PROTOTYPE MESIN DAUR ULANG LIMBAH STYROFOAM
KAPASITAS 10 KG/JAM DENGAN METODE EKSTRUSI
Prototype of Styrofoam Recycling Machine Capacity 10 Kg/Hour with Extrution Method
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Progam Studi Teknik Mesin
Oleh :
Arimark Taquila Vodkaniwati 091211065 Lukman Hakim 091211078
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2012
ABSTRAK
Styrofoam termasuk salah satu penghasil limbah yang berbahaya dan
terbesar. World Health Organization (WHO), International Agency for Research
on Cancer, dan Enviromental Protection Agency (EPA) mengkategorikan
styrofoam sebagai bahan karsinogen (bahan penyebab kanker). Selain itu, proses
pembuatan styrofoam menghasilkan 57 zat berbahaya ke udara. Keterbatasan kemampuan mesin pengolah limbah styrofoam menjadi salah satu penyebab kurangnya pemanfaatan styrofoam bekas. Oleh karena itu, perlu dibuat suatu mesin yang dapat membantu mengatasi permasalahan yang muncul dari aktifitas pengolahan styrofoam.
Mesin pengolah limbah styrofoam dirancang untuk memberikan salah satu solusi dalam pengolahan limbah styrofoam. Pengolahan limbah styrofoam, bisa dilakukan dengan berbagai cara. Salah satunya adalah dengan metoda ekstrusi. Ekstrusi yaitu suatu proses pembentukan material dengan cara di panaskan hingga mencapai titik leleh material yang kemudian dialirkan ke cetakan oleh screw untuk menghasilkan material sesuai dengan bentuk cetakan (die).
Kapasitas mesin pengolah limbah styrofoam yang direncanakan yaitu sebesar 10 kg/jam, namun pada proses pengujiannya ternyata kapasitas sesungguhnya yang dapat dicapai mesin pengolah limbah styrofoam ini hanya sebesar 0,4 kg/jam dengan efisiensi alat atau hasil pelumatan terhadap bahan baku sebesar 60 %.
Kata kunci : Styrofoam, Sistem Pemanas, Ekstrusi, Limbah
ABSTRACT
A styrofoam is one of the largest hazardous waste. World Health Organization (WHO), International Agency for Research on Cancer, and Environmental Protection Agency (EPA) categorizes styrofoam as a carcinogen (cancer causing substances) In addition, the process of making styrofoam produce 57 hazardous substances into the air. The limited ability of styrofoam waste treatment machine are the causes lack of utilization former styrofoam. Therefore, it needs to be created a machine that can help overcome the problems that arise from processing activities styrofoam.
A styrofoam waste processing machine is designed to provide one solution in the processing of waste styrofoam. How styrofoam waste processing, can be done by direct heating or by extrusion. On this machine used extrution method, in which the order of these machines must be able to quell the heat radiate so the heat can’t out of the machine or work environment. In other words set up heating systems and exhaust system or combustion smoke are effective and efficient in order to minimize air pollution.
A capacity planned of styrofoam waste processing machine was 10 kg/hour, but in the process when the test turns this styrofoam waste processing machine out to be the real capacity can be achieved only for 0.4 kg/hour, with efficiency of tool or the results of the melting of raw materials by 60%. Keywords: Styrofoam, Heating Systems, Extrusion, Waste
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan Tugas Akhir ini dengan baik.
Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat wajib yang harus dilaksanakan oleh setiap mahasiswa Program Diploma III, Program Studi Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Bandung, sesuai dengan kurikulum yang ditetapkan. Pelaksanaan Tugas Akhir ini bertujuan untuk mengaplikasikan perkuliahan yang sudah didapatkan.
Dalam melaksanakan Tugas Akhir, penulis tidak lepas dari bantuan, dukungan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini pula, penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ibu, Bapak beserta keluarga yang selalu mendoakan serta memberikan dorongan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Ali Mahmudi, M.Eng, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung.
3. Bapak Rudi Yuni Widiatmoko, MSc, selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung.
4. Bapak Ir. Ali Mahmudi, M.Eng selaku pembimbing I. 5. Bapak Awan Raswan, ST. selaku pembimbing II.
6. Seluruh dosen dan staf Progam studi Teknik Mesin yang telah memeberikan bantuan dan pengarahan dalam penyusunan Tugas Akhir. 7. Pengelola laboratorium pemesinan dan fabrikasi yang telah memberikan
dukungannya dalam proses pembuatan alat-alat pendukung mesin ekstruder styrofoam
8. Panitia penyelenggara tugas akhir 2012.
9. Teman-teman jurusan/program studi teknik mesin (Himpunan Mahasiswa Mesin Polban)
10. Kepada semua pihak yang telah membantu dalam kegiatan Tugas Akhir yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Semoga amal baik mereka mendapat balasan yang lebih baik dari Allah Subhanahu wata’ala.
Dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini, pada kenyataannya masih jauh dari sempurna. Untuk itu, kritik dan saran yang membangun diperlukan guna perbaikan penulisan laporan selanjutnya. Penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca umumnya.
Bandung, Juli 2012 Penulis
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ... i HALAMAN PENGESAHAN ... ii ABSTRAK ... iii ABSTRACT ... iv KATA PENGANTAR ... v
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL ... xi BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang... I-Error! Bookmark not defined. 1.2 Perumusan Masalah ... I-Error! Bookmark not defined. 1.3 Tujuan ... I-Error! Bookmark not defined. 1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ... I-Error! Bookmark not defined. 1.5 Sistematika Pelaporan ... I-Error! Bookmark not defined. BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Styrofoam ... II-Error! Bookmark not defined.
2.1.1 Kandungan gas styrofoam ... II-Error! Bookmark not defined. 2.2 Ekstrusi... II-Error! Bookmark not defined. 2.3 Bagian-bagian Ekstruder ... II-Error! Bookmark not defined. 2.2.1 Hopper... II-Error! Bookmark not defined. 2.2.2 Barrel (tabung) ... II-Error! Bookmark not defined. 2.2.3 Elemen pemanas/ heater ... II-Error! Bookmark not defined. 2.2.4 Screw ... II-Error! Bookmark not defined.
2.2.5 Motor Listrik ... II-Error! Bookmark not defined. 2.2.6 Reduction Gearbox ... II-Error! Bookmark not defined. 2.2.7 Die (cetakan) ... II-Error! Bookmark not defined. 2.4 Prinsip Kerja Ekstruder Ulir Tunggal ... II-Error! Bookmark not defined. 2.5 Prinsip Perpindahan Kalor ... II-Error! Bookmark not defined. 2.5.1 Perpindahan Panas Konduksi ... II-Error! Bookmark not defined. 2.5.2 Perpindahan Panas Konveksi ... II-Error! Bookmark not defined. 2.5.1 Perpindahan Panas Radiasi ... II-Error! Bookmark not defined. 2.5.1 Perpindahan Panas Konduksi - KonveksiII-Error! Bookmark not defined.
BAB III METODA PENYELESAIAN
3.1 Diagram Alir... III-Error! Bookmark not defined. 3.1.1 Identifikasi Masalah ... III-Error! Bookmark not defined. 3.1.2 Studi Literatur dan Lapangan ... III-Error! Bookmark not defined. 3.1.3 Perancangan ... III-Error! Bookmark not defined. 3.1.4 Pembuatan dan Perakitan ... III-Error! Bookmark not defined. 3.1.5 Perakitan ... III-Error! Bookmark not defined. 3.1.6 Pengujian ... III-Error! Bookmark not defined. 3.1.7 Perbaikan dan Penyempuranaan ... III-Error! Bookmark not defined. 3.1.8 Pembuatan Laporan ... III-Error! Bookmark not defined. BAB IV PROSES, HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Perancangan... IV-Error! Bookmark not defined. 4.1.1 Konsep Desain ... IV-Error! Bookmark not defined. 4.2 Perhitungan... IV-Error! Bookmark not defined. 4.2.1 Perhitungan Putaran Screw ... IV-Error! Bookmark not defined. 4.2.2 Perhitungan Kalor dan Daya Heater IV-Error! Bookmark not defined.
4.2.3 Perhitungan Daya Heater, Tebal BarrelIV-Error! Bookmark not defined.
4.2.4 Perhitungan Laju Aliran dan KecepatanIV-Error! Bookmark not defined.
4.2.5 Perhitungan Daya Motor dan GearboxIV-Error! Bookmark not defined.
4.2.6 Perhitungan Kekuatan Rangka ... IV-Error! Bookmark not defined. 4.3 Hasil Perancangan ... IV-Error! Bookmark not defined. 4.4 Pembuatan dan Perakitan ... IV-Error! Bookmark not defined. 4.4.1 Proses Pembelian dan Pembuatan.... IV-Error! Bookmark not defined. 4.4.2 Perakitan ... IV-Error! Bookmark not defined. 3.5 Pengujian kinerja alat ... IV-Error! Bookmark not defined. BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan... V-Error! Bookmark not defined. 5.2 Saran ... V-Error! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA DAFTAR LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Bagian-bagian Ekstruder ... II-Error! Bookmark not defined. Gambar 2.2 Barrel ... II-Error! Bookmark not defined. Gambar 2.3 Single Screw ... II-Error! Bookmark not defined. Gambar 2.5 Motor AC ... II-Error! Bookmark not defined. Gambar 2.4 Klasifikasi utama jenis motor listrikII-Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.6 Bagian-bagian Motor DC ... II-Error! Bookmark not defined. Gambar 2.7 Reduction Gearbox ... II-Error! Bookmark not defined. Gambar 2.8 Cetakan... II-Error! Bookmark not defined. Gambar 2.9 Perpindahan Panas Konduksi ... II-Error! Bookmark not defined. Gambar 2.10 Skema perpindahan panas konduksiII-Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.11 Perpindahan Konveksi ... II-Error! Bookmark not defined. Gambar 2.12 Perpindahan Panas Radiasi... II-Error! Bookmark not defined. Gambar 2.13 Konduksi-konveksi ... II-Error! Bookmark not defined. Gambar 3.1 Diagram Alir... III-Error! Bookmark not defined. Gambar 4.1 Gambar Rancangan Mesin Pengolah Limbah Styrofoam ... IV-Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.2 Karakteristik Screw ... IV-Error! Bookmark not defined. Gambar 4.3 Sudut Screw ... IV-Error! Bookmark not defined. Gambar 4.4 Gaya-Gaya pada Rangka ... IV-Error! Bookmark not defined. Gambar 4.5 Penampang Rangka ... IV-Error! Bookmark not defined. Gambar 4.6 Hopper ... IV-Error! Bookmark not defined. Gambar 4.7 Bentuk Nozzle ... IV-Error! Bookmark not defined. Gambar 4.8 Dudukan Tabung Seamless ... IV-Error! Bookmark not defined. Gambar 4.9 Poros Berulir... IV-Error! Bookmark not defined. Gambar 4.10 Motor Gearbox ... IV-Error! Bookmark not defined. Gambar 4.11 Termokopel ... IV-Error! Bookmark not defined. Gambar 4.12 Band Heater ... IV-Error! Bookmark not defined. Gambar 4.13 Kontaktor ... IV-Error! Bookmark not defined. Gambar 4.14 MCB ... IV-Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.15 Selector Switch ... IV-Error! Bookmark not defined. Gambar 4.16 Hasil Perakitan Mesin Ekstruder Styrofoam ... IV-21
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Karakteristik Styrofoam ... II-Error! Bookmark not defined. Tabel 2.2 Perbedaan ekstruder Ulir Tunggal dengan Ulir Ganda ... II-Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.1 Penilaian Konsep Desain ... IV-Error! Bookmark not defined. Tabel 4.2 Perancangan Konsep Desain ... IV-Error! Bookmark not defined. Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian ... IV-Error! Bookmark not defined. Tabel 4.4 Tabel Analisis Pengujian ... IV-Error! Bookmark not defined.
DAFTAR PUSTAKA
1. Rosidin. 2012. Plus Minus Styrofoam. http://www.pantonanews.com diakses pada 18 Mei 2012.
2. . 2002. Nilai Ambang Batas (NAB) Zat Kimia di Udara Tempat Bekerja. http://menlh.go.id. Diakses pada 5 Juli 2012.
3. __________.1985.Encyclopedia of Polymer Science and engineering (2nd ed.) Copyright. Izin cetak ulang oleh John Willey & Sons, Inc.
4. Dody, Ryo. 2010. Pembentukan Plastik dan Material Komposit. Jakarta: Universitas Negeri Jakarta.
5. Mahadi. 2007. Teknik Pembuatan Polimer Pada Proses Ekstrusi. Sumatera Utara: Universitas Sumatera Utara
6. _________.2006. Peralatan Energi Listrik: Motor Listrik, Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia.
7. ________.Worm reduction gearbox.http://www.tradekeyindia.com, diakses pada 22 Juni 2012.
8. Yanto, Widianto. 2012. Prinsip-Prinsip Extrusion. http://www.pemulatempatuntukbelajar-widiyanto.blogspot.com, diakses pada 20 juni 2012.
9. _________.2007.Pedoman Paduan Pelaksanaan intruksional I/II, Modul Perpindahan Panas. Bandung: Departemen Teknik Kimia ITB
10. Nurul. 2010. Aliran Panas. http://titipansahabat.blogspot.com, diakses pada 5 Juli 2012
11. Mahmudi, Ali. 2010. Modul penukar kalor. Bandung: Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung
12. Birley, A. W. Haworth, B. Batchelor, J. 1992. Physics of Plastics:
Processing, Properties and Materials Engineering, Hanser. Deike
Library
13. Popov, E.P. 1996. Mekanika Teknik. Jakarta: Penerbit Erlangga
14. Ancha.2009. Komponen Listrik. http://4nch4.blogspot.com, diakses pada 18 Juli 2012.
15. Fisher, E.G. 1964, Extrusions of Plastics. London: The plastics Institute 16. Daryanto. 2007. Dasar-dasar Teknik Mesin.Jakarta: Penerbit Rineka Cipta
17. Harianto. 2008. Gambar Teknik. Bandung: UPT Penerbit Politeknik Negeri Bandung
18. Sularso, Suga, Kiyokatsu, Oda. 1997. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta : PT Pradnya Paramita.
19. ________.Plastic Extruder Output. http://www.PlasticExtrusion.com, diakses pada 28 Mei 2012. New York: Flite Technology, Inc.
DAFTAR LAMPIRAN
Standar Operasional Prosedur ... Lampiran 1 Teknik Perawatan ... Lampiran 2 Gambar kerja Mesin Ekstruder Styrofoam ... Lampiran 3 Gambar Rangkaian Listrik ... Lampiran 4
