Skripsi Fisika
APLIKASI DINAMIKA FLUIDA PADA MESIN CUCI PIRING
Oleh
ERNIATI UMAR H 211 08 254
PROGRAM STUDI FISIKA JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR 2012
APLIKASI DINAMIKA FLUIDA PADA MESIN CUCI PIRING
OLEH ERNIATI UMAR
H 211 08 254
Diajukan
Untuk melengkapi tugas akhir dan memenuhi syarat memperoleh Gelar Sarjana pada Program Studi Fisika Jurusan Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Hasanuddin
PROGRAM STUDI FISIKA JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS HASANUDDIN
LEMBAR PENGESAHAN
APLIKASI DINAMIKA FLUIDA PADA MESIN CUCI PIRING OLEH ERNIATI UMAR H 211 08 254 Makassar, Oktober 2012 Disetujui Oleh : Pembimbing Utama
Prof. Dr. rer. nat. H. Wira Bahari Nurdin Nip. 196709231991031001
Pembimbing Pertama
Eko Juarlin, S.Si,M.Si Nip. 198111062008121002
i
SARI BACAAN
Suatu desain mesin cuci piring yang memanfaatkan dinamika fluida telah dibuat dan diuji dalam penelitian ini. Mesin cuci piring ini memiliki ukuran dimensi panjang 136,5 cm, lebar 66,5 cm dan tinggi 153,8 cm. Mesin ini diuji kinerjanya dengan menghitung jumlah piring yang dicuci dan lama proses pencucian. Ada 2 jenis noda yang diuji yaitu noda minyak bercampur tepung terigu dan noda kecap bercampur saus cabai. Selain itu diuji pula 2 macam proses pencucian tanpa menggunakan sabun dan proses pencucian menggunakan sabun. Tekanan input pipa untuk posisi kran seperempat terbuka adalah 20 psi, untuk posisi kran setengah terbuka adalah 20,4 psi dan posisi kran terbuka penuh adalah 20,9 psi. Tekanan air rata-rata untuk mencuci piring dengan noda minyak bercampur tepung terigu tanpa sabun adalah 19,628 𝑘𝑔 𝑚𝑠2 dengan waktu rata-rata 15,255 detik per piring. Tekanan air rata-rata untuk mencuci piring dengan noda minyak bercampur tepung terigu menggunakan sabun adalah 20,084 𝑘𝑔 𝑚𝑠2 dengan waktu rata-rata 11,586 detik per piring. Tekanan air rata-rata untuk mencuci piring dengan noda kecap bercampur saus cabai tanpa sabun adalah 21,278 𝑘𝑔 𝑚𝑠2
dengan waktu rata-rata 12,56 detik per piring. Tekanan air rata-rata untuk mencuci piring dengan noda minyak bercampur tepung terigu menggunakan sabun adalah 21,73 𝑘𝑔 𝑚𝑠2 dengan waktu rata-rata 6,035 detik per piring. Efektifitas kerja mesin optimum ada pada pencucian 6 piring tanpa menggunakan sabun dan pencucian 10 piring menggunakan sabun, baik dengan noda minyak yang bercampur tepung terigu maupun noda kecap bercampur saus cabai.
ii
ABSTRACT
A design of dishwasher applying the dynamics of fluid had been carried out. The dishwasher has a dimension length of 136,5 cm, width of 66,5 cm and height of 153,8 cm. The machine performance is tested by counting amount of plates washed and how long it takes. There are 2 types of stains were tested, i.e flour mixed with oil stains and soy sauce mixed with chili. In addition it also tests 2 different washing process using soap and without soap. The was used input pressure in the pipeline for a quarter by open position is 20 psi, half-open position is 20,4 psi and fully open position is 20,9 psi. The average water pressure for washing the dishes with flour mixed with oil stains without soap was 19.628
𝑘𝑔 / 𝑚𝑠 2 and the averaged time 15,255 seconds per plate. Average water pressure for washing the dishes with flour mixed with oil stains using soap is 20.084 𝑘𝑔 / 𝑚𝑠 2 and the averaged time 11,586 seconds per plate. Average water pressure for washing the dishes with soy sauce mixed with chilli sauce stains without soap is 21,278 𝑘𝑔 / 𝑚𝑠 2 and the averaged time 12,56 seconds per plate. Average water pressure for washing the dishes with flour mixed with oil stains using soap is 21,73 𝑘𝑔 / 𝑚𝑠 2 and the averaged time 6,035 seconds per plate. The most effective proses of the washing prosses was for 6 dishes without the use of soap and 10 dishes with soap, both with oil stains and stains mixed with soy flour mixed with chilli sauce.
iii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh
Segala puji bagi Allah Subhanallahuwataala yang senantiasa melimpahkan rahmat, hidayah serta karunia ilmu kepada hambaNya, sehingga atas izin dan perkenaanNya maka penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan
judul “APLIKASI DINAMIKA FLUIDA PADA MESIN CUCI PIRING”
yang merupakan syarat dalam menyelesaikan studi pada jurusan Fisika Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Hasanuddin.
Dalam menyelesaikan skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan, petunjuk dan bantuan dari berbagai pihak yang sangat berarti dan berharga bagi penulis. Untuk itu pada kesempatan ini penulis sampaikan rasa terimakasih yang tak terhingga kepada kedua orang tua tercinta bapak H. M. Umar dan Ibu Hj. Itanggi
serta kakak dan kakak iparku “Rijaluddin Umar, ST, Darmawati Umar, S.Pd,
Ibrahim, S.Pd, Rahmawaty syahrim”, keponakanku tersayang “Zakiah, Aisyah,
Atikah dan Abdillah” dan si pencuri hati “Fuad Ramlan, S.Si” yang telah
memberikan semangat, dukungan baik moril maupun material dan doa restunya. Penulis dengan segala kerendahan hati juga menghaturkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
iv
1. Bapak Prof. Dr. rer nat. H. Wira Bahari Nurdin selaku Penasehat Akademik dan Dosen Pembimbing Utama yang telah memberi ide dasar pembuatan tugas akhir ini, yang telah banyak membimbing dan meluangkan waktunya untuk penulis, sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini.
2. Bapak Eko Juarlin, S.Si, M.Si selaku Pembimbing Pertama yang telah memberi masukan dan nasehat kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
3. Ibu Dra. Bidayatul Armynah, MT, Bapak Dr. Tasrief Surungan dan
Bapak Dr. Paulus Lobo Gareso selaku Tim Penguji yang telah banyak meluangkan waktu dan tenaga untuk memberikan ilmu, saran dan diskusi dalam menyelesaikan skripsi ini.
4. Bapak Prof. Dr. H. Halmar Halide, M.Sc selaku Ketua Jurusan Fisika FMIPA UNHAS yang telah memberi nasehat kepada penulis
5. Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Jurusan Fisika Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Hasanuddin. Terimakasih atas
ilmu dan bimbingannya selama ini semoga ilmunya akan selalu memberikan manfaat untuk semua orang.
6. Bapak staf pegawai Jurusan Fisika : Pak Latief, Pak Ambo “Pak Aji” Pak
Syukur, pak Syahrir, pak Mus dan Pak Ali terima kasih banyak atas
bantuan-bantuannya dan penyemangat-penyemangatnya.
7. Bapak staf Pegawai FMIPA UNHAS, terima kasih banyak atas bantuan-bantuannya.
v
8. Bapak Arman Manajer PT. PLN (Persero) Cabang Makassar Ranting Malino
yang telah memberi ijin penulis untuk melaksanakan KKTS di PLN ranting Malino Gowa.
9. Para staf PT. PLN (Persero) Cabang Makassar Ranting Malino yang sudah saya repotkan.
10.Saudara - saudariku Physics 08 terimah kasih untuk semua bantuan, cerita dan „Callaanya‟ selama ini, kalian akan selau dihati. FISIKA 2008
“Melangkah Bersama Dalam Satu Janji”
11.Kakak-kakak senior dan adik-adik di Fisika FMIPA UNHAS terima
kasih atas semua bantuannya.
12.Teman-teman SMPN 3 T. Rilau dan SMAN 1 T. Riaja, terimah kasih untuk semua bantuan dan doa-doanya.
13.SAUDARIKU di PONDOK ANANDA 2 Lantai 2 Marni, Anti, Ria, Ihfa
“makasih untuk semua makanannya, canda tawanya maupun gossip-gosipnya” 14.Yang selalu penulis repotkan Fakhry, Culli, dan Emil.
Akhir kata, besar harapan penulis semoga skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak dan khususnya bagi perkembangan dunia ilmu pengetahuan di bidang Fisika. Semoga Allah SWT senantiasa meridhai segala usaha kita. Amin.
Wassalamualaikum, Wr. Wb
Makassar, Oktober 2012
vi DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN SARI BACAAN ……….. i ABSTRAK ………... ii
KATA PENGANTAR ………... iii
DAFTAR ISI ……… vi
DAFTAR GAMBAR ………... ix
DAFTAR TABEL ……… xi
DAFTAR LAMPIRAN ………xii
DAFTAR SIMBOL ………...xiii
BAB I. PENDAHULUAN ………... 1
1.1Latar Belakang ………...1
1.2Ruang Lingkup ……….…….. 2
1.3Tujuan ………. 3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ……….……….... 4
II.1. Mesin Cuci Piring ………..………. 4
II.2. Sabun ……….. 4
II.3. Fluida ………..……… 5
II.4. Tekanan Fluida ………...………..……….. 7
II.5. Persamaan Kontinuitas ………...………...……. 8
II.6. Momentum ………..……… 10
BAB III. METODE PENELITIAN ………. 12
vii
III.2. Pembuatan dan Pengujian Mesin Cuci Piring Sederhana ……...13
III.2.1. Pembuatan Mesin Cuci Piring Sederhana ………. 13
III.2.2. Pengujian Mesin Cuci Piring Sederhana ……….…..15
III.3. Bagan Alir Penelitian ………..………...17
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ……… 18
IV.1. Hasil Pengamatan ………...……….…………. 18
IV.2. Analisis Gerak Fluida pada Mesin Cuci Piring ………...…….. 21
IV.3. Analisis Data ……….………...…… 22
IV.3.1. Analisis Kinerja Mesin Cuci Piring ……… 23
IV.3.1.1.Uji Cuci Menggunakan Mesin dengan Noda Minyak bercampur Tepung Terigu…….. 23
IV.3.1.2.Uji Cuci Menggunakan Mesin dengan Kecap bercampur Saus Cabai ………... 25
IV.3.2. Analisis Data Uji Cuci Piring secara Manual …….…….. 27
IV.3.2.1. Uji Cuci secara Manual dengan Noda Minyak bercampur Tepung Terigu .………….. 27
IV.3.2.2. Uji Cuci secara Manual dengan Noda Kecap bercampur Saus Cabai ………... 29
IV.3.3 Analisis Data Uji Cuci Piring Menggunakan Mesin Cuci Piring dengan Variasi Posisi Kran ……….... 30
IV.4. Pembahasan Hasil Analisis ………….…..………. 33
IV.4.1. Analisis Grafik Variabel Proses Pencucian dengan Noda Minyak bercampur Terigu tanpa Menggunakan Sabun … 33 IV.4.2. Analisis Grafik Variabel Proses Pencucian dengan Noda Minyak bercampur Terigu dengan Menggunakan Sabun………. 35
IV.4.3. Analisis Grafik Variabel Proses Pencucian dengan Noda Kecap bercampur Saus Cabai tanpa Menggunakan Sabun……… 37
viii
IV.4.4. Analisis Grafik Variabel Proses Pencucian dengan Noda Kecap bercampur Saus Cabai dengan Menggunakan Sabun
……….. 39
IV.4.5. Analisis Grafik Lama Proses Pencucian Piring dengan Noda Minyak bercampur Terigu tanpa Sabun dengan Menvariasikan Posisi Kran…... 41
IV.4.6. Analisis Grafik Lama Proses Pencucian Piring dengan Noda Minyak bercampur Terigu Menggunakan Sabun dengan Menvariasikan Posisi Kran…………... 43
BAB V. PENUTUP ……….………… 45
V.1. Kesimpulan ………. 45
V.2. Saran ………... 47 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1. Dstribusi Kecepatan Untuk Aliran Turbulen dan Laminar …. 7
Gambar II.2. Fluida yang inkompresibel yang mengalir dalam pipa dengan penampang yang berubah-ubah. Volume bagian yang
berbayang-bayang adalah sama………..……. 9 Gambar III.1. Alat pencuci piring berbentuk baling-baling ...……..……….. 14
Gambar III.2. Dudukan Piring ……...………. 14
Gambar IV.1. Kurva hubungan waktu dengan jumlah piring dengan noda
minyak bercampur tepung terigu tanpa sabun ….……...…... 33
Gambar IV.2. Kurva hubungan volume air terhadap jumlah piring dengan
noda minyak bercampur tepung terigu tanpa sabun ……... 34
Gambar IV.3. Kurva hubungan waktu terhadap jumlah piring dengan noda
minyak bercampur tepung terigu mengunakan sabun .……... 35
Gambar IV.4. Kurva hubungan volume air terhadap jumlah piring dengan
noda minyak bercampur tepung terigu mengunakan sabun …. 36
Gambar IV.5. Kurva hubungan waktu terhadap jumlah piring dengan noda
kecap bercampur saus cabai tanpa sabun ……... 37 Gambar IV.6. Kurva hubungan volume air terhadap jumlah piring dengan
noda kecap bercampur saus cabai tanpa sabun ……… 38
Gambar IV.7. Kurva hubungan waktu dengan jumlah piring dengan noda
kecap bercampur saus cabai menggunakan sabun ……... 39
Gambar IV.8. Kurva hubungan volume air dengan jumlah piring dengan noda
kecap bercampur saus cabai menggunakan sabun …………... 40 Gambar IV.9. Kurva hubungan volume air terhadap posisi kran tanpa
x
sabun………...…...41 Gambar IV.10. Kurva hubungan volume air terhadap posisi kran menggunakan
xi
DAFTAR TABEL
Tabel IV.1 Tabel hasil eksperimen noda minyak bercampur terigu tanpa sabun dan menggunakan sabun ……….... 19 Tabel IV.2 Tabel hasil eksperimen noda kecap bercampur saus cabai tanpa
sabun dan menggunakan sabun ………... 20 Tabel IV.3 Uji cuci menggunakan alat cuci piring dengan noda minyak
bercampur tepung terigu ………... 23 Tabel IV.4 Uji cuci menggunakan alat cuci piring dengan noda kecap
bercampur saus cabai………. 25 Tabel IV.5 Uji cuci dengan noda minyak bercampur tepung terigu secara
manual……… 27 Tabel IV.6 Uji cuci dengan noda kecap bercampur saus cabai secara
manual... 29 Tabel IV.7 Hasil eksperimen uji cuci piring dengan menvariasikan posisi
kran pada alat cuci piring menggunakan noda minyak bercampur tepung terigu………. 31
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Data
xiii DAFTAR SIMBOL P : Tekanan F : Gaya A : Luas ρ : Massa Jenis V : Volume 𝑡 : Waktu ∆𝑡 : Rentang Waktu S : Sabun TS : Tanpa Sabun Tot : Waktu Total
𝑣 : Kecepatan
∆𝑚 : Laju Aliran Massa
𝑄 : Debit
𝑚 : Aliran Massa JP : Jumlah Piring E : Energi
1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Perkembangan produk-produk di Indonesia bukan menjadi suatu hal yang asing lagi di mata masyarakat Indonesia. Selain sudah tidak asing lagi, perkembangan produk-produk di Indonesia juga dapat dikatakan sangat pesat, hal ini terbukti dengan bermunculnya berbagai produk baru yang dikeluarkan oleh perusahaan-perusahaan yang bergerak dalam bidang manufaktur [1].
Peralatan rumah tangga akhir-akhir ini sering menjadi fokus bagi perusahaan yang bergerak di bidangnya untuk lebih mengembangkan, membuat terobosan dan membuat inovasi baru dalam menciptakan peralatan rumah tangga. Peralatan yang dibuat, diantaranya adalah peralatan memasak, peralatan kebersihan rumah tangga sampai pada peralatan untuk mencuci, yang tujuannya adalah membantu konsumen, supaya dalam menyelesaikan pekerjaannya dapat lebih efektif, mudah dan efisien [1].
Dalam melakukan pekerjaannya para ibu rumah tangga maupun masyarakat lainnya terutama yang tidak mempunyai pembantu rumah tangga, sering kali mengalami kerepotan dan menggunakan waktu yang lama. Dari sekian banyak pekerjaan yang harus dilakukan, tiap bidang pekerjaan sudah memiliki alat pendukung yang dapat digunakan untuk membantu melakukan pekerjaan, seperti halnya mencuci pakaian, membersihkan karpet/debu dan untuk menanak nasi.
2
Tetapi lain halnya untuk mencuci piring, pekerjaan ini biasanya hanya dilakukan secara manual, yaitu hanya menggunakan kedua tangan tanpa adanya alat pendukung yang dapat digunakan [1].
Mencuci piring secara manual biasanya membutuhkan tenaga dan waktu yang lama. Untuk menghemat tenaga dan waktu yang digunakan dalam membersihkan piring secara manual, dibutuhkan suatu tekanan yang besar dari air (fluida). Karena pada dasarnya fluida merupakan bagian dari perubahan bentuk benda, termasuk benda cair. Fluida memiliki kemampuan untuk mengalir atau umumnya kemampuan untuk mengambil bentuk yang sesuai dengan wadah mereka. Sifat ini
biasanya dikarenakan ketidakmampuan mereka mempertahankan atau
mengembalikan bentuknya. Konsekuensi dari sifat ini adalah hukum Pascal yang menekankan pentingnya tekanan dalam mengkarakterisasi bentuk fluida [1,2].
Karena kebutuhan akan peralatan mesin cuci piring semakin meningkat, dalam penelitian ini dibuat suatu mesin cuci piring sederhana dengan memanfaatkan aplikasi dinamika fluida sebagai mekanisme utama.
I.2 Ruang Lingkup
Penelitian ini dibatasi pada proses pembuatan mesin cuci piring dengan memanfaatkan aplikasi dinamika fluida, dimana tekanan fluida ini sangat mempengaruhi kecepatan air untuk membersihkan piring.
3
I.3 Tujuan Penelitian
Tujuan yang akan dicapai dalam penelitian ini adalah :
1. Membuat rancangan dan peralatan mesin cuci piring yang sederhana. 2. Membandingkan tekanan air yang diperlukan agar kotoran pada piring
dapat terlepas tanpa menggunakan sabun dan menggunakan sabun sebagai komponen pembersih .
3. Menganalisis efektifitas kerja mesin yang dalam bentuk sederhana dinyatakan dalam bentuk jumlah alat makan yang dapat dicuci per satuan waktu.
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Mesin Cuci Piring
Sebuah mesin cuci piring adalah perangkat mekanis untuk membersihkan piring dan peralatan makan. Pencuci piring dapat ditemukan di restoran dan rumah-rumah pribadi. Tidak seperti pencuci piring manual, yang sebagian besar bergantung pada menggosok fisik untuk menghilangkan kotoran, mesin cuci piring ini membersihkan dengan penyemprotan air. Sebuah campuran air dan sabun yang digunakan untuk tujuan pembersihan, diikuti dengan air bersih untuk menghilangkan residu sabun. Beberapa mesin pencuci piring memiliki pencuci dan pembilas periode dalam siklus lengkap. Dalam beberapa pencuci piring, alat bantu pembilasan (juga disebut bilas bantuan) dapat ditambahkan dengan siklus bilas untuk meningkatkan pengeringan dan menghindari noda air yang tersisa pada piring kering [3].
II.2 Sabun
Sabun adalah senyawa garam dari asam-asam lemak tinggi, seperti natrium stearat. Aksi pencucian dari sabun dihasilkan dari kekuatan pengemulsian dan kemampuan menurunkan tegangan permukaan dari air. Konsep ini dapat dipahami dengan mengingat kedua sifat ion dari sabun. Sabun mengandung stearat yang terdiri atas ion karboksil dan hidrokarbon. Ion karboksil berada dalam larutan air sedangkan hidrokarbon larut dalam bahan organik (minyak, lemak dan bahan
5
organik tidak larut dalam air). Oleh karena itu sabun mengemulsi atau mengsuspensi bahan organik dalam air. Keuntungan utama sabun sebagai bahan pencuci, terjadi dari reaksi dengan kation-kation divalen membentuk garam-garam asam lemak yang tidak larut. Padatan-padatan tidak larut ini, biasanya garam-garam dari Magnesium atau Kalsium. Keduanya tidak seluruhnya efektif seperti bahan-bahan pencuci. Bila sabun digunakan dengan cukup, semua kation divalen dapat dihilangkan oleh reaksinya dengan sabun, dan air yang mengandung sabun berlebih dapat mempunyai kemampuan pencucian dengan kualitas yang baik [4].
II.3 Fluida
Fluida adalah suatu zat yang dapat mengalir. Fluida dapat digolongkan ke dalam zat cair dan gas. Molekul-molekul di dalam fluida mempunyai kebebasan lebih besar untuk bergerak sendiri. Dalam zat cair, gaya interaksi antara molekul-molekul yang disebut gaya adhesi masih cukup besar, karena jarak antara molekul-molekul tidak terlalu besar. Akibatnya zat cair masih tampak sebagai suatu kesatuan. Lain halnya dengan gas, molekul gas dapat dianggap sebagai sistem partikel bebas dimana gaya adhesi antar molekul sangat kecil [5].
Fluida dibedakan dari benda padat karena kemampuannya untuk mengalir. Kekuatan ikatan molekul dalam fluida jauh lebih kecil dari ikatan molekul dalam zat padat, akibatnya fluida mempunyai hambatan yang relatif kecil pada perubahan bentuk karena geseran [6].
Hambatan kecil yang dapat diberikan fluida melawan geseran disebut kekentalan fluida. Meskipun semua fluida memiliki sifat ini, beberapa bahan lebih kental dari
6
pada bahan-bahan lain, dan disebut fluida kental, biasanya digunakan untuk fluida yang kekentalannya relatif besar. Karena kekentalan menghambat perubahan bentuk karena geseran, maka kekentalan cenderung menghalangi aliran fluida, dan karena itu mempunyai peran yang sama seperti gesekan. Hambatan kekentalan terhadap aliran ternyata sebanding dengan kecepatan luncuran relatif dalam fluida kental, maka timbul tegangan geser yang menghambat dan mengendalikan aliran. Hasilnya adalah aliran lancar dan teratur [6].
Tiap partikel fluida bergerak sepanjang suatu jalur tertentu yang disebut sebagai garis alur. Jenis aliran ini disebut sebagai aliran streamline atau aliran laminar. Jika kecepatan aliran bertambah, gaya inersia setahap demi setahap melampaui gaya kekentalan. Suatu kecepatan kritis dicapai jika gaya inersia menjadi sangat besar dibanding gaya kekentalan, sedemikian hingga gaya kekentalan menjadi tidak efektif dalam mengendalikan pola aliran. Pola teratur yang khas pada aliran laminar dalam hal ini akan menghilang, dan partikel-partikel fluida menyimpang dari garis arusnya semula, serta mulai bergerak dengan cara yang sepenuhnya acak. Aliran ini disebut sebagai turbulen [6].
Osborne Reynolds mengamati gejala ini dengan melakukan sejumlah percobaan dengan mengalirkan air melalui tabung gelas. Dengan memasukkan zat warna lewat kawat halus ke dalam tabung, ia dapat menentukan apakah alirannya laminar atau turbulen. Untuk aliran laminar, zat warna tetap berbentuk kawat halus sepanjang tabung, sedang bila alirannya turbulen maka zat warna segera tersebar. Percobaan ini menunjukkan bahwa kecepatan kritis yang berhubungan
7
dengan transisi aliran laminar menjadi aliran turbulen, adalah sebanding dengan kekentalan dinamik dan berbanding terbalik dengan massa jenis fluida serta diameter tabung atau pipa. Jadi, zat cair seperti air, yang mempunyai kekentalan dinamik yang rendah (0,01 Ns/m2 pada 200 C) dan massa jenis yang besar (1000 kg/m3), akan mempunyai kecepatan kritis yang sangat rendah, kecuali bila diameter pipa sangat kecil [6].
Untuk aliran laminar lewat pipa-pipa bulat, distribusi kecepatannya pada pipa adalah parabolik, seperti terlihat pada gambar II.1(a). Jika aliran menjadi turbulen, maka distribusi kecepatan berubah menjadi seperti pada gambar II.1(b), dimana kecepatan resultan dalam arah aliran hampir konstan, kecuali pada lapisan-lapisan batas pada dinding-dinding pipa [6].
vmaks
Distribusi kecepatan untuk aliran Distribusi kecepatan untuk aliran Laminar dalam pipa bulat turbulen dalam pipa bulat
(a) (b)
Gambar II.1 Distribusi Kecepatan Untuk Aliran Turbulen dan Laminar Sumber : Buku Mekanika Terapan edisi kedua, 1984, hlm. 153
II.4 Tekanan Fluida
Fluida berbeda dengan zat padat, yaitu tidak dapat menopang tegangan geser. Jadi fluida berubah bentuk untuk mengisi tabung dengan bentuk apapun. Bila sebuah
8
benda tercelup dalam fluida seperti air, fluida mengadakan sebuah gaya yang tegak lurus permukaan benda di setiap titik pada permukaan. Jika benda cukup kecil sehingga kita dapat mengabaikan tiap perbedaan ke dalam fluida, gaya persatuan luas yang diadakan oleh fluida sama di setiap titik pada permukaan benda. Gaya persatuan luas itu dinamakan tekanan fluida (P) [7].
P = F/A (II.1)
dimana 𝐹 adalah gaya yang dialami oleh elemen luas 𝐴 dari permukaan fluida. Satuan tekanan adalah N/m2 atau Pascal (Pa).
Tekanan merupakan besaran vektor, begitupun dengan gaya. Karena secara mikroskopik, gaya merupakan pertambahan momentum per satuan waktu yang disebabkan oleh tumbukan molekul-molekul fluida di permukaan tersebut. Permukaan ini dapat berupa permukaan batas antara fluida dengan wadahnya[8].
II.5 Persamaan Kontinuitas
Gambar II.2 menunjukkan fluida mengalir dalam pipa dengan luas penampang yang berubah-ubah. Bayangan dibagian kiri menunjukkan volume fluida yang mengair ke dalam pipa di titik 1 dalam suatu waktu ∆𝑡. Jika kelajuan fluida di titik ini adalah 𝑣1 dan luas penumpang pipa adalah 𝐴1, maka volume yang mengalir ke dalam pipa dalam waktu ∆𝑡 adalah [7]
9
Dengan asumsi bahwa fluida adalah inkompresibel, maka volume fluida yang sama harus mengalir keluar pipa di titik 2 seperti ditunjukkan oleh baying-bayang di bagian kanan. Jika kelajuan di titik ini adalah 𝑣2 dan luas penampang adalah
𝐴2, maka volumenya ∆𝑉 = 𝐴2 𝑣2∆𝑡. Karena volume-volume ini sama, maka kita dapatkan [7]
𝐴1𝑣1∆𝑡 = 𝐴2𝑣2∆𝑡 (II.3) 𝐴1𝑣1 = 𝐴2𝑣2 (II.4)
Besaran 𝐴𝑣 dinamakan laju aliran massa/volume 𝐼𝑉. Dimensin 𝐼𝑉 adalah volume per waktu. dalam aliran fluida inkompresibel yang tunak, laju aliran volume adalah sama di setiap titik dalam fluida:[7]
𝐼𝑣 = 𝑣𝐴 = 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛 (II.5)
Persamaan II.5 dinamakan persamaan kontinuitas.
𝑉2 2
1 𝑉1
𝐴1 𝑉2∆𝑡
𝑉1 ∆𝑡 𝐴2
Gambar II.2 Fluida yang inkompresibel yang mengalir dalam pipa dengan penampang yang berubah-ubah. Volume bagian yang berbayang-bayang adalah
sama.
10
II. 6 Momentum
Momentum didefinisikan sebagai perkalian massa dengan kecepatan. Apabila membahas benda tegar, massa muncul sebagai kesatuan yang diskrit, namun dalam proses aliran zat cair, massa tidak saja kontinu tetapi juga diganti terus menerus. Karena itu massa lebih mudah didefinisikan sebagai jumlah zat cair yang melalui penampang tertentu tiap satuan waktu atau aliran massa. Arus zat cair yang mempunyai luas penampang 𝐴 dan kecepatan 𝑣 [6]:
𝑄 =𝐴𝑣 (II.6)
𝑚 =𝜌𝐴𝑣 (II.7)
dengan 𝜌 adalah rapat massa zat cair. Momentum massa zat cair yang melewati suatu penampang dalam satu satuan waktu adalah perkalian 𝜌𝐴𝑣 dengan 𝑣. Jadi, untuk arus zat cair [6]:
momentum per satuan waktu =𝜌𝐴𝑣2 (II.8)
Berdasarkan hukum kedua Newton yang menyatakan perubahan momentum suatu benda itu sebanding dengan gaya yang bekerja pada benda tersebut. Dengan kata lain gaya aliran fluida terjadi karena adanya perubahan kecepatan aliran [9].
𝐹=𝜌 . 𝑄 . (𝑣2− 𝑣1) (II.9)
Karena laju aliran massa 𝑚 =𝜌 . 𝐴 . 𝑣 = 𝜌 . 𝑄, persamaan di atas menjadi
11
Dimana :
𝐹 = gaya yang bekerja pada benda (N)
𝑄 = debit aliran (m3/s)
𝑚 = aliran massa (kg/s)
𝑣2 = kecepatan pada penampang 2 (m/s) 𝑣1 = kecepatan pada penampang 1 (m/s)
12
BAB III
METODOLOGI
III.1 Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam pembuatan mesin cuci piring ini adalah sebagai berikut:
- Pressure Gauge; nilai pengukuran max 60 psi dan skala terkecil 1 psi
- Bor
- Stop watch nilai pengukuran max 99 jam dan skala terkecil 0,1 detik - Jangka sorong; nilai pengukuran max 120 mm dan skala nonius 0,1
mm
- Gelas ukur; ada 2 jenis yaitu :
1. Nilai pengukuran max 1000ml dan nilai pengukuran min 100ml. 2. Nilai pengukuran max 25ml dan nilai pengukuran min 5ml
- Penggaris/meteran
- Gergaji
- Mesin pompa; Daya listrik 125 Watt, tegangan 220 V dan frekuensi 50 Hz
- Mesin las
Bahan yang digunakan dalam pembuatan mesin cuci piring ini adalah sebagai berikut:
- Rotary sprinkler
13 - Pipa PVC - Pipa Aluminium - Fitting - Lem pipa - Lem besi - Piring - Air - Ember
- Solatipe seel (plester air)
- Kran air
- Besi beton 10 mm
- Karet
- Noda Makanan (Minyak,Tepung Terigu, Kecap dan Saus Cabai)
III.2 Pembuatan dan Pengujian Mesin Cuci Piring Sederhana III.2.1 Pembuatan Mesin Cuci Piring Sederhana
Pada pembuatan mesin cuci piring ini, terlebih dahulu dibuat sketsa gambar untuk menentukan bahan yang akan di gunakan dalam perancangan ini.
1. Bodi mesin
Terbuat dari plastik dengan tinggi 80,8 cm dan lebar 66,5 cm.
2. Baling-baling
Terbuat dari alat penyiram tanaman (Rotary Sprinkler) yang kemudian dimodifikasi dengan Pipa Aluminium. Panjang baling-baling ini yaitu 23 cm dan berdiameter 1,07 cm. Di setiap baling-baling terdapat 3 lubang
14
dengan diameter 0,15 cm bersudut 900 dan 1 lubang dengan diameter 0,43 cm dengan sudur 200 terhadap bidang horizontal. setiap jarak antar lubang diberi pemberat yang terbuat dari pipa aluminium.
Gambar III.1 Alat pencuci piring berbentuk baling-baling
3. Dudukan piring
Dudukan piring ini digunakan sebagai tempat meletakkan piring kotor yang akan dicuci. Terbuat dari besi beton yang berukuran 10 mm dengan tinggi 30 cm dan diameter 48,4 cm. Diameter untuk tempat piring adalah 21,5 cm.
30 cm
15
III.2.2 Pengujian Mesin Cuci Piring Sederhana
Pengujian mesin cuci piring dilakukan dengan menghitung tekanan air yang diperlukan agar kotoran pada piring dapat terlepas dengan memanfaatkan sabun sebagai komponen pembersih dan menganalisis efisiensi kerja mesin.
Langkah kerja pengambilan data pengujian dilakukan sebagai berikut : 1. Peralatan dirangkai seperti pada gambar berikut :
83 cm B 73cm A E C 90,8 cm 43,5 cm D 80,8cm 59cm Keterangan gambar :
A. Tempat mengalirnya air ( pipa alir )
B. Alat pengukur tekanan air (Pressure Gauge) C. Tempat putaran air ( Baling-baling )
D. Dudukan piring E. Bodi mesin F. Mesin pompa G. Sumber air G F
16
2. Memberikan noda pada piring kemudian menyusunnya di rak piring
3. Memompa dan membuka kran air agar air dapat mengalir di pipa. 4. Menghitung tekanan air yang masuk menggunakan alat pressure gauge. 5. Menghitung efektifitas (lama) kerja mesin.
6. Menghitung volume air yang digunakan untuk membersihkan piring dengan gelas ukur
7. Menghitung efisiensi kerja mesin dengan memperhatikan kebersihan piring, apakah piring tersebut masih licin atau tidak.
17
III.3 Bagan Alir Penelitian
BAB IV
Persiapan alat dan bahan
Perancangan alat dan bahan
Proses perakitan
Pengujian dengan sabun dan tanpa sabun
Analisis data desain dan hasil pengujian
Selesai Mulai
18
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1 Hasil Pengamatan
Telah dibuat mesin cuci piring sederhana dengan panjang 136,5 cm, lebar 66,5 cm dan tinggi 153,8 cm. Pipa yang digunakan berupa pipa PVC dengan ukuran ¾”.
Langkah selanjutnya adalah melakukan pengujian (test run), yang dilakukan untuk pengujian mesin cuci piring ini dengan cara menghitung analisis perancangan mesin cuci piring dan pengujian secara langsung pada alat dengan menggunakan alat ukur. Dari hasil pengujian dengan menggunakan alat ukur didapatkan besaran waktu, volume dan tekanan seperti yang ditunjukkan pada tabel IV.1 dan IV.2.
Ketika eksperimen berlangsung, waktu membersihkan piring dicatat. Setelah waktu diketahui, volume air yang digunakan untuk membersihkan piring kotor dapat diketahui dengan menggunakan gelas ukur. Setelah waktu dan volume diketahui, dilakukan pengujian tekanan air menggunakan alat ukur tekanan
pressure gauge, tekanan air yang diukur merupakan tekanan air yang masuk (tekanan air yang mengalir melalui pipa pvc). Tekanan air yang diukur menggunakan alat ukur pressure gauge pada posisi kran 0.25 (seperempat terbuka), 0.5 (seperdua terbuka) dan 1 (terbuka penuh) berturut-turut adalah 20 psi (13,679 𝑥104𝑘𝑔/𝑚𝑠2) , 20,4 psi (13,952 𝑥104𝑘𝑔/𝑚𝑠2) dan 20,9 psi (14,294𝑥104𝑘𝑔/𝑚𝑠2).Selain menggunakan alat ukur tekanan (pressure gauge),
19
tekanan dapat diperoleh melalui perhitungan dengan menggunakan persamaan (II.1), tekanan air yang dihitung merupakan tekanan air yang keluar untuk membersihkan piring kotor. Setelah waktu, volume dan tekanan diketahui dilakukan perbandingan besaran-besaran dengan teknik mencuci piring secara manual.
Tabel IV.1 Tabel Hasil Eksperimen Noda Minyak bercampur Terigu tanpa Sabun dan Menggunakan Sabun
No Jumlah Piring
Noda Minyak bercampur Tepung Terigu
Tanpa Sabun Menggunakan Sabun
𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 (𝑠) 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑚3) 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 (𝑠) 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑚3) 1 2 39 10.79x10-3 31 8.1x10-3 2 4 61 16.22x10-3 53 13.99x10-3 3 6 81 20.36x10-3 62 16.58x10-3 4 8 113 29.41x10-3 78 21.06x10-3 5 10 139 36.71x10-3 91 24.76x10-3
Tabel IV.2 Tabel Hasil Eksperimen Noda Kecap bercampur Saus Cabai tanpa Sabun dan Menggunakan Sabun
No Jumlah Piring
Noda Kecap bercampur Saus Cabai
Tanpa Sabun Menggunakan Sabun
𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 (𝑠) 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑚3) 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 (𝑠) 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑚3) 1 2 31 8.1x10-3 28 7.61x10-3 2 4 54 14.82x10-3 39 10.73x10-3 3 6 63 17.42x10-3 54 14.82x10-3 4 8 92 25.62x10-3 73 20.44x10-3 5 10 118 33.21x10-3 83 23.41x10-3
20
Sabun merupakan komponen pembersih dalam mencuci piring. Cara memasukkan sabun dalam pencucian ini dilakukan oleh mesin pompa. Air sabun dialiri melalui pipa dengan bantuan baling-baling air sabun keluar membasahi kotoran yang melekat pada piring.
Noda yang digunakan yaitu noda yang bersal dari campuran kecap dengan saus cabai dan minyak dengan tepung terigu. Noda ini dipilih karena melihat situasi sekarang ini, kebanyakan warung makan menyediakan jenis makanan yang berminyak dan kebanyakan mahasiswa senang memberikan kecap ataupun saus cabai kedalam makanannya sebagai pelengkap.
Cara mengotori piring yaitu dengan mengambil jenis noda yang sengaja dibuat kemudian menuangkan keatas piring, Noda tersebut kemudian diratakan seperti jika piring tersebut selesai digunakan.
Berikut ini diberikan data hasil pengamatan yang secara skematis diberikan sebagai berikut :
1. Analisis gerak fluida pada mesin cuci piring 2. Analisis data
3. Pembahasan hasil analisis
IV.2 Analisis Gerak Fluida pada Mesin Cuci Piring
Analisis dilakukan untuk menentukan ukuran alat yang dapat menghasilkan energi untuk memutar baling-baling dan membersihkan kotoran yang melekat pada piring. Dalam hal ini berlaku persamaan :
21 𝐸 = 𝑃 𝑉 IV.1
dimana 𝐸, 𝑃, 𝑉 masing-masing adalah energi, tekanan dan volume fluida.
Energi ini digunakan untuk membersihkan kotoran yang melekat pada piring dan memutar baling-baling. Dengan asumsi bahwa energi keluar air dengan 𝜃 = 900sebagai energi untuk membersihkan kotoran yang melekat pada piring dan energi keluar air dengan 𝜃 = 200 adalah energi untuk memutar baling-baling.
Luas baling-baling dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
𝐴 = 1
4𝜋𝑑
2 IV.2
Sedangkan energi air tergantung pada tekanan, kecepatan dan waktu. Tekanan air yang terdapat pada pipa disetiap baling-baling dapat dihitung dengan menggunakan persamaan yang telah diturunkan dari persamaan II.1:
𝑃 = 𝜌𝑄𝑣
𝐴 IV.3
IV.3 Analisis Data
Pengujian alat dilakukan setelah melalui proses pembuatan dan perakitan alat mesin cuci piring. Pengambilan data dilakukan melalui 2 tahap. Tahap pertama pencucian piring dengan menggunakan air tanpa sabun dan tahap kedua dengan menggunakan air dan sabun. Begitupun pengambilan data untuk mencuci piring secara manual dilakukan melalui 2 tahap.
22
Masing-masing tahap ini dilakukan sebanyak 5 kali dengan menggunakan piring , dengan jumlah yang berbeda yaitu : 2 piring, 4 piring, 6 piring, 8 piring dan 10 piring, namun posisi krannya sama yaitu posisi 1 (terbuka penuh). Noda yang digunakan sebagai kotoran terdiri atas 2 macam yaitu noda minyak bercampur tepung terigu dan noda kecap bercampur saus cabai.
Data yang diperoleh berasal dari pengujian dengan mesin cuci piring dan mencuci piring secara manual. Besaran yang diperoleh adalah waktu (s) dan volume (𝑚3) dari besaran ini dapat diketahui tekanan dan energi fluida untuk membersihkan kotoran yang melekat pada piring Dalam sub bab ini, tekanan diperoleh dengan cara menghitung menggunakan persamaan (II.1) yang telah diturunkan.
23
IV.3.1. Analisis Kinerja Mesin Cuci Piring
IV.3.1.1. Uji Cuci Menggunakan Mesin dengan Noda Minyak bercampur Tepung Terigu
Tabel IV.3 Uji Cuci Menggunakan Alat Cuci Piring dengan Noda Minyak bercampur Tepung Terigu
MT No JP 𝑡 (𝑠) V (10−3) 𝑚3 𝑄 10−4 𝑚3/s 𝑣 𝑚/𝑠 𝐹 (10-4) 𝑘𝑔𝑚/𝑠2 𝑃 𝑘𝑔/𝑚𝑠2 𝐸 (10−2) 𝑘𝑔𝑚2/𝑠2 S TS TOT Tanp a Sab u n 1 2 0 39 39 10.79 2.76 4.64 12.80 21.55 23.25 2 4 0 61 61 16.22 2.65 4.46 11.81 19.89 32.26 3 6 0 81 81 20.36 2.51 4.22 10.59 17.83 36.3 4 8 0 113 113 29.41 2.60 4.37 11.36 19.13 56.26 5 10 0 139 139 36.71 2.64 4.44 11.72 19.74 72.46 D eng an Sab u n 6 2 5 26 31 8.1 2.61 4.39 11.45 19.28 15.67 7 4 5 48 53 13.99 2.63 4.42 11.62 19.37 27.37 8 6 5 57 62 16.58 2.67 4.49 11.98 20.17 33.44 9 8 5 73 78 21.06 2.70 4.54 12.25 20.63 43.44 10 10 5 86 91 24.76 2.72 4.58 12.45 20.97 51.92 Keterangan:
JP : jumlah piring ; t : waktu ; V : volume ; Q : debit ;
F : gaya ; p : tekanan ; E : energi; S : sabun ;
TS : Tanpa Sabun ; TOT : waktu total
Berdasarkan tabel IV.3 diperoleh hasil uji coba eksperimen pencucian piring yang diberi noda minyak bercampur tepung terigu tanpa sabun sebagai komponen pembersih, diperoleh hasil pengukuran bahwa pencucian 2 piring memerlukan
24
waktu pencucian 39 detik atau dibutuhkan waktu rata-rata 19,5 detik per satu piring dan volume air 10,79 𝑥 10-3 𝑚3 dengan tekanan 21,55 𝑘𝑔/𝑚𝑠2 sehingga energi yang terpakai sebesar 23,25 𝑥 10-2𝑘𝑔𝑚2/𝑠2. Nilai efektif akan didapatkan pada percobaan 6 piring dengan waktu rata-rata yang dibutuhkan per piring adalah 13,5 detik dan volume air 20,36 𝑥 10-3𝑚3 per 6 piring dengan tekanan 17,83
𝑘𝑔/𝑚𝑠2 sehingga energi yang terpakai sebesar 36,3𝑥10-2𝑘𝑔𝑚2/𝑠2. Sedangkan hasil uji coba eksperimen pencucian piring yang diberi kotaran berupa noda minyak dan tepung terigu dengan sabun sebagai komponen pembersih, diperoleh hasil pengukuran pencucian 2 piring membutuhkan waktu 31 detik atau 15,5 detik per satu piring dan volume air 8,1 𝑥 10-3 𝑚3 dengan tekanan 19,28 𝑘𝑔/𝑚𝑠2
sehingga energi yang terpakai 15,67𝑥 10-2𝑘𝑔𝑚2/𝑠2 dan akan lebih efektif jika jumlah piring ditambah. Nilai efektif terjadi pada pencucian 10 piring yang membutuhkan waktu 91 detik atau dibutuhkan waktu rata-rata 9,1 detik per satu piring dengan volume 24,76 𝑥 10-3𝑚3 dan tekanan 20,97𝑘𝑔/𝑚s2
sehingga energi yang terpakai 51,92 𝑥 10-2 𝑘𝑔𝑚2/𝑠2. Volume air yang digunakan pada proses pencucian piring diketahui dari pengukuran dengan menggunakan gelas ukur. Sehingga debit (𝑄) dapat dihitung dari volume (𝑉) dibagi dengan waktu total yang digunakan pada proses pencucian. Luas lubang tempat keluarnya air adalah
59,37 𝑥 10−4𝑚−2 sehingga kecepatan air dapat dihitung dari debit (𝑄) dibagi luas lubang penampang (𝐴). Gaya yang bekerja pada air dihitung dari perkalian rho (𝜌), debit (𝑄) dan kecepatan (𝑣). Tekanan dapat diketahui dari pembagian Gaya (𝐹) dan luas (𝐴) . Jadi Energi (𝐸) dapat diketahui dari perkalian tekanan (𝑃) dan volume (𝑉).
25
IV.3.1.2 Uji Cuci Menggunakan Alat dengan Noda Kecap bercampur Saus Cabai
Tabel IV.4 Uji Cuci Menggunakan Alat Cuci Piring dengan Noda Kecap bercampur saus cabai
Keterangan:
JP : jumlah piring ; t : waktu ; V : volume ; Q : debit;
F : gaya ; p : tekanan ; E : energi; S : sabun ;
TS : Tanpa Sabun ; Tot : waktu total
Berdasarkan tabel IV.4 diperoleh hasil uji coba eksperimen pencucian piring yang diberi noda kecap bercampur saus cabai tanpa sabun sebagai komponen pembersih bahwa pencucian 2 piring memerlukan waktu pencucian 31 sekon atau dibutuhkan waktu rata-rata 15,5 sekon per satu piring dan volume air 8,49 𝑥 10-3
MT No JP 𝑡 (𝑠) 𝑉 𝑚3 (10−3) 𝑄 10−4 𝑚3/s 𝑣 𝑚/𝑠 𝐹 𝑘𝑔𝑚/𝑠2 (10-4) 𝑃 𝑘𝑔/𝑚𝑠2 𝐸 (10−2) 𝑘𝑔𝑚2/𝑠2 S TS TOT Tanp a Sab u n 1 2 0 31 31 8.1 2.61 4.39 11.45 19.28 15.67 2 4 0 54 54 14.82 2.74 4.61 12.63 21.27 31.52 3 6 0 63 63 17.42 2.76 4.64 12.80 21.55 37.54 4 8 0 92 92 25.62 2.78 4.68 13.01 21.91 56.13 5 10 0 118 118 33.21 2.81 4.73 13.29 22.38 74.32 D eng an Sab u n 6 2 5 23 28 7.61 2.71 4.56 12.35 20.80 15.82 7 4 5 34 39 10.73 2.75 4.63 12.73 21.44 23.01 8 6 5 49 54 14.82 2.77 4.66 12.90 21.72 31.52 9 8 5 68 73 20.44 2.80 4.71 13.18 22.19 45.35 10 10 5 78 83 23.41 2.82 4.74 13.36 22.5 50.8
26 𝑚3 dengan tekanan 21,10 𝑘𝑔/𝑚𝑠2 sehingga energi yang terpakai sebesar 17,91𝑥10-2 𝑘𝑔/𝑚2s2. Nilai efektif akan didapatkan pada pencucian 6 piring dengan waktu rata-rata yang dibutuhkan per satu piring adalah 10,5 sekon dan volume air 17,42 𝑥 10-3𝑚3 dengan tekanan 21,55 𝑘𝑔/𝑚𝑠2 sehingga energi yang terpakai sebesar 37,54𝑥10-2 𝑘𝑔/𝑚2s2. Sedangkan hasil uji coba eksperimen pencucian piring dengan sabun sebagai komponen pembersih, diperoleh hasil pengukuran pecucian 2 piring akan membutuhkan waktu 28 detik dengan volume air 7,61 𝑥 10-3 𝑚3 tekanan 20,8 𝑘𝑔/𝑚𝑠2 sehingga energi yang terpakai sebesar 15,82𝑥10-2𝑘𝑔/𝑚2s2
dan akan lebih efektif jika jumlah piring ditambah. Nilai efektif akan didapat pada pencucian 10 piring kotor dengan waktu rata-rata yang dibutuhkan per satu piring adalah 8,3 detik dan volume air 23,41 𝑥 10-3 𝑚3
dengan tekanan 22,5 𝑘𝑔/𝑚s2 sehingga energi yang terpakai sebesar 50,8 𝑥 10-2
𝑘𝑔/𝑚2s2. Volume air yang digunakan pada proses pencucian piring diketahui dari pengukuran dengan menggunakan gelas ukur. Sehingga debit (𝑄) dapat dihitung dari volume (𝑉) dibagi dengan waktu total yang digunakan pada proses pencucian. Luas lubang tempat keluarnya air adalah 59,37 𝑥 10−4𝑚−2 sehingga kecepatan air dapat dihitung dari debit (𝑄) dibagi luas lubang penampang (𝐴). Gaya yang bekerja pada air dihitung dari perkalian rho (𝜌), debit (𝑄) dan kecepatan (𝑣). Tekanan dapat diketahui dari pembagian Gaya (𝐹) dan luas (𝐴). Jadi Energi (𝐸)
27
IV.3.2 Analisi Data Uji Cuci Piring secara Manual
Pengambilan data untuk menguji kinerja mesin dilakukan dengan pencucian piring secara manual dengan menggunakan sabun dan tanpa menggunakan sabun.
IV.3.2.1 Uji Cuci secara Manual dengan Noda Minyak bercampur Tepung Terigu
Tabel IV.5 Uji Cuci dengan Noda Minyak bercampur Tepung Terigu secara Manual MT No JP t (s) 𝑉 (10−3) 𝑚3 𝑄 10−4 𝑚3/s 𝑣 𝑚/𝑠 𝐹 (10-4) 𝑘𝑔𝑚/𝑠2 𝑃 𝑘𝑔/𝑚𝑠2 𝐸 (10−3) 𝑘𝑔𝑚2/𝑠2 B S BB TOT Tanp a Sab u n 1 2 0 0 27 27 3.75 1.38 1.01 1.39 1.02 3.82 2 4 0 0 55 55 7.7 1.40 1.02 1.42 1.04 8.00 3 6 0 0 72 72 9.72 1.35 0.99 1.33 0.97 9.42 4 8 0 0 98 98 13.72 1.40 1.02 1.42 1.04 14.26 5 10 0 0 120 120 16.56 1.38 1.01 1.39 1.02 16.89 D eng an Sab u n 6 2 10 14 18 42 4.03 1.44 1.05 1.51 1.11 4.43 7 4 16 23 32 71 7.12 1.48 1.08 1.59 1.16 8.25 8 6 26 43 53 122 11.06 1.40 1.02 1.42 1.04 11.5 9 8 33 60 86 179 16.8 1.41 1.03 1.45 1.06 15.84 10 10 45 76 106 227 20.6 1.36 1 1.36 1 20.6 Keterangan:
JP : jumlah piring ; t : waktu ; V : volume ; Q : debit ;
F : gaya ; p : tekanan ; E : energi; B: bilas 1 ;
28
Dari hasil eksperimen pencucian piring secara manual yang diberi noda minyak bercampur tepung terigu ditunjukkan pada tabel IV.5 diperoleh hasil pengukuran bahwa pencucian 2 piring tanpa sabun memerlukan waktu pencucian 27 detik atau dibutuhkan waktu rata-rata 13,5 detik per satu piring dan volume air 3,75 𝑥 10
-3𝑚3 dengan tekanan 1,01 𝑘𝑔/𝑚𝑠2 sehingga energi yang terpakai 3,82 𝑥 10-3 𝑘𝑔/𝑚2𝑠2. Sedangkan Pencucian 2 piring dengan menggunakan sabun waktu yang diperlukan 42 detik, lebih lama dibanding tidak menggunakan sabun dan volume air yang digunakan juga lebih banyak yaitu 4.03 𝑥 10-3𝑚3 dengan tekanan 1,11
𝑘𝑔𝑚/𝑠2 sehingga energi yang terpakai4.43𝑥 10-3𝑘𝑔/𝑚2𝑠2. Nilai efektif didapat pada proses pencucian 2 piring baik menggunakan sabun maupun tanpa sabun. Volume air yang digunakan pada proses pencucian piring diketahui dari pengukuran dengan menggunakan gelas ukur. Air yang digunakan berasal dari waktu proses bilas pertama (B) ditambah dengan proses bilas bersih (BB). sehingga debit dapat dihitung dari volume (𝑉) dibagi dengan waktu bilas pertama (B) ditambah waktu bilas bersih (BB). Luas lubang tempat keluarnya air adalah 1,36 𝑥 10−4 𝑚2 sehingga kecepatan air dapat dihitung dari debit (𝑄) dibagi luas lubang penampang (𝐴). Gaya yang bekerja pada air dihitung dari perkalian rho (ρ), debit (Q) dan kecepatan (𝑣). Tekanan dapat diketahui dari pembagian Gaya (𝐹) dan luas (𝐴). Jadi Energi (𝐸) dapat diketahui dari perkalian tekanan (𝑃) dan volume (𝑉).
29
IV.3.2.2 Uji Cuci secara Manual dengan Noda Kecap bercampur Saus Cabai
Tabel IV.6 Uji Cuci dengan Noda Kecap bercampur Saus cabai secara Manual
MT No JP 𝑡 (𝑠) 𝑉 (10−3) 𝑚3 𝑄 10−4 𝑚3/s 𝑣 𝑚/𝑠 𝐹 (10-4) 𝑘𝑔𝑚/𝑠2 𝑃 𝑘𝑔/𝑚𝑠2 𝐸 (10−3) 𝑘𝑔𝑚2/𝑠2 B S BB TOT Tanp a Sab u n 1 2 0 0 15 15 1.71 1.14 0.83 0.94 0.69 1.17 2 4 0 0 34 34 4.12 1.20 0.88 1.05 0.77 3.17 3 6 0 0 49 49 5.97 1.21 0.88 1.05 0.77 4.59 4 8 0 0 75 75 9.24 1.23 0.90 1.10 0.80 7.39 5 10 0 0 109 109 14.27 1.30 0.95 1.23 0.90 12.84 D eng an Sab u n 6 2 8 12 16 36 4.28 1.18 0.86 1.01 0.74 2.81 7 4 14 18 22 54 6.54 1.21 0.88 1.06 0.77 3.37 8 6 22 30 35 87 10.76 1.23 0.90 1.1 0.80 5.62 9 8 31 42 57 130 16.25 1.25 0.91 1.13 0.83 9.13 10 10 41 53 115 209 20.28 1.30 0.95 1.23 0.90 18.25 Keterangan:
JP : jumlah piring ; t : waktu ; V : volume ; Q : debit ;
F : gaya ; p : tekanan ; E : energi; B: bilas 1 ;
S : sabun ; BB : Bilas Bersih ; TOT : waktu total
Dari hasil eksperimen pencucian piring secara manual yang diberi noda kecap bercampur saus cabai ditunjukkan pada tabel IV.6 diperoleh hasil pengukuran bahwa pencucian 2 piring tanpa sabun memerlukan waktu pencucian 15 detik atau dibutuhkan waktu rata-rata 7,5 detik per satu piring dan volume air 1,71 𝑥10-3 𝑚3
30 𝑘𝑔/𝑚2𝑠2. Pada proses pencucian 2 piring didapatkan nilai efektif. Sedangkan Pencucian 2 piring dengan menggunakan sabun waktu yang diperlukan 36 detik, lebih lama dibanding tidak menggunakan sabun dan volume air yang digunakan juga lebih banyak yaitu 3,8 x 10-3𝑚3 dengan tekanan 0,74 𝑘𝑔/𝑚𝑠2 sehingga energi yang terpakai2,81𝑥10-3𝑘𝑔/𝑚2𝑠2. Nilai efektif didapatkan pada percobaan 4 piring dengan waktu rata-rata yang dibutuhkan 13,5 per satu piring dengan volume 4.38 𝑥 10-3𝑚3 dan tekanan 0,77 𝑘𝑔/𝑚𝑠2, sehingga energi yang terpakai 3,37 𝑥 10-7 𝑘𝑔/𝑚2𝑠2. Volume air yang digunakan pada proses pencucian piring diketahui dari pengukuran dengan menggunakan gelas ukur. Air yang digunakan berasal dari waktu proses bilas pertama (B) ditambah dengan proses bilas bersih (BB). sehingga debit dapat dihitung dari volume (𝑉) dibagi dengan waktu bilas pertama (B) ditambah waktu bilas bersih (BB). Luas lubang tempat keluarnya air adalah 1,36 𝑥 10−4 𝑚2 sehingga kecepatan air dapat dihitung dari debit (𝑄) dibagi luas lubang penampang (𝐴). Gaya yang bekerja pada air dihitung dari perkalian rho (ρ), debit (Q) dan kecepatan (𝑣). Tekanan dapat diketahui dari pembagian Gaya (𝐹) dan luas (𝐴). Jadi Energi (𝐸) dapat diketahui dari perkalian tekanan (𝑃)
dan volume (𝑉).
IV.3 Analisis Data Uji Cuci Piring menggunakan Mesin Cuci Piring dengan Variasi Posisi Kran
Berdasarkan data pada tabel IV.1-IV.6, diambillah jenis kotoran yang paling lama dibersihkan dengan jumlah piring yang paling banyak, kemudian melakukan pengujian pada kinerja mesin menggunakan sabun maupun tanpa sabun dengan
31
menvariasikan posisi kran di mesin cuci piring tersebut. Selanjutnya diperoleh data dan disajikan seperti tabel IV.7.
Tabel IV.7 Hasil Eksperimen Uji Cuci Piring dengan Menvariasikan Posisi Kran pada Alat Cuci Piring Menggunakan Noda Minyak bercampur Tepung Terigu
N o d a N o PK 𝑡 (𝑠) 𝑉 (10−3) 𝑚3 𝑄 10−4 𝑚3/s 𝑣 𝑚/𝑠 𝐹 (10-4) 𝑘𝑔𝑚/𝑠2 𝑃 𝑘𝑔/𝑚𝑠2 𝐸 (10−2) 𝑘𝑔𝑚2/𝑠2 S TS TOT T Sa b u n 1 0.25 0 186 186 52.7 2.83 4.76 13.47 22.68 119.52 2 0.5 0 170 170 45.1 2.65 4.46 11.81 19.89 89.70 3 1 0 139 139 36.71 2.64 4.44 11.72 19.74 72.46 d gn Sab u n 4 0.25 5 155 160 43.72 2.71 4.56 12.35 20.80 90.93 5 0.5 5 134 139 30.73 2.21 3.72 8.22 13.84 42.53 6 1 5 78 91 24.76 2.72 4.58 12.45 20.97 51.92 Keterangan:
t : waktu ; V : volume ; PK : Posisi kran ; Q : debit ;
F : gaya ; p : tekanan ; E : energi; S : sabun ;
TS : Tanpa Sabun ; TOT : waktu total
Berdasarkan tabel di IV.7 nilai efektif pada pengujian mencuci 10 piring tanpa menggunakan sabun dengan variasi posisi kran terjadi pada percobaan 3 yaitu dengan posisis kran 1 (terbuka penuh), waktu yang dibutuhkan yaitu 139 detik atau 13,9 detik per satu piring dengan jumlah volume air yang digunakan yaitu 36,71𝑥10-3𝑚3, dan tekanan 19,74 𝑘𝑔/𝑚s2
, sehingga energi yang terpakai sebesar 72,46𝑥10−2 𝑘𝑔/𝑚2s2. Sedangkan waktu paling lama terjadi pada posisi kran 0.25
32
(seperempat terbuka) dengan waktu yang dibutuhkan yaitu 18,6 detik per satu piring dan membutuhkan volume air yang banyak yaitu 52,7𝑥10-3𝑚3 dan dan tekanan 22,68 𝑘𝑔/𝑚s2, sehingga energi yang terpakai sebesar 119,52 𝑥 10-2
𝑘𝑔𝑚2/𝑠2.
Mencuci piring dengan menggunakan sabun, waktu yang dibutuhkan untuk 10 piring hanya 91 detik untuk posisi kran 1 (terbuka penuh) dengan asumsi 9,1 detik untuk pencucian per satu piring dengan volume air yang digunakan sekitar 24,76 𝑥10-3 𝑚3, dan tekanan 20,97 𝑘𝑔/𝑚s2, sehingga energi yang terpakai sebesar 51,92 𝑥 10-2 𝑘𝑔𝑚2/𝑠2. Sedangkan waktu paling lama terjadi pada posisi kran 0.25 (seperempat terbuka) dengan waktu yang dibutuhkan yaitu 160 detik per satu piring dan membutuhkan volume air yang banyak yaitu 43,72 𝑥 10-3𝑚3
dan tekanan 20,8 𝑘𝑔/𝑚𝑠2, sehingga energi yang terpakai sebesar 90,93 𝑥 10-2 𝑘𝑔𝑚2/𝑠2. Jadi mencuci piring dengan sabun jauh lebih efektif dibanding tanpa sabun sebagai komponen pembersih, selain itu tekanan dan energi yang digunakan lebih sedikit.
Volume air yang digunakan pada proses pencucian piring diketahui dari pengukuran dengan menggunakan gelas ukur. Sehingga debit (𝑄) dapat dihitung dari volume (𝑉) dibagi dengan waktu total yang digunakan pada proses pencucian (TOT). Luas lubang tempat keluarnya air adalah 59,37 𝑥 10−4𝑚−2 sehingga kecepatan air dapat dihitung dari debit (𝑄) dibagi luas lubang penampang (𝐴). Gaya yang bekerja pada air dihitung dari perkalian rho (𝜌),
33
dan luas (𝐴). Jadi Energi (𝐸) dapat diketahui dari perkalian tekanan (𝑃) dan volume (𝑉).
IV.4 Pembahasan Hasil Analisis
IV.4.1 Analisis Grafik Variabel Proses Pencucian dengan Noda Minyak bercampur Terigu tanpa Menggunakan Sabun
Gambar IV.1 Kurva Hubungan Waktu terhadap Jumlah Piring dengan Noda Minyak bercampur Tepung Terigu tanpa Sabun
Dari Gambar IV.1 menunjukkan kurva hubungan waktu terhadap jumlah piring dengan noda minyak bercampur terigu tanpa sabun bahwa ada hubungan waktu dan jumlah piring pada proses pencucian. Semakin banyak piring yang akan dicuci maka waktu yang diperlukan semakin lama. Mencuci piring dengan alat tanpa menggunakan sabun lebih lama dibanding mencuci piring secara manual. hal ini disebabkan karena mencuci piring dengan alat hanya membutuhkan
0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 2 4 6 8 10 12 W aktu (s) Jumlah Piring Alat Manual
34
tekanan dari penyemprotan baling-baling sedangkan mencuci piring secara manual selain menggunakan tekanan dari air juga dibantu tenaga (tangan) manusia sehingga kotoran pada piring lebih cepat hilang dan waktu yang digunakan juga sedikit.
Gambar IV.2 Kurva Hubungan Volume Air terhadap Jumlah Piring dengan Noda Minyak bercampur Tepung Terigu tanpa Sabun
Dari Gambar IV.2 menunjukkan kurva hubungan volume air terhadap jumlah piring dengan noda minyak bercampur terigu tanpa sabun bahwa jumlah piring mempengaruhi volume air yang digunakan dalam proses pencucian piring kotor. Semakin banyak piring yang akan dicuci maka jumlah air yang dibutuhkan untuk mencuci piring semakin meningkat. Mencuci piring tanpa menggunakan sabun dengan alat membutuhkan volume air yang lebih banyak dibanding mencuci piring secara manual. Hal ini disebabkan karena menggunakan alat proses pencucian piring dibantu tekanan air yang keluar dari 9 lubang dengan 3 lubang
0 5 10 15 20 25 30 0 2 4 6 8 10 12 Vo lu m e ai r x 10 -3m 3 Jumlah Piring Alat Manual
35
yang berbeda pada baling-baling. Sedangkan pada proses pencucian piring secara manual dilakukan secara umum yang hanya menggunakan 1 lubang tempat keluarnya air, sehingga volume air yang digunakan lebih sedikit.
IV.4.2 Analisis Grafik Lama Proses Pencucian dengan Noda Minyak bercampur Terigu dengan Sabun
Gambar IV.3 Kurva Hubungan waktu terhadap Jumlah Piring dengan Noda Minyak bercampur Tepung Terigu Menggunakan Sabun
Dari Gambar IV.3 menunjukkan kurva hubungan waktu terhadap jumlah piring dengan noda minyak bercampur tepung terigu menggunakan sabun, bahwa ada hubungan antara waktu dan jumlah piring pada proses pencucian piring. Semakin banyak piring yang dicuci maka waktu yang dibutuhkan juga semakin lama. Mencuci piring menggunakan sabun dengan alat lebih cepat bersih dibanding mencuci piring secara manual. Hal ini disebabkan karena mencuci piring dengan
0 50 100 150 200 250 0 2 4 6 8 10 12 Waktu (s) Jumlah Piring Alat Manual
36
alat, proses pencuciannya tidak rumit, dimana proses pembersihan dengan sabun dilakukan dengan teknik penyemprotan seperti pada proses pembilasan. Sedangkan secara manual proses pencucian dengan sabun harus menggunakan tangan sehingga waktu yang digunakan lama. Hal ini disebabkan karena pada proses pembersihan dengan menggunakan sabun dilakukan secara satu persatu pada piring.
Gambar IV.4 Kurva Hubungan Volume Air terhadap Jumlah Piring dengan Noda Minyak bercampur Tepung Terigu Menggunakan Sabun
Dari Gambar IV.4 menunjukkan kurva hubungan volume air terhadap jumlah piring dengan noda minyak bercampur terigu menggunakan sabun bahwa jumlah piring mempengaruhi volume air yang digunakan dalam proses pencucian piring kotor. Semakin banyak piring yang akan dicuci maka jumlah air yang dibutuhkan untuk mencuci piring semakin meningkat. Mencuci piring menggunakan sabun dengan alat membutuhkan volume air yang lebih banyak dibanding mencuci
0 5 10 15 20 25 30 0 2 4 6 8 10 12 Vo lu m e ai r x 10 -3m 3 Jumlah Piring Alat Manual
37
piring secara manual. Hali ini disebabkan karena menggunakan alat proses pencucian piring dibantu tekanan air yang keluar dari 9 lubang dengan 3 lubang yang berbeda pada baling-baling. Sedangkan pada proses pencucian piring secara manual dilakukan secara umum yang hanya menggunakan 1 lubang tempat keluarnya air, sehingga volume air yang digunakan lebih sedikit.
IV.4.3 Analisis Grafik Lama Proses Pencucian dengan Noda Kecap bercampur Saus Cabai tanpa Menggunakan Sabun
Gambar IV.5 Kurva Hubungan Waktu terhadap Jumlah Piring dengan Noda Kecap bercampur Saus Cabai tanpa Sabun
Dari Gambar IV.5 menunjukkan kurva hubungan waktu terhadap jumlah piring dengan noda kecap bercampur saus cabai tanpa menggunakan sabun bahwa ada hubungan waktu dan jumlah piring pada proses pencucian. Semakin banyak piring yang akan dicuci maka waktu yang diperlukan semakin lama. Mencuci piring
0 20 40 60 80 100 120 140 0 2 4 6 8 10 12 Waktu (s) Jumlah Piring Alat Manual
38
dengan alat tanpa menggunakan sabun lebih lama dibanding mencuci piring secara manual. hal ini disebabkan karena mencuci piring dengan alat hanya membutuhkan tekanan dari penyemprotan baling-baling sedangkan mencuci piring secara manual selain menggunakan tekanan dari air juga dibantu tenaga (tangan) manusia sehingga kotoran pada piring lebih cepat hilang dan waktu yang digunakan juga sedikit.
Gambar IV.6 Kurva Hubungan Volume Air terhadap Jumlah Piring dengan Noda Kecap bercampur Saus Cabai tanpa Sabun
Dari Gambar IV.6 menunjukkan kurva hubungan volume terhadap jumlah piring dengan noda kecap bercampur saus cabai tanpa sabun bahwa jumlah piring mempengaruhi volume air yang digunakan dalam proses pencucian piring kotor. Semakin banyak piring yang akan dicuci maka jumlah air yang dibutuhkan untuk mencuci piring semakin meningkat. Mencuci piring tanpa menggunakan sabun dengan alat membutuhkan volume air yang lebih banyak dibanding mencuci
0 5 10 15 20 25 0 2 4 6 8 10 12 Vo lu m e x 10 -3m 3 Jumlah Piring Alat Manual
39
piring secara manual. Hal ini disebabkan karena menggunakan alat proses pencucian piring dibantu tekanan air yang keluar dari 9 lubang dengan 3 lubang yang berbeda pada baling-baling. Sedangkan pada proses pencucian piring secara manual dilakukan secara umum yang hanya menggunakan 1 lubang tempat keluarnya air, sehingga volume air yang digunakan lebih sedikit.
IV.4.4 Analisis Grafik Lama Proses Pencucian dengan Noda Kecap bercampur Saus Cabai Menggunakan Sabun
Gambar IV.7 Kurva Hubungan Waktu terhadap Jumlah Piring dengan Noda Kecap bercampur Saus Cabai Menggunaka Sabun
Dari Gambar IV.7 menunjukkan kurva hubungan waktu terhadap jumlah piring dengan noda kecap bercampur saus cabai menggunakan sabun, bahwa ada hubungan antara waktu dan jumlah piring pada proses pencucian piring. Semakin banyak piring yang dicuci maka waktu yang dibutuhkan juga semakin lama.
0 50 100 150 200 250 0 2 4 6 8 10 12 Waktu (s) Jumlah Piring Alat Manual
40
Mencuci piring menggunakan sabun dengan alat lebih cepat bersih dibanding mencuci piring secara manual. Hal ini disebabkan karena mencuci piring dengan alat, proses pencuciannya tidak rumit, dimana proses pembersihan dengan sabun dilakukan dengan teknik penyemprotan seperti pada proses pembilasan. Sedangkan secara manual proses pencucian dengan sabun harus menggunakan tangan sehingga waktu yang digunakan lama. Hal ini disebabkan karena pada proses pembersihan secara manual dengan menggunakan sabun dilakukan secara satu persatu pada piring sehingga menyebabkan kelelahan pada manusia sehingga grafik untuk pencucian piring secara manual yang terdapat pada gambar IV.7 sedikit melengkung.
Gambar IV.8 Kurva Hubungan Volume Air terhadap Jumlah Piring dengan Noda Kecap bercampur Saus Cabai Menggunakan Sabun
Dari Gambar IV.8 menunjukkan kurva hubungan volume air terhadap jumlah piring dengan noda kecap bercampur saus cabai menggunakan sabun bahwa
0 5 10 15 20 25 0 2 4 6 8 10 12 Vo lu m e ai r x 10 -3m 3 Jumlah Piring Alat Manual
41
jumlah piring mempengaruhi volume air yang digunakan dalam proses pencucian piring kotor. Semakin banyak piring yang akan dicuci maka jumlah air yang dibutuhkan untuk mencuci piring semakin meningkat. Mencuci piring menggunakan sabun dengan alat membutuhkan volume air yang lebih banyak dibanding mencuci piring secara manual. Hal ini disebabkan karena menggunakan alat proses pencucian piring dibantu tekanan air yang keluar dari 9 lubang dengan 3 lubang yang berbeda pada baling-baling. Sedangkan pada proses pencucian piring secara manual dilakukan secara umum yang hanya menggunakan 1 lubang tempat keluarnya air, sehingga volume air yang digunakan lebih sedikit.
IV.4.5 Analisis Grafik Lama Proses Pencucian Piring dengan Noda Minyak bercampur Terigu tanpa Sabun dengan Menvariasikan Posisi Kran
Gambar IV.9 Kurva Hubungan Volume Air terhadap Posisi Kran Tanpa Sabun
y = -20.67x + 56.89 0 10 20 30 40 50 60 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Vo lu m e ai r x 10 -3m 3 Posisi Kran
42
Pada Gambar IV.9 ditunjukkan bahwa ada hubungan tekanan air pada posisi kran terbuka (seperempat terbuka pada 0.25, seperdua terbuka pada 0.5 dan terbuka penuh pada 1) terhadap volume air, semakin kecil tekanan air pada posisi kran terbuka yang diberikan maka jumlah volume air yang dibutuhkan untuk mencuci piring akan semakin besar. Dari grafik dapat dilihat garis lurus dengan nilai minimum 36,71 𝑥 10−3𝑚3 dan nilai maksimum 52,7 𝑥 10−3𝑚3, sehingga dapat diketahui persamaan garis y = -20,67x+56,89, atau persamaan umum dari garis lurus adalah y = 𝑓 (𝑥) = 𝑎𝑥 + 𝑏 yang artinya jika y adalah peubah tidak bebas karena bergantung pada y, dan x adalah peubah tidak bebas karena bergantung pada y, maka y ≠ 𝑓 𝑥 . Jadi persaamaan garis y = -20,67x+56,89, dimana x adalah posisi kran dan y adalah volume, dengan nilai x (posisis kran) negatif atau berlawanan tanda dengan y (volume air) artinya jika nilai x (posisi kran) semakin besar maka nilai y (volume air) akan semakin kecil, dan jika nilai x (posisi kran) positif dan y (volume air) positif maka berbanding lurus, artinya jika nilai x (posisi kran) semakin besar maka nilai y (volume air) juga semakin besar. Hal ini disebabkan karena adanya variabel waktu, dimana pada saat posisi kran 0.25 atau seper empat terbuka air yang keluar itu sedikit namun karena waktu yang digunakan lama untuk pencucian 10 piring maka volume air yang digunakan akan banyak. Sedangkan pada saat posisi kran 1 atau terbuka penuh air yang keluar banyak, namun karena adanya variabel waktu maka volume air yang digunakan pada pencucian 10 piring sedikit karena waktu yang digunakan untuk membersihkan 10 piring juga sedikit.
43
IV.4.6 Analisis Grafik Lama Proses Pencucian Piring dengan Noda Minyak bercampur Terigu Menggunakan Sabun dengan Menvariasikan Posisi Kran
Gambar IV.10 Kurva Hubungan Volume Air terhadap Posisi Kran Menggunakan Sabun
Pada Gambar IV.10 Menunjukkan kurva hubungan volume air terhadap posisi kran bahwa ada hubungan tekanan air pada posisi kran terbuka (seperempat terbuka pada 0.25, seperdua terbuka pada 0.5 dan terbuka penuh pada 1) terhadap volume, semakin kecil tekanan air pada posisi kran terbuka yang diberikan maka jumlah volume air yang dibutuhkan untuk mencuci piring akan semakin besar. Dari grafik dapat dilihat garis lurus dengan nilai minimum 24,76 𝑥 10−3𝑚3 dan
nilai maksimum 43,72 𝑥 10−3𝑚3, sehingga dapat diketahui persamaan garis y = -26,48x+47,79 atau persamaan umum dari garis lurus adalah y = 𝑓 (𝑥) =
𝑎𝑥 + 𝑏 yang artinya jika y adalah peubah tidak bebas karena bergantung pada y, dan x adalah peubah tidak bebas karena bergantung pada y, maka y ≠ 𝑓 𝑥 . Jadi
y = -23.37x + 46.70 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Vo lu m e ai r x 10 -3m 3 Posisi Kran
44
persaamaan garis y = -26,48x+47,79, dimana x adalah posisi kran dan y adalah volume, dengan nilai x (posisis kran) negatif atau berlawanan tanda dengan y (volume air) artinya jika nilai x (posisi kran) semakin besar maka nilai y (volume air) akan semakin kecil, dan jika nilai x (posisi kran) positif dan y (volume air) positif maka berbanding lurus, artinya jika nilai x (posisi kran) semakin besar maka nilai y (volume air) juga semakin besar. Hal ini disebabkan karena adanya variabel waktu, dimana pada saat posisi kran 0.25 atau seper empat terbuka air yang keluar itu sedikit namun karena waktu yang digunakan lama untuk pencucian 10 piring maka volume air yang digunakan akan banyak. Sedangkan pada saat posisi kran 1 atau terbuka penuh air yang keluar banyak, namun karena adanya variabel waktu maka volume air yang digunakan pada pencucian 10 piring sedikit karena waktu yang digunakan untuk membersihkan 10 piring juga sedikit.
