DESAIN DAN KINERJA UNIT PEMOTONG SERASAH TEBU DENGAN MENGGUNAKAN PISAU TIPE REEL WAHYU KRISTIAN SUGANDI

DESAIN DAN KINERJA UNIT PEMOTONG SERASAH TEBU DENGAN MENGGUNAKAN PISAU TIPE REEL

WAHYU KRISTIAN SUGANDI

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Desain Dan Kinerja Unit Pemotong Serasah Tebu Dengan Menggunakan Pisau Tipe Reel adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogor, Januari 2011

Wahyu Kristian Sugandi NIM F151080021

ABSTRACT WAHYU KRISTIAN SUGANDI. Design and Performance of The Unit Sugarcane Trash Cutting With Cutter Reel Type. Supervised by RADITE P.A SETIAWAN and WAWAN HERMAWAN.

The problem of sugarcane trash after harvesting is experienced by the world's sugarcane plantations, including those in Indonesia. Large amount of sugarcane trash left in the field makes difficulties in soil management and plant maintenance. Current practice done by the sugarcane plantations was “burning before soil tillage”. However, the practice of burning cause unwanted impact to the environment and human health. Meanwhile, sugarcane trash still rich of nutrients for the land. Widely studied and has been proven that many sugarcane trash is very useful to increase the soil fertility. The trash size is still long so that it should be reduced to improve composting process. A prototype of reel type trash chopper has been designed and constructed with dimensions of 240 cm width, 268 cm length, and 133 cm height. The prototype was tested on 4 levels of reel rotational speeds (400, 450, 500, and 550 rpm) and 4 levels of trash densities (8, 16, 24, and 32 kg/m3). During the tests, cutting torque and rotational speed of the reel were measured using a torque-meter and a digital tachometer. The output of trash chopping were measured to know the quality of the chopping procces. The prototype chopped up sugarcane trash of about 1.7 - 3.2 cm length, with chopping capacity of 398 kg/hour. Results of the tests showed that cutting torque was in the range of 1.75 to 4.03 kg.m with the average of 2.88 kg.m, and average cutting power was 1.87 hp. Higher trash density caused a higher cutting torque and cutting power, while higher rotational speed caused a lower cutting torque and a higher cutting power. The highest cutting torque was 4.03 kg.m, when chopped sugarcane trash of 32 kg/m3 in trash density on 400 rotational speed. Increasing the rotational speed caused a shorter trash size. Keyword : sugarcane trash cutting, rotational speeds, trash density, cutting toque, cutting power

RINGKASAN WAHYU KRISTIAN SUGANDI. Disain Dan Kinerja Unit Pemotong Serasah Tebu Dengan Menggunakan Pisau Tipe Reel. Dibimbing oleh RADITE P.A. SETIAWAN dan WAWAN HERMAWAN. Permasalahan serasah tebu setelah pemanenan merupakan polemik yang dialami oleh perkebunan tebu dunia termasuk perkebunan tebu yang ada di Indonesia. Bila serasah tebu dibiarkan di atas lahan dengan jumlah yang besar akan mengganggu proses selanjutnya seperti pengolahan tanah dan pemeliharaan tanaman. Penanganan saat ini yang dilakukan oleh perkebunan tebu adalah dengan cara dibakar. Namun demikian praktek pembakaran ini dapat menimbulkan efek buruk terhadap lingkungan dan kesehatan. Sementara itu pemanfaatan serasah tebu sebagai sumber hara bagi lahan sudah banyak diteliti dan terbukti bahwa serasah tebu sangat bermanfaat untuk menambah unsur hara di dalam tanah. Mengingat ukuran serasah yang ada di lahan masih panjang maka perlu adanya suatu tekonologi dalam proses pencacahan serasah tebu menjadi ukuran yang lebih pendek agar serasah tersebut dapat terdekomposisi ke dalam tanah. Salah satu mekanisme pemotongan yang paling cocok diterapkan pada mesin pencacah serasah tebu adalah pemotong tipe reel karena sifat tebu yang bulky juga berkarakter liat. Adapun persyaratan panjang cacahan maksimal untuk pupuk organik berdasarkan SNI 7580:2010 adalah 50 mm. Penelitian ini bertujuan untuk mendisain unit pencacah dari mesin pengangkut dan pencacah serasah tebu dan mengkaji kinerja pemotongan yang meliputi 3 hal yaitu mengkaji torsi pemotongan, daya pemotongan dan panjang hasil pemotongan. Prosedur penelitian mencakup: (1) pengukuran karakteristik fisik dan mekanik tebu, (2) pengukuran profil guludan pada lahan, (3) analisis disain unit pencacah yang meliputi desain silinder pisau pencacah, silinder penjepit dan sistem tranmisi (4) pembuatan prototipe mesin pencacah serasah tebul, (5) uji fungsional mesin serasah tebu, (6) kalibrasi torsi pemotongan (7) pengujian torsi pemotongan dengan 4 perlakuan kecepatan putar (400, 450, 500 dan 550 rpm) dan 4 perlakuan tingkat kepadatan (8, 16, 24, dan 32 kg/m3) (8) akusisi dan pengolahan data, (9) pengukuran panjang hasil cacahan. Karakteristik fisik dari serasah tebu hasil pengukuran diperoleh data kisaran, rata-rata dan simpangan baku masing – masing adalah sebagai berikut : lebar daun 3 - 6 cm, 4.1 cm, 0.8 ; panjang daun 117 - 195 cm, 161.5 cm, 14.5 ; berat daun 3.5 - 13 cm, 8.9 gram, 1.78 ; panjang pucuk 130 - 190, 162.5 cm, 11.66 ; lebar pucuk 4 - 6, 5 cm, 0.74 ; berat pucuk 29 - 98.1 gram, 57.3 gram, 14.87. Kerapatan isi (bulk density) serasah tebu adalah 7.7 kg/m3 dengan kadar air basis kering untuk daun adalah 16.9%, pucuk tebu 15.7% dan batang 84.1%. Hasil pengukuran profil guludan di lahan tebu diperoleh data sebagai berikut : lebar guludan 120 cm, jarak antar tanaman 120 cm, tinggi guludan 20 cm. Nilai tersebut digunakan sebagai dasar dalam penentuan desain mesin pencacah sersah tebu. Hasil analisis desain terhadap unit pencacah adalah sebagai berikut: panjang silinder pencacah adalah 60 cm, diameter silinder pencacah adalah 429 cm, diameter poros silinder adalah 45 mm dan jumlah pisau sebanyak 8 buah. Sistem transmisi menggunakan rantai dan sproket dengan rasio reduksi 1 : 10 dari unit

pencacah ke unit penjepit. Pada unit penjepit jumlah silinder didesain sebanyak 4 buah. Silinder penjepit bagian atas berdiameter 270 mm, bagian bawah berdiameter 220 mm, silinder pengarah bagian atas berdiameter 180 mm dan bagian bawah berdiameter 80 mm. Secara keseluruhan dimensi dari prototipe mesin pencacah serasah tebu ini adalah sebagai berikut : lebar 240 cm, panjang 268 cm, dan tinggi 133 cm. Penggerak mula untuk mengoperasionalkan unit pencacah ini menggunakan mesin diesel dengan daya 8.5 hp. Berdasarkan hasil pengujian secara off farm diperoleh kapasitas dari mesin pencacah adalah 398 kg/jam. Untuk mengetahui kinerja pemotongan dari unit pencacah ini maka telah dilakukan pengujian terhadap torsi pemotongan dengan menggunakan alat sensor regangan berupa strain gauge yang dipasang pada poros pencacah dan penjepit. Berdasarkan hasil pengujian diperoleh data rata – rata torsi pemotongan adalah 2.88 kg.m dengan kisaran 1.75 – 4.03 kg.m. Rata – rata daya yang dibutuhkan untuk pemotongan serasah tebu adalah 1.87 hp dengan kisaran 1.09 – 2.55 hp. Hasil pengujian menunjukkan bahwa dengan kecepatan putar silinder pemotong yang tinggi mengakibatkan torsi pemotongan yang lebih rendah, namun daya pemotongan lebih tinggi. Semakin padat serasah yang dipotong diperlukan torsi dan daya pemotongan yang semakin tinggi. Torsi pemotongan yang paling tinggi (pada selang pengujian yang dilakukan) adalah 4.03 kg.m saat mencacah serasah dengan kepadatan 32 kg/m3 pada kecepatan putar 400 rpm. Menurut perhitungan secara teoritis panjang potongan yang diharapkan pada mesin serasah tebu ini adalah 0.41 – 0.56 cm. Sedangkan rata – rata panjang potongan serasah tebu yang dihasilkan adalah 1.7 – 3.2 cm. Hal ini dikarenakan pada saat pemotongan kondisi serasah pada posisi miring sehingga ukuran potongan serasah akan lebih panjang dibandingkan dengan posisi lurus. Selain itu juga serasah baru bisa terpotong pada pisau berikutnya mengingat ukuran serasah yang tipis. Hasil pemotongan menunjukkan bahwa dengan meningkatkan kecepatan putar silinder pemotong maka ukuran serasah hasil pemotongan semakin pendek. Kata Kunci : Serasah tebu, kecepatan putar, torsi pemotongan, daya pemotongan

@ Hak Cipta milik IPB, tahun 2010 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah. b. Pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa ijin IPB.

DESAIN DAN KINERJA UNIT PEMOTONG SERASAH TEBU DENGAN MENGGUNAKAN PISAU TIPE REEL

Wahyu Kristian Sugandi

Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Teknik Mesin Pertanian dan Pangan

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011

Judul Tesis

Nama NIM

: DESAIN DAN KINERJA UNIT PEMOTONGAN SERASAH TEBU DENGAN MENGGUNAKAN PISAU TIPE REEL : Wahyu Kristian Sugandi : F151080021

Disetujui Komisi Pembimbing

Dr. Ir. Radite P.A Setiawan, M.Agr Ketua

Dr. Ir. Wawan Hermawan, M.S Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi Teknik Mesin Pertanian dan Pangan

Dr. Ir. Radite PA Setiawan, M.Agr

Tanggal Ujian: 17 Januari 2011

Dekan Sekolah Pascasarjana

Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S

Tanggal Lulus:

PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah dengan judul Desain Dan Kinerja Unit Pemotong Serasah Tebu Dengan Menggunakan Pisau Tipe Reel berhasil diselesaikan. Penelitian dilaksanakan mulai bulan Januari 2010 sampai dengan Agustus 2010 di Lab. Teknik Mesin Budidaya Pertanian, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem Fateta IPB, Bogor. Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Radite P.A Setiawan, M.Agr selaku pembimbing pertama atas segala bimbingan, arahan dan masukannya selama proses penelitian berlangsung hingga penulisan tesis ini selesai dan Bapak Dr. Ir. Wawan Hermawan, M.S selaku pembimbing kedua atas segala koreksi, bimbingan dan arahannya dalam menyusun tesis ini serta Bapak Dr. Ir. Sutrisno, M.Agr sebagai dosen penguji luar komisi. Ucapan terima kasih kepada Bapak Dr. Ir. I Nengah Suastawa, M.Agr (Alm) selaku ketua peneliti pada program DP2M DIKTI tahun 2009 dan Lab. Teknik Mesin Budidaya Pertanian atas kesempatan dan kepercayaan yang diberikan kepada penulis menjadi bagian dalam penelitian. Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada Departemen Pendidikan Nasional RI, khususnya DIKTI melalui program BPPS yang telah memberikan bantuan biaya pendidikan sehingga penulis bisa menyelesaikan studi S2 dengan baik. Teman-teman TMP 2008, teknisi Lab. Teknik Mesin Budidaya Pertanian Fateta IPB atas dukungan dan segala pengorbanannya penulis ucapkan terima kasih. . Semoga karya ilmiah ini bermanfaat untuk kita semua. Amien

Bogor, Januari 2011

Wahyu Kristian Sugandi

RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Sumedang pada tanggal 2 Juni 1976. Penulis merupakan anak bungsu dari empat bersaudara, putra dari pasangan Sugandi A.W (Alm) dan Adriana A.R. Penulis menyelesaikan sekolah menengah di SMA Negeri 10 Bandung dan lulus pada tahun 1995. Penulis diterima di Universitas Padjadjaran Bandung pada tahun 1995 dan lulus sebagai Sarjana Teknologi Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran pada tahun 2000. Selama kuliah penulis aktif dalam berbagai organisasi kemahasiswaan. Selanjutnya penulis bekerja sebagai karyawan di PT. Salim Invomas Pratama dari tahun 2001 hingga tahun 2005, dan pada tahun 2005 diterima sebagai dosen tetap di Universitas Padjadjaran hingga sekarang . Pertengahan Agustus 2008 penulis diterima pada Program Magister Mayor Teknik Mesin Pertanian dan Pangan di Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor dan lulus pada bulan Januari 2011.

Penguji Luar Komisi Pada Ujian Tesis : Dr. Ir. Sutrisno, M.Agr.

DAFTAR ISI Halaman DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. iii DAFTAR TABEL ....................................................................................................v DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... vi PENDAHULUAN ...................................................................................................1 Latar Belakang ................................................................................................................ 1 Tujuan Penelitian ............................................................................................................ 2 Manfaat Penelitian .......................................................................................................... 3

TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................................................4 Budidaya Tanaman Tebu ................................................................................................ 4 Batang Tebu ................................................................................................................ 6 Daun Tebu................................................................................................................... 7 Pucuk Tebu dan Bunga Tebu ...................................................................................... 8 Sistem Pemanenan Tebu ................................................................................................. 8 Tipe Mekanisme Alat Pencacah .................................................................................... 12 Alat Pencacah Kompos ............................................................................................. 12 Tub Grinders ............................................................................................................. 12 Forage Chopper ......................................................................................................... 13 Tipe Pisau Pemotong .................................................................................................... 15 Metode Pemotongan (Cutting) Bahan Pertanian........................................................... 16 Mekanisme Proses Pemotongan.................................................................................... 17 Kebutuhan Daya Pemotongan....................................................................................... 18

METODE PENELITIAN .......................................................................................19 Waktu dan Tempat Penelitian ....................................................................................... 19 Alat dan Bahan .............................................................................................................. 19 Tahapan Penelitian ........................................................................................................ 20 Pengukuran Karakteristik Fisik Serasah Tebu .............................................................. 21 Pengukuran Kalibrasi Strain - Torsi.............................................................................. 22 Instrumen dan Perlengkapan Pengukur Torsi ............................................................... 25 Pengkuran Kalibrasi Strain – Tegangan........................................................................ 26 Pengukuran Torsi .......................................................................................................... 27

i

Persamaan Torsi Terukur .............................................................................................. 29 Akusisi dan Pengolahan Data ....................................................................................... 29 Pengukuran Kapasitas ................................................................................................... 30 Pengukuran Panjang Potongan...................................................................................... 31

PENDEKATAN DESAIN .....................................................................................32 Kriteria Desain dan Gambaran Umum Proses Pencacahan .......................................... 32 Desain Fungsional ......................................................................................................... 33 Desain Struktural dan Analisis Teknik ......................................................................... 34 Analisis Desain Silinder Pisau Pencacah .................................................................. 35 Analisis Desain Silinder Penjepit.............................................................................. 36 Analisis Sistem Transmisi......................................................................................... 38

HASIL DAN PEMBAHASAN ..............................................................................40 Karakteristik Fisik SerasahTebu ................................................................................... 40 Kerapatan Isi (Bulk Density) Serasah Tebu .............................................................. 41 Kadar Air Serasah Tebu ............................................................................................ 42 Elastisitas Serasah Tebu ............................................................................................ 42 Profil Guludan Lahan Tebu........................................................................................... 42 Pembuatan Unit Pencacah Serasah Tebu ...................................................................... 43 Uji Kinerja Mesin Pencacah Serasah Tebu ................................................................... 45 Hasil Pengukuran Kalibrasi Strain – Torsi ................................................................... 45 Hasil Pengukuran Kalibrasi Strain – Tegangan ............................................................ 45 Persamaan Torsi Terukur .............................................................................................. 46 Hasil Pengujian Torsi Pemotongan ............................................................................... 46 Analisis Data ................................................................................................................. 48 Hasil Analisis Torsi Pemotongan Terhadap Tingkat Kepadatan .............................. 48 Hasil Analisis Daya Pemotongan Terhadap Tingkat Kepadatan .............................. 49 Hubungan Kecepatan Putar, Kapasitas dan Daya Pemotongan ................................ 49 Hasil Pemotongan Serasah Tebu.............................................................................. 50

KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................55 KESIMPULAN ............................................................................................................. 55 SARAN ......................................................................................................................... 55

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................56

ii

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1 Pembakaran serasah tebu sebelum panen ............................................. 1 Gambar 2 Tanaman tebu. ....................................................................................... 4 Gambar 3 Skema budidaya tanaman tebu . ............................................................ 5 Gambar 4 Struktur batang tebu ............................................................................. 6 Gambar 5 Tunas batang tebu ................................................................................. 7 Gambar 6 Struktur daun tebu . ............................................................................... 7 Gambar 7 Pucuk tebu pada masa tebu siap dipanen ............................................. 8 Gambar 8 Bunga tebu pada masa tebu siap dipanen ............................................. 8 Gambar 9 Penebangan dan pengangkutan tebu. .................................................... 9 Gambar 10 Sistem tebang 4 – 2 ........................................................................... 10 Gambar 11 Sistem tebang 2 – 2 ........................................................................... 11 Gambar 12 Tanaman tebu yang telah ditebang. .................................................... 11 Gambar 13 Alat pencacah kompos ...................................................................... 12 Gambar 14 Tub grinders ..................................................................................... 13 Gambar 15 Mekanime pemanenan pakan ternak ................................................. 14 Gambar 16 Mekanisme pengambilan rumput pakan ternak . ............................... 14 Gambar 17 Jenis-jenis pisau pemotong rumput .................................................. 15 Gambar 18 Beberapa mekanisme pemotongan . ................................................... 17 Gambar 19 Tahapan proses pemotongan bahan uji ............................................ 17 Gambar 20 Bagan alir dari tahapan penelitian kajian pemotongan sersah tebu .. 20 Gambar 21 Skema pengukuran kalibrasi strain – torsi. ........................................ 23 Gambar 22 Pengukuran kalibrasi strain - torsi..................................................... 24 Gambar 23 Pembacaan strain pada saat diberi beban. ......................................... 24 Gambar 24 Skema pengujian torsi pemotongan serasah tebu. ............................. 26 Gambar 25 Pengukuran kalibrasi strain – tegangan............................................. 27 Gambar 26 Bak pemadatan. ................................................................................. 27 Gambar 27 Posisi slip ring pada poros pencacah dan poros penjepit. .................. 28 Gambar 28 Pengukuran panjang hasil pemotongan serasah. ................................ 31 Gambar 29 Mekanisme gerakan serasah tebu. ...................................................... 33 Gambar 30 Skema desain fungsional unit pencacah ............................................. 34 Gambar 31 Silinder dudukan pisau pencacah. ...................................................... 35 Gambar 32 Posisi pisau. ....................................................................................... 36 Gambar 33 Rancangan tiga dimensi silinder penjepit dan pengarah. .................. 37 Gambar 34 Rancangan dua dimensi silinder penjepit dan pengarah. ................... 38 Gambar 35 Skema transmisi pada unit pencacah.................................................. 39 Gambar 36 Rancangan konstruksi mesin pencacah serasah tebu. ....................... 39 Gambar 37 Pengukuran karakteristik serasah tebu. .............................................. 40 Gambar 38 Pengukuran serasah tebu di lahan. ..................................................... 41 Gambar 39 Pengukuran profil guludan di perkebunan tebu. ................................ 42 Gambar 40 Profil guludan di perkebunan tebu – PG Subang Jawa Barat. ........... 43 Gambar 41 Proses pembuatan prototipe mesin pencacah. .................................... 44 Gambar 42 Prototipe mesin pencacah serasah tebu. ............................................. 44 Gambar 43 Contoh data yang terekam pada saat pengukuran. ............................. 46 Gambar 44 Contoh data pengukuran torsi pemotongan dalam selang waktu. ...... 47 Gambar 45 Grafik hubungan torsi pemotongan dengan tingkat kepadatan. ......... 48

iii

Gambar 46 Kebutuhan daya untuk mesin pencacah serasah tebu......................... 49 Gambar 47 Grafik hubungan antara kapasitas dengan daya pemotongan. ........... 50 Gambar 48 Hasil pemotongan serasah tebu. ......................................................... 50 Gambar 49 Contoh serasah tebu hasil pemotongan. ............................................. 51 Gambar 50 Panjang rata - rata pemotongan serasah tebu. .................................... 51 Gambar 51 Panjang potongan pada posisi miring dan lurus. ................................ 52 Gambar 52 Serasah yang tidak terpotong langsung. ............................................. 52 Gambar 53 Serasah yang terpotong dan tidak terpotong. ..................................... 53 Gambar 54 Potongan serasah dengan ketebalan di atas 0.5 mm.......................... 53 Gambar 55 Kondisi pemotongan dengan menggunakan pisau lurus. .................. 53

iv

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1 Pengukuran karakteristik fisik dan mekanik serasah tebu ...................... 21 Tabel 2 Komponen untuk memenuhi fungsi desain............................................. 34 Tabel 3 Karakteristik fisik daun tebu .................................................................... 40 Tabel 4 Karakteristik fisik pucuk tebu .................................................................. 41

v

DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1 Perhitungan jumlah serasah di lapangan. .......................................... 58 Lampiran 2 Perhitungan diameter poros. ............................................................. 59 Lampiran 3 Perhitungan kecepatan putar silinder pencacah. ............................... 60 Lampiran 4 Perhitungan kecepatan putar silinder penjepit .................................. 61 Lampiran 5 Skema tabel pengolahan data pemotongan serasah .......................... 65 Lampiran 6 Tabel data pengukuran karakteristik fisik daun tebu ........................ 66 Lampiran 7 Tabel data pengukuran karakteristik fisik pucuk tebu ...................... 68 Lampiran 8 Tabel data pengukuran kerapatan isi serasah tebu............................ 70 Lampiran 9 Data kadar air serasah tebu ............................................................... 71 Lampiran 10 Tabel data pengukuran elastisitas .................................................... 72 Lampiran 11 Tabel data uji kinerja mesin serasah tebu ........................................ 73 Lampiran 12 Data kalibrasi strain – torsi pada poros pisau pencacah.................. 74 Lampiran 13 Data kalibrasi strain – torsi pada poros silinder penjepit ............... 75 Lampiran 14 Data kalibrasi strain – tegangan poros pisau dan penjepit ............. 76 Lampiran 15 Persamaan kalibrasi torsi untuk poros pisau pencacah.................... 77 Lampiran 16 Persamaan kalibrasi torsi untuk poros silinder penjepit ................. 78 Lampiran 17 Tabel data tegangan pemotongan serasah tebu............................... 79 Lampiran 18 Tabel torsi dan daya pemotongan ................................................... 80 Lampiran 19 Perhitungan kapasitas mesin pencacah ........................................... 81 Lampiran 20 Perhitungan kebutuhan energi pemotongan ................................... 82 Lampiran 21 Pengukuran panjang serasah tebu hasil cacahan ............................. 83 Lampiran 22 Contoh grafik perlakuan pada kecepatan putar dan bulk density .... 84 Lampiran 23 Gambar desain mesin pencacah serasah tebu .................................. 85

vi

PENDAHULUAN Latar Belakang Tebu merupakan tanaman utama penghasil gula yang merupakan komoditi pangan penting baik untuk dikonsumsi langsung maupun untuk keperluan industri di Indonesia. Pada tahun 1930-an Jawa pernah sebagai exportir gula terbesar di dunia, namun saat ini kita selalu kekurangan gula. Gula adalah komoditi strategis setelah BBM dan beras, masih memiliki ketergantungan terhadap impor walaupun sejak tahun 2005 luas lahan perkebunan tebu telah meningkat dari 382 ribu hektar dengan jumlah produksi 2.24 ton menjadi 442 ribu hektar dengan jumlah produksi 2.8 juta pada tahun 2007. Sedangkan kebutuhan nasional adalah 4 juta ton/tahun sehingga jumlah impor gula adalah 1.2 juta ton per tahun (Ditjenbun 2007). Pada saat pemanenan tebu, serasah tebu yang terhampar di lahan volumenya sangat besar. Serasah tebu terdiri dari daun tebu kering, pucuk tebu, tebu muda, tali tutus dan batang tebu. Hal ini merupakan suatu kendala yang dihadapi perkebunan tebu di Indonesia karena jika dibiarkan di lahan akan menghambat pertumbuhan tunas tebu pada saat ratoon cane dan juga dapat mengganggu pengolahan tanah pada saat plant cane. Hingga saat ini penanganan serasah tebu yang dilakukan oleh perkebunan tebu adalah dengan cara dibakar (Gambar 1). Cara ini merupakan cara yang kurang tepat karena dapat mengakibatkan degradasi lahan dalam bentuk perubahan sifat fisik tanah, kesuburan tanah, mematikan biota tanah, membahayakan pemukiman penduduk disekitar lahan perkebunan, global warming, dan dapat mengakibatkan polusi udara serta gangguan pernafasan.

Gambar 1 Pembakaran serasah tebu sebelum panen (Ripoli 2000).

1

Serasah hasil tebangan di lahan tebu dapat mencapai 20-25 ton/ha (Toharisman 1991). Pembakaran serasah yang jumlahnya sangat besar tersebut hanya terbuang sia-sia, padahal jika dimanfaatkan dapat menjadi pupuk organik bagi tanah. Menurut Dahiya dan Malik 2001 bahwa ketertarikan dalam penggunaan bahan organik sebagai mulsa semakin meningkat karena bahan organik memberikan keuntungan dan efek terhadap ketersediaan hara dan perannya yang besar dalam memperbaiki produktivitas tanah. Mereka mempelajari bahwa serasah tebu telah meningkatkan ketersediaan N dan P pada tanah ketika digunakan sebagai mulsa hijauan. Menurut Tan 1995 hanya dengan membiarkan daun tebu di lahan setelah panen, ternyata dapat meningkatkan produktifitas tebu, kesuburan tanah dan meningkatkan karbon dalam tanah. Mengingat ukuran serasah yang masih panjang sebaiknya dicacah terlebih dahulu menjadi ukuran yang lebih pendek agar mudah terdekomposisi di dalam tanah. Adapun persyaratan panjang cacahan maksimal untuk pupuk organik berdasarkan SNI 7580:2010 adalah 50 mm. Mengingat luasnya areal kebun tebu, kegiatan pencacahan hanya mungkin dilakukan dengan mekanisasi. Spesifikasi mesin pencacah juga harus memenuhi kebutuhan dan kondisi budidaya tebu di Indonesia. Beberapa penelitian yang berhubungan dengan pencacahan seperti mekanisme pemotong rumput, mesin perajang tembakau, pencacah kompos, pencacah hijauan telah dilakukan tetapi penelitian yang khusus mengenai pencacah serasah tebu belum ada. Sehingga perlu dilakukan penelitian tentang teknologi pencacahan serasah tebu. Salah satu mekanisme pemotongan yang paling cocok diterapkan pada mesin pencacah serasah tebu adalah tipe reel karena sifat tebu yang bulky juga berkarakter liat. Untuk mendapatkan hasil potongan serasah tebu yang baik diperlukan data – data mengenai karakteristik fisik serasah tebu yang sampai saat ini belum diteliti dan dipublikasikan. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mendisain unit pencacah dari mesin pencacah serasah tebu dan mengkaji kinerja pemotongan yang meliputi 3 hal yaitu torsi pemotongan, daya pemotongan dan panjang hasil pemotongan.

2

Manfaat Penelitian Secara umum manfaat dari penelitian ini adalah untuk membantu perkebunan tebu yang ada di Indonesia dalam memecahkan persoalan khususnya berkenaan dengan penanganan serasah tebu yaitu dengan mendisain unit pencacah dari mesin pengangkut dan pencacah serasah tebu. Dengan mesin ini diharapkan serasah tebu yang telah dicacah dapat dimanfaatkan sebagai pupuk organik dan tidak menggangu proses pengolahan tanah maupun pemeliharaan selanjutnya. Secara khusus manfaat dari penelitian ini adalah sebagai informasi untuk mengetahui karakteristik fisik dan mekanik serasah tebu, kondisi lahan tebu, torsi pemotongan, daya yang dibutuhkan untuk memotong serasah tebu dan panjang serasah tebu setelah pemotongan.

3

TINJAUAN PUSTAKA Budidaya Tanaman Tebu Tanaman tebu (Saccharum officinarum L.) seperti terlihat pada Gambar 2 merupakan famili graminae yang dapat tumbuh di berbagai kondisi tanah dan iklim. Menurut Notojoewono 1967, tebu semula dikatakan berasal dari India di sekitar sungai Gangga dan ada lagi yang mengatakan dari kepulauan Pasifik Selatan. Tanaman tebu tumbuh di daerah tropika dan sub tropika di sekitar khatulistiwa sampai batas garis isotherm 20o yakni kurang lebih antara 30o lintang utara dan 35o lintang selatan (Notojoewono 1967).

Gambar 2 Tanaman tebu. (http://arluki.files.wordpress.com) Dalam masa pertumbuhannya tanaman tebu membutuhkan banyak air, sedangkan ketika tebu akan menghadapi waktu masak menghendaki keadaan kering sehingga pertumbuhan berhenti. Andaikata hujan terus menerus akan menyebabkan tanaman tebu rendah rendemennya. Jadi jelas bahwa tebu selain memerlukan daerah-daerah yang beriklim panas juga diperlukan adanya perbedaan antara musim hujan dan musim kemarau (Notojoewono 1967). Widiyoutomo 1983 mengatakan bahwa fase pertumbuhan tanaman tebu jatuh pada umur 3 sampai 8 bulan dan fase pemasakan pada umur 9 sampai 12 bulan yang ditandai dengan tebu mengeras dan berubah warna menjadi kuning pucat. Pengolahan tanah untuk penanaman tebu di lahan kering pada umumnya 4

dilakukan pada musim kemarau sampai akhir musim hujan. Penanaman dilakukan di awal musim kemarau sampai menjelang musim hujan. Menurut Khaerudin 2008 proses budidaya tanaman tebu secara garis besar dibagi menjadi 2 cara yaitu budidaya tanaman tebu baru (Plant Cane) dan budidaya tanaman tebu keprasan (Ratoon Cane) seperti yang terlihat pada Gambar 3. Plant Cane (PC)

Pembibitan

Mulai

Ratoon Cane (RC)

Penyiapan Lahan

Pembersihan lahan (Trash Rake)

Pengolahan tanah

Subsoiler

Penanaman

Pengeprasan

Pemeliharaan

Pemeliharaan

Pemanenan

Pemanenan

Batang Tebu

Serasah Tebu

Batang Tebu

Serasah Tebu

Angkut

Pembakaran

Angkut

Pembakaran

Selesai

Selesai

Gambar 3 Skema budidaya tanaman tebu (Khaerudin 2008). Plant Cane (PC) adalah budidaya tanaman tebu dengan cara menanami lahan dengan bibit tebu baru yang berasal dari Kebun Bibit Dasar (KBD). Sebelum proses penanaman dibutuhkan penyiapan lahan dan pengolahan tanah terlebih dahulu agar tanah memiliki kondisi yang baik dan siap untuk ditanami tebu. Setelah tebu ditanam proses selanjutnya adalah pemeliharaan dan pemanenan. Pada proses pemanenan, batang tebu yang sudah ditebang kemudian

5

diangkut menggunakan truk atau trailer untuk dibawa ke pabrik tebu untuk diolah menjadi gula sedangkan serasah tebu dibakar di lahan. Ratoon Cane (RC) adalah budidaya tanaman tebu dengan cara memanfaatkan tunas yang tumbuh dari tunggak pada lahan setelah tebu dipanen. Pada budidaya tebu Ratoon Cane tidak membutuhkan proses pengolahan tanah sehingga dapat menekan biaya opearasional. Cara budidaya Ratoon Cane biasanya dapat dilakukan sampai 3 kali dengan indikator jarak tanaman tidak terlalu jauh dan tunas tebunya masih bagus. Batang Tebu Panjang batang tebu pada saat panen berkisar antara 2 – 4 m dengan diameter 2.5 - 5 cm. Pada kondisi ini batang tebu sudah layak untuk diproses menjadi gula. Secara morfologi batang tebu dibagi menjadi 2 bagian yaitu node dan internode. Bagian node terdiri dari lingkaran tumbuh (growth ring), bagian akar (root band), bagian daun (leaf scar), sedangkan bagian internode terletak di antara node berjumlah 20-30 ruas (Gambar 4) (James 2004).

Node

Internode

Gambar 4 Struktur batang tebu (James 2004). Di bagian akar (root promordia) akan tumbuh tunas baru yang berupa kuncup yang merupakan cikal bakal batang tebu di mana batang tebu akan tumbuh lebih dari satu batang. Mekanisme tumbuh dari batang tebu berasal dari tunas yang tumbuh di bagian akar di mana batang tebu ditanam secara horizontal. Apabila batang tebu dipotong maka batang tebu dibagi menjadi tiga bagian yaitu

6

batang primer, batang sekunder dan batang tersier seperti terlihat pada Gambar 5 (James 2004). Daun Tebu Posisi daun tebu melekat pada batang dan tumbuh pada pangkal node (Gambar 6). Setiap daun terdiri dari bagian yang melekat (sheath) dan bagian yang tidak melekat (blade or lamina). Bagian yang melekat (sheath) berbentuk seperti pipa yang menyelimuti batang dengan panjang dari bawah sampai atas batang. Daun tebu mempunyai struktur yang tipis dan mudah sobek (James 2004).

Gambar 5 Tunas batang tebu (James 2004).

Gambar 6 Struktur daun tebu (James 2004).

7

Ketika tebu sudah mulai memasuki masa panen, daun tebu tumbuh sebagai lamina. Daun tebu inilah yang merupakan salah satu serasah tebu paling banyak jumlahnya pada saat setelah pemanenan. Pucuk Tebu dan Bunga Tebu Pucuk tebu terdiri dari beberapa daun tebu, untuk satu pucuk tebu terdiri dari 3 sampai 4 daun (Gambar 7). Sedangkan bunga tebu (Gambar 8) terjadi pada perubahan dari fase vegetative ke fase reproduktif. Menurut Steven 1965 bunga tebu tumbuh setahun dua kali dengan penyinaran matahari yang baik (James 2004).

Gambar 7 Pucuk tebu pada masa tebu siap dipanen (James 2004).

Gambar 8 Bunga tebu pada masa tebu siap dipanen (James 2004). Sistem Pemanenan Tebu Pemanenan tebu di Indonesia mayoritas masih dilakukan dengan cara manual. Beberapa perkebunan tebu besar, pada masa-masa tertentu telah menerapkan mesin panen. Mesikpun pada prinsipnya, metoda pemanenan adalah sama, namun pada masing-masing lokasi memiliki keunikan tersendiri.

8

Menurut Khaerudin 2008 panen tebu di pabrik gula Subang Jawa Barat dilakukan dengan cara menebang tebu secara manual. Alat yang digunakan untuk menebang adalah sabit. Pabrik gula menyediakan sabit yang dapat dibeli oleh penebang. Tetapi banyak juga penebang yang membawa sendiri alat sabitnya. Tenaga tebang ada 2 macam yaitu tenaga tebang lokal dan tenaga tebang luar. Tenaga tebang lokal adalah tenaga tebang yang berasal dari masyarakat sekitar pabrik, sedangkan tenaga tebang luar merupakan tenaga tebang yang berasal dari luar daerah. Setelah ditebang, tebu diangkut dari lahan ke pabrik menggunakan trailer atau truk. Kapasitas angkut trailer sekitar 10 – 13 ton. Sedangkan kapasitas angkut truk antara 6 - 8 ton. Suasana pengangkutan tebu seperti disajikan pada Gambar 9.

Gambar 9 Penebangan dan pengangkutan tebu. Penebangan tebu diawali dengan membersihkan daun tebu (klaras) sampai bersih, kemudian dilakukan pemotongan batang tebu sampai rata dengan tunggak (pandes). Pemotongan pucuk tebu dilakukan pada daun kelima dari titik tumbuh

9

atau sekitar 30 cm dari titik tumbuh. Setelah tebu bersih dan dipotong kemudian diikat per 12-15 batang tebu. Biasanya untuk tenaga lokal mengikat tebu dengan menggunakan tali tulus sedangkan tenaga tebang luar menggunakan tali tebu yang dibelah menjadi 2 atau 4 bagian. Tebu kemudian ditumpuk di lahan untuk menunggu angkutan datang. Sistem penebangan yang diterapkan di pabrik gula Subang Jawa Barat dikatakan sebagai sistem tebang 4-2 (Gambar 10) atau sistem tebang 2-2 (Gambar 11). Sistem tebang yang biasa dilakukan adalah 4-2, sedangkan untuk sistem 2-2 biasanya untuk lahan yang sulit seperti banyak tebu yang roboh atau tebu yang melilit. Sistem tebang 4-2 artinya adalah 4 juring atau barisan digunakan sebagai tempat meletakkan batang tebu hasil panen, dan 2 juring tempat meletakkan sampah tebu berupa pucuk dan daun tebu yang disebut trash atau serasah. Begitu juga untuk sistem tebang 2-2 hanya bedanya jumlah barisan tebu bersihnya hanya 2 barisan. Tujuan dari penerapan sistem 4-2 yaitu untuk menekan tunggak dan mempermudah dalam pembersihan lahan.

Serasah

Batang Tebu

Serasah

Gambar 10 Sistem tebang 4 – 2 (Khaerudin 2008).

10

Serasah

Batang Tebu

Serasah

Gambar 11 Sistem tebang 2 – 2 (Khaerudin 2008). Batang tebu yang telah ditebang seperti pada Gambar 12 harus segera diangkut ke pabrik. Tebu yang telah ditebang, jika dibiarkan cukup lama di lahan bahkan sampai menginap akan mengalami penurunan rendemen. Jika ini terjadi, pada akhirnya akan mengakibatkan kerugian perusahaan. Setelah pemanenan, biasanya serasah terebut dibakar untuk memudahkan operasi persiapan lahan atau pemeliharaan tanaman selanjutnya.

Pembakaran

serasah tebu yang terhampar di lahan hal ini dimaksudkan selain menghemat biaya diharapkan lahan tersebut bersih dari serasah. Karena serasah ini sangat mengganggu proses pengolahan tanah maupun pemeliharaan tanaman selanjutnya.

Gambar 12 Tanaman tebu yang telah ditebang.

11

Tipe Mekanisme Alat Pencacah Alat Pencacah Kompos Alat pencacah kompos (Gambar 13) merupakan salah satu alat yang dapat membantu dalam proses pembuatan kompos secara anaerob dengan bahan baku khususnya sampah organik. Alat pencacah kompos biasanya dipakai untuk memperkecil ukuran sehingga proses pengomposan dapat dilakukan dengan baik (Sudrajat 2006).

Gambar 13 Alat pencacah kompos (Sudrajat 2006). Sistem kerja alat ini pada dasarnya sama dengan gilingan martil (hammer mill). Menurut Kong Hwan Kim 1989 martil (hammer) pada mesin (hammer mill) berfungsi sebagai batang pemukul atau dapat juga diganti dengan batang pisau pemotong. Proses yang terjadi adalah bahan atau material seperti serat, dedaunan, sayuran dimasukkan ke dalam hammer mill yang berputar kemudian produk yang dihasilkan menjadi ukuran yang lebih kecil (size reduction). Di dalam industri makanan, hammer mill banyak digunakan untuk menghancurkan lada, rempah – rempah dan lain – lain. Tub Grinders Tub grinder (Gambar 14) adalah alat khusus yang digunakan untuk memotong/membelah (chopping) kayu termasuk di dalamnya batang dan dedaunan dalam jumlah yang besar. Sistem kerja dari tub grinder ini adalah sistem kerja pisau pemotong (hammer mill) yang bergerak secara horizontal. Tub grinder terdiri dari drum pisau pemotong (hammer mill) dan auger yang

12

semuanya terbuat dari plat baja. Tenaga penggerak menggunakan mesin diesel dengan tenaga sebesar 500 hp (Robert 1995).

Gambar 14 Tub grinders (Robert 1995). Forage Chopper Salah satu fungsi utama dari alat pencacah tanaman pakan ternak (forage chopper) adalah memperkecil ukuran kemudian membawa produk hasil cacahan tersebut ke dalam bak truk. ASAE (American Society Agricultural Engineering) Standar S472 membagi 2 tipe penanganan dalam pemanenan untuk makanan ternak. Tipe pertama adalah pemotongan bahan dengan presisi dan tipe kedua adalah pemotongan bahan dengan tidak presisi. Untuk tipe pemotongan dengan presisi biasanya alat yang digunakan adalah tipe silinder pemotong (a cylindrical cutterhead) yang dilengkapi dengan bagian pisau yang diam (stationary countershear) (Srivastava 1993). Pemotongan bahan pakan ternak dengan presisi dibagi menjadi 3 mekanisme pemotongan yaitu pertama tipe dipotong lalu dilempar (Gambar 15a), kedua tipe dipotong lalu dihembuskan (Gambar 15b), dan ketiga tipe pemotongan dengan sistim hembusan menggunakan fasilitas auger konveyor yang dipasang di antara chopper dan blower (Gambar 15c) (Srivastava 1993).

13

Gambar 15 Mekanime pemanenan pakan ternak (Srivastava 1993). Dalam penanganan mesin pemanen rumput pakan ternak ada 2 tipe mekanisme pengambilan umpan yaitu tipe pengambilan dengan silinder penjepit yang dilengkapi pegas pengatur dan tipe pengambilan yang dilengkapi konveyor seperti yang terlihat pada Gambar 16. Panjang pemotongan dapat dihitung berdasarkan kecepatan roda pengumpan (feed rolls) dibagi dengan kecepatan silinder pencacah (cutterhead). Secara teori panjang pemotongan dapat dihitung dengan persamaan (Srivastava 1993): Lc =

60000.v f

λ k .nc

di mana : L c

.....................................................................................(1) : panjang pemotongan (mm)

vf

: kecepatan roda pengumpan (m/s)

λk

: jumlah pisau pada cutterhead

nc

: kecepatan putar cutterhead (rpm)

Gambar 16 Mekanisme pengambilan rumput pakan ternak (Srivastava 1993).

14

Secara teoritis panjang pemotongan berkisar antara 3 sampai 90 mm. Panjang pemotongan aktual berkisar 50% lebih panjang dari panjang teoririts secara perhitungan. Pengaturan panjang pemotongan dapat juga diatur dari kecepatan silinder pengumpanan. Kecepatan putar pada cutterhead berkisar antara 850 rpm sampai 1000 rpm. Dengan diameter silinder 520 mm sampai 620 mm dan panjang silinder 450 mm sampai 620 mm (Srivastava 1993). Perhitungan kapasitas pengumpanan dapat didekati dengan persamaan berikut (Srivastava, 1993) : Mf =

mana :

ρ f . At .Lc .λk .nc 60 × 10 8

.........................................................................(2)

Mf

: kapasitas pengumpanan (kg/s)

ρf

: berat jenis bahan dalam silinder (kg/m3)

At

: luas penampang silinder (m2)

Tipe Pisau Pemotong Pisau pemotong rumput dibedakan menjadi dua berdasarkan tipe pisau pemotong yaitu pisau pemotong rumput tipe reel dan tipe slasher. Kedua tipe pisau ini memiliki perbedaan yang dapat dilihat dari konstruksi dan hasil potongannya (Beard 1993). Pisau pemotong rumput tipe reel terdiri dari dua buah pisau antara lain reel dan bedknife. Reel bergerak melingkar sedangkan bedknife diam. Reel terdiri dari beberapa pisau (blade) yang ditempelkan ke rangka (Mardison 2000). Pisau pemotong rumput tipe reel dapat dilihat pada Gambar 17.

pisau Reel

Bedknife

(a) Pisau pemotong rumput tipe reel,

(b) Tipe Slasher Gambar 17 Jenis-jenis pisau pemotong rumput (Mardison 2000).

15

Pisau pemotong rumput tipe slasher terdiri dari satu bilah pisau yang digerakkan secara rotasi dengan kecepatan tinggi, sehingga menghasilkan daya pukul yang kuat untuk memotong rumput (Mardison 2000). Pisau pemotong rumput tipe reel memberikan hasil potongan rata pada bagian tajuk rumput yang dipotong sehingga tidak mengganggu pertumbuhan rumput. Pisau pemotong rumput tipe slasher memberikan hasil potongan yang tidak baik pada bagian tajuk rumput, di mana tajuk rumput bekas potongan jadi pecah dan hasil potongan tidak rata (Beard 1993).

Metode Pemotongan (Cutting) Bahan Pertanian Pemotongan (Cutting) bahan – bahan hasil pertanian merupakan salah satu kegiatan yang paling sering dilakukan, misalnya pada saat panen (harvesting), dalam pemisahan (separation) dan juga dalam proses pengecilan (comminution) ukuran bahan. Pemotongan (dengan kebutuhan energi yang signifikan) juga memainkan peran dalam pemisahan bahan makanan ternak. Dalam proses operasi – operasi yang lain, kebanyakan melibatkan proses pemotongan (Sitkey 1986). Pada saat pemotongan, mata pisau menembus ke dalam bahan, melewati kekuatan bahan sehingga bahan menjadi terpisah. Pada saat pemotongan berlangsung, terjadi perbedaan deformasi pada bahan, yang tergantung pada bentuk mata pisau dan proses kinematik pemotongan (Sitkey 1986). Gambar 18(a) memperlihatkan proses pemotongan yang menggunakan dua mata pisau yang saling berhadapan dan terlibat pemotongan (countermoving blade). Contoh untuk kasus ini adalah gunting. Gambar 18(b) memperlihatkan tipe alat potong di mana bahan diletakkan pada landasan yang diam dan pisau pemotong bergerak. Contoh praktis pada proses ini adalah pada perajangan keripik singkong dengan alat chipper. Gambar 18(c) mengilustrasikan pemotongan lapisan yang tipis, di mana distribusi tegangan di sekitar mata pisau mengalami distorsi yang sangat besar akibat permukaan bebas pada sekitar bidang pemotongan. Gambar 18(d) menunjukkan metode pemotongan bebas (free cutting) yang saat ini banyak dilakukan. Pada kasus ini kecepatan mata pisau harus tinggi (20 – 40 m/s) (Sitkey 1986).

16

(a)

(b)

(c)

(d)

Gambar 18 Beberapa mekanisme pemotongan (Sitkey 1986). Mekanisme Proses Pemotongan Definisi pemotongan secara mekanik suatu bahan adalah terjadinya pemisahan bahan sepanjang garis yang sebelumnya telah ditentukan dengan menggunakan alat pemotong yang ditandai dengan kerusakan di bagian permukaan bahan. Proses pemotongan dimulai ketika mata pisau menyentuh bahan (Gambar 19a). Pada saat pisau bergerak masuk ke dalam bahan terjadi peningkatan intensitas gaya pada suatu titik hingga tercapai pada kondisi kerusakan bahan (Gambar 19b). Apabila tekanan pisau diteruskan maka terpisahnya bahan akan tercapai (Gambar 19c) (Person 1987).

Kontak

a

Penetrasi

b

Pemisahan

c

Gambar 19 Tahapan proses pemotongan bahan uji (Perrson 1987).

17

Beberapa faktor yang mempengaruhi proses pemotongan adalah tipe dan kondisi bahan yang akan dipotong, bentuk mata pisau, jari – jari dan sudut kemiringan mata pisau, ketebalan mata pisau, kecepatan mata pisau pada saat memotong, material yang digunakan untuk membuat pisau dan lain - lain (Perrson 1987). Pada proses perajangan produk umbi – umbian, pertama – tama penetrasi pisau ke dalam bahan yang mengakibatkan kompaksi (compaction) sampai pada suatu tekanan tertentu tercapai di mana terjadi patahan (rupture). Selanjutnya daerah kompaksi pisau berturut turut hingga patahan terjadi lagi. Permukaaan patahan biasanya berbentuk conchoidal. Jarak antara patahan merupakan fungsi dari ketebalan mata pisau dan sudut kemiringan mata pisau (Sitkei 1986).

Kebutuhan Daya Pemotongan Kebutuhan daya silinder pencacah agar dapat memotong serasah dengan baik dapat didekati dengan persamaan (Khurmi 2002) : P=

2.π .n.T ..........................................................................................(3) 60

di mana : P = daya pemotongan (N.m/detik) atau Watt T = torsi pemotongan (N.m) n = kecepatan putar (putaran/menit) Dari persamaan tersebut dapat dijelaskan bahwa semakin besar kecepatan putar yang terjadi maka semakin besar pula kebutuhan daya pemotongan yang terjadi. Dalam menyatakan daya keluaran dianjurkan menggunakan unit S.I (Satuan Internasional) yaitu Watt atau Kilo-Watt. Akan tetapi unit konvensional seperti horse power (hp) masih tetap populer digunakan terutama pada perusahaan – perusahaan manufacturing dan nilai ilmiah dari standar industri masing – masing negara. Satu horse power (hp) setara dengan 746 Watt (Sakai 1998).

18

METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilakukan pada bulan Januari 2010 sampai dengan bulan Agustus 2010. Tempat penelitian dilaksanakan dibeberapa tempat sebagai berikut. 1) Laboratorium Teknik Mesin Budidaya Pertanian Departemen Teknik Mesin dan Biosistem Fateta IPB untuk kegiatan desain unit pencacah dari mesin pencacah tebu, pengukuran sifat dan mekanik serasah tebu. Sifat fisik : dimensi (panjang, lebar, tebal), kadar air, kerapatan isi (bulk density) dan berat. Sifat mekanik : perlakuan pemadatan terhadap kerapatan isi (bulk density) serasah tebu. Pengujian torsi pemotongan untuk beberapa variasi kecepatan putar, dan tingkat kepadatan serasah tebu pada sudut pemotongan 3o. 2) Bengkel Departemen Teknik Mesin dan Biosistem Fateta IPB untuk kegiatan rancang bangun unit pencacah dari mesin pencacah dan pengangkut serasah tebu dan desain peralatan pengujian. 3) Perkebunan Tebu PG Subang Jawa Barat untuk kegiatan survey kondisi lahan, pengukuran kerapatan isi (bulk density), pengukuran profil guludan lahan, pengambilan sampel serasah tebu, pucuk dan batang tebu.

Alat dan Bahan Alat – alat yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Alat Konstruksi : mesin bubut, mesin bor, mesin gerinda, mesin gergaji, las listrik, tabung oksigen, (rancang bangun unit pencacah dari pencacah serasah tebu). 2. Alat Ukur : tachometer digital (Krisbow KW06-303), brigde box (Kyowa, DB-120), handy strain meter, (Kyowa, UCAM-1A), multimeter digital (Masda, DT830B), slip ring (Michigan scientific, S10 SN2866), strain gauge tipe silang (Kyowa,KGF-6-120-D16), dynamic strain amplifier (DPM 601A), software analog to digital converter (ADC), stop watch, seperangkat komputer (NEC PC 980 UV), timbangan analog, timbangan digital (Libror EC-600), oven (Memmert D 06059 model 300).

19

3. Alat Pendukung : solder, timah, kamera digital, motor diesel, tool kit, caliver. Bahan yang digunakan adalah daun tebu, pucuk tebu dan batang tebu yang diambil langsung dari perkebunan tebu subang. Tahapan Penelitian Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 20. Mulai Pengukuran karakteristik fisik serasah tebu (dimensi: panjang, lebar, berat ; kadar air, bulk density,elastisitas,) dan pengukuran profil guludan pada lahan Analisis rancangan unit pencacah pada mesin pengangkat dan pencacah serasah tebu : rancangan silinder pisau pencacah, rancangan silinder penjepit, rancangan sistem transmisi, desain konstruksi dan mekanisme kerja

Pembuatan prototipe mesin pencacah serasah tebu

Uji fungsional mesin pencacah serasah tebu Kalibrasi torsi pemotongan

Pengujian torsi pada silinder pencacah dan silinder penjepit dengan sudut pemotongan 30

Pengukuran torsi dengan berbagai variasi kepadatan serasah (8,16,24,32) kg/m3

Pengukuran torsi dengan berbagai variasi kecepatan putar silinder pemotong (400 ,450, 500, 550 rpm)

Akusisi Dan Pengolahan data

Pengukuran Panjang Potongan serasah

Selesai Gambar 20 Bagan alir dari tahapan penelitian kajian pemotongan sersah tebu dengan menggunakan pisau tipe reel. 20

Pengukuran Karakteristik Fisik Serasah Tebu Pengukuran karekteristik fisik tebu yang dilakukan terdiri dari dimensi serasah tebu, bulk density, kadar air, elastisitas dan profil guludan pada lahan tebu seperti yang disajikan pada Tabel 1. Data-data pengukuran tersebut sangat penting terutama dalam menganalisis desain unit pencacah dari mesin pencacah serasah tebu. Tabel 1 Pengukuran karakteristik fisik dan mekanik serasah tebu. Sifat Fisik

Parameter dan cara pengukuran

1

Dimensi Serasah Tebu

Daun tebu : Panjang, lebar, ketebalan (cm), berat (gram) Pucuk tebu : Panjang, lebar, ketebalan (cm), berat (gram) Alat yang digunakan: meteran, jangka sorong, timbangan

2

Bulk Density

Berat serasah tebu di lapangan = Alat yang digunakan patok, meteran dan timbangan gantung

3

Kadar air

4

Elastisitas

5

Profil guludan lahan tebu

Pengukuran berat daun, batang dan pucuk dengan menggunakan timbangan digital. Kadar air diukur dengan metode gravimetri KA % = W basah – W kering x 100 W kering Kadar air yang dihutung adalah kadar air basis kering • Pengukuran ketebalan serasah sebelum diberi tekanan (cm) • Pengukuran ketebalan serasah setelah diberi tekanan (cm) • Penentuan beban tekan dan luas penampang (kg) • Koefisien elastisitas (kg/cm) • Ratio elastisitas (sebelum dan sesudah diberi tekanan) • Lebar guludan (cm) • Jarak antar tanaman (cm) • Tinggi guludan (cm)

Adapun metode yang digunakan dalam pengukuran karakteristik serasah tebu adalah dengan cara melakukan pengukuran langsung dengan alat ukur yaitu mistar, jangka sorong dan timbangan digital. Jumlah data yang diukur untuk daun dan pucuk tebu adalah 100 data.

21

Pengukuran kerapatan isi (bulk density) serasah tebu dilakukan langsung di lahan tebu. Hal ini dilakukan untuk mengetahui kondisi lahan sebenarnya karena desain mesin serasah tebu akan diaplikasikan pada lahan tebu. Pengambilan sampel tumpukan serasah dilakukan pada luasan 2 x 2 meter secara acak. Alat yang digunakan adalah patok, meteran dan timbangan gantung. Kadar air serasah tebu berfungsi untuk mengetahui kandungan air yang terdapat pada serasah setelah pemanenan. Varietas tanaman tebu yang digunakan adalah PS 865 langsung diambil di perkebunan tebu – PG Subang 1 minggu setelah panen. Metode pengukuran kadar air bahan dilakukan dengan cara metode gravimetrik yaitu dengan menimbang berat bahan serasah berupa daun, pucuk dan tebu setelah pemanenan, setelah ditimbang selanjutnya bahan tersebut dimasukkan kedalam oven denganm suhu 100oC lalu ditimbang ulang. Elastisitas dilakukan dengan cara menekan serasah tebu dengan beban hingga ketinggian tertentu beban yang diberikan adalah 80 kg dan 50 kg dengan luas penampang 448 cm2 sebanyak 20 kali. Pengukuran ketinggian serasah sebelum dan sesudah ditekan di catat sehingga rasio perbandingan pemadatan dapat diperoleh. Pengukuran profil guludan di lahan sangat diperlukan untuk menentukan dimensi dari rancangan mesin yang akan dibuat. Adapun alat yang digunakan pada saat pengukuran di lahan adalah relief meter, water pas dan penggaris. Mekanisme pengukuran dilakukan dengan cara memasang relief meter pada lahan guludan tebu yang dilengkapi dengan water pas dengan tujuan agar posisi relief meter dalam posisi lurus seimbang. Setelah mendapatkan posisi lurus dan seimbang langkah selanjutnya lebar guludan, ketinggian guludan dan jarak antar tanaman diukur menggunakan penggaris. Pengukuran Kalibrasi Strain - Torsi Kalibrasi strain – torsi dilakukan sebelum pengukuruan torsi pemotongan dengan tujuan untuk mendapatkan persamaan regresi yang menghubungkan antara strain dengan torsi. Alat ukur yang digunakan pada kalibrasi ini adalah strain gauge, brigde box, timbangan, beban, handy strain meter. Untuk mengindera perubahan strain tersebut, pada poros pisau dipasang strain gauge tipe silang yang dipasang membentuk sirkuit jembatan Wheatstone.

22

Adapun skema pemasangan sensor strain gauge dan alat ukur yang lainnya untuk kalibrasi strain torsi dapat disajikan pada Gambar 21. Lengan beban Silinder pencacah

Handy strain Poros pencacah

Strain gauge

Brigde box

Bantalan

Rg 1

Pisau Pencacah

A B

Rg2

C B

C A

Tampak Atas

Beban Lengan beban Penjepit

Poros pencacah

Tampak Samping Gambar 21 Skema pengukuran kalibrasi strain – torsi. Pengukuran kalibrasi strain - torsi dilakukan pada dua titik pengukuran yaitu pada poros pisau pencacah dan poros penjepit (Gambar 22). Sensor strain

23

gauge dipasang pada kedua poros tersebut yang berfungsi untuk mengindra regangan yang terjadi pada saat proses puntiran dilakukan. Lengan beban dipasang tegak lurus pada setiap poros dengan panjang 1 meter yang ujungnya diberi beban. Pada saat beban diberikan regangan yang terjadi dibaca menggunakan alat handy strain meter.

Strain gauge pada poros penjepit

Lengan beban

Strain gauge pada poros pisau

Gambar 22 Pengukuran kalibrasi strain - torsi. Ukuran beban yang digantung pada ujung lengan beban dilakukan secara bertahap dari nilai yang terkecil hingga yang paling besar dan sebaliknya. Panjang lengan beban yang dirancang adalah 1 m sedangkan beban yang diberikan adalah 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 kg. Setiap pemberian beban dibaca besarnya strain pada alat ukur handy strain meter (Gambar 23).

Handy Strain

Beban

Gambar 23 Pembacaan strain pada saat diberi beban.

24

Instrumen dan Perlengkapan Pengukur Torsi Pemilihan instrumen dan perlengkapan pada pengukur torsi pemotongan merupakan langkah awal yang harus dilakukan sebelum melakukan pengukuran torsi pemotongan ataupun kalibrasi sensor. Adapun instrumen dan perlengkapan yang digunakan untuk mengukur torsi pemotongan adalah sebagai berikut : 1. Strain Gauge tipe silang berfungsi untuk mengindera perubahan regangan pada poros pencacah dan penjepit. 2. Slip ring yang berfungsi untuk meneruskan tegangan dari sensor strain gauge yang menuju brigde box. 3. Brigde box yang berfungsi untuk meneruskan tegangan dari strain gauge menuju strain amplifier. 4. Strain amplifier yang berfungsi untuk menaikkan tegangan sehingga bisa dibaca pada analog to digital converter (ADC). 5. Analog to digital converter (ADC) berfungsi untuk membaca tegangan analog menjadi digital. 6. Tachometer untuk mengukur kecepatan putar pada poros pencacah dan poros penjepit. 7. Komputer berfungsi untuk menampilkan grafik tegangan pada saat pencacahan berlansung. 8. Timbangan untuk menimbang berat serasah. 9. Multimeter dalam penelitian ini hanya untuk mengukur tegangan. 10. Alat uji berupa satu unit pencacah serasah tebu yang berfungsi untuk mencacah serasah tebu hingga potongan kecil . 11. Bak pemadatan yang berfungsi sebagai landasan serasah tebu dan memadatkan serasah tebu. Instrumen dan perlengkapan pengukur torsi tersebut kemudian dipasang pada alat uji unit pencacah yang dilengkapi dengan bak pemadatan. Setelah itu mempersiapkan bahan serasah yang akan diuji. Adapun skema pemasangan alat ukur untuk pengukuran torsi pemotongan seperti yang disajikan pada Gambar 24.

25

Pendorong serasah Komputer

ADC Bak pemadatan Gear box Dynamic Strain Amplifier

Strain gauge

Silinder penjepit

Slip ring

Brigde box Puli Belt

Silinder pencacah

Mesin diesel

Gambar 24 Skema pengujian torsi pemotongan serasah tebu. Pengkuran Kalibrasi Strain – Tegangan Kalibrasi strain – tegangan dilakukan untuk memperoleh persamaan regresi yang menghubungkan antara strain dengan tegangan. Pemasangan alat ukur untuk kalibrasi ini adalah strain gauge, dynamic strain amplifier, brigde box, slip ring, software analog to digital converter (ADC) dan 1 unit komputer (Gambar 25). Pengukuran kalibrasi ini dilakukan sebelum pengujian berlangsung. Variasi beban diperoleh dengan mengatur beban strain pada dynamic strain amplifier dengan berbagai nilai strain. Nilai beban strain yang diberikan adalah 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 dan 500 με. Setiap kali pemberian beban strain dibaca keluaran tegangan pada komputer.

26

Strain Amplifier

Alat uji

Komputer

Gambar 25 Pengukuran kalibrasi strain – tegangan. Pengukuran Torsi Parameter yang diukur dalam pengujian adalah perubahan torsi akibat pemotongan. Pengukuran torsi pemotongan dilakukan dengan cara memotong serasah tebu yang masuk ke dalam mesin pencacah serasah tebu lalu sensor strain gauge akan mengindera regangan yang terjadi. Alat ukur yang digunakan dalam pengujian torsi pemotongan adalah strain gauge, dynamic strain amplifier, brigde box, slip ring, software analog to digital converter (ADC), stabilizer, tachometer, stopwatch, 1 unit komputer, alat uji berupa unit pencacah dan bak pemadatan. Bak pemadatan dirancang dengan ukuran panjang 1.2 m, lebar 60 cm dan tinggi 10 cm yang berfungsi untuk memasukkan serasah tebu yang akan dicacah Ukurun tersebut dirancang untuk memperoleh kecepatan umpan 0.3 m/s dan kerapatan isi serasah tebu yang dapat ditekan hingga ketebalan 10 cm sesuai dengan jarak silinder penjepit (Gambar 26).

Bak pemadatan

Gambar 26 Bak pemadatan.

27

Slip ring dipasang pada ujung poros pencacah dan poros penjepit yang berfungsi untuk meneruskan sinyal listrik dari sensor strain gauge menuju brigde box ketika pengujian berlangsung (Gambar 27). Agar kabel listrik tidak melilit pada poros yang sedang berputar maka sepanjang poros dibuat alur dengan cara membubut poros dengan kedalaman tertentu. Sinyal yang telah diterima oleh brigde box selanjutnya diteruskan ke dynamic strain amplifier. Alat ukur ini berfungsi untuk membesarkan atau menguatkan sinyal dari sensor yang relative masih kecil. Untuk dapat dibaca di komputer maka dibutuhkan suatu software analog to digital converter (ADC) yang berfungsi untuk merubah data analog ke digital.

Slip ring

Gambar 27 Posisi slip ring pada poros pencacah dan poros penjepit. Setelah alat ukur terpasang seluruhnya pada alat uji, langkah awal adalah melakukan kalibrasi strain - tegangan dengan tujuan agar alat ukur dapat berfungsi dengan baik. Kalibrasi strain – tegangan selalu dilakukan setiap kali akan melakukan pengujian. Pengujian dimulai dengan mempersiapkan serasah tebu yang akan dicacah selanjutnya menghidupkan mesin diesel. Kecepatan putar dari mesin diesel direduksi dengan rasio 1 : 4 dengan menggunakan belt dan puli agar diperoleh kecepatan putar poros pencacah yang diinginkan. Adapun variasi kecepatan putar pada saat pengujian adalah 400, 450, 500, 550 rpm dengan sudut pemotongan pisau 3o. Mengingat serasah tebu bersifat bulky, serasah dapat dipadatkan hingga 4 kali dengan variasi kepadatan dibuat 4 perlakuan yaitu 8, 16, 24, 32 kg/m3. Nilai tersebut diambil dengan dasar kapasitas lapang hasil perhitungan adalah 1.9 ton/ jam yang bisa dipadatkan hingga 4 kalinya. Pada saat 28

alat uji mulai beroperasi kecepatan putar pada poros pencacah diukur dengan menggunakan tachometer langkah selanjutnya adalah memasukkan serasah tebu yang telah dipersiapkan ke dalam bak pemadatan. Mekanisme pengumpanan dilakukan secara manual yaitu dengan cara mendorong serasah tebu dengan menggunakan alat pendorong agar masuk pada silinder penjepit. Waktu yang dibutuhkan untuk mendorong serasah tebu adalah 4 detik dengan jarak tempuh adalah 1.2 m sehingga kecepatan maju serasah pada pengumpanan adalah 0.3 m/s. Pengujian ini dilakukan dengan ulangan sebanyak 2 kali. Persamaan Torsi Terukur Kalibrasi strain – torsi dan kalibrasi strain – tegangan masing – masing akan menghasilkan suatu persamaan regresi. Persamaan strain - tegangan yang diperoleh kemudian disubsitusi ke dalam persamaan strain - torsi sehingga diperoleh persamaan torsi terukur. Akusisi dan Pengolahan Data Akusisi data dilakukan sebelum pengujian berlangsung. Adapun dasar dalam penentuan sampling data adalah kecepatan putar yang akan digunakan. Kecepatan putar yang digunakan pada saat pengujian adalah 500 rpm dengan jumlah pisau sebanyak 8 buah sehingga jumlah pemotongan setiap menitnya adalah 500 x 8 = 4000 pemotongan/menit atau 66 pemotongan/detik. Frekuensi sampling yang diperlukan jika 1 siklus diambil data sebanyak 5 kali adalah 5 x 66 = 333 Hertz. Frekuensi yang disetting pada software analog to digital converter (ADC) yang digunakan adalah 500 Hertz. Nilai tersebut dipilih karena mendekati nilai frekuensi hasil perhitungan. Adapun periode sampling untuk setiap data yang terekam adalah T = 1/f = 1/500 = 2 ms (milli second). Skala tegangan yang digunakan pada saat pengujian adalah 10 V dalam bentuk + 5 dan -5 V. Data pengukuran terdiri dari 2 jenis yaitu data tegangan tanpa beban dan data tegangan dengan beban yang dilakukan pada 2 titik sensor yaitu pada poros pencacah dan poros penjepit. Hasil data pengukuran kemudian direkam oleh komputer untuk keperluan analisis data. Data hasil pengukuran selanjutnya diolah untuk memperoleh grafik torsi pemotongan. Adapun cara pengolahan data hasil pengukuran adalah mencari standar deviasi, tegangan maksimum, tegangan minimum, rata – rata tegangan

29

sebelum pembebanan, rata – rata tegangan setelah pembebanan dan rata – rata tegangan pemotongan (Lampiran 5). Voltase pemotongan (V p ) yang digunakan untuk torsi adalah voltase pemotongan yang diperoleh dari persamaan berikut : V p = V b – V tb .....................................................................................(4) di mana : Vp

= voltase pemotongan (V)

Vb

= voltase dengan beban (V)

V tb

= voltase tanpa beban (V)

Torsi pemotongan diperoleh dengan mensubsitusikan V p ke persamaan yang diperoleh dari hasil kalibrasi. T = V p . d . b…………………………………………………….….(5) di mana : T = torsi terukur (kg.m) V p = voltase pemotongan (V) d = gradien kurva hasil kalibrasi strain - tegangan (με/V) b = gradien kurva hasil kalibrasi strain – torsi (kg.m/ με) Hasil dari akusisi dan pengolahan data pengukuran kemudian dianalisis untuk memperoleh hubungan torsi pemotongan terhadap tingkat kepadatan serasah dengan berbagai kecepatan putar unit pencacah, hubungan antara daya pemotongan dengan tingkat kepadatan dengan berbagai kecepatan putar yang terjadi untuk setiap perlakuan dan panjang serasah tebu hasil cacahan. Pengukuran Kapasitas Kapasitas mesin dilakukan sebanyak 4 kali sesuai dengan tingkat kepadatan yaitu 8,12,24 dan 32 kg/m3. Untuk mendekati kecepatan umpan 0.3 m/s maka dirancang dimensi bak pemadatan dengan ukuran panjang 1.2 m, tinggi 0.1 m dan lebar 0.6 cm dengan waktu yang dibutuhkan untuk sekali pengumpanan adalah 4 detik. Berdasarkan hasil perhitungan (Lampiran 19) berat serasah yang diumpankan adalah 0.6 kg, 1.2 kg, 1.7 kg, 2.3 kg sehingga kapasitas teoritis untuk masing – masing pengumpanan adalah 540 kg/jam, 1.08 ton/jam, 1.53 ton/jam dan 2.07 ton/jam.

30

Pengukuran Panjang Potongan Hasil cacahan berupa serasah tebu yang telah terpotong kemudian diambil secara acak untuk setiap perlakuan. Adapun metode pengukuran yang dilakukan yaitu dengan cara mengukur langsung setiap panjang potongan hasil cacahan dengan menggunakan jangka sorong dan penggaris seperti yang disajikan pada Gambar 28.

Gambar 28 Pengukuran panjang hasil pemotongan serasah. Jumlah data yang diukur untuk setiap perlakuan adalah 30 potongan serasah tebu. Perlakuan pada saat pengujian adalah 16 perlakuan sehingga total data panjang serasah hasil pengukuran berjumlah 480 data. Data aktual panjang pemotongan kemudian dianalisis untuk setiap kecepatan putar yang berbeda dan dibandingkan dengan data perhitungan panjang pemotongan secara teoritis.

31

PENDEKATAN DESAIN Kriteria Desain dan Gambaran Umum Proses Pencacahan

Mengingat lahan tebu yang cukup luas kegiatan pencacahan serasah tebu hanya bisa dilakukan dengan sistem mekanisasi. Mesin pencacah serasah tebu ini dirancang khusus untuk mencacah serasah tebu yang terhampar dilahan yang ditarik oleh traktor roda empat. Untuk itu unit pencacah yang merupakan bagian dari mesin pencacah serasah tebu secara keseluruhan perlu dirancang dengan dasar perancangan sebagai berikut. 1. Kecepatan maju (linier) serasah adalah 0.3 m/s yang bergerak dari unit pengambil menuju unit penjepit dan akhirnya masuk pada unit pencacah. Angka tersebut diambil sama dengan kecepatan maju traktor yang terendah. 2. Panjang silinder pemotong adalah 60 cm. Angka tersebut setengah dari lebar jarak tanaman yaitu 120 cm dengan harapan serasah yang berada di antara guludan dapat terangkat semua oleh unit pengangkat dan diteruskan menuju unit pencacah. 3. Mekanisme pemotongan menggunkan tipe reel mengingat sifat serasah tebu yang liat dan bulky. 4. Jumlah pisau dipasang 8 buah dengan harapan dapat memotong serasah hingga panjang potongan 1 cm. 5. Diameter silinder pemotong adalah 429 mm dengan dasar lebar pisau pemotong adalah 96 mm dan jarak antara pisau adalah 72 mm yang dipasang pada silinder pemotong sebanyak 8 buah. Secara umum proses pencacahan dimulai dengan pengambilan serasah sambil mesin bergerak maju. Silinder pengambil serasah tebu dengan berputar searah jarum jam kemudian mengambil serasah dari lahan dengan menggunakan silinder batang pengait. Selanjutnya dengan arah maju traktor dan daya dorong silinder batang pengait serasah masuk pada bagian pengangkat (konveyor). Pada bagian konveyor, serasah bergerak menuju silinder penjepit untuk dipadatkan hingga ketebalan yang lebih tipis. Pegas tekan dipasang di antara silinder penjepit dan silinder pengarah dengan harapan agar tidak terjadi kemacetan pada arah maju serasah. Dengan memanfaatkan putaran dari silinder penjepit selanjutnya serasah

32

didorong menuju silinder pengumpan, dan akhirnya masuk pada silinder pencacah. Pada bagian pencacah inilah diharapkan serasah tebu dapat dipotong hingga panjang potongan 1 cm. Skema proses pengambilan dan pencacahan serasah disajikan pada Gambar 29.

Pisau Pencacah Silinder Penjepit (pengumpan)

Konveyor

Silinder pengambil

Arah Maju Traktor

Gambar 29 Mekanisme gerakan serasah tebu. Desain Fungsional Fungsi utama dari pencacahan serasah tebu adalah untuk mencacah serasah tebu sesuai kondisi serasah dan panjang potongan yang diinginkan. Untuk memenuhi fungsi utama maka diperlukan fungsi penunjang yaitu mengumpankan serasah untuk dicacah dan memotong serasah yang diumpankan dengan panjang potongan yang dikehendaki. Pada fungsi pengumpanan diperlukan fungsi pengambilan serasah dan pengarah serasah sehingga serasah bisa masuk ke bagian silinder pencacah seperti yang disajikan pada Gambar 30.

33

Mencacah serasah tebu sesuai kondisi serasah dan panjang potongan yang diinginkan

Mengumpankan serasah untuk dicacah

Memotong serasah yang diumpankan pada potongan yang dikehendaki

Mengarahkan serasah ke bagian pencacah

Mengambil Serasah

Gambar 30 Skema desain fungsional unit pencacah. Untuk memenuhi fungsi – fungsi tersebut maka dipilih komponen – komponen yang sesuai seperti yang disajikan pada Tabel 2. Tabel 2 Komponen untuk memenuhi fungsi desain Fungsi/sub fungsi Mengambilan serasah

1.

2. 3. Mengarahkan serasah ke 1. bagian pencacah 2.

Memotong serasah yang diumpankan pada potongan yang dikendaki

Alternatif komponen/ mekanisme Sepasang silinder dengan arah berlawanan Sistem konveyor Sistem auger Sepasang silinder dengan arah berlawanan Mekanisme curah menggunakan hoper

1. Slinder pemotong tipe reel dengan bed knife 2. Pisau tipe cutter bar 3. Pisau tipe slasher

Komponen yang dipilih Sepasang silinder dengan arah berlawanan Sepasang silinder dengan arah berlawanan

Silinder pemotong tipe reel dengan bed knife

Desain Struktural dan Analisis Teknik Desain struktural dalam penelitian ini hanya dibatasi pada unit pencacah dan unit penjepit. Kapasitas mesin yang dirancang dihitung berdasarkan jumlah serasah di lapangan hasil pengukuran. Berdasarkan hasil pengukuran dan perhitungan secara teoritis kerapatan isi (bulk density) serasah tebu adalah 7.7

34

kg/m3, ketebalan serasah di lapangan 40 cm, kecepatan maju traktor 0.3 m/s dan lebar alur yang dirancang adalah 60 cm sehingga jumlah serasah yang ada di lapangan yang dapat dicacah adalah 1.9 ton/jam (Lampiran 1). Analisis Desain Silinder Pisau Pencacah Pisau yang dipakai adalah pisau tipe reel yang ditempatkan pada dudukan pisau yang berbentuk silinder yang berfungsi sebagai pemotong serasah tebu. Tipe ini dipakai karena sifat serasah yang liat dan bulky dengan harapan hasil potongannya bisa merata. Pada konstruksi silinder pencacah, pisau bergerak (movable blade) dipasang sebanyak 8 buah dan pisau diam (stasioner blade) dipasang sebanyak 1 buah. Bahan pisau terbuat dari bahan baja yang dikeraskan (heat treatment). Posisi pisau bergerak (movable) ditempatkan pada silinder berdiameter 429 mm dengan berat silinder 80 kg. Untuk meneruskan sistem transmisi pada rangkaian unit pencacah perlu direncanakan diameter poros silinder sehingga sistem pengoperasian pencacahan dapat berjalan dengan baik. Berdasarkan hasil perhitungan yang disajikan pada Lampiran 2 diperoleh bahwa diameter poros minimal silinder pencacah adalah 40 mm dengan asumsi torsi pemotongan serasah adalah 20 kg.m. Untuk faktor keamanan maka diameter poros silinder yang dipakai adalah 45 mm. Hal ini disesuaikan dengan ukuran yang ada di pasaran. Adapun rancangan diameter poros dan silinder pencacah seperti yang disajikan pada Gambar 31. Pisau bergerak

Bed knife

Gambar 31 Silinder dudukan pisau pencacah. Posisi penempatan pisau pada silinder pemotong dibuat miring sekitar 30 sehingga diharapkan dapat memotong (shear) serasah menjadi ukurun kecil. Cara kerja dari pisau pencacah ini bergerak secara berputar ke arah pisau diam

35

(bedknife). Mengingat jenis pisau yang dipasang adalah pisau lurus maka ketinggian dudukan pisau antara ujung pisau dibuat tidak sama yaitu 15 mm dan 37 mm. Hal ini dilakukan agar pada saat pemotongan berlangsung titik pisau dari ujung ke ujung dapat bertemu dengan pisau diam dengan jarak 1 mm. Untuk kepentingan pengujian skala laboratoriun sumber putaran diambil dari motor diesel melalui poros pisau pencacah. Adapun bentuk pisau pencacah seperti terlihat pada Gambar 32.

27o

Gambar 32 Posisi pisau. Bentuk pisau dibuat panjang dengan sudut mata pisau adalah 27o, panjang pisau 60 cm, lebar pisau 9.6 cm, ketebalan pisau 1.2 cm dan berat pisau 4.3 kg. Untuk mendapatkan panjang pemotongan 1 cm dengan kecepatan linier serasah tebu pada pengumpanan adalah 0.3 m/s, jumlah pisau yang dipasang sebanyak 8 buah maka kecepatan putar yang dihasilkan adalah 225 rpm (Lampiran 3). Kecapatan putar tersebut merupakan kecepatan tanpa slip. Untuk kepentingan pengujian maka diambil kecepatan putar yang lebih besar dari 225 rpm yaitu 400, 450, 500 dan 550 rpm. Berdasarkan hasil perhitungan secara teoritis panjang potongan untuk 400 rpm adalah 5.6 mm, 450 rpm adalah 5 mm, 500 rpm adalah 4.5 mm dan 550 rpm adalah 4.1 mm. Analisis Desain Silinder Penjepit Silinder penjepit berfungsi untuk menekan bulky dari serasah tebu hingga ketebalan serasah 10 cm yang sebelumnya ketinggian di lapangan adalah 40 cm dengan rasio 1:4. Hal ini dikarenakan hasil pengukuran di lapangan menunjukkan bahwa tumpukkan serasah tebu dapat ditekan hingga 4 kali. Bentuk gerigi yang

36

dipasang pada luar silinder penjepit diharapkan dapat mencengkram dan menarik serasah masuk pada silinder penjepit. Diameter silinder penjepit dibuat ukuran paling besar dibandingkan dengan silinder pengarah dengan tujuan agar memiliki torsi yang besar untuk menarik masuk serasah ke dalam silinder penjepit. Masing-masing pasangan silinder dipasang sejajar dengan jarak dinding silinder yang cukup untuk menjepit dan mengumpankan ke silinder pencacah. Aliran tersebut diperoleh dari putaran silinder yang saling berlawan ke arah dalam seperti terlihat pada Gambar 33.

Silinder Penjepit

Silinder pengarah

Gambar 33 Rancangan tiga dimensi silinder penjepit dan pengarah. Pegas tekan dipasang diatas silinder penjepit dan silinder pengarah dengan tujuan untuk menghindari kemacetan ketika serasah masuk pada silinder penjepit dan pengarah. Pada unit penjepit jumlah silinder di desain sebanyak 4 buah. Silinder penjepit bagian atas berdiameter 270 mm, bagian bawah berdiameter 220 mm, silinder pengarah bagian atas berdiameter 180 mm dan bagian bawah berdiameter 80 mm. Ukuran dari diameter silinder tersebut dirancang untuk mendekati nilai kecepatan maju serasah yaitu 0.3 m/s. Adapun rancangan unit penjepit dapat disajikan pada Gambar 34. Perhitungan dan penentuan ukuran sproket didekati dengan nilai kecepatan putar silinder dan dimensi ukuran silinder unit penjepit. Berdasarkan hasil perhitungan untuk kecepatan putar 400 rpm diperoleh nilai sebagai berikut (Lampiran 4). Kebutuhan jumlah gigi sproket silinder penjepit bagian atas adalah

37

30 gigi, silinder penjepit bagian bawah adalah 25 gigi, silinder pengarah bagian atas adalah 20 gigi dan silinder pengarah bagian bawah adalah 9 gigi.

Gambar 34 Rancangan dua dimensi silinder penjepit dan pengarah. Analisis Sistem Transmisi Untuk menggerakan silinder penjepit dan silinder pengarah sistem transmisi yang dipakai menggunakan rantai dan sprocket. Satu buah gear box dengan rasio 1 : 10 dipasang poros silinder pengarah dengan tujuan kecepatan putar pada unit penjepit mendekati kecepatan maju linier serasah yaitu 0.3 m/s. Penggunaan rantai dan sprocket dipilih untuk menghindari slip yang terjadi. Arah putaran dari unit penjepit dan unit pencacah seperti disajikan pada Gambar 35. Perhitungan penentuan ukuran sprocket disajikan pada Lampiran 4.

38

Sproket penjepit

Sproket pengarah

Sproket pencacah

Mesin diesel

Z8 Z2, Z3 Z7 Z1 Bagian atas

Bagian bawah Z6 Z4, Z5

Gambar 35 Skema transmisi pada unit pencacah. Sumber daya untuk memutarkan silinder pisau pencacah berasal dari mesin diesel 8.5 hp dengan kecepatan putar maksimal 2200 rpm kemudian diturunkan secara berangsur hingga 1600 rpm. Sistem transmisi yang digunakan menggunakan belt dan puli dengan rasio 1 : 4 sehingga kecepatan putar yang terjadi pada poros pencacah adalah 550, 500, 450 dan 400 rpm sesuai dengan perlakuan pengujian. Secara keseluruhan mesin pencacah serasah tebu yang dirancang merupakan prototipe pertama seperti yang disajajikan pada Gambar 36.

Gambar 36 Rancangan konstruksi mesin pencacah serasah tebu.

39

HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Fisik SerasahTebu Pengukuran karakteristik daun dan pucuk telah dilakukan di laboratorium Teknik Mesin Budidaya Pertanian seperti yang disajikan pada Gambar 37.

Gambar 37 Pengukuran karakteristik serasah tebu. Dari hasil pengukuran terhadap daun dan pucuk tebu (Lampiran 6) diperoleh data – data seperti pada Tabel 3. Tabel 3 Karakteristik fisik daun tebu Karakteristik Rata – rata Kisaran 161.51 cm

117 – 195 cm

Simpangan baku 14.45

Lebar posisi tepi daun

4.38 cm

3.0 – 6.0 cm

0.8

Lebar posisi tengah daun

4.08 cm

2.8 – 5.6 cm

0.67

Lebar posisi ujung daun

3.89 cm

2.9 -5.3 cm

0.65

Tebal daun

0.25 cm

0.25 cm

0

Berat daun

8.90 gram

3.5 – 13 gram

1.78

Panjang daun

Dari data tersebut diperoleh lebar rata – rata daun adalah 4.12 cm Sedangkan data hasil pengukuran terhadap pucuk tebu (Lampiran 7) dengan metode pengukuran yang sama adalah seperti pada Tabel 4.

40

Tabel 4 Karakteristik fisik pucuk tebu Karakteristik

Rata – rata

Kisaran

162.54 cm

130 – 190 cm

Simpangan baku 11.6

Jumlah daun

4 unit

3.0 -6.0 unit

0.8

Lebar pucuk

5.02 cm

4.0 – 6.0 cm

0.74

21.34 mm

15.3 – 32.3 mm

3.64

Tebal pucuk

0.35 cm

0.2 – 0.5 cm

0.06

Berat pucuk

57.35 gram

29.0 – 98.1 gram

14.87

Panjang pucuk

Diameter pucuk

Data – data tersebut sangat diperlukan khususnya dalam mendesain unit pencacah serasah tebu dan alat pengujian torsi karena tebal pucuk ada yang 0.2 cm ( 2 mm) maka jarak antara pisau pemotong pucuk tidak boleh lebih dari 2 mm. Kerapatan Isi (Bulk Density) Serasah Tebu Pengukuran kerapatan isi (bulk density) serasah tebu dilakukan langsung di lahan tebu seperti yang disajikan pada Gambar 38.

Gambar 38 Pengukuran serasah tebu di lahan. Berdasarkan hasil pengukuran yang disajikan pada Lampiran 8 rata-rata tinggi tumpukan serasah tebu di lahan adalah 0.36 meter, dan memiliki kerapatan isi rata-rata 7.7 kg/m3. Ketinggian tumpukan ini sebagai dasar dalam mendisain unit pengambilan serasah tebu. Sementara, kerapatan isi akan sangat mempengaruhi mekanisme pengangkatan, pengaliran serasah menuju bagian

41

penjepit dan akhirnya sampai pada bagian pencacah. Data tersebut juga bermanfaat untuk menentukan bentuk dan ukuran unit pengumpan dan unit pencacah serasah tebu. Kadar Air Serasah Tebu Hasil pengukuran dan perhitungan mengenai kadar air serasah tebu pada basis kering menunjukan bahwa rata – rata kadar air batang adalah 84.1%, rata – rata kadar air pucuk adalah 15.7%, dan rata – rata kadar air daun adalah 16.9% (Lampiran 9). Elastisitas Serasah Tebu Serasah tebu yang tersebar di lahan bersifat bulky dan berrongga sehingga memungkinkan untuk dipadatkan. Berdasarkan hasil pengukuran (Lampiran 10) serasah tebu dapat dipadatkan hingga 4 kali. Hal ini sebagai dasar pertimbangan untuk desain silinder penjepit dan pengujian pemadatan.

Profil Guludan Lahan Tebu Pengukuran profil guludan dilakukan langsung di lapangan seperti yang disajikan Gambar 39.

Gambar 39 Pengukuran profil guludan di perkebunan tebu.

42

Data profil guludan sangat diperlukan untuk mendisain dimensi dan ketinggian rangka dari mesin pencacah serasah tebu, untuk menghidari benturan antara mesin pencacah dengan tinggi guludan. Sedangkan data lebar jarak tanaman diperlukan untuk lebar pengambilan serasah dan posisi pijakan roda agar bisa bergerak sesuai dengan alur. Berdasarkan hasil pengukuran diperoleh data bahwa lebar guludan 120 cm, jarak antar tanaman 120 cm, tinggi guludan 20 cm (Gambar 40).

20 cm

120 cm

120 cm

Gambar 40 Profil guludan di perkebunan tebu – PG Subang Jawa Barat. Lebar mesin pencacah yang dirancang adalah 240 cm dua kali jarak tanaman. Hal ini karena mempertimbangkan pemasangan alat lain pada mesin pencacah seperti lebar gear box, lebar sprocket dan lebar bantalan. Selain itu posisi roda harus masuk pada alur guludan. Adapun lebar unit pengambil dirancang 60 cm setengah dari jarak tanaman dengan harapan agar serasah yang ada di lahan bisa terambil dengan baik. Mengingat unit pengambil terintegrasi dengan unit pencacah maka nilai lebar unit pengambil tersebut merupakan dasar dalam menentukan panjang silinder penjepit ataupun silinder pencacah.

Pembuatan Unit Pencacah Serasah Tebu Secara keseluruhan proses pembuatan prototipe mesin pencacah serasah tebu didasarkan pada gambar kerja hasil rancangan (Lampiran 23). Adapun proses pembuatan dimulai dari pembuatan rangka, silinder pemcacah, silinder penjepit, dan konveyor (Gambar 41). Akan tetapi pada penelitian ini hanya dibahas pada unit pencacah saja.

43

Rangka

Silinder pencacah

Silinder penjepit

Konveyor

Gambar 41 Proses pembuatan prototipe mesin pencacah. Dengan mengikuti kaidah – kaidah dalam mendisain suatu mesin, khususnya mesin – mesin pertanian pada akhirnya desain unit pencacah yang merupakan bagian dari mesin pencacah dan pengambil serasah tebu dapat di pabrikasi. Secara struktural mesin pencacah serasah tebu dapat dilihat pada Gambar 42.

Gambar 42 Prototipe mesin pencacah serasah tebu.

44

Uji Kinerja Mesin Pencacah Serasah Tebu Uji kinerja secara stasioner (off farm) terhadap mesin pencacah serasah tebu telah dilakukan dengan bahan umpan adalah serasah tebu. Tujuan utama dalam uji kinerja ini adalah untuk mengetahui kemampuan mengambil serasah dari atas tanah, mengalirkan sekaligus menekan, mengumpan sambil menjepit dan mencacahnya. Selain itu juga untuk mengetahui kapasitas aktual pada mesin tersebut dan hasil cacahannya. Berdasarkan hasil pengukuran (Lampiran 11) kapasitas aktual mesin serasah tebu adalah 398 kg/jam. Waktu yang diukur pada saat pengujian dimulai dari serasah masuk unit pengambil kemudian diteruskan pada bagian penjepit dan akhirnya pada bagian pencacah. Tetapi panjang potongan dari serasah tebu masih jauh dari harapan lebih dari 4 cm dan hasil potongannya tidak seragam. Hal ini dikarenakan sudut pemotongan dari pisau pemotong tidak seragam, jarak antara pisau yang bergerak dengan pisau diam kurang rapat sekitar 1 – 2 mm. Untuk mendapatkan hasil yang diharapkan telah dilakukan perbaikan khususnya pada unit pencacah terutama sudut pemotongan yang telah diseragamkan sebesar 3o, lalu memperbaiki kerapatan antara pisau bergerak dengan pisau diam dengan jarak 0.5 mm. Hasil pemotongan serasah setelah posisi pisau diperbaiki yaitu berkisar antara 1.7 – 3.2 cm mendekati perhitungan secara teoritis. Hasil Pengukuran Kalibrasi Strain – Torsi Berdasarkan hasil pengukuran kalibrasi strain - torsi diperoleh persamaan untuk poros pisau pencacah (Lampiran 12):

ε = 45.66 T – 0.313 …………………………………………….(6) sedangkan persamaan untuk poros silinder penjepit (Lampiran 13):

ε = 77.81 T + 0.376……………………………………………(7) Hasil Pengukuran Kalibrasi Strain – Tegangan Berdasarkan hasil pengukuran kalibrasi strain – tegangan (Lampiran 14) diperoleh persamaan untuk poros pisau pencacah : V = 0.004 ε – 0.098 ……………………………………………(8) Sedangkan persamaan untuk poros silinder penjepit :

45

V = 0.004 ε + 0.413…………………………………………….(9) Persamaan Torsi Terukur Torsi terukur diperoleh dengan cara mensubtitusi persamaan (8) ke persamaan (6) (Lampiran 15). Adapun persamaan yang diperoleh untuk poros pisau pencacah adalah sebagai berikut : T = 5.474 V + 0.543 ……………………………………………(10) Sedangkan torsi pada poros silinder penjepit dengan cara mensubsitusi persamaan (9) ke persamaan (7) (Lampiran 16) sehingga diperoleh : T = 3.2 V - 1.317………………………………………………..(11) Persamaan (10) dan persamaan (11) digunakan sebagai persamaan untuk mengkonversi data tegangan hasil pengukuran menjadi torsi pemotongan pada percobaan pencacahan serasah tebu.

Hasil Pengujian Torsi Pemotongan Pengujian torsi pemotongan dilakukan secara berkelanjutan mulai sebelum pemotongan, selama pemotongan, dan setelah pemotongan dengan periode perekaman untuk setiap data adalah 2 ms (milli second) pada variasi kecepatan putar dan bulk density yang berbeda – beda dengan sudut potong 3o. Jumlah data yang terekam berupa tegangan kemudian disimpan menggunakan seperangkat komputer yang selanjutnya dapat diperagakan untuk keperluan analisis data Sebagai salah satu contoh hasil pengukuran dapat dilihat pada Gambar 43.

Gambar 43 Contoh data yang terekam pada saat pengukuran.

46

Sedangkan waktu yang diperlukan ketika dilakukan pengujian torsi sebelum pemotongan, pada saat pemotngan dan setelah pemotongan dapat disajikan pada Gambar 44.

Gambar 44 Contoh data pengukuran torsi pemotongan dalam selang waktu. Grafik tersebut menunjukan bahwa pada saat alat uji dioperasikan dengan kecepatan putar 450 rpm dan bulk density 16 kg/m3 untuk selang waktu 0 – 3 detik belum terjadi peningkatan tegangan. Kemudian pada selang waktu 3 – 5.5 detik terjadi peningkatan tegangan. Tegangan maksimal yang terjadi pada detik ke-4 dengan nilai tegangan 0.69 Volt (Lampiran 17). Setelah detik ke-5.5 tegangan kembali normal, yang berarti serasah tebu telah melewati tahapan proses pencacahan. Rata – rata tegangan sebelum pembebanan adalah 0.032 Volt dan setelah pembebanan 0.445 Volt. Rata – rata pemotongan adalah 0.413 Volt yang diperoleh dari selisih antara tegangan sebelum dan setelah pembebanan. Standar deviasi sebelum pembebanan adalah 0.181 Mengacu pada persamaan (10) diperoleh nilai torsi untuk variasi kecepatan putar 450 rpm dan bulk density 16 kg/m3 adalah 2.8 kg.m atau 27.5 N.m sehingga daya yang dibutuhkan berdasarkan persamaan (3) diperoleh 1.73 hp (Lampiran 18). Sedangkan torsi untuk silinder penjepit bernilai 0, hal ini karena pada saat terjadi pembebanan fluktuasi nilai tegangan pada silinder penjepit sangat kecil berkisar antara 0.01 – 0.009 Volt (Lampiran 17).

47

Analisis Data Hasil Analisis Torsi Pemotongan Terhadap Tingkat Kepadatan Serasah tebu yang telah melewati silinder penjepit selanjutnya masuk pada silinder pencacah. Torsi pemotongan yang terjadi pada silider pencacah diperoleh dari selisih antara rata – rata tegangan sebelum pembebanan dan rata – rata tegangan setelah diberi beban. Adapun grafik hubungan antara torsi pemotongan, kecepatan putar dan tingkat kepadatan seperti disajikan pada Gambar 45.

Gambar 45 Grafik hubungan torsi pemotongan dengan tingkat kepadatan. Gambar 45 menunjukkan bahwa pada saat serasah masuk pada silinder pencacah terjadi peningkatan torsi yang cukup signifkan dengan naiknya tingkat kepadatan untuk semua perlakuan. Nilai torsi terbesar terjadi pada kecepatan putar 400 rpm yaitu sebesar 4.03 kg.m dengan bulk density 32 kg/m3. Sedangkan untuk kecepatan putar 550 rpm adalah sebesar 3.37 kg.m dengan bulk density 32 kg/m3. Pada nilai bulk density yang sama besarnya torsi pemotongan sangat dipengaruhi oleh kecepatan putar yang terjadi. Semakin tinggi nilai kecepatan putar maka torsi yang terjadi akan mengecil begitupun sebaliknya, hal ini membuktikan bahwa persamaan (3) sesuai dengan hasil pengujian. Pada kecepatan putar yang lebih rendah beban yang diterima oleh pisau pemotong untuk memotong serasah cukup besar. Hal ini karena serasah mengalami kompaksi yang dilakukan oleh tekanan pisau pemotong cukup besar dengan meningkatnya bulk density dan akibatnya serasah tersebut semakin padat dan keras sehingga nilai torsi pemotongan yang

48

dihasilkanpun besar yaitu 4.03 kg/m3. Nilai torsipun sangat dipengaruhi oleh kondisi serasah yang ada di lapangan. Semakin lama serasah tersimpan di lahan maka kondisinya akan semakin lapuk, hal ini akan memperkecil nilai torsi yang dihasilkan karena beban untuk memotong serasah akan lebih ringan. Hasil Analisis Daya Pemotongan Terhadap Tingkat Kepadatan Kebutuhan daya yang dibutuhkan sangat penting khususnya dalam memilih mesin penggerak mula dalam pengoperasian mesin pencacah serasah tebu. Nilai torsi yang diperoleh kemudian dimasukkkan pada persamaan (3) dengan nilai kecepatan putar dari 400 hingga 550 rpm. Adapun grafik hubungan antara daya pemotongan, kecepatan putar dan tingkat pemadataan dapat dilihat pada Gambar 46.

Gambar 46 Kebutuhan daya untuk mesin pencacah serasah tebu. Gambar 46 menunjukkan bahwa daya pemotongan mengalami trend menaik seiring dengan meningkatnya tingkat kepadatan dari serasah tebu. Daya pemotongan tertinggi terjadi pada kecepatan putar 550 rpm yaitu 2.55 HP dengan perlakuan bulk density 32 kg/m3. Begitu juga sebaliknya daya yang terjadi akan menurun seiring dengan menurunnya kecepatan putar. Hubungan Kecepatan Putar, Kapasitas dan Daya Pemotongan Adapun hubungan antara kecepatan putar, kapasitas dan daya pemotongan dapat dilihat pada Gambar 47.

49

Gambar 47 Grafik hubungan antara kapasitas dengan daya pemotongan. Dengan mengacu pada kecepatan umpan serasah 0.3 m/s maka daya pemotongan mengalami trend menaik dengan meningkatnya kapasitas alat pencacah. Pada kecepatan putar 550 rpm kapasitas mesin yang dihasilkan adalah 2.07 ton/jam (Lampiran 19). Dengan demikian energi pemotongan terkecil per kg serasahnya adalah 0.792 Watt jam/kg (Lampiran 20) Hasil Pemotongan Serasah Tebu Jika dilihat secara keseluruhan terhadap hasil pemotongan serasah tebu. Maka terlihat bahwa pemotongan terhadap serasah tebu dengan menggunakan mesin pencacah serasah tebu tipe reel mendapatkan hasil potongan yang cukup rapih dan seragam. Adapun beberapa daun yang tidak tercacah dikarenakan daun tersebut berbentuk pipih dan biasanya melilit pada silinder pencacah. Hasil cacahan serasah tebu pada unit pencacah dapat dilihat pada Gambar 48.

Gambar 48 Hasil pemotongan serasah tebu.

50

Untuk mengetahui panjang pemotongan pada setiap perlakuan maka hasil cacahan diambil secara random setiap kali pengujian seperti terlihat pada Gambar 49. Adapun hasil pengukuran setiap perlakuan dapat dilihat pada Lampiran 20.

Gambar 49 Contoh serasah tebu hasil pemotongan. Kualitas pemotongan tergantung pada kondisi serasah, perlakuan pengujian dan kerapatan posisi pisau terhadap bed knife pada saat memotong. Semakin tinggi kecepatan putar silinder pencacah semakin rapi dan pendek hasil potongannya, begitupun sebaliknya. Secara hitungan teori panjang potongan yang diharapkan adalah 0.41 – 0.56 cm (Lampiran 3). Pada kenyataanya rata – rata potongan berdasarkan hasil pengukuran adalah 1.7 – 3.2 cm. Seperti yang disajikan pada Gambar 50.

Gambar 50 Panjang rata - rata pemotongan serasah tebu.

51

Beberapa faktor yang mempengaruhi panjang pemotongan melebihi panjang hitungan teoritis di antaranya adalah sebagai berikut : 1. Pada saat pemotongan kondisi serasah berada pada posisi miring, sehingga ukuran serasah akan lebih panjang dibandingkan dengan posisi lurus seperti yang disajikan pada Gambar 51. Serasah terpotong posisi miring

Serasah terpotong posisi lurus

Gambar 51 Panjang potongan pada posisi miring dan lurus. 2. Pada Gambar 52 terlihat bahwa potongan sudah mendekati hitungan toritis yaitu sekitar 0.5 cm tetapi belum putus. Hal ini dikarenakan ukuran serasah yang tipis sehingga terbawa atau tertarik oleh pisau pertama, dan kemungkinan baru terpotong oleh pisau berikutnya.

Gambar 52 Serasah yang tidak terpotong langsung. Jarak antara pisau pemotong dengan bed knife adalah 0.5 mm, bila tebal serasah terutama daun lebih tipis dari nilai tersebut maka serasah tidak akan terpotong melainkan terbawa dan terbelit pada silinder pencacah seperti yang disajikan pada Gambar 53.

52

Serasah yang terpotong

Serasah yang tidak terpotong

Gambar 53 Serasah yang terpotong dan tidak terpotong. Untuk serasah yang mempunyai ketebalan di atas 0.5 mm, dapat dipotong dengan baik dengan potongan yang pendek - pendek seperti yang disajikan pada Gambar 54.

Gambar 54 Potongan serasah dengan ketebalan di atas 0.5 mm. 3. Pisau yang digunakan adalah pisau lurus bukan helix mengingat pisau helix sulit untuk dibuat dan biayanya cukup mahal. Dengan menggunakan pisau pada reel, tidak seluruh panjang pisau bersentuhan dengan bed knife (Gambar 55) dibagian tengah terdapat renggang yang memungkinkan serasah tidak terpotong. Pisau pemotong

Bed knife

Gambar 55 Kondisi pemotongan dengan menggunakan pisau lurus.

53

4. Adanya perbedaan kecepatan maju serasah yang terjadi pada pengumpanan dan silinder penjepit. Hal ini dikarenakan jumlah gigi sprocket yang digunakan adalah 30 gigi yang seharusnya 25 gigi. Agar mendapatkan hasil potongan yang optimal pisau yang digunakan sebaiknya menggunakan pisau helix agar seluruh permukaan tajam pisau dapat bersentuhan dengan bedknife sehingga pemotongannnya sempurna. Untuk mendekati nilai kecepatan maju serasah 0.3 m/s disarankan bawah jumlah gigi sproket yang digunakan adalah 25 gigi dan silinder pengarah bawah jumlah gigi sproket yang digunakan adalah 9 gigi.

54

KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN

1. Karakteristik fisik dari serasah tebu hasil pengukuran diperoleh data kisaran, rata-rata dan simpangan baku masing – masing adalah sebagai berikut : lebar daun ; 3 - 6 cm 4.1 cm, 0.8 ; panjang daun : 117 - 195 cm, 161.5 cm 14.5 ; berat daun : 3.5 - 13 cm, 8.9 gram, 1.78 ; panjang pucuk : 130 - 190, 162.5 cm, 11.66 ; lebar pucuk : 4 - 6, 5 cm 0.74 ; berat pucuk : 29 - 98.1, 57.3 gram, 14.87. 2. Kerapatan isi (bulk density) serasah tebu adalah 7.7 kg/m3 dengan kadar air basis kering untuk daun adalah 16.9%, pucuk tebu 15.7% dan batang 84.1%. 3. Dimensi mesin unit pencacah adalah panjang silinder 60 cm, diameter silinder 429 cm dengan jumlah pisau sebanyak 8 buah. Sistem transmisi menggunakan rantai dan sprocket dengan ratio reduksi 1 : 10 dari unit pencacah ke unit penjepit. 4. Semakin tinggi tingkat kepadatan semakin tinggi pula torsi yang dihasilkan. Torsi maksimal terjadi pada kecepatan putar 400 rpm yaitu 4.03 kg.m. 5. Daya yang dibutuhkan untuk mencacah serasah tebu adalah 2.55 HP. 6. Panjang rata - rata pemotongan yang dihasilkan antara 1.7 – 3.2 cm sedangkan panjang teoritis adalah 0.41 – 0.56 cm. SARAN Untuk mendapatkan hasil potongan yang optimal disarankan untuk menggunakan pisau tipe helix. Untuk mendekati nilai kecepatan maju serasah 0.3 m/s disarankan untuk silinder penjepit bagian bawah jumlah gigi sproket yang digunakan adalah 25 gigi dan silinder pengarah bawah jumlah gigi sprocket yang digunakan adalah 9 gigi.

55

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2010. Mesin Pencacah Bahan Pupuk Organik SNI No.7580:2010 Badan Standarisasi Nasional Indonesia. Beard JB. 1982. Turf Management for Golf Course : A Publication of The United State Golf Association. Minnesota. Burgers Publishing Company. Bakker H. 1999. Sugarcane Cultivation and Management. New York. Kluwer Academic/Plenum. Ditjenbun. 2007. Potensi dan Prospek Pabrik Gula di Luar Jawa. Makalah presentasi di Seminar Gula Nasioanal Perhimpunan Teknik Pertanian (PERTETA) di Makassar, 4 Agustus 2007. Dahiya, R. And R.S. Malik. 2002. Trash And Green Mulch Effects on Soil N and P Availability, Poster, International Research on Food, Natural Resources Management and Rural Development, Univ. of Kassel Witzenhausen. Hatermink, A. E. and Wood, A.W. 1998. Sustainable Land Management in The Tropics : The Case of Sugarcane Plantations, University of Technology, Department of Agriculture, PO Box 82, Lae, Papua New Guinea. James Glyn. 2004. Sugarcane. Second Edition. Blackwell Publishing Company, IOWA. Khaerudin Hadi. 2008. Aspek Keteknikan Dalam Budidaya Tebu dan Proses Produksi Gula di PT. Rajawali II Unit PG Subang Jawa Barat. Kim, K.H. 1989. Food Processing Equipment in Asia and The Pasific. Nordica International Limited Hongkong. Khurmi, R.S. 2002. Strength of Materials. S Chand & Company Ltd. Ram Nagar, New Delhi. Mardison. 2000. Rancang Bangun Pisau Pemotong Rumput Tipe Reel dengan Menggunakan Paket Program CAD (Skripsi). Bogor. Fakultas Teknologi Pertanian Bogor. Institut Pertanian Bogor. Notojoewono. 1967. Berkebun tebu Lengkap. Yogyakarta. Persson, Sverker. 1987. Mechanics of Cutting Plant Material. An ASAE Monograph Number 7 in a series published by American Society of Agricultural Engineers. Michigan. Ripoli T.,et all. 2000. Energy Potential Of Sugar Cane Biomass In Brazil, Sci. Agric. Vol.57 Number 4. Piracicaba. Robert Worsing. 1995 Rural Rescue and Emergency Care. American Academy of orthopaedic Surgeons. Sakai, RG Sitompul, E.Namaken , Radite PAS, N Suastawa. 1998. Traktor 2 – Roda. Laboratorium Alat dan Mesin Budidaya Pertanian. Jurusan Teknik Pertanian Fateta IPB Bogor.

56

Srivastava. 1993. Engineering Prinsiple of Agricultural Machine. ASAE Textbook Number 6 Published by American Society of Agricultural Engineers. Sitkey G. 1986. Mechanics of Agricultural Material. Elsevier. Amsterdam. Sudrajat. 2006. Mengelola Sampah Perkotaan. Penebar Swadaya. Jakarta. Sularso, Kiyokatsu Suga. 1991. Elemen Mesin. Pradnya Paramita. Jakarta. Tan P.G. 1995. Effect on Production of Sugar Cane and on Soil Fertility of Leaving The Dead Leaves on The Soil or Removing Them, Livestock Research for Rural Development Volume 7, Number 2. Ho Chi Minh. Toharisman. 1991. Pengelolaan Tebu Berkelanjutan. Pusat Penelitian Perkebunan Gula Indonesia (P3GI). Widiyoutomo. 1983. Sarana Transportasi Tebu dalam Majalah Gula Indonesia Vol.IX Maret 1983.

57

Lampiran 1 Perhitungan jumlah serasah di lapangan.

Jumlah serasah di lapangan Dengan ketinggian serasah tebu di lapangan 40 cm, lebar alur 60 cm, bulk density 7.7 kg/m3 dan kecepatan maju traktor 0.3 m/s maka diperoleh jumlah serasah yang harus dicacah : Jumlah serasah yang harus dicacah = kerapatan isi x lebar alur x ketebalan serasah x kecepatan maju = 7.7 kg/m3 x 0.6 m x 0.4 m x 0.3 m/s = 0.554 kg/s = 1.99 ton/jam

Jumlah serasah yang ada dilapangan = 2/6 x kerapatan isi x luasan x ketebalan Serasah = 2/6 x 7.7 kg/m3 x 10000 m2 x 0.4 m = 10.2 ton/ha Bila mengacu pada sistem tebang 4-2 yang terjadi dilahan tebu maka jumlah tebu per ha adalah 30.6 ton/ha.

58

Lampiran 2 Perhitungan diameter poros. Untuk menghitung diameter poros pencacah sesuai standar ASME sebelumnya harus menghitung tegangan geser yang di izinkan dengan persamaan (Sularso 1991):

τa =

σB sf 1 .sf 2

di mana :

τ a = tegangan geser (kg/mm2) σ b = kekuatan tarik (kg/mm2) sf 1 = faktor kelelahan puntir (5.6 - 6.0) sf 2 = faktor pengaruh konsentrasi tegangan (1.3 – 3.0)

Bahan poros yang digunakan pada poros pencacah adalah S35C. Bahan ini merupakan bahan poros berkekuatan sedang sehingga tidak terlalu keras dan mudah dalam pengerjaan seperti pembubutan. Besarnya kekuatan tarik untuk bahan tersebut adalah 58 kg/mm2. Sehingga apabila dimasukkan pada persamaan tegangan geser diperoleh nilai :

τa = τa =

σB sf 1 .sf 2 58 6× 2

τ a = 4.8 kg/mm2 Apabila torsi ditentukan 20 kg.m untuk menahan beban serasah pada saat pencacahan dengan nilai beban lentur (C b ) = 1.5 dan faktor koreksi tumbukan (K t ) = 2 maka diameter poros pencacah dapat didekati dengan persamaan (Sularso 1991) : 1

 5.1 3 d s =  K t CbT  τ a  1

 5.1 3 ds =  x 2 x1.5 x 20000  4.8  d s = 40 mm Diameter minimal dalam pemilihan poros adalah 40 mm. Untuk lebih amannya maka dipilih diameter poros yang ada di pasaran adalah 45 mm.

59

Lampiran 3 Perhitungan kecepatan putar silinder pencacah. Untuk memperoleh perhitungan panjang potongan, (x) adalah fungsi dari : x = ƒ (n,j,p). Sehingga hubungan antara x,n,j dan p diperloleh persamaan sebagai berikut : x=

60000. j p.n

di mana : x = panjang potongan (mm) n = kecepatan putar (rpm) j = kecepatan maju (m/s) p = Jumlah pisau Parameter rancangan adalah kecepatan maju serasah 0.3 m/s panjang potongan yang diharapkan adalah 1 cm, jumlah pisau adalah 8 buah maka kecepatan putar ideal yang diperoleh adalah sebagai berikut : n=

60000. j p.x

n=

60000 × 0.3 8 × 10

n = 225 rpm Mengingat kecepatan 225 rpm merupakan kecepatan tanpa slip maka kecepatan putar pada saat pengujian diambil nilai kecepatan putar 400, 450, 500 dan 550 rpm. Adapun secara teoritis panjang potongan untuk setiap kecepatan putar adalah sebagai berikut : No Kecepatan putar Jumlah Pisau (rpm) (unit) 1 400 8

Kecepatan maju serasah (m/s2) 0.3

Panjang potongan (mm) 5.6

2

450

8

0.3

5

3

500

8

0.3

4.5

4

550

8

0.3

4.1

60

Lampiran 4 Perhitungan kecepatan putar silinder penjepit Kecepatan putar poros pencacah yang direncanakan untuk pengujian adalah 400, 450, 500, dan 550 rpm. Sistem transmisi menggunakan rantai dan sprocket untuk menyambungkan poros pencacah dengan poros penjepit. Adapun perhitungan kecepatan dari unit slinder penjepit ini adalah sebagai berikut : Sproket penjepit

Sproket pengarah

Sproket pencacah

Mesin diesel

Z8 Z2, Z3 Z7

Z1

Bagian atas

Bagian bawah Z6 Z4, Z5

Z7

Z3

Z2

Z1

Z8

Z6 Z4 Z5

61

N 1 = Kecepatan putar poros pencacah Z 1 = Jumlah gigi sprocket poros pencacah N 2 = Kecepatan putar poros pengarah atas sebelum di reduksi Z 2 = Jumlah gigi sproket poros pengarah atas sebelum direduksi N 3 = Kecepatan putar poros pengarah bagian atas 1 Z 3 = Jumlah gigi sproket poros pengarah bagian atas 1 N 4 = Kecepatan putar poros pengarah bagian bawah 1 Z 4 = Jumlah gigi sproket poros pengarah bagian bawah 1 N 5 = Kecepatan putar poros pengarah bagian bawah 2 Z 5 = Jumlah gigi sproket poros pengarah bagian bawah 2 N 6 = Kecepatan putar poros penjepit bagian bawah Z 6 = Jumlah gigi sproket poros penjepit bagian bawah N 7 = Kecepatan putar poros pengarah bagian atas 2 Z 7 = Jumlah gigi sprocket poros pengarah bagian atas 2 N 8 = Kecepatan putar poros penjepit bagian atas Z 8 = Jumlah gigi sprocket poros penjepit bagian atas Adapun kecepatan putar untuk selinder penjepit dan pengarah dengan kecepatan maju serasah 0.3 m/s adalah sebagai berikut: Kecepatan putar silinder penjepit bagian atas n=

V π .d

n=

0.3 π .0.27

n = 21 rpm Kecepatan putar silinder penjepit bagian bawah n=

V π .d

n=

0.3 π .0.22

n = 26 rpm Kecepatan putar silinder pengarah atas n=

V π .d

n=

0.3 π .0.18

n = 32 rpm

62

Kecapatan putar silinder pengarah bawah n=

V π .d

n=

0.3 π .0.08

n = 72 rpm Dik : N 1 = 400 rpm Z 1 = 16 gigi N 2 = 320 rpm N 3 = 32 rpm (Reduksi 1:10) Z 3 = 20 gigi Jawab : N1 x Z1 = N2 x Z2 400 x 16 = 320 x Z 2 Z 2 = 20 gigi N3 x Z3 = N4 x Z4 32 x 20 = 72 x Z 4 Z 4 = 9 gigi N 4 = N 5 = 72 rpm N5 x Z5 = N6 x Z6 72 x 9 = 26 x Z 6 Z 6 = 25 gigi N 7 = N 3 = 32 rpm N7 x Z7 = N8 x Z8 32 x 20 = 21 x Z 8 Z 8 = 30 gigi Dengan diketahui jumlah gigi sproket untuk setiap silinder penjepit dan pengarah maka dengan melakukan perhitungan yang sama diperoleh data kecepatan putar dan kecepatan linier untuk masing – masing silinder penjepit dan pengarah dapat disajikan pada tabel berikut :

63

Item Diameter (mm) Jumlah gigi Sproket (unit) RPM = 400 Kecepatan putar (rpm) Kecepatan linier (m/s) RPM = 450 Kecepatan putar (rpm) Kecepatan linier (m/s) RPM = 500 Kecepatan putar (rpm) Kecepatan linier (m/s) RPM = 550 Kecepatan putar (rpm) Kecepatan linier (m/s)

Silinder Penjepit Silinder Penjepit Silinder Pengarah Silinder Pengarah Atas Bawah Atas Bawah 270 220 180 80 30

25

20

9

21 0.3

26 0.3

32 0.3

72 0.3

24 0.34

29 0.34

36 0.34

80 0.34

26 0.37

32 0.37

40 0.37

89 0.37

29 0.41

35 0.41

44 0.41

98 0.41

64

Lampiran 5 Skema tabel pengolahan data pemotongan serasah

PERLAKUAN STANDAR BEBAN BEBAN VOLTASE VOLTASE VOLTASE DEVIASI MIN MAX PEMBEBANAN TANPA BEBAN PEMOTONGAN RPM = 400 P1M408 P1M4016 P1M4024 P1M4032 RPM = 450 P1M4508 P1M4516 P1M4524 P1M4532 RPM = 500 P1M508 P1M5016 P1M5024 P1M5032 RPM = 550 P1M5508 P1M5516 P1M5524 P1M5532

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

Keterangan: RPM = 400 : Kecepatan putar pada 400 rpm P1M408 : Perlakuan pada kecepatan putar 400 rpm dan pembebanan 8 kg/m3

65

Lampiran 6 Tabel data pengukuran karakteristik fisik daun tebu

No sampel 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

Panjang daun (cm) 195 148 167 167 154 161 174 133 152 164 147 172 179 147 145 149 183 167 186 187 147 158 148 150 195 155 163 165 137 130 117 167 147 172 191 172 186 164 150 171 177 160 150 140 170 160 175 158 160 170

Lebar posisi Lebar posisi Lebar posisi Tebal daun Berat daun tepi daun (cm) tengah daun (cm) ujung daun (cm) (cm) (gram) 4 4 4 0.25 9.2 5 4.7 3.7 0.25 8.3 4 3.8 5 0.25 10.2 5 4 3.7 0.25 10.6 4.5 4.1 3.4 0.25 9.7 4 4 4 0.25 8.8 4 4 4 0.25 8.3 4.5 4.3 3.8 0.25 8.8 4.5 4.2 3.8 0.25 8.4 4 4 3.8 0.25 11.7 4 3.5 3.4 0.25 8.7 3.8 3.5 3.7 0.25 9.4 4 4 4 0.25 9.6 4 4 4 0.25 8 3 4 5 0.25 7.6 4.5 3.9 3.7 0.25 7.4 5 5 5 0.25 11.1 4.4 4.1 4.2 0.25 11.8 4 3.9 4.2 0.25 8.5 4.4 4.2 3.9 0.25 7.5 3.8 3.9 3.7 0.25 7.4 4.1 4 3.8 0.25 9 4 3.8 3.5 0.25 5.8 3 3.2 3.1 0.25 6.1 4 4 4 0.25 8 3.7 3.7 3.6 0.25 9.7 5 4.8 4.9 0.25 10.9 6 5.5 5 0.25 13 3.6 2.8 3 0.25 11 6 3.5 3.8 0.25 9.7 3 3 2.9 0.25 5 5 4.3 4.6 0.25 13 4.8 4.5 4.2 0.25 10.6 4.8 5 4.9 0.25 11.7 6 5.5 5.3 0.25 11.3 6 5.5 5.3 0.25 10.4 4 3.9 4.2 0.25 11.9 4 3.8 3.8 0.25 10.2 4 4 4 0.25 9 4.2 4 4 0.25 10.5 3 3.8 4.2 0.25 8 5.5 5 4.8 0.25 11 5 4 4 0.25 9.5 5 4 4 0.25 9.7 6 5 4.8 0.25 10.3 4 3.8 3.6 0.25 7.5 6 5 5 0.25 9.5 6 5.4 5 0.25 8.5 5 4 4 0.25 8 6 5 4 0.25 12.2

66

No sampel 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 Rata-rata Kisaran Simpangan baku

Panjang daun (cm) 138 150 155 168 170 161 148 158 178 185 164 158 170 168 152 151 148 166 168 170 160 175 169 160 158 150 172 183 148 150 165 163 158 162 148 160 165 150 165 170 165 168 166 178 180 170 145 130 145 165 161.51 117 - 195 14.45

Lebar posisi Lebar posisi Lebar posisi Tebal daun Berat daun tepi daun (cm) tengah daun (cm) ujung daun (cm) (cm) (gram) 5.5 5 4.5 0.25 10.5 6 5.6 5 0.25 11.5 6 5.5 5 0.25 11 4 3.8 3.4 0.25 8.5 4 3.8 3.6 0.25 9 4 4.4 3.6 0.25 9.5 3.5 3 3 0.25 7.5 4.5 4 4 0.25 8 3.3 3 3 0.25 8.5 3.5 3 3 0.25 7 3.4 3 3 0.25 5 4 3.8 3.6 0.25 7.5 4 3.6 3.6 0.25 9 3.7 3.6 3 0.25 8.5 4.6 4.4 4 0.25 9.5 4.7 4.4 4 0.25 10 4 4.2 4 0.25 10.5 5 5 4.8 0.25 11 3.4 3 3 0.25 9 5 4.5 4 0.25 8.5 5 4.8 4 0.25 8 3.6 3.6 3 0.25 7.5 3.6 3.4 3 0.25 8.5 3.4 3.4 3 0.25 8 5 4.8 4 0.25 8 5 4.8 4 0.25 5 4 3.8 3.8 0.25 7.5 5 4.8 4 0.25 9 4.2 4 4 0.25 9.5 4.3 4 4 0.25 8.7 5 4.5 4 0.25 8.5 4 4 4 0.25 9 4 4 4 0.25 9.2 3.4 3 3 0.25 7.7 4.6 4 4 0.25 9.2 4 4 3 0.25 8 4 4 3 0.25 8 3.4 3 3 0.25 7.8 3.6 3 3 0.25 7.5 3.8 3.5 3.3 0.25 7 5.5 5 4.8 0.25 8.2 4.2 3.6 3 0.25 8 3.9 3.5 3 0.25 7.3 3.8 3.6 3 0.25 3.5 4.2 4 3.5 0.25 3.5 4 3.8 3.6 0.25 8.9 4 3.8 3.6 0.25 8.6 5.4 5 4.5 0.25 10.2 5.5 5 5 0.25 10.5 3.4 3.2 3 0.25 8.5 4.38 4.08 3.89 0.25 8.9 3.0 - 6.0 2.8 - 5.6 2.9 - 5.3 3.5 - 13.0 0.25 0.8

0.67

0.65

0

1.78

67

Lampiran 7 Tabel data pengukuran karakteristik fisik pucuk tebu

No sampel 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

Panjang Jumlah pucuk (cm) daun (unit) 172 3 132 4 149 3 186 3 178 3 160 4 180 5 143 3 138 4 160 4 166 5 153 4 173 4 165 3 178 4 183 4 130 5 161 4 178 6 174 4 161 4 170 5 145 3 150 4 155 5 160 5 189 4 183 4 160 4 170 4 137 4 136 4 190 4 175 4 155 4 175 4 165 5 155 3 158 3 150 4 160 5 175 4 165 5 160 4 158 4 150 5 166 3 170 3 170 4 152 4

Lebar pucuk (cm) 5 6 5 6 5 6 6 4 5 5 5 4 5 5 4 4 5 5 6 5 5 5 6 4 6 5 6 6 5 4 5 5 5 4 6 5 5 5 6 5 6 4 6 4 5 5 5 5 6 5

Diameter pucuk (mm) 15.4 17.75 18.76 20.2 19 32.3 28.5 19.6 25.5 28 24.8 23.5 24 25 15.3 21.15 22.4 18.2 22 18.9 20.5 17.9 16.1 19 28 23 26.3 22.75 18.75 16.4 20 16.25 23.2 18.4 24.8 23.5 24 25 15.3 21.15 22.4 18.2 22.75 18.75 16.4 20 16.25 28.5 19.6 25.5

Tebal pucuk (cm) 0.4 0.25 0.3 0.3 0.4 0.3 0.35 0.4 0.3 0.3 0.25 0.3 0.3 0.4 0.3 0.4 0.4 0.46 0.44 0.35 0.3 0.3 0.34 0.4 0.4 0.32 0.33 0.4 0.4 0.36 0.25 0.3 0.45 0.4 0.4 0.4 0.3 0.3 0.25 0.5 0.3 0.3 0.25 0.4 0.4 0.4 0.3 0.3 0.4 0.4

Berat pucuk (gram) 45.2 37.4 30.5 51.4 60.5 62.4 75 31.7 46.2 52.3 98.1 96.1 95.6 83.7 40.2 68 60.5 49.6 67.8 45.3 76.3 53 32 40 66.4 94 68.9 89.9 70 52 35.8 29 65.2 54.6 71 42.2 70 65.3 58 56.2 44.3 36.4 58.3 70 66.3 55.5 49.4 65.3 38.6 55.9

68

No Panjang Jumlah sampel pucuk (cm) daun (unit) 51 160 5 52 165 6 53 168 5 54 165 4 55 158 4 56 150 4 57 160 3 58 152 5 59 172 4 60 164 4 61 162 5 62 168 3 63 162 4 64 158 4 65 154 4 66 162 3 67 173 5 68 164 6 69 168 6 70 162 5 71 162 5 72 175 4 73 162 4 74 152 4 75 166 3 76 154 4 77 158 4 78 154 4 79 160 3 80 172 3 81 178 4 82 176 5 83 177 6 84 165 4 85 171 4 86 156 5 87 145 5 88 153 4 89 150 4 90 158 3 91 168 4 92 165 6 93 162 3 94 158 4 95 167 3 96 170 4 97 168 5 98 155 4 99 162 4 100 164 5 Rata -rata 162.54 4 Kisaran 130 - 190 3.0 - 6.0 Simpangan Baku 11.66 0.80

Lebar pucuk (cm) 5 6 6 5 6 4 6 4 4 5 4 6 4 6 6 5 4 5 5 5 6 5 5 4 5 6 6 4 5 6 5 4 6 4 4 5 6 4 5 4 4 4 5 5 5 4 5 6 5 4 5.02 4.0 - 6.0

Diameter pucuk (mm) 16.1 19 18.9 20.5 23.5 24 25 15.3 21.15 18.4 22,43 24.8 23.5 16.2 24 25 15.3 21.15 18.4 23,16 22.75 18.75 16.4 20 24 25 15.3 21.15 22.4 18.2 24.8 23.5 21.4 23.4 24 22.5 23.5 19.3 20.4 25 23.4 24 25 28.5 19.6 25.5 15.3 21.15 18.4 21.36 23.34 15.3 - 32.3

Tebal pucuk (cm) 0.3 0.36 0.3 0.4 0.4 0.4 0.36 0.25 0.4 0.4 0.4 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 0.4 0.3 0.36 0.3 0.3 0.4 0.4 0.4 0.4 0.3 0.3 0.3 0.4 0.4 0.3 0.25 0.36 0.4 0.32 0.3 0.3 0.4 0.35 0.2 0.4 0.4 0.3 0.4 0.25 0.4 0.3 0.4 0.4 0.4 0.35 0.2 - 0.5

Berat pucuk (gram) 58.6 58.9 56.8 58.2 43.8 58.5 63.4 40 34 51 33.5 69 68.4 55.3 67 68 53 49 36 58 38 52.4 45.4 44.3 49 70 62.4 72 54 43 49.5 53.9 64.5 63.4 62.4 55.3 52.2 45.3 48.4 43 54 67.4 73 57 68 69 70 72 56 72 57.35 29 -98.1

0.74

3.64

0.06

14.87

69

Lampiran 8 Tabel data pengukuran kerapatan isi serasah tebu

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rata -rata

Tinggi tumpukan (m) 0.35 0.40 0.35 0.35 0.35 0.40 0.37 0.30 0.35 0.40 0.36

Volume (m3) 1.40 1.60 1.40 1.40 1.40 1.60 1.48 1.20 1.40 1.60 1.45

Berat (kg) 7 13 10 11 8 15 10 15 10 12 11.10

Kerapatan (kg/m3) 5.00 8.13 7.14 7.86 5.71 9.38 6.76 12.50 7.14 7.50 7.71

70

Lampiran 9 Data kadar air serasah tebu

No Sampel 1 2 3 4 5

Berat awal Batang (gram) Pucuk (gram) Daun (gram) 59.4 67.5 6.6 42.6 36.6 9.8 61.7 64.9 5.3 55.3 58.4 8.8 46.5 55.2 9.2

No Sampel 1 2 3 4 5

Berat akhir Batang (gram) Pucuk (gram) Daun (gram) 31.5 58.3 5.6 22.7 31.6 8.5 34.3 55.7 4.5 30.7 50.3 7.5 25.2 48.3 7.9

KA (Basis Kering) No Sampel Batang % 1 88.6 2 87.6 3 79.8 4 80.1 5 84.5 Rata - rata 84.1 Kisaran 79.8-87.6

Pucuk % 15.8 15.8 16.5 16.1 14.3 15.7 14.3-16.5

Daun % 17.8 15.3 17.7 17.3 16.5 16.9 15.3-17.8

Keterangan : 1. Lama pengeringan 2 x 24 jam pada suhu 1000 C. 2. Khusus untuk batang sebelum masuk oven di potong sepanjang 10 cm yang disesuaikan dengan dimensi dan kapasitas oven pengering.

71

Lampiran 10 Tabel data pengukuran elastisitas

Ukuran : 28 x 16 cm Berat : 50 Kg No Tinggi Awal Tinggi Akhir Beda Tinggi Beban 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

cm 35 37 24 35.5 37 26 36 34 40 40 Rata-rata

cm 9 9 8.5 5.5 6.5 7.5 14 10 12 11.5

cm 26 28 15.5 30 30.5 18.5 22 24 28 28.5

kg 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50

Ukuran : 28 x 16 cm Berat : 80 Kg No Tinggi Awal Tinggi Akhir Beda Tinggi Beban 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

cm 54 49 40 37 36 37 41 39 40 37 Rata-rata

cm 13 14 10 9 8 9 10 9 7 9

cm 41 35 30 28 28 28 31 30 33 28

kg 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80

Luas 2 cm 448 448 448 448 448 448 448 448 448 448

Tekanan Koef.Elestisitas Ratio 2 N/m kg/cm Perbandingan 1116 1.92 1 : 3.8 1116 1.79 1 : 4.1 1116 3.23 1 : 2.8 1116 1.67 1 : 6.5 1116 1.64 1 : 5.7 1116 2.70 1 : 3.5 1116 2.27 1 : 2.6 1116 2.08 1 : 3.4 1116 1.79 1 : 3.3 1116 1.75 1 : 3.5 2.08 1 : 3.9

Luas 2 cm 448 448 448 448 448 448 448 448 448 448

Tekanan Koef.Elestisitas Ratio 2 N/m kg/cm Perbandingan 1785 1.95 1 : 4.1 1785 2.29 1 : 3.5 1785 2.67 1 : 4.0 1785 2.86 1 : 4.1 1785 2.86 1 : 4.5 1785 2.86 1 : 4.1 1785 2.58 1 : 4.1 1785 2.67 1 : 4.3 1785 2.42 1 : 5.7 1785 2.86 1 : 4.1 2.60 1 : 4.2

72

Lampiran 11 Tabel data uji kinerja mesin serasah tebu

Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3 Rata - rata

Bahan awal (kg) 10 10 10 10

Waktu proses (menit) 1.5 1.54 1.48 1.51

Berat hasil (kg) 9.5 9.5 9 9.33

Kapasitas (kg/jam) 400 390 405 398

Kecepatan putar yang terukur

Uji tanpa beban RPM Engine Pencacah1 Pencacah2 depan Pengarah Pengarah Penjepit Penjepit Conveyor Coveyor Conveyor Reel Gearbox atas bawah atas bawah atas bawah depan Pegambil Ulangan 1 1246 335.9 335.2 334.2 34.9 54.7 23.1 28 27.2 31.7 28 9.2 Ulangan 2 1246 337 335 334.5 33.5 50.2 23.1 27.3 24.8 27.6 24 8.4 Ulangan 3 1248 336 335 335 34 52.5 23.3 27.6 25.5 28.6 25 8.8 Uji dengan beban RPM Engine Pencacah1 Pencacah2 depan Pengarah Pengarah Penjepit Penjepit Conveyor Coveyor Conveyor Reel Gearbox atas bawah atas bawah atas bawah depan Pegambil Ulangan 1 1306 351.2 347.7 347.5 35.1 55.6 24.6 29.1 34.1 33.3 29.9 10 Ulangan 2 1306 354.2 354 353 35 55.4 24.2 28.7 34 34.5 30 10 Ulangan 3 1306 352 351 350 34.8 55.1 24.3 29 34 34.2 30 9.9

73

Lampiran 12 Data kalibrasi strain – torsi pada poros pisau pencacah

No

Grafik Torsi - Strain

Strain (με)

Torsi Strain A (Kg.m) (με) 1 0 1 2 2.03 92 3 4.13 189 4 6.21 283 5 8.31 378 6 10.41 475 7 12.5 569 8 14.59 666 9 16.69 762 10 18.64 851 11 20.54 939

1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0

5

10

15

y = 45.66x - 0.313 R² = 1

20

25

Torsi (kg.m) No

Grafik Torsi - Strain

Strain (με)

Torsi Strain B (Kg.m) (με) 1 20.54 939 2 18.6 850 3 16.7 762 4 14.62 667 5 12.52 570 6 10.41 476 7 8.33 379 8 6.13 282 9 4.15 188 10 2.05 91 11 0 1

1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0

5

15

10

y = 45.70x - 0.730 R² = 1

20

25

Torsi (kg.m)

Keterangan : Panjang lengan beban 1 m Persamaan grafik y = 45.66x – 0.313 dimana : y = strain (ε) x = Torsi (T) sehingga persamaan dapat ditulis : ε = 45.66 T – 0.313

74

Lampiran 13 Data kalibrasi strain – torsi pada poros silinder penjepit

No Beban Strain B (kg.m) (με) 1 9.28 722 2 8.34 649 3 7.44 579 4 6.52 508 5 5.6 437 6 4.66 363 7 3.72 289 8 2.82 220 9 1.86 144 10 0.94 72 11 0 2

Grafik Torsi - Strain

y = 77.81x + 0.376 R² = 1

800 700 Strain (με)

600 500 400 300 200 100 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Torsi (kg.m)

y = 77.79x + 0.296 R² = 1

Grafik Torsi - Strain 800 700 600 Strain (με)

No Beban Strain A (kg.m) (με) 1 0 2 2 0.94 73 3 1.88 145 4 2.82 219 5 3.76 293 6 4.68 365 7 5.64 440 8 6.54 510 9 7.44 579 10 8.36 651 11 9.28 722

500 400 300 200 100 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Torsi (kg.m)

Keterangan : Panjang lengan beban 1 m Persamaan grafik y = 77.81x + 0.376 dimana : y = strain (ε) x = Torsi (T) sehingga persamaan dapat ditulis : ε = 77.81 T + 0.376

75

Lampiran 14 Data kalibrasi strain – tegangan poros pisau dan penjepit

Keterangan : Persamaan grafik y = 0.004x – 0.098 dimana : y = Tegangan (V) x = Strain (ε ) sehingga persamaan dapat ditulis : V = 0.004 ε – 0.098 (Poros Pisau)

76

Lampiran 15 Persamaan kalibrasi torsi untuk poros pisau pencacah

Persamaan regresi yang menghubungkan antara torsi dengan strain adalah sebagai berikut :

ε = 45.66 T – 0.313 45.66 T = ε + 0.313 T = (ε/45.66)

+ (0.313/45.66)

T = 0.0219 ε

+ 0.00685 ……………………………………….(a)

Persamaan regresi yang menghubungkan antara strain dengan tegangan adalah sebagai berikut : V = 0.004 ε – 0.0098 0.004 ε = V + 0.0098

ε = (V/0.004) + (0.0098/0.004) ε = 250 V + 24.5 ……………………………………………..(b) Subsitusi persamaan (b) ke persamaan (a) sehingga diperoleh : T = 0.0219 (250 V + 24.5) + 0.00685 T = 5.475 V + 0.536 + 0.00685 T = 5.474 V + 0.543 …………………………………………..(c) Persamaan (c) digunakan sebagai persamaan untuk mengkonversi data tegangan hasil pengukuran menjadi torsi pemotongan pada percobaan pencacahan serasah tebu. Contoh perhitungan pada torsi pemotongan P1M4516 . Dik : V = 0.413 volt (Lampiran 17) T = 5.474 V + 0.543 T = 5.474 . (0.413) + 0.543 T = 2.80 kg.m (Lampiran 18)

77

Lampiran 16 Persamaan kalibrasi torsi untuk poros silinder penjepit

Persamaan regresi yang menghubungkan antara torsi dengan strain adalah sebagai berikut :

ε = 77.81 T + 0.376 77.81 T = ε - 0.376 T = (ε/77.81) - (0.376/77.81) T = 0.0128 ε - 0.0048 ……………………………………….(a) Persamaan regresi yang menghubungkan antara strain dengan tegangan adalah sebagai berikut : V = 0.004 ε + 0.413 0.004 ε = V - 0.413

ε = (V/0.004) - (0.413/0.004) ε = 250 V - 103.25 …………………………………………(b) Subsitusi persamaan (b) ke persamaan (a) sehingga diperoleh : T = 0.0128 (250 V - 103.25) - 0.0048 T = 3.2 V - 1.322 - 0.0048 T = 3.2 V - 1.317…… …………………………….……….(c) Persamaan (c) digunakan sebagai persamaan untuk mengkonversi data tegangan hasil pengukuran menjadi torsi penjepitan pada percobaan pencacahan serasah tebu. Contoh perhitungan pada torsi penjepitan P1M4016 Dik : V = 0.009 Volt (Lampiran 17) T = 3.2 V - 1.317 T = 3.2 (0.009) - 1.317 T = 0 kg.m

78

Lampiran 17 Tabel data tegangan pemotongan serasah tebu Tabel data tegangan silinder pencacah PERLAKUAN STANDAR BEBAN BEBAN VOLTASE VOLTASE VOLTASE DEVIASI MIN MAX PEMBEBANAN TANPA BEBAN PEMOTONGAN RPM = 400 P1M408 P1M4016 P1M4024 P1M4032 RPM = 450 P1M4508 P1M4516 P1M4524 P1M4532 RPM = 500 P1M508 P1M5016 P1M5024 P1M5032 RPM = 550 P1M5508 P1M5516 P1M5524 P1M5532

0.210 0.224 0.238 0.227

0.173 0.301 0.255 0.628

0.357 0.613 0.819 0.764

0.284 0.469 0.559 0.663

0.021 0.019 0.024 0.026

0.263 0.450 0.535 0.637

0.199 0.181 0.183 0.189

0.116 0.112 0.100 0.189

0.360 0.693 0.856 0.791

0.266 0.445 0.543 0.594

0.013 0.032 0.047 0.01

0.253 0.413 0.496 0.584

0.185 0.205 0.165 0.169

0.152 0.124 0.280 0.226

0.316 0.644 0.651 0.716

0.247 0.435 0.499 0.545

0.015 0.034 0.016 0.011

0.232 0.401 0.483 0.534

0.169 0.159 0.182 0.187

0.155 0.175 0.174 0.156

0.464 0.617 0.686 0.635

0.234 0.329 0.463 0.505

0.012 -0.041 -0.002 -0.012

0.222 0.370 0.465 0.517

Keterangan : Pencacahan serasah tebu pada kecepatan putar 400 rpm dengan bulk density 16 kg/m3 Gaya grafitasi = 9.81 m/dt2 P1M4016 =

Tabel data tegangan silinder penjepit PERLAKUAN STANDAR BEBAN BEBAN VOLTASE VOLTASE VOLTASE DEVIASI MIN MAX PEMBEBANAN TANPA BEBAN PEMOTONGAN RPM = 400 P1M408 P1M4016 P1M4024 P1M4032 RPM = 450 P1M4508 P1M4516 P1M4524 P1M4532 RPM = 500 P1M508 P1M5016 P1M5024 P1M5032 RPM = 550 P1M5508 P1M5516 P1M5524 P1M5532

0.03 0.026 0.03 0.037

0.5 -0.068 0.339 0.181

0.763 0.103 0.469 0.559

0.61 0.024 0.339 0.392

0.6 0.015 0.32 0.379

0.01 0.009 0.019 0.013

0.035 0.028 0.031 0.033

0.361 0.576 0.52 0.52

0.583 0.801 0.801 0.823

0.44 0.684 0.637 0.629

0.439 0.683 0.629 0.625

0.001 0.001 0.008 0.004

0.189 0.055 0.037 0.144

0.054 0.308 0.166 -0.029

1.504 0.669 0.486 0.693

0.619 0.451 0.295 0.327

0.612 0.447 0.292 0.315

0.007 0.004 0.003 0.012

0.035 0.036 0.038 0.27

0.271 0.281 0.286 -0.095

0.527 0.54 0.598 1.75

0.399 0.394 0.444 0.625

0.395 0.384 0.442 0.62

0.004 0.01 0.002 0.005

79

Lampiran 18 Tabel torsi dan daya pemotongan

PERLAKUAN

RPM = 400 P1M408 P1M4016 P1M4024 P1M4032 RPM = 450 P1M4508 P1M4516 P1M4524 P1M4532 RPM = 500 P1M508 P1M5016 P1M5024 P1M5032 RPM = 550 P1M5508 P1M5516 P1M5524 P1M5532

TORSI PEMOTONGAN (kg.m)

T0RSI PEMOTONGAN (N.m)

DAYA DAYA PEMOTONGAN PEMOTONGAN (Watt) (HP)

1.98 3.00 3.47 4.03

19.45 29.49 34.05 39.53

813 1233 1421 1653

1.09 1.65 1.90 2.21

1.92 2.80 3.25 3.74

28.91 27.51 31.96 36.68

891 1295 1505 1728

1.19 1.73 2.01 2.31

1.81 2.73 3.18 3.46

17.78 26.86 31.26 34.00

927 1400 1630 1772

1.24 1.87 2.18 2.37

1.75 2.56 3.08 3.37

17.24 25.19 30.29 33.09

992 1449 1742 1903

1.33 1.94 2.33 2.55

Keterangan 1 hp = 746 watt

80

Lampiran 19 Perhitungan kapasitas mesin pencacah Desain bak pemadatan

Arah masuk serasah

10 cm 60 cm 120 cm

Berat serasah yang diumpankan Berat umpan serasah 1 = 0.072 m3 x 8 kg/m3 = 0.6 kg Berat umpan serasah 2 = 0.072 m3 x 16 kg/m3 = 1.2 kg Berat umpan serasah 3 = 0.072 m3 x 24 kg/m3 = 1.7 kg Berat umpan serasah 4 = 0.072 m3 x 32 kg/m3 = 2.3 kg Kecepatan umpan pada saat pengujian 0.3 m/s maka kapasitas mesin untuk setiap perlakuan adalah sebagai berikut :

Kapasitas mesin 1 =

0.6kg = 540kg / jam (Bulk density 8 kg/m3) 4s

Kapasitas mesin 2 =

1.2kg = 1.08ton / jam (Bulk density 16 kg/m3) 4s

Kapasitas mesin 3 =

1.7 kg = 1.53ton / jam (Bulk density 24 kg/m3) 4s

Kapasitas mesin 4 =

2.3kg = 2.07ton / jam (Bulk density 32 kg/m3) 4s

81

Lampiran 20 Perhitungan kebutuhan energi pemotongan

Tabel kebutuhan energi pemotongan Kepadatan (kg/m3)

Kapasitas (ton/jam)

8

0.54

16

1.08

24

1.53

32

2.07

Kecepatan Putar (rpm) 400 450 500 550 400 450 500 550 400 450 500 550 400 450 500 550

Daya Pemotongan (Watt) 813 891 927 992 1233 1295 1400 1449 1421 1505 1630 1742 1653 1728 1772 1903

Energi (Watt jam/kg) 1.51 1.65 1.72 1.84 1.14 1.19 1.29 1.34 0.93 0.98 1.06 1.14 0.79 0.83 0.85 0.92

Contoh perhitungan energi pemotongan Diketahui kapasitas mesin 2.07 ton/jam dengan kecepatan putar 550 rpm pada daya 2.55 hp (1903 Watt) maka energi pemotongan yang dibutuhkan : Energi pemotongan = 1903 watt jam/2070 kg = 0.92 watt jam/kg

82

Lampiran 21 Pengukuran panjang serasah tebu hasil cacahan

83

Lampiran 22 Contoh grafik perlakuan pada kecepatan putar dan bulk density

84

Lampiran 23 Gambar desain mesin pencacah serasah tebu

85

Lampiran 21 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 rata-rata kisaran

Panjang Serasah Tebu Hasil Pemotongan (cm) P1M408 P1M4016 P1M4024 P1M4032 P1M4508 P1M4516 P1M4524 P1M4532 P1M508 P1M5016 P1M5024 P1M5032 P1M5508 P1M5516 P1M5524 P1M5532 3 2,5 2,5 2 2 3,5 3,7 2,5 3 2,5 2 1,8 2,7 2 1,2 1 4 4 3,5 2,5 4 1,5 2,5 3 2,5 2,6 2,3 2 2,5 2,2 0,7 1 3,8 3 2,5 1,4 2,5 2,8 2 2,2 2,3 3 1,5 2,3 3 1,8 1 0,8 4 4,3 3 3 3,5 3 3,5 2,5 4 2,1 1,8 1,2 1,8 1,5 1 1,2 2,8 2,8 3,5 2 3,5 2,5 2 3,5 3,2 2,5 2,4 1 1,6 2 2,4 1,1 3,5 4 3 2,5 2 3 3 3 2,5 1,7 3 1,2 2,3 2,3 1,2 0,5 3 3,5 3,5 3 3 3,5 3,3 2 2 2 1,3 1,5 2,8 1,6 2 0,5 4 3,5 3 2,5 4 4 2,5 3 1,8 2,2 1,7 1,4 3,2 2,3 1,8 1 4 3 4 3 2,5 3 3 3,5 2,2 3,4 1,3 2 2,7 1,7 1,7 1,5 4,5 2,5 3 2 2,5 2,5 3,2 3 2,6 3,6 1,4 1,4 3,1 1,3 2,5 2 4 4 2,5 4 2 4 2,5 2,5 2,9 2 2,2 1,2 1,5 2,1 2,5 1,5 4,5 3 1,5 4 4,5 3,8 2,5 2,3 3,8 1,6 2 1,8 1,8 2 2,2 1,2 4 2,5 1,5 3 4 2,5 1,8 2 2,4 2,3 2,3 2 1,3 2 0,9 1 3,8 2,5 2 4 2 1,5 2,3 3,5 3,2 2 1,3 2,3 2 2,5 1,4 1 3,7 3,5 3,2 3,8 3 2,8 2,5 3,2 3 3,3 1,1 1,3 2,5 2,7 1,6 0,7 4,2 4 2 4 2,5 2 2,5 2 3,1 3,4 1,4 1,3 1,8 1,5 0,8 1,3 4,4 4 3,2 3 3 4 2,2 2,8 2,6 1,3 1,2 2,5 1,3 1,5 1 1,1 3,5 3 3 2,5 2 3,5 2 3 2,4 1,6 1,3 2,2 2 1,3 1,2 0,9 4,2 2 3,5 2,8 2,7 3,5 2,5 2 3 2,9 2 1,6 1,7 1,7 1 2 3,5 3 3,3 3 3,2 2,5 2,2 1,5 2,6 2,4 2,2 1,4 2,2 2 1,2 1,8 3,7 4,3 4 3,5 2 2,5 2,3 1 2,1 2 1,9 0,8 1,8 1,5 0,7 1,2 4 2 2,5 1,7 2,7 2,5 3 2 3,1 1,9 2,5 1 2,6 2 1,5 1 2 3,2 0,9 1,8 2,3 2 1 4,1 3 3 2,5 3 2 2,5 2 3 3,8 4 3,5 1,9 4 2,5 3 1,2 2 2,2 1,3 1,4 2,2 2,2 1,3 0,8 2,5 3,3 3,5 2 3,8 3,5 2 1,5 2,3 2,5 2,7 2 2,5 1,6 1 1,3 2,8 4 3,5 1,5 3,7 3,5 2,5 1,2 2,5 3,2 2 2,3 1,6 1,4 1,4 0,6 3 3 3 2,5 4 3 2,3 1,7 2,1 3 1,8 1 1,9 2 2,1 1 3,5 2,2 4 3 3,5 2,5 2 1,5 3,2 1,8 1,4 1,2 3,2 1,3 1,1 1,4 2,8 3,5 2,8 2 4 1,5 2,8 2 2,5 1,2 1,2 1,4 3 1,9 1,7 1,2 3,2 2,3 4 3,7 2,5 2,5 1,5 1,8 3,2 2,2 1,5 2 2,7 2 1 1 3,7 3,2 3,0 2,7 3,1 2,8 2,5 2,3 2,7 2,3 1,8 1,6 2,2 1,9 1,4 1,1 4,5 -2,5 4,3 - 2,2 4 - 1,5 4 - 1,4 4,5 - 2 4 - 1,5 3,7 - 1,5 3,5 - 1 3,8 - 2 3,6 - 1,2 3,2 - 1,1 2,5 -1 3,2 - 1,3 2,7 - 1,3 2,5 -0,7 1,8 - 0,5

83