IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisis Rancangan Sebelum dilakukan pembuatan mesin, terlebih dahulu dilakukan pengambilan keputusan. Ide yang telah diinventarisasi menjadi satu konsep mesin yang sesuai dengan tujuan dari penelitian ini. Pengambilan keputusan dari konsep-konsep yang dihasilkan dicantumkan sepanjang arah horizontal, sebagaimana dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Analisis Morfologi untuk Mesin Pencacah Jerami

Sumber (Hurst, 2006) Mesin pencacah jerami ini memiliki dimensi vertikal tertinggi 97 cm dan dimensi Horizontal terpanjang 65 cm, lebarnya mencapai 52 cm. Tabel 3 menunjukkan bagian-bagian utama (fitur) penyusun mesin pencacah jerami adalah motor bensin, rangka utama, transmisi daya, pegumpan (hopper), poros, ruang pencacah, pisau dinamis, pisau statis, dan corong pengeluaran (outlet). Gambar analisis morfologi menunjukkan kata yang dicetak tebal merupakan solusi yang dipakai. Kebutuhan daya untuk mencacah jerami setelah dilakukan perhitungan adalah 2,54 HP dengan angka keamanan 2, maka sumber penggerak (motor penggerak) yang digunakan pada penelitian ini ialah motor bensin 4 langkah (4 tak) dengan daya yang mampu dihasilkan mencapai 5,5 HP, perhitungan terdapat pada Lampiran 16 . Motor bensin yang dipakai merk Honda GX 200 TI yang banyak dijual dipasaran. Kerangka utama dari mesin berfungsi sebagai tempat penyangga dari seluruh komponen penyusun mesin ini, kerangka dibuat dari besi staal dengan ukuran 4 cm x 4 cm dan ketebalan 2 mm. Penggunaan besi staal ditujukan agar kerangka utama lebih kokoh, ukuran yang seimbang, mampu menahan getaran, dan dirancang dengan bentuk yang memudahkan untuk dilakukan pemindahan mesin (portable). Gambar rangka utama disajikan pada Gambar 8.

36

Gambar 8. Rangka Utama Transmisi atau perpindahan daya dari motor bensin ke pencacah

dihubungkan dengan pulley dan belt hal ini bertujuan untuk mentransmisikan putaran yang tinggi dan mengurangi kebisingan. Pulley yang digunakan ialah pulley tipe A dua alur dengan diameter 4 inchi dan perbandingan antara pulley di poros motor dengan pulley di poros pencacah sama besar. Belt yang digunakan dengan kode A berukuran 57 inchi sebanyak 2 buah. Mata pencacah yang digunakan (mata pisau dinamis) merupakan susunan dari 12 buah mata pisau mesin potong dengan panjang 14 cm, lebar 2,5 cm, tebal 3,5 mm, jarak antara mata pisau 5 cm dengan susunan configurasi propeler, sehingga menghasilkan daya dorong terhadap cacahan. Mata pisau mesin potong dilaskan pada besi plat dengan tebal 3,5 mm, panjang 16,5 cm dan pada pangkal besi plat dibentuk mengikuti lingkaran poros agar lebih menyatu dan kuat. Susunan mata pencacah ditampilkan pada Gambar 9.

Gambar 9. Susunan Mata Pisau Pencacah Mata pisau statis digunakan mata pisau mesin ketam merk Makita panjang 8 cm, lebar 2,5 cm,

tebal 0,3 cm, perselisihan antara pisau statis dan pisau dinamis berurutan sebagai berikut 10 mm, 10 mm, 6 mm, 6 mm, 4 mm, dan 2 mm. Perselisihan yang semakin keujung semakin rapat bertujuan untuk memaksimalkan hasil potongan, sehingga potongan yang dihasilkan akan lebih kecil. Pengumpan (hopper) merupakan bagian dari mesin yang berfungsi untuk tempat memasukkan bahan uji yang akan dihancurkan mata pencacah, hopper dibuat dengan dimensi panjang 19,9 cm dan lebar 27 cm. Lebar bagian dalam hopper berdimensi lebar 20 cm dan tinggi 10 cm, dimensi ini disesuaikan dengan luasan samping ruang pencacah. Ruang pencacah terbuat dari besi plat dengan ketebalan 0,2 mm, berdiameter 34 cm dan panjang 50 cm. Ruang pencacah terdiri dari 2 bagian yang sama besar, bagian bawah dan bagian atas. Ruang pencacah bagian bawah dilaskan secara permanen terhadap rangka utama dan ruang pencacah bagian atas memakai 2 buah engsel sehingga bisa untuk dibuka atau ditutup. Pada ruang pencacah bagian atas atau disebut juga tutup atas terdapat 3 sirip dengan jarak antar sirip 5 cm, pembuatan sirip ini bertujuan untuk mengarahkan hasil cacahan ke arah corong pengeluaran (outlet). Gambar pengumpan dan tutup atas disajikan pada Gambar 10.

Gambar 10. Pengumpan dan Tutup Atas Penentuan ukuran diameter poros yang digunakan dilakukan dengan cara menentukan momen lentur pada poros akibat beban pencacah, berdasarkan perhitungan yang dilakukan didapatkan diameter poros > 7 mm, sehingga dengan demikian digunakanlah poros yang berukuran 2,54 cm, terbuat dari besi baja karbon dengan tegangan geser ijin 152 MPa (Jensen, dan Chenoweth, 2002). Untuk perhitungan ada pada Lampiran 15. Klahar (bearing) yang digunakan

38

berdiameter 2,5 cm disesuaikan dengan diameter poros yang digunakan, gesekan terjadi sangat kecil. Corong pengeluaran pada mesin ini dibuat berupa saluran yang terletak secara horizontal di bawah ruang pencacah, yang dirancang melengkung ke bawah. Melengkungnya corong pengeluaran mengarah ke bawah akan menahan laju cacahan sehingga cacahan hanya jatuh ke arah bawah dan akan mempermudah pengumpulan hasil cacahan, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 11.

Gambar 11. Corong Pengeluaran (outlet) Jerami (bahan uji) sisa perontokkan diumpankan ke dalam ruang pencacah melalui hopper secara horizontal, kemudian dari hopper jerami dimasukkan dan akan dihancurkan dalam ruang pencacah oleh pisau pencacah yang berputar dengan kencang. Pada tahap ini jerami akan hancur akibat potongan mata pisau dinamis dan mata pisau statis, proses pemotongan atau penghancuran jerami lebih maksimal terjadi pada saat perselisihan antara mata pisau dinamis dan mata pisau statis dengan celah yang beragam. Letak kedua mata pisau disesuaikan, pisau dinamis berada lebih awal dari pisau statis sehingga cacahan jerami akan mengalami tekanan dan terdorong ke pisau selanjutnya. Setelah proses perkecilan ukuran jerami selesai, jerami yang telah hancur akan didorong oleh hembusan angin kipas yang berputar seiring dengan mata pencacah ke corong pengeluaran (outlet). Perencanaan awal dalam

penelitian ini akan menggunakan 3 frekuensi putar poros pencacah antara lain 1000 rpm, 1750 rpm, dan 2500 rpm. Setelah dilakukan uji coba, frekuensi putar 1000 rpm dan 1750 rpm tidak mampu untuk mencacah jerami dengan baik. Hal ini disebabkan oleh sistem transmisi daya yang belum mendukung, yang mengakibatkan seringnya mesin mati ketika dioperasikan (mencacah). Setelah itu diambillah kesepakatan untuk menggunakan frekuensi putaran 2000 rpm, 2750 rpm, dan 3500 rpm dengan tiga kali ulangan masing-masingnya.

4.2 Uji Kinerja Kerja Mesin 4.2.1 Kondisi Awal Jerami Sebelum dilakukan uji kerja mesin, terlebih dahulu dilakukan pengamatan kondisi bahan yang akan diuji, setelah dilakukan pengamatan kondisi bahan didapatkan data yang dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Kondisi Awal Jerami yang Akan Diuji Perlakuan 1 2 3 Rata-rata Panjang jerami 86 cm 93,8 cm 93,6 cm 91,13 cm Diameter Batang Jerami 3,35 mm 3,27 mm 3,74 mm 3,45 mm Kadar air 66,28 % 65,67 % 66,2 % 66,05 %

Jerami yang digunakan pada penelitian ini adalah jerami dari padi varietas IR 42. Kondisi kadar air awal jerami tergolong tinggi karena baru 2 hari setelah panen, kondisi kadar air jerami ada baiknya tinggi, untuk mempermudah proses pencacahan karena jerami begitu lunak, apabila jerami sudah mengering maka jerami akan liat (alot). Pengukuran kadar air dilakukan di Laboratorium Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian. 4.2.2 Kapasitas Kerja Mesin Berdasarkan hasil pengamatan dan perhitungan yang dilakukan terhadap

40

banyaknya masukan dan keluaran jerami terhadap waktu proses pencacahan, maka kapasitas rata-rata pencacahan dengan tiga perlakuan putaran poros dapat dilihat pada Tabel 5. Tabel 5. Kapasitas Rata-Rata Pencacahan Perlakuan ( rpm ) 2000 2750 3500 Bahan Masukan ( kg ) 5 kg 5 kg 5 kg Bahan Keluaran ( kg ) 4,5 4,37 4,71 Waktu Pencacahan ( jam ) 0,123 0,075 0,063 Kapasitas Mesin ( kg/jam ) 36,92 58,38 74,96

Kapasitas pencacahan dari mesin pencacah jerami dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain adalah kadar air jerami, frekuensi putar pisau pencacah, luas hopper, dan keahlian operator. Seperti tercantum pada Tabel 5, kapasitas dari pencacah jerami terbesar diperoleh pada putaran 3500 rpm sebesar 74,96 kg/jam, selanjutnya pada putaran 2750 rpm sebesar 58,38 kg/jam, dan terkecil pada putaran 2000 rpm sebesar 36,92 kg/jam. Berdasarkan RSNI 2008 untuk mesin penghancur (crusher), maka mesin ini masuk dalam kategori mesin skala kecil. Histogram kapasitas pencacahan dapat dilihat pada Gambar 12 dan Perhitungan kapasitas dapat dilihat pada Lampiran 9.fLayoutInCell1fAllowOverlap1fBehindDocument0fHidden0fLayoutInCell 1

Gambar 12. Kapasitas Pencacahan Jerami pada 3 Perlakuan Putaran Poros Mata Pisau Pencacah 4.2.3 Konsumsi Bahan Bakar Hasil perhitungan dari uji konsumsi bahan bakar mesin pencacah (crusher) pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 6 dan Perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 10. Dilihat pada Tabel 6 bahan bakar yang paling banyak terpakai pada pencacahan dengan frekuensi putar 3500 rpm yaitu 1,47 liter /jam, karena pada

42

frekuensi putar tersebut

kinerja motor bakar tinggi sehingga menyebabkan

efisiensi daya motor bakar berkurang yang menyebabkan pemakaian bahan bakar lebih banyak dibandingkan dengan frekuensi putar 2750 rpm dan 2000 rpm. Bahan bakar yang terpakai untuk pencacahan jerami pada frekuensi putar 2000 rpm adalah 0.53 liter/jam dan pada frekuensi putar 2750 rpm konsumsi bahan bakar 1,05 liter/jam. Histogram pemakaian bahan bakar ditunjukkan pada Gambar 13. Tabel 6. Konsumsi Bahan Bakar Perlakuan (rpm) Volume (cm3) 65 78,33 106,66 Waktu (menit) /menit 2000 2750 35001

Konsumsi Bahan Bakar (debit) Liter/jam 0,53 1,05 1,74

7,52 4,49 3,69

8,77 17,44 29,09

fLayoutInCell1fAllowOverlap1fBehindDocument0fHidden0fLayoutInCell

Gambar 13. Grafik Pemakaian Bahan Bakar pada 3 Perlakuan rpm Poros Pencacah Pemakaian bahan bakar berbanding lurus dengan frekuensi putar mesin, semakin cepat putaran mesin semakin banyak pula pemakaian bahan bakar, ini karena semakin tinggi frekuensi putar mesin semakin tinggi pula kerja motor

penggerak. Semakin tinggi kerja motor penggerak semakin banyak bahan bakar yang dibutuhkan. Agar didapatkan kemampuan daya mekanis mesin pada proses pencacahan jerami berdasarkan debit bahan bakar di atas, maka perlu diketahui daya kimia dari mesin pencacah yang dapat dilihat pada Tabel 7. Tabel 7. Daya Kimia dan Daya Mekanis Mesin Pencacah Perlakuan (rpm) 2000 2750 3500 Daya Kimia Mesin Pencacah (HP) 6,08 12,13 20,26 Daya mekanis Mesin Pencacah (HP) 1,19 2,36 3,95

Dari Tabel 7 dapat diketahui bahwa kebutuhan daya kimia dan daya mekanis pada proses pencacahan juga semakin meningkat seiring meningkatnya frekuensi putar mesin (engine). 4.2.4 Tingkat Kebisingan Mesin Tingkat kebisingan mesin pencacah diukur dengan alat sound level meter Extech 407736, kebisingan diukur pada saat mesin tanpa beban dan dengan beban (bahan). Tanpa beban hasilnya berkisar antara 97 dB sampai 107 dB dan dengan beban didapatkan hasilnya berkisar 97 dB hingga 103 dB. Roth (1991) menyatakan suara 100 dB masuk pada kategori sangat keras (bising). Berdasarkan surat edaran dari Menteri Tenaga Kerja, Transmigrasi dan Koperasi No. SE01/MEN/1978, maka untuk menghindari ketulian operator hanya diizinkan bekerja tanpa penutup telinga jam sehari dan untuk waktu lebih lama disarankan memakai tutup telinga (earmuff) yang dapat menurunkan kebisingan 25 40 dB. Tingkat kebisingan ini tinggi karena tingkat kebisingan sumber penggerak yang dipakai mencapai 90 dB, kebisingan meningkat karena getaran motor bakar dan perselisihan mata pisau terhadap jerami pada awal pemasukan. Pada perlakuan 3500 kebisingan tanpa beban lebih besar daripada kebisingan dengan beban, hal ini disebabkan karena pada saat tanpa beban kebisingan tinggi dan getaran mesin kuat, setelah diberi bahan kecepatan putar mesin akan sedikit berkurang sehingga kebisingan berkurang dan mesin akan lebih stabil. Suara

44

bising yang ditimbulkan oleh perselisihan mata pisau terhadap jerami juga berkurang dengan semakin merapatnya gelombang suara yang dihasilkan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 14.

fLayoutInCell1fAllowOverlap1fBehindDocument0fHidden0fLayoutInCell 1

Gambar Kebisingan Tanpa Beban dan Dengan Beban 4.2.5 Hasil Kerja Mesin

14.

Hasil kerja mesin dapat diamati dari bahan cacahan yang dihasilkan oleh mesin. Evaluasi hasil kerja mesin berdasarkan panjang disajikan pada Tabel 8. Tabel 8. Analisis Ukuran Hasil CacahanPerlakuan (rpm) Bobot Sampel 50 mm Total 0-50 mm

2000 2750 3500

831 g 819 g 864 g

62,2 77,02 80,32

21,52 13,6 11,63

12,41 8,8 7,78

3,86 0,57 0,27

96,07 99,43 99,73

Dari Tabel 8 di atas dapat diketahui bahwa persentase terbesar terdapat pada potongan ( 50 mm) didapatkan hasil paling sedikit pada perlakuan 3500 rpm sebanyak 0,27 %, perlakuan 2750 rpm sebanyak 0,57 % dan pada perlakuan 2000 rpm sebesar 3,86 %. Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin cepat putaran mata pisau semakin kecil potongan jerami dan semakin sedikit menyisakan ukuran panjang. Total ukuran 0 50 mm pada setiap perlakuan sebagai berikut, 2000 rpm sebanyak 96,07 %, perlakuan 2750 rpm sebanyak 99,43 % dan 3500 rpm paling besar sebanyak 99,73 %. Berdasarkan RSNI 2008 untuk mesin penghancur (crusher), maka mesin pencacah ini sudah melebihi syarat yang ditetapkan dengan ukuran 0 50 mm melebihi 80 %. Penyebabkan ukuran potongan kecil-kecil adalah jarak perselisihan antara pisau dinamis dengan pisau statis dan juga jarak antara inlet dan outlet, sehingga batang jerami yang sama akan terpotong berkalikali sebelum keluar melalui outlet. Ukuran potongan yang panjang merupakan daun jerami kering (kadar air rendah) yang susah terpotong mata pisau, kadar air dapat dilihat pada Tabel 9. Grafik hasil potongan jerami pada tiap perlakuan putaran ditunjukkan pada Gambar 15. Tabel 9. Kadar Air Jerami Setelah DicacahSampel A. 2000 rpm B. 2750 rpm C. 3500 rpm Rata-rata Kadar Air < 10 mm 49.86 55.56 62.55 55.99 25 - 50 mm 38.67 46 40.76 41.81

fLayoutInCell1fAllowOverlap1fBehindDocument0fHidden0fLayoutInCell1

46

Gambar 15. Hasil Pengukuran Potongan Jerami pada Tiap Perlakuan Rendemen dari mesin pencacah ini cukup bagus dengan urutan sebagai berikut, rpm 2000 dengan rendemen 90 %, rpm 2750 adalah 87,4 %, dan pada rpm 3500 rendemennya paling tinggi mencapai 94,26 %. 4.3 Biaya Pokok Pencacahan Jerami Biaya pokok pencacahan jerami terdiri dari biaya tetap dan biaya tidak tetap. Biaya pokok tetap merupakan hasil kalkulasi dari biaya penyusutan mesin, biaya bunga modal dengan asumsi tingkat suku bunga bank adalah 12%. Biaya tidak tetap dihitung dengan menjumlahkan biaya pemeliharaan, biaya bahan bakar, biaya operator, dan biaya oli (pelumas). Besarnya biaya pokok untuk proses pencacahan jerami dengan mesin pencacah jerami ini dilihat pada Tabel 10. Tabel 10. Biaya Pokok Pencacahan Jerami Perlakuan (rpm) 2000 2750 3500 215,88 209,58 Biaya Pokok(Rp/kg) 277,55

Tabel 9 menunjukkan biaya pokok tertinggi pada proses pencacahan jerami menggunakan mesin crusher ini terdapat pada putaran 2000 rpm sebesar Rp 277,55 -/kg, sedangkan biaya pokok terendah sebesar Rp 209,58 -/kg pada putaran 3500 rpm. Perhitungan biaya pokok dapat dilihat pada Lampiran 14. Dibandingkan pencacahan jerami secara manual dengan kapasitas 20 kg/jam, 7 jam sehari, dan upah kerja Rp 35.000,-/hari adalah Rp 250, -/kg, biaya pencacah dengan mesin crusher pada 2750 rpm dan 3500 rpm, maka biaya pencacahan dengan mesin crusher lebih ekonomis. Penggunaan mesin pencacah ini juga akan meningkatkan kapasitas kerja dan seragamnya hasil cacahan yang memenuhi

persyaratan RSNI 2008 dengan ukuran 0 5 mm melebihi 80 %. Biaya pokok pencacahan jerami dipengaruhi oleh besarnya kapasitas kerja mesin. Kapasitas kerja mesin dipengaruhi oleh lamanya waktu pencacahan jerami yang terjadi, yang menyebabkan besarnya konsumsi bahan bakar. Waktu pencacahan jerami oleh mesin ini dipengaruhi oleh kecepatan putar mata pisau pencacah, kondisi fisik jerami, luas hopper, dan keahlian operator dalam mengoperasikan mesin crusher.