47

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Analisis Teknik

Analisis teknik yang sudah dilakukan yaitu perhitungan kebutuhan daya

penggerak, analisis unit transmisi, analisis poros, analisis spi, analisis bantalan,

analisis kekuatan rangka, analisis kekuatan las dan kapasitas teoritis mesin

pencacah sampah plastik.

4.1.1 Hasil Perhitungan Kebutuhan Daya Pencacahan

Kebutuhan daya penggerak merupakan besarnya daya yang diperlukan

untuk menggerakkan mesin pencacah sampah plastik baik pada saat tidak ada

beban yaitu sebelum proses pencacahan atau pun pada saat ada beban yaitu pada

saat proses pencacahan. Kebutuhan daya penggerak dihitung untuk mengetahui

apakah daya dari motor yang digunakan pada mesin pencacah sampah plastik ini

sudah memenuhi kebutuhan dari mesin tersebut atau belum, sehingga nantinya

dapat diketahui apakah motor yang digunakan dapat menggerakkan silinder

pencacah atau tidak.

Mesin pencacah sampah plastik yang diuji menggunakan tenaga

penggerak berupa motor bakar dengan daya 14 HP. Sedangkan besarnya daya

yang dibutuhkan oleh mesin pencacah sampah plastik untuk melakukan

mencacahan tanpa beban ini secara teoritis yaitu sebesar 2629,4 Watt atau setara

dengan 3,52 HP. Adapun perbandingan hasil perhitungan teoritis dengan kondisi

aktual disajikan pada Tabel 10.

Tabel 1. Perbandingan daya tersedia dengan hasil perhitungan

Parameter Daya tersedia Perhitungan Teoritis Syarat

Daya 14 HP 3,52 HP Daya tersedia ≥

perhitungan teoritis

Berdasarkan pada Tabel 10 dan hasil perhitungan pada Lampiran 1 daya

total yang dibutuhkan untuk menggerakkan mesin pencacah sampah plastik

adalah sebesar 2629,4 Watt atau sebesar 3,52 HP, sedangkan motor yang

digunakan pada mesin tersebut adalah sebesar 14 HP. Berdasarkan data

48

47

tersebut dapat diketahui bahwa daya motor lebih besar dari kebutuhan daya

mesin secara keseluruhan yaitu 14 HP > 3,52 HP.

4.1.2 Hasil Perhitungan Analisis Poros

Poros merupakan salah satu bagian penting dari mesin untuk meneruskan

daya mekanik sehingga putaran motor dapat diteruskan pada setiap komponen

mesin yang berputar seperti sabuk dan puli, rantai dan sprocket serta roda gigi

yang dipasangkan pada poros. Maka dari itu untuk mengetahui kelayakan dari

poros yang digunakan pada mesin pencacah sampah plastik ini didasarkan pada

tiga komponen utama yaitu diameter poros, defleksi pada poros akibat adanya

beban pada poros karena terpasangnya puli dan silinder pencacah pada poros

tersebut serta putaran kritis yang dialami oleh poros.

Berdasarkan pertimbangan tersebut dapat dibandingkan hasil perhitungan

teoritis yang disajikan pada Lampiran 3 dan pengukuran aktual poros yang

digunakan pada mesin pencacah sampah plastik tersebut sehingga dapat

diketahui apakah poros yang digunakan pada mesin pencacah sampah plastik ini

sudah layak dan aman digunakan. Setiap poros yang berputar akan mengalami

beban puntir, lentur atau gabungan dari keduanya sehingga diameter poros harus

diperhitungkan supaya dapat mengatasi beban puntir atau beban lentur tersebut

sehingga poros dapat beroperasi dengan optimal dan aman digunakan.

Diameter poros juga akan mempengaruhi kekuatan poros sehingga

defleksi yang terjadi akibat beban puntir dapat disesuaikan, sehingga tidak

melebihi kekuatan dari poros tersebut. Begitu juga dengan putaran yang terjadi

pada poros apabila melebihi batas pada suatu putaran tertentu akan

mengakibatkan getaran yang dapat menyebabkan kerusakan pada poros atau yang

lainnya. Putaran poros harus lebih rendah dari putaran kritisnya sehingga poros

tidak mengalami kerusakan akibat putaran yang melebihi kemampuannya.

Berdasarkan perhitungan secara teoritis yang disajikan pada Lampiran 3,

didapatkan diameter minimal poros yang harus digunakan yaitu sebesar 0,02525

m atau 25,25 mm, sedangkan diameter poros yang digunakan oleh mesin

pencacah sampah plastik ini secara aktual yaitu sebesar 42 mm. Secara teknis

poros yang digunakan oleh mesin ini layak untuk digunakan karena pada

49

47

spesifikasi teknis diameter poros secara aktual lebih besar dari pada diameter

poros secara teoritis.

Selain diameter poros, parameter lainnya yang dihitung untuk mengetahui

kelayakan teknis poros adalah defleksi puntiran. Dari hasil perhitungan yang

disajikan pada Lampiran 3, besarnya defleksi puntiran yang terjadi pada poros

adalah sebesar 0,12ο, sedangkan batas maksimal dari defleksi puntiran untuk

poros yang di pasang pada mesin umum dalam kondisi kerja normal besarnya di

batasi sampai 0,25-0,3ο (Sularso dan Suga, 1997). Berdasarkan hal tersebut maka

poros pada mesin pencacah sampah plastik ini layak digunakan secara teknis

karena nilai defleksi puntiran secara teoritis lebih kecil dari pada batas maksimal

yang diijinkan.

Parameter terakhir yang harus diperhatikan adalah putaran kritis poros.

Putaran kritis poros adalah putaran tertinggi yang dapat ditahan oleh poros. Untuk

menghindari kerusakan yang terjadi pada poros maka putaran yang terjadi pada

poros harus lebih rendah dari putaran kritisnya. Dari hasil perhitungan yang

disajikan pada Lampiran 3, diperoleh putaran kritis poros sebesar 6652,14 rpm,

sedangkan rata-rata kecepatan putar poros secara aktual sebesar 1618 rpm. Demi

keamanan, secara umum kecepatan putar kerja poros tidak boleh melebihi 80%

dari putaran kritisnya (Sularso dan Suga, 1997). Berdasarkan hasil yang diperoleh

maka poros yang digunakan layak untuk digunakan secara teknis karena

kecepatan putar poros secara aktual masih dibawah 5321,71 rpm (80% dari

putaran kritis). Jika ditinjuan dari ketiga parameter yang telah dihitung, maka

poros yang digunakan oleh mesin pencacah sampah plastik ini sudah layak dan

aman untuk digunakan. Perbandingan spesifikasi teknis dari poros dan hasil

perhitungan teoritis pada Tabel 11.

Tabel 2. Perbandingan Data Spesifikasi Teknis Poros dengan Perhitungan Teoritis

Parameter Aktual Teoritis Syarat Keterangan

Diameter poros 42,0 mm 25,25 mm aktual>teoritis Memenuhi

Defleksi

puntiran - 0,12

ο 0,25-0,3

ο Memenuhi

Putaran kritis 1618 rpm 5321,71 rpm aktual<80%

putaran kritis Memenuhi

50

47

Berdasarkan Tabel 11, terlihat bahwa ketiga parameter yang digunakan

untuk mengetahui kelayakan teknis dari poros sudah terpenuhi. Perhitungan

analisis poros secara lengkap tersaji pada Lampiran 3.

4.1.3 Hasil Perhitungan Analisis Unit Transmisi

Unit transmisi merupakan salah satu bagian terpenting dari suatu mesin,

fungsi dari unit transmisi adalah untuk meneruskan daya dari poros motor

penggerak ke poros silinder pencacah. Adapun dalam mesin pencacah sampah

plastik ini unit transmisi yang dipakai menggunakan sabuk dan puli. Sabuk dan

puli dipilih karena pada mesin pencacah sampah plastik ini jarak antar poros

motor penggerak dan poros pencacah memiliki jarak yang panjang sehingga tidak

memungkinkan menggunakan unit transmisi langsung dengan roda gigi, kinerja

unit transmisi dengan sabuk lebih halus dan tak bersuara dibandingkan dengan

roda gigi atau rantai, selain itu harga dari sabuk lebih murah dibandingkan

dengan rantai dan cara penanganannya lebih mudah sehingga transmisi

menggunakan sabuk.

Pada analisis unit transmisi ini bertujuan untuk mengetahui jumlah sabuk

yang seharusnya digunakan sehingga daya yang disalurkan dari poros motor

penggerak dapat disalurkan secara optimal pada poros pencacah, untuk

mengetahui jumlah sabuk tersebut harus diketahui terlebih dahulu daya yang

tersedia dan daya yang disalurkan pada tiap sabuk, daya tiap sabuk dapat

diketahui apabila tegangan sisi kencang dan tegangan sisi kendor serta kecepatan

linier sabuknya diketahui, perhitungan secara rincinya terdapat pada Lampiran 2.

Adapun karena kecepatan putar pada puli silinder pencacah belum diketahui

sehingga perhitungannya diawali dari perbandingan diameter dan kecepatan putar

puli untuk mengetahui kecepatan putar dari puli silinder pencacah.

Unit transmisi pada mesin pencacah sampah plastik ini meliputi puli dan

sabuk V tipe B dengan luas penampang 134 mm2. Pengukuran kecepatan putar

menggunakan tachometer, terjadi penurunan kecepatan putar motor penggerak

dan silinder pencacah pada saat beban dimasukan. Hal ini dikarenakan pada saat

sampah plastik dimasukkan dan proses pencacahan berlangsung, beban yang

diterima akan bertambah sehingga menyebabkan kecepatan putar pada motor

51

47

penggerak dan silinder pencacah menurun. Berikut adalah hasil pengukuran rata-

rata kecepatan putar pada motor dan silinder disajikan pada Tabel 12.

Tabel 3. Hasil pengukuran rata-rata kecepatan putar pada motor dan silinder

pencacah

Motor Penggerak (rpm) Silinder Pencacah (rpm)

Tanpa Beban Dengan Beban Tanpa Beban Dengan Beban

1668 1618 900 874

Sementara itu berdasarkan hasil perhitungan teoritis pada Lampiran 2,

diperoleh bahwa besar daya yang disalurkan 1 buah sabuk adalah 2031,51

Watt/sabuk, sehingga secara teoritis diperlukan 2 buah sabuk-V tipe B untuk

dapat menyalurkan daya sebesar 2629,4 Watt. Sabuk yang digunakan oleh mesin

ini secara aktual berjumlah 2 buah dengan jenis sabuk –V tipe B . Jumlah sabuk

yang digunakan secara aktual sama dengan jumlah sabuk secara teoritis sehingga

unit transmisi pada mesin ini layak digunakan. Berikut adalah perbandingan

jumlah sabuk yang digunakan dengan hasil perhitungan disajikan pada Tabel 13.

Perhitungan analisis unit transmisi secara lengkap tersaji pada Lampiran 2.

Tabel 4. Perbandingan jumlah sabuk aktual dengan perhitungan teoritis

Parameter KondisiAktual PerhitunganTeoritis Syarat

Jumlah sabuk 2 sabuk 1,29 sabuk ≈2 Sabuk Kondisi aktual ≥

perhitungan teoritis

4.1.4 Hasil Perhitungan Analisis Spi

Spi atau pasak pada dasarnya memiliki fungsi yang sama dengan pin yaitu

berfungsi sebagai pengunci poros dengan komponen-komponen mesin lainnya

yang dipasang pada poros tersebut. Adapun jenis spi yang digunakan pada mesin

pencacah sampah plastik ini adalah spi atau pasak benam. Pasak benam memiliki

bentuk penampang segi empat dimana terdapat bentuk prismatik dan tirus yang

kadang-kadang di beri kepala supaya memudahkan pada saat pencabutannya.

Secara aktual, ukuran spi yang digunakan pada puli motor penggerak yaitu

35 mm × 14 mm × 8 mm (p×l×t), sedangkan secara perhitungan teoritis ukuran

spi yang didapatkan adalah 33,75 mm × 10,5 mm × 10,5 mm. Berdasarkan hasil

tersebut, maka ukuran spi untuk lebar dan tinggi secara aktual sama dengan

perhitungan teoritis namun ukuran panjang spi secara aktual lebih besar dari

ukuran panjang perhitungan teoritis sehingga spi yang digunakan pada puli motor

52

47

penggerak layak untuk digunakan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada

Gambar 14.

Gambar 1. Posisi Spi pada Mesin Pencacah Sampah Plastik

Gambar 14 menunjukan spi pada poros motor penggerak. Adapun

perhitungan analisis spi mengenai ukuran dan tegangan geser yang terjadi pada

spi tersebut secara lengkapnya dapat dilihat pada lampiran 4. Hasil dari

perhitungan dan pengukuran aktual disajikan pada Tabel 14.

Tabel 5. Perbandingan Ukuran Spi Aktual dengan Hasil Perhitungan Teoritis

Bagian Mesin Aktual Teoritis Keterangan

Poros Silinder

Perajang

(35 x 14 x 8 )

mm

(33,75 x 10,5 x

10,5) mm Layak

Parameter (τ) perhitungan (τ) yang diizinkan Syarat

Tegangan geser (τ) 13,35 N/ mm2 47,38 N/ mm

2 Layak

Berdasarkan Tabel 14 dapat diketahui bahwa untuk panjang dan lebar spi

sudah memenuhi kriteria secara teknis karena ukuran spi secara aktual lebih besar

dari perhitungan secara teoritis. Sedangkan untuk ukuran tebal spi yang terdapat

pada poros silinder pencacah pengukuran secara aktual lebih kecil dibandingkan

dengan perhitungan secara teoritis yaitu 10,5 mm > 8 mm, namun menurut

parameter yang terpenting dari ukuran spi adalah panjang dan lebar spi. Adapun

untuk lebar spi sebaiknya antara 25-35% dari diameter poros, sedangkan untuk

panjang spi antara 0,75 mm-1,5 mm dari diameter poros tersebut atau disesuaikan

dengan lebarnya penampang dalam dari puli yang digunakan (Sularso dan Suga,

1997), sedangkan tegangan geser yang terjadi harus lebih kecil dari tegangan

geser yang diizinkan.

Adapun apabila ditinjau dari tegangan geser yang terjadi pada poros

silinder pencacah, spi tersebut masih mampu menahan tegangan geser yang

terjadi karena berdasarkan hasil perhitungan pada Lampiran 4 tegangan geser

Spi

53

47

yang terjadi jauh lebih kecil dari pada tegangan geser yang diizinkan yaitu

sebesar 7,12 N / mm2

≤ 47,38 N/ mm2, sehingga spi tersebut dalam kondisi aman

dan layak digunakan.

4.1.5 Hasil Perhitungan Analisis Bantalan

Poros mesin yang berputar akan mengakibatkan suatu gerakan bolak-

balik pada poros karena adanya beban, gerakan bolak-balik tersebut akan

mengakibatkan menurunnya kinerja mesin bahkan mengakibatkan kerusakan.

Agar poros tersebut berputar secara halus, aman dan panjang umur pakainya

maka bantalan digunakan untuk menumpu poros berbeban tersebut sehingga

putaran bolak-balik poros dapat diredam. Adapun bantalan yang digunakan pada

mesin pencacah sampah plastik ini adalah bantalan gelinding dengan nomor

P209. Jenis beban yang ditopang bantalan ini adalah beban radial. Berikut

adalah gambar dari bantalan yang digunakan mesin pencacah sampah plastik

tersaji pada Gambar 15.

Gambar 2. Bantalan yang digunakan oleh mesin pencacah sampah plastik

Umur nominal dari bantalan tersebut dapat diketahui dengan

perhitungan, secara rincinya dapat dilihat pada Lampiran 5. Adapun yang

menjadi faktor penentu lamanya umur bantalan berdasarkan persamaan tersebut

adalah jenis bantalan, besarnya beban yang ditumpu, dan kecepatan putar dari

poros mesin. Umur nominal bantalan menunjukan batas maksimal lama

pemakaian dari bantalan tersebut, apabila melebihi dari umur nominal tersebut

bantalan tidak dapat berfungsi secara optimal. Berikut ini tabel hasil perhitungan

disajikan pada Tabel 15.

54

47

Tabel 6. Hasil Perhitungan Umur Nominal Bantalan

Komponen Umurnominal Syarat

Bantalan 58.316,03 jam 20.000-30.000 jam

(Sularso dan Suga, 1997).

Adapun lamanya umur bantalan yang digunakan pada mesin pencacah

sampah plastik ini berdasarkan perhitungan pada Lampiran 5 dapat dilihat pada

Tabel 15 didapatkan umur nominalnya selama 58.316,03 jam sedangkan standar

umur bantalan yang digunakan untuk mesin-mesin penghancur menurut

(Sularso dan Suga, 1997) adalah 20.000-30.000 jam. Berdasarkan data-data

tersebut dapat diketahui bahwa nilai nominal bantalan yang digunakan secara

teoritis lebih besar dari standar yang digunakan yaitu 58.316,03 jam > 30.000

jam, maka bantalan yang digunakan pada mesin pencacah sampah plastik ini

masih aman dan layak untuk digunakan. Lamanya umur bantalan dapat

dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu seperti merk bantalan yang digunakan, jenis

bantalan yang digunakan dan harga dari bantalan tersebut. Sehingga pada

kenyataannya, umur bantalan yang digunakan pada mesin pencacah sampah

plastik ini hanya bertahan satu tahun.

4.1.6 Hasil Perhitungan Analisis Kekuatan Rangka

Mesin pencacah sampah plastik ini memiliki dimensi keseluruhan sebesar

1040 mm × 490 mm × 1610 mm dengan ukuran rangka utama mesin yang

memiliki ukuran 690 mm× 510 mm× 500 mm. serta rangka dudukan mesin yang

memiliki panjang 710 mm dan lebar 300 mm.

Rangka pada mesin pencacah sampah plastik ini menggunakan besi U

dengan ukuran 77 mm× 40 mm× 3 mm. Rangka mesin pencacah sampah plastik

ini menerima beban sebesar 504,23 N pada rangka bagian atas yang terdiri dari

beban hopper, penutup, silinder pencacah, poros, bantalan, puli dan tegangan

sabuk. Pada bagian bawah yaitu pada tempat motor penggerak, rangka mesin

menopang beban sebesar 194,24 N yang terdiri dari beban motor penggerak dan

solar.

Analisis kekuatan rangka dihitung berdasarkan nilai lendutan yang

diizinkan dan kemudian dibandingkan dengan nilai lendutan yang terjadi pada

55

47

rangka. Perbandingan nilai lendutan pada analisis kekuatan rangka disajikan pada

Tabel 16.

Tabel 7. Perbandingan Lendutan yang Terjadi Pada Rangka

Bagian Rangka Lendutan yang terjadi Lendutan izin Ket.

Rangka Atas 0,005 mm 1,700 mm Layak

Rangka Tempat Motor 0,000575 mm 1,17 mm Layak

Secara keseluruhan hasil perhitungan lendutan yang terjadi pada rangka

baik rangka bagian atas maupun rangka bagian bawah tempat motor penggerak

memiliki nilai lendutan yang lebih kecil dibandingkan dengan batas nilai lendutan

yang diizinkan. Oleh karena itu, rangka yang digunakan pada mesin pencacah

sampah plastik ini sudah layak dan aman untuk digunakan. Perhitungan analisis

kekuatan rangka secara keseluruhan secara lengkap tersaji pada Lampiran 6.

4.1.7 Hasil Perhitungan Analisis Kekuatan Las

Pada mesin pencacah sampah plastik ini las yang digunakan ada tipe Butt

Join. Pada rangka mesin, beban yang ditopang oleh sambungan las yaitu sebesar

504,234 N sedangkan pada rangka bagian motor penggerak, beban yang ditopang

oleh sambungan las yaitu sebesar 194,24 N. Dengan perhitungan secara teoritis,

didapatkan besarnya beban maksimal yang mampu ditopang oleh sambungan las

pada rangka bagian atas adalah sebesar 54.375 N. Pada rangka tempat motor,

beban maksimal yang mampu ditopang oleh sambungan las yaitu 20.880 N.

Berikut adalah bagian rangka mesin yang di las terdapat pada Gambar 16.

Gambar 3. Bagian Rangka yang dilas

Secara keseluruhan, beban yang mampu diterima oleh sambungan las pada

rangka atas maupun rangka pada motor penggerak memiliki nilai yang lebih kecil

56

47

dari beban maksimal yang diizinkan oleh sambungan las, sehingga sambungan las

pada rangka mesin pencacah sampah plastik ini layak dan aman untuk dapat

menopang beban yang diterima. Perbandingan kekuatan las secara aktual dengan

perhitungan teoritis tersaji pada Tabel 17. Perhitungan analisis kekuatan las secara

lengkap tersaji pada Lampiran 7.

Tabel 8. Perbandingan Kekuatan Las Secara Aktual dengan Perhitungan Teoritis

Bagian Rangka F aktual F teoritis Keterangan

Rangka Atas 504,234 N 54.375 N Aman

Rangka Tempat Motor 194,24 N 20.880 N Aman

4.1.8 Rekapitulasi Perhitungan Kelayakan Analisis Teknis Mesin

Kelayakan analisis teknik diketahui dengan membandingkan hasil

perhitungan secara teoritis setiap komponen yang ada pada mesin dengan kondisi

aktual pada mesin. Kelayakan analisis teknik dari mesin pencacah sampah plastik

ini dapat dilihat pada Tabel 18.

Tabel 9. Kelayakan Teknis Mesin Pencacah Sampah Plastik

Parameter Aktual Teoritis hasil

perhitungan Kriteria Kelayakan Kesimpulan

DAYA PENGGERAK

Kebutuhan

daya

penggerak

14 HP 3,52 HP Daya aktual ≥ daya

teoritis Memenuhi

UNIT TRANSMISI

Jumlah

sabuk 2 buah 2 buah

Jumlah aktual ≥

jumlah teoritis. Memenuhi

POROS

Diameter 42 mm 25,25 mm

Diameter poros

aktual ≥ diameter

poros teoritis.

Memenuhi

Defleksi

puntiran - 0,12

ο

Defleksi puntiran

teoritis ≤ 0,25ο -

0,30ο.

Memenuhi

Putaran kritis

poros

pencacahan

1642 rpm 5321,71 rpm

Kecepatan putar

poros aktual ≤ batas

putaran kritis poros

teoritis.

Memenuhi

SPI

poros mesin

pencacah

35 mm x

14 mm x 8

mm

33,75 mm x

10,5 mm x

10,5 mm

Ukuran spi secara

aktual ≥ ukuran spi

teoritis.

Memenuhi

57

47

Tabel 18. Lanjutan

Parameter Aktual Teoritis hasil

perhitungan Kriteria Kelayakan Kesimpulan

BANTALAN

Umur

bantalan - 58.316,03 jam

Umur nominal

bantalan ≥ 30.000

jam.

Memenuhi

KEKUATAN RANGKA

Rangka atas 0,005

mm 21,70 mm Lendutan teoritis ≤

lendutan teoritis

yang diizinkan.

Memenuhi

Rangka

tempat motor

0,000575

mm 1,17 mm Memenuhi

LAS

Beban yang

ditopang

rangka mesin

504,234 N 54.375 N Beban aktual ≤

beban teoritis yang

diizinkan.

Memenuhi

Beban yang

ditopang

rangka

tempat motor

194,24 N 20.880 N Memenuhi

4.2 Hasil Uji Kinerja

Uji kinerja mesin pencacah sampah plastik yang sudah dilakukan adalah

pengukuran dimensi sampah plastik, pengukuran bulk density sampah plastik,

kapasitas teoritis pencacahan, kapasitas aktual pencacahan, efisiensi pencacahan,

kebutuhan daya pencacahan, energi spesifik pencacahan, rendemen dan persentase

panjang hasil potongan. Berikut ini adalah penjelasan lebih rinci dari hasil

pengukuran uji kinerja mesin pencacah sampah plastik.

4.2.1 Hasil Pengukuran Kerapatan Kamba

Pengukuran kerapatan kamba atau bulk density dilakukan untuk

mengetahui salah satu karakteristik fisik dari sampah plastik tersebut sebagai

bahan yang akan di cacah, sehingga data tersebut yang menjadi dasar pada saat

merancang mekanisme kinerja, desain mesin dan mekanisme mesin yang tidak

sesuai dengan karakteristif fisik dari bahan akan mempengaruhi kapasitas

pencacahan dari mesin tersebut sehingga kerapatan kamba ini juga merupakan

salah satu komponen yang akan mempengaruhi kapasitas dari mesin. Nilai

58

47

kerapatan kamba pada penelitian ini selanjutnya akan dijadikan nilai bulk density

pada perhitungan kapasitas teoritis mesin. Berikut adalah gambaran pengukuran

kerapatan kamba yang dilakukan pada penelitian ini disajikan pada Gambar 17.

Gambar 4. Pengukuran Kerapatan Kamba Cacahan Sampah Plastik

Pengukuran kerapatan kamba (bulk density) ini dilakukan dengan

menggunakan tabung yang mempunyai volume sebesar 0,024 m3. Kemudian

sampah plastik yang sudah dicacah dimasukan pada tabung tersebut hingga

penuh, setelah itu diambil kembali sampah plastiknya kemudian ditimbang

beratnya dan dilakukan sebanyak 5 kali pengulangan, data hasil pengukuran

dan perhitungan secara rinci terdapat pada Lampiran 9. Berdasarkan hasil

pengukuran, nilai bulk density dari sampah plastik adalah sebesar 75,63 kg/m3

dengan nilai standar deviasi sebesar 75,63 ± 0,92 dan nilai coefficient of variation

(CV) sebesar 1,21% jadi penyebaran nilai data pengukuran kerapatan kamba

tidak berbeda jauh setiap pengulangan.

4.2.2 Hasil Pengukuran Kapasitas Teoritis Mesin

Kapasitas teoritis pencacahan merupakan banyaknya jumlah bahan yang

mampu diproses oleh mesin pencacah sampah plastik per satuan waktu yang

dihitung secara teoritis berdasarkan Persamaan 37 (Srivastava, 1993). Adapun

variabel yang berhubungan dengan kapasitas teoritis ini adalah kerapatan kamba

dari bahan itu sendiri, jumlah pisau, luas area pencacahan, panjang hasil cacahan

yang diharapkan dan kecepatan putar dari silinder pencacah. Berdasarkan hasil

pengukuran, kerapatan kamba dari sampah plastik adalah sebesar 75,63 kg/m3

jumlah pisau sebanyak 5 buah, panjang cacahan yang diharapkan 5 mm, luas area

pencacahan adalah 2,4 cm2

dan rpm dari silinder pencacah adalah sebesar 874

rpm. Perhitungan kapasitas teoritis secara rincinya terdapat pada Lampiran 8.

59

47

Berdasarkan variabel-variabel tersebut hasil perhitungan teoritis pada Lampiran 8

dengan menggunakan Persamaan 37 diperoleh nilai kapasitas teoritis pencacahan

adalah sebesar 23,79 kg/jam.

4.2.3 Hasil Pengukuran Kapasitas Aktual Mesin

Kapasitas aktual pencacahan merupakan banyaknya bahan yang keluar

dari mesin setelah mengalami proses pencacahan persatuan waktu. Pada penelitian

ini pengukuran waktu diukur setiap kali ulangan namun pengulangannya

dilakukan secara kontinyu dengan menggunakan sampah plastik sebanyak 10 kg

setiap satu kali ulangan. Perhitungan kapasitas aktual mesin dilakukan dengan

cara mengambil sampel cacahan yang keluar dari outlet dalam selang waktu

tertentu yaitu rata-rata sebesar 10,44 detik saat proses pencacahan telah stabil.

Berdasarkan hasil pengukuran, didapatkan kapasitas aktual mesin dengan sampel

sampah plastik gelas minuman air mineral rata-rata sebesar 20,94 Kg/jam dengan

nilai standar deviasi (SD) sebesar 20,94 Kg/jam ± 2,00 dan nilai coefficient of

variation (CV) sebesar 1,54%. Pada ulangan pertama sebesar 18,65 Kg/jam,

ulangan kedua sebesar 22,31 Kg/jam, ulangan ketiga sebesar 21,85 Kg/jam,

sehingga nilai pengukuran kapasitas aktual mesin pencacah plastik setiap ulangan

tidak terlalu jauh berbeda.

Pada setiap ulangan yang dilakukan dapat dilihat bahwa kapasitas aktual

mesin mengalami kenaikan dan penurunan. Hal ini dipengaruhi oleh masukan

plastik yang dilakukan. Bila memasukan sampah plastik saat dimasukan ke dalam

hopper dilakukan dengan baik maka hasilnya akan maksimal. Selain itu,

kecepatan putar (RPM) yang digunakan pada setiap ulangan berbeda-beda, hal

tersebut terjadi karena sulitnya mengatur kecepatan dalam keadaan sama karena

tidak ada patokan dalam pengaturan kecepatan. Selain itu, sebelum melakukan

pencacahan diperlukan pengecekan mengenai ketajaman pisau dan jarak antara

pisau reel dan pisau bedknife yaitu berjarak 1mm.

Selain dipengaruhi oleh proses pemasukan sampah kedalam hopper dan

juga ketajaman dan jarak pisau, kapasitas aktual dipengaruhi juga oleh luas area

pemasukan bahan melalui hopper. Semakin besar luas area pemasukan bahan

pada hopper, maka kapasitas aktual mesin dapat menjadi semakin besar juga..

60

47

Perhitungan kapasitas aktual mesin dapat dilihat secara lengkap pada Lampiran

10.

4.2.4 Hasil Pengukuran Efisiensi Mesin

Efisiensi pencacahan merupakan perbandingan antara kapasitas aktual

dengan kapasitas teoritis. Berdasarkan hasil perhitungan, didapatkan efisiensi dari

mesin pencacah sampah plastik untuk sampel sampah gelas minuman air mineral

ini sebesar 88,02% Dengan kapasitas aktual sebesar 20,94 kg/jam dan kapasitas

teoritis sebesar 23,79 kg/jam. Nilai tersebut sudah memenuhi standar dimana

berdasarkan SNI 7412:2008 efisiensi untuk mesin pencacah minimalnya adalah

70% sedangkan berdasarkan perhitungan pada lampiran 11, efisiensi mesin

pencacah sampah plastik sudah mencapai 88,02% sehingga berdasarkan data

tersebut efisiensi dari mesin pencacah sampah plastik ini lebih besar dari standar

yaitu 88,02% > 70% sehingga mesin sudah memenuhi standar dan layak untuk

digunakan.

4.2.5 Hasil Pengukuran Kebutuhan Daya Mesin

Kebutuhan daya pencacah merupakan besarnya daya yang diperlukan

untuk menggerakkan mesin pencacah sampah plastik baik pada saat tidak ada

beban yaitu sebelum proses pencacahan atau pun pada saat ada beban yaitu pada

saat proses pencacahan. Daya aktual dari mesin pencacah sampah plastik saat

tidak ada beban yaitu sebesar 5,27 HP dengan nilai standar deviasi (SD) sebesar

5,32 HP ± 1,03 dan nilai coefficient of variation (CV) sebesar 19,53 %.

Sedangkan daya aktual dari mesin pencacah sampah plastik saat ada beban yang

diuji adalah sebesar 6,38 HP dengan nilai standar deviasi (SD) sebesar 6,85 HP ±

0,23 dan nilai coefficient of variation (CV) sebesar 29,77%. Jadi daya yang di

butuhkan untuk mencacah sampah gelas plastik air mineral yaitu sebesar 1,11 HP

atau 828,06 Watt. Daya aktual didapatkan dari pengukuran mesin pencacahan

sampah plastik dengan menggunakan alat ukur pronybrake. Seperti yang

dijelaskan pada skematik pengujian, dari alat ukur pronybrake akan mendapatkan

nilai massa (kg) yang selanjutnya akan dikalikan dengan panjang dari pronybrake

yaitu 0,22 m dan akan mendapatkan nilai Torsi (Mt). Sehingga dari nilai torsi

61

47

tersebut dapat dimasukan ke dalam rumus perhitungan daya dan mendapatkan

nilai daya aktual dari mesin pencacah sampah plastik.

4.2.6 Hasil Pengukuran Energi Spesifik Pencacahan

Energi spesifik pencacahan sampah plastik merupakan besarnya energi

yang dibutuhkan untuk mencacah sampah plastik dalam 1 kg. Energi spesifik

pencacahan dihitung dengan membandingkan konsumsi daya aktual mesin dengan

kapasitas aktual mesin dalam melakukan pencacahan. Berdasarkan Lampiran 12,

besarnya energi spesifik dipengaruhi dan berbanding lurus dengan daya aktual

pencacahan yang berarti semakin besar daya yang diperlukan untuk mencacah

semakin besar pula energi spesifik mesin untuk mencacah sampah plastik per

kilogram. Selain dipengaruhi oleh besarnya daya aktual pencacahan, energi

spesifik dipengaruhi juga oleh kapasitas aktual, namun dengan kapasitas aktual ini

berbanding terbalik sehingga semakin besar kapasitas aktualnya maka semakin

kecil energi spesifik yang diperlukan dan semakin sedikit kapasitas aktual

semakin besar energi spesifik yang diperlukan. Adapun berdasarkan perhitungan

pada Lampiran 12, besarnya energi spesifik pencacahan sampah plastik adalah

sebesar 451,46 kJ/kg.

4.2.7 Hasil Pengukuran Rendemen Pencacahan

Rendemen pencacahan dari mesin pencacah sampah plastik ini merupakan

perbandingan antara massa sampah plastik yang keluar dari saluran pengeluaran

mesin dengan massa yang dimasukan setelah mengalami proses pencacahan.

Berdasarkan hasil perhitungan, didapatkan rata-rata rendemen mesin pencacah

sampah plastik ini adalah sebesar 80% dengan nilai standar deviasi sebesar 80% ±

4,97 dan nilai coefficient of variation (CV) sebesar 6,21%. Menurut SNI, nilai

syarat uji rendemen untuk mesin pencacah yaitu minimal 80% sehingga mesin

sudah memenuhi standar SNI. Perhitungan untuk rendemen pencacahan dapat

dilihat pada Lampiran 16. Data perbandingan perhitungan rendemen dengan

syarat uji terdapat pada Tabel 19.

Tabel 10. Perbandingan Perhitungan Rendemen Pencacahan dengan Syarat Uji

Rata-rata Perhitungan Rendemen Syarat Uji

Rendemen Keterangan

62

47

80% ≥ 80 % Sudah Memenuhi

Terdapat beberapa faktor yang menyebabkan nilai rendemen, faktor yang

pertama adalah pada saat penimbangan awal bahan yang akan di cacah kurang

valid dikarenakan bahan tersebut dalam keadaan kotor, sehingga berat yang

diukur bukan hanya berat bahannya saja, namun berat dari kotor yang terdapat

pada bahan. Untuk mengurangi hal tersebut, maka sebaiknya sebelum melakukan

pencacahan, dilakukan pembersihan pada bahan terlebih dahulu agar bahan yang

akan di cacah di timbang dengan benar.

Faktor selanjutnya adalah pada saat pencacahan, hasil pencacahan yang

keluar akan ditampung pada bak penampung, beberapa cacahan sampah plastik

yang ukurannya sangat kecil tidak dapat mengambang diatas air tetapi tenggelam,

sehingga tidak dapat diambil oleh operator sehingga dapat mengurangi hasil

cacahan sampah yang di dapat. Oleh karena itu, untuk mengurangi hal tersebut

diperlukan penambahan saringan pada outlet mesin sebelum cacahan sampah

plastik masuk pada bak penampung, sehingga dapat mengurangi kehilangan yang

terjadi. Selain faktor tersebut, pada proses pencacahan terdapat celah pada ruang

pencacah yang menyebabkan cacahan sampah plastik beberapa keluar dari celah

tersebut, sehingga sebaiknya sebelum melakukan pencacahan celah tersebut

ditutup agar mengurangi kehilangan hasil cacahan plastik dan operator selalu

membersihkan kembali area di sekitar mesih mencacah dari hasil cacahan sampah

plastik.

Setelah melakukan pencacahan maka sampah plastik yang sudah di cacah

masuk pada tahap pengeringan. Proses pengeringan dilakukan dengan cara

menjemur cacahan plastik di bawah sinar matahari langsung. Hal ini pula yang

menjadi faktor yang mempengaruhi nilai rendemen karena adanya kehilangan

yang terjadi pada proses pengeringan. Pada saat proses pengeringan, cacahan

plastik yang dikeringkan dapat terbang karena angin atau karena kurang hati-

hatinya operator dalam mengatur keadaan cacahan plastik. Karena keadaan

dilapangan ada cacahan plastik yang berada di jalan raya dan di tanah yang

diakibatkan dari proses pengeringan dan pengemasan setelah pengeringan. Oleh

karena itu, untuk mengurangi kehilangan pada proses pengeringan maka

diperlukan kehati-hatian dalam operator melakukan pengeringan, dan untuk

mempercepat dan mengurangi kehilangan karena angin dan faktor cuaca lainnya,

63

47

dibutuhkan mesin pengering cacahan plastik, sehingga setelah proses pencacah

hasil cacahan plastik dapat langsung dikeringkan dengan mesin pengering dan

akan mempercepat waktu pengeringan dan mengurangi kehilangan hasil cacahan

dikarenakan angin dan faktor cuaca.

4.2.8 Hasil Pengukuran Persentase Panjang Cacahan

Persentase panjang hasil potongan merupakan banyaknya bahan yang

keluar dari saluran pengeluaran mesin pencacah sampah plastik yang memiliki

ukuran sesuai dengan harapan yaitu hasil cacahan sampah plastik yang memiliki

ukuran lebih kecil atau sama dengan 0,5 cm. Panjang cacahan yang diharapkan

untuk mesin pencacah sampah plastik ini adalah panjang cacahan kurang dari 0,5

cm. Berdasarkan hasil perhitungan didapatkan rata-rata persentase panjang

cacahan ≤ 0,5 cm adalah sebesar 78.89% dengan nilai standar deviasi (SD)

sebesar 85,44 ± 1,26 dan nilai coefficient of variation (CV) sebesar 1%.. Syarat uji

untuk persentase panjang cacahan ≥ 0,5 cm lebih besar dari 80% sehingga mesin

ini sudah memenuhi syarat uji berdasarkan SNI 7580:2010. Data perbandingan

persentase panjang cacahan dengan syarat uji terdapat pada Tabel 20.

Tabel 11. Perbandingan Persentase Panjang Cacahan dengan Syarat Uji

Rata-rata persentase

panjang cacahan ≤ 0,5cm

Syarat uji persentase

panjang cacahan ≤ 0,5 cm Keterangan

85,44 % ≥80 % Sudah Memenuhi

Persentase panjang cacahan ≤ 0,5 cm disebabkan oleh pisau pencacahan

tumpul sehingga pencacahan tidak sempurna dan menghasilkan cacahan yang

tidak sesuai ukuran yang diharapkan. Oleh karena itu, sebelum melakukan

pencacahan maka dilakukan penajaman pada pisau pencacah, dan melakukan

penyetelan jarak antar pisau dengan jarak 1 mm agar pencacahan menjadi

maksimal. Setelah melakukan penajaman pada pisau pencacah dan juga

penyetelan jarak antar pisau 1 mm maka dapat dilihat hasil pencacahan menjadi

maksimal, hasil cacahan ≤ 0,5cm mencapai kurang lebih 85%. Berikut adalah

gambar pengukuran panjang cacahan pada hasil pencacahan mesin pencacah

sampah plastik disajikan pada Gambar 18.

64

47

Gambar 5. Pengukuran Panjang Cacahan Sampah Plastik

Gambar 18 menunjukan hasil cacahan sampah plastik yang 0,5 cm dan

lebih dari 0,5 cm. Oleh karena itu, sebelum melakukan pencacahan diperlukan

pengecekan rutin pisau pencacahan apakah masih tajam atau sudah tumpul, dan

juga jarak antar pisau harus berjarak kurang lebih 1 mm agar pencacahan sampah

plastik berjalan dengan maksimal. Perhitungan untuk persentase panjang cacahan

dapat dilihat secara lengkap pada Lampiran 17.

4.3 Kajian Ergonomi

4.3.1 Antrhropometri

Pengukuran dimensi tubuh manusia (anthropometri) dilakukan untuk

mendapatkan suatu kumpulan data numerik yang berhubungan dengan

karakteristik fisik tubuh manusia. Antropometri secara luas akan digunakan

sebagai pertimbangan-pertimbangan ergonomis dalam proses perancangan alat,

mesin, (desain) produk maupun sistem kerja yang akan memerlukan interaksi

manusia. Berikut adalah keadaan mesin pencacah sampah plastik saat berada di

tempat pencacahan disajikan pada Gambar 19.

Gambar 6. Keadaan Mesin Pencacah Sampah Plastik di Tempat Pencacahan

65

47

Dari gambar 19 dapat dilihat, bahwa faktor yang akan di bahas pada

penelitian ini adalah jarak antara hopper dengan operator yang memasukan bahan

dan proses pengambilan hasil cacahan di bak penampungan. Pada proses

pemasukan bahan cacahan kedalam hopper dilakukan di lantai 2 (diatas), hal

tersebut dilakukan karena operator sulit memasukan bahan langsung melalui

hopper dikarenakan ketinggian operator 150 cm sedangkan ketinggian mesin 161

cm. Selain itu, diperlukan bak penampungan untuk menampung hasil cacahan

sehingga mesin menjadi lebih tinggi. Namun, dengan cara tersebut, operator tidak

kesulitan dalam memasukan bahan, bahkan dengan cara seperti ini sangat

memudahkan operator dalam memasukan bahan.

Proses pengambilan cacahan di bak penampungan dilakukan dengan cara

menyaring cacahan plastik yang mengambang di air bak penampungan. Pada

proses ini, posisi operator harus membungkuk karena posisi bak penampung yang

setinggi 100 cm dengan lebar 100 cm. Bila dilakukan dalam jangka waktu yang

lama, operator akan merasakan sakit pada pinggang, sehingga untuk menghindari

hal tersebut perlu di buat penyaring diatas bak agar operator tidak lama

membungkuk atau penjadwalan operator tidak terlalu lama dalam sekali

pencacahan.

4.3.2 Hasil Pengukuran Tingkat Kebisingan

Kebisingan merupakan salah satu komponen yang menjadi parameter

kenyaman pada saat mesin pencacah sampah plastik dioperasikan. Pengukuran

kebisingan dilakukan dengan menggunakan alat soundlevel meter. Sesuai

dengan SNI 4511-2011 mengenai pengukuran kebisingan dalam pengujian

kinerja mesin dilakukan pada jarak 1 m dari sumber bunyi, namun pada posisi

dekat operator pun harus diukur karena kenyamanan ini berkaitan langsung

dengan operator yang mengoperasikan mesin tersebut, selain itu kebisingan

yang diukur dekat posisi operator yang akan menentukan bahwa operator

tersebut nyaman. Semakin besar kebisingan yang ditimbulkan oleh mesin akan

menyebabkan operator tidak nyaman dan dalam jangka waktu yang lama akan

mengakibatkan gangguan pendengaran pada operator. Adapun hasil pengukuran

disajikan pada Lampiran 18.

66

47

Berdasarkan data hasil pengukuran (Lampiran 18) diketahui bahwa

kebisingan yang terjadi saat mesin pencacah sampah plastik dioperasikan adalah

sebesar 97,90 dB pada saat tanpa beban dengan nilai standar deviasi 97,90 ± 0,93

dengan coefficient of variation (CV) sebesar 1,0%. Pada saat ada beban menjadi

103,84 dB dengan nilai standar deviasi 103,84 ± 0,72 dan nilai coefficient of

variation (CV) sebesar 0,70%.

Berdasarkan pengukuran kebisingan pada Lampiran 18 dapat dilihat bahwa

nilai kebisingan paling besar yaitu pada pengulangan pertama sebesar 104,59 dB.

Faktor yang mempengaruhi nilai kebisingan adalah pada proses pencacahan

berlangsung kurang baik dikarenakan faktor pisau pencacah yang sudah tumpul

dan jarak antar pisau pencacah tidak 1 mm sehingga sampah plastik yang akan di

cacah menumpuk didalam ruang pencacah dan suara pencacahan menjadi lebih

keras karena pencacahan membutuhkan daya yang besar.

Berdasarkan pada SNI 7580:2010 tingkat kebisingan yang diperbolehkan

untuk mesin pencacah adalah sebesar 90 dB. Berdasarkan dari kebisingannya

mesin tersebut belum memenuhi kriteria untuk pengoperasian di dalam ruangan,

namun apabila dioperasikan sesuai dengan lama jam kerja yang dianjurkan, hal

tersebut tidak akan mengganggu kenyamanan operator pada saat

mengoperasikannya.

Untuk menentukan lama jam kerja operator pada saat mengoperasikan

dapat dicari dengan menggunakan persamaan OSHA, perhitungan rincinya dapat

dilihat pada Lampiran 18. Berdasarkan hasil perhitungan Lampiran 18 dengan

tingkat kebisingan yang digunakan adalah pada saat ada beban yaitu 103,84 dB

karena memiliki kebisingan yang lebih besar sehingga berdasarkan perhitungan

tersebut operator tidak akan mengalami gangguan pendengaran apabila

mengoperasikan mesin tersebut maksimal selama 2,89 jam per hari. Namun

OSHA sudah menetapkan lama jam kerja untuk tingkat kebisingan mesin sebesar

103,84 dB adalah selama 0,75 jam/hari. Nilai tersebut didapat dari hasil

interpolasi dari tingkat kebisingan 98 dB dan 110 dB. Walaupun berdasarkan

perhitungan lama jam kerja yang diizinkan untuk operator adalah selama 2,89

jam, namun sebaiknya mengikuti anjuran dari OSHA untuk mengurangi resiko

operator mengalami kerusakan pendengaran.

67

47

Selain dengan cara mengatur lama jam kerja operator perhari, masalah ini

juga dapat diatasi dengan cara memberikan fasilitas kepada operator berupa alat

peredam suara sehingga kebisingan yang diterima operator lebih kecil dan

operator dapat mengoperasikan mesin tersebut secara optimal. Selain itu juga bisa

dengan memodifikasi mesin dengan memberikan komponen-komponen yang

dapat meredam suara mesin pencacah plastik.

4.3.3 Hasil Pengukuran Tingkat Getaran Mesin

Selain kebisingan, getaran juga merupakan salah satu komponen yang

menjadi parameter kenyamanan operator pada saat mengoperasikan mesin

pencacah sampah plastik ini. Getaran mesin terjadi pada saat mesin tersebut

dinyalakan, dimana getaran yang terjadi disebabkan oleh elemen mesin yang

berputar atau bergerak. Tingkat getaran mesin diukur dengan menggunakan

vibration meter, pengukuran dilakukan pada komponen mesin yang dekat

dengan ruang pencacahan dan posisi yang kemungkinan operator menyentuh

bagian mesin tersebut. Adapaun hasil pengukuran disajikan pada Lampiran 19.

Berdasarkan hasil pengukuran (Lampiran 19) diketahui bahwa getaran

yang terjadi pada mesin pencacah sampah plastik pada saat dioperasikan tanpa

beban adalah sebesar 14,47 mm/s dengan standar deviasi sebesar 14,47 ± 2,52 dan

nilai coefficient of variation (CV) sebesar 17,4%. Sedangkan nilai getaran yang

terjadi pada mesin pencacah sampah plastik pada sat ada beban adalah sebesar

15,64 mm/s dengan standar deviasi sebesar 15,64 ± 2,44 dan coefficient of

variation (CV) sebesar 15,6%. Hasil pengukuran tersebut dibandingkan dengan

ambang batas getaran mesin dengan daya motor lebih kecil dari 15 kW yaitu

apabila getaran mesin mencapai > 4,5 mm/s maka termasuk pada kategori

berbahaya.

Berdasarkan hasil pengukuran yang disajikan pada Lampiran 19 dapat

dilihat bahwa nilai getaran paling besar terjadi pada pengulangan pertama sebesar

18,18 m/s. Faktor yang mempengaruhi besarnya tingkat getaran salah satunya

adalah dikarenakan pencacahan yang terjadi kurang maksimal dikarenakan pisau

pencacah yang tumpul dan jarak antar pisau lebih dari 1 mm sehingga sampah

plastik menumpuk didalam ruang pencacah dan terjadi getaran yang cukup tinggi

68

47

terutama pada rangka mesin Banyak faktor yang mempengaruhi besarnya getaran

salah satunya adalah bahan sampah yang dimasukan, bila sampah yang dimasukan

memiliki ketebalan lebih dari sampah air mineral dalam kemasan maka getaran

akan semakin tinggi pula. Selain itu bila mesin tidak dipatok pada tanah maka

getaran mesin akan lebih tinggi lagi.

Pada mesin pencacah plastik ini sudah dilakukan penguatan pada rangka

dasar dengan memberi pasak yang menancap kedalam beton sehingga mengurangi

getaran mesin yang terjadi. Selain itu, untuk mengurangi getaran yang terjadi pada

mesin pencacah plastik ini, dapat ditambahkan peredam getaran berupa karet yang

dipasangkan dibawah rangka mesin sehingga getaran mesin yang terjadi dapat

berkurang.