Upload
lenhu
View
231
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
47
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Analisis Teknik
Analisis teknik yang sudah dilakukan yaitu perhitungan kebutuhan daya
penggerak, analisis unit transmisi, analisis poros, analisis spi, analisis bantalan,
analisis kekuatan rangka, analisis kekuatan las dan kapasitas teoritis mesin
pencacah sampah plastik.
4.1.1 Hasil Perhitungan Kebutuhan Daya Pencacahan
Kebutuhan daya penggerak merupakan besarnya daya yang diperlukan
untuk menggerakkan mesin pencacah sampah plastik baik pada saat tidak ada
beban yaitu sebelum proses pencacahan atau pun pada saat ada beban yaitu pada
saat proses pencacahan. Kebutuhan daya penggerak dihitung untuk mengetahui
apakah daya dari motor yang digunakan pada mesin pencacah sampah plastik ini
sudah memenuhi kebutuhan dari mesin tersebut atau belum, sehingga nantinya
dapat diketahui apakah motor yang digunakan dapat menggerakkan silinder
pencacah atau tidak.
Mesin pencacah sampah plastik yang diuji menggunakan tenaga
penggerak berupa motor bakar dengan daya 14 HP. Sedangkan besarnya daya
yang dibutuhkan oleh mesin pencacah sampah plastik untuk melakukan
mencacahan tanpa beban ini secara teoritis yaitu sebesar 2629,4 Watt atau setara
dengan 3,52 HP. Adapun perbandingan hasil perhitungan teoritis dengan kondisi
aktual disajikan pada Tabel 10.
Tabel 1. Perbandingan daya tersedia dengan hasil perhitungan
Parameter Daya tersedia Perhitungan Teoritis Syarat
Daya 14 HP 3,52 HP Daya tersedia ≥
perhitungan teoritis
Berdasarkan pada Tabel 10 dan hasil perhitungan pada Lampiran 1 daya
total yang dibutuhkan untuk menggerakkan mesin pencacah sampah plastik
adalah sebesar 2629,4 Watt atau sebesar 3,52 HP, sedangkan motor yang
digunakan pada mesin tersebut adalah sebesar 14 HP. Berdasarkan data
48
47
tersebut dapat diketahui bahwa daya motor lebih besar dari kebutuhan daya
mesin secara keseluruhan yaitu 14 HP > 3,52 HP.
4.1.2 Hasil Perhitungan Analisis Poros
Poros merupakan salah satu bagian penting dari mesin untuk meneruskan
daya mekanik sehingga putaran motor dapat diteruskan pada setiap komponen
mesin yang berputar seperti sabuk dan puli, rantai dan sprocket serta roda gigi
yang dipasangkan pada poros. Maka dari itu untuk mengetahui kelayakan dari
poros yang digunakan pada mesin pencacah sampah plastik ini didasarkan pada
tiga komponen utama yaitu diameter poros, defleksi pada poros akibat adanya
beban pada poros karena terpasangnya puli dan silinder pencacah pada poros
tersebut serta putaran kritis yang dialami oleh poros.
Berdasarkan pertimbangan tersebut dapat dibandingkan hasil perhitungan
teoritis yang disajikan pada Lampiran 3 dan pengukuran aktual poros yang
digunakan pada mesin pencacah sampah plastik tersebut sehingga dapat
diketahui apakah poros yang digunakan pada mesin pencacah sampah plastik ini
sudah layak dan aman digunakan. Setiap poros yang berputar akan mengalami
beban puntir, lentur atau gabungan dari keduanya sehingga diameter poros harus
diperhitungkan supaya dapat mengatasi beban puntir atau beban lentur tersebut
sehingga poros dapat beroperasi dengan optimal dan aman digunakan.
Diameter poros juga akan mempengaruhi kekuatan poros sehingga
defleksi yang terjadi akibat beban puntir dapat disesuaikan, sehingga tidak
melebihi kekuatan dari poros tersebut. Begitu juga dengan putaran yang terjadi
pada poros apabila melebihi batas pada suatu putaran tertentu akan
mengakibatkan getaran yang dapat menyebabkan kerusakan pada poros atau yang
lainnya. Putaran poros harus lebih rendah dari putaran kritisnya sehingga poros
tidak mengalami kerusakan akibat putaran yang melebihi kemampuannya.
Berdasarkan perhitungan secara teoritis yang disajikan pada Lampiran 3,
didapatkan diameter minimal poros yang harus digunakan yaitu sebesar 0,02525
m atau 25,25 mm, sedangkan diameter poros yang digunakan oleh mesin
pencacah sampah plastik ini secara aktual yaitu sebesar 42 mm. Secara teknis
poros yang digunakan oleh mesin ini layak untuk digunakan karena pada
49
47
spesifikasi teknis diameter poros secara aktual lebih besar dari pada diameter
poros secara teoritis.
Selain diameter poros, parameter lainnya yang dihitung untuk mengetahui
kelayakan teknis poros adalah defleksi puntiran. Dari hasil perhitungan yang
disajikan pada Lampiran 3, besarnya defleksi puntiran yang terjadi pada poros
adalah sebesar 0,12ο, sedangkan batas maksimal dari defleksi puntiran untuk
poros yang di pasang pada mesin umum dalam kondisi kerja normal besarnya di
batasi sampai 0,25-0,3ο (Sularso dan Suga, 1997). Berdasarkan hal tersebut maka
poros pada mesin pencacah sampah plastik ini layak digunakan secara teknis
karena nilai defleksi puntiran secara teoritis lebih kecil dari pada batas maksimal
yang diijinkan.
Parameter terakhir yang harus diperhatikan adalah putaran kritis poros.
Putaran kritis poros adalah putaran tertinggi yang dapat ditahan oleh poros. Untuk
menghindari kerusakan yang terjadi pada poros maka putaran yang terjadi pada
poros harus lebih rendah dari putaran kritisnya. Dari hasil perhitungan yang
disajikan pada Lampiran 3, diperoleh putaran kritis poros sebesar 6652,14 rpm,
sedangkan rata-rata kecepatan putar poros secara aktual sebesar 1618 rpm. Demi
keamanan, secara umum kecepatan putar kerja poros tidak boleh melebihi 80%
dari putaran kritisnya (Sularso dan Suga, 1997). Berdasarkan hasil yang diperoleh
maka poros yang digunakan layak untuk digunakan secara teknis karena
kecepatan putar poros secara aktual masih dibawah 5321,71 rpm (80% dari
putaran kritis). Jika ditinjuan dari ketiga parameter yang telah dihitung, maka
poros yang digunakan oleh mesin pencacah sampah plastik ini sudah layak dan
aman untuk digunakan. Perbandingan spesifikasi teknis dari poros dan hasil
perhitungan teoritis pada Tabel 11.
Tabel 2. Perbandingan Data Spesifikasi Teknis Poros dengan Perhitungan Teoritis
Parameter Aktual Teoritis Syarat Keterangan
Diameter poros 42,0 mm 25,25 mm aktual>teoritis Memenuhi
Defleksi
puntiran - 0,12
ο 0,25-0,3
ο Memenuhi
Putaran kritis 1618 rpm 5321,71 rpm aktual<80%
putaran kritis Memenuhi
50
47
Berdasarkan Tabel 11, terlihat bahwa ketiga parameter yang digunakan
untuk mengetahui kelayakan teknis dari poros sudah terpenuhi. Perhitungan
analisis poros secara lengkap tersaji pada Lampiran 3.
4.1.3 Hasil Perhitungan Analisis Unit Transmisi
Unit transmisi merupakan salah satu bagian terpenting dari suatu mesin,
fungsi dari unit transmisi adalah untuk meneruskan daya dari poros motor
penggerak ke poros silinder pencacah. Adapun dalam mesin pencacah sampah
plastik ini unit transmisi yang dipakai menggunakan sabuk dan puli. Sabuk dan
puli dipilih karena pada mesin pencacah sampah plastik ini jarak antar poros
motor penggerak dan poros pencacah memiliki jarak yang panjang sehingga tidak
memungkinkan menggunakan unit transmisi langsung dengan roda gigi, kinerja
unit transmisi dengan sabuk lebih halus dan tak bersuara dibandingkan dengan
roda gigi atau rantai, selain itu harga dari sabuk lebih murah dibandingkan
dengan rantai dan cara penanganannya lebih mudah sehingga transmisi
menggunakan sabuk.
Pada analisis unit transmisi ini bertujuan untuk mengetahui jumlah sabuk
yang seharusnya digunakan sehingga daya yang disalurkan dari poros motor
penggerak dapat disalurkan secara optimal pada poros pencacah, untuk
mengetahui jumlah sabuk tersebut harus diketahui terlebih dahulu daya yang
tersedia dan daya yang disalurkan pada tiap sabuk, daya tiap sabuk dapat
diketahui apabila tegangan sisi kencang dan tegangan sisi kendor serta kecepatan
linier sabuknya diketahui, perhitungan secara rincinya terdapat pada Lampiran 2.
Adapun karena kecepatan putar pada puli silinder pencacah belum diketahui
sehingga perhitungannya diawali dari perbandingan diameter dan kecepatan putar
puli untuk mengetahui kecepatan putar dari puli silinder pencacah.
Unit transmisi pada mesin pencacah sampah plastik ini meliputi puli dan
sabuk V tipe B dengan luas penampang 134 mm2. Pengukuran kecepatan putar
menggunakan tachometer, terjadi penurunan kecepatan putar motor penggerak
dan silinder pencacah pada saat beban dimasukan. Hal ini dikarenakan pada saat
sampah plastik dimasukkan dan proses pencacahan berlangsung, beban yang
diterima akan bertambah sehingga menyebabkan kecepatan putar pada motor
51
47
penggerak dan silinder pencacah menurun. Berikut adalah hasil pengukuran rata-
rata kecepatan putar pada motor dan silinder disajikan pada Tabel 12.
Tabel 3. Hasil pengukuran rata-rata kecepatan putar pada motor dan silinder
pencacah
Motor Penggerak (rpm) Silinder Pencacah (rpm)
Tanpa Beban Dengan Beban Tanpa Beban Dengan Beban
1668 1618 900 874
Sementara itu berdasarkan hasil perhitungan teoritis pada Lampiran 2,
diperoleh bahwa besar daya yang disalurkan 1 buah sabuk adalah 2031,51
Watt/sabuk, sehingga secara teoritis diperlukan 2 buah sabuk-V tipe B untuk
dapat menyalurkan daya sebesar 2629,4 Watt. Sabuk yang digunakan oleh mesin
ini secara aktual berjumlah 2 buah dengan jenis sabuk –V tipe B . Jumlah sabuk
yang digunakan secara aktual sama dengan jumlah sabuk secara teoritis sehingga
unit transmisi pada mesin ini layak digunakan. Berikut adalah perbandingan
jumlah sabuk yang digunakan dengan hasil perhitungan disajikan pada Tabel 13.
Perhitungan analisis unit transmisi secara lengkap tersaji pada Lampiran 2.
Tabel 4. Perbandingan jumlah sabuk aktual dengan perhitungan teoritis
Parameter KondisiAktual PerhitunganTeoritis Syarat
Jumlah sabuk 2 sabuk 1,29 sabuk ≈2 Sabuk Kondisi aktual ≥
perhitungan teoritis
4.1.4 Hasil Perhitungan Analisis Spi
Spi atau pasak pada dasarnya memiliki fungsi yang sama dengan pin yaitu
berfungsi sebagai pengunci poros dengan komponen-komponen mesin lainnya
yang dipasang pada poros tersebut. Adapun jenis spi yang digunakan pada mesin
pencacah sampah plastik ini adalah spi atau pasak benam. Pasak benam memiliki
bentuk penampang segi empat dimana terdapat bentuk prismatik dan tirus yang
kadang-kadang di beri kepala supaya memudahkan pada saat pencabutannya.
Secara aktual, ukuran spi yang digunakan pada puli motor penggerak yaitu
35 mm × 14 mm × 8 mm (p×l×t), sedangkan secara perhitungan teoritis ukuran
spi yang didapatkan adalah 33,75 mm × 10,5 mm × 10,5 mm. Berdasarkan hasil
tersebut, maka ukuran spi untuk lebar dan tinggi secara aktual sama dengan
perhitungan teoritis namun ukuran panjang spi secara aktual lebih besar dari
ukuran panjang perhitungan teoritis sehingga spi yang digunakan pada puli motor
52
47
penggerak layak untuk digunakan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada
Gambar 14.
Gambar 1. Posisi Spi pada Mesin Pencacah Sampah Plastik
Gambar 14 menunjukan spi pada poros motor penggerak. Adapun
perhitungan analisis spi mengenai ukuran dan tegangan geser yang terjadi pada
spi tersebut secara lengkapnya dapat dilihat pada lampiran 4. Hasil dari
perhitungan dan pengukuran aktual disajikan pada Tabel 14.
Tabel 5. Perbandingan Ukuran Spi Aktual dengan Hasil Perhitungan Teoritis
Bagian Mesin Aktual Teoritis Keterangan
Poros Silinder
Perajang
(35 x 14 x 8 )
mm
(33,75 x 10,5 x
10,5) mm Layak
Parameter (τ) perhitungan (τ) yang diizinkan Syarat
Tegangan geser (τ) 13,35 N/ mm2 47,38 N/ mm
2 Layak
Berdasarkan Tabel 14 dapat diketahui bahwa untuk panjang dan lebar spi
sudah memenuhi kriteria secara teknis karena ukuran spi secara aktual lebih besar
dari perhitungan secara teoritis. Sedangkan untuk ukuran tebal spi yang terdapat
pada poros silinder pencacah pengukuran secara aktual lebih kecil dibandingkan
dengan perhitungan secara teoritis yaitu 10,5 mm > 8 mm, namun menurut
parameter yang terpenting dari ukuran spi adalah panjang dan lebar spi. Adapun
untuk lebar spi sebaiknya antara 25-35% dari diameter poros, sedangkan untuk
panjang spi antara 0,75 mm-1,5 mm dari diameter poros tersebut atau disesuaikan
dengan lebarnya penampang dalam dari puli yang digunakan (Sularso dan Suga,
1997), sedangkan tegangan geser yang terjadi harus lebih kecil dari tegangan
geser yang diizinkan.
Adapun apabila ditinjau dari tegangan geser yang terjadi pada poros
silinder pencacah, spi tersebut masih mampu menahan tegangan geser yang
terjadi karena berdasarkan hasil perhitungan pada Lampiran 4 tegangan geser
Spi
53
47
yang terjadi jauh lebih kecil dari pada tegangan geser yang diizinkan yaitu
sebesar 7,12 N / mm2
≤ 47,38 N/ mm2, sehingga spi tersebut dalam kondisi aman
dan layak digunakan.
4.1.5 Hasil Perhitungan Analisis Bantalan
Poros mesin yang berputar akan mengakibatkan suatu gerakan bolak-
balik pada poros karena adanya beban, gerakan bolak-balik tersebut akan
mengakibatkan menurunnya kinerja mesin bahkan mengakibatkan kerusakan.
Agar poros tersebut berputar secara halus, aman dan panjang umur pakainya
maka bantalan digunakan untuk menumpu poros berbeban tersebut sehingga
putaran bolak-balik poros dapat diredam. Adapun bantalan yang digunakan pada
mesin pencacah sampah plastik ini adalah bantalan gelinding dengan nomor
P209. Jenis beban yang ditopang bantalan ini adalah beban radial. Berikut
adalah gambar dari bantalan yang digunakan mesin pencacah sampah plastik
tersaji pada Gambar 15.
Gambar 2. Bantalan yang digunakan oleh mesin pencacah sampah plastik
Umur nominal dari bantalan tersebut dapat diketahui dengan
perhitungan, secara rincinya dapat dilihat pada Lampiran 5. Adapun yang
menjadi faktor penentu lamanya umur bantalan berdasarkan persamaan tersebut
adalah jenis bantalan, besarnya beban yang ditumpu, dan kecepatan putar dari
poros mesin. Umur nominal bantalan menunjukan batas maksimal lama
pemakaian dari bantalan tersebut, apabila melebihi dari umur nominal tersebut
bantalan tidak dapat berfungsi secara optimal. Berikut ini tabel hasil perhitungan
disajikan pada Tabel 15.
54
47
Tabel 6. Hasil Perhitungan Umur Nominal Bantalan
Komponen Umurnominal Syarat
Bantalan 58.316,03 jam 20.000-30.000 jam
(Sularso dan Suga, 1997).
Adapun lamanya umur bantalan yang digunakan pada mesin pencacah
sampah plastik ini berdasarkan perhitungan pada Lampiran 5 dapat dilihat pada
Tabel 15 didapatkan umur nominalnya selama 58.316,03 jam sedangkan standar
umur bantalan yang digunakan untuk mesin-mesin penghancur menurut
(Sularso dan Suga, 1997) adalah 20.000-30.000 jam. Berdasarkan data-data
tersebut dapat diketahui bahwa nilai nominal bantalan yang digunakan secara
teoritis lebih besar dari standar yang digunakan yaitu 58.316,03 jam > 30.000
jam, maka bantalan yang digunakan pada mesin pencacah sampah plastik ini
masih aman dan layak untuk digunakan. Lamanya umur bantalan dapat
dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu seperti merk bantalan yang digunakan, jenis
bantalan yang digunakan dan harga dari bantalan tersebut. Sehingga pada
kenyataannya, umur bantalan yang digunakan pada mesin pencacah sampah
plastik ini hanya bertahan satu tahun.
4.1.6 Hasil Perhitungan Analisis Kekuatan Rangka
Mesin pencacah sampah plastik ini memiliki dimensi keseluruhan sebesar
1040 mm × 490 mm × 1610 mm dengan ukuran rangka utama mesin yang
memiliki ukuran 690 mm× 510 mm× 500 mm. serta rangka dudukan mesin yang
memiliki panjang 710 mm dan lebar 300 mm.
Rangka pada mesin pencacah sampah plastik ini menggunakan besi U
dengan ukuran 77 mm× 40 mm× 3 mm. Rangka mesin pencacah sampah plastik
ini menerima beban sebesar 504,23 N pada rangka bagian atas yang terdiri dari
beban hopper, penutup, silinder pencacah, poros, bantalan, puli dan tegangan
sabuk. Pada bagian bawah yaitu pada tempat motor penggerak, rangka mesin
menopang beban sebesar 194,24 N yang terdiri dari beban motor penggerak dan
solar.
Analisis kekuatan rangka dihitung berdasarkan nilai lendutan yang
diizinkan dan kemudian dibandingkan dengan nilai lendutan yang terjadi pada
55
47
rangka. Perbandingan nilai lendutan pada analisis kekuatan rangka disajikan pada
Tabel 16.
Tabel 7. Perbandingan Lendutan yang Terjadi Pada Rangka
Bagian Rangka Lendutan yang terjadi Lendutan izin Ket.
Rangka Atas 0,005 mm 1,700 mm Layak
Rangka Tempat Motor 0,000575 mm 1,17 mm Layak
Secara keseluruhan hasil perhitungan lendutan yang terjadi pada rangka
baik rangka bagian atas maupun rangka bagian bawah tempat motor penggerak
memiliki nilai lendutan yang lebih kecil dibandingkan dengan batas nilai lendutan
yang diizinkan. Oleh karena itu, rangka yang digunakan pada mesin pencacah
sampah plastik ini sudah layak dan aman untuk digunakan. Perhitungan analisis
kekuatan rangka secara keseluruhan secara lengkap tersaji pada Lampiran 6.
4.1.7 Hasil Perhitungan Analisis Kekuatan Las
Pada mesin pencacah sampah plastik ini las yang digunakan ada tipe Butt
Join. Pada rangka mesin, beban yang ditopang oleh sambungan las yaitu sebesar
504,234 N sedangkan pada rangka bagian motor penggerak, beban yang ditopang
oleh sambungan las yaitu sebesar 194,24 N. Dengan perhitungan secara teoritis,
didapatkan besarnya beban maksimal yang mampu ditopang oleh sambungan las
pada rangka bagian atas adalah sebesar 54.375 N. Pada rangka tempat motor,
beban maksimal yang mampu ditopang oleh sambungan las yaitu 20.880 N.
Berikut adalah bagian rangka mesin yang di las terdapat pada Gambar 16.
Gambar 3. Bagian Rangka yang dilas
Secara keseluruhan, beban yang mampu diterima oleh sambungan las pada
rangka atas maupun rangka pada motor penggerak memiliki nilai yang lebih kecil
56
47
dari beban maksimal yang diizinkan oleh sambungan las, sehingga sambungan las
pada rangka mesin pencacah sampah plastik ini layak dan aman untuk dapat
menopang beban yang diterima. Perbandingan kekuatan las secara aktual dengan
perhitungan teoritis tersaji pada Tabel 17. Perhitungan analisis kekuatan las secara
lengkap tersaji pada Lampiran 7.
Tabel 8. Perbandingan Kekuatan Las Secara Aktual dengan Perhitungan Teoritis
Bagian Rangka F aktual F teoritis Keterangan
Rangka Atas 504,234 N 54.375 N Aman
Rangka Tempat Motor 194,24 N 20.880 N Aman
4.1.8 Rekapitulasi Perhitungan Kelayakan Analisis Teknis Mesin
Kelayakan analisis teknik diketahui dengan membandingkan hasil
perhitungan secara teoritis setiap komponen yang ada pada mesin dengan kondisi
aktual pada mesin. Kelayakan analisis teknik dari mesin pencacah sampah plastik
ini dapat dilihat pada Tabel 18.
Tabel 9. Kelayakan Teknis Mesin Pencacah Sampah Plastik
Parameter Aktual Teoritis hasil
perhitungan Kriteria Kelayakan Kesimpulan
DAYA PENGGERAK
Kebutuhan
daya
penggerak
14 HP 3,52 HP Daya aktual ≥ daya
teoritis Memenuhi
UNIT TRANSMISI
Jumlah
sabuk 2 buah 2 buah
Jumlah aktual ≥
jumlah teoritis. Memenuhi
POROS
Diameter 42 mm 25,25 mm
Diameter poros
aktual ≥ diameter
poros teoritis.
Memenuhi
Defleksi
puntiran - 0,12
ο
Defleksi puntiran
teoritis ≤ 0,25ο -
0,30ο.
Memenuhi
Putaran kritis
poros
pencacahan
1642 rpm 5321,71 rpm
Kecepatan putar
poros aktual ≤ batas
putaran kritis poros
teoritis.
Memenuhi
SPI
poros mesin
pencacah
35 mm x
14 mm x 8
mm
33,75 mm x
10,5 mm x
10,5 mm
Ukuran spi secara
aktual ≥ ukuran spi
teoritis.
Memenuhi
57
47
Tabel 18. Lanjutan
Parameter Aktual Teoritis hasil
perhitungan Kriteria Kelayakan Kesimpulan
BANTALAN
Umur
bantalan - 58.316,03 jam
Umur nominal
bantalan ≥ 30.000
jam.
Memenuhi
KEKUATAN RANGKA
Rangka atas 0,005
mm 21,70 mm Lendutan teoritis ≤
lendutan teoritis
yang diizinkan.
Memenuhi
Rangka
tempat motor
0,000575
mm 1,17 mm Memenuhi
LAS
Beban yang
ditopang
rangka mesin
504,234 N 54.375 N Beban aktual ≤
beban teoritis yang
diizinkan.
Memenuhi
Beban yang
ditopang
rangka
tempat motor
194,24 N 20.880 N Memenuhi
4.2 Hasil Uji Kinerja
Uji kinerja mesin pencacah sampah plastik yang sudah dilakukan adalah
pengukuran dimensi sampah plastik, pengukuran bulk density sampah plastik,
kapasitas teoritis pencacahan, kapasitas aktual pencacahan, efisiensi pencacahan,
kebutuhan daya pencacahan, energi spesifik pencacahan, rendemen dan persentase
panjang hasil potongan. Berikut ini adalah penjelasan lebih rinci dari hasil
pengukuran uji kinerja mesin pencacah sampah plastik.
4.2.1 Hasil Pengukuran Kerapatan Kamba
Pengukuran kerapatan kamba atau bulk density dilakukan untuk
mengetahui salah satu karakteristik fisik dari sampah plastik tersebut sebagai
bahan yang akan di cacah, sehingga data tersebut yang menjadi dasar pada saat
merancang mekanisme kinerja, desain mesin dan mekanisme mesin yang tidak
sesuai dengan karakteristif fisik dari bahan akan mempengaruhi kapasitas
pencacahan dari mesin tersebut sehingga kerapatan kamba ini juga merupakan
salah satu komponen yang akan mempengaruhi kapasitas dari mesin. Nilai
58
47
kerapatan kamba pada penelitian ini selanjutnya akan dijadikan nilai bulk density
pada perhitungan kapasitas teoritis mesin. Berikut adalah gambaran pengukuran
kerapatan kamba yang dilakukan pada penelitian ini disajikan pada Gambar 17.
Gambar 4. Pengukuran Kerapatan Kamba Cacahan Sampah Plastik
Pengukuran kerapatan kamba (bulk density) ini dilakukan dengan
menggunakan tabung yang mempunyai volume sebesar 0,024 m3. Kemudian
sampah plastik yang sudah dicacah dimasukan pada tabung tersebut hingga
penuh, setelah itu diambil kembali sampah plastiknya kemudian ditimbang
beratnya dan dilakukan sebanyak 5 kali pengulangan, data hasil pengukuran
dan perhitungan secara rinci terdapat pada Lampiran 9. Berdasarkan hasil
pengukuran, nilai bulk density dari sampah plastik adalah sebesar 75,63 kg/m3
dengan nilai standar deviasi sebesar 75,63 ± 0,92 dan nilai coefficient of variation
(CV) sebesar 1,21% jadi penyebaran nilai data pengukuran kerapatan kamba
tidak berbeda jauh setiap pengulangan.
4.2.2 Hasil Pengukuran Kapasitas Teoritis Mesin
Kapasitas teoritis pencacahan merupakan banyaknya jumlah bahan yang
mampu diproses oleh mesin pencacah sampah plastik per satuan waktu yang
dihitung secara teoritis berdasarkan Persamaan 37 (Srivastava, 1993). Adapun
variabel yang berhubungan dengan kapasitas teoritis ini adalah kerapatan kamba
dari bahan itu sendiri, jumlah pisau, luas area pencacahan, panjang hasil cacahan
yang diharapkan dan kecepatan putar dari silinder pencacah. Berdasarkan hasil
pengukuran, kerapatan kamba dari sampah plastik adalah sebesar 75,63 kg/m3
jumlah pisau sebanyak 5 buah, panjang cacahan yang diharapkan 5 mm, luas area
pencacahan adalah 2,4 cm2
dan rpm dari silinder pencacah adalah sebesar 874
rpm. Perhitungan kapasitas teoritis secara rincinya terdapat pada Lampiran 8.
59
47
Berdasarkan variabel-variabel tersebut hasil perhitungan teoritis pada Lampiran 8
dengan menggunakan Persamaan 37 diperoleh nilai kapasitas teoritis pencacahan
adalah sebesar 23,79 kg/jam.
4.2.3 Hasil Pengukuran Kapasitas Aktual Mesin
Kapasitas aktual pencacahan merupakan banyaknya bahan yang keluar
dari mesin setelah mengalami proses pencacahan persatuan waktu. Pada penelitian
ini pengukuran waktu diukur setiap kali ulangan namun pengulangannya
dilakukan secara kontinyu dengan menggunakan sampah plastik sebanyak 10 kg
setiap satu kali ulangan. Perhitungan kapasitas aktual mesin dilakukan dengan
cara mengambil sampel cacahan yang keluar dari outlet dalam selang waktu
tertentu yaitu rata-rata sebesar 10,44 detik saat proses pencacahan telah stabil.
Berdasarkan hasil pengukuran, didapatkan kapasitas aktual mesin dengan sampel
sampah plastik gelas minuman air mineral rata-rata sebesar 20,94 Kg/jam dengan
nilai standar deviasi (SD) sebesar 20,94 Kg/jam ± 2,00 dan nilai coefficient of
variation (CV) sebesar 1,54%. Pada ulangan pertama sebesar 18,65 Kg/jam,
ulangan kedua sebesar 22,31 Kg/jam, ulangan ketiga sebesar 21,85 Kg/jam,
sehingga nilai pengukuran kapasitas aktual mesin pencacah plastik setiap ulangan
tidak terlalu jauh berbeda.
Pada setiap ulangan yang dilakukan dapat dilihat bahwa kapasitas aktual
mesin mengalami kenaikan dan penurunan. Hal ini dipengaruhi oleh masukan
plastik yang dilakukan. Bila memasukan sampah plastik saat dimasukan ke dalam
hopper dilakukan dengan baik maka hasilnya akan maksimal. Selain itu,
kecepatan putar (RPM) yang digunakan pada setiap ulangan berbeda-beda, hal
tersebut terjadi karena sulitnya mengatur kecepatan dalam keadaan sama karena
tidak ada patokan dalam pengaturan kecepatan. Selain itu, sebelum melakukan
pencacahan diperlukan pengecekan mengenai ketajaman pisau dan jarak antara
pisau reel dan pisau bedknife yaitu berjarak 1mm.
Selain dipengaruhi oleh proses pemasukan sampah kedalam hopper dan
juga ketajaman dan jarak pisau, kapasitas aktual dipengaruhi juga oleh luas area
pemasukan bahan melalui hopper. Semakin besar luas area pemasukan bahan
pada hopper, maka kapasitas aktual mesin dapat menjadi semakin besar juga..
60
47
Perhitungan kapasitas aktual mesin dapat dilihat secara lengkap pada Lampiran
10.
4.2.4 Hasil Pengukuran Efisiensi Mesin
Efisiensi pencacahan merupakan perbandingan antara kapasitas aktual
dengan kapasitas teoritis. Berdasarkan hasil perhitungan, didapatkan efisiensi dari
mesin pencacah sampah plastik untuk sampel sampah gelas minuman air mineral
ini sebesar 88,02% Dengan kapasitas aktual sebesar 20,94 kg/jam dan kapasitas
teoritis sebesar 23,79 kg/jam. Nilai tersebut sudah memenuhi standar dimana
berdasarkan SNI 7412:2008 efisiensi untuk mesin pencacah minimalnya adalah
70% sedangkan berdasarkan perhitungan pada lampiran 11, efisiensi mesin
pencacah sampah plastik sudah mencapai 88,02% sehingga berdasarkan data
tersebut efisiensi dari mesin pencacah sampah plastik ini lebih besar dari standar
yaitu 88,02% > 70% sehingga mesin sudah memenuhi standar dan layak untuk
digunakan.
4.2.5 Hasil Pengukuran Kebutuhan Daya Mesin
Kebutuhan daya pencacah merupakan besarnya daya yang diperlukan
untuk menggerakkan mesin pencacah sampah plastik baik pada saat tidak ada
beban yaitu sebelum proses pencacahan atau pun pada saat ada beban yaitu pada
saat proses pencacahan. Daya aktual dari mesin pencacah sampah plastik saat
tidak ada beban yaitu sebesar 5,27 HP dengan nilai standar deviasi (SD) sebesar
5,32 HP ± 1,03 dan nilai coefficient of variation (CV) sebesar 19,53 %.
Sedangkan daya aktual dari mesin pencacah sampah plastik saat ada beban yang
diuji adalah sebesar 6,38 HP dengan nilai standar deviasi (SD) sebesar 6,85 HP ±
0,23 dan nilai coefficient of variation (CV) sebesar 29,77%. Jadi daya yang di
butuhkan untuk mencacah sampah gelas plastik air mineral yaitu sebesar 1,11 HP
atau 828,06 Watt. Daya aktual didapatkan dari pengukuran mesin pencacahan
sampah plastik dengan menggunakan alat ukur pronybrake. Seperti yang
dijelaskan pada skematik pengujian, dari alat ukur pronybrake akan mendapatkan
nilai massa (kg) yang selanjutnya akan dikalikan dengan panjang dari pronybrake
yaitu 0,22 m dan akan mendapatkan nilai Torsi (Mt). Sehingga dari nilai torsi
61
47
tersebut dapat dimasukan ke dalam rumus perhitungan daya dan mendapatkan
nilai daya aktual dari mesin pencacah sampah plastik.
4.2.6 Hasil Pengukuran Energi Spesifik Pencacahan
Energi spesifik pencacahan sampah plastik merupakan besarnya energi
yang dibutuhkan untuk mencacah sampah plastik dalam 1 kg. Energi spesifik
pencacahan dihitung dengan membandingkan konsumsi daya aktual mesin dengan
kapasitas aktual mesin dalam melakukan pencacahan. Berdasarkan Lampiran 12,
besarnya energi spesifik dipengaruhi dan berbanding lurus dengan daya aktual
pencacahan yang berarti semakin besar daya yang diperlukan untuk mencacah
semakin besar pula energi spesifik mesin untuk mencacah sampah plastik per
kilogram. Selain dipengaruhi oleh besarnya daya aktual pencacahan, energi
spesifik dipengaruhi juga oleh kapasitas aktual, namun dengan kapasitas aktual ini
berbanding terbalik sehingga semakin besar kapasitas aktualnya maka semakin
kecil energi spesifik yang diperlukan dan semakin sedikit kapasitas aktual
semakin besar energi spesifik yang diperlukan. Adapun berdasarkan perhitungan
pada Lampiran 12, besarnya energi spesifik pencacahan sampah plastik adalah
sebesar 451,46 kJ/kg.
4.2.7 Hasil Pengukuran Rendemen Pencacahan
Rendemen pencacahan dari mesin pencacah sampah plastik ini merupakan
perbandingan antara massa sampah plastik yang keluar dari saluran pengeluaran
mesin dengan massa yang dimasukan setelah mengalami proses pencacahan.
Berdasarkan hasil perhitungan, didapatkan rata-rata rendemen mesin pencacah
sampah plastik ini adalah sebesar 80% dengan nilai standar deviasi sebesar 80% ±
4,97 dan nilai coefficient of variation (CV) sebesar 6,21%. Menurut SNI, nilai
syarat uji rendemen untuk mesin pencacah yaitu minimal 80% sehingga mesin
sudah memenuhi standar SNI. Perhitungan untuk rendemen pencacahan dapat
dilihat pada Lampiran 16. Data perbandingan perhitungan rendemen dengan
syarat uji terdapat pada Tabel 19.
Tabel 10. Perbandingan Perhitungan Rendemen Pencacahan dengan Syarat Uji
Rata-rata Perhitungan Rendemen Syarat Uji
Rendemen Keterangan
62
47
80% ≥ 80 % Sudah Memenuhi
Terdapat beberapa faktor yang menyebabkan nilai rendemen, faktor yang
pertama adalah pada saat penimbangan awal bahan yang akan di cacah kurang
valid dikarenakan bahan tersebut dalam keadaan kotor, sehingga berat yang
diukur bukan hanya berat bahannya saja, namun berat dari kotor yang terdapat
pada bahan. Untuk mengurangi hal tersebut, maka sebaiknya sebelum melakukan
pencacahan, dilakukan pembersihan pada bahan terlebih dahulu agar bahan yang
akan di cacah di timbang dengan benar.
Faktor selanjutnya adalah pada saat pencacahan, hasil pencacahan yang
keluar akan ditampung pada bak penampung, beberapa cacahan sampah plastik
yang ukurannya sangat kecil tidak dapat mengambang diatas air tetapi tenggelam,
sehingga tidak dapat diambil oleh operator sehingga dapat mengurangi hasil
cacahan sampah yang di dapat. Oleh karena itu, untuk mengurangi hal tersebut
diperlukan penambahan saringan pada outlet mesin sebelum cacahan sampah
plastik masuk pada bak penampung, sehingga dapat mengurangi kehilangan yang
terjadi. Selain faktor tersebut, pada proses pencacahan terdapat celah pada ruang
pencacah yang menyebabkan cacahan sampah plastik beberapa keluar dari celah
tersebut, sehingga sebaiknya sebelum melakukan pencacahan celah tersebut
ditutup agar mengurangi kehilangan hasil cacahan plastik dan operator selalu
membersihkan kembali area di sekitar mesih mencacah dari hasil cacahan sampah
plastik.
Setelah melakukan pencacahan maka sampah plastik yang sudah di cacah
masuk pada tahap pengeringan. Proses pengeringan dilakukan dengan cara
menjemur cacahan plastik di bawah sinar matahari langsung. Hal ini pula yang
menjadi faktor yang mempengaruhi nilai rendemen karena adanya kehilangan
yang terjadi pada proses pengeringan. Pada saat proses pengeringan, cacahan
plastik yang dikeringkan dapat terbang karena angin atau karena kurang hati-
hatinya operator dalam mengatur keadaan cacahan plastik. Karena keadaan
dilapangan ada cacahan plastik yang berada di jalan raya dan di tanah yang
diakibatkan dari proses pengeringan dan pengemasan setelah pengeringan. Oleh
karena itu, untuk mengurangi kehilangan pada proses pengeringan maka
diperlukan kehati-hatian dalam operator melakukan pengeringan, dan untuk
mempercepat dan mengurangi kehilangan karena angin dan faktor cuaca lainnya,
63
47
dibutuhkan mesin pengering cacahan plastik, sehingga setelah proses pencacah
hasil cacahan plastik dapat langsung dikeringkan dengan mesin pengering dan
akan mempercepat waktu pengeringan dan mengurangi kehilangan hasil cacahan
dikarenakan angin dan faktor cuaca.
4.2.8 Hasil Pengukuran Persentase Panjang Cacahan
Persentase panjang hasil potongan merupakan banyaknya bahan yang
keluar dari saluran pengeluaran mesin pencacah sampah plastik yang memiliki
ukuran sesuai dengan harapan yaitu hasil cacahan sampah plastik yang memiliki
ukuran lebih kecil atau sama dengan 0,5 cm. Panjang cacahan yang diharapkan
untuk mesin pencacah sampah plastik ini adalah panjang cacahan kurang dari 0,5
cm. Berdasarkan hasil perhitungan didapatkan rata-rata persentase panjang
cacahan ≤ 0,5 cm adalah sebesar 78.89% dengan nilai standar deviasi (SD)
sebesar 85,44 ± 1,26 dan nilai coefficient of variation (CV) sebesar 1%.. Syarat uji
untuk persentase panjang cacahan ≥ 0,5 cm lebih besar dari 80% sehingga mesin
ini sudah memenuhi syarat uji berdasarkan SNI 7580:2010. Data perbandingan
persentase panjang cacahan dengan syarat uji terdapat pada Tabel 20.
Tabel 11. Perbandingan Persentase Panjang Cacahan dengan Syarat Uji
Rata-rata persentase
panjang cacahan ≤ 0,5cm
Syarat uji persentase
panjang cacahan ≤ 0,5 cm Keterangan
85,44 % ≥80 % Sudah Memenuhi
Persentase panjang cacahan ≤ 0,5 cm disebabkan oleh pisau pencacahan
tumpul sehingga pencacahan tidak sempurna dan menghasilkan cacahan yang
tidak sesuai ukuran yang diharapkan. Oleh karena itu, sebelum melakukan
pencacahan maka dilakukan penajaman pada pisau pencacah, dan melakukan
penyetelan jarak antar pisau dengan jarak 1 mm agar pencacahan menjadi
maksimal. Setelah melakukan penajaman pada pisau pencacah dan juga
penyetelan jarak antar pisau 1 mm maka dapat dilihat hasil pencacahan menjadi
maksimal, hasil cacahan ≤ 0,5cm mencapai kurang lebih 85%. Berikut adalah
gambar pengukuran panjang cacahan pada hasil pencacahan mesin pencacah
sampah plastik disajikan pada Gambar 18.
64
47
Gambar 5. Pengukuran Panjang Cacahan Sampah Plastik
Gambar 18 menunjukan hasil cacahan sampah plastik yang 0,5 cm dan
lebih dari 0,5 cm. Oleh karena itu, sebelum melakukan pencacahan diperlukan
pengecekan rutin pisau pencacahan apakah masih tajam atau sudah tumpul, dan
juga jarak antar pisau harus berjarak kurang lebih 1 mm agar pencacahan sampah
plastik berjalan dengan maksimal. Perhitungan untuk persentase panjang cacahan
dapat dilihat secara lengkap pada Lampiran 17.
4.3 Kajian Ergonomi
4.3.1 Antrhropometri
Pengukuran dimensi tubuh manusia (anthropometri) dilakukan untuk
mendapatkan suatu kumpulan data numerik yang berhubungan dengan
karakteristik fisik tubuh manusia. Antropometri secara luas akan digunakan
sebagai pertimbangan-pertimbangan ergonomis dalam proses perancangan alat,
mesin, (desain) produk maupun sistem kerja yang akan memerlukan interaksi
manusia. Berikut adalah keadaan mesin pencacah sampah plastik saat berada di
tempat pencacahan disajikan pada Gambar 19.
Gambar 6. Keadaan Mesin Pencacah Sampah Plastik di Tempat Pencacahan
65
47
Dari gambar 19 dapat dilihat, bahwa faktor yang akan di bahas pada
penelitian ini adalah jarak antara hopper dengan operator yang memasukan bahan
dan proses pengambilan hasil cacahan di bak penampungan. Pada proses
pemasukan bahan cacahan kedalam hopper dilakukan di lantai 2 (diatas), hal
tersebut dilakukan karena operator sulit memasukan bahan langsung melalui
hopper dikarenakan ketinggian operator 150 cm sedangkan ketinggian mesin 161
cm. Selain itu, diperlukan bak penampungan untuk menampung hasil cacahan
sehingga mesin menjadi lebih tinggi. Namun, dengan cara tersebut, operator tidak
kesulitan dalam memasukan bahan, bahkan dengan cara seperti ini sangat
memudahkan operator dalam memasukan bahan.
Proses pengambilan cacahan di bak penampungan dilakukan dengan cara
menyaring cacahan plastik yang mengambang di air bak penampungan. Pada
proses ini, posisi operator harus membungkuk karena posisi bak penampung yang
setinggi 100 cm dengan lebar 100 cm. Bila dilakukan dalam jangka waktu yang
lama, operator akan merasakan sakit pada pinggang, sehingga untuk menghindari
hal tersebut perlu di buat penyaring diatas bak agar operator tidak lama
membungkuk atau penjadwalan operator tidak terlalu lama dalam sekali
pencacahan.
4.3.2 Hasil Pengukuran Tingkat Kebisingan
Kebisingan merupakan salah satu komponen yang menjadi parameter
kenyaman pada saat mesin pencacah sampah plastik dioperasikan. Pengukuran
kebisingan dilakukan dengan menggunakan alat soundlevel meter. Sesuai
dengan SNI 4511-2011 mengenai pengukuran kebisingan dalam pengujian
kinerja mesin dilakukan pada jarak 1 m dari sumber bunyi, namun pada posisi
dekat operator pun harus diukur karena kenyamanan ini berkaitan langsung
dengan operator yang mengoperasikan mesin tersebut, selain itu kebisingan
yang diukur dekat posisi operator yang akan menentukan bahwa operator
tersebut nyaman. Semakin besar kebisingan yang ditimbulkan oleh mesin akan
menyebabkan operator tidak nyaman dan dalam jangka waktu yang lama akan
mengakibatkan gangguan pendengaran pada operator. Adapun hasil pengukuran
disajikan pada Lampiran 18.
66
47
Berdasarkan data hasil pengukuran (Lampiran 18) diketahui bahwa
kebisingan yang terjadi saat mesin pencacah sampah plastik dioperasikan adalah
sebesar 97,90 dB pada saat tanpa beban dengan nilai standar deviasi 97,90 ± 0,93
dengan coefficient of variation (CV) sebesar 1,0%. Pada saat ada beban menjadi
103,84 dB dengan nilai standar deviasi 103,84 ± 0,72 dan nilai coefficient of
variation (CV) sebesar 0,70%.
Berdasarkan pengukuran kebisingan pada Lampiran 18 dapat dilihat bahwa
nilai kebisingan paling besar yaitu pada pengulangan pertama sebesar 104,59 dB.
Faktor yang mempengaruhi nilai kebisingan adalah pada proses pencacahan
berlangsung kurang baik dikarenakan faktor pisau pencacah yang sudah tumpul
dan jarak antar pisau pencacah tidak 1 mm sehingga sampah plastik yang akan di
cacah menumpuk didalam ruang pencacah dan suara pencacahan menjadi lebih
keras karena pencacahan membutuhkan daya yang besar.
Berdasarkan pada SNI 7580:2010 tingkat kebisingan yang diperbolehkan
untuk mesin pencacah adalah sebesar 90 dB. Berdasarkan dari kebisingannya
mesin tersebut belum memenuhi kriteria untuk pengoperasian di dalam ruangan,
namun apabila dioperasikan sesuai dengan lama jam kerja yang dianjurkan, hal
tersebut tidak akan mengganggu kenyamanan operator pada saat
mengoperasikannya.
Untuk menentukan lama jam kerja operator pada saat mengoperasikan
dapat dicari dengan menggunakan persamaan OSHA, perhitungan rincinya dapat
dilihat pada Lampiran 18. Berdasarkan hasil perhitungan Lampiran 18 dengan
tingkat kebisingan yang digunakan adalah pada saat ada beban yaitu 103,84 dB
karena memiliki kebisingan yang lebih besar sehingga berdasarkan perhitungan
tersebut operator tidak akan mengalami gangguan pendengaran apabila
mengoperasikan mesin tersebut maksimal selama 2,89 jam per hari. Namun
OSHA sudah menetapkan lama jam kerja untuk tingkat kebisingan mesin sebesar
103,84 dB adalah selama 0,75 jam/hari. Nilai tersebut didapat dari hasil
interpolasi dari tingkat kebisingan 98 dB dan 110 dB. Walaupun berdasarkan
perhitungan lama jam kerja yang diizinkan untuk operator adalah selama 2,89
jam, namun sebaiknya mengikuti anjuran dari OSHA untuk mengurangi resiko
operator mengalami kerusakan pendengaran.
67
47
Selain dengan cara mengatur lama jam kerja operator perhari, masalah ini
juga dapat diatasi dengan cara memberikan fasilitas kepada operator berupa alat
peredam suara sehingga kebisingan yang diterima operator lebih kecil dan
operator dapat mengoperasikan mesin tersebut secara optimal. Selain itu juga bisa
dengan memodifikasi mesin dengan memberikan komponen-komponen yang
dapat meredam suara mesin pencacah plastik.
4.3.3 Hasil Pengukuran Tingkat Getaran Mesin
Selain kebisingan, getaran juga merupakan salah satu komponen yang
menjadi parameter kenyamanan operator pada saat mengoperasikan mesin
pencacah sampah plastik ini. Getaran mesin terjadi pada saat mesin tersebut
dinyalakan, dimana getaran yang terjadi disebabkan oleh elemen mesin yang
berputar atau bergerak. Tingkat getaran mesin diukur dengan menggunakan
vibration meter, pengukuran dilakukan pada komponen mesin yang dekat
dengan ruang pencacahan dan posisi yang kemungkinan operator menyentuh
bagian mesin tersebut. Adapaun hasil pengukuran disajikan pada Lampiran 19.
Berdasarkan hasil pengukuran (Lampiran 19) diketahui bahwa getaran
yang terjadi pada mesin pencacah sampah plastik pada saat dioperasikan tanpa
beban adalah sebesar 14,47 mm/s dengan standar deviasi sebesar 14,47 ± 2,52 dan
nilai coefficient of variation (CV) sebesar 17,4%. Sedangkan nilai getaran yang
terjadi pada mesin pencacah sampah plastik pada sat ada beban adalah sebesar
15,64 mm/s dengan standar deviasi sebesar 15,64 ± 2,44 dan coefficient of
variation (CV) sebesar 15,6%. Hasil pengukuran tersebut dibandingkan dengan
ambang batas getaran mesin dengan daya motor lebih kecil dari 15 kW yaitu
apabila getaran mesin mencapai > 4,5 mm/s maka termasuk pada kategori
berbahaya.
Berdasarkan hasil pengukuran yang disajikan pada Lampiran 19 dapat
dilihat bahwa nilai getaran paling besar terjadi pada pengulangan pertama sebesar
18,18 m/s. Faktor yang mempengaruhi besarnya tingkat getaran salah satunya
adalah dikarenakan pencacahan yang terjadi kurang maksimal dikarenakan pisau
pencacah yang tumpul dan jarak antar pisau lebih dari 1 mm sehingga sampah
plastik menumpuk didalam ruang pencacah dan terjadi getaran yang cukup tinggi
68
47
terutama pada rangka mesin Banyak faktor yang mempengaruhi besarnya getaran
salah satunya adalah bahan sampah yang dimasukan, bila sampah yang dimasukan
memiliki ketebalan lebih dari sampah air mineral dalam kemasan maka getaran
akan semakin tinggi pula. Selain itu bila mesin tidak dipatok pada tanah maka
getaran mesin akan lebih tinggi lagi.
Pada mesin pencacah plastik ini sudah dilakukan penguatan pada rangka
dasar dengan memberi pasak yang menancap kedalam beton sehingga mengurangi
getaran mesin yang terjadi. Selain itu, untuk mengurangi getaran yang terjadi pada
mesin pencacah plastik ini, dapat ditambahkan peredam getaran berupa karet yang
dipasangkan dibawah rangka mesin sehingga getaran mesin yang terjadi dapat
berkurang.