5
BAB II
TINJAUN PUSTAKA
2.1 Pelepah Kelapa Sawit
Menurut ELISABETH dan GINTING (2003) kelapa sawit di Indonesia
berkembang derastis dari tahun 80-an, dan sekarang telah menjadi salah satu
komoditas yang berperan penting dalam pemasukan devisa negara, pemasukan
tenaga kerja, serta peningkatan perekonomian rakyat dan daerah. Kelapa sawit di
Kalimantan Selatan adalah salah satu komoditas unggulan yang menjadi prioritas
dalam pengembangannya selain karet, kelapa dalam dan kopi. Luas kebunan
kelapa sawit di wilayah Kalimantan Selatan ditahun 2004 sekitar 160.753 ha
dengan produksi CPO sebesar 248.329,12 ton yang berada di enam kabupaten
yaitu Tabalong, Hulu Sungai Utara, Tanah Laut, Kotabaru, Tanah Bumbu dan
Banjar (DIinas Perkebunan Kalimantan Selatan, 2005).
Tanaman perkebunan ini berpotensi limbah yang dapat dimanfaatkan sebagai
pakan ternak, baik unggas maupun ruminansia berupa daun, pelepah, tandan
kosong, cangkang, serabut, batang, lumpur sawit, dan bungkil sawit. Limbah ini
memiliki bahan kering, protein kasar dan serat kasar dimana nilai nutrisinya dapat
digunakan menjadi bahan dasar pakan ternak (PURBA et al., 1997; PURBA dan
GINTING, 1997; MATHIUS et al., 2003).
Selain dapat dimanfaatkan sebagai pakan ternak limbah pelepah kelapa sawit
ini dapat juga di gunakan sebagai bahan baku pupuk kompos dan juga dapat
dimanfaatkan sebgai bahan baku pembuatan bahan interior seperti lampit, kerai,
partisi (divider), panelie, pintu dan rak.
2.2 Tinjaun Mesin Pencacah Pelepah Kelapa Sawit
Dalam tugas akhir Robiansyah (2015) yang berjdul βRancangan MESIN
Pencecah Pelepah Sawit Sebagai Pakan Ternak Sapiβ. Dalam tugas akhir ini
pencecahan pelepah dilakukan dengan mekanisme pisau yang digerakan oleh
poros yang berputar dengan mekanisme penggerak digerakan oleh motor bakar.
6
Gambar 2.1 mesin pencacah pelepah kelapa sawit
(Sumber : Robiansyah, 2015)
Desain dalam tugas akhir ini mesin yang di rancang berkapasitas 437kg/jam,
sedangkan dari hasil surpai perhitungan pelepah kelapa sawit kapasitas yang
diinginkan adalah 120kg/6jam.
2.3 Desain Rancangan Mesin Pencacah
2.3.1. Desain 1
Didesain ini pencecahan dilakukan oleh pisau berbentuk piringan. Bahan
dimasukkan melewati hopper yang terus masuk ke tengah-tengan roll lalu
dicecah. Hasil cecahan terus turun ke bawah melewati saluran turun dan
ditolong dengan tiupan udara dari blower. Pisau Roll digerakkan
menggunakan mesin diesel bertransmisi gerak menggunakan sabuk dan pully,
contoh konsep desain ini ditunjukkan pada gambar berikut ini. (Didik Djoko
Susilo. 2014)
Gambar 2.2 Desai mesin pencacah dengan pisau roll
(Sumber : Didik Djoko Susilo, 2014)
7
2.3.2 Desain 2
Didesain ini pencecahan menggunakan beberapa pisau potong yang
bergerak balik-bolak. Bahan dimasukkan melalui hoper, stelah itu akan
dicecah pisau pada lintasan potong. Bahan yang tercecah akan melewati
saluran turun yang selelah itu dapat ditampung. Pisau bergerak dengan
bantuan motor listrik dan semuah mekanisme digunakan untuk mengganto
gerak rotasi dijadikan gerak bolak-balik. (Didik Djoko Susilo. 2014)
Gambar 2.3 Desain mesin pencacah dengan gerak pisau bolak balik
(Sumber : Didik Djoko Susilo, 2014)
2.3.3 Desain 3
Didesain ini proses pencecahan dilakukan oleh pisau-pisau yang
diletakkan pada poros berputar yang diputar oleh mesin diesel. Bahan
dimasukan melalui hoper. Setelah itu bahan yang tercecah akan tertuju ke
saluran bawah. (Didik Djoko Susilo. 2014)
Gambar 2.4 Desain mesin pencacah dengan pisau poros berputar
(Sumber : Didik Djoko Susilo, 2014)
8
2.4 Mesin Pencacah Pelepah Kelapa Sawit Kapasitas 120kg/jam
Mesin pencacah kelapa sawit ini sama dengan mesin pencacah yang lainnya
yaitu bertujuan untuk memudahkan para peternak untuk memberimakan ternak
mereka agar tidak lagi ngengarit yg memerlukan waktu dan untuk mengurangi
limbah pelepah kelapa sawit yang bisa digunakan untuk pakan ternak yang mana
harus dicacah terlebih dahulu, namun mesin pencacah pelepah kelapa sawit ini
memiliki beberapa hal yang yang berebeda dengan mesin pencacah yang lainnya.
Mesin pencecah yang saya rancang ini menggunakan penggerak tenaga listrik
yang mana dari desain-desain sebelumnya menggunakan penggerak motor bakar.
Kelebihan lainnya mesin ini lebih hemat waktu dan mendapat hasil yang maksial.
Dalam perancangan komponen komponen yang ada didalam mesin ini harus
memenuhi beberapa elemen yang mana dalam pemilihan bahan-bahan untuk
pembuatan dan perancangan mesin pencacah pelepah kelapa sawit ini harus
mempertimbangkan tingkat kekuatan bahan dan keawetan dari berbagai
komponen tersebut. Bahan mesin yang dibutuhkan di antaranya adalah poros,
motor penggerak, v belt, pulley, pisau pemotong dan pendorong.
2.4.1 Pisau pencacah
Mencacah adalah pekerjaan yang dilakukan untuk
memperkecil ukuran sampah plastik yang dibuat, baik dengan
menggunakan pisau atau pun alat-alat poyong lainnya. Pisau
merupakan komponen yang bertugas untik mencacah pelepah.
Gambar 2.5 Pisau pencecah
(Sumber : http://www.google.com)
9
Dalam perancangan mesin pencacah pelepah kelapa sawit
kapasitas 120kg/jam ini pisau menggunakan material baja karbon
S40 C
Pisau di mesin pencecah pelepah sawit ini terdapat 7 Baris
dengan jumlah 49 pisau, disalah satu bagian di asah sapampai
tajam. Untu menentukan kekuatan pisau atau gaya yang dihasilkan
yaitu bisa mencari gayanya dengan cara:
F = m x a (2.1)
F = Gaya (N)
m = Masa benda (kg)
a = Percepatan (m/s)
( Sularso, 1987)
2.4.2 Poros dan pasak
Poros adalah salah satu bagian komponen terpenting dari
setiap mesin, poros berfungsi sebagai penerus daya.
Gambar 2.6 Poros
(Sumber : http://www.google.com)
Dalam perancangan sebuah poros ada sebagian hal yang harus di
utamakan dari segi ketangguhan poros, kekakuan poros, material poros,
korosi, dan putaran kritis. Ada beberapa hal yang dapat menentukan
sebuah poros yaitu dengan menghitung beban puntirnya dan beban
lenturnya ( Sularso, 1987 ) :
10
a) Poros dengan beban puntir
Kalau P adalah nominal daya output dari motor penggerak, berbagai
macam faktor kemanan yang dapat diambil dalam perencanaan, sehiingga
koreksie pertama dapat diambil kecil, jika faktor koreksi adalah fc maka daya
perencana Pd (kW) maka patokannya adalah. ( Sularso, 1987 ):
Pd = fcP(kW) (2.2)
Jika momen puntir (dengan kata lain sebagai momen rencana ) adalah
T(kg.mm) jadi. ( Sularso, 1987 )
(
π
1000)(
2ππ1
60)
102 (2.3)
Sehingga
T = 9,74 Γ 105 ( Pd/n1 ) (2.4)
Kalau momen rencana T (kg.mm) di bebankan disuatu diameter poros ds
(mm)s maka tegangan gesernya Ο (kg.mm2) yang laksana adalah. ( Sularso,
1987 )
π=π
(πππ 3 16)β
=5,1 π
ππ 3 (2.5)
Maka selanjutnya menghitung kekuatan tariknya Ο_a untuk menghitungnya
dapat menggunakan. ( Sularso, 1987 )
ππ = ππ΅/(ππ1 Γ ππ2) (2.6)
Dari persamaan (2.4) dihasikan untuk menghitung diameter poros ds (mm)
sebagai. ( Sularso, 1987 )
(2.7)
Dalam perancangan mesin pencacah pelepah kelapa sawit ini bahan yang
direncanakan untuk poros menggunakan S35 C dengan kekuatan tarik (ΟB) =
52 kg/mm2.
Pasak adalah suatu bahan mesin yang di pakai untuk menentukan bagian-
bagian mesin seperti sprocket, roda gigi, kopling, dan puli. ( Sularso, 1978)
ππ = [5,1
πππΎπ‘πΆππ]1/3
11
Gambar 2.7 Macam-macam pasak
(Sumber : http://www.google.com)
Dalam perencanaan pasak ada hal penting yang harus diamati Sebagai
contoh ambilah suatu poros yang dibebani dengan puntiran murni atau
gabungan antara lenturan dan puntiran, dimana diameter poros dan pasak
alurnya akan ditentukan. ( Sularso, 1978 )
Jika momen rencana dari poros adalah T (kg mm), dan diameter poros ππ
(mm), maka gaya tangensial F (kg) pada permukaan poros adalah
(2.8)
jika gaya geser terjadi pada penampang mendatar b x l (mm2) oleh gaya F (kg)
dengan itu tegangan geser yang ditimbulkan adalah :
(2.9)
Tegangan geser yang di izinkan πππ (kg/mm2), panjang pasak l1 (mm) yang di
perlukan dapat di peroleh :
(2.10)
Gaya keliling F (kg) yang sama seperti tersebut diatas dikenakan pada luas
permukaan samping pasak. dalam alur pasak pada poros dinyatakan dengan
π‘1, dan dalam alur pasak pada naf dengan π‘3. hiraukan pengurangan luas
permukaan oleh pembulatan sudut pada pasak. Dalam hal ini tekanan
permukaan p (kg/ππ2) adalah :
(2.11)
Dari jumlah tekanan permukaan diijinkan Pa (kg), panjang pasak yang
dibutuhkan dapat dijumlah dari :
πΉ =π
(π2 2)β
ππ =πΉ
ππ
ππ β§
πΉ
π. π1
π =πΉ
π Γ (π‘1 ππ‘ππ’ π‘2)
12
(2.12)
Dalam perancangan mesin pencacah pelepah kelapa sawit ini bahan yang
di rencanakan untuk pasak adalah baja karbon kontruksi mesin JIS G 4501.
Sularso dan Suga (1991; hal 3)
Lambang S50C dengan kekuatan tarik bahan (ΟB) yaitu adalah sebesar 62
ππππ2β Sularso dan Suga (1991; hal 3).
2.4.3 Bantalan atau Bearing
Bantalan adalah komponen yang menopang poros
berbeban. Sehingga gerakan atau putaran bolak-baliknya dapat
berlangsung mulus, safe dan umur panjang.( Sularso, 1987 )
Gambar 2.8 Bantalan atau Bearing
(Sumber : http://www.google.com)
Bantalan diatas adalah bantalan gelinding dan bantalan memiliki
umur nominal, Jika n (rpm) adalah putaran poros, C (kg)
menunjukan beban nominal dinamisspesifik dan P (kg) beban
akivalen dinnamis. Maka factor kecepatan (fn) untuk bantalan bola
adalah ( Sularso, 1978 ) :
Bantalan bola (2.13)
Bantalan roll (2.14)
Factor umur adalah:
Untuk kedua bantalan (2.15)
π β§πΉ
π Γ (π‘1 ππ‘ππ’ π‘2)
ππ = (33,3
π) 1/3
ππ = (
33,3
π) 3/10
πβ = ππ(πΆ
π)
Type equation here.
13
Umur nominal Lh adalah:
Untuk bantalan bola (2.16)
Untuk bantalan roll (2.17)
2.4.4 Pulley
Pulley adalah suatu komponen mesin yang berfungsi
sebagai komponen atau penghubung gerakan yang diterima tenaga
dari motor diteruskan dengan menggunakan belt ke benda yang
keinginan digerakan. pada umumnya puli terbuat dari besi cor
kelabu FC20 dan FC30, untuk puli yang berukuran kecil dipakai
konstruksi plat karena lebih murah. Dalam penggunaan pulley kita
harus diketahui seberapa besar putaran
yang akan kitagunakan serta dengan menetapkan diameter
dari salah satu pulley yang kita pakai serta dengan menetapkan
diameter dari satu pulley yang akan dipakai, pulley biasanya
terbuat dari besi tuang, dan alumunium. (Sumber : Ir. Hery
Sonawan, MT. Perencanaan elemen mesin, 2010)
Gambar 2.9 Sistem transmisi pada sabuk dan pulley
(Sumber : http://www.google.com)
Dalam hal ini dapatlah kita gunakan rumus:
(2.18)
Keterangan : d1 = diameter pulley pada penggerak (mm)
d2 = diameter pulley pada penggerak (mm)
n1 = rotation penggerak (rpm)
n2 = rotation pulley digerakan (rpm)
πΏβ = 500 πβ3
πΏβ = 500 πβ10 3β
π1
π2=
π1
π2
14
2.4.5 Sabuk atau V-belt
V-belt dibuat dari karet yang mempunyai penampang
trapezium, Tenonan tetoron atau semacam diperuntukkan sebagai
inti sabuk untuk menyalurkan tarikan yang besar sabuk ini
berfungsi sebagai penerus gerakan dari poros atau pun transmisi. (
Sularso, 1978)
Gambar 2.10 Tipe sabuk
(Sumber : http://www.google.com)
Untuk menghitung daya rencana (Pd) dapat dihitung seperti
terdapat dalam:
(2.19)
Keteranga:
P = daya (kW)
Pd = rencana daya (kW)
Untuk menghitung mommen rencana (T1) dapat dihitung :
(2.20)
Untuk menghitung momen rencana (T2) dapat dihitung :
T2 = 9,74 x 105 x (ππ
π1)(kg.mm) (2.21)
Keterangan:
Pd = rencana daya (kW)
n1 = rotation poros in (rpm)
n2 = rotation poros yang out (rpm)
Pd = fc x P (kW)
T1 = 9,74 x 105 x (ππ
π1)(kg.mm)
15
Untuk menghitung diameter lingkaran jarak bagi puli (dp, Dp)
dapat dihitung:
(2.22)
Maka Dp = dp x i
Keterangan:
dp = Diameterr jarakk bagi puli kecil (mm)
Dp = Diameterr jarakk bagi puli besar (mm)
I = Perbandingan putaran
Untuk menghitung kecepatan sabuk dapat dihitung
V = πππ1
60π₯100 (2.23)
Keterangan:
V = Kecepatan puli (m/s)
Dp = Diameter puli kecil (mm)
n1 = Rotation puli kecil (rpm)
Utuk menghitung panjang keliling pully (L) dapat dihitung:
L = 2C + π
2 ( Dp+dp ) +
1
4π ( Dp β dp )2 (2.24)
Untung menghitung jarak sumbu poros (C) dapat dihitnung:
(2.25)
Maka b = 2L β 3,14(Dp + dp)
Untuk menghitung sudut kontak pully dan belt (ΞΈ) dapat dihitung
(2.26)
Faktor koreksi (kΞΈ) = 0,99o
2.4.6 Motor
Motor Listrik adalah komponen mesin yang bertugas
sebagai tenaga pengerak. Kebutuhan motor listrik disesuaikan
dengan keperluan daya mesin
π1
π2 = αΌ° =
π·π
ππ =
1
π’ ; u =
1
π
πΆ = π + βπ2 β 8(π·πβππ)
8 (ππ)
π = 180 β 57 (π·πβ ππ )
2
π
16
Gambar 2.11 Motor listrik
(Sumber : http://www.google.com)
Jika n1 (rpm) adalah putaran yang keluar dari poros motor listrik dan T
(kg.mm) adalah torai diporos motor listrik, jadi besarnya daya P (kW)
yang dibutuhkan untuk memutar system adalah:
(2.17)
(2.18)
2.4.7 Rangka dan Chasing
Rangka adalah bagian utama dalam perancangan sebuah mesin,
rangka suatu mesin harus memiliki kekuatan dan harus kokoh agar bisa
menahan getaran getaran atau goncangan goncangan akibat pergerakan
semua komponen. Sedangkan chasing adalah bagian pelindung komponen
komponen mesin, Selain itu Casing dibuat dari baja yang tidak tebal atau
tipis yang sering disebut dengan pelat baja.
Untuk menentukan kekuatan rangka maka :
π =(
π
1000)(
2ππ1
60)
120
π =π
9,74 π₯ 105π1
17
Gambar 2.12 Rangka
(Sumber : Muhammad Rendy Aliansyah, 2018)
(2.29)
Dimana: πππππ = Tegangan ijin suatu bahan (N/mm2)
M = Momen lentur (N/mm)
E = Modulus ellastisitas (mm)
Untuk menentukan kekuatan casing maka:
Οa = ΟB
Sf1 . Sf2 (2.30)
Dimana :
Οa = Tegangan yang diizinkan pada casing ruang pencacah dalam
perancangan mesin pencacah
ΟB = Kekuatan tarik bahan casing ruang pencacah yang digunakan
pada perancangan mesin (Sularso dan Suga, hal 3)
Sf1 = Faktor koreksi bahan casing ruang pencacah yang digunakan
pada perancangan mesin (Sularso dan Suga, hal 8)
Sf2 = Faktor keamanan casing ruang pencacah yang digunakan pada
perancangan mesin pencacah Sularso dan Suga, hal 8)
πππππ = π/πΈ
18
2.4.8 Hopper atau Input
Adalah tempat dimana untuk memasukkan pelepah sebelum
kelapa sawit dicacah, bentuknya persegit 4 dimana kemiringannya
sebesar 600 dengan panjang 22mm.
Gambar 2.13 Hopper
(Sumber : Muhammad Rendy Aliansyah, 2018)
Dalam perancangan mesin pencacah pelepah kelapa sawit
ini bahan yang di rencanakan untuk hopper atau input adalah plat
eyser dengan ketebalan 3mm.
Menentukan dimensi hopper :
Volume dan tinggi hopper mengikuti persamaan berikut:
Vhopper = Ο x h/12 x ( D2 + D.d + d2 )
= 0,262 x h x ( D2 + D.d + d2 )
(hal 627, Wallas, 1988)
Keterangan :
D = diametter shell , ft
d = diametter ujung konis, ft
h = tinggie hopper, ft
ΞΈ = sudut hopper
Dimana :
Thopper = (hesse, pers 4-17, hal 92)
π‘ππ(π· β π)
2
Hopper/input
19
2.4.9 Pendorong
Pendorong adalah untuk mendorong hasil cecahan pelepah kelapa
sawit menuju output yang memiliki 3 bagian/batang.
2.5 Konsep Desain Mesin Pencacah Pelepah Kelapa Sawit
2.5.1 Desain Mesin Pencacah Pelepah Kelapa Sawit
Gambar 2.14 Desain Mesin Pencacah Kelapa Sawit
(Sumber : Muhammad Rendy Aliansyah, 2018)
Mesin pencacah kelapa sawit ini akan bekerja ketika motor dialiri listrik,
sehingga motor akan memutar pully pada ujung poros motor. Putaran pully akan
diteruskan oleh sabuk V (V-belt) sehinga membuat pully yang terpasang pada
poros berputar, setelah putaran yang di teruskan ke poros maka pisau akan
berputar dan memotong pelepah yang dimasukkan melalui input, setelah pelepah
terpotong maka akan terdorong kebelakang dan di teruskan oleh pendorong untuk
menuju output
2.5.2 Menentukan Kapasitas
Perencanaan kapasitas alat pencacah pelepah kelapa sawit
Kapasitas (Q) pada perencanaan alat pencacah pelepah sawit dapat
diperhitungkan sebagai berikut:
Kapasitas mesin pencacah pencacah pelepah sawit direncanakan
120kg/3jam, yang setiap pelepahnya memiliki masa 2kg, jadi
banyaknya pelepah sawit yang dipotong selama 1 jam adalah:
M pelepah = 120ππ
πππ 2kg
= 60 batang/jam
Jadi banyaknya pelepah sawit yang dapat dipotong dalam 1jam
sebanyak 60 bantang.