PERANCANGAN MEKANISME CURAH SAMPAH
PADA DAPUR PEMBAKAR VERTIKAL
Eddy Djatmiko dan Setiyono Dosen Teknik Mesin-FTUP
ABSTRAK
Pada saat ini sampah merupak an salah satu masalah di wilayah perk otaan disebagian k ota – k ota di Indonesia, hal ini disebabk an k arena penanganan masalah sampah k urang diperhatik an. Sampah yang ada sek arang ini hanya sebatas dik umpulk an dari tiap – tiap k elurahan lalu dibuang k e Tempat Pembuangan Ak hir, sehingga mengak ibatk an lingk ungan menjadi terlihat k umuh, k otor, dan jorok dan merupak an tempat berk embang biak nya organisme yang berbahaya bagi manusia. Dengan k eadaan seperti ini ak an banyak menimbulk an banyak masalah k arena tidak ada proses lebih lanjut.
Pemanfaatan energi (energy recovery) dari sampah k ota merupak an alternative pemecahan masalah pengadaan lahan untuk sanitary – landfill di k ota – k ota di Indonesia. Apabila dilihat dari k arak teristik nya (k imia dan fisik ) sampah di Indonesia dapat diolah atau dimusnahk an dengan proses pembak aran sampah (Insinerasi).
Dalam perancangan mek anisme curah sampah pada dapur pembak ar vertik al ini diharapk an dapat menunjang proses memasuk k an seluruh sampah – sampah k e dalam dapur pembak ar vertik al. Perancangan mek anisme curah sampah ini dirancang untuk dapur pembak ar sampah untuk k apasitas TPA.
Kata Kunci : Sampah Kota, Lahan, Pembakaran, dan Perancangan Mekanisme Curah sampah PENDAHULUAN
Latar Belakang
Jumlah populasi penduduk Indonesia sejak tahun 1971 sampai dengan tahun 1996 meningkat Seiring meningkatnya jumlah penduduk yang tak terkendali akan mempengaruhi jumlah sampah yang dihasilkan. Karena itu jumlah sampah kota menjadi terbengkalai tanpa ada proses lanjutannya.
Timbunan sampah yang terjadi di Indonesia sudah membahayakan lingkungan sekitar karena tidak dikelola dengan baik karena jumlahnya yang sudah melebihi nilai ambang batas lingkungan yang diperkenankan. Timbunan sampah tersebut telah menciptakan berbagai masalah baru yang berbuntut pada pencemaran lingkungan yang sangat mengganggu kesehatan, seperti Gas dan air yang berbau tidak sedap yang ditimbulkan oleh timbunan sampah yang membusuk.
Dengan pertimbangan tersebut maka dibutuhkan teknologi yang dapat mengatasi masalah tersebut. Salah satu teknologi yang dipakai adalah Insinerasi. Insinerasi adalah proses pemusnahan sampah dimana sampah tersebut diolah melalui pembakaran terkendali dengan menggunakan bahan bakar. Proses Insinerasi ini mempunyai keuntungan yang sangat utama karena dapat mengurangi
sampah dalam berat dan volume sehingga tingkat pemusnahannya cukup tinggi.
Proses memasukan sampah pada dapur pembakar vertikal untuk kapasitas TPA yang ada pada saat ini di Indonesia masih dalam pemikiran, karena incinerator vertikal sendiri masih dalam perencanaan.
Batasan Masalah
Adapun masalah yang akan dibahas dalam pengerjaan tugas akhir ini adalah berkaitan dengan mekanisme perencanaan curah sampah pada dapur pembakar vertikal, yang merupakan salah satu alat penunjang dari proses insinerasi.
TINJAUAN TEORI Karakteristik Sampah
Peningkatan jumlah penduduk di kota-kota besar di Indonesia menyebabkan bertambah pula jumlah volume sampah, baik sampah yang bersifat organik maupun non organik. Peningkatan jumlah sampah ini bila tidak diolah dengan baik akan memiliki dampak negative terhadap lingkungan penduduk seperti bahaya banjir, polusi yang akan mencemari udara sehingga menyebabkan lingkungan penduduk menjadi kurang nyaman dan dapat menimbulkan
berbagai penyakit yang dapat mempengaruhi kesehatan penduduk sekitar.
Sampah kota secara sederhana dapat diartikan sebagai sampah organik maupun anorganik yang dibuang oleh masyarakat dari berbagai lokasi di tiap-tiap kota. Sumber sampah umumnya berasal dari pemukiman penduduk dan pasar tradisional. Masalah-masalah tersebut diantaranya adalah keterbatasan TPA, Produksi sampah yang terus meningkat, teknologi pengelolaan sampah yang kurang maksimal, tidak efisien dan tidak ramah lingkungan, serta kurangnya teknologi pengelolaan produk hasil sampingan sampah kota.
Sumber sampah yang terbesar adalah dari lingkungan pemukiman dan dari lingkungan pasar tradisional. Sampah pasar khususnya seperti pasar sayur mayur, pasar buah, atau pasar ikan. Jenis-jenisnya-pun relatif beragam, sebagian besar (95%) berupa sampah organik sehingga lebih mudah ditangani. Sedangkan sampah yang berasal dari lingkungan pemukiman sangat beragam pula, pada umumnya minimal 75% terdiri dari sampah organik dan sisanya sampah anorganik.
Tabel 1. Komposisi Tipikal Susunan SampahKota Di Indonesia
No. Komponen % Berat
Organik 1 Kertas 10.11 2 Kardus - 3 Plastik 11.08 4 Textile 0.55 5 Karet - 6 Kulit - 7 Sampah Makanan Dll. 65.05 8 Sisa Kebun - 9 Kayu 3.12 Total – 1 89.91 Un-Organik 10 Kaca 1.63
11 Logam Non Besi -
12 Logam Besi 1.90
13 Tanah, Abu 6.56
Total – 2 10.09
Total Keseluruhan 100
Seminar Persatuan Insinyur Indonesia oleh Ir.H.Setiyono Msc, 2003
Pengelolaan Sampah di Indonesia
Sudah sejak lama proses pemusnahan sampah dengan cara dibakar telah dilakukan, hal ini dapat dilihat pada diagram dibawah ini.
Diagram 1. Proses Pemusnahan Sampah
Dari diagram di atas terlihat ada empat proses pemusnahan yang selalu digunakan sejak tahun 1960, proses tersebut adalah : land-fill (tanah urug), combustion (dibakar), composting (dibuat pupuk kompos), dan recycling (daur ulang).
Di negara kita, proses land-fill telah dilakukan sejak lama tetapi pelaksanaannya kurang benar dilakukan sehingga menimbulkan kerusakan lingkungan berlanjut, dan memerlukan lahan yang sangat luas. Proses composting (pembuatan kompos) adalah proses yang baru dipikirkan pada tahun 1985. Proses ini memiliki prospek yang bagus, tetapi membutuhkan dana yang cukup besar untuk pelaksanaannya dan jenis sampahnya harus betul-betul terkontrol. Yang baru mulai dilakukan di Indonesia adalah teknik pembakaran sampah. Proses ini seharusnya sudah sejak dulu dilakukan, tetapi pada saat itu lahan di Jakarta masih banyak yang kosong, sehingga sampah dibuang di tempat lahan yang masih kosong. Pengalaman menunjukkan, bahwa tanah bekas urugan tersebut mengalami kerusakan air tanah, walaupun ukuran tanah telah dilakukan selama 30 tahun yang lalu.
Ada dua macam pengelolaan sampah yang banyak diterapkan di Indonesia, yaitu urugan dan tumpukan. Model urugan merupakan cara yang paling sederhana, yaitu sampah dibuang di sebuah lembah atau cekungan tanpa memberikan perlakuan. Urugan atau model buang dan pergi ini bisa saja dilakukan pada lokasi yang tepat, yaitu bila tidak ada pemukiman dibawahnya, tidak menimbulkan polusi udara, polusi pada air sungai , longsor, atau estetika. Pada model ini umumnya dilakukan untuk suatu kota yang volume sampahnya tidak begitu besar.
Pengolahan sampah yang kedua lebih maju daripada cara urugan, yaitu dengan cara tumpukan. Model ini bila dilaksanakan secara lengkap sebenarnya sama dengan teknologi aerobik. Hanya saja tumpukan perlu
dilengkapi dengan unit saluran air buangan, pengolahan air buangan (leachate), dan pembakaran ekses gas metan (flare). Model yang lengkap ini telah memenuhi prasyarat kesehatan lingkungan. Model seperti ini banyak diterapkan di kota-kota besar. Namun, sayangnya model tumpukan ini umumnya tidak lengkap, tergantung dari kondisi keuangan dan kepedulian pejabat daerah setempat akan kesehatan lingkungan dan masyarakat. Aplikasinya ada yang terbatas pada tumpukan saja atau tumpukan yang dilengkapi saluran air buangan, jarang yang membangun unit pengolah air buangan. Prinsip Proses Insinerasi
Insinerasi adalah sistem pembuangan sampah dengan cara mengurangi volume dan massa sampah. Proses ini merupakan proses pembakaran materi padatan, cairan, ataupun gas untuk menjadi gas lain serta menghasilkan residu yang mengandung lebih sedikit material yang mudah terbakar.. Jika berlangsung secara sempurna, komponen utama penyusun bahan organik (C dan H) akan dikonversi menjadi gas karbon dioksida dan uap air. Unsur penyusun lain (S dan N) dioksidasi menjadi oksida dalam fasa gas (SOx dan NOx), sedangkan unsur inert tetap berada pada fasa padat atau teruapkan dan terbawa oleh gas-gas. Sistem insinerasi ini dapat mengurangi volume dan berat padatan hingga masing-masing 90% dan 75%. Hasil yang dapat diperoleh dari proses insinerasi ini adalah energi panas yang dapat digunakan untuk pembuatan kukus, proses pengeringan, dan pembangkit listrik.
Sebenarnya proses insinerasi ini bukan suatu solusi dari sistem pengelolaan sampah, karena sistem ini pada dasarnya hanya memindahkan sampah dari bentuk padat yang kasat mata menjadi sampah yang tidak kasat mata (gas). Oleh karena itu untuk mengurangi pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh proses tersebut, insinerator dilengkapi sistem pengendalian polusi udara. Insinerasi limbah padat akan menyisakan residu yang beratnya kira-kira sama dengan kandungan bahan inert. Discrepancy berat residu dari berat yang diperkirakan dapat terjadi karena :
1. Penguapan atau entrainment sebagian bahan inert
2. Proses oksidasi dari bahan-bahan logam 3. Pembakaran bahan organik yang tidak
sempurna
Tingkat kemungkinan suatu bahan dapat diinsinerasi bergantung pada faktor-faktor berikut :
1. Kandungan air
2. Nilai kandungan panas 3. Garam-garaman anorganik 4. Kandungan sulfur dan halogen
Incinerator adalah suatu alat berupa tungku pembakaran yang dapat digunakan untuk pengolahan limbah padat. Teknologi pembuatannya merupakan teknologi yang banyak digunakan di berbagai negara maju untuk menaggulangi masalah limbah padat yang berasal dari industri maupun domestik. Seiring dengan kemajuan dan bertambahnya aktifitas manusia tanpa penanganan lebih lanjut dari limbah padat akan mengakibatkan terjadinya penumpukan / pencemaran limbah padat tersebut.
Adapun tujuan utama pengolahan limbah padat dengan incinerator adalah mengurangi berat dan volume limbah padat. Setelah berat dan volume berkurang, baru ditentukan apakah sisa pembakaran boleh dibuang di TPA atau di landfill. Incinerator ini dilengkapi dengan jaket penahan panas, dan pengontrol suhu (Termokopel). Selain untuk industri percetakan incinerator ini juga cocok digunakan untuk limbah industri plastik, limbah industri electroplating, dan lain-lain. Unit dan Sarana Penunjang
Ruang Bakar Utama
Dalam ruang bakar utama proses karbonisasi dilakukan dengan defisiensi udara
dimana udara yang dimasukkan didistribusikan dengan merata ke dasar ruang bakar untuk membakar karbon sisa. Sisa padat dari pembentukan gas ini yang sebagian besar terdiri atas karbon, dibakar selama pembakaran normal dalam waktu pembakaran.
Pada ruang bakar ini secara terkontrol dengan suhu 800° - 1.000°C dengan sistem
close loop sehingga pembakara optimal. Distribusi udara terdiri dari sebuah blower
radial digerakkan langsung dengan impeller, dengan casing aluminium dan motor listrik, lubang masuk udara dari pipa udara utama didistribusikan ke koil.
Gambar 1. Ruang bakar utama. 1. Ruang Bakar Tingkat Kedua
Ruang bakar tingkat kedua terletak
diatas ruang bakar utama dan terdiri dari ruang penyalaan dan pembakaran, berfungsi membakar gas-gas karbonisasi yang dihasilkan dari dalam ruang bakar utama. Gas karbonisasi yang mudah terbakar dari ruang bakar utama dinyalakan oleh burner ruang bakar kedua, kemudian dimasukkan udara pembakar, maka gas-gas karbonisasi akan terbakar habis.
Gambar 2. Ruang Bakar Kedua 2. Panel Kontrol Digital
Diperlukan suatu panel kontrol digital dalam operasionalnya untuk setting suhu minimum dan maksimum di dalam ruang pembakaran dan dapat dikontrol secara otomatis dengan sistem close loop. Pada panel digital dilengkapi dengan penunjuk suhu, pengatur waktu (digunakan sesuai kebutuhan), dan dilengkapi dengan tombol pengendali burner dan blower dengan terdapatnya lampu isyarat yang memadai dan memudahkan dalam pengoperasiannya.
Gambar 3. Panel kontrol digital.
3. Cerobong Cyclon
Cerobong cyclon dipasang setelah ruang bakar kedua, yang bagian dalamnya dilangkapi dengan water spray yang berguna untuk menahan debu halus yang ikut terbang bersama gas buang, dengan cara gas buang yang keluar dari Ruang Bakar Dua dimasukkan melalui sisi dinding atas sehingga terjadi aliran siklon di dalam cerobong. Gas buang yang berputar di dalam cerobong siklon akan menghasilkan gaya sentrifugal, sehingga abu yang berat jenisnya lebih berat dari gas buang akan terlempar ke dinding cerobong siklon.
Gambar 4. Cerobong Cyclon
Dengan cara menyemburkan butiran air yang halus ke dinding, maka butiran-butiran abu halus tersebut akan turun ke bawah bersama air yang disemburkan dan ditampung dalam bak penampung. Bak penampung dapat dirancang menjadi tiga sekat, dimana pada sekat pertama berfungsi mengendapkan abu halus, pada bak selanjutnya air abu akan disaring, dan air ditampung sekaligus didinginkan pada sekat ketiga, yang siap untuk dipompakan ke cerobong siklon kembali.
4. Burner dan Blower
Incinerator dilangkapi juga dengan 2 (dua) sistem pembakaran yang dikendalikan secara otomatis. Burner yang digunakan dapat menghasilkan panas dengan cepat, serta dilengkapi dengan blower yang digunakan untuk mempercepat proses pembakaran hingga mampu menghasilkan panas yang cukup tinggi.
Gambar 5. Burner
Gambar 6. Blower 5. Curah
Pada dasarnya curah incinerator adalah sebuah alat yang berfungsi untuk memasukkan sampah ke dalam dapur pembakar vertikal melalui sebuah pintu ruang bakar yang biasanya pintu tersebut terletak lebih tinggi dari ruang bakar. Curah ada bermacam-macam tergantung dari jenis incinerator, rancangan curah ada yang seperti conveyor berjalan, adapula yang menggunakan seperti keranjang disertai motor yang digerakkan untuk mengangkat bahan, tetapi adapula yang menggunakan tenaga operator yang biasanya terdapat pada insinerator model horizontal dengan kapasitas kecil sebesar 1m³.
Gambar 7. Curah Pengertian Curah
Pengertian Curah secara umum adalah suatu cara atau proses pengangkatan /
pemasukan suatu bahan material ke dalam suatu tempat untuk mendapatkan proses lebih lanjut. Jenis curah bermacam-macam sesuai dengan bahan yang akan diolah dengan cara kerja yang berbeda-beda pula.
Curah yang dimaksud dalam bahasan ini adalah suatu alat atau proses yang digunakan untuk transportasi sampah dari tempat pengumpulan sampah ke dalam ruang bakar incinateror. Curah yang digunakan pada tiap-tiap TPS (Tempat Pembakaran Sampah) berbeda-beda tergantung dari model dan jenis dari incinerator yang digunakan. Di Jakarta sudah cukup banyak incinerator yang beroperasi, pada umumnya banyak yang menggunakan model Rotary (horizontal), tetapi ada juga yang menggunakan incinerator vertikal. Curah yang digunakanpun berbeda-beda tergantung dari jenis incinerator yang digunakan, ada yang masih menggunakan curah manual, model conveyor, tetapi ada juga yang sudah menggunakan cara Loading System.
Jenis Curah
Adapun berbagai macam jenis curah yang sudah digunakan dalam proses pengangkutan sampah dari beberapa incinerator yang sudah ada, diantaranya adalah:
1. Manual
Curah manual disini adalah suatu alat atau proses yang digunakan untuk transportasi sampah dari tempat pengumpulan sampah ke dalam ruang bakar incinerator dengan menggunakan tenaga kerja sumber daya manusia atau yang sering disebut operator.
Gambar 8. Proses memasukkan sampah secara manual
2. Conveyor
Pengangkutan sampah ke dalam proses selanjutnya ada juga yang mengguna-kan conveyor. Dalam penggunaan conveyor ini sampah ada yang langsung masuk ke dalam incinerator, tetapi ada juga yang tidak
langsung masuk ke dalam incinerator seperti masuk ke dalam proses pemilahan sampah organik dan sampah anorganik.
Gambar 9. Model Pengangkutan Sampah Dengan Menggunakan Conveyor. Conveyor adalah pesawat pengangkut yang berfungsi untuk mengangkut material, dimana pesawat jenis ini terdiri dari poros datar yang ditempatkan di dalam sebuah talang dan pada bagian poros tersebut ditahan oleh bantalan, sedangkan in let dan out let material dapat ditempatkan di sembarang tempat baik di ujung ataupun ditengah dari rangkaian pesawat tersebut. 3. Curah Pengolahan Limbah Padat
Curah yang digunakan pada pengo-lahan limbah padat cengkareng dinamakan Loading System. Loading System ini adalah suatu proses pengangkutan sampah dari tempat penampungan sampah sementara ke dalam incinerator vertikal yang pintu utamanya terletak lebih tinggi dari ruang bakar utama dengan menggunakan basket (keranjang) sampah yang terbuat dari besi. Dalam pengangkatan basket (keranjang) digunakan sebuah motor dengan penghubung kawat baja yang digunakan juga untuk mem-buka dan menutup pintu ruang bakar.
Pada saat mengaktifkan tombol loading system, secara otomatis motor bergerak dan membuka pintu ruang bakar dan mengangkat keranjang secara bersamaan dengan manggunakan kawat baja yang melewati dua (2) buah puli yang terletak bersebelahan dalam satu poros. Puli ini adalah puli penggerak keranjang dan puli untuk mem-buka atau menutup pintu.
Gambar 10. Curah pengolahan limbah padat
DASAR PERANCANGAN MEKANISME CURAH
Prinsip Kerja Mekanisme Curah Sampah pada Dapur Vertikal
Mekanisme curah sampah pada dapur pembakar vertikal yang akan dirancang ini adalah curah yang digunakan untuk pengangkutan sampah ke dalam ruang bakar incinerator. Mekanisme curah disini menggunakan basket (keranjang) sampah yang terbuat dari besi dan dinaikkan oleh motor dengan menggunakan rantai sebagai pengangkat dari basket (keranjang) tadi.
Pada saat memasukkan sampah di dalam keranjang yang sudah terisi sampah, motor listrik dihidupkan untuk menaikkan basket (keranjang). Oleh karena beban yang akan ditampung dalam keranjang cukup besar yaitu sekitar 200 kg, maka rantai dipilih sebagai tranmisi daya karena rantai mampu meneruskan daya yang besar karena kekuatannya yang besar. Keuntungan-keuntungan lain dari rantai adalah, tidak memerlukan tegangan awal, keausan kecil pada bantalan, dan memudahkan dalam pemasangannya. Rantai juga memiliki beberapa kekurangan, yaitu variasi kecepatan tidak dapat dihindarkan karena lintasan busur pada sproket yang mengait mata rantai, suara dan getaran karena tumbukan antara rantai dan kaki gigi sproket, dan perpanjangan rantai karena keausan pena dan bus yang diakibatkan oleh gesekan dengan sproket. Karena beberapa kekurangan tersebut maka rantai tidak dapat dipakai untuk kecepatan tinggi, tetapi dapat di-aplikasikan dalam pembuatan curah yang tidak memerlukan kecepatan tinggi dan cukup kuat untuk mengangkat beban 200 kg.
Pada saat basket (keranjang) bergerak dan sudah terletak di depan pintu ruang bakar, maka basket akan berhenti dengan sendirinya pada saat menyentuh limit switch
sehingga basket tidak melewati batas pintu ruang bakar. Limit switch ini diletakkan di dekat batas pintu ruang bakar dan di dekat tempat pendaratan basket, limit switch ini berfungsi untuk memberikan sinyal kepada motor agar motor langsung mati dengan sendirinya. Di bagian bawah basket juga diberikan pengait agar basket juga tidak masuk ke dalam ruang bakar.
Gambar 11. Limit Switch
Pada saat penurunan basket digunakan motor yang sama pada saat penaikan basket, karena motor yang digunakan hanya satu buah motor, yaitu reversible motor yang dapat digerakkan secara bolak-balik. Motor listrik yang digunakan adalah sebuah motor listrik yang dapat mengangkat beban sekitar 200 kg.
Penerus daya dari motor listrik kepada rantai digunakan sebuah poros transmisi, poros ini diletakkan sebuah reduktor dan sebuah roda gigi sproket secara bersebelahan. Redoktor disini adalah penerus daya dari motor listrik dan diteruskan lagi ke rantai melalui sproket. Adapun hal-hal yang penting dalam perencanaan sebuah poros yaitu, kekuatan poros, kekakuan poros, putaran kritis, korosi, dan bahan poros itu sendiri.
Dalam proses menaikkan pintu utama incinerator digunakan sebuah reversible motor yang berbeda, motor ini hanya digunakan untuk menaikkan dan menurunkan pintu utama ruang bakar. Tetapi motor ini dalam pengoperasiannya dilakukan secara bersamaan dengan reversible motor untuk curah dalam satu tombol push button yang sudah diatur sebelumnya dalam control panel. Driving Unit
Driving Unit adalah suatu kesatuan komponen yang berfungsi untuk menggerakkan komponen yang akan digerakkan sehingga curah sampah dapat berfungsi dengan baik. Driving unit pada curah sampah dapur pembakar vertikal ini terdiri dari : Motor listrik, Poros, Puli dan V-belt, Sprocket, Bantalan.
1. Motor Listrik
Motor listrik merupakan pesawat tenaga yang merubah energi listrik menjadi energi gerak mekanis. Dalam mekanisme curah sampah pada dapur pembakar vertikal ini sumber penggerak yang dipakai adalah motor listrik, karena memiliki keuntungan dari
sumber penggerak lainnnya. Keuntungan dari motor listrik diantaranya adalah :
a. Jenis dan macam motor listrik bervariasi tergantung dari kebutuhan.
b. Harga motor listrik lebih murah. c. Konstruksi sederhana
d. Perawatan motor listrik mudah.
Gambar 12. Motor Listrik 2. Poros
Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros.
Macam-macam poros diklasifikasikan menurut pembebanannya adalah sebagai berikut:
a. Poros Transmisi
Poros macam ini mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur. Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli sabuk atau sproket rantai, dll.
b. Spindel
Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindel. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti.
c. Gandar
Poros seperti yang dipasang di antara roda-roda kereta barang, dimana tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak boleh diputar, disebut gandar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur, kecuali jika digerakkan oleh penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir juga. 3. Rantai
Rantai transmisi daya biasanya dipergunakan dimana jarak poros lebih besar dari pada transmisi sarang rantai tetapi lebih pendek dari pada dalam transmisi sabuk.
Rantai mengait pada sarang rantai dan meneruskan daya tanpa slip, jadi menjamin perbandingan putaran yang tetap.
Pesawat-pesawat angkat yang menggunakan rantai sebagai alat tariknya, maka roda-roda yang dilalui rantai berbentuk sarang-sarang yang pada kelilingnya mempunyai lubang-lubang tegak. Lubang-lubang ini berfungsi sebagai penggaet mata-mata rantai. Untuk membuat sarang rantai harus terlebih dahulu mengetahui bentuk serta ukuran-ukuran mata rantai dan jumlah lubang yang akan dibuat pada sarang tersebut.
Gambar 13. Sarang rantai 4. Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan berumur panjang. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka kinerja seluruh sistem akan menurun atau tidak dapat bekerja secara semestinya. Jadi, bantalan dalam permesinan dapat disamakan peranannya dengan pondasi pada sebuah gedung.
Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
a. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros
1) Bantalan Luncur. Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas.
2) Bantalan Gelinding. Pada bantalan ini
terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan bagian yang diam melalui elemen gelinding
seperti bola (peluru), rol atau rol jarum, dan rol bulat.
b. Atas dasar arah beban terhadap poros 1) Bantalan Radial. Arah beban yang
ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu poros.
2) Bantalan Ak sial. Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros.
3) Bantalan Gelinding Khusus. Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.
Gambar 14. Jenis bantalan gelinding 5. Reduktor
Reduktor merupakan rangkaian roda gigi yang tersusun dalam suatu kotak atau casing yang berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan putaran pada suatu mesin. Roda gigi pada sebuah gear box biasanya terdiri dari roda gigi lurus yang bertingkat-tingkat atau sepasang roda gigi cacing.
Gambar 15. Transmisi Reduktor
PERANCANGAN WUJUD MEKANISME CURAH SAMPAH PADAT KE DALAM DAPUR PEMBAKAR VERTIKAL
Dalam proses perancangan mekanisme curah sampah pada dapur pembakar vertikal, dibutuhkan analisa perhitungan untuk menentukan ukuran-ukuran (dimensi) komponen, maupun kekuatan dari konstruksi
mesin yang akan dibuat. Perhitungan-perhitungan tersebut diperlukan agar pada saat proses perwujudan bentuk dari perancangan, mesin tersebut dapat berfungsi dengan baik sesuai dengan tujuan awal dari perancangan mesin tersebut.
Analisa Perhitungan
1. Randemen Daya Akibat Reduktor a. Angka perbandingan, i = 15
Karena
z
1 ulir tunggul dari 2 1z
z
i
Z2 = 15b. Momen puntir pada poros cacing
Mw2 = 9282,6
Modulus dapat dihitung dengan
Mn = 8,3 mm
c. Besarnya diameter tusuk dari poros cacing
dt1 = 56,5
d. Besarnya sudut kisar rata-rata γ1 = 8 o e. Randemen gigi-giginya η3 = 0,618 f. Randemen seluruhnya ηtot = 0,581 P2 = 1,21 k W
2. Perencanaan diameter poros a. Daya yang ditransmisikan
P = 1,21 k W n = 48 rpm
b. Faktor koreksi
fc = 1,00 ...(ref. no.1 / hal. 7)
c. Daya Rencana
Pd = fc x P ……( ref. no.1 / hal.7)
= 1,21 kW
d. Momen puntir rencana
T = 24553 k g.mm
e. Bahan poros: S50C ...( JIS )
Kekuatan tarik : σB = 62 kg / mm2
Faktor keamanan :
Sf1 = 6,0
Sf2 = 2,0
f. Tegangan geser yang diizinkan
Τa = 5,17 k g/mm 2
g. Faktor koreksi untuk momen puntir
Kt = 3.0
Faktor lenturan,
Cb = 2,0
h. Diameter poros
Ds = 53 mm ...( ref. no.1 / hal.8 )
Untuk keamanan poros ditambahkan dengan 20%
Ds = 64 mm
Karena atas dasar pemilihan diameter bantalan,maka diameter poros menjadi 65 mm.
3. Perencanaan Diameter Sarang Rantai Dalam perhitungan ukuran diameter suatu sarang rantai dilakukan untuk mengetahui berapa diameter ukuran sarang rantai yang akan digunakan. Ukuran sarang rantai sangat dipengaruhi oleh diameter dari rantai dan panjang dari rantai itu sendiri.
L = 3,5 mm d = 10 mm z = 6 D = 136 mm 4. Perencanaan pasak Lebar pasak ( b ) = 18 mm Tinggi pasak ( h ) = 11 mm Panjang pasak ( Lk ) = 50 mm Komponen Pembentuk 1. Basket (keranjang)
Basket merupakan suatu wadah atau tempat meletakkan sampah yang akan dimasukkan ke dalam incinerator.
Basket ini terbentuk pula oleh beberapa komponen yaitu poros, plat pengikat (klem), sepasang roda.
a. Poros.
Poros disini berfungsi sebagai pengait antara keranjang dengan rantai agar keranjang dapat bergerak naik dan turun sesuai dengan keinginan.
Gambar 17. Poros basket b. Plat pengikat (klem)
Plat pengikat ini berfungsi untuk mengikat poros basket terhadap basket, sehingga basket dapat bersatu dengan poros.
Gambar 18. Plat pengikat (klem) c. Roda
Roda pada basket disini terletak pada bagian bawah dari keranjang, yang berfungsi sebagai penumpu keranjang bagian bawah agar keranjang tidak bersentuhan langsung dengan lantai.
Gambar 19. Roda 2. Rangka
Komponen rangka terbentuk dari beberapa macam komponen, diantaranya adalah
a. Besi kanal U
Pada pembuatan rangka untuk curah campah pada dapur pembakar vertikal ini terbuat dari besi kanal U dengan dua ukuran yang berbeda.
Gambar 20. Besi kanal b. Rantai
Pada bagian rangka terdapat rantai yang digunakan untuk mengangkat basket sampai ke mulut pintu incinerator. Rantai ini terletak di bagian sisi-sisi sebelah kanan dan kiri dari bagian angka.
Gambar 21. Rantai c. Sarang rantai
Pada mekanisme curah sampah ini karena tidak menggunakan sproket, maka komponen yang digunakan adalah sarang rantai. Sarang rantai ini digunakan untuk membelitkan rantai dari kedua ujung lintasan dari rantai.
Gambar 22. Sarang rantai d. Rumah poros
Rumah poros terletak di bagian rangka yang berfungsi untuk menutupi poros dan bantalan.
Gambar 23. Rumah poros e. Bantalan
Berdasarkan analisa perhitungan poros, maka pada perancangan mekanisme curah ini menggunakan bantalan standar dengan diameter 65 mm dan diameter luar sebesar 140 mm dan ketebalan 33 mm.
Gambar 24. Bantalan 3. Penggerak
Pada bagian penggerak untuk mekanisme curah sampah ini menggunakan beberapa komponen-komponen pembentuk, diantaranya adalah motor listrik, gear box (reduktor), kopling, poros penggerak, dudukan motor dan dudukan reduktor.
a. Motor listrik
Energi penggerak yang digunakan adalah pada mekanisme curah ini adalah motor listrik dengan daya sebesar 3 hp (2,2 kW) dengan putaran kurang lebih 710 putaran per menit.
Gambar 25. Motor listrik b. Reduktor
Reduktor disini digunakan adalah untuk memindahkan putaran tinggi ke putaran yang lebih rendah, bahkan dapat digunakan untuk putaran yang sangat rendah sekali. Reduktor yang digunakan adalah reduktor dengan rasio perbandingan putaran sebesar 1 : 15.
Gambar 26. Reduktor c. Kopling
Untuk peneruskan putaran dan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan tanpa ada terjadinya selip maka digunakan kopling, dimana sumbu kedua poros terletak pada satu garis lurus.
Gambar 27. Kopling d. Poros
Poros yang digunakan adalah adalah poros yang terbuat dari baja pejal dengan jenis sesuai dengan standar JIS (Japanesse Industrial Standart) yaitu S 50 C dengan kekuatan tarik sebesar 62 kg/cm2 .
Gambar 28. Poros e. Dudukan motor
Dudukan motor menggunakan bahan besi plat yang berukuran panjang 200 mm, lebar 180 mm, dan ketinggian 150 mm dengan ketebalan 8 mm.
Gambar 29. Dudukan Motor f. Dudukan reduktor
Dudukan reduktor memliki ukuran panjang 200 mm, lebar 170 mm, dan tinggi 150 mm. Jarak dudukan baut juga berbeda dengan dudukan motor, Jarak antar lubang untuk dudukan motor berjarak 120 mm dan 130 mm.
Perakitan komponen 1. Perakitan keranjang
Pada proses perakitan basket ini, komponen klem pengikat disatukan dengan cara dilas terhadap salah satu dinding keranjang. Klem pengikat ini disatukan agar poros pengangkat basket dapat masuk ke dalam klem pengikat. Pengelasan yang digunakan adalah dengan las listrik dengan menggunakan elektroda. Pada proses perakitan berikutnya, komponen yang dirakit adalah roda. Roda disatukan ke bagian bawah basket dengan menggunakan sebuah poros. Pada proses perakitan komponen basket yang terakhir adalah menyatukan sebuah poros basket yang sudah direncanakan ke dalam klem pengikat yang sudah disambung sebelumnya dengan cara dilas.
Gambar 31. Basket 2. Perakitan rangka
Pada perakitan rangka material yang digunakan adalah besi kanal U yang proses pengambungannya dengan cara dilas. Besi rangka yang sudah disambung setelah itu dilubangi sebanyak 6 buah yang berfungsi untuk lubang poros. Setelah dilubangi rumah poros dimasukkan ke dalamnya. Setelah rumah poros masuk, setelah itu poros yang sudah dimasukkan sarang rantai sebelumnya dimasukkan ke dalam lubang yang berada di rangka. Proses perakitan komponen rangka yang terakhir adalah memasang rantai ke dalam sarang rantai.
Gambar 32. Rangka
3. Perakitan Komponen penggerak
Pada proses perakitan yang terakhir adalah perakitan penggerak. Pada perakitan ini komponen pertama yang dirakit adalah memasang motor listrik penggerak dengan dudukannya dengan menggunakan baut di dalam lubang-lubang yang sudah direncanakan. Setelah motor listrik terpasang dengan dudukannya, komponen yang akan dirakit berikutnya adalah memasang gear box dengan dudukannya. Setelah motor listrik dan gear box terpasang dengan dudukannya, setelah itu adalah memasang kopling penerus daya dari motor ke gear box. Setelah kopling dari motor listrik ke gear box terpasang, maka proses berikutnya adalah memasang kopling yang kedua yaitu kopling dari gear box ke poros penggerak yang sudah ada pada perakitan rangka sebelumnya.
Gambar 33. Penggerak
Gambar 34. Curah sampah pada dapur pembakar vertikal
Standar Pengoperasian
Pengoperasian mekanisme curah ini tidaklah begitu rumit dan tidak memerlukan operator yang ahli untuk menjalankannya. Langkah pertama yang dijalankan adalah memasukkan sampah-sampah yang sudah dikumpulkan, lalu operator menghidupkan tombol ON khusus untuk pergerakan curah (bukan tombol ON burner) yang berada di kontrol panel.Setelah itu basket yang sudah terisi sampah secara otomatis akan beroperasi, pada saat basket berada pada posisi di puncak maka basket akan berhenti dengan sendirinya. Setelah itu operator tinggal menurunkan basket dengan hanya menekan tombol yang berada dikontrol panel.
Basket akan berhenti dengan sendirinya pada saat basket berada di posisi paling bawah.
KESIMPULAN
Permasalahan sampah di Indonesia merupakan masalah yang hingga kini belum menerapkan solusi terbaik, tetapi di beberapa tempat sudah ada yang menggunakan teknik pembakaran sampah (incinerator).
Komponen yang digunakan untuk menurunkan putaran yang didapat dari motor listrik sebesar 710 rpm adalah dengan menggunakan reduktor dengan perbandingan rasio 1:15, sehingga putaran menjadi 48 rpm. Rendemen daya akibat reduktor ini adalah sebesar 1,21 kW yang daya sebelumnya sebesar 2,2 kW berasal dari motor listrik.
Permasalahan sampah di Indonesia merupakan masalah yang hingga kini belum menerapkan solusi terbaik, tetapi di beberapa tempat sudah ada yang menggunakan teknik pembakaran sampah (incinerator).
Komponen yang digunakan untuk menurunkan putaran yang didapat dari motor listrik sebesar 710 rpm adalah dengan menggunakan reduktor dengan perbandingan rasio 1:15, sehingga putaran menjadi 48 rpm. Rendemen daya akibat reduktor ini adalah sebesar 1,21 kW yang daya sebelumnya sebesar 2,2 kW berasal dari motor listrik.
DAFTAR PUSTAKA
1. Sularso, Ir. MSME., Kiyokatsu Suga, “Dasar-dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin”, Pradnya Paramita, Jakarta, 1991.
2. Sukrisno Umar, ”Bagian-Bagian Mesin Dan Merencana”, Erlangga, Jakarta1986. 3. Pengelolaan Samapah dengan
pembakaran/inc. mini www.distarkim -jabar.go.id/etc/artikel/ Retno Gumilang Dewi, Ir.,M.EngEnvSci.
4. Incinerator/Tungku pembakaran.
www.bbkk-litbang.go.id/incinerator Ir.
Moch Yasin Kurdi.
5. Prof. Dr. Ir. H. R. Sudradjat, M.Sc. ”Mengelola Sampah Kota”, Penebar Swadaya, Bogor, September 2006. 6. Setiyono, Seminar Persatuan Insinyur
Indonesia, Jakarta 2003.
7. JIS Hand Book, “Ferrous Material and Metalurgy”, Jappanese Standart Association 1976.
