RANCANG BANGUN BAGIAN PENYALUR DAN PENAMPUNG PADA MESIN PENYAPU JALAN. Oleh ANES KURNIA PUTRA F

RANCANG BANGUN BAGIAN PENYALUR DAN PENAMPUNG PADA MESIN PENYAPU JALAN

Oleh

ANES KURNIA PUTRA F14104003

2009

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

RANCANG BANGUN BAGIAN PENYALUR DAN PENAMPUNG PADA MESIN PENYAPU JALAN

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian,

Institut Pertanian Bogor

Oleh

ANES KURNIA PUTRA F14104003

2009

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

RANCANG BANGUN BAGIAN PENYALUR DAN PENAMPUNG PADA MESIN PENYAPU JALAN

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian,

Institut Pertanian Bogor Oleh:

ANES KURNIA PUTRA F14104003

Dilahirkan di Cianjur Pada tanggal: 21 Agustus 1986

Tanggal lulus:

Disetujui, Bogor, Januari 2009

Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS.

Dosen Pembimbing Mengetahui,

Dr. Ir. Desrial, M.Eng.

Ketua Departemen Teknik Pertanian

ANES KURNIA PUTRA. F14104003. Rancang Bangun Bagian Penyalur dan Penampung Pada Mesin Penyapu Jalan. Di bawah bimbingan: Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS. 2009.

RINGKASAN

Salah satu kegiatan rutin yang dilakukan di kampus Institut Pertanian Bogor (IPB) adalah kegiatan kebersihan. Petugas kebersihan mengalami kesulitan dalam pembersihan sampah jenis daun-daunan di jalan dalam kampus setiap harinya. Untuk itu dibutuhkan suatu mesin yang dapat bekerja secara mekanis dalam melakukan kegiatan menyapu dan mengumpulkan sampah dedaunan di jalan dalam kampus IPB.

Tujuan penelitian ini adalah merancang bagian penyalur dan penampung dari mesin penyapu jalan dan pemenuhan fungsi penyaluran dan penampungan sampah pada perancangan mesin penyapu jalan untuk membersihkan sampah dedaunan di jalan lingkar dalam kampus IPB.

Penelitian ini dibagi menjadi beberapa tahapan, yaitu: (a) pengidentifikasian permasalahan kegiatan kebersihan di kampus IPB, (b) perumusan ide dan konsep desain, (c) analisis desain, (d) pembuatan gambar teknik dan pembuatan model 3D, (e) pembuatan prototipe, (f) uji fungsional bagian penyalur dan penampung dari prototipe mesin penyapu jalan, (f) penyempurnaan prototipe, dan (g) pengujian kinerja.

Mesin penyapu jalan yang dirancang ini menggunakan unit silinder penyapu untuk menyapu sampah ke arah konveyor dan dibawa/diangkat menuju bak penampung. Konveyor digerakkan dengan motor listrik melalui sistem transmisi daya, demikian juga dengan silinder penyapunya. Adapun komponen dari bagian penyalur dan penampung adalah: feeder, konveyor, bak penampung, hopper, rangka, roda, cover, serta motor dan sistem transmisi.

Pada pengujian prototipenya dilakukan pengamatan dan pengukuran pada:

berfungsi atau tidaknya bagian penyalur atau pengangkut, slip yang terjadi antara puli motor dengan puli poros utama serta puli konveyor dengan belt konveyor, jumlah sampah tertampung antara mesin penyapu jalan yang tidak menggunakan komponen cover dengan mesin penyapu jalan yang menggunakan cover.

Prototipe bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan telah berhasil dibuat dan dapat berfungsi dengan baik. Slip yang terjadi antara puli motor dengan puli poros utama dan antara belt konveyor dengan puli konveyor berturut-turut sebesar 5.6% dan 0.92%. Konveyor yang tidak menggunakan cover mempunyai jumlah sampah tertampung sebesar 0.082 liter/s sedangkan konveyor yang menggunakan cover mempunyai jumlah sampah tertampung 0.085 liter/s.

RIWAYAT HIDUP

Anes Kurnia Putra, dilahirkan di Cianjur pada tanggal 21 Agustus 1986.

Anak ke-2 dari pasangan Bapak R. J. Zainal Mutaqin dan Ibu Linda Anung.

Pada tahun 1998 penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SDN Cisalak I. Penulis menyelesaikan pendidikan menengah pertama di SLTPN I Pagaralam pada tahun 2001, kemudian melanjutkan pendidikan menengah atas di SMUN I Pagaralam dan menyelesaikannya pada tahun 2004. Pada tahun itu juga penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur USMI pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Penulis mengambil sub program studi Teknik Mesin Budidaya Pertanian pada tahun 2006.

Selama mengikuti perkuliahan di IPB penulis aktif dalam Unit Kegiatan Mahasiswa Tenis Lapangan (UKM-TL). Selain meyalurkan hobi penulis juga pernah mengikuti beberapa kali kejuaraan tenis dalam lingkup IPB dan menorehkan prestasi pada Kejuaraan Tenis Dies Natalis IPB dan Olimpiade Mahasiswa. Pada tahun 2007 penulis melakukan praktek lapangan di PT. Agro Muko (SIPEF Group), Mukomuko, Bengkulu dengan judul Penggunaan Alat dan Mesin Pada Budidaya, Pemanenan, Pengangkutan, dan Pengolahan Kelapa Sawit Di PT. Agro Muko.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena berkat taufik dan hidayah-Nya tugas akhir ini dapat diselesaikan sebagaimana mestinya.

Tugas akhir yang berjudul Rancang Bangun Bagian Penyalur dan Penampung Pada Mesin Penyapu Jalan merupakan syarat bagi penulis dalam meyelesaikan pendidikan S1 di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Skripsi ini tersusun atas kerja sama dan bimbingan orang-orang yang telah membantu penulis selama penyusunan. Kepada mereka penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya:

1. Orang tua dan kakak penulis atas doa dan dukungan kepada penulis dalam semua bentuk.

2. Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS, selaku dosen pembimbing akademik yang memberikan arahan dan bimbingan selama penelitian dan penyusunan skripsi.

3. Dr. Ir. Radite Praeko A.S., M.Agr., selaku Ketua Tim Hibah Kemitraan DIKTI-TEP-IPB (Agro-Machinery Industrial Interface (AMIn) Unit) yang telah memberikan bantuan dana penelitian sekaligus sebagai dosen penguji.

4. Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, MS., selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan kepada penulis untuk kesempurnaan skripsi ini.

5. Ujang Hendar, rekan satu penelitian dan satu bimbingan yang telah bahu- membahu di dalam penelitian dan di sepanjang perkuliahan di Departemen Teknik Pertanian.

6. Pak Abas Mustofa, Pak Wana, Pak Tohir, Mas Firman, dan Pak Bandi atas bantuannya dalam urusan laboratorium.

7. Kusnanto, atas bantuan dalam proses dokumentasi, Udin, Anami, Ilham, Doni, Rikky, Sigit, Dito, dan Benny, atas bantuan langsung dan tidak langsung sebagai mahasiswa dalam satu bagian Teknik mesin Budidaya Pertanian, Ronal dan Arif, atas ilmu dan fasilitasnya dalam gambar teknik,

Ian, atas bantuan pengeditan video, Elvi, atas bantuan penyiapan konsumsi selama sidang.

8. Abah, Emak, Erland, dan Aa Langga, yang sudah membantu sampai sejauh ini.

9. Teman-teman Teknik Pertanian 41 khususnya, dan angkatan-angkatan lain yang pernah kenal atau membantu, semoga mendapat balasan yang setimpal.

10. Seluruh staf Departemen Teknik Pertanian yang telah membantu dalam berbagai hal.

Skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu perbaikan atau revisi dari segi desain mesin maupun penyajian skripsinya diharapkan datang baik dari penulis sendiri ataupun dari pihak lain. Atas segala kesalahan kepada pihak manapun yang terkait atau tidak, penulis dengan kerendahan hati meminta maaf yang sebesar-besarnya.

Bogor, Januari 2009

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR TABEL ... x

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR LAMPIRAN ... xiii

I. PENDAHULUAN ... 1

A. LATAR BELAKANG ... 1

B. TUJUAN ... 2

II. TINJAUAN PUSTAKA ... 3

A. SAMPAH ... 3

B. STREET SWEEPER (PENYAPU JALAN) ... 8

C. DESAIN (PERANCANGAN) ... 12

III. METODE PENELITIAN ... 15

A. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN ... 15

B. ALAT DAN BAHAN ... 15

C. TAHAPAN PENELITIAN/PERANCANGAN ... 16

D. KRITERIA DESAIN ... 19

E. ANALISIS DESAIN ... 19

1. DESAIN FUNGSIONAL ... 19

2. DESAIN STRUKTURAL ... 23

F. METODE PENGUKURAN DAN PENGUJIAN ... 35

1. PENGUKURAN KONDISI SAMPAH DAN JALAN ... 35

2. PENGUJIAN FUNGSIONAL ... 36

3. PENGUJIAN KINERJA ... 37

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 38

A. KONDISI SAMPAH DI JALAN ... 38

B. PROTOTIPE BAGIAN PENYALUR DAN PENAMPUNG ... 39

C. HASIL PENGUJIAN ... 49

V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 55

A. KESIMPULAN ... 55

B. SARAN ... 55 DAFTAR PUSTAKA ... 56 LAMPIRAN ... 57

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Sampah berdasarkan komposisi fisiknya ... 4

Tabel 2. Perbedaan proses pengumpulan dan pengangkutan ... 5

Tabel 3. Uraian fungsi dari bagian penyalur dan penampung ... 21

Tabel 4. Poros dan kecepatan putaran ... 32

Tabel 5. Data Jalan ... 38

Tabel 6. Data Sampah ... 38

Tabel 7. Komposisi sampah ... 39

Tabel 8. Hasil pengukuran kecepatan putar dan kecepatan linier ... 50

Tabel 9. Data pengujian tanpa cover ... 51

Tabel 10. Data pengujian dengan cover ... 52

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Elevator-belt street sweeper <http://www33.brinkster.com> ... 9

Gambar 2. Penyapu jalan dengan mesin uap <http://www33.brinkster.com> . 10 Gambar 3. CN100 Sinder <http://en.wikipedia.org> ... 11

Gambar 4. VT650 (Brosur Allianz Johnston Sweeper) ... 11

Gambar 5. Skema kerja VT650 (Brosur Allianz Johnston Sweeper) ... 12

Gambar 6. Sistem Resirkulasi air VT650 (Brosur Allianz Johnston Sweeper) 12 Gambar 7. Diagram alir proses perancangan (Harsokoesoemo, 1999) ... 13

Gambar 8. Tahapan Penelitian ... 17

Gambar 9. Skema bagian penyalur dan penampung... 23

Gambar 10. Feeder ... 25

Gambar 11. Puli konveyor ... 26

Gambar 12. Belt dan sudu ... 27

Gambar 13. Hopper ... 27

Gambar 14. Bak penampung ... 28

Gambar 15. Rangka ... 29

Gambar 16. Roda ... 30

Gambar 17. Cover ... 31

Gambar 18. Motor dan sistem transmisi ... 34

Gambar 19. Bagian penyalur dan penampung dan silinder sapu ... 41

Gambar 20. Feeder dengan baud ... 41

Gambar 21. Puli pada konveyor ... 42

Gambar 22. Belt dan sudu hasil perancangan... 43

Gambar 23. Konveyor ... 44

Gambar 24. Hopper belum dicat ... 45

Gambar 25. Bak penampung dan handle ... 45

Gambar 26. Garpu roda belakang ... 46

Gambar 27. Roda depan ... 47

Gambar 28. Konsep posisi roda ... 47

Gambar 29. Cover pada konveyor ... 48

Gambar 30. Konstruksi sistem transmisi daya ... 49

Gambar 31. Pengukuran kecepatan putar puli konveyor ... 49

Gambar 32. Pengujian tanpa cover ... 51

Gambar 33. Sampah pada pengujian tanpa cover ... 51

Gambar 34. Pengujian dengan cover ... 52

Gambar 35. Sampah pada pengujian dengan cover ... 53

Gambar 36. Sampah jatuh ... 53

Gambar 37. Pengarahan sampah oleh hopper ... 54

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Perhitungan kecepatan putar konveyor ... 59

Lampiran 2. Perhitungan kecepatan putar dan daya teoritis sistem transmisi.. 60

Lampiran 3. Perhitungan poros ... 61

Lampiran 4. Perhitungan sabuk ... 63

Lampiran 5. Perhitungan belt konveyor ... 65

Lampiran 6. Data jalan dan data sampah ... 69

Lampiran 7. Data pengujian mesin penyapu tanpa cover ... 70

Lampiran 8. Data pengujian mesin penyapu dengan cover ... 71

Lampiran 9. Tabel dari buku “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin” (Sularso dan Suga 1997) ... 72

Lampiran 10. Tabel dari buku “Mesin Pemindah Bahan” (Zainuri 2006) ... 79

Lampiran 11. Gambar teknik bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan ... 81

I. PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Salah satu kegiatan rutin yang dilakukan di kampus Institut Pertanian Bogor (IPB) adalah kegiatan kebersihan. Menurut lokasinya kegiatan kebersihan dapat dibagi menjadi dua, yaitu bagian dalam dan bagian luar.

Bagian dalam merupakan kegiatan kebersihan yang meliputi gedung beserta ruangannya. Sedangkan bagian luar berupa kegiatan pembersihan halaman dan jalan-jalan di dalam lingkungan kampus. Seluruh kegiatan tersebut di lakukan oleh petugas kebersihan pada waktu pagi dan sore hari.

Kegiatan kebersihan di jalan lingkar dalam kampus meliputi kegiatan penyapuan dan pengangkutan sampah. Kegiatan menyapu dilakukan secara manual oleh petugas menggunakan sapu lidi. Sampah yang terdapat di keranjang sampah atau terkumpul pada tempat tertentu diangkut menggunakan kendaraan bak pengangkut sampah.

Sampah yang setiap hari ditemukan di jalan dalam kampus terdiri dari berbagai jenis. Sebagian besar sampah tersebut berupa daun-daunan yang berasal dari pohon-pohon di sepanjang jalan. Daun-daunan ini sebagian dalam keadaan basah dan sebagian lagi dalam keadaan kering. Petugas kebersihan mengalami kesulitan dalam pembersihan sampah jenis ini setiap harinya. Kesulitan timbul dikarenakan panjangnya jalan lingkar dalam kampus sehingga dibutuhkan waktu yang lama untuk kegiatan pembersihan.

Bahkan pada waktu tertentu kegiatan pengangkutan sampah berlanjut sampai sore hari. Cara seperti sekarang tidak efisien karena membutuhkan waktu yang lama dan petugas yang banyak. Sehingga dibutuhkan suatu mesin yang dapat bekerja secara mekanis dalam melakukan kegiatan menyapu dan mengumpulkan sampah dedaunan di jalan lingkar dalam kampus IPB.

Mesin jenis ini juga dapat digunakan di jalan-jalan umum dan perkotaan. Arus kegiatan yang berjalan cepat di perkotaan menuntut kegiatan kebersihan juga berlangsung cepat dan tidak memakan waktu yang banyak.

Mesin penyapu jalan dalam ukuran dan kapasitas kerja tertentu dapat menjadi solusi bagi permasalahan tersebut.

B. TUJUAN

Tujuan penelitian ini adalah merancang bagian penyalur dan penampung dari mesin penyapu jalan dan pemenuhan fungsi penyaluran dan penampungan sampah pada perancangan mesin penyapu jalan untuk membersihkan sampah dedaunan di jalan lingkar dalam kampus IPB.

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. SAMPAH

Menurut Pichtel (2005), sampah (solid waste) adalah material padat yang mempunyai nilai ekonomi yang negatif dimana lebih menguntungkan untuk dibuang daripada digunakan. Sampah menurut Departemen Kehutanan dalam situsnya adalah semua material yang dibuang dari kegiatan rumah tangga, perdagangan, industri, dan kegiatan pertanian.

Berdasarkan komposisinya (www.dephut.go.id), sampah dibedakan menjadi dua, yaitu:

1. Sampah Organik, yaitu sampah yang mudah membusuk seperti sisa makanan, sayuran, daun-daun kering, dan sebagainya. Sampah ini dapat diolah lebih lanjut menjadi kompos.

2. Sampah Anorganik, yaitu sampah yang tidak mudah membusuk, seperti plastik wadah pembungkus makanan, kertas, plastik mainan, botol dan gelas minuman, kaleng, kayu, dan sebagainya. Sampah ini dapat dijadikan sampah komersil atau sampah yang laku dijual untuk dijadikan produk lainnya. Beberapa sampah anorganik yang dapat dijual adalah plastik wadah pembungkus makanan, botol dan gelas bekas minuman, kaleng, kaca, dan kertas, baik kertas koran, HVS, maupun karton.

Sedangkan menurut Pichtel (2005) berdasarkan komposisi fisiknya sampah dibedakan menjadi sampah organik dan sampah anorganik.

1. Organik, yaitu material sampah yang unsur utamanya adalah karbon 2. Anorganik, yaitu material sampah yang unsur utamanya bukan karbon

Pembagian sampah berdasarkan komposisi fisiknya (Pichtel, 2005) ditunjukkan dalam Tabel 1.

Tabel 1. Sampah berdasarkan komposisi fisiknya

Organik Produk kertas Office paper, printout komputer, kertas koran, pembungkus Corrugated cardboard

Plastik Polyethylene terephthalate (1)*

High-density polyethylene (2) Polyvinyl chloride (3) Low-density polyethylene (4) Polypropylene (5)

Polystyrene (6) Multi-layer plastics (7)

Plastik lain termasuk aseptic packaging Makanan Makanan (mudah membusuk)

Sampah pekarangan Guntingan rumput, hiasan taman, daun, kayu, branches Tekstil/karet Pakaian, kain tenun

Karpet Karet Kulit

Anorganik Kaca Clear ( flint ) Amber, green, brown

Logam Besi

Aluminium

Bahan non-besi (tembaga, seng, kromium) Kotoran Kotoran

Batu Debu

Bulky wastes Furnitur, kulkas, oven, dll

Sumber: Pichtel (2005)

*Sistem pengkodean plastik

Menurut Kastaman dan Kramadibrata (2007), sampah (waste) pada dasarnya adalah zat-zat atau benda-benda yang sudah tidak terpakai lagi, baik berupa buangan domestik (rumah tangga) maupun buangan pabrik sebagai proses industri.

Kegiatan pengelolaan sampah menurut Kastaman dan Kramadibrata (2007), di antaranya: (1) pewadahan sampah, (2) pengumpulan sampah, (3) pemindahan sampah, (4) pengangkutan sampah, (5) pengelolaan dan pemanfaatan sampah, dan (6) pembuangan akhir sampah.

Pewadahan adalah tahap awal proses pengelolaan sampah yang merupakan usaha penempatan sampah dalam suatu wadah atau tempat agar tidak berserakan, mencemari lingkungan, mengganggu kesehatan masyarakat, serta untuk tujuan menjaga kebersihan dan estetika. Alatnya dinamakan tempat sampah. Pewadahan ini dapat bersifat individual dan komunal (dipakai untuk umum).

Pengumpulan sampah (pengambilan sampah dari wadahnya di tiap sumber) dilakukan oleh petugas organisasi formal baik unit pelaksana dari pemerintah daerah (Pemda), petugas dari lingkungan masyarakat setempat, ataupun dari pihak swasta yang telah ditunjuk oleh Pemerintah Daerah.

Sampah yang dikumpulkan tersebut kemudian dipersiapkan untuk proses pemindahan atau pembuangan akhir. Pengumpulan ini dapat bersifat individual (door to door) maupun pengumpulan komunal.

Pemindahan sampah merupakan proses pemindahan hasil pengumpulan sampah ke dalam peralatan pengangkutan (truk). Lokasi tempat berlangsungnya proses pemindahan ini dikenal dengan nama Tempat Pembuangan Sementara (TPS) yang berfungsi langsung sebagai tempat pengomposan.

Pengangkutan sampah berkaitan dengan kegiatan membawa sampah dari lokasi pemindahan ke lokasi pembuangan akhir. Bila tidak menggunakan fase pemindahan, maka termasuk ke dalam proses pengumpulan langsung.

Perbedaan proses pengumpulan dan pengangkutan ditunjukkan pada Tabel 2.

Tabel 2. Perbedaan proses pengumpulan dan pengangkutan

Deskripsi Pengumpulan Pengangkutan

Daerah Kerja Langsung berhubungan dengan masyarakat.

Tidak langsung berhubungan dengan masyarakat.

Jenis Pekerjaan Mengumpulkan sampah dari sumbernya, dibawa ke tempat pemindahan.

Mengangkut sampah dari tempat pemindahan ke pembuangan akhir.

Spesifikasi peralatan Tidak bermesin, mudah pengoperasian dan perawatannya, jumlahnya banyak.

Bermesin, rumit pengoperasian dan perawatannya, jumlah sedikit.

Kualifikasi tenaga kerja Tidak memerlukan keahlian, jumlah banyak.

Mempunyai keahlian jumlah sedikit.

Fungsi Tempat pengomposan awal

(sementara).

Sampah (sedikit), kompos (banyak).

Sumber: Litbang Dinas Kebersihan Kotamadya Bandung (1998)

Kegiatan pengolahan dan pemanfaatan sampah ditujukan untuk mendaur ulang sampah yang ada untuk kegunaan yang lain. Pengolahan sampah dapat dilakukan dengan proses pengomposan sampah organik (composting), yang menghasilkan kompos, proses pengepakan sampah

(packaging) anorganik dan proses pembakaran (inceneration), yang dapat dimanfaatkan energi panasnya (Kastaman dan Kramadibrata 2007).

Pembuangan akhir sampah merupakan proses terakhir dalam siklus pengelolalaan persampahan formal. Fase ini dapat menggunakan berbagai metode dari yang sederhana hingga tingkat teknologi tinggi (Kastaman dan Kramadibrata 2007). Metode pembuangan akhir yang banyak dikenal adalah:

1. Open dumping, yaitu membuang sampah pada tempat pembuangan sampah akhir secara terbuka di suatu lokasi tertentu.

2. Control landfill, yaitu pembuangan sampah pada tempat pembuangan sampah akhir seperti halnya pada open dumping, namun di sini terdapat proses pengendalian dan pengawasan sehingga lebih tertata.

3. Sanitary landfill, yaitu pembuangan sampah pada tempat pembuangan sampah akhir dengan menimbun sampah ke dalam tanah hingga periode waktu tertentu.

Menurut data Dinas Pekerjaan Umum (1986), sampah berdasarkan cara pengelolaan dan pemanfaatannya dapat dibagi menjadi 3 (tiga) jenis, yaitu:

1. Sampah basah (garbage), yaitu sampah yang susunannya terdiri atas bahan organik yang mempunyai sifat mudah membusuk jika dibiarkan dalam keadaan basah. Yang termasuk jenis sampah ini adalah sisa makanan, sayuran, buah-buahan, dedaunan, dsb.

2. Sampah kering (rubbish), yaitu sampah yang terdiri atas bahan anorganik yang sebagian besar atau seluruh bagiannya sulit membusuk. Sampah ini dibagi menjadi 2 (dua) jenis, yaitu:

a. Sampah kering logam, misalnya: kaleng, pipa besi tua, mur, baud, seng, dan segala jenis logam yang usang.

b. Sampah kering nonlogam, terdiri atas:

• Sampah kering mudah terbakar (combustible rubbish), misalnya: kertas, karton, kayu, kain bekas, kulit, kain-kain usang, dsb.

• Sampah kering sulit terbakar (noncombustible rubbish), misalnya: pecahan gelas, botol, kaca, dsb.

3. Sampah lembut, yaitu sampah yang susunannya terdiri atas partikel- partikel kecil dan memiliki sifat mudah beterbangan serta membahayakan atau mengganggu pernafasan dan mata. Sampah tersebut terdiri atas:

a. Debu, yaitu partikel-partikel kecil yang berasal dari proses mekanis, misalnya serbuk dari penggergajian kayu, debu asbes dari pabrik pipa atau atap asbes, debu dari pabrik tenun, debu dari pabrik semen, dll.

b. Abu, yaitu partikel-partikel yang berasal dari proses pembakaran, misalnya abu kayu atau abu sekam, abu dari hasil pembakaran sampah (incenerator), dll.

Selain jenis-jenis tersebut, pembagian golongan sampah secara khusus menurut Kastaman dan Kramadibrata (2007) di antaranya:

1. Sampah berbahaya, terdiri atas:

a. Sampah patogen: sampah dari rumah sakit dan poliklinik.

b. Sampah beracun: pembungkus pestisida, insektisida, racun, dll.

c. Sampah ledakan: petasan, mesiu, sampah perang, botol parfum, dll.

d. Sampah radioaktif: sampah nuklir.

2. Sampah balokan: mobil rusak, kulkas rusak, pohon tumbang, dll.

3. Sampah jalan, yang berasal dari sapuan jalan.

4. Sampah binatang mati, berasal dari bangkai binatang.

5. Sampah bangunan, yang terdiri dari potongan kayu, pecahan genting, pecahan bata, bekas adukan, dll.

6. Sampah industri, yaitu sampah dari benda-benda berharga seperti surat- surat rahasia negara dan dokumen penting lainnya.

7. Sampah kandang dan pemotongan hewan, yaitu sisa makanan ternak, kulit, sisa-sisa daging, tulang, dll.

8. Sampah lumpur, yaitu lumpur dari selokan, riol, septic tank, bangunan pengolahan air buangan, dll.

Kastaman dan Kramadibrata (2007) menambahkan, sampah dapat berasal dari berbagai sumber, antara lain:

1. Rumah tangga, umumnya terdiri atas sampah organik dan anorganik yang ditimbulkan dari aktivitas rumah tangga, seperti buangan dari dapur, debu, buangan taman, alat-alat rumah tangga, tang usang, dll.

2. Daerah komersial, yaitu sampah yang dihasilkan dari pertokoan, restoran, pasar, perkantoran, hotel, dll.

3. Sampah institusi, berasal dari sekolahan, rumah sakit, dan pusat pemerintahan.

4. Sampah dari sisa-sisa konstruksi bangunan, yaitu sampah yang berasal dari sisa-sisa pembangunan bangunan, perbaikan jalan, pembongkaran jalan, jembatan, dll.

5. Sampah dari fasilitas umum, berasal dari taman umum, pantai, tempat rekreasi, dll.

6. Sampah dari hasil pengelolaan air buangan serta sisa-sisa pembakaran dari incenerator.

7. Sampah dari industri, berasal dari proses produksi industri. Mulai dari pengolahan bahan baku, sampai dengan hasil produksi.

8. Sampah pertanian, berasal dari sisa-sisa pertanian yang tidak dapat dimanfaatkan lagi.

B. STREET SWEEPER (PENYAPU JALAN)

Street sweeper (penyapu jalan) adalah orang atau mesin yang membersihkan jalan, biasanya terdapat di area perkotaan. Penyapu jalan mekanis telah dipatenkan oleh seorang yang bernama C. S. Bishop di negara Amerika Serikat pada tanggal 4 September 1849 dengan nomor paten 6699 (www33.brinkster.com). Penyapu jalan mekanis temuan C. S. Bishop dan beberapa penyapu jalan tipe elevator-belt ditunjukkan dalam Gambar 1 berikut nomor paten (US Patent Number) dan tahun patennya.

Gambar 1. Elevator-belt street sweeper <http://www33.brinkster.com>

Gambar paling bawah dalam Gambar 1 adalah kereta penyapu jalan yang dipatenkan oleh Charles Brooks pada tahun 1896. Desain penyapu jalan pada Gambar 1 sebagian besar terdiri dari: sikat berputar, elevating belt, dan wadah sampah. Desain pada era ini masih menggunakan kereta kuda tanpa mesin di dalamnya. Roda menggerakkan sikat dan belt dengan mekanisme gear atau rantai (www33.brinkster.com). Beberapa tipe penyapu jalan dengan mesin uap sebagai penggeraknya ditunjukkan dalam Gambar 2.

Gambar 2. Penyapu jalan dengan mesin uap <http://www33.brinkster.com>

Penyapu jalan modern digerakkan dengan menggunakan motor bakar dengan mekanisme yang lebih kompleks. Kendaraan penyapu jalan banyak digunakan di kota-kota besar. Gambar 3 menunjukkan street sweeper/penyapu jalan yang digunakan di Mexico City.

Beberapa perusahaan besar secara khusus memproduksi kendaraan penyapu jalan (street sweeper) untuk kepentingan komersial. Salah satunya adalah Allianz Sweeper Company dengan produknya yaitu VT650. Gambar 4 menunjukan kendaraan penyapu jalan VT650.

Gambar 3. CN100 Sinder <http://en.wikipedia.org>

Gambar 4. VT650 (Brosur Allianz Johnston Sweeper)

Skema kerja penyapuan dari kendaraan penyapu VT650 dapat dilihat pada Gambar 5. Kendaraan ini dilengkapi dengan sistem resirkulasi air dalam proses penyapuannya. Gambar 6 di bawah ini menunjukkan bagan dan komponen dari sistem resirkulasi air kendaraan penyapu VT650.

Gambar 5. Skema kerja VT650 (Brosur Allianz Johnston Sweeper)

Gambar 6. Sistem resirkulasi air VT650 (Brosur Allianz Johnston Sweeper)

C. DESAIN (PERANCANGAN)

Menurut Harsokoesoemo (1999) perancangan adalah kegiatan awal dari usaha merealisasikan suatu produk yang keberadaannya dibutuhkan oleh masyarakat untuk meringankan hidupnya. Perancangan terdiri dari serangkaian kegiatan yang berurutan, oleh karena itu perancangan kemudian disebut sebagai proses yang mencakup seluruh kegiatan yang terdapat dalam proses perancangan tersebut. Kegiatan-kegiatan dalam proses perancangan disebut fase. Salah satu deskripsi proses perancangan adalah deskripsi yang

menyebutkan bahwa proses perancangan terdiri dari fase-fase seperti terlihat pada Gambar 7.

Gambar 7. Diagram alir proses perancangan (Harsokoesoemo, 1999)

Menurut Harsokoesoemo (1999), proses perancangan dianggap dimulai dengan diidentifikasikannya kebutuhan produk yang diperlukan masyarakat. Berawal dari diidentifikasikannya kebutuhan produk tersebut maka proses perancangan berlangsung.

Masih menurut Harsokoesoemo (1999), tahapan penelitian mengacu pada fase pembangkitan konkuren (concurrent design) dengan mengacu pada sembilan dasar perancangan konkuren, yaitu:

1. Menggunakan produk atau unit konstruksi yang sudah ada.

2. Menentukan bahan dan metodologi perakitan.

3. Menentukan keterbatasan dimensional desain.

4. Mengidentifikasi subsistem yang membangun keseluruhan sistem.

Analisis masalah, spesifikasi produk, dan perancangan proyek

Kebutuhan

Perancangan konsep produk

Perancangan produk

Evaluasi produk hasil rancangan

Dokumen untuk pembuatan produk

5. Mengembangkan hubungan (interface) berupa konstruksi dudukan dan chassis.

6. Merakit dan menggabungkan interface dan komponen-komponen fungsional sistem.

7. Melakukan evaluasi desain.

8. Penghalusan bahan dan perakitan.

9. Penghalusan bentuk akhir sistem (finishing).

Fase terakhir dan tak kalah penting dari lima fase perancangan menurut Harsokoesoemo (1999) yaitu fase penyusunan dokumen untuk pembuatan produk. Produk hasil perancangan didokumentasikan dalam dokumen yang terdiri dari:

1. Gambar susunan.

2. Gambar detail dan spesifikasi untuk pembuatan produk.

3. Bil of materials atau BOM.

III. METODE PENELITIAN

A. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN

Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Mei 2008 sampai dengan bulan Desember 2008. Pengamatan dan pengukuran kondisi sampah dan jalan dilakukan di jalan dalam kampus IPB. Desain dan pembuatan prototipe bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan dilaksanakan di Laboratorium Alat dan Mesin Budidaya Pertanian sedangkan uji fungsional dilakukan di Laboratorium Lapangan Leuwikopo, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

B. ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan dalam penelitian ini dapat di kelompokkan menjadi:

1. Instrumen pengukuran karakteristik jalan dan sampah, di antaranya:

a. Theodolit dan tripod,

b. Tape/meteran dan penggaris, c. Patok,

d. Kantung plastik, e. Gelas ukur plastik, dan f. Timbangan digital.

2. Alat dan bahan konstruksi, di bagi menjadi dua bagian, yaitu:

a. Peralatan bengkel untuk konstruksi:

•Las listrik dan las karbid,

•Gerinda tangan dan gerinda duduk,

•Bor tangan dan bor duduk,

•Penggaris, meteran, jangka sorong,

•Jangka dan penitik,

•Pemotong plat, gunting, pisau cutter,

•Palu, tang, obeng, levelling (waterpass),

•Kunci inggris, kunci pas, kunci ring, dll.

b. Bahan konstruksi:

•Besi siku (33 mm x 33 mm, tebal 2.2 mm), (37 mm x 37 mm, tebal 2.7 mm),

•Besi kubus (33 mm x 33 mm, tebal 2.2 mm),

•Besi silinder pejal (diameter 19 mm, 16 mm, dan 9 mm),

•Besi plat (tebal 2 mm dan 2.2 mm),

•Besi pipa (diameter luar 74 mm, diameter dalam 70 mm), (diameter luar 25 mm, diameter dalam 23 mm),

•Kulit imitasi (tebal 1.3 mm),

•Bahan spons (tebal 1.3 mm),

•Nap sepeda (2 buah),

•Seng, plat tipis, dan triplek,

•Pillow block (6 buah),

•Rantai,

•Motor listrik dan gear,

•Mur, baud, paku rivet, dan ring,

•Lem aibon, dan

•Cat serta perlengkapan pengecatan.

3. Alat/instrumen pengujian, antara lain:

a. Kabel, b. Stopwatch, c. Meteran,

d. Timbangan digital, dan

e. PC (Personal Computer) dengan software Microsoft Office 2007 dan AutoCAD 2006.

C. TAHAPAN PENELITIAN/PERANCANGAN

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode pendekatan rancangan secara umum yaitu berdasarkan pendekatan rancangan fungsional dan pendekatan rancangan struktural (Mushoffa, 2006). Adapun tahapan dari penelitian yang dilaksanakan yaitu seperti tampak pada Gambar

Gambar 8. Tahapan Penelitian

Berdasarkan tahapannya, maka penelitian ini dapat diuraikan menjadi:

1. Identifikasi masalah

Unit kebersihan IPB kesulitan dalam membersihkan sampah terutama jenis daun-daunan yang berserakan di jalan-jalan kampus setiap paginya. Sehingga dibutuhkan suatu mesin yang dapat melakukan pekerjaan tersebut lebih cepat dibandingkan tenaga manual para penyapu.

ya

Modifikasi

Uji kinerja

Selesai Berhasil Data dan informasi

penunjang

Uji fungsional Pembuatan prototipe

Mulai

Perumusan dan penyempurnaan konsep desain

Analisis desain Identifikasi masalah

tidak

Pembuatan model 3D dan gambar kerja

2. Penyempurnaan ide dan perumusan konsep desain

Pada tahapan ini dilakukan analisis dari permasalahan yang ada dan pengumpulan ide-ide pemecahan masalah dengan mempertimbangkan berbagai aspek yang terkait. Perumusan untuk menghasilkan beberapa konsep desain fungsional maupun desain struktural dilengkapi dengan:

gambar sketsa serta prasyarat dan sistem yang mendukung efektifitas operasional alat di lapangan. Pemilihan konsep terbaik untuk dilanjutkan ke tahap analisis desain dan pembuatan gambar kerja.

3. Analisis desain

Pada tahapan ini dilakukan analisis terhadap ide atau konsep yang dibuat. Analisis ini meliputi analisis fungsional dan analisis struktural.

Dalam analisis fungsional dilakukan pemilihan terhadap konsep bentuk dan mekanisme komponen. Perhitungan yang diperlukan pada konsep komponen yang dipilih dilakukan dalam analisis struktural.

4. Pembuatan gambar model 3D dan gambar kerja

Pembuatan model dimaksudkan untuk melihat apakah mekanisme penyelesaian masalah tersebut sudah berfungsi dengan baik atau tidak. Jika terjadi kesalahan, penyelesaian mudah dikoreksi dan meminimumkan biaya pembuatan prototipe. Jika model sudah berfungsi maka dilanjutkan dengan pembuatan prototipe.

Pada penelitian ini, tahap pembuatan model berupa pembuatan model 3 dimensi dari prototipe bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan.

Gambar kerja dibuat sebagai acuan dalam pembuatan prototipe.

Gambar kerja dilengkapi dengan keterangan ukuran dan bahan rencana.

5. Pembuatan prototipe

Prototipe dibuat berdasarkan gambar kerja. Adakalanya dalam pembuatan prototipe beberapa komponen dibuat tidak persis sama dengan rencana semula diakibatkan kendala teknis berupa keterbatasan alat dan bahan.

6. Uji fungsional dan uji kinerja

Uji fungsional dilakukan pada prototipe untuk mengetahui dan memastikan setiap bagian dapat berfungsi dengan baik. Uji ini di antaranya adalah untuk mengetahui berfungsi atau tidaknya konveyor dalam menyalurkan sampah serta ada tidaknya slip yang terjadi pada komponen transmisi dan komponen konveyor.

D. KRITERIA DESAIN

Perancangan atau desain mesin penyapu jalan ini dimaksudkan untuk penggunaan di jalan-jalan area kampus IPB. Seperti yang telah tertulis dalam tujuan penelitian, perancangan mesin penyapu pada skripsi ini mengutamakan atau memfokuskan hanya pada fungsi penyaluran dan penampungan saja.

Adapun kebutuhan daya dan jumlah putaran yang dibutuhkan oleh fungsi penyaluran dan penampungan diasumsikan telah terpenuhi oleh sumber tenaga berupa motor listrik AC dengan putaran maksimum.

Perancangan ini merupakan bentuk rancangan baru karena belum ada mesin penyapu jalan skala kecil untuk penerapan di lingkungan IPB. Oleh karena itu, dengan waktu dan sumber daya yang tersedia, penelitian ini baru mengarah ke pemenuhan fungsi penyapuan, penyaluran, dan penampungan saja. Perancangan bagian penyapuan dikerjakan pada penelitian lain sedangkan penelitian ini mengerjakan bagian penyaluran dan penampungan.

Kedua penelitian tersebut pada akhirnya menghasilkan satu unit prototipe mesin penyapu jalan.

Desain ini dimulai dari ide dan penggabungan konsep dari bagian- bagian utama sampai pembuatan prototipe dan pengujian dari fungsi penyaluran dan penampungan atau uji fungsional bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan.

E. ANALISIS DESAIN

1. DESAIN FUNGSIONAL

Fungsi utama dari bagian penyalur dan penampung mesin penyapu jalan adalah menyalurkan dan menampung sampah yang disapu oleh

bagian penyapu dari mesin tersebut. Untuk mendukung tercapainya fungsi utama tersebut maka diperlukan fungsi-fungsi turunannya antara lain:

fungsi menerima lontaran atau lemparan sampah, fungsi mengangkat dan membawa sampah, fungsi menampung sampah akhir, dan sebagainya.

Tabel 3 menyajikan desain fungsional yang menyatakan hubungan antara fungsi-fungsi yang dibutuhkan dengan komponen/bagian untuk mencapai fungsi tersebut.

Feeder berfungsi menerima dan mengarahkan sampah dari komponen penyapu ke komponen konveyor. Untuk memenuhi fungsinya tersebut, feeder dibuat miring dengan kemiringan tertentu terhadap permukaan jalan. Feeder diletakkan sedekat mungkin dengan komponen penyapu dan tepat sebelum komponen konveyor. Ujung feeder harus berada sedekat mungkin dengan permukaan jalan. Bahan feeder yang dipilih harus mampu menghindari kerusakan pada komponen feeder apabila terjadi gesekan dengan permukaan jalan.

Untuk memenuhi fungsi pengangkutan dan pemindahan sampah, maka dipilih mekanisme konveyor. Konveyor harus mampu memindahkan seluruh sampah yang dilontarkan komponen penyapu ke komponen penampung. Sebuah konveyor terdiri dari puli dan belt. Belt harus terbuat dari bahan yang mampu menahan regangan antara dua buah puli.

Kombinasi bahan puli dan belt harus mampu meminimalkan terjadinya slip. Sampah dimasukkan ke bagian penampung melalui bagian atasnya sehingga konveyor membentuk sudut tertentu terhadap permukaan jalan.

Karena konveyor membentuk sudut tertentu maka diperlukan komponen sudu untuk mencegah sampah jatuh dari belt. Untuk memenuhi fungsinya maka sudu ditempelkan pada belt dengan kemiringan tertentu.

Sebelum sampah jatuh ke bak penampung, sampah harus diarahkan agar tepat jatuhnya dan tidak tercecer. Untuk memenuhi fungsi tersebut maka hopper ditempatkan tepat di atas muka dari bak penampung. Hopper mempunyai bentuk yang dapat menutupi area jatuh sampah dari konveyor.

Hopper mempunyai corong sehingga sampah akan jatuh di satu titik.

Tabel 3. Uraian fungsi dari bagian penyalur dan penampung

No. Fungsi Sub Fungsi Sub-Sub

Fungsi Komponen/Bagian 1. Menerima dan

memindahkan sampah dari komponen penyapu ke komponen penampung

Menerima dan mengarahkan sampah dari komponen penyapu ke komponen konveyor

- Feeder

Membawa dan mengangkat sampah ke komponen penampung

- Konveyor

2. Mengarahkan dan menampung sampah

Mengarahkan sampah dari komponen konveyor ke komponen bak penampung

- Hopper

Menampung sampah pada akhir proses

- Bak penampung

3. Mendukung fungsi komponen penyalur dan penampung

Memperkuat konstruksi mesin penyapu, menghubungkan semua komponen, tempat melekatnya semua komponen

- Rangka

Menahan bobot dan mempermudah gerakan maju dan belok

- Roda

Menutupi komponen pemindah sampah dan mencegah sampah keluar dari komponen penyalur

- Cover

4. Menghasilkan tenaga putar dan menyesuaikan jumlah putaran

Menghasilkan tenaga putar

- Motor listrik Menyesuaikan

jumlah putaran dan arah putaran

Menurunkan jumlah putaran

Puli dengan puli, gear dengan gear, sproket dengan sproket Membalik

arah putaran

Gear dengan gear

Fungsi penampungan terakhir untuk sampah dipenuhi oleh komponen bak penampung. Komponen ini menampung sampah yang telah dibawa oleh konveyor dan diarahkan oleh hopper. Dalam pemenuhan fungsi penampungannya, sampah dalam bak penampung ini dapat

ditampung dengan dua cara. Pertama, sampah dapat langsung ditampung di dalam bak, oleh sebab itu bak harus dilengkapi dengan pintu pembuangan di bagian bawahnya. Kedua, sebuah karung diikatkan pada corong hopper dan diletakkan di dalam bak. Penggunaan bak penampung secara langsung mempunyai keuntungan yaitu kapasitasnya lebih banyak dibandingkan dengan menggunakan karung. Sebaliknya dengan menggunakan karung sampah lebih mudah dipindahkan walaupun jumlah sampah yang ditampung tidak sebanyak cara yang pertama.

Untuk mendukung kerja dari setiap komponen mesin penyapu maka dibuatlah komponen rangka. Rangka juga memberi bentuk dari desain mesin penyapu jalan ini. Rangka harus terbuat dari bahan yang kuat dan ringan. Desain rangka juga harus memudahkan pemasangan komponen penyalur dan penyapu.

Roda merupakan komponen yang berfungsi memperkecil tahanan gelinding sehingga mempermudah gerakan maju mesin penyapu jalan.

Selain itu, roda juga merupakan penahan beban dari keseluruhan bobot mesin penyapu jalan. Fungsi berbelok dari mesin penyapu sampah juga dipenuhi oleh komponen roda. Garpu roda untuk pemenuhan fungsi berbelok harus dilengkapi sistem engsel sehingga mesin penyapu dapat berbelolok ke kiri dan ke kanan. Agar fungsi feeder tidak terganggu oleh lubang ataupun polisi tidur maka roda depan diletakkan dekat di belakang feeder.

Untuk menutupi mesin penyapu jalan maka dibutuhkan komponen cover. Cover juga harus mencegah sampah jatuh atau tumpah pada proses pemindahan sehingga diletakkan menutupi komponen konveyor. Cover harus terbuat dari bahan yang ringan agar tidak menambah bobot mesin penyapu jalan terlalu banyak.

Seperti yang telah diuraikan sebelumnya dalam bagian kriteria desain, kebutuhan daya diasumsikan dipenuhi oleh sebuah motor listrik.

Komponen motor listrik harus mampu menggerakkan komponen penyalur sampah. Jumlah putaran yang diperlukan oleh komponen konveyor lebih kecil dibandingkan jumlah putaran yang dihasilkan komponen motor

listrik sehingga dibutuhkan komponen penurun jumlah putaran berupa sistem transmisi. Komponen yang berfungsi menurunkan jumlah putaran dapat berupa puli dengan puli, gear dengan gear, dan sproket dengan sproket. Arah putaran komponen konveyor sebagai komponen penyalur berlawanan dengan arah putaran roda ketika mesin penyapu jalan maju.

Oleh karena itu diperlukan komponen yang dapat mengubah arah putaran yaitu komponen gear dengan gear. Beberapa poros diperlukan untuk menyalurkan putaran dari komponen motor ke komponen konveyor. Untuk itu beberapa pillowblock dibutuhkan sebagai komponen bantalan pada poros yang digunakan. Motor dan sistem transmisi diletakkan di ruang kosong di bawah konveyor.

2. DESAIN STRUKTURAL

Sesuai dengan kondisi yang harus dipenuhi dalam analisis desain fungsional, maka desain bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan diperkirakan seperti skema dalam Gambar 9.

Mesin penyapu jalan ini dioperasikan dengan cara didorong oleh seorang operator. Roda terdiri dari tiga buah dengan perincian dua buah roda depan dan satu buah roda belakang untuk keperluan belok.

Komponen motor hanya menggerakkan bagian penyalur dan penyapu dari mesin penyapu jalan ini. Gambar teknik dari desain bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan dapat dilihat pada Lampiran 11.

Gambar 9. Skema bagian penyalur dan penampung

konveyor

cover

roda

feeder motor

Sistemtransmisi hopper

bak penampung

rangka

Analisis desain struktural dapat di uraikan sebagai berikut:

a. Feeder

Lebar rata-rata jalan lingkar dalam IPB adalah 5.723 m (Lampiran 6). Lebar jalan maksimal yang digunakan kendaraan untuk satu arah adalah setengah lebar jalan yaitu 2.8615 m. Karena mesin penyapu jalan didesain tidak untuk kapasitas yang besar dan untuk prototipe pertama ini lebar penyapuan diambil ¼ dari lebar jalan satu arah yaitu sekitar ± 700 mm. Lebar feeder setidaknya harus sama dengan lebar penyapuan. Dalam desain ini lebar feeder yang diambil adalah 600 mm. Feeder didesain berbentuk trapesium agar sampah tidak ada yang lolos pada kedua sisinya. Oleh karena itu sisi feeder satu lagi harus lebih besar dari 600 mm. Ukuran keseluruhan feeder adalah 600 mm untuk sisi pendek, 830 mm untuk sisi panjang, dan 205 mm untuk sisi miring. Sisi pendek feeder ditempelkan pada ujung rangka di depan konveyor dan sisi panjang berada ± 50 mm di atas permukaan jalan. Feeder tidak boleh terlalu tebal atau pun terlalu tipis sehingga tebal feeder diambil sebesar 6 mm. Bahan spons-gabus dipilih karena bahan ini tidak terlalu kaku dan tidak terlalu lembut sehingga tidak mengganggu majunya mesin penyapu apabila timbul gesekan dengan permukaan jalan. Kemiringan feeder terhadap permukaan jalan adalah 45⁰. Kemiringan ini disesuaikan dengan kemiringan konveyor. Bentuk feeder dapat dilihat pada Gambar 10.

b. Konveyor

Komponen utama konveyor adalah puli dan belt. Puli untuk sebuah konveyor dibutuhkan sebanyak dua buah. Masing-masing puli terdiri dari: satu buah pipa besi, satu buah nap sepeda, dua buah flens, dan satu buah besi pejal untuk poros. Diameter pipa besi tidak boleh terlalu besar dan terlalu kecil dan diasumsikan antara 50-100 mm.

Pipa besi yang digunakan dalam desain ini berdiameter 75 mm dengan ketebalan 2 mm. Panjang pipa besi harus lebih kecil dari lebar feeder dan diambil sebesar 580 mm. Nap sepeda yang digunakan adalah tipe freewheel dengan diameter terbesar 51 mm dan diameter poros 9 mm.

Besi pejal yang digunakan harus sama dengan dengan diameter poros nap yaitu sebesar 9 mm dan panjangnya harus melebihi panjang pipa besi yaitu sebesar 720 mm. Diameter besi plat untuk flens harus lebih besar dari diameter pipa agar menjadi penahan kedua sisi puli konveyor. Diameter flens yang digunakan adalah 100 mm dan ketebalan 2.2 mm.

(a) tampak samping

(b) tampak depan Gambar 10. Feeder

Nap sepeda digunakan sebagai pengganti bearing untuk poros konveyor. Keunggulan dari penggunaan nap ini adalah bobot nap yang ringan serta bentuknya yang kecil sehingga tidak memerlukan space atau ruang yang luas. Nap sepeda dipotong menjadi dua di bagian tengahnya kemudian poros nap diganti dengan poros untuk konveyor.

Flens digunakan untuk menghubungkan nap dengan pipa sebagai puli.

Karena diameter nap tidak sama dengan diameter pipa maka nap ditempelkan pada flens baru dapat disatukan ke pipa dengan besi pejal sebagai porosnya. Gambar 11 menunjukkan nap, flens, pipa, dan poros.

45⁰

600 mm

830 mm

Gambar 11. Puli konveyor

Kulit imitasi digunakan sebagai alternatif belt karena harga sabuk konveyor di pasaran sangat mahal. Seperti diuraikan dalam analisis fungsional, komponen konveyor membentuk sudut terhadap permukaaan jalan. Sudut ini tidak boleh terlalu curam sehingga sampah sulit untuk diangkat dan tidak boleh terlalu landai sehingga menyisakan ruang yang sedikit dibawah konveyor. Ruangan ini digunakan sebagai tempat motor dan sistem transmisi. Maka kemiringan konveyor terhadap jalan diambil sebesar 45⁰. Tinggi vertikal konveyor atau jarak antara puli atas dengan dasar jalan tidak boleh menutupi pandangan operator. Jarak ini diasumsikan sebesar 1- 1.5 m. Dengan jarak vertikal dan horizontal ± 950 mm, maka jarak sisi miring atau jarak antar kedua poros puli ± 1344 mm. Dengan diameter pipa 75 mm dan tebal belt 1.3 mm, maka keliling atau panjang belt yang digunakan ± 2910 mm. Lebar belt sama dengan panjang pipa yaitu 580 mm. Tinggi sudu yang menempel pada belt tidak boleh terlalu panjang karena akan menyulitkan dalam pemasangan. Sudu yang direncanakan berukuran 580 mm x 75 mm dengan ketebalan 6.3 mm. Bahan untuk sudu adalah bahan yang sama dengan feeder karena bahan ini tidak terlalu kaku dan tidak terlalu lembut. Jarak antar sudu adalah 150 mm. Jarak ini diambil dari pengamatan sekilas terhadap panjang sampah dedaunan. Dengan mengetahui keliling belt dan jarak antar sudu maka jumlah sudu diketahui yaitu sebanyak 19 buah.

Konveyor bertumpu pada rangka mesin penyapu sampah pada setiap

Pipa besi

nap flens poros

580 mm

ujung porosnya. Belt atau sabuk beserta sudu ditunjukkan pada Gambar 12.

Gambar 12. Belt dan sudu

c. Hopper

Hopper harus mempunyai lebar lebih besar dibandingkan lebar konveyor dan mempunyai panjang secukupnya sehingga mampu mengarahkan sampah. Hopper terbuat dari besi plat tipis dengan ukuran 640 mm x 300 mm pada permukaan atas dan 300 mm x 200 mm (lebih kecil dari permukaan atas) pada corong bawah. Tinggi hopper adalah 150 mm agar tidak terlalu tenggelam di dalam bak penampung. Gambar 13 menunjukkan bentuk dan ukuran hopper lebih jelas.

580 mm

640 mm

300 mm sudu

d. Bak penampung

Bak penampung merupakan komponen yang terbentuk dari besi siku dan seng. Bak penampung direncanakan mempunyai kapasitas ± 180 liter. Sehingga bak ini berukuran 500 mm x 654 mm x 548 mm.

Pada bagian bawah atau dasar dari bak dibuat pintu dengan engsel dengan ukuran 200 mm x 300 mm. Luasan ini ± 20% dari luasan alas 654 mm x 500 mm yaitu 327000 mm². Gambar 14 di bawah menunjukkan gambar bak penampung secara jelas.

Gambar 14. Bak penampung e. Rangka

Rangka mesin penyapu sebagian besar dibuat dari besi siku dengan ukuran 33 mm x 33 mm dengan ketebalan 2.2 mm. Selain besi siku terdapat besi kubus, sebuah garpu, dan sebuah engsel stang yang digunakan sebagai bagian dari rangka mesin penyapu. Besi kubus dengan ukuran 33 mm x 33 mm dan panjang 970 mm digunakan untuk kedua garpu roda depan. Sebuah garpu depan sepeda mini dengan panjang 340 mm dan diameter 25 mm digunakan untuk garpu roda belakang mesin penyapu. Sebuah engsel stang depan sebuah sepeda juga digunakan untuk engsel garpu roda belakang mesin penyapu. Gambar 15 menunjukkan keseluruhan rangka mesin penyapu jalan.

548 mm

654 mm 500 mm

(a) tampak samping

(b) isometris Gambar 15. Rangka f. Roda

Roda yang digunakan untuk roda depan ataupun roda belakang mempunyai jenis dan ukuran yang sama. Ketiga roda mempunyai velg berdiameter 32.2 mm. Adapun diameter velg dan ban karetnya adalah 38.4 mm. Roda tersebut mempunyai jari-jari sebanyak 20 buah, lebar ban karet 37 mm, dan diameter poros 7.7 mm. Gambar 16 menunjukkan salah satu roda yang digunakan dalam mesin penyapu jalan.

Gambar 16. Roda

g. Cover

Cover pada feeder bergabung dengan cover pada konveyor dengan panjang total 1110 mm dan tinggi total 580 mm, pada kedua sisi konveyor berbentuk persegi panjang dengan ukuran 580 mm x 250 mm. Cover tersebut berukuran 600 mm x 580 mm dan 600 mm x 360 mm. Ukuran-ukuran tersebut disesuaikan dengan ukuran konveyor yang ditutupi. Cover terbuat dari plat tipis dengan ketebalan 1 mm pada konveyor dan feeder. Gambar 17 menunjukkan bentuk dan letak cover yang digunakan.

h. Motor

Motor listrik yang digunakan mempunyai daya 0.5 hp dengan spesifikasi putaran maksimum 1400 rpm. Tenaga putar motor listrik digunakan untuk menggerakkan komponen penyalur atau pengangkut sampah yaitu komponen konveyor. Motor ditunjukkan pada Gambar 18.

i. Sistem transmisi

Sistem transmisi berfungsi untuk menyalurkan daya dan memberikan kecepatan putar dari motor ke konveyor. Komponen transmisi penurun putaran adalah puli dengan puli, gear dengan gear, dan sproket dengan sproket. Komponen transmisi pembalik arah putaran adalah komponen gear dengan gear. Komponen transmisi ditunjukkan dalam Gambar 18. Kecepatan putar puli konveyor

dihitung dengan mempertimbangkan kapasitas penyaluran sampah dan kondisi pengoperasian mesin penyapu jalan (Lampiran 1).

(a) Isometris

(b) Tampak samping Gambar 17. Cover

Tabel 4 memperlihatkan rencana kecepatan putar pada masing- masing poros untuk memenuhi kebutuhannya. Kecepatan putar ini dihitung berdasarkan ukuran komponen transmisi yang digunakan, yaitu: puli motor diameter 50 mm, puli poros utama diameter 126 mm, gear poros utama 23 buah gigi (diameter 44 mm), gear poros komplemen 66 buah (diameter 118 mm), sproket poros utama 16 buah

cover pada konveyor 580 mm

250 mm

gigi, sproket poros komplemen 16 buah gigi, sproket puli konveyor 24 buah gigi, dan sproket silinder sapu 24 buah gigi. Sproket pada silinder sapu terhubung dengan sproket pada poros utama sebagai sumber penggerak. Perhitungan pada Tabel 4 dapat dilihat pada Lampiran 2.

Tabel 4. Poros dan kecepatan putaran Komponen Kecepatan Putar (rpm)

Motor listrik 1400

Poros utama 555.6

Poros komplemen 193.6

Poros konveyor 129.1

Silinder sapu 370.4

Puli dipasang pada poros motor dan poros utama. Besar diameter poros utama didapatkan dengan perhitungan berikut ini.

Diketahui:

P = 0.5 HP = 0.5 x 746 watt = 373 watt = 0.373 kW n1 = 1400 rpm

Bahan poros yang digunakan diasumsikan adalah baja karbon konstruksi mesin S45C dengan kekuatan tarik 58 kg/mm². Maka,

13 b t a

s 5.1K C T

d 



 





= τ = 1.5 2.3 259.5 9.81 83

. 4

1 .

5 ¹³

 =

 

 x x

Diameter poros ds= 10 mm

Jika diameter bantalannya adalah 12 mm,

a Sf2 > Cb Kt; baik

Dalam rancangan ini poros yang digunakan adalah 16 mm > 10 mm, Maka diameter poros utama ini baik.

Rincian perhitungan dapat dilihat pada Lampiran 3.

Pada kedua puli dipasang sabuk untuk meneruskan daya sekaligus menurunkan jumlah putaran. Penentuan jenis puli dan jarak antar poros dihitung dengan uraian berikut ini.

Diameter puli penggerak (d_p) = 50 mm

Diameter puli yang digerakkan (DP) = 126 mm n1 = putaran puli penggerak = 1400 rpm

n2 = putaran puli yang digerakkan = 555.56 rpm Kecepatan sabuk-V (m/s) adalah

s / m 16 . 1000 1 x 60

1400 x 50 1000 x 60

n d_{p 1}

=

=

= ν

Jarak sumbu poros = C (mm) Panjang keliling sabuk = L (mm) Diketahui:

P = 0.5 HP = 0.5 x 746 watt = 373 watt = 0.373 Kw n1 = 1400 rpm

Diameter poros penggerak = 16 mm

Putaran poros yang digerakkan = 555.56 rpm Maka didapatkan:

• Bahan poros : S45C, B= 58 kg/mm², Sf1 = 6.0, Sf2 = 2.0

• Penampang sabuk-V: tipe B

• Nomor nominal sabuk-V : No.44; L=1118 mm

• Tipe B, No. 44, 1 buah, d_k = 156 mm, D_k = 253 mm Lubang poros 10 mm dan 14 mm

Jarak sumbu poros 250⁺₋⁴⁰₂₅^mm_mm

Rincian perhitungan dilampirkan pada Lampiran 4.

(a) Tampak atas

(b) Tampak samping

Gambar 18. Motor dan sistem transmisi

Konveyor yang digerakkan komponen motor mempunyai kemiringan 45⁰ terhadap permukaan jalan dan terdiri dari: belt (sabuk), sudu, dan puli. Sudu yang berjumlah 19 buah menempel pada belt dengan kemiringan 45⁰ terhadap belt dan bersama dua buah puli menjadi sebuah konveyor.

Umumnya belt konveyor terdiri dari kerangka (frame), dua buah puli; puli penggerak (driving pulley) pada head end dan puli pembalik (take-up pulley) pada tail end, endless belt, idler roller atas dan idler

Gear poros komplemen Sproket

poros komplemen

Puli poros utama

pillowblock

Motor listrik Poros utama

Poros komplemen

Gear poros utama

Puli motor

Gear poros komplemen

Puli poros utama

Gear poros utama

Sproket poros komplemen

Puli motor

roller bawah, unit penggerak, cawan pengisi dipasang di atas conveyor, saluran buang, dan pembersih belt yang biasanya dipasang dekat head pulley (Zainuri, 2006).

Dengan perhitungan yang terlampir dalam Lampiran 5, maka didapatkan:

Daya motor listrik untuk kebutuhan konveyor, P = (W0 v)/((1.02) g)

= (192.488*0.5)/((1.02)(0.8))

= 117.9 W = 0.1179 kW = 0.118 kW

F. METODE PENGUKURAN DAN PENGUJIAN

1. PENGUKURAN KONDISI SAMPAH DAN JALAN

Untuk keperluan desain bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan diperlukan data pendukung di antaranya:

a. Sebaran sampah pada jalur yang dilalui, b. Volume sampah per meter jalan,

c. Densitas sampah dan komposisinya.

Untuk menjawab permasalahan di atas, maka dilakukan pengambilan data sebelum proses perancangan mesin penyapu jalan dimulai. Pengukuran dilakukan pada jalur atau jalan yang dilalui oleh mobil pengangkut sampah setiap paginya. Poin-poin yang akan dicatat di antaranya adalah jarak sampah dari sisi jalan sampai ke tengah jalan pada kedua sisi kiri dan kanannya, jumlah sampah (massa) per sepuluh meter panjang jalan, volume sampah per sepuluh meter panjang jalan, jenis sampah per sepuluh meter panjang jalan, dan densitas sampah.

Dari total panjang jalan yang ada, pengukuran tidak dilakukan di setiap sepuluh meter panjang jalan dari seluruh jalan yang ada di wilayah kampus, namun hanya beberapa sampel yang diasumsikan mewakili semua karakter jalan yang ada.

Menurut Krauskopf dan Beiser (2000) densitas adalah massa per unit volume.

v

= m ρ

... (1) Keterangan: = densitas (kg/m³)

M = massa (kg)

v = volume (m³)

Massa benda dengan sederhana dapat diperoleh dengan cara penimbangan. Sedangkan volume benda diperoleh dengan mengukur air yang tumpah saat benda dicelupkan ke dalam wadah yang berisi air. Ini adalah cara termudah, walaupun bukan cara yang paling akurat, untuk memperoleh densitas suatu benda dengan bentuk sembarang (Mulligan, 1991).

Sampah daun-daunan dapat ditimbang dengan mudah menggunakan timbangan digital untuk memperoleh massanya. Namun akan sulit untuk menentukan volume sampah daun-daunan dengan cara mencelupkannya ke dalam wadah berisi air. Oleh karena itu, sampah dimasukkan dan ditekan secara ringan ke dalam suatu wadah yang telah diketahui ukurannya. Dalam pengukuran ini wadah yang digunakan adalah sebuah gelas ukur plastik berukuran 2000 ml. Volume sampah dapat diketahui dengan melihat nilai pada gelas ukur.

Data densitas dibutuhkan untuk perancangan bak penampung.

Dengan data tersebut maka besar atau volume bak dapat diperkirakan karena data tersebut menjelaskan berat sampah per kubik ruang.

Data pendukung tersebut akan berguna untuk pemilihan bahan dan ukuran komponen dari mesin penyapu atau pun untuk penelitian- penelitian lain yang berkaitan dengan topik ini.

2. PENGUJIAN FUNGSIONAL

Pengujian ini dilakukan untuk mengecek dan memastikan bahwa setiap komponen dari bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan berfungsi sesuai dengan tujuan.

Pengujian pertama dilakukan dengan menggerakkan komponen konveyor sebagai komponen penyalur menggunakan tangan. Belt konveyor ditarik menggunakan tangan sesuai arah yang diinginkan.

Penggerakkan dapat juga dimulai dengan menarik sabuk pada puli motor dan mengecek apakah konveyor juga ikut berputar dengan arah yang benar.

Setelah komponen penyalur dapat bergerak dengan tarikan tangan, kemudian motor dapat dihidupkan. Jika komponen dapat bergerak sesuai dengan rencana maka pengukuran kecepatan putar dapat dilakukan.

Setiap komponen transmisi yang berputar diukur dengan menggunakan tachometer. Komponen tersebut adalah poros motor, poros utama, poros komplemen, poros konveyor, belt konveyor, dan silinder sapu.

Pengukuran ini untuk mengetahui slip yang terjadi diantara puli motor dengan poros utama dan belt konveyor dengan puli konveyor.

3. PENGUJIAN KINERJA

Dalam pengujian ini bagian penyalur dan penampung dilengkapi dengan bagian penyapu dan dioperasikan di jalan. Komponen penyapu dimaksudkan hanya untuk melihat berfungsi atau tidaknya komponen penyalur dan penampung. Oleh sebab itu, komponen penyapu belum dilengkapi dengan kawat sapu melainkan hanya dengan sapu lidi.

Sampah ditebarkan secara merata sepanjang 5 meter dengan lebar 600-700 mm. Untuk mengusahakan kecepatan maju yang stabil atau konstan, maka operator mesin penyapu jalan tidak digantikan oleh operator lain. Pengujian dilakukan 10 kali ulangan dalam dua tahap, yaitu mesin penyapu dijalankan tanpa menggunakan cover dan mesin penyapu dijalankan dengan menggunakan cover. Waktu dicatat ketika mesin mulai bergerak dan berhenti setelah melewati jarak 5 meter. Sampah yang berhasil ditampung kemudian ditimbang.

Sebagai catatan, kecepatan putar motor adalah konstan dan tidak berubah karena sistem transmisi tidak dilengkapi dengan sistem pengubah kecepatan putar.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. KONDISI SAMPAH DI JALAN

Sampel jalan yang digunakan dalam pengambilan data sampah disajikan dalam Tabel 5. Tabel ini telah disederhanakan sehingga dapat dilihat bahwa lebar jalan rata-rata adalah 572.3 cm atau 5.723 meter.

Tabel 5. Data jalan

Lokasi Sudut Kemiringan (derajat (⁰))

Lebar Jalan (cm)

Lebar Objek Terjauh

(cm)

Lebar Objek Terdekat

(cm)

Maksimum 7.067 710 245 226

Minimum 0 485 30 0

Rata-rata 2.4844 572.3 153.9 121.4

Adapun data sampah yang berhasil diambil ditunjukkan dalam Tabel 6. Data lengkap dari Tabel 5 dan Tabel 6 dapat dilihat pada Lampiran 6. Pengambilan data sampah dilakukan pada bulan Mei pada pagi hari. Pada daerah dengan iklim sedang, daun diproduksi tanaman pada musim semi dan rontok pada musim gugur. Tetapi pada daerah dengan iklim tropis seperti Indonesia, siklus pertumbuhan dan pengguguran daun lebih tergantung kepada musim kemarau dan musim penghujan dibandingkan pada perubahan temperatur (Stern, 2006). Bulan Maret, April, dan Mei merupakan periode peralihan dari musim penghujan ke musim kemarau hampir di seluruh wilayah Indonesia (Lockwood, 1974). Sehingga data sampah yang diambil bukanlah data jumlah sampah maksimum di jalan dalam kampus IPB.

Tabel 6. Data sampah

LOKASI Massa (gram)

Massa (kg)

Volume (ml)

Volume (liter)

Volume (m³)

Massa per 1 m

(kg)

Volume per 1 m (m³)

Densitas (kg/m³)

Rata-rata 162.329 0.162 3223 3.223 3.223x10^-3 0.0162 3.223x10^-4 60.805 Maksimum 377.6 0.378 9080 9.080 9.08x10^-3 0.0378 9.08x10^-4 108.934 Minimum 0.8 0.0008 10 0.010 0.01x10^-3 0.00008 0.01x10^-4 40.413

Data densitas sampah dan volume sampah digunakan untuk perhitungan debit sampah yang masuk ke konveyor (Lampiran 5).

Kompisisi sampel sampah yang diambil dijelaskan dalam Tabel 7. Tabel

ini menjelaskan komposisi sampah dari sepuluh sampel lokasi yang diambil.

Tabel 7. Komposisi sampah

LOKASI

Massa total (gram)

Daun kering (gram)

Daun basah (gram)

Ranting (gram)

Benda asing (gram)

Bunga (gram)

Serasah (gram)

Samping

Seafast 297.6 183.19 - 35.9 78.51 - -

Depan FKH 88.1 53.6 - 21.1 13.4 - -

Tanjakan kolam percobaan

0.8 0.8 - - - - -

Samping

Rektorat 132.9 39.87 - 26.58 - 66.45 -

Depan

Asrama Putri 28.3 4.64 - 18.56 5.1 - -

Belokan ke

Asrama Putra 9.6 9.6 - - - - -

Tanjakan

Faperta 192.1 139.31 - 14.89 - - 37.9

Terminal Bus

IPB 327.39 98.217 - 229.173 - - -

Fapet 168.9 16.86 67.44 23.2 61.4 - -

Samping

GWW 377.6 339.84 37.76 - - - -

B. PROTOTIPE BAGIAN PENYALUR DAN PENAMPUNG

Pembuatan prototipe bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan dimulai dari penuangan konsep pada proposal penelitian.

Sketsa-sketsa kasar dibuat dengan pertimbangan data penunjang

Selanjutnya dari sketsa-sketsa kasar yang merupakan diskusi panjang antara peneliti dengan dosen pembimbing yaitu Bapak Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS. maka dibuatlah gambar rancangan dalam bentuk digital dengan bantuan software AutoCAD seri 2006.

Menurut Harsokoesoemo (1999) keuntungan pemakaian sistem CAD antara lain:

1. Memperpendek waktu perancangan, karena memperpendek waktu penyelesaian setiap kegiatan dalam proses perancangan.

2. Meningkatkan kualitas produk melalui pembuatan banyak alternatif produk yang kini dapat dibuat dengan cepat dan mudah, melalui ketelitian dan ketepatan lebih tinggi, melalui analisis, dan optimasi yang lebih canggih, dan lain-lain.