UJI PULLEY PADA ALAT PENGURAI SABUT KELAPA SECARA MEKANIS SEBAGAI ALAT PENGHASIL SERBUK
COCOPEAT
SKRIPSI
OLEH:
ELVIANA AGUSTIN 160308081
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2021
UJI PULLEY PADA ALAT PENGURAI SABUT KELAPA SECARA MEKANIS SEBAGAI ALAT PENGHASIL SERBUK
COCOPEAT
SKRIPSI
OLEH :
ELVIANA AGUSTIN 160308081
KETEKNIKAN PERTANIAN
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk melakukan penelitian hasil di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2021
Achwil Putra Munir, STP, M.Si Raju, STP, M.Si
Dr. Taufik Rizaldi, STP, MP
ABSTRAK
ELVIANA AGUSTIN : Uji Pulley Pada Alat Pengurai Sabut Kelapa secara Mekanis sebagai Alat Penghasil Serbuk Cocopeat dibimbing oleh SAIPUL BAHRI DAULAY.
Alat pengurai sabut kelapa secara mekanis merupakan alat yang dirancang agar dapat mengurai sabut kelapa menjadi bentuk serbuk yang halus (cocopeat).
Pada penelitian ini dilakukan pengujian Pulley bertujuan untuk mengetahui Pulley yang tepat dalam proses penguraian sabut kelapa menghasilkan cocopeat.
Penelitian ini menggunakan rancangan acak lengkap non faktorial. Dalam penelitian ini menggunakan ukuran diameter Pulley 3, 5, dan 8 inci. Parameter yang diteliti adalah kapasitas efektif alat, konsumsi bahan bakar, rendemen dan kehalusan cocopeat yang dihasilkan. Kapasitas efektif alat terbesar diperoleh pada perlakuan ukuran diameter Pulley 5 inci yaitu sebesar 4,752 kg/jam sedangkan nilai kapasitas alat terkecil diperoleh pada perlakuan ukuran diameter Pulley 8 inci yaitu sebesar 1,881 kg/jam. Untuk konsumsi bahan bakar paling banyak terdapat pada perlakuan ukuran diameter Pulley 5 inci yaitu sebesar 2,026 liter/jam sedangkan untuk konsumsi bahan bakar paling sedikit terdapat pada perlakuan ukuran diameter Pulley 3 inci yaitu sebesar 1,207 liter/jam. Rendemen yang dihasilkan paling banyak terdapat pada perlakuan ukuran diameter Pulley 3 inci yaitu sebesar 48,83 % sedangkan rendemen yang dihasilkan paling sedikit terdapat pada perlakuan ukuran diameter Pulley 8 inci yaitu sebesar 42,67 %.
Kata kunci: Alat pengurai sabut kelapa, Pulley, cocopeat, kapasitas efektif alat, konsumsi bahan bakar, rendemen.
ABSTRACT
ELVIANA AGUSTIN : Pulley test of Mechanical Coconut Coir Decomposition Tool as a Tool for Producing Cocopeat Powder, supervised by SAIPUL BAHRI DAULAY.
The mechanical decomposing tool for coconut coir is a tool designed to be able to break down coconut coir into a fine powder (cocopeat). In this research, Pulley testing aims to determine the correct pulley in the decomposition process of coconut husk to produce cocopeat. The largest effective capacity of the tool was obtained in the treatment with a diameter of 5 inches Pulley, which was 4.752 kg/hour, while the smallest tool capacity value was obtained in the treatment with a diameter of 8 inches Pulley which was 1.881 kg/hour. For fuel consumption, the maximum size is found in the treatment, the diameter of the Pulley is 5 inches, which is 2,026 liter/hour, while for fuel consumption the least is found in the treatment, the diameter of the Pulley is 3 inches, which is 1,207 liter/hour. The yield produced was mostly found in the treatment with the diameter of the Pulley 3 inches, which was 48,83 %, while the yield produced was at least in the treatment with the diameter of the Pulley 8 inches, which was 42,67 %.
Keywords: Coconut coir decomposition tool, Pulley, cocopeat, effective capacity of the tool, fuel consumption, yield
ii
Penulis lahir di Siranggong, Sumatera Utara pada tanggal 01 Agustus 1998 dari Ayah Alfian Simanjuntak dan Ibu Nurhayati Br. Siagian. Penulis anak kedua dari tiga bersaudara.
Pada tahun 2016 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Kualuh Selatan dan pada tahun yang bersamaan penulis lolos di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara melalui Seleksi UMB.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif sebagai badan penggurus harian (BPH) UKM BKM Al-Mukhlisin FP USU periode 2017/2018 dan sekertaris Umum Forum Mahasiswa Ilmuan Pertanian FP USU periode 2018/2019. Penulis pernah mengikuti lomba Essay di Universitas Sebelas Maret Fakultas Pertanian UNS Surakarta pada tahun 2019 dan berhasil meraih juara Essay Terbaik. Penulis juga merupakan finalis pada kegiatan Tanoto Research Award 2019.
Penulis melaksanakan Kuliah Kerja Nyata (KKN) di Desa Bagan Bilah, Kecamatan Panai Tengah, Kabupaten Labuhanbatu pada bulan Juli sampai Agustus 2019. Penulis melaksanakan Praktek Kerja Lapangan (PKL) di PTPN II Pabrik Gula Sei Semayang, Deli Serdang, Sumatera Utara pada bulan Januari sampai F ebruari 2020.
iii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Yang Maha Esa atas Berkah dan Anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul
“Uji Pulley Pada Alat Pengurai Sabut Kelapa secara Mekanis sebagai Alat Penghasil Serbuk Cocopeat” yang merupakan salah satu syarat untuk dapat melaksanakan seminar hasil di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada orangtua serta keluarga besar penulis yang selalu mendoakan dan mendukung penulis baik moral maupun materil, terima kasih juga kepada bapak Ir. Saipul Bahri Daulay, M.Si selaku komisi pembimbing yang telah banyak membimbing dan membantu penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan baik. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua staf pengajar dan pegawai di Program Studi Keteknikan Pertanian Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk melengkapi skripsi ini. Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih, semoga skripsi ini bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.
Medan, Juni 2021
Penulis
iv
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
RIWAYAT HIDUP ... ii
KATA PENGANTAR ... i1
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR LAMPIRAN ... viii
PENDAHULUAN ... 1
Latar Belakang ... 1
Tujuan penelitian ... 4
Manfaat penelitian ... 4
TINJAUAN PUSTAKA ... 5
Kelapa (Cocos nucifera L.) ... 5
Sabut Kelapa ... 6
Cocofiber ... 6
Cocopeat ... 7
Autodesk Inventor ... 8
Pisau Pengurai ... 8
Prinsip Dasar Alat Pengurai ... 8
Pulley ... 9
V- Belt ... 12
Poros ... 16
Bantalan (Bearing) ... 18
Motor bakar ... 19
Konsumsi Bahan Bakar ... 19
Kapasitas Efektif Alat ... 19
Rendemen ... 21
Analisis Statistik ... 21
Uji jarak ganda Duncan atau Uji DMRT (Duncan Multiple Range Test) ... 22
METODOLOGI PENELITIAN ... 24
Tempat dan Waktu Penelitian ... 24
Bahan dan Alat Penelitian ... 24
Pendekatan Desain Struktural ... 24
Pendekatan Desain Fungsional ... 24
Prosedur Pembuatan Alat ... 24
Prosedur Pengujian Alat ... 24
Metodologi Penelitian ... 24
Model Rancangan Penelitian ... 24
Parameter yang diamati ... 24
v
Konsumsi Bahan Bakar ... 24
Kapasitas Kerja Alat ... 29
Rendemen ... 30
HASIL DAN PEMBAHASAN ... 31
Kapasitas Efektif Alat ... 32
Konsumsi Bahan Bakar ... 34
Rendemen ... 36
KESIMPULAN DAN SARAN ... 40
Kesimpulan ... 40
Saran ... 41
DAFTAR PUSTAKA ... 42
LAMPIRAN ... 45
vi
DAFTAR TABEL
No Hal.
1. Hasil pengujian terhadap parameter yang diamati ... 31
2. Uji DMRT Kapasitas Efektif Alat Pengurai Sabut Kelapa ... 32
3. Uji DMRT Konsumsi Bahan Bakar Alat Pengurai Sabut Kelapa ... 35
4. Uji DMRT Rendemen yang Dihasilkan Alat Pengurai Sabut Kelapa ... 37
vii
DAFTAR GAMBAR
No Hal.
1. Konstruksi V-belt ... 12
2. Desain alat pengurai sabut kelapa secara mekanis ... 26
3. Hubungan diameter pulley terhadap kapasitas efektif alat ... 33
4. Hubungan diameter pulley terhadap kapasitas konsumsi bahan bakar ... 36
5. Hubungan diameter pulley terhadap rendemen yang dihasilkam ... 38
viii
DAFTAR LAMPIRAN
No Hal.
1. Flow Chart Penelitian ... 45
2. Kecepatan Putaran Pulley... 46
3. Pengamatan Kapasitas Efektif Alat ... 47
4. Pengamatan Konsumsi Bahan Bakar ... 50
5. Pengamatan Rendemen ... 53
6. Gambar Teknik Alat Pengurai Sabut Kelapa ... 56
7. Dokumentasi Hasil Penelitian ... 57
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan penghasil utama kelapa di dunia. Indonesia memiliki lahan kebun kelapa sangat luas dan limbah sabut kelapa belum dimanfaatkan dengan optimal. Berdasarkan data Statistik Perkebunan Indonesia Komoditas Kelapa, Daerah Sumatera Utara tahun 2018 luas areal tanaman kelapa pada perkebunan rakyat seluas 72,212 ha dengan produksi 76,054 ton dan pada perkebunan swasta seluas 995 ha dengan produksi 1,441 ton. Jadi, luas tanaman kelapa dominan merupakan perkebunan milik rakyat (Direktorat Jenderal Perkebunan, 2017).
Tren pemanfaatan sabut kelapa terjadi pada pasar domestik sehingga memunyai nilai ekspor tinggi. Produk turunan dari sabut kelapa yang telah dilakukan penelitian sebelumnya adalah cocofiber atau serat sabut kelapa dan cocopeat atau serbuk sabut kelapa maka dapat diolah sebagai material furniture, serta pendukung interior, seperti papan partikel, kasur, sofa, dan produk lainnya.
Maka dari itu dapat dapat disimpulkan limbah sabut kelapa mempunyai nilai ekonomis yang dapat membantu perekonomian masyarakat yang hidup didaerah yang banyak perkebunan kelapanya.
Pada umumnya kelapa memiliki nilai ekonomis hanya dilihat dari aspek buahnya saja, akan tetapi serat kelapa hanya dianggap sebagai limbah yang tidak termanfaatkan. Kelapa mempunyai nilai ekonomis yang penting baik ditinjau dari aspek buah atau limbahnya. Kelapa dapat dimanfaatkan menjadi berbagai macam hasil produk olahan yang bertujuan untuk memenuhi kebutuhan hidup manusia.
Pemanfaatan buah kelapa dimulai dari pengolahan daging buah sebagai bahan membuat berbagai jenis olahan makanan, cocofiber sabut kelapa yang panjang dan kuat dimanfaatkan untuk pembuatan sapu, keset kaki, jok mobil, Cocopeat merupakan sisa serat pendek berupa butiran halus yang dimanfaatkan sebagai media tanam, sedangkan batok kelapa dimanfaatkan untuk briket dan lain sebagainya (Sepriyanto, 2018). Akan tetapi sabut kelapa dianggap sebagai limbah yang tidak termanfaatkan dalam jumlah besar karena hanya mengambil daging buah untuk keperluan bahan olah makanan saja.
Komponen buah kelapa terdiri dari air kelapa, daging buah (endosperm), tempurung kelapa (endocarp), sabut (mesocarp), kulit luar (epicarp) (Setiaji, 2011). Dari bagian kelapa yang sering digunakan adalah buah kelapa sedangkan sabut kelapa dibuang karena dianggap sebagai sampah. Sabut kelapa apabila diproses dengan penguraian akan menghasilkan cocopeat dan cocofiber yang memiliki potensi dengan menjadikan berbagai produk yang memiliki manfaat bagi makhluk hidup. Cocopeat baik digunakan sebagai media tanam karena mampu meetralkan keasaman, menahan unsur kimia pada pupuk, menahan kandungan air agar tanah tidak cepat kering (Linda dan Shofia, 2018).
Proses pengolahan sabut yaitu dengan menggunakan mata pisau pengurai untuk memisahkan antara lapisan spons atau serbuk halus dari serat kasar buah kelapa (Sepriyanto, 2018). Sebelum proses pengolahan dilakukan penjemuran sabut kelapa selama 3 jam di bawah sinar matahari agar sabut kelapa kering.
Tujuan dari penjemuran sabut kelapa yaitu agar alat dapat mengurai dengan efektif, sebab alat akan lebih mudah mengurai sabut kelapa yang kering dibandingkan sabut kelapa yang basah.
3
Peran penting dalam berkembangnya teknologi adalah dapat meningkatkan pendapatan masyarakat karena dengan menerapkan teknologi tepat guna dengan baik diimplementasikan dengan berbagai cara oleh masyarakat itu sendiri.
Diterapkan dalam teknologi mekanik yang berupa peralatan mesin yang sesuai dan mampu dioperasikan dikalangan masyarakat tani sangat diperlukan untuk dikembangkan, sehingga kuantitas dan kualitas produk yang dihasilkan memiliki tingkatan dapat memberikan sistem polapertanian modern (Daywin dan Hidayat, 2008).
Dalam melakukan proses penguraian limbah sabut kelapa masih melakukan dengan cara manual, yaitu memukul sabut sehingga menghasilkan serat sabut kelapa atau serbuk yang sedikit dan tidak maksimal. Sangat dibutuhkannya suatu alat yang dapat mengurai sabut kelapa dengan baik dan efisien untuk membantu meningkatkan perekonomian masyarakat dengan mengolah limbah sabut kelapa menjadi serbuk halus cocopeat atau serat kasar cocofiber.
Perlu dilakukan suatu peneitian lanjutan mengenai teknologi perancangan alat pengurai sabut kelapa yang sederhana, efisien, murah dan mudah digunakan oleh petani sehingga dapat meringankan proses penguraian kelapa dalam menghasilkan dua produk yaitu cocopeat dan cocofiber dalam satu alat pengurai mekanis.
Pulley berfungsi mereduksi suatu putaran pada motor atau pada mata pisau yang digerakkan. Mata pisau berfungsi untuk pengurai sabut kelapa dan sabuk berfungsi untuk menghubungkan suatu putaran dari motor menuju poros mata pisau yang digerakkan. Untuk mendapat hasil yang optimal dari alat pengurai sabut kelapa maka dilakukan suatu peneltian lanjutan dengan melakukan uji
variasi pada pulley yang dapat meningkatkan efektifitas serta kapasitas pada alat mesin pengurai sabut.
Mata pisau pengurai sebagai alat untuk mengurai sabut kelapa, pulley berfungsi untuk mereduksi putaran motor dan sabuk sebagai alat untuk menghubungkan putaran motor ke poros mata pisau. Untuk meningkatkan efektivitas dan kapasitas mesin pengurai sabut kelapa sehingga mendapatkan hasil yang optimal dari mesin pengurai sabut kelapa salah satunya dengan cara dilakukannya penelitian lanjutan pada sistem penguraian sabut kelapa yaitu dengan melakukan beberapa uji variasi pulley sehingga diharapkan mendapatkan hasil yang optimal.
Tujuan penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui diameter Pulley terbaik yang akan digunakan dalam proses penguraian sabut kelapa terhadap parameter, kapasitas efektif alat (kg/jam), menghitung konsumsi bahan bakar (Liter/Jam), rendemen dan hasil cocopeat berdasarkan variasi ukuran Pulley.
Manfaat penelitian
1. Bagi penulis yaitu sebagai bahan untuk menyusun skripsi yang merupakan syarat untuk menyelesaikan pendidikan di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
2. Bagi mahasiswa sebagai informasi pendukung untuk melakukan penelitian lebih lanjut mengenai alat pengurai sabut kelapa secara mekanis.
3. Bagi masyarakat sebagai bahan informasi bagi pihak yang membutuhkan terutama petani kelapa.
5
TINJAUAN PUSTAKA
Kelapa (Cocos nucifera L.)
Kelapa (Cocos nucifera L.) disebut juga sebagai tree of abundance karena 98% tanaman kelapa diusahakan oleh banyak orang terkhusus petani kelapa.
Kelapa juga paling banyak ditemukan dinegara Indonesia sehingga dapat menjadi komoditi ekspor. Kelapa juga dijuluki sebagai tree of life karena hampir seluruh bagian dari tanaman kelapa bisa dimanfaatkan dengan baik (Novarianto dan Tampake, 2007).
Buah kelapa adalah bagian yang umumnya lebih banyak dimanfaatkan sebagai sumber pendapatan dan memenuhi kebutuhan sehari-hari oleh masyarakat atau petani kelapa, sedangkan limbah sabut kelapa dibuang dan dibakar. Padahal potensi produksi sabut kelapa yang begitu besar berdampak baik untuk nilai tambah bagi masyarakat. Sabut kelapa dapat diolah menjadi serat sabut kelapa (cocofiber) yang memiliki nilai jual tinggi. Hasil produksi dari proses pengolahan sabut kelapa secara tradisional yaitu berupa sapu, keset kaki, dan lain sebagianya (Satriananda et al., 2016).
Pengolahan serat sabut kelapa secara tradisional dilakukan dengan cara memukul-mukul sabut kelapa dengan besi atau kayu supaya serat sabut kelapa (cocofiber) terpisah dengan gabus atau serbuk halus (cocopeat) yang menempel pada serat sabut kelapa. Produk serat sabut kelapa yang diproses dengan cara tradisional dianggap belum memenuhi keinginan dan kebutuhan konsumen baik ditinjau dari segi kualitas dan kuantitasnya. Untuk menghasilkan produk yang bermutu, jumlah yang maksimal maka dapat dilakukan penerapan teknologi yang baik dalam memproduksi hasil dari serat sabut kelapa (Djiwo dan Eko, 2016).
Sabut Kelapa
Sabut adalah bagian berupa serat kasar pada kelapa. Sabut dianggap sebagai limbah yang biasanya hanya dibuang dibawah pohon kelapa dan dibiarkan hingga membusuk dan kering. Limbah kelapa juga sering digunakan untuk media bakar.
Secara tradisional masyarakat telah mengubah sabut kelapa Sabut merupakan bagian mesokarp (selimut) yang berupa serat-serat kasar kelapa. Sabut biasanya disebut sebagai limbah yang hanya ditumpuk di bawah tanaman kelapa lalu dibiarkan membusuk atau kering. Pemanfaatannya paling banyak hanyalah untuk kayu bakar. Secara tradisional, masyarakat telah mengolah sabut untuk dijadikan tali dan dianyam menjadi keset. Akan tetapi sabut memiliki nilai yang cukup ekonomis apabila diurai sehingga menghasilkan cocopeat dan cocofiber dengan teknologi yang tepat guna. Dalam jumlah yang besar cocofiber di ekspor untuk dijadikan bahan baku jok mobil mewah dan jok pesawat (Sepriyanto, 2018).
Salah satu komponen dari buah kelapa yang dapat menjadi produk serta dibutuhkan bagi pasar domestik dan produk yang bernilai ekspor tinggi yaitu sabut kelapa. Sabut kelapa merupakan material yang ramah lingkungan dan pelopor dari program pengembangan suistanable yaitu green desain, suistanable desain, social enterpreneurship, serta program pengembangan lainnya. Manfaat dari material limbah sabut yang dihasilkan yaitu memiliki nilai ekonomis yang berdampak positif bagi kalangan masyarakat sekitar yang berada di daerah tanaman perkebunan pohon kelapa (Indahyani, 2018).
Cocofiber
Cocofiber merupakan serat kasar dari hasil pengolahan sabut kelapa. Suatu hasil produk dari pengolahan sabut kelapa berupa serat sabut kelapa
7
didalamperdagangan dunia dikenal sebagai cocofiber, coirfiber, coiryarn, coirmats, dan rugs. Serat sabut kelapa juga dapat dimanfaatkan untuk pengendalian erosi. (Sepriyanto, 2018).
Cocopeat
Cocopeat merupakan butiran serbuk halus dari proses penguraian sabut kelapa. Ketika dilakukannya proses penguraian sabut kelapa maka didapati hasil serat yaitu cocofiber dan serbuk halus cocopeat. Salah satu manfaat dari cocopeat bagi tanaman mampu menahan kandungan air pada tanah. Selain itu cocopeat juga mapu menahan unsur kimia pupuk serta dapat menetralkan keasaman tanah.
Maka dari itu, sifat yang ada pada cocopeat tersebut dapat dimanfaatkan untuk alternatif media tanam pada lahan kritis, media tanam rumah kaca dan holtikultura. Cocopeat bermanfaat sebagai media tanam untuk meningkatkan nilai manfaat daritanaman. media tanam cocopeat memiliki pori-pori mikro yang mampu menghambat suatu gerakan dari air yang membuat ketersediaan air lebih tinggi (Istomo dan Valentino, 2012).
Selain hal tersebut pemanfaatan cocopeat sebagai media tanam mampu meningkatkan nilai manfaat dari tanaman, cocopeat brick salah satu pemanfaatan lainnya dari cocopeat. Cocopeat brick merupakan peat yang dipadatkan dan digunakan untuk media pertumbuhan tanaman yang ramah lingkungan. Cocopeat brick biasa digunakan untuk media tanam pot dilapangan golf, rumah kaca, pengendalian erosi dan pemanfaatan lainnya. Cocopeat brick dipadetkan dengan menggunakan alat press (Sepriyanto, 2018).
Kekurangan dari cocopeat adalah banyak mengandung zat tanin. Zat tanin adalah zat yang menghambat pertumbuhan tanaman. Sukarman et al. (2012)
menyatakan zat tanin merupakan senyawa penghalang mekanis dalam penyerapan unsur hara. Untuk menghilangkan zat Tanin yang berlebihan, maka bisa dilakukan dengan cara merendam cocopeat di dalam air bersih selama beberapa jam, lalu diaduk sampai air berbusa putih. Selanjutnya buang air dan diganti dengan air bersih yang baru. Demikian dilakukan beberapa kali sampai busa tidak keluar lagi.
Autodesk Inventor
Autodesk Inventor adalah satu software CADD (Computer Aided Drawing and Design) yang dikeluarkan oleh perusahaan Amerika bernama Autodesk. Pada Perancangan design alat ini mengguankan aplikasi Autodesk Inventor yang sesuai untuk perancangan suatu sistem mekanik sampai analisis kekuatan dari komponen yang telah dirancang. Sifat parametrik dari software ini yaitu mudah untuk dilakukan pengeditan dan modifikasi (Yon, 2011).
Pisau Pengurai
Pisau pengurai merupakan suatu bagian yang terpenting didalam mesin pengurai yang dirancang. Hal yang utama ditinjau dari mata pisau pengurai adalah ketajaman pisaunya. Maka sebab itu bahan pisau pencacah yang dipilih adalah baja karbon yang ditempel dengan mata pisau ketam (SKH). Alasan pemilihan bahan tersebut dikarenakan apabila mata pisau ketam aus maka mudah dilakukan penajaman kembali dengan mengggerinda mata pisau, bahan tahan pada perubahan suhu maka dapat mencapai ketajaman yang kuat dan maksimal (Arfiyanto, 2012).
Prinsip Dasar Alat Pengurai
Mesin pengurai sabut kelapa terbuat dari plat besi tebal tertutup yang memiliki sumber tenaga penggerak yaitu motor bakar, pada bagian atas terdapat hopper sebagai tempat memasukkan bahan baku sabut kelapa, dibagian dalamnya
9
terdapat plat baja pengurai, dilengketkan mata pisau ketam berfungsi untuk menghancurkan sabut kelapa hingga menghasilkan cocofiber dan cocopeat. Hasil berupa cocopeat akan keluar melalui hopper keluaran (Satriananda et al., 2016).
Hasil penguraian yang optimal dapat dicapai dengan meningkatkan efektivitas mesin pengurai sabut kelapa, sedangkan meningkatkan efektivitas mesin pengurai dilakukan dengan melaksanakan penelitian pada sistem pulley pada alat penguraian sabut kelapa yang berpengaruh terhadap pulley yang menempel pada poros mata pisau kondisi bahan yang akan digunakan, sehingga diharapkan dapat diperoleh hasil penguraian yang optimal (Rahma, 2018).
Pulley
Pulley merupakan elemen mesin yang mempermudah sabuk untuk menghantarkan suatu daya dimulai dari penggerak menuju komponen yang digerakkan. Dilakukan pemilihan pulley dengan baik dan teliti agar diperoleh perbandingan dari kecepatan yang diinginkan. Bahan pembuat pulley pada umumnya terbuat dari besi tuang. Pada bagian luar Pulley dibuat licin agar sabuk tidak mudah aus dan berjalan dengan baik (Sularso dan Suga, 2004).
Pulley terdiri dari dua macam yaitu pertama pulley fixed pulley yaitu tetap terdiri atas sebuah tali pada bagian atasnya dilingkarkan pada groove atau alur yang digantungi beban pada ujungnya. Kedua pulley terdiri atas poros bebas dan cakra serta bergerak atau movable pulley. Tali dilingkarkan dalam alur pada bagian bawah. Pulley beebentuk katrol atau kerek dilengkapi dengan tali atau rope yang berbentuk keping bundar yang terbuat dari logam atau bukan logam, seperti kayu, plastik, besi tuang dan lainnya. Untuk laluan tali atau rope diberi alur pada pinggiran cakra (Zainuri, 2006).
Pulley mempunyai fungsi untuk mentransmisikan daya, memperbesar torsi, memperkecil torsi dan mereduksi putaran. Umumnya pulley berfungsi untuk mentransmisikan daya dan putaran dari motor yang selanjutnya diteruskan ke v- belt dan dapat memutar poros yang digerakkan. Pulley dengan konstruksi ringan dapat diterapkan dengan menggunakan bahan paduan aluminium agar lebih ringan.Pulley dibuat dari baja atau besi cor (Pratomo dan Irwanto, 2003).
Diameter pulley yang efektif digunakan untuk pulley penggerak yaitu pulley kecil pada mesin dan pulley yang digerakkan yaitu pulley besar. Saat alat dioperasikan v-belt membelit kedua pulley dan berputar dengan kecepatan tertentu dengan mengasumsikan pulley tidak mengalami slip ataupun aus pada sabuk (Sonawawan dan heri, 2010). Pada dasarnya diameter pulley mempengaruhi kecepatan putaran pada alat. Untuk pemilihan kelayakan pulley yang akan di gunakan dalam pengoperasian suatu alat, maka dilakukan perhitungan yang benar dalam menentukan diameter pulley terbaik. Semakin besar diameter pulley maka semakin kecil putaran yang dihasilkan, begitu pula sebaliknya (Siregar, 2018).
Diameter suatu pulley memiliki berbagai variasi ukuran yang berfungsi untuk mengubah kecepatan suatu putaran. Semakin besar ukuran diameter pulley yang digunakan maka akan semakin lama atau kecil putaran dari suatu poros yang digerakkan. Begitu pula sebaliknya, jika ukuran diameter pulley yang digunakan berukuran kecil maka putaran dari poros pada suatu alat akan semakin besar atau cepat. Sehingga akan mempengaruhi hasil keluaran dari proses yang dilakukan (Effendy, 2005).
Diameter pulley dapat dihitung dengan menggunakan rumus persamaan 1, yaitu:
11
... (1)
dimana:
D1 = diameter Pulley pengerak (mm) D2 = diameter Pulley digerakan (mm) n1 = putaran Pulley pengerak (rpm)
n2 = putaran Pulley yang digerakan (rpm) (Nur dkk., 2015)
Pulley digunakan untuk mempermudah arah gerak tali yang fungsinya untuk mengurangi suatu gesekan (friction). Pulley merupakan salah satu komponen penting dari sistem kerja suatu mesin, baik mesin kendaraan bermotor maupun mesin industri skala besar atau kecil. Pulley digunakan untuk mengubah arah dari gaya yang diberikan dan membuat suatu gerak rotasi (Siregar, 2019).
Dwi (2010) menyatakan hal–hal yang harus diperhatikan dalam instalasi sabuk pulley yaitu pertama: kedua poros harus benar-benar sejajar, agar kekencangan sabuk bisa seragam, kedua: jarak kedua pulley jangan terlalu dekat, agar sudut kontak pada pulley kecil sebesar mungkin, ketiga: jarak kedua pulley tidak boleh terlalu jauh, karena akan menyebabkan sabuk membebani poros, keempat: sabuk yang panjang cenderung berayun dari sisi ke sisi yang menyebabkan sabuk aus dan kelima: sisi kencang sabuk harus dibawah, sehingga jika sabuk turun pada sisi kendor akan menambah besar sudut kontak pada pulley.
Pada suatu mesin pulley berfungsi sebagai tempat sabuk penghubung kedua poros yaitu pada motor poros dan poros mata pisau yang berputar pada tabung pengurai. Pulley adalah tempat yang digunakan untuk daya angkutan dengan cara berputar, ikat tali, kabel atau rantai. Dalam aturan praktis pulley dapat dibuat dari berkas gandum dipotong satu roda atau perakitan. Alat dapat memiliki
diameter yang sama untuk transmisi torsi tinggi atau diameter yang berbeda untuk mengubah kecepatan. Pulley bisa datar atau dibuat dengan alur untuk mencocokkan bentuk v-Belt (Siregar, 2019).
V- Belt
V-belt merupakan alat yang terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Alat ini mampu mentransmisikan daya dan poros yang mempunyai jarak berjauhan. Tenunan tetoron dipergunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar. Sabuk-v dibelitkan dikeliling pulley yang berbentuk v. Bagian sabuk yang sedang membelit pada pulley ini mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar. Transmisi dengan menggunakan sabuk hanya dapat menghubungkan poros-poros yang dengan arah putaran yang sama. Dibandingkan dengan transmisi roda gigi atau rantai, sabuk bekerja lebih halus dan tidak bersuara keras. Untuk mempertinggi daya yang ditransmisikan, dapat dipakai beberapa v-belt yang dipasang sebelah menyebelah dengan jarak sumbu poros harus sebesar 1,5 – 2 kali diameter pulley besar. Diameter pulley yang terlalu kecil dapat memperpendek umur sabuk (Sularso dan Suga, 2004).
Gambar (1) Konstruksi v-belt (Sularso dan Suga, 2004)
Dwi (2010) menyatakan hal yang menentukan besar daya yang ditransmisikan adalah kecepatan sabuk, kekencangan sabuk, sudut kontak antara sabuk dan pulley, kondisi dimana sabuk digunakan. Sedangkan koefisien gesek
13
antara sabuk dan pulley tergantung pada bahan sabuk, bahan pulley dan kecepatan sabuk.
Sularso dan Suga (2004) menyatakan v-belt digunakan untuk menurunkan putaran maka perbandingan yang umum di gunakan yaitu:
n1/n2 = Dp1/Dp2 ... (2) Dimana:
n1 = putaran pulley penggerak (rpm) n2 = putaran pulley yang digerakan (rpm) Dp1 = diameter pulley yang digerakan (mm) Dp2 = diameter pulley penggerak (mm)
V-belt merupakan alat transmisi pemindah daya/putaran yang ditempatkan pada pulley yang berfungsi untuk memindahkan putaran dari satu poros ke poros lainnya, baik putaran tersebut pada kecepatan putaran yang sama maupun putarannya dinaikkan atau diperlambat, searah dan sebaliknya. V-belt terbuat darikaret dan mempunyai penampang trapesium, tenunan tetoron atau semacamnya digunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar, v-belt dibelitkan di sekeliling alur pulley yang berbentuk v pula.
Bagian sabuk yang membelit pada pulley akan mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar. V-belt banyak digunakan karena v-belt sangat mudah dalam penanganannya dan murah harganya. Selain itu v-belt juga memiliki keungulan lain dimana sabuk-v akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah serta jika dibandingkan dengan transmisi roda gigi dan rantai, sabuk-v bekerja lebih halus dan tak bersuara (Arfiyanto, 2012). Kekurangan yang ada pada sabuk ini
adalah terjadinya slip antara sabukdan pulley sehingga tidak dapat dipakai untuk putaran tetap atau perbandingan transmisi yang tetap (Daryanto, 2007).
Kelebihan sabuk-v yaitu dapat dioperasikan pada kecepatan linear lebih dari 5000 rpm rasio kecepatan yang tepat tidak pernah dipertahankan, slip yang terjadi tidak lebih dari 1-2 %, serta mampu meredam beban mendadak, tidak memerlukan pelumasan, tidak berisik. Sedangkan kelemahan dari sabuk-v antara lain tidak dapat digunakan pada jarak yang panjang dan tidak cocok untuk beban yang berat pada kecepatan rendah (Daywin dkk., 2008).
Adapun faktor yang menentukan kemampuan sabuk untuk menyalurkan tenaga tergantung dari:
1. Regangan sabuk pada pulley 2. Gesekan antara sabuk dan pulley
3. Lengkungan persinggungan antara sabuk dan pulley
4. Kecepatan sabuk (makin cepat sabuk berputar makin kurang terjadi renggangan dan singgungan) (Daryanto, 2007).
Sabuk adalah suatu elemen mesin fleksibel yang dapat digunakan dengan mudah untuk mentransmisikan torsi dan gerakan berputar dari suatu komponen satu ke beberapa komponen lain. Belt digunakan untuk memindahkan daya antara dua poros yang sejajar. Poros - poros terpisah pada suatu jarak minimum tertentu yang tergantung pada jenis pemakaian belt / sabuk agar bekerja secara efisien.Sabuk mempunyai karakteristik sebagai berikut :
Sabuk bisa dipakai untuk jarak sumbu yang panjang.
1. Karena slip dan gerakan sabuk yang lambat perbandingan sudut antara dua poros tidak konstan ataupun sama dengan perbandingan diameter pulley.
15
2. Bila v-belt dipakai, beberapa variasi dalam perbandingan kecepatan sudut bisa didapat dengan menggunakan pulley kecil dengan sisi yang di bebani pegas.
Diameter pulley kemudian merupakan fungsi dari tegangan sabuk dan dapat diubah - ubah dengan merubah jarak sumbunya.
3. Sedikit penyetelan atas jarak sumbu biasanya diperlukan sewaktu sabuk sedang dipakai.
4. Dengan menggunakan pulley yang bertingkat suatu alat pengubah perbandingankecepatan yang ekonomis bisa didapat.
Adapun hubungan antara pulley dengan transmisi yaitu pada poros pertama yang berputar dengan adanya sumber daya putaran, memutar poros kedua dan selanjutnya poros kedua akan memutar poros ketiga dan memutar poros-poros selanjutnya. Sehingga dengan kata lain penggabungan antara sumber daya pemutar atau mesin dengan poros-poros yang digunakan akan menghasilkan gerakan putaran yang lebih rendah akan tetapi lebih bertenaga atau menghasilkan putaran lebih kencang akan tetapi kurang bertenaga. Sehingga transmisi yang dipilih dalam membuat suatu alat harus diperhitungkan hasil akhir kecepatan putaran dan tenaga putarannya (Eugene, 2000).
Sistem penggerak menggunakan beberapa pulley yang diletakkan secara sejajar dan dihubungkan dengan sabuk v sehingga putaran akan terus menerus berputar dan menggerakkan alat. Untuk memvariasikan kecepatan putaran perlu menggunakan beberapa variasi ukuran diameter pulley dan panjang transmisi sehingga kecepatan yang dihasilkan akan berubah. Pada suatu alat sistem transmisi termasuk hal yang sangat penting dimana sabuk- v yang digunakan harus kuat dan tidak longgar agar putaran yang dihasilkan sesuai
dengan yang diharapkan (Eladio, 2007).
Poros
Poros merupakan elemen terpenting dari tiap-tiap mesin. Pada umumnya mesin meneruskan daya bersama-sama dengan putaran yang dilakukan oleh poros.
Poros tersebut dapat dipasang pulley, roda gigi, dan naf yang ikut berputar bersama poros. Adanya pembebanan pada poros sangat tergantung pada besarnya daya dan putaran mesin yang diteruskan, serta pengaruh gaya yang ditimbulkan oleh bagian-bagian mesin yang didukung dan ikut berputar bersama poros. Beban puntir disebabkan oleh daya dan putaran mesin, sedangkan beban lentur disebabkan oleh gaya-gaya radial dan aksial yang timbul (Santoso, 2018).
Sularso dan Suga (2004) menyatakan hal- hal yang perlu diperhatikan di dalam merencanakan sebuah poros adalah:
1. Kekuatan poros
Suatu poros dapat mengalami beban puntir atau lentur atau gabungan antara puntir dan lentur. Juga ada poros yang mendapat beban tarik atau tekan.
Kelelahan, tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil (poros bertangga) atau bila poros mempunyai alur pasak, harus diperhatikan. Sebuah poros harus direncanakan hingga cukup kuat untuk menahan beban-beban di atasnya.
2. Kekakuan poros
Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan cukup tetapi jika lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian (pada mesinperkakas) atau getaran dan suara. Karena itu, di samping kekuatan poros, kekakuannya juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan macam mesin yang
17
akan dilayani poros tersebut.
3. Putaran kritis
Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran tertentu dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putaran ini disebut putaran kritis.
Hal ini dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagianbagian lainnya.
Poros harus direncanakan hingga putaran kerjanya lebih rendah dari putaran kritisnya.
4. Korosi
Bahan-bahan poros yang terancam kavitasi, poros-poros mesin yang berhenti lama, dan poros propeler dan pompa yang kontak dengan fluida yang korosif sampai batas-batas tertentu dapat dilakukan perlindungan terhadap korosi.
5. Bahan poros
Poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin dan difis, baja karbon konstruksi mesin yang dihasilkan dari baja yang dideokasi dengan ferrosilikon. Poros-poros yang dipakai untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat umumnya dibuat dari baja paduan dengan kulit yang sangat tahan terhadap keausan seperti baja khrom nikel, baja khrom nikel molibden, baja khrom dan baja khrom molibden.
Achmad (2006) menyatakan poros dalam sebuah mesin berfungsi untuk meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Setiap elemen mesin yang berputar, seperti cakara tali, pulley sabuk mesin, piringan kabel, tromol kabel, roda jalan dan roda gigi, dipasang berputar terhadap poros dukung yang tetap atau dipasang tetap pada poros dukung yang berputar.
Macam - macam poros berdasarkan pembebanannya
1. Poros Transmisi (Transmission Shafts)
Poros transmisi lebih dikenal dengan sebutan shaft. Shaft akan mengalami beban puntir berulang, beban lentur berganti ataupun kedua-duanya. Pada shaft, daya dapat ditransmisikan melalui gear, belt pulley, sprocket rantai, dll.
2. Poros Spindle
Poros spindle merupakan poros transmisi yang relatif pendek, misalnya pada poros utama mesin perkakas dimana beban utamanya berupa beban puntiran.Selain beban puntiran, poros spindle juga menerima beban lentur (axial load). Poros spindle dapat digunakan secara efektif apabila deformasi yang terjadi pada poros tersebut kecil.
3. Gandar
Poros gandar merupakan poros yang dipasang diantara roda-roda kereta barang. Poros gandar tidak menerima beban puntir dan hanya mendapat beban lentur.
Bantalan (Bearing)
Bantalan merupakan elemen mesin yang mampu menumpu poros berbeban, sehingga poros aman, tahan lama serta putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus. Bantalan harus cukup kokoh untuk menghubungkan poros serta elemen mesin lainnya agar bekerja dengan baik.
Bantalan dapatdiklasifikasikan berdasarkan pada:
1. Gerakan bantalan terhadap poros, yaitu:
- Bantalan luncur - Bantalan gelinding
2. Beban terhadap poros, yaitu:
19
- Bantalan radial - Bantalan aksial
- Bantalan gelinding khusus.
Motor bakar
Daya motor pada saat proses pembakaran berlangsung, motor menghasilkan gerakan mesin yang menghasilkan kerja. Kerja yang dihasilkan per satuan waktu dinamakan daya. Ukuran daya dari suatu mesin penggerak biasanya dinyatakan dalam hp (horse power), atau kW (kilowatt). Besarnya daya motor dipengaruhi oleh besarnya putaran mesin dan torsi yang dihasilkan. Hasil pengujian menunjukkan bahwa semakin tinggi putaran mesin maka daya yang dihasilkan juga semakin besar (Rosyadi, 2014). Mesin Diesel adalah alat yang dapat menghasilkan tenaga serta dapat mengkonversi sumber energi panas menjadi suatu daya tenaga mekanik melalui sistem pembakaran bahan bakar. (Woodyard and Pounder, 2009).
Konsumsi Bahan Bakar
Konsumsi bahan bakar (Fuel Consumption) merupakan parameter yang menunjukkan banyaknya bahan bakar yang digunakan dalam satu satuan waktu.
Apabila semakin tinggi putaran mesin maka konsumsi bahan bakar juga semakin tinggi. Bahan bakar tanpa pemanasan akan mengakibatkan konsumsi bahan bakar yang tinggi, sedangkan pada bahan bakar yang dipanaskan akan terjadi konsumsi bahan bakar terendah. Semakin tinggi temperature pemanasan maka pemakaian bahan bakar juga semakin irit (Rosyadi, 2014).
Kapasitas Efektif Alat
Menurut Daywin dkk., (2008), kapasitas efektif kerja suatu alat atau
mesin didefenisikan sebagai kemampuan alat dan mesin dalam menghasilkan suatuproduk (contoh : ha. kg, lt) persatuan waktu (jam). Dari satuan kapasitas kerja dapat dikonversikan menjadi satuan produk per kW per jam, bila alat/mesin itu menggunakan daya penggerak motor. Jadi satuan kapasitas kerja menjadi : Ha.jam/kW, kg.jam/kW, Lt.jam/kW. Persamaan matematisnya dapat ditulis sebagai berikut :
Kapasitas Efektif Alat = Produk yang dihasilkan ... (3) Waktu
Dari kapasitas efektif alat kita dapat mengetahui dan mengatur waktu yang tepat setiap melakukan kerja dalam proses produksi sehingga hasil produktivitas semakin meningkat. Kemampuan operator dalam pengoperasian alat sangat di utamakan karena akan mempengaruhi nilai kapasitas efektif alat itu sendiri (Daywin dkk., 2008 ). Siregar (2018) menyatakan hubungan diameter pulley terhadap kapasitas efektif alat memperlihatkan bahwa semakin besar diameter pulley maka semakin rendah kapasitas efektif alat, dan semakin kecil diameter pulley maka semakin tinggi kapasitas efektif alat terjadi pada bahan yang bersifat lunak.
Menurut Yusuf (2015) mengganti diameter pulley pada alat dapat meningkatkan kapasitas efektif alat yang berarti suatu ukuran diameter pulley dapat meningkatkan kapasitas efektif alat dan hasil poduksi juga ikut meningkat. Semakin kecil ukuran diameter pulley yang digunakan akan meningkatkan kapasitas efektif pada alat dikarenakan waktu proses pengolahan yang cepat.
21
Rendemen
Rendemen adalah perbandingan antara produk yang dihasilkan dari suatu proses terhadap bahan bakunya yang dinyatakan dengan persen (%). Menurut Purwono (2002), persentasi rendemen dapat dihitung dengan membandingkan massa awal bahan dengan massa akhir bahan dan dikali 100 %. Rumus untuk menghitung rendemen pengeringan dan rendemen penggilingan pada alat yang dibangun dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan berikut:
Rp =
... (4) Keterangan:
Rp = rendemen penguraian (%)
BK = berat serbuk kelapa yang dihasilkan (kg) BP = berat awal sabut kelapa (kg)
Siregar (2019) menyatakan bahwa semakin kecil ukuran diameter pulley yang digunakan akan semakin besar kecepatan putaran yang dihasilkan dan semakin cepat waktu yang dibutuhkan alat untuk mengolah bahan dan begitu pula sebaliknya, semakin besar ukuran diameter pulley yang digunakan akan semakin kecil kecepatan putaran yang dihasilkan dan semakin lama pula waktu yang dibutuhkan alat untuk mengolah bahan.
Semakin besar ukuran diameter pulley yang digunakan maka persentase bahan tertinggalnya semakin tinggi dan semakin kecil ukuran diameter pulley yang digunakan, persentase bahan tertinggal semakin rendah (Sitorus, 2020).
Analisis Statistik
Analisis korelasi merupakan sebuah metode statistika yang digunakan untuk menentukan kuatnya derajat hubungan linier antara dua variabel atau lebih.
Semakin nyata hubungan linier atau garis lurus, maka semakin kuat atau tinggi derajat hubungan garis lurus antara kedua variabel atau lebih. Koefisien korelasi adalah nama ukuran untuk derajat hubungan garis lurus. Korelasi dilambangkan dengan r dengan ketentuan nilai r tidak lebih dari harga (- ≤ r ≤ 1). Apabila nilai r = -1 artinya korelasi negatif sempurna; r = 0 artinya tidak ada korelasi; dan r = 1 artinya korelasinya sangat kuat (Yusuf, 2015).
Analisis varians (analysis of variance) atau ANOVA merupakan suatu metode analisis statistika yang termasuk ke dalam cabang statistika inferensi. Uji dalam anova menggunakan uji F karena dipakai untuk pengujian lebih dari 2 sampel. Anova dapat digolongkan kedalam beberapa kriteria, yaitu :
1. Anova satu arah (one way anova) digunakan apabila yang akan dianalisis terdiridari satu variabel.
2. Anova dua arah (Two Way Anova) digunakan bila sumber keragaman yang terjadi tidak hanya karena satu faktor (perlakuan). Tujuan dan pengujian anova 2 arah ini adalah untuk mengetahui apakah ada pengaruh dari berbagai kriteria yang diuji terhadap hasil yang diinginkan.
3. Anova banyak arah (MANOVA) merupakan anova yang didasarkan pada pengamatan banyak kriteria.
Uji jarak ganda Duncan atau Uji DMRT (Duncan Multiple Range Test)
Sekaran (2006) menyatakan untuk mengetahui jenis terbaik berdasarkan rankingnya. Uji Duncan atau juga dikenal dengan istilah Duncan Multiple Range Test (DMRT) memiliki nilai kritis yang tidak tunggak tetapi mengikuti urutan rata – rata yang dibandingkan. Nilai kritis uji Duncan dinyatakan dalam nilai least significant range. Uji Duncan ini dilakukan karena adanya perbedaan nyata pada
23
hasil analisis varians. Uji Duncan ini juga dilakukan untuk mengetahui adanya perbedaan dari pemberian perlakuan yang dilakukan uji F. Uji Duncan digunakan untuk melihat adanya pengaruh antar perlakuan yang diuji oleh DMRT.
24
METODOLOGI PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada bulan November sampai Desember 2020 di Laboratorium Teknik Biosistem Program Studi Keteknikan Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
Bahan dan Alat Penelitian
Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sabut kelapa dengan berat 2 kg, plat besi, besi siku, elektroda, mur dan baut, besi UNP 5, baja AS, bearing, motor bakar, Pulley 3, 5, 8 dan v-belt.
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah aplikasi inventor, alat tulis, kalkulator, kamera, komputer, stopwatch, timbangan, mesin bor, mesin las, mesin gerinda, mesin bubut, meteran, penggaris siku, kunci pas dan ring, jangka sorong atau sigmat, kaca mata hitam, sarung tangan, wadah penampung goni.
Pendekatan Desain Struktural
Alat pengurai sabut kelapa ini dirancang dengan struktural komponen alat yang akan disesuaikan dengan kebutuhan. Sumber penggerak mata pisau pencacah berasal dari motor bakar yang ditransmisikan melalui pulley. Ruang pengurai berbentuk tabung dengan diameter 36 cm yang di dalamnya terdapat 18 mata pisau yang dipasang horizontal dengan panjang ruang pengurai 44,8 cm.
Pada ruang alat pengurai sabut kelapa terdapat plat besi yang memiliki banyak lobang sebagai penyaring hasil dari pencacahan sabut kelapa.
Pendekatan Desain Fungsional
Adapun fungsi-fungsi dalam perancangan alat pengurai sabut kelapa
25
ini adalah sebagai berikut:
1. Rangka alat
Rangka alat ini berfungsi sebagai penyokong komponen-komponen alat lainnya. Alat ini mempunyai panjang 90 cm, tinggi 85 cm, dan lebar 55 cm.
2. Motor bakar
Motor bakar berfungsi sebagai sumber tenaga mekanis (penggerak). Alat ini menggunakan motor bakar berdaya 7 HP.
3. Pisau
Pisau merupakan elemen yang sangat penting dalam proses pengurai. Bahan pisau terbuat dari bahan metal skh.
4. Pulley
Pulley sebagai sumber penerus putaran dari motor penggerak dan tempat duduknya belting.
5. Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan tahan lama.
6. V- Belt
V-belt berfungsi menggerakkan atau menghubungkan beberapa komponen pada mesin.
7. Hopper masukan
Hopper masukan berfungsi untuk masuknya sabut kelapa ke dalam tabung mata pisau.
8. Hopper keluaran
Hopper keluaran berfungsi untuk keluaran hasil dari sabut kelapa yang sudah diolah menjadi serbuk kelapa atau cocopeat.
9. Wadah penampung goni
Wadah penampung goni berfungsi untuk menampung hasil dari serbuk kelapa atau cocopet yang keluar dari Hopper keluaran.
Gambar (2). Desain alat pengurai sabut kelapa secara mekanis Keterangan:
1. Rangka 7. Motor Bakar
2. Mata Pengurai 8. V-Belt
3. Bearing 9. Pulley Poros Mata Pisau
4. Diameter Poros 10. Pulley pada mesin
5. Hopper atas 11. Hopper Keluaran
6. Hopper masukan
Prosedur Pembuatan Alat
Adapun prosedur dalam membuat alat pengurai sabut kelapa secara mekanisyaitu:
1. Merancang bentuk alat pengurai sabut kelapa.
2. Menggambar serta menentukan ukuran alat pengurai sabut kelapa.
4 11
27
3. Memilih bahan yang digunakan untuk membuat alat pengurai sabut kelapa.
4. Melakukan pengukuran terhadap bahan-bahan yang akan digunakan sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan pada gambar alat pengurai sabut kelapa 5. Memotong bahan sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan
6. Melakukan pengelasan untuk menyatukan komponen bahan yang telah dipotong.
7. Menggerinda permukaan besi agar menjadi halus serta membersihkan bekas pengelasan.
8. Dilakukan pengecatan.
Prosedur Pengujian Alat
Prosedur pengujian alat pengurai sabut kelapa dilakukan sebagai berikut:
Menyediakan bahan dan alat
1. Mengisi bahan bakar pada motor.
2. Menimbang sabut kelapa yang sudah dikeringkan seberat 2 kg.
3. Memasang pulley yang akan diuji.
4. Menghidupkan mesin dengan mengatur tuas gas pada rpm tertinggi (2500 rpm) dan level gas disamakan pada saat pengujian pulley.
5. Memasukkan sabut kelapa kering kedalam hopper masukan.
6. Menghitung waktu dengan stopwatch pada saat melakukan pegujian alat penacacah sabut kelapa.
7. Mengayak hasil sabut yang sudah terurai untuk memisahkan cocofiber dan cocopeat
8. Menimbang hasil serat sabut cocofiber dan cocopeat 9. Melakukan 3 kali ulangan dalam satu kali uji pulley.
10. Melakukan Pengamatan parameter dari setiap ukuran pulley yang digunakan pada saat pengujian alat.
Metodologi Penelitian
Penelitian ini menggunakan metode perancangan percobaan Rancangan Acak Lengkap (RAL) non faktorial dengan memvariasikan ukuran diameter Pulley alat pengurai sabut kelapa. Dilakukan dengan 3 kali ulangan pada tiap perlakuan yaitu:
D1 = 3 inci D2 = 5 inci D3 = 8 inci
Banyaknya perlakuan yang biasa disebut dengan Treatment Combination (Tc) adalah 3 x 3 = 9, maka dapat ditentukan jumlah ulangan (n) minimum adalah sebagai berikut :
Tc (n- ) ≥ 5 9 (n- ) ≥ 5 9n ≥ 15 + 9 9n ≥ 24 n ≥ 2,6
Sehingga dilakukan ulangan sebanyak tiga (3) kali Model Rancangan Penelitian
Model rancangan penelitian yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL). Model linear untuk Rancangan Acak Lengkap terdiri dari t perlakuan dan r ulangan yaitu sebagai berikut:
Yij µ+τi+εij ... (5)
29
Dimana:
Yik = Hasil pengamatan dari perlakuan faktor diameter pulley pada taraf ke-i dan pada ulangan ke k.
µ = Nilai tengah.
Ti = Pengaruh perlakuan ke-i.
εik = Pengaruh galat percobaan dari perlakuan diameter pulley pada taraf ke-i dan ulangan ke-k.
Model rancangan uji Duncan Multiple Range Test (DMRT)
MRTα = R (p,v,α) √ ... (6) Dimana :
R = Nilai Jarak
KTG = Nilai analisis sidik ragam pada kuadran tengah galat Α = Taraf nilai acuan (0,05 atau 0,01)
R = Ulangan
Parameter yang diamati Konsumsi Bahan Bakar
Untuk mengetahui konsumsi bahan bakar digunakan persamaan sebagai berikut : t ... (7) Dimana:
Kb = Konsumsi bahan bakar (L/h) Vb = Volume konsumsi bahan bakar (ml)
t = Waktu rata-rata konsumsi bahan bakar (s) (Suhirta, 2008)
Kapasitas Kerja Alat
Kapasitas kerja adalah kemampuan kerja suatu alat atau mesin memperbaiki hasil (kg, lt) per satuan waktu. Dari satuan kapasitas kerja dapat dikonversikan menjadi satuan produk per kW per jam, bila alat/mesin itu menggunakan daya penggerak motor. Jadi satuan kapasitas kerja menjadi : kg.jam/kW, Lt.jam/kW.
Dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3).
Rendemen
Rendemen adalah perbandingan antara produk yang dihasilkan dari suatu proses terhadap bahan bakunya yang dinyatakan dengan persen (%). Menurut Purwono (2002), persentasi rendemen dapat dihitung dengan membandingkan massa awal bahan dengan massa akhir bahan dan dikali 100 %. Rumus untuk menghitung rendemen pengeringan dan rendemen penggilingan pada alat yang dibangun dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (4).
31
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh bahwa perlakuan pengujian terhadap kapasitas efektif alat, konsumsi bahan bakar dan rendemen dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Tabel 1. Hasil pengujian terhadap parameter yang diamati.
Perlakuan Kapasitas Efektif Alat (Kg/Jam)
Konsumsi Bahan
Bakar (Liter/Jam) Rendemen (%)
D1 2.753 1.207 48.83
D2 4.752 2.026 46.50
D3 1.881 1.332 42.67
Berdasarkan Tabel 1 dapat disimpulkan bahwa kapasitas alat terbesar diperoleh pada perlakuan D2 dengan ukuran diameter pulley 5 inci yaitu sebesar 4,752 kg/jam. Karena rpm yang dihasilkan sesuai dengan kinerja mata pisau pencacah sabut kelapa pada saat dilakukan pengujian sehingga tidak terjadi kendala pada kinerja alat, Sedangkan nilai kapasitas alat terkecil diperoleh pada perlakuan D3 dengan ukuran diameter pulley 8 inci yaitu sebesar 1,881 kg/jam.
Untuk konsumsi bahan bakar paling sedikit terdapat pada perlakuan D1 dengan ukuran diameter pulley 3 inci yaitu sebesar 1,207 (Liter/Jam). Sedangkan untuk konsumsi bahan bakar terbanyak terdapat pada perlakuan D2 dengan ukuran diameter pulley 5 inci yaitu sebesar 2,026 Liter karena alat bekerja dengan normal pada saat melakukan pencacahan sabut kelapa seberat 2 kg tanpa ada kendala hingga selesai pengujian. Rendemen yang dihasilkan paling banyak terdapat pada perlakuan D1 dengan ukuran diameter pulley 3 inci yaitu sebesar 48,83 %. Sedangkan Rendemen yang dihasilkan paling sedikit terdapat pada perlakuan D3 dengan ukuran diameter pulley 8 inci yaitu sebesar 42,67 %.
Dari perlakuan ketiga uji pulley memiliki kelebihan dan kekurangan yaitu pada perlakuan D1 yaitu pulley 3 menghasilkan kecepatannya tinggi akan tetapi tenaganya rendah. Pada perlakuan D2 yaitu pulley 5 menghasilkan kecepatan dan tenaga yang seimbang. Pada perlakuan D3 yaitu pulley 8 kecepatannya kurang akan tetapi tenaganya kuat.
Kapasitas Efektif Alat
Kapasitas efektif alat dapat diperoleh dengan membandingkan berat keseluruhan bahan yang diolah dengan waktu yang dibutuhkan untuk bahan tersebut sampai habis terolah. Waktu pengolahan dihitung dari mulai memasukkan bahan kedalam hopper sampai bahan habis terolah. Dari hasil analisis sidik ragam lampiran 3 dapat dilihat bahwa perbedaan ukuran diameter pulley memberikan pengaruh sangat nyata terhadap kapasitas efektif alat pengurai sabut kelapa, sehingga diperlukan analisa lanjutan yaitu dengan menggunakan Duncan Multiple Range Test (DMRT) untuk mengetahui hubungan antar perlakuan.
Tabel 2. Uji DMRT Kapasitas Efektif Alat Pengurai Sabut Kelapa.
Jarak DMRT
Perlakuan Rataan Notasi
0.05 0.01 0.05 0.01
3.46 1.328 2.011 D3 1.881 a A
1.58 0.606 2.114 D1 2.753 ab AB
- - - D2 4.752 c A
Keterangan : Notasi huruf yang berbeda pada kolom yang sama menunjukan perlakuan memberikan pengaruh yang nyata pada taraf 5 % dan sangat nyata pada taraf 1 %.
Berdasarkan tabel 2 memperlihatkan bahwa uji DMRT dengan taraf nyata 0,05 pada kapasitas efektivitas alat dengan perlakuan D3 berbeda nyata dengan perlakuan D2 tetapi tidak berbeda nyata dengan perlakuan D1 serta perlakuan D1
33
berbeda nyata dengan perlakuan D2. Begitu juga dengan uji DMRT pada taraf nyata 0,01, kapasitas efektivitas alat dengan perlakuan D3 berbeda sangat nyata dengan perlakuan D2, ini artinya efektivitas alat pengurai sabut kelapa dengan pulley yang berdiameter 8 inci berbeda dengan sangat signifikan dengan pulley yang berdiameter 5 inci. Tetapi efektivitas alat pengurai sabut kelapa dengan pulley yang berdiameter 3 inci tidak berbeda secara signifikan terhadap pulley yang berdiameter 5 inci maupun 8 inci.
Perlakuan D2 memiliki rata-rata kapasitas efektifitas alat sebesar 4,752 Kg/Jam berbeda 2,871 Kg/Jam dengan perlakuan D3 dan 1,999 Kg/Jam dengan perlakuan D1. Dengan demikian disimpulkan bahwa alat pengurai sabut kelapa terbaik yang diperoleh dari hasil penelitian ini adalah alat pengurai sabut kelapa yang dikenai perlakuan D2 dengan diameter Pulley 5 inci. Hal ini sesuai dengan literatur siregar (2018) yang menyatakan bahwa hubungan diameter pulley terhadap kapasitas efektif alat memperlihatkan bahwa semakin besar diameter pulley maka semakin rendah kapasitas efektif alat, dan semakin kecil diameter pulley maka semakin tinggi kapasitas efektif alat terjadi pada bahan yang bersifat lunak. Hubungan diameter pulley terhadap kapasitas efektif alat dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 3. Hubungan diameter pulley terhadap kapasitas efektif alat
Berdasarkan gambar 3 memperlihatkan bahwa persamaan garis yang terbentuk dari data efektivitas alat yaitu y = -0,2362x + 4,3883 dengan koefisien determinansi R2 = 0,1631. Persamaan garis digunakan untuk menyatakan hubungan antara diameter pulley dengan kapasitas efektif alat sementara koefisien determinansi R2 menyatakan ukuran kuat atau tidaknya hubungan keduanya. Nilai koefisien determinansi berada pada 0 sampai 1. Jika koefisien determinansi mendekati 1 semakin kuat hubungan antar variabel sebaliknya jika koefisien determinansi mendekati 0 semakin tidak berarti hubungan keduanya.
Nilai R2 = 0,1631 disimpulkan bahwa antara variabel x diameter pulley dengan variabel y kapasitas efektif alat tidak memiliki hubungan berarti. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwasanya tidak ada hubungan kuat secara linear antara diameter puley terhadap kapasitas efektif alat. Secara teoritis menurut Yusuf (2015) yang menyatakan semakin nyata hubungan linier atau garis lurus, maka semakin kuat atau tinggi derajat hubungan garis lurus antara kedua variabel atau lebih. Akan tetapi diameter pulley pada perlakuan D1 seharusnya menghasilkan KEA yang paling tinggi karena kecepatan putaran poros lebih tinggi dari pada perlakuan D2 dan D3, pada kenyataannya hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan D1 memiliki KEA lebih rendah dari D2, hal ini disebabkan oleh terjadinya slip pada pulley ketika bahan dimasukkan sehingga KEA pada perlakuan D1 menjadi lebih rendah dari pada D2. Slip kemungkinan terjadi karena daya yang ditransmisikan ke mata pisau tidak mencukupi. KEA pada perlakuan D3 rendah disebabkan oleh rendahnya kecepatan putaran yang dihasilkan oleh pulley dengan diameter 8 inci. Dengan demikian perlakuan yang memiliki KEA paling baik adalah perlakuan D2.
35
Konsumsi Bahan Bakar
Data konsumsi bahan bakar diperoleh dari jumlah bahan bakar yang dihabiskan ketika mesin beroperasi menguraikan sabut sebanyak 2 kg. Dari hasil analisis sidik ragam lampiran 4 dapat dilihat bahwa perbedaan ukuran diameter pulley memberikan pengaruh nyata terhadap konsumsi bahan bakar alat pengurai sabut kelapa, sehingga diperlukan analisa lanjutan yaitu dengan menggunakan Duncan Multiple Range Test (DMRT) untuk mengetahui hubungan antar perlakuan.
Tabel 3. Uji DMRT Konsumsi Bahan Bakar Alat Pengurai Sabut Kelapa.
Jarak DMRT
Perlakuan Rataan Notasi
0,05 0,01 0,05 0,01
3,46 0,648 0,982 D1 1,207 a A
1,58 0,296 1,032 D3 1,332 ab A
- - - D2 2,026 c A
Keterangan : Notasi huruf yang berbeda pada kolom yang sama menunjukan perlakuan memberikan pengaruh yang nyata pada taraf 5 % dan sangat nyata pada taraf 1 %.
Berdasarkan tabel 3 memperlihatkan bahwa uji DMRT dengan taraf nyata 0,05 pada konsumsi bahan bakar dengan perlakuan D1 berbeda nyata dengan perlakuan D2 tetapi tidak berbeda nyata dengan perlakuan D3 serta perlakuan D3 berbeda nyata dengan perlakuan D2. Hal ini berarti konsumsi bahan bakar alat pengurai sabut kelapa dengan pulley yang berdiameter 5 inci berbeda signifikan dengan pulley yang berdiameter 3 inci maupun pulley yang berdiameter 8 inci.
Tetapi konsumsi bahan bakar alat pengurai sabut kelapa dengan pulley yang berdiameter 8 inci tidak berbeda secara signifikan terhadap pulley yang berdiameter 3 inci. Lain halnya dengan uji DMRT pada taraf nyata 0,01, konsumsi bahan bakar pada semua perlakuan tidak berbeda secara signifikan. Hal
ini sesuai dengan literatur Rosyadi (2014) yang menyatakan konsumsi bahan bakar (Fuel Consumption) apabila semakin tinggi putaran mesin maka konsumsi bahan bakar juga semakin tinggi.
Perlakuan D1 memiliki rata-rata konsumsi bahan bakar sebesar 1,207 Liter/Jam berbeda 0,125 Liter/Jam dengan perlakuan D3 dan 0,819 Liter/Jam dengan perlakuan D2. Dengan demikian disimpulkan bahwa alat pengurai sabut kelapa terbaik yang diperoleh dari hasil penelitian ini adalah alat pengurai sabut kelapa yang dikenai perlakuan D1 dengan diameter Pulley 3 inci.
Hubungan diameter pulley terhadap konsumsi bahan bakar dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 4. Hubungan Diameter Pulley Terhadap Konsumsi Bahan Bakar Berdasarkan Gambar 4 memperlihatkan bahwa persamaan garis yang terbentuk antara variabel x diameter pulley dan y konsumsi bahan bakar yaitu y = 0,0048x + 1,4963 dengan R2 = 0,0007 cukup dekat dengan 0. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa antara diameter pulley dengan konsumsi bahan bakar hampir tidak memiliki hubungan. Hal ini berarti tidak terdapat pengaruh antara ukuran diameter pulley terhadap konsumsi bahan bakar yang mempengaruhi adalah kecepatan putaran. Rosyadi (2014) menyatakan konsumsi bahan bakar (Fuel Consumption) apabila semakin tinggi putaran mesin maka konsumsi
37
bahan bakar juga semakin tinggi.
Rendemen
Data rendemen diperoleh dari berat cocopeat yang dihasilkan mesin pengurai sabut kelapa dengan berat awal sabut 3000 gram dan diulang sebanyak tiga kali pada masing-masing pulley yaitu pulley berdiameter 3 Inci, 5 Inci, dan 8 Inci. Dari hasil analisis sidik ragam lampiran 5 dapat dilihat bahwa perbedaan ukuran diameter pulley memberikan pengaruh nyata terhadap rendemen yang dihasilkan alat pengurai sabut kelapa, sehingga diperlukan analisa lanjutan yaitu dengan menggunakan Duncan Multiple Range Test (DMRT) untuk mengetahui hubungan antar perlakuan.
Tabel 4. Uji DMRT Rendemen yang Dihasilkan Alat Pengurai Sabut Kelapa.
Jarak DMRT
Perlakuan Rataan Notasi
0.05 0.01 0.05 0.01
3.46 2.557 3.873 D3 42.667 a A
1.58 1.168 4.073 D2 46.500 b A
- - - D1 48.833 c A
Keterangan : Notasi huruf yang berbeda pada kolom yang sama menunjukan perlakuan memberikan pengaruh yang nyata pada taraf 5 % dan sangat nyata pada taraf 1 %.
Berdasarkan tabel 4 memperlihatkan bahwa uji DMRT dengan taraf nyata 0,05 pada rendemen dengan perlakuan D1, perlakuan D2, dan perlakuan D3 ketiganya berbeda nyata . Hal ini berarti rendemen yang dihasilkan alat pengurai sabut kelapa dengan pulley yang berdiameter 3 inci, 5 inci dan 8 inci berbeda signifikan. Untuk uji DMRT pada taraf nyata 0,01, perlakuan D3 berbeda sangat nyata dengan perlakuan D1 tetapi tidak berbeda sangat nyata dengan perlakuan D2 serta perlakuan D2 tidak berbeda sangat nyata dengan perlakuan D1. Hal ini berarti rendemen yang dihasilkan alat pengurai sabut kelapa dengan pulley
yang berdiameter 8 inci berbeda sangat signifikan dengan pulley yang berdiameter 3 inci.
Perlakuan D1 memiliki rata-rata persentase rendemen sebesar 48,833 % berbeda 2,333 % dengan perlakuan D2 dan 6,166 % dengan perlakuan D3.
Dengan demikian disimpulkan bahwa alat pengurai sabut kelapa terbaik yang diperoleh dari hasil penelitian ini ditinjau dari rendemen yang dihasilkan adalah alat pengurai sabut kelapa yang dikenai perlakuan D1 dengan diameter Pulley 3 inci dengan rendemen sebesar 48,833 %. Pada pengujian tidak didapatinya hasil rendemen cocopeat mendekati nilai 100 % karena dari proses penguraian sabut kelapa menghasilkan dua produk yaitu cocopeat dan cocofiber. Rendemen cocopeat terbaik yang didapati pada penelitian ini yaitu sebesar 48,833 %.
Hubungan diameter pulley terhadap rendemen yang dihasilkan dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 5. Hubungan Diameter Pulley Terhadap Rendemen yang Dihasilkan Berdasarkan Gambar 5 memperlihatkan bahwa semakin besar diameter pulley semakin sedikit rendemen yang dihasilkan, dan semakin kecil diameter pulley maka semakin banyak rendemen yang dihasilkan. Hal ini disebabkan semakin kecil ukuran diameter pulley maka akan semakin kencang putaran pada pulley yang digerakkan sehingga persentase bahan tertinggal akan
39
semakin kecil disebabkan dapat mengurai sabut kelapa dengan baik. Apabila semakin besar ukuran diameter pulley maka akan semakin lambat putaran pada pulley yang digerakkan sehingga bahan tertinggalnya semakin besar. Persamaan garis pada gambar terbentuk dari persamaan y = -1,2367x + 52,596 dengan nilai R² = 0,9994 cukup dekat dengan 1. Nilai ini menunjukkan hubungan antara diameter pulley dan rendemen sangat kuat sehingga dapat disimpulkan bahwa rendemen yang dihasilkan sangat dipengaruhi oleh ukuran diameter pulley. Hal ini sesuai dengan literatur Catur (2019) yang menyatakan bahwa semakin besar ukuran diameter pulley yang digunakan maka persentase bahan tertinggalnya semakin tinggi dan semakin kecil ukuran diameter pulley yang digunakan, persentase bahan tertinggal semakin rendah.
