i

PERANCANGAN DIGESTER PENGOLAH SAMPAH

DENGAN KAPASITAS 400 TON/5 JAM

SKRIPSI

Diajukan Kepada :

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin

Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin

JIMMY HARVIAN

NIM: 201110120311073

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2016

ii

iii

iv

v

vi

vii

PERANCANGAN DIGESTER PENGOLAH SAMPAH DENGAN KAPASITAS

400 TON/5 JAM

Jimmy Harvian, A. Fauzan HS., Daryono, Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang

Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang 65144

Jimmyharvian6@gmail.com Abstract

City’s waste in general, minimum 75% of them consist of organic waste, and rest

of them anorganic. Digester is one technology which can be used to get biogas, its

function as organic waste fermentation in anaerob condition which produced metane

gas. Digester design adopts livestock digester principle, this design refers to some

patents and already modified better.

Digester is made with overall capacity of 8800 ton has dimentsion of length

52.29 m, width 24.166 m, height 8.055 m while for mixer container with 200 ton

capacity has dimension of 6.1 m x 6.1 m x 6,1 m. as stir, we use screw conveyor by

using electrical motor as driver with 30 kW power. Material used for digester is

concrete with 40 cm thickness and hollow core concrete with 20 cm, bone thickness

used only 24 mm and 26 mm, while material for mixer container use SS400 steel.

Keywords: organic rubbish, digesters, biogas

viii

PERANCANGAN DIGESTER PENGOLAH SAMPAH DENGAN KAPASITAS

400 TON/5 JAM

Jimmy Harvian, A. Fauzan HS., Daryono, Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang

Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang 65144

Jimmyharvian6@gmail.com Abstrak

Sampah kota secara umum minimal 75% terdiri dari sampah organik dan

sisanya anorganik. Digester adalah salah satu teknologi yang digunakan untuk

memperoleh biogas, fungsinya sebagai tempat fermentasi sampah organik dalam

kondisi anaerob sehingga menghasilkan gas metan. Desain Digester ini mengadopsi

prinsip digester ternak, desain ini merujuk beberapa patent- patent dan telah

dimodifikasi menjadi lebih baik.

Digester dibuat dengan kapasitas keseluruhan 8800 ton memiliki dimensi

panjang 52,29 m, lebar 24,166 m, tinggi 8,055 m sedangkan untuk bak pencampur

dengan kapasitas 200 ton memiliki dimensi 6,1 m x 6,1 m x 6,1 m. sebagai alat

pengaduk kami menggunakan screw conveyor dengan menggunakan motor listrik

sebagai penggerak dengan daya 30 kW. Bahan yang dipakai untuk digester adalah

beton cor dengan ketebalan 40 cm dan beton hollow core dengan tebal 20 cm,

tulangan yang dipakai 24 mm dan 26 mm, sedangkan bahan untuk bak pencampur

memakai baja SS400.

Kata kunci: sampah organik, digester, biogas

ix

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT, yang telah

melimpahkan rohmat, taufik dan hidayah-nya pada penyusun sehingga dapat

menyelasaikan Tugas akhir ini.

Didalam penyusun tugas akhir ini sering mengalami kesulitan dan hambatan,

namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan itu bisa dihadapi dan

teratasi. Oleh karena itu sangat tepatlah bila penyusun pada kesempatan kali ini untuk

menyampaikan terima kasih atas jasa baik yang selama ini penyusun terima, baik

nasehat, petunjuk serta bimbingan dan saran yang berupa apapun sehingga penyusun

dapat menyelesaikan Tugas akhir ini. Rasa terima kasih ini penyusun sampaikan

kepada :

1. Bapak Ir. Sudarman, MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Malang.

2. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Malang.

3. Bapak Ir. A. Fauzan HS., MT. selaku Dosen Pembimbing I yang telah

memberikan masukan ide serta saran sehingga terselesaikannya skripsi ini.

4. Bapak Ir. Daryono, MT selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan

bimbingan serta arahan secara intensif selama penyusunan skripsi ini dilakukan.

5. Bapak Zamzami Septiropa, ST., MT. yang telah memberikan masukan ide dan

saran selama penyusunan skripsi ini dilakukan.

6. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan

teoritis secara langsung maupun tidak langsung.

7. Serta Kedua Orang Tua yang selalu memberikan bantuan materi maupun non

materi, mendo`akan, mengingatkan akan pesan-pesannya yang tak akan

terlupakan.

8. Teman-teman Laboratorium MATC, serta teman-teman seangkatan TM 2011.

x

9. Teman- teman kontrakan Keluarga Kecil Endrik, Indy, Angga, Dika

10. Aniek Dwi Wijaya yang selalu mendo’akan dan memberi masukan selama

pengerjaan skripsi ini.

Dalam penyusunan tugas akhir ini, penyusun menyadari bahwa masih banyak

kekurangan dan kelemahan baik dalam penyusunan data maupun dalam

pembahasannya. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang sifatnya membangun

sangat penyusun harapkan demi sempurnanya Tugas akhir ini.

Semoga Allah SWT memberikan balasan kepada semua pihak yang tersebut

diatas dan penyusun berharap semoga Tugas akhir bermanfaat bagi penyusun dan

pembaca.

Malang, 28 Januari 2016 Hormat,

Jimmy Harvian

xi

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL..............................................................................................i

POSTER............................................................................................................ii

LEMBAR PENGESAHAN..............................................................................iii

BERITA ACARA BIMBINGAN.....................................................................iv

LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................. vi

ABSTRACT .................................................................................................... vii

ABSTRAK ..................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ..................................................................................... ix

DAFTAR ISI .................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xiii

I. PENDAHULUAN .................................................................................. 1

1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1

1.2. Rumusan Masalah ......................................................................... 2

1.3. Tujuan ........................................................................................... 2

1.4. Manfaat ......................................................................................... 2

1.5. Batasan Masalah............................................................................ 5

II. TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 6

2.1. Biogas ............................................................................................ 6

2.2. Pembentukan Biogas ..................................................................... 6

2.3. Pengertian Biodigester .................................................................. 8

2.4. Beton Untuk Digester .................................................................. 21

2.5. Baja Tulangan Sirip..................................................................... 26

xii

2.6. Geomembrane HDPE .................................................................. 26

2.7. Baja Plat ...................................................................................... 30

2.8. Screw Conveyor .......................................................................... 31

2.9. Bantalan....................................................................................... 46

2.10. Desain Konsep ............................................................................ 48

III. METODOLOGI ................................................................................ 49

3.1. Diagram Alir Perancangan .......................................................... 49

3.2. Pernyataan Kebutuhan ................................................................ 51

3.3. Analisis Kebutuhan ..................................................................... 51

3.4. Pertimbangan Perancangan ......................................................... 52

3.5. Tuntutan Perancangan ................................................................. 56

IV. PERHITUNGAN ............................................................................... 59

4.1. Data Teknis ................................................................................. 59

4.2. Perhitungan Digester ................................................................... 59

4.3. Perhitungan Ketebalan Pondasi, Dinding, Sekat......................... 68

4.4. Perhitungan Tulangan ................................................................. 73

4.5. Perhitungan Bak Pencampur ....................................................... 75

4.6. Pemilihan Bantalan ................................................................... 101

V. PENUTUP ....................................................................................... 103

5.1. Kesimpulan ............................................................................... 103

5.2. Saran .......................................................................................... 106

DAFTAR PUSTAKA

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 1 : Komposisi Biogas. ............................................................................. 6

Tabel 2. Mutu Beton Bertulang ....................................................................... 22

Tabel 3. Ukuran Baja Tulangan Sirip ............................................................. 27

Tabel 4. Mutu Baja Tulangan.......................................................................... 27

Tabel 5. Tebal Baja Plat SS400 ...................................................................... 30

Tabel 6. Minimum dan Maksimum Kecepatan Screw. ................................... 32

Tabel 7. Baja Karbon Untuk Kontruksi Mesin dan Baja Batang Difinis ........ 37

Tabel 8. Modul Standar ................................................................................... 41

Tabel 9.Nilai Faktor Y .................................................................................... 42

Tabel 10. Bahan Untuk Roda Gigi .................................................................. 43

Tabel 11. Faktor Keamanan ............................................................................ 44

Tabel 12. Faktor Konsentrasi Tegangan ......................................................... 44

Tabel 13. Nilai Faktor CB dan CK.................................................................. 45

Tabel 14. Perbandingan Bantalan Gelinding dan Bantalan Luncur ................ 47

Tabel 15. Bantalan Gelinding Radial .............................................................. 47

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1: Pembentukan Biogas .................................................................... 8

Gambar 2.2: Pencerna Tipe Floating Dome (India) .......................................... 9

Gambar 2.3: Pencerna Tipe Fixed Dome (China) ............................................. 9

Gambar 2.4: Jenis-Jenis Biodigester (Syamsudin dan Iskandar, 2005) .......... 12

Gambar 2.5: Digester Biogas Tipe Kubah Tetap (Fixed Dome) .................... 14

Gambar 2.6: Digester Biogas Tipe Drum Terapung ....................................... 16

Gambar 2.7: Digester Biogas Tipe Balon ....................................................... 17

Gambar 2.8: Digester Tipe Persegi Panjang DVO Anaerobic Digester ......... 18

Gambar 2.9:Paten Digester US 8,298424 B2.................................................. 19

Gambar 2.10:Paten Digester US 8,835,155 B2............................................... 20

Gambar 2.11: Paten GAMA ............................................................................ 21

Gambar 2.12: Bentangan Dinding .................................................................. 23

Gambar 2.13: Sistem Pelat Hollow Core tipe Dy-core ................................... 24

Gambar 2.14: Sistem Pelat Hollow Core tipe Dynaspan ................................ 24

Gambar 2.15: Sistem Pelat Hollow Core tipe Flexicore ................................. 25

Gambar 2.16: Sistem Pelat Hollow Core tipe Spancrete ................................ 25

Gambar 2.17: Sistem Pelat Hollow Core tipe Span Deck ............................... 25

Gambar 2.18: Sistem Pelat Hollow Core tipe Ultra Span ............................... 25

Gambar 2.19: Sistem Pelat Hollow Core tipe Elematic .................................. 25

Gambar 2.20: Sistem Pelat Hollow Core tipe Roth. ....................................... 26

Gambar 2.21: Jenis Bambu. ............................................................................ 26

Gambar 2.22: Jenis Tulangan Ikan.................................................................. 26

Gambar 2.23: Jenis Sirip Curam ..................................................................... 27

Gambar 2.24: Geomembrane HDPE ............................................................... 29

Gambar 2.25: Jenis-Jenis Sambungan Geomembrane HDPE......................... 29

Gambar 2.26: Screw Conveyor ....................................................................... 32

Gambar 2.27: Pitch Screw Conveyor .............................................................. 34

Gambar 2.28: Roda Gigi Lurus ....................................................................... 40

xv

Gambar 2.29: Pasak ........................................................................................ 45

Gambar 2.30: Bantalan.................................................................................... 46

Gambar 2.31: Konsep Desain Digester ........................................................... 48

xvi

Daftar Putaka

Hambali Eliza, 2007. Teknologi Bioenergi. Agromedia pustaka. Jakarta. Hal 60

Mulyono Tri, 2003.Teknologi Beton. Andi yogyakarta. Jakarta. Hal 3-4

Syamsuddin, T.R. dan Iskandar,H.H. 2005.Bahan bakar Alternatif Asal Ternak. Sinar Tani Edisi 21-27 Desember 2005.No.3129 tahun XXXVI.

Juniper. 2012. Biogas yield compansion, tersedia pada www.basicinformation-biogas.com/ diakses tanggal 28 april 2015

Sianturi Novdin M, 2012. Tinjauan penggunaan balok pracetak pada pembangunan gedung. Jurnal rancangan sipil. Staf pengajar program study teknik sipil fakultas teknik universitas simalungun

Giovanni Orry,2008. Analisa dan Perencanaan Pelat Beton Pracetak Sistem Hollow Core Slab(HCC) untuk Pelat Satu Arah. Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara Medan.

Jurnal: Lutjito, Suyitno HP, Didik Purwantoro. Produksi Biogas Dengan Digester Sebagai Sumber Energi Alternatif

Jurnal: Bayuseno, Anthanasius P, 2009. Penerapan Dan Pengujian Model Teknologi Anaerob Digester Untuk Pengolahan Sampah Buah-Buahan Dari Pasar Tradisional. Universitas Diponegoro. Semarang

Skripsi: Saryono, Agus, 2011. Perancangan Mesin Pilin untuk Produksi Besi Teralis Spiral yang Memiliki Cembungan. Teknik Mesin Universitas Negeri Yogyakarta. Yogyakarta

Anonim.2015.Digester Anaerobic Digester. Online (http://www.dvoinc.com/howitworks.php) diakses 06 oktober 2015

Sularso, Ir.MSME Suga, kiyokatsu. 1997. Dasar-Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. cetakan kesembilan. PT. Paradnya Paramitha. Jakarta.

Spivakovsky, A. V, Dyachkov. Conveyor and related equipment. Moscow.

Dobrovolsky, V. 1996. Machine Elements. Moscow

xvii

R.S Khurmi, J.K. Gupta. 2005. Machine Design. New Delhi. Hal 1000