.



3. Pisau Gerak Berfungsi sebagai pisau utama yang akan menghancurkan tandan kosong. Pisau ini terbuat dari plat per baja yang ditempa dengan ukuran 13 cm x 5 cm x 5 mm sebanyak 4 x 21 buah. Dudukan pisau terbuat dari plat esser 8 mm berdiameter dalam 22 cm dan diameter luar 34 cm yang melekat pada sebuah silinder. Penempelan antara dudukan pisau dengan silinder dilakukan dengan cara pengelasan menggunakan kawat las LB 52 diameter 3.2 mm. Di dalam silinder terdapat poros 3“ yang dikedua ujungnya diperkecil menjadi 2.5“ untuk meletakkan phillow block. Antara pisau dengan dudukannya diperkuat dengan menggunakan sistem baut.



27



4. Pisau Diam Berfungsi sebagai landasan untuk pemotongan. Dengan adanya pisau diam ini memungkinkan bahan tertahan dan kemudian akan terpotong. Bentuk dan ukuran pisau sama dengan ukuran pisau berputar. Hanya saja, dudukan untuk pisau ini terbuat dari as besi berukuran 2” yang dikedua ujungnya diberi besi siku untuk menempelkan ke rangka atas. Penggabungan antara as besi dudukan pisau diam dengan besi sikunya menggunakan sistem las, sedangkan antara besi siku dan rangka atas menggunakan sistem mur baut. Jarak antar pisau 3 cm.



28



29



3. KESIMPULAN Dari hasil pengujian mesin didapatkan kapasitas yang tidak merata, hal ini disebabkan karena beberapa faktor, diantaranya : a. Faktor manusia Faktor manusia berpengaruh di dalam sistem pengumpanan tandan kosong, dimana tandan yang diumpankan tiap menit tidak selalu sama. Walaupun setelah dari pabrik sudah dilakukan seleksi tandan kosong dengan menggunakan meja sortir, tapi faktor manusia masih diperhitungkan untuk menyeleksi batu dan potongan besi yang akan masuk ke mesin pencacah. Batu dan potongan besi yang terambil selanjutnya dibuang. Faktor manusia sangat berfungsi dalam pengaturan tandan kosong, karena seringkali tandan yang dihasilkan pabrik banyak dalam waktu bersamaan. Terkadang manusia dalam mengumpankan tandan kosongnya sedikit dan kadang – kadang banyak tergantung pada nalurinya. b. Faktor Tandan



30



Jumlah tandan kosong yang dikeluarkan oleh pabrik tidak selalu sama, seringkali terjadi kekosongan tandan sewaktu mesin pencacah dioperasikan. Penyebab dari ketidaksamaan jumlah tandan kosong yang dikeluarkan pabrik karena sebelum masuk ke mesin pencacah dilakukan pemilihan tandan dengan menggunakan mesin/meja sortasi. Meja ini akan bekerja berdasarkan ukuran tandan kosong, jika tandan kosongnya besar akan menabrak blok penahan dan akan diarahkan menuju meja penampungan. Sedangkan yang berukuran kecil akan jalan terus dan masuk ke mesin pencacah. Hal ini juga mengurangi jumlah kapasitas mesin. c. Faktor Mesin Faktor mesin berpengaruh karena pada hopper pengeluaran seringkali terjadi kemacetan maka kapasitas mesin menjadi kecil dan ketika sudah menumpuk akan turun secara bersamaan sehingga menyebabkan kapasitasnya langsung naik. Kemacetan juga terjadi karena penyumbatan yang ada di sela – sela pisau berputar dan juga pisau diam, yang mengakibatkan penumpukan diantara pisau diam dan dudukannya. Penumpukan ini semakin lama akan mengeras sehingga nanti pembersihannya sulit. Mesin lain yang berpengaruh pada ketidakstabilan kapasitas pencacahan ini adalah konveyor yang membawa tandan dari meja sortasi ke mesin pencacah. Hal ini dikarenakan antara konveyor dengan lantainya memiliki jarak yang memungkinkan tandan berukuran kecil tidak akan terbawa oleh konveyor, dan ketika tandan berukuran besar melewati konveyor akan membawa tandan kecil yang sebelumnya masih tertinggal di lantai konveyor. Di antara mesin pencacah dan konveyor terdapat luncuran tandan dan juga diantara meja sortasi dan konveyor juga ada luncuran tandan. Pada luncuran tandan ini seringkali terjadi kemacetan. Banyak 31



hal yang menyebabkan kemacetan ini, yaitu lantai luncur yang memiliki kemiringan kecil dan lantainya kurang licin.a DAFTAR PUSTAKA [1]. Gaur, A.C. 1983. A Manual Of Rural Composting. FAO, Rome. [2]. Haug, R.T. 1980. Composting Engineering. An Arbor Science, Michigan. [3]. Hartley, C.W.S.1967. The Oil Palm. Longman Group Limited, London. [4]. Indriani, Y.H. 1999. Membuat Kompos Secara Kilat. Penebar Swadaya, Jakarta [5]. Kume, T., S. Matsuhashi, S. Hashimoto, M.R. Awang, H. Hamdani and H. Saitoh.1993. Resources By [6]. Radiation Treatment Production of Animal Feed and Mushroom From Oil Palm Wastes. Pergamon Press Ltd, London. [7]. Kirk, T.K., T. Hirughuci dan H.M. Chang. 1980. Lignin Biodegradation : Chemical and Potential Application. LRC – Prees Inc.,Florida. [8]. Suhadi, H. , S.I. Nastiti dan B. Tajuddin. 1989. Biokonversi : Pemanfaatan Limbah Industri Pertanian. Pusat Antar Universitas, IPB , Bogor.



32



33



34