RANCANG BANGUN MESIN PENCACAH DAN PENGADUK SAMPAH ORGANIK MENJADI PUPUK KOMPOS
LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III SPESIALISASI PRODUKSI PROGRAM STUDI TEKNIK MEKANIK
oleh : ABDI SISWOYO
NIM : 1205011001
MUHAMMAD RIDOAN
NIM : 1205012193
MUHAMMAD TOHA S.
NIM : 1205011068
PANJI ARI PRATAMA
NIM : 1205011073
SYAFTIAN FACHROZI
NIM : 1205012216
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015
KATA PENGANTAR
Segala puji hanya milik Allah SWT, yang telah memberikan kekuatan dan kesempatan bagi penulis, sehingga dapat menyelesaikan tanggung jawabnya sebagai Mahasiswa dalam menyusun laporan tugas akhir ini. Laporan tugas akhir ini berjudul “Rancang Bangun Mesin Pencacah Dan Pengaduk Sampah Organik Menjadi Pupuk Kompos”. Tujuannya adalah untuk menyelesaikan sebagai persyaratan dalam menyelesaikan Program Pendidikan Diploma 3 pada Jurusan Teknik Mesin, Program Studi Teknik Mekanik Politeknik Negeri Medan. Dalam laopran tugas akhir ini, penulis membahas tentang prinsip kerja, hal-hal yang berhubungan dengan perencanaan komponen utama dan gambar kerja. Dalam proses pembuatan Laporan Tugas Akhir, penulis telah mendapat bimbingan dari beberapa pihak, baik berupa materi,spiritual, informasi maupun dari segi administrasi. Oleh karena itu, sudah selayaknya penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak M. Syahruddin, S.T.,M.T Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Bapak Idham Kamil, S.T., M.T Kepala Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 3. Bapak Joni Indra, ST.,MT Kepala Program Studi Teknik Mekanik Politeknik Negeri Medan; 4. Bapak Nurman, ST.,MT selaku Dosen Pembimbing penulis yang telah meluangkan waktu dan tenaganya dalam memberikan saran serta petunjuk dalam menyelesaikan laporan ini; 5. Seluruh Staf pengajar Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 6. Administrasi Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 7. Teristimewanya buat kedua orang tua saya Surian dan Sumiati, keempat adik saya Dwi Jayanti, Dilla Andini, Hermawansa dan alm. Ramadhan
yang
telah
memberikan
dukungan
dan
motivasi
vi
8. Rekan – rekan satu tim penulis : M. Ridoan, M. Toha Saputra, Panji Ari Pratama dan Syaftian Fachrozi; 9. Sahabat dan saudara – saudara saya khususnya Ukmi Polmed yang saya tidak sebutkan satu persatu, terimakasih atas saran dan do’anya; 10. Teman – teman angkatan 2012 khususnya kelas ME – 6A; 11. Teman – teman kost saya yang telah menemani saya sejak saya mulai kuliah. Penulis menyadari kemungkinan terdapat kekurangan dan kesilapan. Oleh sebab itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca untuk kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini dan juga sebagai masukan bagi penulis. Semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua orang yang membaca dan yang akan membahas hal yang sama.
Medan, 24 Agustus 2015
Abdi Siswoyo
vii
DAFTAR ISI
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR .......................................................................... ii LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................ iii LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. iv KATA PENGANTAR ............................................................................................v DAFTAR ISI ........................................................................................................ vii DAFTAR GAMBAR .............................................................................................x DAFTAR TABEL ................................................................................................ xi DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xii INTI SARI ......................................................................................................... xiii ABSTRACT ........................................................................................................ xiv BAB
I
PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah ................................................................1 B. Rumusan Masalah .........................................................................2 C. Tujuan ..........................................................................................2 D. Manfaat .........................................................................................3 E. Teknik Pengumpulan Data ............................................................4
BAB
II LANDASAN TEORI A. Pengenalan Pupuk Kompos dan Bahan Baku ...............................5 1. Jenis – Jenis Pupuk Kompos ...................................................6 2. Bahan Baku Pembuatan Kompos ............................................9 B. Teori dan Konsep Rancang Bangun ............................................11 C. Bagian – Bagian Utama Mesin ...................................................12 1. Rangka Mesin .......................................................................12 2. Motor Bensin ........................................................................12 3. Puli .......................................................................................13 4. Sabuk ....................................................................................13 5. Bantalan ...............................................................................14 6. Pencacah ...............................................................................15
viii
7. Wadah Pencacah dan Pengaduk ............................................15 8. Pengaduk ...............................................................................16 9. Poros Pencacah dan Pengaduk ..............................................16 10. Pasak .....................................................................................17 D. Teori Dasar Perhitungan Komponen – Komponen Mesin ..........17 1. Perencanaan Poros ...............................................................17 2. Perencanaan Puli dan Sabuk ................................................19 3. Perencanaan Daya Motor .....................................................21 4. Bantalan ...............................................................................22 E. Prinsip Kerja Mesin Yang Direncanakan ....................................23 BAB
III PERHITUNGAN ELEMEN MESIN A. Kapasitas Pencacah dan Pengaduk..............................................26 1. Volume Tabung Pencacah dan Pengaduk .............................26 2. Kapasitas Pencacah dan Pengaduk........................................26 3. Efisiensi Mesin ......................................................................29 B. Perencanaan Sabuk dan Puli .......................................................30 1. Kecepatan Linear Sabuk .......................................................31 2. Panjang Sabuk .......................................................................31 3. Sudut Kontak Sabuk..............................................................32 4. Tegangan Sabuk ...................................................................32 5. Putaran Puli pada Poros Pencacah dan Pengaduk ................33 C. Daya Motor .................................................................................34 1. Massa pada Poros Pencacah dan Pengaduk .........................34 2. Massa pada Pisau Pencacah .................................................35 3. Massa pada Pengaduk ..........................................................36 4. Massa pada Kipas Pengarah ..................................................37 5. Massa pada Pelontar..............................................................37 6. Daya pada Pencacah dan Pengaduk ......................................37 D. Perencanaan Poros ......................................................................41 1. Gaya pada Poros ....................................................................41
ix
2. Gaya pada Pencacah ..............................................................42 3. Gaya pada Pengaduk .............................................................42 4. Gaya pada Pengarah ..............................................................42 5. Gaya pada Pelontar ...............................................................42 6. Momen Puntir .......................................................................42 7. Tegangan Geser yang Terjadi ...............................................44 8. Diameter Poros yang Digunakan ..........................................44 E. Pasak ...........................................................................................44 F. Bantalan.......................................................................................46 1. Bantalan pada Poros Pencacah dan Pengaduk ......................46 BAB IV ANALISA BIAYA DAN PERAWATAN A. Analisa Biaya ..............................................................................49 1. Biaya Tetap ...........................................................................49 2. Biaya Berubah / Biaya Variabel ............................................52 B. Analisa Titik Impas (B.E.P) ........................................................54 C. Perawatan ....................................................................................56 BAB
V PENUTUP A. Simpulan .....................................................................................58 B. Saran ............................................................................................58
DAFTAR KEPUSTAKAAN ...............................................................................60 LAMPIRAN
x
DAFTAR GAMBAR 1. Rangka Mesin ...............................................................................................12 2. Motor Bensin
...............................................................................................13
3. Puli .................................................................................................................13 4. Sabuk .............................................................................................................14 5. Bantalan ..........................................................................................................14 6. Pencacah ........................................................................................................15 7. Wadah Pencacah dan Pengaduk ......................................................................16 8. Pengaduk ........................................................................................................16 9. Poros Pencacah dan Pengaduk ........................................................................17 10. Pasak ...............................................................................................................17 11. Sketsa Mesin Pencacah dan Pengaduk Sampah ..............................................25 12. Ukuran Wadah Pencacah dan Pengaduk .........................................................26 13. Tegangan Sabuk ..............................................................................................33 14. Ukuran Poros .................................................................................................35 15. Free Body Diagram .........................................................................................43
xi
DAFTAR TABEL
1.
Faktor – Faktor Koreksi Daya yang akan Ditransmisikan ..............................18
2.
Tabel Hasil Pengujian dan Percobaan Mesin Pencacah ..................................27
3.
Tabel Biaya dan Spesifikasi Material .............................................................45
4.
Tabel Massa Jenis Sampah .............................................................................48
xii
DAFTAR LAMPIRAN
1. Konstruksi sabuk 2. Panjang sabuk V standar 3. Daya yang ditransmisikan dan faktor koreksi 4. Diagram pemilihan sabuk V 5. Tabel Baja Karbon untuk Konstruksi Mesin dan Baja Batang yang Difinis Dingin untuk Poros 6. Momen Inersia 7. Koefisien Km dan Kt poros 8. Tabel ukuran pasak 9. Macam – macam bantalan gelinding 10. Tabel ukuran bantalan 11. Tabel Massa Jenis Sampah
xiii
INTI SARI Seiring berkembangnya waktu, sampah menjadi masalah yang serius di kota – kota besar sehingga menuntut adanya metode pengolahan sampah. Pengolahan sampah
merupakan
kegiatan
pengumpulan,
pengangkutan,
pemrosesan,
pembuangan, atau pendaur ulangan dari sampah. Salah satu peralatan yang dapat digunakan adalah alat untuk mengubah sampah organik menjadi pupuk kompos dalam waktu yang singkat. Dikarenakan saat ini para petani banyak yang lebih memilih pupuk kimia dibandingkan pupuk organik, maka diharapkan dengan adanya mesin pencacah dan pengaduk sampah organik menjadi pupuk kompos mampu mendorong munculnya kegiatan pertanian organik yang dapat mengurangi ketergantungan menggunakan pupuk kimia maupun bahan agro kimia, tetapi beralih ke bahan – bahan organik. Perancangan struktur rangka dibangun berdasarkan kriteria kemudahan, kenyamanan, dan keamanan dalam proses pengoperasian dengan menggunakan mesin pencacah dan pengaduk sampah. Perancangan mesin ini dilakukan melalui proses penggambaran, perhitungan elemen mesin, dan biaya pembuatan. Dari hasil perhitungannya maka dihasilkan mesin pencacah dan pengaduk sampah organik dengan kapasitas 1,12 m3/jam.
Kata Kunci : mesin, mencacah, mengaduk, sampah, kompos
xiv
ABSTRACT In its developed era, trash becomes the serious problem in the biggest cities so that it claimed the existance of method of producing the trash. The producing of the trash is the activity of collection, freight, processing, throwing, or recycling from the trash. One of the tool that can be used is the tool to change the organic trash becomes compost in the short time. Caused by this time, some farmers are likely more choosing the chemistry fertilizer than organic fertilizer. So it is expected by the existance of machinery chop up and stiring the organic trash becomes compost can push the appearing of the organic agriculture activity that can reduce the depending of using the chemistry fertilizer or agro chemistry fertilizer, but altering into the organic. Designing of the structure is built based on the easiness, comportable, safety criterias in the process of operation by using mechinery chop up and stirring the trash. Designing this mechine is done by the process of describing, calculation, mechine’s element and production cost. From the calculation, so that it can be afforded stirring and chop up machine the organic trash with capacity 1.12 m3/hour. Keywords: machine, chop up, stirring, trash, compost.
xv
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Indonesia merupakan salah satu negara penghasil sampah terbanyak di dunia. Seiring dengan pertumbuhan penduduk yang ada di Indonesia, semakin banyak pula tidak kesadaran masyarakat untuk menjaga lingkungan. Sampah merupakan salah satu dari beberapa bagian yang dapat merusak .lingkungan. sampah memang bukan perkara yang mudah. Tidak hanya di perkotaan padat penduduk, pedesaan atau lokasi lain pun tidak terlepas dari persoalan sampah. Sampah organik merupakan sebagian kecil dari sampah yang dapat merusak lingkungan. Contohnya sampah dari dapur, sisa – sisa makanan, pembungkus (selain kertas, karet dan plastik), kulit buah, daun, dan ranting. Untuk mencegah lingkungan agar terhindar dari kerusakan alam, diperlukan penanganan yang serius untuk mengelolah sampah agar tidak mencemari lingkungan. Untuk mengelolah sampah agar tidak mencemari lingkungan, kita dapat memanfaatkan sampah tersebut untuk di olah menjadi barang yang lebih bermanfaat lagi atau bahkan bernilai jual ekonomis. Salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan cara membuat pupuk kompos dari bahan sampah organik.Pupuk kompos merupakan hasil pembusukan dari sampah organik. Pupuk kompos dapat dimanfaatkan sebagai salah satu dari sebagain bahan untuk menyuburkan tanaman, membuat tanaman tumbuh subur dan segar. Proses untuk pembuatan pupuk kompos biasanya dilakukan secara manual dan fermentasi. Dibutuhkan banyak waktu dan tenaga untuk pembutan pupuk kompos secara manual sehingga tidak efektif dan efisien bagi masyarakat yang ingin mengolah sampah organik menjadi pupuk kompos. Untuk itu direncanakan suatu alat yang dapat mempermudah masyarakat dalam mengelolah sampah organik menjadi pupuk kompos. Alat tersebut berkerja dengan cara mencacah dan mengaduk sampah organik
1
sehingga masyarakat yang ingin mengelolah sampah menjadi pupuk organik lebih efektif dan efisien baik dari segi tenaga maupun waktu. Dengan adanya alat ini diharapkan masyarakat dapat mengelolah sendiri pembuatan pupuk kompos dari sampah organik sehingga dapat mengurangi sampah yang ada di sekitar lingkungan kita berada dan bagi para petani diharapkan dengan adanya alat ini para petani yang ada di Indonesia dapat memenuhi kebutuhan pertanian mereka dengan memanfaatkan sampah yang ada disekitar lingkungan sehingga biaya yang untuk memenuhi kebutuhan pertanian relatif rendah.
B. Rumusan Masalah Dalam penulisan ini, penulis perlu membuat rumusan ini, penulis perlu membuat rumusan – rumusan untuk menghindari pembahasan yang tidak perlu, pokok pembahasan masalah yang akan dibahas di dalam rancangan mesin pencacah dan pengaduk sampah organik menjadi pupuk kompos. 1. Bagaimana gambar mesin dan komponen – komponen mesin pencacah dan pengaduk sampah organik menjadi pupuk kompos? 2. Bagaimana prinsip kerja mesin pencacah dan pengaduk sampah organik menjadi pupuk kompos dengan kapasitasnya? 3. Bagaimana perhitungan komponen – komponen utama yang digunakan? 4. Bagaimana menentukan kapasitas hasil produksi? 5. Bagaimana menganalisa mesin pencacah dan pengaduk sampah organik menjadi pupuk kompos? 6. Bagaimana perawatan mesin mencacah dan pengaduk sampah organik menjadi pupuk kompos?
C. Tujuan Adapun tujuana rancang bangun ini adalah agar mampu merancang dan membuat mesin mencacah dan pengaduk sampah organik menjadi pupuk kompos dengan baik, meliputi :
2
1. Secara Teknik : a. Mengetahui gambar mesin dan komponen – komponen utama mesin pencacah dan pengaduk sampah organik menjadi pupuk kompos. b. Mengetahui prinsip kerja mesin pencacah dan pengaduk sampah organik menjadi pupuk kompos. c. Mengetahui perhitungan komponen – komponen utama yang digunakan. d. Mengetahui kapasitas produksi. e. Mengetahui proses pembuatan mesin pencacah dan pengaduk sampah organik menjadi pupuk kompos. f. Mengetahui perawatan mesin pencacah dan pengaduk sampah organik menjadi pupuk kompos.
2. Secara Akademis a. Mengaplikasikan pengetahuan dan keterampilan yang didapat selama mengikuti perkuliahan baik teori maupun praktikum di Politaknik Negeri Medan. b. Mampu dan dapat mendesain atau memodifikasi suatu alat atau mesin kearah yang baik. c. Untuk memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan diploma 3 Politeknik Negeri Medan.
D. Manfaat Laporan dari mesin pencacah dan pengaduk sampah organik menjadi pupuk kompos ini diharapkan dapat bermanfaat bagi : 1. Menambah pengetahuan dan dapat mengembangkan ilmu yang diperoleh baik secara teori maupun secara praktik. 2. Mahasiswa yang akan membahas masalah yang sama untuk dijadikan masukan sebagai bahan pertimbangan.
3
3. Mempermudah pekerjaan mencacah dan mengaduk sampah organik untuk mengasilkan pupuk kompos dengan hasil yang lebih baik. 4. Mahasiswa atau pembaca sebagai bahan pertimbangan dalam menyelesaikan hal yang sama dengan isi laporan ini. 5. Politeknik Negeri Medan sebagai lembaga pendidikan formal yang dapat membantu memperkenalkan mesin ini kepada masyarakat.
E. Metode Pengumpulan Data Pengumpulan data yang dilakukan penulis dalam menyusun dan menyelesaikan laporan tugas akhir ini dilakukan dengan cara : 1. Berdiskusi dengan tim tugas akhir dan melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing yang bersangkutan maupun dari pihak – pihak yang dapat membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Studi literature dengan mencari buku – buku yang ada di dalam perpustakaan kampus Politeknik Negeri Medan maupun sumber lain dari luar yang berkaitan dengan perancangan mesin tersebut. 3. Melakukan studi lapangan dengan mengamati dan melihat – lihat alat atau bahan yang dibutuhkan dalam perencanaaan serta melihat – lihat mesin rancangan yang ada.
4
