distribusi tekanan normal bijian pada dinding hopper

DISTRIBUSI TEKANAN NORMAL BIJIAN PADA DINDING HOPPER

A. LATAR BELAKANG

Pada suatu bangunan pertanian terdapat beberapa unsur penting yang

harus diperhatikan dalam proses pembangunannya. Salah satu unsur tersebut

adalah kokohnya konstruksi dari bangunan pertanian tersebut. Sebab dengan

kokohnya konstruksi suatu bangunan pertanian maka secara tidak langsung akan

mendukung suatu produksi pertanian. Sebab bangunan pertanian merupakan

unsur penting yang berperan dalam usaha pertanian. Bangunan pertanian

berfungsi sebagai media untuk melakukan usaha pertanian sekaligus sebagai

ruang penyimpanan bahan pertanian. Pada suatu bangunan pertanian tidak

semata-mata dibuat layaknya bangunan pada umunnya. Pada bagunan pertanian

harus memiliki konstruksi serta bahan-bahan yang digunakan untuk membuat

bangunan ini bisa jadi berbeda dengan bangunan untuk tempat tinggal atau

perkantoran. Sebab dikarenakan prinsip dari pembuatan bangunan pertanian

disesuaikan dengan sifat fisik dari bahan-bahan pertanian yang akan ditempatkan

pada bangunan pertaniaan tersebut, sehingga harus memerlukan perlakuan yang

khusus.

Bila kualitas dari suatu bangunan pertanian telah memenuhi standart maka

yang perlu di perhitungankan adalah kualitas dari tempat yang akan digunakan

untuk menyimpan produk hasil pertanian berupa biji-bijian. Biasanya yang

digunakan untuk menyimpan biji-bijian adalah silo. Silo merupakan salah satu

tempat yang digunakan untuk menyimpan biji-bijian pada produk hasil

pertaniaan. Silo biasanya digunakan untuk menyimpan biji padi, jagung, kedelai

dsb. Salah satu bagian terpenting dari silo adalah hopper. Hopper adalah bagian

terbawah dari silo yang berguna untuk mengatur dan mengendalikan aliran bahan

yang keluar dari silo.

Dalam praktikum ini, telah dilakukan perhitungan mengenai beban jagung

yang akan ke luar dari silo dengan melihat tegangan yang terjadi di sekitar

dinding hopper. Hal ini digunakan untuk mengetahui kekuatan dinding hopper.

Dengan begitu, Mahasiswa Teknik pertanian dapat memperkirakan layak atau

tidaknya hopper silo pada suatu industri pertanian.

B. TUJUAN DAN MANFAAT

1. TUJUAN

Praktikum mengenai distribusi tekanan normal bijian pada dinding

hopper memiliki tujiuan sebagai berikut

a. Mengukur distribusi tekanan normal static dan dinamik pada dinding

hopper

b. Menentukan nilai Over Pressure Factor

c. Membandingkan prediksi secara teoritis dengan hasil pengukuran

2. MANFAAT

Manfaat yang didapat praktikan setelah melakukan praktikum ini

adalah praktikan dapat melakukan pengukuran terhadap tekanan lateral static

dan dinamik pada dinding hopper, praktikan dapat mengetahui cara dari

perhitungan untuk mengetahui besarnya over pressure factor serta praktikan

dapat mengetahui cirri dari hopper yang berkualitas baik.

C. TINJAUAN PUSTAKA

Salah satu cara penyimpanan bijian yang dapat dilakukan adaalah

penyimpanaan secara curah di dalam silo. Silo tersebut dapat berupa silinder atau

persegi yang dibuat vertikal ke atas denagn bagian bawah berupa corong atau

disebut juga hopper (Dwi ,2001).

Tujuan dari penyimpanan adalah untuk mempertahankan sifat-sifat atau

karakteristik yang dimiliki oleh hasil pertanian selama waktu tertentu. Sifat

tersebut dapat berupa sifat fisik, sifat kimia, ataupun sifat biologis yang harus

dipertahankan untuk tidak menjadi lebih jelek bagi proses-proses penanganan

hasil pertanian selanjutnya. Kehilangan dalam penyimpanan terjadi pada

umumnya ditandai dengan adanya perubahan sifat dari produk yang disimpan

(Donald, 1974).

Gabah kering biasanya dimasukkan ke dalam hopper dan ditimbang.

Penimbangan gabah dapat dilakukan di luar atau di dalam pabrik panggilangan

padi (Esmay, 1979).

Pada spiral separator, terdapat hopper pada bagian atas dari spiral tersebut.

Alat ini dilengkapi dengan desain masukan benih yang memperhitungkan

pengeluaran benihnya. Hopper adalah komponen yang digunakan untuk

pemisahan dan penyortiran. Apabila hopper yang digunakan ditempatkan di

tanah, maka tidak diperlukan suatu alat untuk mengangkat (Feistritzer, 1981).

Dua macam tekanan, yaitu lateral (horizontal) pada dinding silo dan

tekanan vertical pada permukaan horizontal serta gaya gesek vertical pada

dinding silo, merupakan tiga macam beban yang perlu untuk diperhitungkan

dalam perancangan silo. Pada praktikum berikut ini akan dilakukan pengkajian

terhadap distribusi tekanan lateral pada dinding silo (Bintoro, 2000).

Pemecahan masalah untuk penentuan distribusi suhu dalam silo silindris

dapat menggunakan metode analitis maupun secara numerik. Metode analitis

digunakan bila bentuk geometris sederhana, sifat fisik benda seragam diseluruh

bagiannya, dan penyebab perubahan suhu cukup sedikit daan tertentu.Sedangkan

untuk benda yang bentuk geometrisnya kompleks, kondisi batas yang rumit pula

maka digunakan metode numerik, yaitu finite-difference dan finite-element (Dwi,

2001).

Menurut Walters, selama kondisi static atau major principle stress dalam

silo dan hopper dapat digambar sebagai garis vertikal, dikatakan bahwa dalam

kondisi tekanan aktif (an active state of stress). Pada saat bahan dikeluarkan,

akan terjaid ekspansi dan major principle stress dalam silo dan hopper menjjadi

lebih mendekati horizontal, hal ini disebut berada dalam kondisi tekanan pasif (a

passive state of stress) (Suryani, 2002).

Fasilitas penyimpanan sangat diperlukan di sentra produksi jagung yang

letaknya jauh dari industri pakan dan pangan. Adanya fasilitas yang memadai

akan membantu petani dalam mendapatkan penawaran harga yang lebih baik.

Dalam proses penyimpanan, biji jagung masih mengalami proses pernafasan dan

menghasilkan karbondioksida, uap air, dan panas. Apabila kondisi ruang simpan

tidak terkontrol maka akan terjadi kenaikan konsentrasi air di udara sekitar

tempat penyimpanan, sehingga memberikan kondisi ideal bagi pertumbuhan

serangga dan cendawan perusak biji. Pengaruh negatif lanjutan dari kenaikan

suhu dan konsentrasi uap jenuh udara adalah meningkatnya proses respirasi

dengan akibat sampingan makin meningkatnya suhu udara di ruang

penyimpanan, yang akan mempercepat proses degradasi biji. Penyimpanan

jagung dapat berlangsung lama tanpa menurunkan kualitas biji apabila terjadi

keseimbangan kondisi simpan antara kelembaban udara relatif lingkungan

dengan kandungan air biji pada kondisi suhu tertentu. Penelitian menunjukkan

bahwa pada suhu ruang simpan 28ºC, kelembaban udara nisbi 70%, dan kadar air

14%, biji jagung masih mempunyai daya tumbuh 92% setelah disimpan selama

enam bulan, sedangkan pada suhu simpan 38ºC daya tumbuh benih menurun

menjadi 81% (Anonim, 2006).

Menurut Walters, selama kondisi statik atau major principle stress dalam

silo dan hopper dapat digambar sebagai garis vertikal, dikatakan bahwa dalam

kondisi tekanan aktif (an active state of stress). Pada saat bahan dikeluarkan, akan

terjaid ekspansi dan major principle stress dalam silo dan hopper menjjadi lebih

mendekati horizontal, hal ini disebut berada dalam kondisi tekanan pasif (a

passive state of stress) (Suryani, Eti, 2002).

Apabila bahan dalam hopper dalam keadaan diam, berarti tekanan yang

terjadi pada saat itu adalah tekanan statik. Sebaliknya, saat bahan dikeluarkan

dari dalam hopper, berarti tekanan yang terjadi adalah tekanan dinamik.

Perubahan ini terjadi pada outlet yang kemudian bergerak ke atas hopper melalui

bahan. Walker menyatakan bahwa ketika tidak ada tekanan gesek pada bagian

vertikal, maka tekanan vertikal pada tiap ketinggian sama dengan tekanan

hidrostatik bahan tersebut. Sehingga tekanan normal statik pada dinding hopper

merupakan perkalian suatu konstanta dengan tekanan vertikal tersebut. (Walker,

D. M., 1966).

D. DATA HASIL PENGAMATAN

P = 47 cm g = 9,8 kg/m2

L = 41 cm θ(angle of wall friction )= 25o

T = 40 cmϕ (angle of int erval friction )= 30o

γ = 691,5 kg/m3 α = 150

D = 1 d= 0,5 m

µ = tan θ

= 0,466

y dari atas y dari bawah

y1 (Channel 5) = 36 cm y1 (channel 8) = 15 cm

y2 (Channel 6)= 62 cm y2 (channel 6) = 35 cm

y3 (Channel 8)= 97 cm y3 (channel 5) = 62 cm

1. Grafik Ulangan 1

0 50 100 150 200 250 300 350

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

Ch5(V)

Moving average (Ch5(V))

waktu (s)

volt

Grafik 1. Hubungan Antara Waktu vs Volt Channel 5 Ulangan 1

0 50 100 150 200 250 300 350

-6.00E-01

-4.00E-01

-2.00E-01

0.00E+00

2.00E-01

4.00E-01

6.00E-01

8.00E-01

Ch6(V)


WAKTU (S)

VOLT


0 50 100 150 200 250 300 350

-3.00E-01

-2.00E-01

-1.00E-01

0.00E+00

1.00E-01

2.00E-01

3.00E-01

4.00E-01

Ch8(V) Moving average (Ch8(V))

waktu (s)

volt


2. Grafik Ulangan 2

0 50 100 150 200 250 300 350

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

Ch5(V) Moving average (Ch5(V))

waktu (s)

volt


0 50 100 150 200 250 300 350

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1 Ch6(V)


waktu (s)

volt


0 50 100 150 200 250 300 350

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8 Ch8(V) Moving average (Ch8(V))

waktu (s)

volt


3. Grafik Ulangan 3

0 50 100 150 200 250 300 350 400-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4Ch5(V)


waktu (s)

volt


0 50 100 150 200 250 300 350 400

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

CH6

Moving average (CH6)

waktu (s)

volt


0 50 100 150 200 250 300 350 400

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8Ch8(V) Moving average (Ch8(V))

waktu (s)

volt


E. PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

1. PERHITUNGAN

a. Kaliberasi nilai Channel (volt) kedalam satuan kPa

a) Ulangan 1

Tabel 1. Kalibrasi nilai channel (volt) kedalam satuan kPa pada ulangan 1

Ps (volt) Ps (kPa) Pd (volt) Pd (kPa)

Channel 5 -0,39 -1,121 -0,22 -0,5532

Channel 6 0,4 2,11836 0,58 3,005292

Channel 8 0,221,59970

80,24 1,731736

1. Channel 5

P = 1,67 V + 0,1816

P = (1,67 x V x 2) + 0,1816

Ps = (1,67 x -0,39 x 2) + 0,1816 = -1,121 kPa

Pd = (1,67 x -0,22 x 2) + 0,1816 = -0,5532 kPa

2. Channel 6

P = 2,4637 V + 0,1474

P = (2,4637 x V x 2) + 0,1474)

Ps = (2,4637 x 0,4 x 2) + 0,1474 = 2,11836 kPa

Pd = (2,4637 x 0,58 x 2) + 0,1474 = 3,005292 kPa

3. Channel 8

P = 3,3007 V + 0,1474

P = (3,3007 x V x 2) + 0,1474

Ps = (3,3007 x 0,22 x 2) + 0,1474 = 1,599708 kPa

Pd = (3,3007 x 0,24 x 2) + 0,1474 = 1,731736 kPa

b) Ulangan 2


Ps (volt) Ps(kpa) Pd(volt) Pd(Kpa)

Channel 5 -0,1 -0,1524 -0,05 0,0146

Channel 6 0,55 2,85747 0,72 3,695128

Channel 8 0,38 2,655947 0,45 3,118048

1. Channel 5

P = 1,67 V + 0,1816

P = (1,67 x V x 2) + 0,1816

Ps = (1,67 x -0,1 x 2) + 0,1816 = -0,1524 kPa

Pd = (1,67 x -0,05 x 2) + 0,1816 = 0,0146 kPa

2. Channel 6

P = 2,4637 V + 0,1474

P = (2,4637 x V x 2) + 0,1474

Ps = (2,4637 x 0,55 x 2) + 0,1474 = 2,85747 kPa

Pd = (2,4637 x 0,72 x 2) + 0,1474 = 3,695128 kPa

3. Channel 8

P = 3,3007 V + 0,1474

P = (3,3007 x V x 2) + 0,1474

Ps = (3,3007 x 0,38 x 2) + 0,1474 = 2,655947 kPa

Pd = (3,3007 x 0,45 x 2) + 0,1474 = 3,118048 kPa

c) Ulangan 3


Ps (volt) Ps(kpa) Pd(volt) Pd(Kpa)

Channel 5 0,4 1,5176 1 3,5216

Channel 6 0,15 0,88651 0,38 2,019812

Channel 8 0,32 1,20363 0,38 1,401674

1. Channel 5

P = 1,67 V + 0,1816

P = (1,67 x V x 2) + 0,1816

Ps = (3,3007 x 0,4 x 2) + 0,1474 = 1,5176 kPa

Pd = (3,3007 x 1 x 2) + 0,1474 = 3,5216 kPa

2. Channel 6

P = 2,4637 V + 0,1474

P = (2,4637 x V x 2) + 0,1474

Ps = (2,4637 x 0,15 x 2) + 0,1474 = 0,88651 kPa

Pd = (2,4637 x 0,38 x 2) + 0,1474 = 2,019812 kPa

3. Channel 8

P = 3,3007 V + 0,1474

P = (3,3007 x V x 2) + 0,1474

Ps = (3,3007 x 0,32 x 2) + 0,1474 = 1,20363 kPa

Pd = (3,3007 x 0,38 x 2) + 0,1474 = 1,401674 kPa

b. Perhitungan dari grafik observasi

Tabel 4. Perhitungan dari grafik observasi

Ulangan Ps (kPa) Ps rata-rata Pd (kPa) Pd rata-rata

Channel 1 -1,121 0,0814 -0,5532 0,99433333

52 -0,1524 0,0146

3 1,5176 3,5216

Channel

6

1 2,11836

1,954113

3,00529

2,9067442 2,85747 3,69513

3 0,88651 2,01981

Channel

8

1 1,59971

1,819762

1,73174

2,083819332 2,65595 3,11805

3 1,20363 1,40167

Pstatik = rerata grafik relatif konstan

Ps-Ch5 =

Ps Ch5 Ul 1+Ps Ch5 Ul 2+Ps Ch 5 Ul 33

(Dengan rumus yang sama berlaku juga untuk Ch6 dan Ch8)

Pdinamik = tekanan maksimum (puncak)

Pd-Ch5 =

Pd Ch5 Ul 1+Pd Ch5 Ul 2+Pd Ch 5 Ul 33

(Dengan rumus yang sama berlaku juga untuk Ch6 dan Ch8)

1) P statik

Ps−ch5=−1 ,121+(−0 ,1524 )+1 , 5176

3= 0,0814 kPa

Ps−ch6=2 , 11836+2 . 85747+0 , 886513

= 1,954113 kPa

Ps−ch8=1 ,59971+2 , 65595+1 , 203633

= 1,819762 kPa

2) P dinamik

Ps−ch5=(−0 , 5532)+0 , 0146+3 ,5216

3= 0,994333 kPa

Ps−ch6=3 , 00529+3 , 69513+2 ,019813

= 2,906744 kPa

Ps−ch8=1 ,73174+3 , 11805+1 , 401673

= 2,08381933 kPa

c. Nilai Tekanan statik secara teori

1) Persamaan Walker

W s=γ gy { sin2 α .cos θsin (θ+2 α )+sin θ }

Channel 5


¿ (691,5 ) (9,8 ) (0,36 ){ sin 30.cos 25sin (25+30 )+sin 25 }

¿2439,6 {0,36 }

¿878,26 Pa=0,88 kPa

Channel 6


¿ (691,5 ) (9,8 ) (0,62 ) { sin 30. cos25sin (25+30 )+sin 25 }

¿4201,55 {0,36 }

¿1512,56 Pa=1,51kPa

Channel 8


¿ (691,5 ) (9,8 ) (0,92 ) { sin 30. cos25sin (25+30 )+sin 25 }

¿6234,56 {0,36 }

¿2244,44 Pa=2,44 kPa

2) Persamaan Walters

W s=FG σ s

tan θ

Dimana :

F= sin φ . sin 2 ε1−sin φ .cos (2 ε+2 α)

¿sin 30. sin 150

1−sin 30. cos (150+30 )

¿0,251,5

=0,167

G=cos η1 (1+sin2φ )+2(sin2 φ−sin2 η1)

12

cosη1 [ (1+sin2 φ )−2msinφ ]

¿cos7 (1+sin2 30 )+2 (sin2 30−sin27 )

12

cos7 [ (1+sin2 30 )−2 (0,81 ) sin 30 ]

¿1,24+0,97

0,44=5,02

m=2 {1−(1−c )

32}

3 c

¿2{1−(1−0,65)

32}

3(0,65)=0,81

c=( tan θtan φ )

2

¿( tan 25tan 30 )

2

=0,65

K=2( EGtan α

+G−1) ¿2( (0,041 )(5,02)

tan15+5,02−1)=9,58

E=sin η1 cos2φ

cos η1 ( 1+sin2 φ )+2(sin2φ−sin2 η1)12

¿sin 7. cos2 30

cos7 (1+sin2 30 )+2 (sin2 30−sin27 )12

¿0,091

1,24+0,97=0,041

Channel 5

σ s=γ gd [(1−2yd

tan α){1−(1−2yd

tan α)K−1}

2 tan α ( K−1 ) ]

¿ (691,5 ) (9,8 )(0,5)[(1−20,360,5

tan15){1−(1−20,360,5

tan 15)9,58−1}

2 tan15 (9,58−1 ) ] ¿3388,35 [ 0,13 ]=440,48

W s=FG σ s

tan θ

¿(0,167 ) (5,02 ) ( 440,48 )

tan 25

¿791,91 Pa=0,79 kPa

Channel 6



tan α)K−1}

2 tan α ( K−1 ) ]

¿ (691,5 ) (9,8 )(0,5)[(1−20,620,5

tan 15){1−(1−20,620,5

tan15)9,58−1}

2 tan 15 (9,58−1 ) ] ¿3388,35 [ 0,074 ]=250,74

W s=FG σ s

tan θ

¿(0,167 ) (5,02 ) (250,74 )

tan 25

¿450,79 Pa=0,45 kPa

Channel 8



tan α)K−1}

2 tan α ( K−1 ) ]

¿ (691,5 ) (9,8 )(0,5)[(1−20,920,5

tan 15){1−(1−20,920,5

tan15)9,58−1}

2 tan 15 (9,58−1 ) ] ¿3388,35 [ 0,000346 ]=1,17

W s=FG σ s

tan θ

¿(0,167 ) (5,02 ) (1,17 )

tan 25

¿2,10 Pa=0,002 kPa

d. Nilai Tekanan dinamik secara teori

1) Persamaan Walker

W d=[ γ gyc−1 ][1−( y

yo)

c−1][ 1+sin φ .cos2 β1−sin φ . cos2(α+β) ]

Dimana :

c=sin φ . sin 2 (α+β )

tan α (1−sinφ .cos 2 (α +β ) )

¿sin 30.sin 2 (15+41,35 )

tan 15 (1−sin 30. cos2 (15+41,35 ) )

¿0,460,33

=1,4

β=12 {θ+arcsin ( sinθ

sinφ)}

¿12 {25+arcsin ( sin 25

sin 30 )} ¿

12

{25+57,7 }

¿41,35o

Channel 5

W d=[ γgyc−1 ][1−( y

yo)

c−1][ 1+sinφ. cos2 β1−sinφ . cos2 (α+β ) ]

¿ [ (691,5 ) (9,8 )(0,62)1,4−1 ][1−( 0,62

0,97 )1,4−1] [ 1+sin 30. cos82,7

1−sin 30. cos112,7 ¿¿ ]

¿ [ 10503,88 ] [0,16 ] [ 0,89 ]

¿1495,75 Pa=1,49kPa

Channel 6

W d=[ γgyc−1 ][1−( y

yo)


¿ [ (691,5 ) (9,8 )(0,35)1,4−1 ][1−( 0,35

0,97 )1,4−1] [ 1+sin 30. cos82,7

1−sin30. cos112,7 ¿¿]

¿ [ 5929,61 ] [ 0,33 ] [ 0,89 ]

¿1741,53 Pa=1,74kPa

Channel 8

W d=[ γgyc−1 ][1−( y

yo)


¿ [ (691,5 ) (9,8 )(0,15)1,4−1 ][1−( 0,15

0,97 )1,4−1] [ 1+sin 30. cos82,7

1−sin30. cos112,7 ¿¿]

¿ [ 2541,26 ] [ 0,53 ] [ 0,89 ]

¿1198,71 Pa=1,2 kPa

2) Persamaan Walters

W d=FGσ d

tanθ

Dimana :

F= sinφ . sin 2 ε1−sinφ . cos (2 ε+2 α)

¿sin 30. sin 85

1−sin 30. cos (85+30 )

¿0,4981,21

=0,411

G=cos η2 (1+sin2φ )+2(sin2 φ−sin2 η2)

12

cosη2 [ (1+sin2 φ )−2 msinφ ]

¿cos29 (1+sin2 30 )+2 (sin2 30−sin229 )

12

cos29 [ (1+sin230 )−2 (0,71 ) sin 30 ]

¿1,09+0,28

0,47=2,91

m=2 {1−(1−c )

32}

3 c

¿2{1−(1−0,92)

32}

3(0,92)=0,71

c=( tan η2

tanφ )2

¿( tan 29tan 30 )

2

=0,92

K=2( EGtanα

+G−1) ¿2( (0,26 )(2,91)

tan 15+2,91−1)=9,46

E=sin η2 cos2φ

cos η2 ( 1+sin2 φ )+2(sin2φ−sin2η2)12

¿sin 29. cos2 30

cos29 (1+sin2 30 )+2 (sin2 30−sin229 )12

¿0,36

1,09+0,28=0,26

Channel 5

σ d=γgd [ (1−2yd

tanα ){1−(1−2yd

tanα)K−1}

2 tanα (K−1 ) ]

¿ (691,5 ) (9,8 )(0,5)[(1−20,360,5

tan15){1−(1−20,360,5

tan 15)9,46−1}

2 tan15 (9,46−1 ) ] ¿3388,35 [ 0,13 ]=440,48

W d=FGσ s

tanθ

¿(0,411) (2,91 ) (440,48 )

tan25

¿1129,76 Pa=1,13 kPa

Channel 6



tanα)K−1}

2 tanα (K−1 ) ]

¿ (691,5 ) (9,8 )(0,5)[(1−20,620,5

tan 15){1−(1−20,620,5

tan15)9,46−1}

2 tan 15 (9,46−1 ) ] ¿3388,35 [ 0,75 ]=254,13

W d=FGσ s

tanθ

¿(0,411) (2,91 ) (254,13 )

tan 25

¿651,8 Pa=0,65 kPa

Channel 8



tanα)K−1}

2 tanα (K−1 ) ]

¿ (691,5 ) (9,8 )(0,5)[(1−2

0,920,5

tan 15){1−(1−20,920,5

tan15)9,46−1}

2 tan 15 (9,46−1 ) ] ¿3388,35 [ 0,00308 ]=10,44

W d=FGσ s

tanθ

¿(0,411) (2,91 ) (10,44 )

tan25

` ¿26,78 Pa=0,027 kPa

Tabel 5. Hasil perhitungan dan observasi tekanan statik dan dinamik

Jarak Channe

l (m)

Tekanan Statik Ps (kPa) Tekanan Dinamik Pd (kPa)

ObserveWalke

rWalter

sObserve

Walker

Walters

0 0 0 0 0 0 0

-0,36 0,0814 0,88 0,79 0,99433 1,49 1,13

-0,62 1,95411 1,51 0,45 2,90674 1,74 0,65

-0,92 1,81976 2,44 0,002 2,08382 1,2 0,027

e. Grafik Pstatik dengan Kedalaman

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

-1

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

observasiwalkerwalters

Grafik 10. Hubungan antara tekanan statik (kPa) vs jarak (m)

f. Grafik Pdinamis dengan Kedalaman

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

-1

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

ObserveWalkerwalters

Grafik 11. Hubungan antara tekanan dinamik (kPa) vs jarak (m)

g. Menentukan nilai OPF (Over Pressure Factor)

OPF= PdinamikPstatik

Channel 5

OPF=0,994330,0814

= 12,215

Channel 6

OPF=2,906741,95411

= 1,488

Channel 8

OPF=2,083821,81976

= 1,145

2. PEMBAHASAN

Pada praktikum kali ini yaitu mengenai distribusi tekanan normal bijian

pada dinding hopper. Praktikum ini memiliki beberapa tujuan yaitu mengukur

distribusi tekanan normal bijian pada dinding hopper. Menentukan nilai Over

Pressure Factor, serta membandingkan prediksi secara teoritis dengan hasil

pengukuran.

Pada praktikum ini bijian yang digunakan adalah biji jagung. Praktikum

ini dimulai dengan mempersiapkan Analog Digital Converter yang terhubung

oleh kabel-kabel pada dinding hopper untuk mencatat tegangan yang terjadi

pada dinding-dinding hopper. Dan setelah alat yang terpasang pada hopper

telah siap, praktikan memasukkan bijian jagung pada tempat penampungan

pada hopper bagian atas dan tempat penampung tersebut di isi sampai penuh

kemudian setelah penuh dan alat yang terpasang telah konstan maka tutup pada

bagian bawah penampung dibuka sambil ditambah dengan biji jagung di

usahakan penambahannya secara konstan tetapi sedikit lebih cepat agar grafik

yang dihasilkan juga akan mudah dalam pengolahannya. Hal itu dilakukan

secara terus menerus sampai kapasitas hopper maksimum. Setelah itu

penambahan bijian dihentikan. Kemudian pada tutup hopper bagian bawah

dibuka utuk mendapatkan data mengenai tekanan normal lateral dan saat tutup

bagian bawah dibuka, alat yang terhubung dengan hopper juga mulai

dijalankan. Setelah selesai kemudian hal tersebut diulangi sebanyak 3 kali

untuk mendapatkan hasil yang lebih teliti. Dan yang perlu diperhatikan adalah

saat melakukan praktikum ini diusahakn terjadi sedikit goncangan sebab alat

yang terpasang pada hopper sangat sensitive terhadap goncangan.

Dalam praktikum ini, dilakukan beberapa pengujian yang diawali

dengan pengkonversian nilai volt menjadi Kpa pada grafik yang diperoleh dari

kaliberasi tekanan didalam hopper dengan menggunakan program excel pada

komputer. Setiap pengulangan terdapat 3 chanel yaitu channel 5, channel 6 dan

channel 8 dengan kedalaman yang berbeda-beda. Adapun besar tekanan setiap

chanel adalah yaitu pada channel 5 P=(1,67xVx2)+ 0,1816 kPa, pada channel 6

P= (2,4637xVx2)+0,1474 dan pada chanel 8 yaitu P=(3,3007xVx2)+0,1474

kPa. Dari data yang telah didapat saat praktikum, maka hasil perhitungan ini

diperoleh kesimpulan bahwa yang memiliki tekanan statik terbesar pada bagian

tengah dari hopper. Padahal seharusnya yang memiliki tekanan statik terbesar

adalah pada bagian dasar hopper karena menurut teori semakin dalam telak

suatu dinding hopper maka akan memiliki tekanan yang semakin besar pula.

Terjadinya sedikit kesalahan ini mungkin disebabkan karena kesalahan

praktikan, karena saat pengambilan data terjadi goncangan-goncangan yang

membuat data yang didapat tidak valid. Tetapi pada hasil perhitungan

perbedaan tekanan statik antara bagian tengah dan bawah hanya berbeda sedikit

sehingga perbedaan tersebut dapat diabaikan sehingga hasil perhitungan ini

cukup sesuai dengan teori yang ada. Sedangkan untuk tekanan dinamis didapat

hasil yang hampir sama dengan tekanan statik tetapi pada tekanan dinamis

berdasarkan teori semakin kebawah maka tekanannya akan semakin kecil, dan

berdasarkan hal tersebut pada ketiga ulangan hanya ulangan ketiga yang

didapatkan hasil yang benar sedangkan dengan kedua ulangan lainnya terdapat

kesalahan pada tekanan yang bagian atas. Hal ini mungkin disebabkan karena

kesalahan praktikan saat menambahkan biji jagug yang tidak dapat dilakukan

dengan konstan sehingga data yang dihasilkan tidak valid.

Pada pengolahan data grafik, grafik digunakan untuk mencari nilai Pstatis

dan Pdinamis. Pstatis diambil dari garis-garis yang seragam dengan jumlah rentang

yang paling banyak dan garisnya tebal, sedangakan Pdinamis dicari dengan

melihat titik tertinggi dari garfik dengan penurunan yang paling tajam. Pada

praktikum ini terdapat sembilan buah grafik yang berasal dari tiga kali

pengulangan dengan setiap channel(terdapat 3 channel). Tekanan statis dan

dinamik dapat di hitung dengan menggunakan dua cara yaitu melakukan

observasi langsung (pembacaan grafik) dengan bantuan alat dan menghitung

menggunakan persamaan (teori).

Pada perhitungn tekanan statis dan dinamis dengan menggunakan

metode pembacaan grafik(observasi) didapat hasil bahwa semakin besar

kedalamannya maka tekanan statisnya akan relatif bertambah. Hal itu juga

berlaku untuk tekanan dinamis yaitu semakin besar kedalamannya maka

tekanan dinamisnya relatif akan semakin besar. Dan untuk mencari nilai

tekanan statik dan dinamik secara teori dapat menggunakan persamaan Walker

dan persamaan Walters. Perbedaan antara persamaan walker dan persamaan

walters adalah karena pembacaan nilai y (kedalaman). Pada persamaan Walter

pembacaan nilai y dari atas hopper sedang pada Walker nilai y dibaca dari

bawah. Setelah nilai tekanan didapat secara observasi dan teori maka dibuat

grafik tekanan statis dan dinamis Vs kedalaman. Tiap grafik terdiri dari tiga

buah garis grafik yaitu grafik observasi, Walker dan walters. Grafik pada

tekanan statis cenderung kurang baik hasilnya karena bentuk garis yang saling

berpotongan satu sama lain begitu juga dengan grafik dinamis yang saling

berpotongan antara satu dan yang lain. Padahal seharusnya antara grafik statis

dan dinamis memiliki grafik yang hampir sama yaitu grafiknya saling berjajar.

Dari nilai-nilai tekanan tersebut praktikan dapat mencari nilai Over Pressure

Factor yang merupakan perbandingan nilai tekanan dinamik dibagi tekanan

statik. Kemudian membandingkan nilai yang didapat secara teoritis dengan

hasil pengukuran langsung. Dari hasil perhitunagn didapat tiga nilai Over

Pressure Factor yaitu pada channel 5 sebesar 12,215 , pada channel 6 sebesar

1,488 dan pada channel 8 sebesar 1,145. Dan bila dari ketiga channel tersebut

nilai Over Pressure Factor di rata-rata maka akan menghasilkan hasil sebesar

4,9493. Dapat diketahui bahwa untuk pengambilan data didapat hasil yang

sesuai dengan teori bahwa nilai OPF lebih besar dari satu berarti hasil

pengujian sesuai dengan teori.

Pada praktikum ini seharusnya tekanan tiap channel dari yang atas

sampai yang bawah harusnya memiliki tekanan yang berbeda. Pada tekanan

statis semakin kebawah makan besar tekanan statiskan akan semakin besar,

berbeda dengan tekanan dinamis, bila semakin dalam maka tekanannya kan

semakin kecil. Dan bila dilihat dari hasil perhitungan yang telah dilakukan

praktikan maka dapat disimpulkan bahwa hasil perhitunagn yang dihasilkan

kuarang sesuai dengan teori sebab pada saat pengambilan data terdapat sedikit

kesalahan dari praktikan sehingga data yang didapat sedikit tidak valid.

Pada praktikum tentang hopper ini yang sangat berpengaruh dari

tekanan dinding hopper adalah sudut kemiringan hopper karena semakin

memiliki sudut kemiringan yang kecil maka akan mengakibatkan tekanan pada

dinding hopper akan semakin besar. Dan yang mempengaruhi lainnya yaitu

mengenai jenis bijian. Bila bentuk bijian tersebut seragam maka akan membuat

semakin besar tekanan pada dinding yang dihasilkan karena dengan memiliki

bentuk yang seragam maka akan semakin sedikit rongga yang terdapat pada

bijian tersebut berbeda dengan bijian yang tidak seragam makan akan semakin

kecil tekanan pada dinding hopper tersebut. Pentingnya melakukan praktikum

ini karena pada bidang teknik pertaniaan hopper sangat bermanfaat. Karena

hopper memiliki manfaat sebagai pengatur aliran bijian pada silo dan juga

sebagai pengendali pengeluaran bijian dari dalam silo. Oleh karena itu dengan

megetahui baik buruknya kualitas hopper maka akan mempermudah dalam

penyimpanan dan pengeluaran bijian pada silo.

F. KESIMPULAN

Pada praktikum tentang distribusi tekanan normal bijian pada dinding

hopper praktikan dapat menyimpulkan bahwa

1. Pada hopper terdapat 2 buah macam tekanan lateral yaitu tekanan lateral

statik dan dinamik. Dan dari data didapat besar distribusi tekanan lateral

statik dan dinamik secara observasi dan teori. Dan dari perhitunan

menggunakan dua metode tersebut didapat hasil sebagai berikut secara

observasi didapat besar tekanan dinamis pada channel 5 sebesar 0,0814

kPa, pada channel 6 sebesar 1,95411 kPa dan pada channel 8 sebesar 1,81976

kPa. Dan pada tekanan dinamis pada channel 5 sebesar 0,99433Kpa, pada

channel 6 sebesar 2,90674kPa dan pada channel 8 sebesar 2,08382kPa.

Sedangkan untuk metode teori menggunakan persamaan walker dan walters.

Dan dari persamaan walker tersebut didapat nilai tekanan pada channel 5

sebesar 0,88kPa, pada channel 6 sebesar 1,51kPa dan pada channel 8 sebesar

2,44kPa. Dan pada tekanan dinamis pada channel 5 sebesar 1,49kPa, pada

channel 6 sebesar 1,74kPa dan pada channel 8 sebesar 1,2kPa. Sedangkan

untuk persamaan walters didapat hasil pada tekanan statis pada channel 5

sebesar 0,79 kPa, pada channel 6 sebesar 0,45kPa dan pada channel 8 sebesar

0,002kPa. Dan pada tekanan dinamis pada channel 5 sebesar 1,13kPa, pada

channel 6 sebesar 0,65kPa dan pada channel 8 sebesar 0,027kPa.

2. Berdasarkan hasil perhitungan dari data-data yang telah didapat oleh

praktikan. Dihasilkan bahwa besarnya nilai OPF(over pressure factor)

yang terjadi pada hopper pada channel 5 sebesar 12,215, pada channel 6

sebesar 1,488 dan pada channel 8 sebesar 1,145. Dan dapat dirata-rata

maka nilai OPF nya menjadi 4,9493

3. Berdasarkan teori dan hasil pengukuran besarnya tekanan lateral statik

dan dinamis pada kedua metode terdapat perbedaan yaitu pada tekanan

statik, semakin dalam maka tekanan pada dinding hopper semakin besar

dan pada tekanan dinamis, semakin dalam maka tekanan pada dinding

hopper semakin kecil.

G. DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2006. Penanganan Pasca Panen Jagung. [Online diakses pada tanggal

6 Mei 2012 pukul 15.22 WIB]

URL: http://balitsereal.litbang.deptan.go.id/ind/bjagung/duasatu.pdf

Bintoro, Nursigit. 2000. Pengantar Praktikum Dasar-Dasar Bangunan

Pertanian. Jurusan Mekanisasi Pertanian, FTP UGM. Jogjakarta.

Donald, B. 1974. Drying Cereal Grains. Connecticut : The AVI Publishing Co.

Westport.

Dwi. 2001. Metode-Metode Analitik Tekanan Literal. Andi Offset. Yogyakarta.

Esmay, Merle et.al. 1979. Rice Post Production Technology in the Tropics. Hawai :

University of Hawai.

Feistritzer, WP. 1981. Cereal and Grain-Legume Seed Processing. Rome : Food &

Agriculture Organization of the United Nations.

Suryani, Eti. 2002. Skripsi: Kajian Distribusi Tekanan Normal Dari Bijia

Pertanian Pada Dinding Hopper. Fakultas Teknologi Pertanian

Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.

Suryani. 2002. Tekanan Lateral Bijian. Andi Offset. Yogyakarta.

Walker, D. M. 1966. An Approximate Theory For Pressure and Arching in

Hoppers. Chemical Engineering Science. Vol. XXI. Pergamon Press,

Ltd. Inggris.

H. LAMPIRAN

1. GAMBAR HOPPER

2. JURNAL DAN RESUME

1. GAMBAR HOPPER

LAPORAN PRAKTIKUM

REKAYASA LINGKUNGAN BANGUNAN PERTANIAN

ACARA VI

DISTRIBUSI TEKANAN NORMAL BIJIAN PADA DINDING HOPPER

DISUSUN OLEH :

NAMA : TUNJUNG BAYU HERNAWAN

NIM : 2010/300816/TP/09883

GOL : KAMIS

CO.ASS : 1. OKKA ADIYANTO

2. FRANSISKA MARIA D.K

LABORATORIUM TEKNIK LINGKUNGAN DAN BANGUNAN PERTANIAN

JURUSAN TEKNIK PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2012

distribusi tekanan normal bijian pada dinding hopper

Documents