Daya tersedia perhitungan teoritis. Daya 14 HP 3,52 HP

Transkripsi

1 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 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

2 48 tersebut dapat diketahui bahwa daya motor lebih besar dari kebutuhan daya mesin secara keseluruhan yaitu 14 HP > 3,52 HP 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

3 49 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 0,12 ο, sedangkan batas maksimal dari defleksi puntiran untuk poros yang di pasang pada mesin umum dalam kondisi kerja normal besarnya di batasi sampai 0,25-0,3 ο (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

4 50 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 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 mm 2. 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

5 51 penggerak dan silinder pencacah menurun. Berikut adalah hasil pengukuran ratarata 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 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 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

6 52 penggerak layak untuk digunakan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 14. Spi 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 (35 x 14 x 8 ) (33,75 x 10,5 x Perajang mm 10,5) mm Layak Parameter (τ) perhitungan (τ) yang diizinkan Syarat Tegangan geser (τ) 13,35 N/ mm 2,38 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

7 53 yang terjadi jauh lebih kecil dari pada tegangan geser yang diizinkan yaitu sebesar 7,12 N / mm 2,38 N/ mm 2, sehingga spi tersebut dalam kondisi aman dan layak digunakan Hasil Perhitungan Analisis Bantalan Poros mesin yang berputar akan mengakibatkan suatu gerakan bolakbalik 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.

8 54 Tabel 6. Hasil Perhitungan Umur Nominal Bantalan Komponen Umurnominal Syarat Bantalan ,03 jam 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 ,03 jam sedangkan standar umur bantalan yang digunakan untuk mesin-mesin penghancur menurut (Sularso dan Suga, 1997) adalah jam. Berdasarkan data-data tersebut dapat diketahui bahwa nilai nominal bantalan yang digunakan secara teoritis lebih besar dari standar yang digunakan yaitu ,03 jam > 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 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

9 55 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, 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 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 N. Pada rangka tempat motor, beban maksimal yang mampu ditopang oleh sambungan las yaitu 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

10 56 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 N Aman Rangka Tempat Motor 194,24 N N Aman 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 Teoritis hasil Parameter Aktual Kriteria Kelayakan perhitungan DAYA PENGGERAK Kebutuhan Daya aktual daya daya 14 HP 3,52 HP teoritis penggerak Jumlah sabuk 2 buah 2 buah Diameter 42 mm 25,25 mm Defleksi puntiran Putaran kritis poros pencacahan poros mesin pencacah UNIT TRANSMISI POROS Jumlah aktual jumlah teoritis. Diameter poros aktual diameter poros teoritis. - 0,12 ο teoritis 0,25 ο - Defleksi puntiran 0,30 ο. Kecepatan putar 1642 rpm 5321,71 rpm poros aktual batas putaran kritis poros teoritis. 35 mm x 14 mm x 8 mm SPI 33,75 mm x 10,5 mm x 10,5 mm Ukuran spi secara aktual ukuran spi teoritis. Kesimpulan Memenuhi Memenuhi Memenuhi Memenuhi Memenuhi Memenuhi

11 57 Tabel 18. Lanjutan Parameter Umur bantalan Aktual Teoritis hasil perhitungan Kriteria Kelayakan BANTALAN Umur nominal ,03 jam bantalan jam. KEKUATAN RANGKA Kesimpulan Memenuhi Rangka atas Rangka tempat motor Beban yang ditopang rangka mesin Beban yang ditopang rangka tempat motor 0,005 mm 0, mm 21,70 mm Lendutan teoritis Memenuhi lendutan teoritis 1,17 mm yang diizinkan. Memenuhi LAS 504,234 N N Beban aktual beban teoritis yang diizinkan. Memenuhi 194,24 N 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 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

12 58 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 m 3. 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/m 3 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 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/m 3 jumlah pisau sebanyak 5 buah, panjang cacahan yang diharapkan 5 mm, luas area pencacahan adalah 2,4 cm 2 dan rpm dari silinder pencacah adalah sebesar 874 rpm. Perhitungan kapasitas teoritis secara rincinya terdapat pada Lampiran 8.

13 59 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 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..

14 60 Perhitungan kapasitas aktual mesin dapat dilihat secara lengkap pada Lampiran 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 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

15 61 tersebut dapat dimasukan ke dalam rumus perhitungan daya dan mendapatkan nilai daya aktual dari mesin pencacah sampah plastik 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 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 Syarat Uji Rata-rata Perhitungan Rendemen Keterangan Rendemen

16 62 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 hatihatinya 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,

17 63 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 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 Syarat uji persentase Keterangan panjang cacahan 0,5cm panjang cacahan 0,5 cm 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.

18 64 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 Kajian Ergonomi 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

19 65 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 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 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.

20 66 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.

21 67 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 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, mm/s dengan standar deviasi sebesar 14, ± 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

22 68 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.