PENGARUH VARIASI KADAR amba AIR PADA ADONAN PELET PUPUK TERHADAP KONSUMSI DAYA LISTRIK Marlon Tua Pangihutan Sibarani Melvin Emil Simanjuntak Melvin Bismark Hamonangan Sitorus Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan E-mail:
[email protected] Jl. Almamater No.1 Kampus USU Medan 20155 Email :
[email protected]
Abstrak Pupuk kandang ayam adalah jenis pupuk kandang yang termasuk luas pemanfaatannya karena mengandung hara Fosfor (P) yang relatif lebih tinggi dibandingkan pupuk kandang lainnya. Dalam penggunaannya, pupuk kandang dapat dibuat dalam bentuk curah, granul, tablet atau pellet. Pembuatan pupuk kandang dalam bentuk pellet dimaksudkan untuk memudahkan transportasi dan penyimpanan pupuk dalam waktu yang relative panjang. Pembuatan pelet dapat dilakukan dengan menggunakan prinsip scew conveyor dengan plat pencetak pada bagian ujungnya untuk menghasilkan bentuk silindris dimana pada bagian keluar plat pencetak ditampatkan pisau pemotong untuk mendapatkan ketebalan yang diinginkan. Untuk mendapatkan efektifitas dan efisiensi yang baik dalam penggunaan konsumsi listrik pada mesin mencetak pellet, dilakukan eksperimen yang membandingkan kebutuhan daya listrik secara teoritis dan kebutuhan daya secara eksperimen terhadap variasi beban berupa pertambahan kadar air dalam adonan pupuk. Hasil eksperimen menunjukkan pertambahan daya yang cukup tinggi pada range kadar air 35% sampai 39% berat total adonan pelet pupuk Kata kunci: pelet, pupuk, kadar air, daya listrik.
Dalam penggunaannya, pupuk kandang dapat dibuat dalam bentuk curah, granul, tablet atau pellet. Pupuk kandang dalam bentuk curah adalah bentuk yang paling sederhana dari pupuk kandang. Jenis ini lebih disukai untuk pemakaian sendiri, dimana tidak diperlukan pengangkutan pupuk ke tempat yang relatif jauh. Pupuk kandang dalam bentuk granul, tablet atau pellet dibuat apabila pupuk kandang yang dihasilkan akan dipasarkan. Pembuatan pupuk kandang dalam bentuk granul, tablet maupun pellet dimaksudkan selain untuk memudahkan dalam transportasinya, juga untuk kemudahan dalam aplikasinya. Selain itu bentuk pupuk akan terlihat lebih menarik jika dibuat dalam bentuk granul, tablet atau pellet.
1. PENDAHULUAN Pupuk kandang berasal dari kotoran hewan yang antara lain adalah kotoran ayam, sapi, kerbau dan kambing. Komposisi hara pada masing-masing kotoran hewan tergantung pada jumlah dan jenis makanannya. Secara umum kandungan hara dalam kotoran hewan lebih rendah dari pupuk kimia. Petani di beberapa daerah memisahkan antara pupuk kandang padat dan cair. Pupuk kandang padat yaitu kotoran ternak yang berupa padatan baik yang belum maupun sudah dikomposkan sebagai hara terutama N bagi tanaman dan dapat memperbaiki sifat kimia, biologi dan fisik tanah. Pada penanganan pupuk kandang padat, kotoran ternak besar dikumpulkan 1-3 hari sekali saat pembersihan kandang dan dikumpulkan dengan cara ditumpuk di suatu tempat tertentu. Petani yang telah maju ada yang memberikan mikroba dekomposer dengan tujuan untuk mengurangi bau dan mempercepat pematangan, tetapi banyak pula yang hanya sekedar ditumpuk dan dibiarkan sampai waktunya digunakan ke lahan. Pupuk kandang ayam adalah jenis pupuk kandang yang termasuk luas pemanfaatannya karena mengandung hara Fosfor (P) yang relatif lebih tinggi dibandingkan pupuk kandang lainnya. Umumnya dipergunakan oleh petani dengan cara mengadakan dari luar wilayah tersebut, misalnya petani kentang di Dieng mendatangkan pupuk kandang ayam yang didisebut dengan chicken manure (CM) atau kristal dari Malang, Jawa Timur.
1.1. Pupuk Kandang Pelet Pembuatan pupuk kandang dalam bentuk pelet mempunyai keunggulan utama bila dibandingkan dengan pembuatan pupuk kandang dalam bentuk granul maupun tablet adalah dalam hal proses pembuatannya yang cepat, sehingga kapasitas produksi pupuk kandang pelet relatif lebih banyak dibandingkan pupuk kandang granul maupun tablet. Pembuatan pelet dapat dilakukan dengan menggunakan prinsip scew conveyor dengan plat pencetak pada bagian ujungnya untuk menghasilkan bentuk silindris dimana pada bagian keluar plat
1
pencetak ditampatkan pisau pemotong untuk mendapatkan ketebalan yang diinginkan. Pembuatan pupuk dalam bentuk pelet sudah cukup banyak dilakukan. Kaderi (2004) membuat pupuk organik dalam bentuk pelet dari biomassa gulma. Pelet pupuk dibuat dalam komposisi berat: gulma dengan kadar air 19,58% sebanyak 40g, urea 19,3g, SP-36 21g, KCl 4g serta 1,5g tapioka yang dilarutkan dalam 100 ml air dan dipanaskan sebagai bahan perekat. Zafari et al (2012) melaporkan kandungan air untuk pelet pupuk organik dari limbah padat perkotaan berkisar antara 35% sampai 45% kandungan air untuk mendapatkan hasil pelet yang terbaik.
Karena :
= kapasitas (lb/hr) C x W =m Maka rumus di atas dapat dituliskan: L.N.Fd .Fb m .L.F f .Fm .Fp Fo …(5) Hptotal 1 x106 x e Karena poros elektro motor sebagai motor penggerak dikopel ke poros reduser dan poros reduser dihubungkan dengan kopling ke poros screw conveyor, maka daya motor penggerak yang dibutuhkan dapat dicari dari persamaan (6). HpEM =
Hpm
Pin = V.I. Cos θ dan
Hptotal
……………… (2)
…………….. (3)
e
Di mana: C = kapasitas (ft3/hr) e = efisiensi penggerak Fb = Faktor bearing Fd = Faktor diameter conveyor Ff = Faktor jarak Fm = Faktor material Fo = Faktor beban lebih Fp = faktor sudu L = panjang total konveyor (in) N = kecepatan (rpm) W = massa jenis material Hpf merupakan daya yang diperlukan oleh screw conveyor yang sangat dipengaruhi oleh faktor dimensi dari screw conveyor tersebut Hpm merupakan besaran daya yang dipengaruhi oleh faktor jenis material yang akan diproses. Dari kedua pengaruh terhadap daya tersebut maka daya maksimum yang dibutuhkan screw conveyor tersebut sebesar Hptotal. Dari persamaan di atas, maka untuk mendapatkan daya total yang diberikan motor:
Hptotal
L.N.F .F d
b
C.L.W .F f .Fm .Fp Fo 1x106 x e
Pout = N.T
Di mana: Pin = daya input/masukan (W) V = tegangan listrik (V) I = arus listrik (A) Cos θ = factor daya motor (0,95) Pout = daya output/keluaran (W) N = putaran motor (rpm) T = torsi (Nm) dan 1hp = 746 w Dalam hal ini kapasitas dipengaruhi oleh persentase berat air (kadar air) pada campuran pellet pupuk tersebut.
L.N .Fd .Fb …………………...... (1) 1x106 C.L.W .F f .Fm .Fp
1 x 106 Hp f Hpm Fo
……………..…. (6)
Hubungan antara daya listrik dan daya yang dihasilkan motor penggerak diperoleh dari persamaan berikut.
1.2. Daya Motor Dalam menentukan kecepatan dan ukuran scew conveyor yang pertama kali harus diperhatikan adalah pengoperasian screw conveyor secara horizontal, sehingga daya yang diperlukan dipengaruhi oleh instalasi, golongan dan keseragaman conveyor. Persamaan berikut dapat dipergunakan berkaitan dengan penghitungan daya:
Hp f
Hptotal r . em
2. METODOLOGI 2.1. Alat dan Bahan Adapun alat penelitian adalah:
yang
digunakan
dalam
Mesin Pencetak Pelet Pupuk Alat ini digunakan untuk mencetak pellet pupuk di mana kadar air untuk adonan pellet nya dibuat dalam variasi 35% sampai 45% berat campuran. Mesin pencetak pellet ini mempunyai spesifikasi panjang x lebar x tinggi = 630 mm x 500 mm x 870 mm, dan kapasitas rata-rata 400 kg/jam.
… (4)
Gambar 1. Mesin pencetak pellet pupuk
2
Adapun bagian-bagian utama dari mesin pencetak pellet pupuk yang akan digunakan dalam eksperimen ini adalah: 1. Gearbox / reducer 2. Poros motor 3. Motor 4. Corong keluaran 5. Kerangka mesin 6. Bantalan penghubung screw conveyor 7. Pisau pemotong 8. Corong masukan 9. Screw conveyor 10. Disc cetakan 11. Poros screw conveyor 12. Kopling
Bahan Bahan yang dibutuhkan untuk penelitian ini berupa bahan dasar untuk campuran pelet pupuk. Dalam penelitian ini komposisi bahan pellet dalam persen berat campuran 1. 2. 3. 4.
Pupuk kandang dari kotoran ayam Tepung tapioka Zat perekat Air (35 – 45%)
2.2. Rangkaian Pengujian Gambar rangkaian pengujian untuk eksperimen ini ditunjukkan dalam gambar 4.
Prinsip kerja dari mesin pencetak pellet tersebut adalah motor penggerak mentransmisikan daya dan putaran melalui kopling ke reducer, selanjutnya melalui kopling di bagian keluar reduser daya dan putaran di transmisikan ke mesin pencetak pelet pupuk.
A
AC
Adapun spesifikasi motor listrik yang digunakan pada mesin ini adalah sebagai berikut : a. Daya : 1 (HP) = 746 (Watt) b. Putaran : 1450 (rpm) c. Tegangan : 220 (volt)
W
M
V
BEBAN
Gambar 4. Rangkaian pengujian Keterangan: A = Amperemeter V = Voltmeter W = Wattmeter M = Motor Induksi Beban terdiri dari air dan campuran pupuk pelet.
Alat ukur listrik Alat ukur listrik yang digunakan adalah voltmeter, amperemeter dan wattmeter.
2.3. Pengambilan data Penelitian Untuk mendapatkan besar daya listrik yang dibutuhkan secara teoritis dapat digunakan persamaan (5) dengan memperhitungkan persentase berat air (kandungan air) pada campuran bahan pellet pupuk. Variasi kadar air pada campuran bahan pellet pupuk diambil dalam range 35% sampai 45% berat total campuran. Pada setiap penambahan 2% kadar air adonan dimasukkan dalam mesin pencetak pellet ikan kemudian diambil data daya yang dibutuhkan. Demikian selanjutnya sehingga mencapai 45% kadar air. Data eksperimental ini selanjutnya dipakai untuk memvalidasi hasil perhitungan berdasarkan rumus daya total di atas. Daya yang dibutuhkan elektromotor secara teoritis dapat di tabelkan untuk setiap penambahan 2% kadar air seperti pada tabel 1. Sedangkan data daya yang dibutuhkan secara eksperimen untuk setiap penambahan 2% kandungan air dalam range 35% sampai 45% berat campuram pellet dapat dilihat pada tabel 2.
Gambar 2. Alat ukur daya listrik Timbangan digital Digunakan untuk mengukur secara tepat komposisi bahan campuran pellet pupuk yang akan digunakan dalam eksperimen.
Dengan menggunakan harga-harga efisiensi penggerak sebesar 0,95 dan putaran screw conveyor sebesar 72,5 rpm dan kapasitas 400 kg/jam serta
Gambar 3. Timbangan digital
3
mengambil harga-harga Fd, Ff, Fb, e, Fo masingmasing 18; 1; 4,4; 0,93; dan 3,0 maka diperoleh harga-harga daya motor seperti dalam tabel 1.
terhadap daya listrik secara eksperimen disatukan dalam satu gambar dengan tujuan untuk membandingkan hasil yang didapat secara teoritis dan secara eksperimen.
Tabel 1. Variasi kandungan air terhadap daya listrik yang dibutuhkan secara teoritis. Daya teoritis
No
Kadar air
1
35%
0.170276
2
37%
0.173655
3
39%
0.177035
4
41%
0.180414
5
43%
0.183793
6
45%
0.187173
(Hp)
Gambar 5. Pengaruh kadar air dalam adonan pupuk terhadap kebutuhan daya listrik.
Tabel 2. Variasi kandungan air terhadap daya listrik yang dibutuhkan secara ekperimen.
Dari grafik di gambar 5 terlihat terjadinya kenaikan kebutuhan daya listrik dengan bertambahnya kadar air pada adonan pelet pupuk baik secara teoritis maupun secara eksperimen. Pada grafik variasi kandungan air dalam terhadap daya listrik secara teoritis terlihat bahwa pertambahan ini terlihat linier sesuai dengan persamaan 5. Grafik variasi kandungan air dalam terhadap daya listrik secara eksperimen menunjukkan terjadinya peningkatan kebutuhan daya listrik yang lebih besar pada range pertambahan kadar air 35% sampai 39%. Hal ini terjadi dikarenakan penambahan kepekatan adonan pupuk untuk penambahan kadar air 35% sampai 39%, selanjutnya pertambahan kadar air di atas range tersebut menyebabkan sedikit penambahan pada kepekatan pada adonan. Kedua grafik secara umum juga menunjukkan korelasi, dimana hasil yang diperoleh secara eksperimen tidak menyimpang terlalu jauh dari hasil teoritisnya.
Daya Eksperimental
No
Kadar air
1
35%
0.160858
2
37%
0.167560
3
39%
0.174262
4
41%
0.176944
5
43%
0.180965
6
45%
0.183646
(Hp)
3. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari data pada tabel 1 dan tabel 2 bahwa hasil pengukuran yang didapat tidak terpaut jauh dari data perhitungan secara teoritis. Pada kedua tabel di atas menunjukkan bahwa dengan bertambahnya kadar air pada adonan pelet pupuk menyebabkan bertambahnya konsumsi daya listrik. Hal ini disebabkan oleh bertambahnya beban pada motor listrik. Grafik yang menunjukkan variasi kandungan air dalam adonan pelet pupuk kandang yang berasal dari kotoran ayam terhadap daya listrik yang dibutuhkan baik secara teoritis maupun secara eksperimen dapat yang dibentuk berdasarkan data pada tabel 1 dan tabel 2 dapat dilihat pada gambar 5. Pada gambar 5, kedua grafik yang dibentuk masing masing oleh table 1 yaitu grafik variasi kandungan air dalam terhadap daya listrik secara teoritis dan table 2 yaitu grafik variasi kandungan air dalam
4. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpuan Dari hasil dan pembahasan di atas dapat disimpulkan bahwa bertambahnya kadar air pada adonan pellet pupuk berbahan dasar kotoran ayam akan menimbulkan pertambahan beban pada mesin pencetak pellet pupuk yang pada akhirnya menyebabkan bertambahnya konsumsi energi listrik pada motor penggerak untuk mesin pencetak pellet pupuk tersebut. Pertambahan daya yang cukup besar terlihat pada range kadar air 35% sampai 39% berat total adonan pelet pupuk karena bertambahnya kepekatan adonan pellet pupuk pada range kadar air tersebut. Hasil pencetakan pellet yang terbaik ditunjukkan pada kadar air 43%.
4
4.2 Saran Mengingat pada eksperimen yang dilakukan belum mencakup pengkajian pengaruh pertambahan kadar air terhadap efisiensi mesin pencetak pellet pupuk secara keseluruhan, ke depannya perlu dilakukan pengukuran efisiensi agar dapat diketahui performansi terbaik dari mesin pencetak pellet pupuk yang dibuat. DAFTAR PUSTAKA 1. Kaderi, Husin., 2004, Buletin Teknik Pertanian Vol 9. No. 2. Halaman 47-49. 2. Zafari, Abedin., Kianmehr, H. M., 2012, Effect of Raw Material propertiesand Die Geometry on The Density of Biomass Pellets from Composted Municipal Solid Waste, Bio Resources, Vol 7 No. 4. Halaman 4704-4714. 3. Kulwice, Raymond. A., 2002, Material Handling Handbook, 2nd Edition, John Wiley and Sons. 4. Sularso dan Suga, Kiyosatku. 2004. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. PT Pradnya Paramita, Jakarta. 5. Isroi. 2009. Pupuk Organik Granul, (Online), (http://isroi.wordpress.com, diakses 28 Mei 2012).
5
