jurnal

ARTIKEL
VARIASI DESAIN PISAU MESIN PENCACAH LIMBAH BOTOL PLASTIK
BERKAPASITAS 5 Kg
Oleh:
Handrey Okta Heryawan
14.1.03.01.0098
Dibimbing oleh :
1. FatkurRhohman, M.pd.
2. Hesti Istiqlaliyah. ST.,M.Eng
FAKULTAS TEKNIK (FT)
UNIVERSITAS NUSANTARA PERSATUAN GURU REPUBLIK INDONESIA
UN PGRI KEDIRI
2018
Artikel Skripsi
Universitas Nusantara PGRI Kediri
VARIASI DESAIN PISAU MESIN PENCACAH LIMBAH BOTOL PLASTIK
BERKAPASITAS 5 Kg
HANDREY OKTA HERYAWAN
NPM: 14.1.03.01.0098
Fakultas Teknik – Program Teknik Mesin
[email protected]
FatkurRhohman, M.Pd dan Hesti Istiqlaliyah. ST.,M.Eng
UNIVERSITAS NUSANTARA PGRI KEDIRI
ABSTRAK
Daur ulang adalah proses untuk menjadikan suatu bahan bekas menjadi bahan baru dengan
tujuan mengurangisampahbotolplastik Cara untuk mengurangi limbah botol plastik diantaranya
yaitu melakukan pengolahan dengan cara mencacah limbah botol plastik menjadi serpihanserpihan plastik kecil. Hasil dari cacahan tersebut dapat digunakan untuk didaur ulang menjadi
paving block, proses pencacahan botol plastik dilakukan dengan mesin pencacah.Dalam
perancangan mata pisau mesin pencacah ini bertujuan untuk mendapatkan sebuah pisau
pencacah botol plastik yang dapat dioperasikan dengan mudah, aman dan efisien.
Perancangan yang dihasilkan adalah 3 jenis mata pisau dengan perbedaan pada jumlah mata
pisaunya. Yaitu pada varian pertama dihasilkan pisau dengan jumlah 3 mata pisau, pada varian
kedua sebanyak 6 mata pisau, dan varian ketiga sebanyak 8 mata pisau.Ketiga variasi pisau
pencacah menghasilkan ukuran yang berbeda. Untuk pisau bermata 3 menghasilkan cacahan
dengan dimensi rata-rata antara 5 sampai 20 mm, Untuk pisau bermata 6 menghasilkan cacahan
dengan dimensi rata-rata antara 5 sampai 12 mm, Untuk pisau bermata 8 menghasilkan cacahan
dengan dimensi rata-rata antara 5 sampai 9 mm. Pada pisau pencacah bermata 8 menghasilkan
produk yang lebih baik karena memiliki ukuran dan bentuk yang lebih rapi dan teratur.
Kata kunci: Botol Plastik, Mesin Pencacah, Pisau Pencacah.
Handrey Okta Heryawan | 14.1.03.01.0098
Fakultas Teknik- Teknik Mesin
Simki.unp.ac.id
|| 2||
Artikel Skripsi
Universitas Nusantara PGRI Kediri
I.
LATAR BELAKANG
A.
Pendahuluan
Plastik
merupakan
penemuan
manusia
salah
yang
satu
telah dilakukan di negara maju seperti
telah
Australia, Canada, dan negara-negara Eropa
mempermudah kegiatan sehari-hari. Hampir
(Rukaesih, 2004).
setiap produk yang beredar di masyarakat
Salah satu jenis plastik yang dapat
saat ini memakai plastik sebagai salah satu
didaur ulang adalah plastik botol air mineral
komponennya. Namun, di balik kemudahan
atau PET (Polyethylene Terepthalate) dapat
yang
didaur ulang menjadi biji plastik dan paving
ditawarkan,
menyimpan
plastik
masalah
ternyata
berkaitan
dengan
limbah atau sampahnya.
block,
Untuk
diolah
menjadi
produk
tersebut, limbah botol plastik harus melewati
Menurut Inaplas (2011), konsumsi
proses
pencacahan
terlebih
dahulu.
plastik perkapita Indonesia masih sekitar 10
Berdasarkan masalah ini, maka diperlukan
kg/kapita/tahun.
dengan
perancangan model pisau pencacah untuk
negara ASEAN lainnya, jumlah ini masih
menghasilkan proses daur ulang yang efisien
rendah. Malaysia, Singapura, dan Thailand
dan dapat berproduksi dengan kapasitas
mencapai angka di atas 40 kg/kapita/tahun.
yang tinggi.
Meskipun
peningkatan
Bisri (2015), dalam penelitiannya yang
permintaan masih cukup besar, yakni sekitar
berjudul “Rancang bangun mesin pencacah
4,6 juta ton/tahun. Pertumbuhannya sekitar
botol
5% pertahun. Meningkatnya jumlah ini
pencemaran lingkungan yang sering kita
menimbulkan dampak pada lingkungan
temui dan seringkali menimbulkan masalah
ketika sudah tidak terpakai.
adalah pencemaran yang disebabkan oleh
Dibandingkan
rendah,
potensi
Berbagai cara telah ditempuh untuk
mengurangi
produk
dampak
berbahan
dari
Masalah
ini
satu
bentuk
semakin
besar
akibatnya seiring dengan makin banyaknya
penggunaan barang-barang plastik pada era
satunya dengan menimbun sampah plastik,
modern sekarang ini. Dengan dapat didaur
namun cara ini akan menimbulkan masalah
ulang maka banyak potensi dari sampah
berupa pencemaran tanah. Adapun cara lain
botol plastik yang masih bisa dimanfaatkan.
untuk mengurangi sampah plastik yakni
Untuk menunjang langkah tersebut maka
dengan melakukan program 3R (reduce,
dibuat suatu
reuse,
sederhana untuk mengolah sampah. Mesin
recycle).
plastik.
sampah.
Salah
Salah
dan
dasar
penggunaan
plastik.”
Program
ini
perancangan
Botol
yang
memerlukan sedikit kreatifitas terutama
Pencacah
dalam hal recycle (daur ulang), seperti yang
berfungsi untuk menghancurkan sampah
Handrey Okta Heryawan | 14.1.03.01.0098
Fakultas Teknik- Teknik Mesin
Sampah
mesin
Plastik
Simki.unp.ac.id
|| 3||
ini
Artikel Skripsi
Universitas Nusantara PGRI Kediri
plastik hingga berbentuk kepingan-kepingan
mudah
kecil sehingga dapat memudahkan langkah-
penghancur benda-benda yang rusak atau
langkah dalam proses pendaur ulangan.
tempat air minum yang terbuat dari plastik
Dengan panjang 900 mm, lebar 450 dan
atau botol bekas sisa buangan/limbah.
tinggi 800 mm, pencacah ini digerakkan
Rumus
oleh motor penggerak dengan putaran 1400
perancangan khususnya untuk penghancur
rpm dan daya 11,65 hp yang mana memiliki
plastik di gunakan dengan pengukuran yang
sistem kerja sebagai berikut, motor memutar
diambil secara umumnya: Panjang x Lebar x
pulley penggerak, kemudian ditransmisikan
Tinggi atau 90 x 60 x 130 cmdengan
ke sistem menggunakan transmisi belt untuk
kapasitas 30 kg/jam. Maka dihasilkan enam
memutar poros pisau iris yang berputar pada
kali putaran adalah 25.786 kg/jam, ukuran
974 rpm dan putaran dari poros ini
diatas tidak diperlukan lebar tempat dan
ditransmisikan menggunakan transmisi gear
lainnya. Dibawah kaki diberi roda pada
untuk memutar poros roll press yang
mesin penghancur plastik supaya mudah
berputar
dipindah-pindahkan.
pada
447
rpm.
Motor
juga
dihubungkan langsung menggunakan poros
dioperasikan.
dan
Khususnya
teori
Syamsiro,
yang
dkk
digunakan
(2016),
penelitiannya
sehingga putarannya sama dengan motor
bangun mesin pencacah plastik sebagai
listrik.
dengan
bahan baku mesin pirolisis secara komunal.”
meliputi
Desain dan pembuatan mesin pencabikan
merencanakan
perencanaan
dimulai
transmisi
pulley,
yang
plastik telah dilakukan untuk memasok
bantalan. Setelah itu menghitung daya yang
bahan baku untuk pirolisa plastik limbah
dibutuhkan untuk mengoperasikan pencacah
yang memproduksi minyak cair. Mesinnya
ini. Hasil dari botol plastik yang dicacah
berkapasitas 20-30 kg/jam tergantung jenis
belum sesuai dengan target rancangan. Dari
dan
hasil perhitungan diketahui bahwa kapasitas
mengusulkan sistem yang terintegrasi untuk
mesin yaitu 428,4 kg/jam untuk botol
pirolisa plastik limbah dalam skala kecil
ukuran 1500 ml dan 284,4kg/jam untuk
atau menengah yang memanfaatkan produk
botol ukuran 600 ml.
kami sebagai sumber energi untuk pirolisa
penelitiannya
yang
perancangan
mesin
poros
“Rancang
dan
Rajagukguk
belt,
berjudul
dalam
dan gear untuk memutar poros pisau potong
Perhitungan
yang
untuk
ketebalan
plastiknya.
Kami
(2013),
dalam
dan mesin penggorok. Produk gas dan padat
berjudul
“Analisis
dapat digunakan untuk pirolisis sementara
penghancur
plastk.
minyak
cair
akan
digunakan
untuk
”Mesin penghancur plastik yang dibuat
menyalakan
kapasitasnya 30 kg/jam, mesin ini sangat
berlebih dapat digunakan sebagai bahan
Handrey Okta Heryawan | 14.1.03.01.0098
Fakultas Teknik- Teknik Mesin
mesin
penggorok.
Minyak
Simki.unp.ac.id
|| 4||
Artikel Skripsi
Universitas Nusantara PGRI Kediri
bakar untuk rumah tangga dan usaha kecil
sehingga harganya cukup mahal (tergantung
dengan
masak
dolar dan harga minyak dunia). Maka
bertekanan. Tes pendahuluan menunjukkan
biji/pellet plastik daur ulang dapat menjadi
bahwa Mesin shredding bisa digunakan
suatu alternatif, dengan harga yang sangat
untuk menghancurkan botol PET dengan
kompetitif. Dan tentu saja bisnis ini sangat
lancar
prospektif.
menggunakan
dengan
kompor
kapasitas
14
kg/jam.
Kapasitasnya dapat ditingkatkan dengan
Teknologi pencacahan limbah plastik
menambahkan masukan material dan dengan
tersebut umumnya menggunakan mesin
menggunakan air untuk mendorong plastik
pencacah yang terdiri dari pisau-pisau
robek yang mengalir turun.
bergerak dan diam. Pisau-pisau.bergerak
Sukatna (2007), mengatakan semua
pabrik
plastik
daur
(recycling)
berputar secara horizontal, sambil berputar
membutuhkan plastik-plastik bekas (sampah
pisau tersebut memotong plastik secara
plastik) baik dari kelompok film grade
berulang kali yang mengakibatkan plastik
(sampah plastik lembaran kemasan makanan
semakin lama semakin kecil ukurannya dan
seperti: kantong gula, tepung, kantong
kemudian masuk kesaringan. Bagaimanapun
belanja
(kresek),
ulang
tersusun lurus memanjang pada silinder dan
kantong
sampah,
proses ini kurang efisien karena bahan
tas,
garmen,
plastik termasuk bahan yang liat, proses
pembungkus rokok, pembungkus baju/kaos,
pemotongan secara berulang kali agar
karung plastik, dan lain- lain), maupun dari
plastik masuk ke saringan sesuai ukuran
non-film grade (botol air mineral, juice,
saringan hal ini memerlukan waktu yang
saos, minyak goreng, kosmetik, shampoo,
lama dan tenaga yang besar, dengan keadaan
oli, tutup botol, krat botol, ember, mainan,
ini
tong sampah, container, pipa PVC, kabel
pemotong
listrik, selang air, plastik gelombang, dan
sebelum plastik dimasukkan kedalam corong
lain- lain). Plastik-plastik tersebut sebagai
masuk
bahan utama/campuran untuk diproses daur
secara manual untuk memudahkan kerja
ulang menjadi biji/pellet plastik, sehingga
mesin. Permasalahan ini banyak terjadi pada
dikenal dengan nama biji/pellet plastik daur
industri-industri kecil yang menggunakan
ulang. Hal ini hanya untuk membedakan
mesin pencacah seperti uraian diatas.
pembungkus
tekstil,
mengakibatkan mata potong pisau
cepat
mesin,
tumpul.
plastik
Begitu
juga
dipotong-potong
dengan biji plastik original (asli). Karena
biji plastik asli sebagian besar masih impor,
Handrey Okta Heryawan | 14.1.03.01.0098
Fakultas Teknik- Teknik Mesin
Simki.unp.ac.id
|| 5||
Artikel Skripsi
Universitas Nusantara PGRI Kediri
II. METODE
A. Tahapan Perancangan
Pada tahap ini dilakukan pemodelan
sistem dari data yang sudah ada dari hasil
pengumpulan data sehingga datatersebut
dapat
dijadikan
acuan
dalam
proses
berikutnya. Perancangan alat ini terlebih
dahulu membuat gambar model melalui
software inventor atau dalam bentuk gambar
Gambar 2 Desain pisau pencacah bermata 3
lainnya lalu sampai akhirnya kita akan
mendapatkan hasil simulasinya. Selanjutnya
masuk tahap penentuan bahan dalam tentang
cara pembuatan komponen-komponen alat
dan pembelian komponen yang di butuhkan
dalam pembuatan alat.
$Gambar 3 Desain pisau pencacah bermata
6
Gambar 1 Desain mesin pencacah botol
Gambar 4 Desain pisau pencacah bermata 8
plastik
Keterangan:
1.
Body Mesin
2.
Poros
3.
Puli danSistemTransmisi
4.
Belt/Sabuk
5.
Motor Penggerak
6.
Output
7.
Rangka Mesin
Handrey Okta Heryawan | 14.1.03.01.0098
Fakultas Teknik- Teknik Mesin
III. HASIL DAN KESIMPULAN
A. Perhitungan mesin.
Dalam
memproduksi
perhitungan
memaksimalkan
meminimalkan
sangat
mesin
penting
ini
untuk
kerja
mesin
dan
kerugian
dalam
bahan
Simki.unp.ac.id
|| 6||
Artikel Skripsi
Universitas Nusantara PGRI Kediri
pembelian.
Maka
perhitungan
dalam
botol plastic diperlukan torsi yang cukup
perencanaan ini sebagai berikut :
untuk mengolah bahan. Maka
1. Gaya
Diketahui:
Gaya
sebuah
adalah
interaksi
benda
bermassa
( Sularso dan Suga 1997 )
menyebabkan
Ftot= 400 kg
mengalami
R = 140 mm
perubahan bentuk arah, baik dalam gerak,
T = F.R
maupun
T = 400.140
konstruksi
perancangan
geometris.
mesin
Dalam
juga
perlu
diperhitungkan gaya yang ditimbulkan dari
T = 5600 N/mm
3. Daya motor
mesin tersebut. Pada mesin pencacah botol
Daya motor merupakan salah satu
plastik, pisau pengolah saat dibebani untuk
parameter
bahan setebal 24 mm dengan kapasitas 5 kg
motor. Pengertian dari daya itu adalah
yang direncanakan, gaya yang terjadi pada
besarnya kerja motor selama kurun waktu
poros tiap mata pisau F =
tertentu.
perhitungannya:
m.g. berikut
(Sularso dan Suga1997 )
dalam
menentukan
Dalam
performa
perancangan
mesin
pencacah botol plastic daya motor yang
m = 5 kg
diperlukan juga cukup besar, dikarenakan
g = 10
botol plastic mempunyai sifat yang elastic
F = m.g
dan
F = 5. 10
direncanakan sebagai berikut :
= 50 N
ulet.
Untuk
Diketahui:
daya
yang
(Sularso dan Suga 1997)
Ftot = F. Jumlah mata pisau yang terkena
Daya = momen x putaran
gaya
Momen = R x gaya
Ftot = 50.8
motor
= 0,15 x 3000
= 400kg
= 450 kg.m
𝐹𝑡𝑜𝑡
Fper mata pisau = 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑎𝑡𝑎 𝑝𝑖𝑠𝑎𝑢
=
400
Daya =
momen x putaran
60
=
450x3000
60
= 2.250 kg.m/detik
8
= 50 N
Jadi gaya yang dihasilkan tiap mata pisau
adalah 50 N.
2. Torsi
Dalam perancangan mesin, hal yang
penting dalam perhitungan adalah torsi dari
mesin penggerak. Dalam mesin pencacah
Handrey Okta Heryawan | 14.1.03.01.0098
Fakultas Teknik- Teknik Mesin
=30 Hp
=40,1 kw
Keterangan
1 Hp = 75 kg.m/detik = 0,747 kw
4. Pulley dan Belt
Sebuah
perancangan
mesin
ini
membutuhkan transmisi yang menyalurkan
Simki.unp.ac.id
|| 7||
Artikel Skripsi
Universitas Nusantara PGRI Kediri
tenaga. Di perancangan mesin pencacah
dp = 50 mm
botol plastik ini menggunakan transmisi
L = 2C + 2 (dp +Dp) +4𝑐 (Dp-dp)2
𝜋
jenis pulley dan sabuk penggerak v-belt.
L = 2.406 +
Maka perhitungannya adalah :
50+100 ) +
1
4.406
1
Rasio pulley primer dan sekunder
L = 2.406 + 1.57.150 + 1624. 2500
Diketahui :
L = 812 + 235,5+ 0,00062.2500
𝑛1 = 3000 rpm
L = 812 + 235,5 +1,55
Dp = 100 mm
L = 1.049,05 mm
𝑛1
𝑛2
𝑛2
=
d.
𝐷𝑝
= 𝑑𝑝 n
Kecepatan v-belt
𝜋.𝐷𝑝.𝑛
V = 60 𝑥 1000
𝑛1 . 𝑑𝑝
𝐷𝑃
𝑛2 =
b.
3,14
.(
2
(100- 50 )2
(Sularso dan Suga1997)
a.
1
3000.50
100
=
= 1.500 𝑟𝑝𝑚
gear rasio( perbandingan roda pulley )
5.
a.
𝐵
50
=2
Bahan mata pisau yang dipakai adalah
baja peer yang memiliki kekerasan 62
Hrc
GR = 𝐴
100
Pemilihan dan perencanaan bahan
mata pisau dan poros
A = 50 mm
=
60000
= 15,7 m/s
Diketahui :
B = 100 mm
3,14.100.3000
b.
Bahan poros menggunakan baja ST 37
memiliki kekuatan tarik sebesar 37
Kg/mm2atau sekitar 360-370 N/mm2
=2
= 2: 1
Jadi hasil yang di dapat adalah 2 kali putaran
pulley primer ( dp ) sama dengan 1 kali
putaran pulley sekunder ( Dp )
Keterangan :
𝑛1 = putaran pulley 1
𝑛2 = putaran pulley 2
Dp = diameter pulley 2
dp = diameter pulley 1
c.
Panjang keliling sabuk
Diketahui :
Dp = 100 mm
Handrey Okta Heryawan | 14.1.03.01.0098
Fakultas Teknik- Teknik Mesin
Simki.unp.ac.id
|| 8||
Artikel Skripsi
Universitas Nusantara PGRI Kediri
B. Desain akhir dan spesifikasi
Setelah
proses
perancangan
dan
penyesuaian alat, dihasilkan desain akhir
dari mesin dan pisau pencacah botol plastik
kapasitas 5 kg dengan gambar berikut.
Gambar 6 Pisau pencacah bermata 8
Gambar
desain
akhir
pisau
pencacah
bermata 8
Gambar 5 Mesin pencacah botol plastik
Spesifikasi :
Kapasitas perencanaan
= 5kg
Penggerak
= motor listrik
Dimensi Rangka P x L x T
=300x250x400
Putaran motor
= 3000 rpm
Diameter pulley penggerak
= 50 mm
Gambar 7 Pisau pencacah bermata 3
Diameter pulley digerakkan
= 100 mm
Gambar
Tebal rangka
= 3 mm
Bahan rangka
= besi siku 4x4
Panjang poros
= 350 mm
Diameter poros
= 24 mm
Jumlah pisau
= 8 buah
Tebal pisau
= 10 mm
Diameter pisau
= 120mm
Jarak sumbu pooros ke pisau
= 140 mm
desain
akhir
pisau
pencacah
bermata 3
Gambar 8 Pisau pencacah bermata 6
Gambar
desain
akhir
pisau
pencacah
bermata 6
Handrey Okta Heryawan | 14.1.03.01.0098
Fakultas Teknik- Teknik Mesin
Simki.unp.ac.id
|| 9||
Artikel Skripsi
Universitas Nusantara PGRI Kediri
C. Hasil Uji Coba
Pada
hasil
uji
2.
coba
yang
Ketiga
variasi
pisau
pencacah
telah
menghasilkan ukuran yang berbeda.
dilaksanakan, mesin pencacah botol plastik
Untuk pisau bermata 3 menghasilkan
mampu menghasilkan 5 Kg cacahan plastik
cacahan dengan dimensi rata-rata antara
dalam 10 menit. Pada uji coba ketiga pisau
5 sampai 20 mm, Untuk pisau bermata 6
pencacah dihasilkan produk cacahan pada
menghasilkan cacahan dengan dimensi
tabel dibawah ini:
rata-rata antara 5 sampai 16 mm, Untuk
Tabel 1 Hasil uji coba pisau pencacah
No.
1
Variasi jumlah
Ukuran hasil
mata pisau
cacahan
Pisau bermata 3
Pisau bermata 6
2
3
Pisau bermata 8
pisau bermata 8 menghasilkan cacahan
dengan dimensi rata-rata antara 5
sampai 9 mm. Pada pisau pencacah
bermata 8 menghasilkan produk dengan
5-20 mm
ukuran lebih kecil dan lebih teratur
5-16 mm
sehingga dapat mempermudah dalam
5-9 mm
Dari tabel diatas dapat diketahui bahwa
proses
pencucian
dan
pengeringan
cacahan botol plastik.
DAFTAR PUSTAKA
pisau pencacah bermata 8 menghasilkan
INAPLAS, Indonesian Oleafin Aromatic
produk dengan ukuran lebih kecil dan lebih
Plastic Industry Asociation. 2011.
teratur sehingga dapat mempermudah dalam
Data Jumlah Penggunaan Plastik.
proses pencucian dan pengeringan cacahan
(Online)
Tersedia:
http:
botol plastik.
www.kemenperin.go.id.
Diakses
D. KESIMPULAN
28 Desember 2017.
Berdasarkan hasil rancangan yang
sudah dilakukan maka, kesimpulan yang
Achmad,
Perancangan yang dihasilkan adalah 3
jenis mata pisau dengan perbedaan
pada jumlah mata pisaunya. Yaitu
pada varian pertama dihasilkan pisau
2004. Kimia
Lingkungan. Yokyakarta: Andi .
diperoleh adalah sebagai berikut :
1.
Rukaesih.
Sularso,
dan
suga
Perencanaan
K.
1997.
Dan
Dasar
Pemilihan
Elemen Mesin. Jakarta: Pradya
Parmita
dengan jumlah 3 mata pisau, pada
varian kedua sebanyak 6 mata pisau,
dan varian ketiga sebanyak 8 mata
Bisri, Mahfud Adip, Dkk. 2015. Rancang
Bangun
Mesin
Pencacah
Botol
pisau.
Handrey Okta Heryawan | 14.1.03.01.0098
Fakultas Teknik- Teknik Mesin
Simki.unp.ac.id
|| 10||
Artikel Skripsi
Universitas Nusantara PGRI Kediri
Plastik. Semarang: Jurnal Universitas
Diponegoro.
Rajagukguk,
Jenniria.
2013.
Analisis
Perancangan
Mesin
Penghancur Plastik. Jakarta:
Jurnal Dinamis Volume II,
No.12.
Syamsiro, Mochamad, Dkk. 2016. Rancang
Bangun Mesin Pencacah Plastik
Sebagai
Pirolisis
Bahan
Secara
Baku
Mesin
Komunal.
Yogyakarta: Jurnal Mekanika dan
Sistem Termal, Vol. 1(2).
Sukatna, 2005.Hasil Melimpah dari Plastik
Sampah. Majalah Pengusaha
Peluang Usaha dan Solusinya. (Online),
Tersedia:
http://www.majalahpengusaha.com
. Diakses 15 Januari 2018.
Handrey Okta Heryawan | 14.1.03.01.0098
Fakultas Teknik- Teknik Mesin
Simki.unp.ac.id
|| 11||