BAB IIPENDEKATAN PEMECAHAN MASALAHA. Kajian Mesin Pencacah Isolator PVC Kabel1. Isolator PVC KabelPolivinil Clorida biasa disingkat PVC, adalah polimer termoplastik urutan ketiga dalam hal jumlah pemakaian di dunia, setelah polietilena dan polipropilena. Di seluruh dunia, lebih dari 50% PVC yang diproduksi dipakai dalam konstruksi. Sebagai bahan bangunan, PVC relatif murah, tahan lama, dan mudah dirangkai. PVC bisa dibuat lebih elastis dan fleksibel dengan menambahkan plasticizer, umumnya PVC yang fleksibel dipakai sebagai bahan pakaian, perpipaan, atap, dan Isolator (PVC) kabel listrik.PVC diproduksi dengan cara polimerisasi monomer vinil klorida (CH2=CHCl). Karena 57% massanya adalah klor, PVC adalah polimer yang menggunakan bahan baku minyak bumi terendah di antara polimer lainnya.

2. Mesin Pencacah Isolator PVC KabelMesin ini merupakan mesin serbaguna untuk perajang limbah/sampah, khususnya digunakan untuk merajang isolator (PVC) kabel. Pencacahan ini dimaksudkan untuk mempermudah dalam melakukan daur ulang bahan PVC, sehingga dapat memperoleh nilai ekonomi yang tinggi.Mesin pencacah ini menggunakan motor listrik sebagai sumber tenaga penggerak. Mesin ini mempunyai sistem transmisi tunggal yang berupa sepasang pulley dengan perantara v-belt. Saat motor listrik dinyalakan, maka putaran motor listrik akan langsung ditransmisikan ke pulley 1 yang dipasang seporos dengan motor listrik. Dari pulley 1, putaran akan ditransmisikan ke pulley 2 melalui perantara v-belt, kemudian pulley 2 berputar, maka poros yang berhubungan dengan pulley akan berputar sekaligus memutar pisau perajang. Hal tersebut dikarenakan pisau perajang dipasang seporos dengan pulley 2.Meski terkesan memiliki fungsi yang sederhana namun mesin berperan cukup besar dalam proses pencacahan. Mesin pencacah ini terdapat beberapa bagian utama seperti; motor penggerak, poros, casing, sistem transmisi dan pisau perajang.

B. Tuntutan Alat dari Sisi Calon PenggunaMesin pencacah isolator (PVC) kabel ini merupakan sebuah alat yang berfungsi untuk membantu pencacahan bagi masyarakat. Mesin ini memiliki berbagai tuntutan yang harus dipenuhi sehingga nantinya mesin ini dapat diterima dan digunakan untuk memenuhi segala kebutuhan pengguna.Adapun tuntutan dari alat tersebut antara lain:1. Ukuran mesin yang tidak terlalu besar.2. Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan proses pencacahan tidak terlalu lama dan menghasilkan hasil yang baik.3. Mudah untuk dipindahkan. 4. Dapat dioperasikan oleh semua orang.5. Mudah perawatannya.6. Suku cadang yang murah dan mudah diperoleh

C. Analisis Morfologi AlatAnalisis morfologi suatu mesin dapat terselesaikan dengan memahami karakteristik mesin dan dimengerti akan berbagai fungsi komponen yang akan digunakan dalam mesin. Dengan segala sumber informasi, selanjutnya dapat dikembangkan untuk memilih komponen-komponen mesin yang paling ekonomis. Analisis morfologis sangat diperlukan dalam perancangan mesin penyuir pencacah untuk mendapatkan hasil yang maksimal.

D. Morfologi Mesin Pencacah Isolator PVC KabelAnalisis morfologi merupakan suatu pendekatan yang sistematis dan terstruktur untuk mencari alternatif penyelesaian dengan menggunakan matriks sederhana. Analisis morfologi ini dibuat sebagai pertimbangan yang sistematis untuk memilih komponen dan mekasnime mesin yang terbaik. Spesifikasi mesin dapat dikategorikan menjadi dua, yaitu:1. Keharusan (demands) disingkat D, yaitu syarat mutlak yang harus dimiliki mesin (jika tidak terpenuhi maka mesin merupakan solusi yang tidak diterima).2. Keinginan (wishes) disingkat W, yaitu syarat yang masih dapat dipertimbangan keberadaannya agar dapat dimiliki oleh mesin yang dirancang.Tabel 1. Petimbangan perancangan Mesin Pencacah PVC KabelNo.Tuntutan PerancanganPersyaratanTingkat Kebutuhan

1.Energia. Menggunakan tenaga motorb. Dapat diganti dengan penggerak lainD W

2.Kinematikaa. Mekanismenya mudah beroperasib. Menggunakan transmisi untuk memperoleh keuntungan mekanisD D

3.Materiala. Mudah didapat dan murah harganyab. Baik kualitas mutunyac. Sesuai dengan standar umumd. Memiliki umur pakai yang panjange. Mempunyai sifat mekanis yang baikDWDDDb. Baik kualitas mutunyac. Sesuai dengan standar umumd. Memiliki umur pakai yang panjange. Mempunyai sifat mekanis yang baikWDDD

4.Geometria. Panjang area kerja 65 cmb. Lebar 50 cmc. Tinggi 60 cmd. Dimensi dapat diperbesar/diberkecilDDD W

Geometrie. Panjang area kerja 850 cmf. Lebar 50 cmg. Tinggi 70 cmh. Dimensi dapat diperbesar/diberkecilDDD W

5.Ergonomia. Sesuai dengan tuntutan kebutuhanb. Mudah dipindahkanc. Tidak bisingd. Mudah pengoperasiannyaDDDDErgonomie. Sesuai dengan tuntutan kebutuhanf. Mudah dipindahkang. Tidak bisingh. Mudah pengoperasiannyaDDDD

7.Keselamatana. Konstruksi harus kuat dan kokohb. Bagian yang berbahaya ditutupc. Tidak menimbulkan polusiDD WKeselamatand. Konstruksi harus kuat dan kokohe. Bagian yang berbahaya ditutupf. Tidak menimbulkan polusiDD W

8.Produksia. Dapat diproduksi bengkel kecilb. Suku cadang murah dan mudah didapatc. Biaya produksi relatif murahd. Dapat dikembangkan lagiDD

W W

Produksie. Dapat diproduksi bengkel kecilf. Suku cadang murah dan mudah didapatg. Biaya produksi relatif murahh. Dapat dikembangkan lagiDDW W

9.Perawatana. Biaya perawatan murahb. Perawatannya mudah dilakukanc. Perawatannya secara berkalaDD WPerawatand. Biaya perawatan murahe. Perawatannya mudah dilakukanf. Perawatannya secara berkalaDD W

10.Transportasia. Mudah dipindahkanb. Tidakperlualatkhususuntuk memindahkanD DTransportasic. Mudah dipindahkand. Tidakperlualatkhususuntuk memindahkanD D

Dilihat dari spesifikasi diatas, maka didapat gambaran mengenai komponen pembentuk mesin pencacah PVC Kabel. Dengan demikian dapat disusun suatu skema klasifikasi dengan matriks morfologi seperti tabel di bawah ini.Tabel 2. matriks morfologi Analisis Mesin Pencacah isolator (PVC) kabelNO.VARIABLEVARIAN

ABC

1Sumber tenaga penggerakMotor listrik ACMotor torakManual

2Profil rangka mesinProfil LProfil UProfil I

3Sistem transmisiv-belt dan pullyroda gigigear dan rantai

4PorosBesiBesi Berlapis Stainles

5Pisau perajangPersegi PanjangBulat

6Tempat pencacahanBulatkotak

7Bantalan (bearing)Pilow blok bearingflange

8Saluran masuk dan keluarPersegi PanjangPrismaKerucut

9CasingPlat besiPlat aluminiumPlat stainles

10Penutup Komponen berputarlonjong

BulatKotak

E. Identifikasi Analisis Teknik Yang Digunakan Dalam Perancangan1. Teori Desain PerancanganPerancangan adalah kegiatan awal dari suatu rangkaian dalam proses pembuatan produk. Tahap perancangan tersebut dibuat keputusan-keputusan penting yang mempengaruhi kegiatan-kegiatan lain yang menyusulnya (Dharmawan, 2004: 1). Sehingga, sebelum sebuah produk dibuat terlebih dahulu dilakukan proses perancangan yang nantinya menghasilkan sebuah gambar skets atau gambar sederhana dari produk yang akan dibuat. Gambar skets yang telah dibuat kemudian digambar kembali dengan aturan gambar sehingga dapat dimengerti oleh semua orang yang ikut terlibat dalam proses pembuatan produk tersebut. Gambar hasil perancangan adalah hasil akhir dari proses perancangan dan sebuah produk dibuat setelah dibuat gambar-gambar rancangannya dalam hal ini gambar kerja.Ada tiga macam perancangan yaitu : (1) asli yaitu merupakan desain penemuan yang benar-benar didasarkan pada penemuan belum pernah ada sebelumnya, (2) pengembangan/ modifikasi yaitu merupakan pengembangan produk yang sudah ada dalam rangka peningkatan efisiensi, efektivitas, atau daya saing untuk memenuhi tuntutan pasar atau tuntutan zaman, (3) adopsi yaitu merupakan perancangan yang mengadopsi/ mengambil sebagian sistem atau seluruhnya dari produk yang sudah ada untuk penggunaan lain dengan kata lain untuk mewujudkan alat mesin yang memiliki fungsi lain (Epsito and Thrower.R.J., 1991: 6).Perancangan dan pembuatan produk adalah dua kegiatan yang penting, artinya rancangan hasil kerja perancang tidak ada gunanya jika rancangan tersebut tidak dibuat. Sebaliknya pembuat tidak dapat merealisasikan benda teknik tanpa terlebih dahulu dibuat gambar rancangannya (Dharmawan, 2004:2). Mengenai gambar rancangan yang akan dikerjakan oleh pihak produksi berupa gambar dua dimensi yang dicetak pada kertas dengan aturan dan standar gambar kerja yang ada.

2. Gaya Potong Isolator KabelLangkah utama yang menjadi awal perancangan mesin pencacah isolator (PVC) Kabel adalah mengetahui besarnya gaya potong yang dibutuhkan untuk dapat memotong batang isolator (PVC) Kabel. Besarnya gaya potong kemudian digunakan untuk menghitung daya yang diperlukan mesin untuk dapat memotong isolator (PVC) Kabel. Data ini selanjutnya akan sangat menentukan dalam perancangan daya tenaga penggerak, transmisi, dan penghitungan lain.Besarnya gaya potong dapat diketahui melalui uji gaya potong dengan memberi beban secara berkala pada pisau. Caranya dengan memberikan beban (Kg) secara berkala pada batang pisau pencacah, kemudian isolator (PVC) kabel ditaruh pada bagian mata pisau yang ujung pisaunya telah dibebani.PisauTaliIsolator (PVC) KabelBeban ( Kg)

Gbr.1. Analisa gaya potong menggunakan beban berkala

Dari analisa gaya potong menggunakan beban berkala didapat data sebagai berikut :Tabel.3 percobaan gaya potong beben berkalaPercobaanGaya Potong (Kg)

IIIIIIIVV3,23,33,43,53,6

Percobaan diatas didapat gaya potong maksimal adalah 3,6 Kg dan diperoleh hasil rata-rata Gaya potong isolator (PVC) Kabel adalah 3,4 Kg.3. Daya Mesin Dan Tenaga PenggerakSetelah gaya potong isolasi (PVC) Kabel diketahui maka daya motor listrik yang dibutuhkan bisa dihitung. Untuk menghitung daya mesin (P) terlebih dahulu dihitung torsinya (T), yaitu:T = F x R (Robert L. Mott, 2009:81)(1)Keterangan:F = gaya potong isolasi (PVC) Kabel (kg)R = panjang pisau, titik potong terluar (m)

Setelah mengetahui besarnya torsi yang dihasilkan gaya potong, bisa dihitung daya mesin. Daya mesin (P) dihitung dengan:

T = ...........................................................................(2)(Achmad, 1999:21) = ..... ......................................................... ...... (3)Pd = P X FC ...................................................................(4)Dimana :T = Torsi ( N.m )n = Putaran Poros (rpm)FC = Faktor Koreksi dayaPd = Daya Rencana (Watt)P = Daya Nominal (Watt) = Kecepatan Sudut (rad/s)4. Poros PencacahPoros merupakan salah satu bagian dari setiap mesin penting. Karena hamper semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran, oleh karenanya poros memegang peranan utama dalam transmisi dalam sebuah mesin. Poros dibedakan menjadi tiga macam berdasarkan penerusan dayanya (Sularso dan Kiyokatsu Suga, 2002:1) yaitu :a. Poros TransmisiPoros macam ini mendapatkan beban puntir murni atau puntir dan lentur. Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli sabuk dan sprocker rantai dll.b. SpindelPoros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran yang disebut spindel.Syarat utama yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasi harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti.c. GandarPoros seperti dipasang diantara roda-roda kereta barang, dimana tidak mendapat beban punter, bahkan kadang-kadang tidak boleh berputar, disebut gandar. Gandar hanya memperoleh beban lentur kecuali jika digerakkan oleh penggerak dia akan mengalami beban punter juga.Tabel .3 . Penggolongan Bahan PorosGolonganKadar C (%)

Baja lunak-0,15

Baja liat0,2-0,3

Baja agak keras0,3-0,5

Baja keras0,5-0,8

Baja sangat keras0,8-1,2

(Sularso dan Kiyokatsu Suga, 2004:4)Pada poros yang memiliki jari-jari atau cabang maka pada tiap cabang saat berputar akan terjadi gaya sentrifugal. Gaya sentrifugal adalah gaya yang terjadi apabila benda bergerak melingkar yang arahnya menjauhi pusat lingkaran dimana nilainya adalah positif. Apabila cabang pada poros saling berpasangan maka akan saling meniadakan gaya sentrifugal yang dialami tiap cabang.Perhitungan yang digunakan dalam perencanaan poros penyuir antara lain:a. Tegangan geser ijina = ...................................................... (6)(Sularso dan Kiyokatsu Suga, 2004:8)Keterangan:a= Tegangan geser ijin (kg/mm2)= Kekuatan tarik bahan (kg/mm2)= Faktor koreksib. Diameter Porosds ..............................(7)(Sularso dan Kiyokatsu Suga,2004:18)Keterangan :ds = Diameter Poros (mm) = Tegangan Geser yang diijinkan (Kg/mm2) = Faktor koreksiM = Momen Lentur (Kg.mm) = Faktor KoreksiT = Momen Puntir (Kg.mm)

c. Tegangan maksimalmax = ....................................(8)(Sularso dan Kiyokatsu Suga,2004:18)Keterangan :max = Tegangan Geser yang diijinkan (Kg/mm2)ds = Diameter Poros (mm) = Faktor koreksiM = Momen Lentur (Kg.mm) = Faktor KoreksiT = Momen Puntir (Kg.mm)5. Transmisi Dan Sabuk VJarak yang cukup jauh yang memisahkan antara dua buah poros mengakibatkan tidak memungkinkannya mengunakan transmisi langsung dengan roda gigi. V-Belt merupakan sebuah solusi yang dapat digunakan. V-Belt adalah salah satu transmisi penghubung yang terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Dalam penggunaannya V-Belt dibelitkan mengelilingi alur pulley yang berbentuk V pula. Bagian sabuk yang membelit pada pulley akan mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar (Sularso dan Kiyokatsu Suga, 1991:163).

Gambar 2. Penampang Sabuk-VSabuk-V banyak digunakan karena sabuk-V sangat mudah dalam penanganannya dan murah harganya. Selain itu sabuk-V juga memiliki keungulan lain dimana sabuk-V akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah serta jika dibandingkan dengan transmisi roda gigi dan rantai, sabuk-V bekerja lebih halus dan tak bersuara. Berdasarkan penampang sabuk-V terdapat beberapa tipe seperti terlihat pada Gambar 3. Selain memiliki keungulan dibandingkan dengan transmisi-transmisi yang lain, sabuk-V juga memiliki kelemahan yaitu memungkinkan terjadinya slip.Oleh karena itu, maka perencanaan V-Belt perlu dilakukan untuk memperhitungkan jenis sabuk yang digunakan dan panjang sabuk yang akan digunakan. Berikut adalah perhitungan yang digunakan dalam perancangan V-Belt antara lain:a. Daya RencanaPd = fc x P ...............................................................................(9)(Sularso dan Kiyotsu Suga, 2004:7)Keterangan:Pd = daya rencana (kW)fc = faktor koreksiP = daya nominal (kW)b. Diameter Pulii = = ...............................................................................(10)(Sularso dan Kiyokatsu Suga, 2004:166).Keterangan : i = Angka Perbandingann1 = Putaran Poros Motor (rpm)n2 = Putaran Poros Pisau (rpm)Dp = diameter puli Poros Pencacah (mm)dp = Diameter Puli poros Motor (mm)c. Momen PuntirT = 9,74 x 105 ..........................................................................(11)(Sularso dan Kiyokatsu Suga, 2004:7).Keterangan :T = Torsi (Kg.mm)n2 = Putaran Poros (rpm)Pd = Daya Rencana (kW)d. Kecepatan SabukV = ............................................................................. (12)(Sularso dan Kiyokatsu Suga, 2004:166)Keterangan:v = Kecepatan sabuk (m/detik) dp = Diameter puli motor (mm)n1 = Putaran motor (rpm)

e. Panjang Sabuk ........................... (13)(Sularso dan Kiyokatsu Suga, 2004:170)Keterangan:L = Pamjang sabuk (mm) C = Jarak sumbu (mm)Dp = Diameter puli poros (mm) dp = Diameter puli motor (mm)

f. Sudut Kontak = 1800 - ........................................................ (14)(Sularso dan Kiyokatsu Suga, 2004:173)Keterangan: = Sudut kontak (o)C = Jarak sumbu (mm)Dp = Diameter puli poros (mm) dp = Diameter puli motor (mm)

g. Kapasitas transmisi daya tiap sabukPo = .............................................................................. (15)(Sularso dan Kiyokatsu Suga, 2004:173)Keterangan :Po = Kapasitas transmisi daya tiap sabuk (kW)Pd = Daya rencana (kW)N = Jumlah sabukK = Faktor koreksi6. Rangka Kekakuan dan kekokohan rangka dapat dilihat dari material yang ada, yaitu berupa besi siku. Kekakuan dan kekokohan kerangka dapat ditambah dengan cara pengelasan dan pembautan. Dalam perencanaan konstruksi rangka mesin pencacah ini menggunakan sambungan las, karena lebih mudah dan hasilnya lebih kuat. Untuk menghitung kekokohan konstruksi rangka dapat dihitung menggunakan program inventor.

Gambar. 4 Profil siku7. Analisis EkonomiAnalisis ekonomi merupakan salah satu bagian dari pertimbangan dalam perencanaan sebuah produk yang berupa mesin. Pertimbangan tersebut dipengaruhi oleh biaya-biaya yang dikeluarkan selama menghasilkan produk.1. BiayaBiaya dalam termologi keuangan didefinisikan sebagai pengorbanan sumber-sumber daya yang diadakan untuk mendapatkan keuntungan atau untuk mencapai tujuan dimasa datang (Arman Hakim Nasution, 2006). Pada sebuah usaha manufaktur terdapat 3 elemen pokok biaya, ketiga elemen pokok itu adalah :a. Material Cost (biaya bahan baku)Biaya bahan baku terbagi menjadi dua elemen yaitu :1). Direct material costMerupakan biaya semua bahan secara fisik yang dapat diidentifikasi sebagai bagian dari prosuk jadi dan biasanya merupakan bagian terbesar dari material pembentuk harga pokok produksi.2). Indirect material costSegala biaya yang merupakan biaya-biaya yang dikeluarkan dalam rangka sebagai biaya bahan penolong dalam pembentukan produk.b. Labor Cost (biaya tenaga kerja)Biaya tenaga kerja terbagi menjadi dua elemen yaitu :1). Direct labourl costSemua biaya yang menyangkut gaji dan upah dari seluruh pekerja yang secara praktis dapat diidentifikasi dengan kegiatan dari pengolahan bahan baku menjadi bahan produk jadi.2). Indirect labour costSemua biaya dimana biaya ini dikeluarkan untuk upah dari para pekerja dimana pekerja itu tidak secara langsung berhubungan pada pengolahan produk secara langsung.c. Indirect Manufacturing Expense (biaya overhead usaha)Indirect Manufacturing Expense (IME) adalah semua biaya produksi selain dari ongkos atau biaya utama (Direct material cost dan Direct labourl cost) yang bersifat menunjang atau memperlancar dari proses produksi. Biaya yang termasuk dalam Indirect Manufacturing Expense (IME) antara lain adalah biaya bahan penolong, baiay tenaga kerja tidak langsung, biaya perawatan mesin dan peralatan-peralatan lainnya.2. Penerimaan (renenue)Penerimaan dalam hal ini adalah penerimaan yang didapatkan oleh produsen penghasil produk dari hasil penjualan produknya ke pasaran. Ada beberapa konsep penerimaan yang sangat penting digunakan untuk meganalisa perilaku produsen yaitu :a. Total RvenueTotal Rvenue adalah penerimaan total yang diperoleh produsen penghasil produk. Penerimaan total ini didapat dari perkalian dari banyaknya produk yang dijual dikalikan dengan harga jual produk perunit.b. Average RenenueAverage Renenue adalah penerimaan perunit produsen penghasil produk atas penjualan produk yang berhasil terjual dipasaran. Average Renenue didapat dari hasil bagi penerimaan total dibagi dengan unit yang terjual.c. Marginal RevenueMarginal Revenue merupakan kenaikan dari penerimaan total yang disebabkan karena terjadinya pertambahan penjualan satu unit hasil produksi. Marginal Revenue diperoleh dari pembagian keseluruhan total produk dibagi dengan keseluruhan produk yang terjual.3. Titik ImpasTitik impas atau sering disebut dengan Break event Point (BEP) merupakan sebuah sarana untuk menentukan kapasitas produksi yang harus dicapai oleh suatu operator produksi untuk mendapatkan keuntungan. Penganalisisan titik impas dalam permasalahan produksi biasanya digunakan untuk menetukan tingkat akan sebuah produk yang bisa mengakibatkan produsen produk berada dalam kondisi impas. Untuk mendapatkan titik impas dari sebuah produk harus dicari fungsi biaya maupun pendapatan, dimana total biaya sama dengan total pendapatan.

Terdapat tiga komponen yang harus dipertimbangkan dalam analisis titik impas ini, yaitu :a. Biaya-biaya tetap (Fixed Cost)b. Biaya-biaya variabel (Variabel Cost)c. Biaya-biaya total (Total Cost)Dalam kondisi titik impas ketiga komponen tersebut diatas akan berlaku sebagai berikut : TC = FC + VC = FC + CxJikaTR = pXMaka TR = TCatau pX = FC +CxX = FC / p cDimana :TC = ongkos total untuk pembelian X produkFC = ongkos tetapVC = ongkos variabel untuk pembelian X produkC = ongkos variabel untuk pembelian 1 produkTR = total pendapatan dari penjualan X buah produkp = harga jual persatuan produkX = volume produksi

25