1
PERANCANGAN MESIN PELUBUR KERTAS BEKAS HARRY SUNARDI;
[email protected]
ABSTRAK Bubur kertas adalah langkah awal dalam proses daur ulang kertas, adapun daur ulang kertas harus ditingkatkan secara kuantitas karena bahan pembuatan kertas adalah kayu, dan saat ini hutan di Indonesia semakin sedikit karena dieksploitasi secara serampangan oleh para pemegang Hak Pengelolaan Hutan (HPH). Mesin Pembuat bubur kertas ini diilhami oleh blender pembuat juice yang biasa kita lihat seharihari.Mesin pembuat bubur kertas ini dibuat sesederhana mungkin agar setiap orang mampu mengoperasikan. Mesin pembuat bubur kertas ini digerakkan oleh motor listrik yang kemudian dihubungkan dengan poros pisau dengan sabuk V sebagai penerus daya.
1.PEHAHULUAN Jika kita memproduksi kertas baru, maka akan membutuhkan serat-serat alami yang berasal dari batang pohon. Dapat dibayangkan berapa ribu pohon yang akan ditebang untuk memenuhi kebutuhan produksi kertas tersebut. Dampak negative dari penebangan pohon tersebut adalah rusaknya keseimbangan ekosistem, keseimbangan iklim, cuaca, dan suhu bumi. Langkah awal
dalam proses daur ulang kertas adalah pembuatan bubur kertas (pulp). Dari bubur kertas atau pulp tersebut dapat dibuat beberapa macam produk, dan juga dapat digunakan sebagai bahan dasar untuk pembuatan kertas. 2.Tujuan Berdasarkan latar belakang yang sudah dikemukakan sebelumnya, maka bertujuan untuk merancang alat pembuat bubur kertas, yang dapat digunakan untuk mendaur ulang kertas dalam skala kecil, 3.Pembatasan Masalah Dalam proses rancang bangun mesin pembubur kertas ini dibatasi pada pembuatan mesin pembubur kertas, menentukan sudut mata pisau yang paling efektif melalui percobaan dan perhitungan perencanaan mesin pembubur kertas. 4,Proses Pembuatan Kertas Berdasarkan kepada cara mempersiapkan bahan bakunya, maka pabrik kertas, dapat digolongkan menjadi 2 (dua) bagian besar yaitu Integrated dan Non Integrated (pabrik yang terpadu dan tidak terpadu). 5.Perancangan Proses terakhir dari perancangan mesin pembubur kertas ini digambarkan secara terperinci dan pada gambar diberikan ukuran-ukuran sehingga pada akhirnya dilanjutkan pada pembuatan dari alat yang dirancang. Hasil perancangan detail dari komponen-komponen dangam barsusunan mesin pembubur kertas ini secara lengkap dapat dilihat pada lampiran. 5.1.Spesifikasi Mesin Pembubur Kertas Perancangan mesin pembubur kertas ini terdiri dari beberapa bagian komponen, yaitu : a. Tanki Tangki proses terbuat dari bahan Plat Stainless Steel SUS 304 dengan ketebalan 2 mm. Tinggi tangki (t) = 500 mm dan diameter tangki (d) = 440 mm.
2
500 mm
440 mm
Gambar1.Tanki Proses
b. Poros Pisau Poros Pisau dibuat dari Stainless Steel SUS 304 dengan diameter 30 mm. Jumlah pisau pada poros tersebut adalah 3 (tiga) buah, yang diposisikan dengan sudut yang akan ditentukan kemudian. Bahan dari mata pisau tersebut adalah Plat Stainless Steel SUS 304 dengan ketebalan 2 mm.
Gambar2.Poros – Pisau
c. Rangka Mesin Pembubur Kertas Bahan Rangka adalah besiprofil siku ST-41 dengan ketebalan 4 mm.
500 mm
500 mm
496 mm Gambar3.Rangka
d. Plat Dudukan Tanki Plat dudukan tanki ini terbuat dari bahan plat baja karbon rendah ST-41. Dengan dimensi panjang (p) = 416 mm, lebar (l) = 420 mm dan ketebalan 4 mm.
3
420 mm
416 mm Gambar4. Plat Dudukan Tanki
e. Dudukan Motor Dudukan elektro motor ini menggunakan plat dan besi profil siku ST-41. Dengan ketebalan 4 mm.
590 mm
350 mm Gambar5.Dudukan Motor
6. Perhitungan Komponen-Komponen mesin Pembubur Kertas 6.1 Perhitungan Volume Tanki Rumus : V = . r 2 .t Dimana : Tinggi (t) = 50 cm Diameter (d) = 44 cm jari-jari (r) = 22 cm Maka : V = . (22)2 .50 = 76026,5422 cm3 = 76,026 liter 75 liter 6.2Tebal Plat Tanki Untuk menentukan tebal plat tanki, maka diperlukan besar tekanan didalam tanki. Besar tekanan yang timbul pada tanki adalah akibat putaran pisau. Gaya yang timbul pada sisi tanki adalah :
4
F m.a Dimana
: m = . r2t ; a = 2 . r 1100 rpm
32 cm
44 cm Gambar6. Ilustrasi Mesin Pembubur Kertas
Untuk memperoleh gaya pada sisi tanki, pertama-tama kita mencari terlebih dahulu kecepatan sudut. Untuk memperoleh kecepatan sudut dipergunakan rumus : 2πn ω rad / s Dimana : putaran motor (n) = 1100 rpm 60 2.π.1100 Maka : ω rad / s = 115,192 rad/s 60 Kertas yang digunakan dalam percobaan adalah kertas HVS, yang memiliki massa jenis 701,3589 kg/m 3. Maka gaya yang terjadi disisi tanki adalah : F = . 2 . . r3 . t = 155.658,5101 N Tekanan per satuan luas adalah : F / Luas = 225.200 N/m 2 = 225,2 KPa Plat yang digunakan untuk tanki adalah stainless steel SUS 304, yang mempunyai y= 172,5MPa. Maka penggunaan plat dengan tebal 2 mm, menjadi baik dan aman. 6.3Perhitungan Torsi pada Pisau Kecepatan putar Elektro Motor 1 HP adalah 1450 rpm, putaran motor tersebut direduksi oleh puli 3 (motor) dan 4 (poros), maka kecepatan putar poros pisau adalah : ¾ x 1450 rpm = 1087,5 rpm 1100 rpm. Jika kecepatan putar poros pisau 1100 rpm, maka kecepatan lajunya dihitung : V = 3,14151100/60 = 863,94 cm/s Dari kecepatan laju maka didapat bilangan Reynolds : V .x 8,6394.0,1 Re 863940 Untuk 2500 < Re < 5 10-5 6 v 10 Koefisien hambatannya dihitung dengan persamaan 2.Cf.L, Dimana : Cf= 0,664/Re½, C f = 7,144 X 10 -4 ρV 2 bl 17,5N . Maka : C D = 1,428810-3, dan Gaya seret 2CD 2 Sehingga torsi pisau pertama adalah 17,50,097= 1,6975 Nm. Torsi pisau kedua adalah 17,50,097 = 1,6975 Nm. Torsi pisau ketiga adalah 17,5 x 0,181 = 3,1675 Nm. Sehingga total torsi yang diakibatkan ketiga pisau adalah 6,563 Nm.
5
6.4Menentukan Daya Motor Dari torsi yang didapat daya motor bias kita tentukan dengan HP atau Watt. Dalam HP (Horse Power): 2πnT P (33000).(12) Dimana : n = 1100 rpm T = 6,563 Nm = 6,563/0,112985 = 58,0874 lb.in 2πnT 2π 1100 58,0874 Maka : P 1,001HP 1HP (33000).(12) 396000 DenganWatt : 2πnT 2π 1100 6,563 P 756,003W 750W 60 60
Kesimpulan Dari hasil uji coba alat ini, maka dapat disimpulkan : - Komponen-komponen yang dibuat ternyata dapat dirakit bersama dengan komponen motor penggerak, hal ini disebabkan perhitungan dimensi yang akurat. - Dari hasil perhitungan teoritis serta pengujian lapangan, daya motor penggerak yang tersedia mampu menggerakkan pisau-pisau dengan baik, dalam hal ini air sebagai media penghancur kertas. - Dengan posisi mata pisau yang bervariasi pada akhirnya dapat ditentukan posisi yang ideal adalah posisi mata pisau dengan kemiringan 15. - Dengan posisi mata pisau 30, ternyata beban kertas menjadi berat bagi motor penggerak, sehingga terjadi over load. - Pada posisi mata pisau 0 selain proses pembuburan kertas lebih lama, dalam proses pembuburan dengan menggunakan mata pisau 0 kurang terjadi pengadukan bubur kertas, sehingga kertas yang berada di bagian bawah tangki tidak mengalami pencacahan. Saran Maka untuk pengembangan mesin pembubur kertas, dapat disarankan beberapa hal sebagai berikut : 1. Dalam pengembangannya mesin pembubur kertas ini harus menggunakan motor dengan kapasitas yang lebih besar, sehingga tidak terjadi kemacetan putaran ketika sedang melakukan pembuatan bubur kertas dengan kapasitas volume maksimum tangki proses. 2. Jika penggunaan motor yang lebih besar tidak dilakukan dapat juga dengan memperkecil dimensi tanki proses. Tetapijikatanki proses diperkecil, tentunya akan mempersulit kita dalam melakukan pembuatan bubur kertas itu sendiri. 3. Kadar air dalam proses pembuburan kertas diperbesar, sehingga dalam proses pembuburan berikutnya motor penggerak menjadi lebih ringan ketika melakukan proses pembuburan kertas. 4. Dalam percobaan ada kertas yang terlempar kedinding tanki dan tidak mengalami proses pencacahan dengan sempurna. Salah satu cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan membuat dimensi pisau yang lebih panjang mendekati dinding tanki, sehingga kertas yang terlempar kedinding tanki dapat ikut terpotong. 5. Untuk saluran keluar hasil proses pembuburan disarankan untuk tidak menggunakan ball valve, karena ternyata penggunaan ball valve tersebut tidak efektif untuk mengeluarkan
6 bubur kertas. Jika ball valve tetap digunakan maka ukurannya harus lebih besar, sehingga memudahkan untuk mengeluarkan bubur kertas yang diproses oleh mesin pembubur kertas ini.
DAFTAR PUSTAKA 1. Perkembangan Industri Kertas dan Pulp di Indonesia dan Dunia (Bagian A – B), Jakarta : Departemen Perindustrian, 1982 2. Hamrock, Bernard J., Fundamentals of Machine Elements, Singapore : McGraw Hill Book Co., 1999 3. Shigley, Joseph Edward & Larry D. Mitchell, Perencanaan Teknik Mesin, Edisi Keempat, Jakarta : Erlangga, 1991 4. Dobrovolsky, V.A., et al., Machine Elements a Text Book, Moscow : Peace Publishers 5. Suga, Kiyokatsudan Ir. Sularso, MS., ME., Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Cetakan Kedua, Jakarta : PT. Pradnya Paramita, 1979 6. Saito, Shinroku, Prof. Dr., dan Ir. Tata Surdia, MS., Met.E., Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan Kedua, Jakarta : PT. PradnyaParamita, 1992 7. How to RecyclePaper http://www.ehow.com/how_9159_recycle-paper.htm 8. Let's Make Paper http://www.fi.edu/fellows/fellow1/apr99/paper/index.html
