% dapat mengurangi panas.
3 75 % dapat mengurangi panas.
Pekerja menginginkan beban yang disaring
2 saat proses penyaringan tidak terlalu berat 4 100 % sehingga posisi tubuh dapat stabil.
Pekerja menginginkan posisi alat saring
3 yang lebih tinggi sehingga posisi kerjanya 2 50 % tidak terlalu membungkuk.
Tabel 4.3 menunjukkan hasil rekapitulasi data keinginan pekerja untuk perbaikan alat saring, dimana diperoleh hasil tingkat keinginan terbesar pada keinginan pekerja untuk mengurangi beban yang berlebih pada saat melakukan proses penyaringan agar posisi tubuh saat melakukan aktivitas tersebut dapat stabil.
4.2.2 Penentuan Solusi Perancangan Berdasarkan kebutuhan perancangan yang telah dinyatakan dengan jelas,
maka dapat dikembangkan suatu solusi pemecahan masalah. Penentuan solusi perancangan haruslah berorientasi pada pemenuhan kebutuhan perancangan yang berasal dari engineer atau peneliti. Pada penjabaran kebutuhan, peneliti melihat adanya peluang untuk mengantisipasi timbulnya keluhan pada bagian tubuh yaitu dengan merancang sebuah alat bantu kerja (fasilitas kerja) berupa alat penyaring tahu. Perancangan alat penyaring tahu tersebut bertujuan untuk mengurangi atau meminimalkan keluhan. Untuk merancang alat penyaring tahu tersebut peneliti mengadopsi dan memodifikasi prinsip kerja alat ekstraktor madu dan mesin maka dapat dikembangkan suatu solusi pemecahan masalah. Penentuan solusi perancangan haruslah berorientasi pada pemenuhan kebutuhan perancangan yang berasal dari engineer atau peneliti. Pada penjabaran kebutuhan, peneliti melihat adanya peluang untuk mengantisipasi timbulnya keluhan pada bagian tubuh yaitu dengan merancang sebuah alat bantu kerja (fasilitas kerja) berupa alat penyaring tahu. Perancangan alat penyaring tahu tersebut bertujuan untuk mengurangi atau meminimalkan keluhan. Untuk merancang alat penyaring tahu tersebut peneliti mengadopsi dan memodifikasi prinsip kerja alat ekstraktor madu dan mesin
Prinsip kerja pengering mesin cuci Pertama pakaian kotor dimasukan kedalam drum atau bak mesin cuci. Kontrol (alat elektronik yang mengatur semua pergerakan mesin cuci) akan mendeteksi berapa berat dari pakaian (dengan mengetahui berapa beban motor), setelah berat pakaian diketahui kontrol akan mengatur level air, waktu cuci, waktu bilas, waktu pengeringan, dan membuka katup air masuk (water inlet valve). Setelah level air tercapai katup air masuk akan ditutup dan agitator mulai berputar untuk menciptakan putaran air. Bila kontrol telah mendeteksi waktu cuci habis, motor akan berhenti memutar agitator dan katup buang pun dibuka sehingga air hasil pencucian dibuang keluar. Setelah air buangan di buang, drum tempat pakaian akan berputar untuk membuang sisa- sisa air yang ada di dalam pakaian. www.google.com
Setelah itu katup bilas ditutup dan katup air masuk dibuka air pun masuk ke drum mesin cuci, bila level sudah sampai katup air masuk pun ditutup dan mesin cuci pun mulai membilas. Jika waktu bilas sudah habis, maka kontrol akan membuka katup buang dan air bilasan pun keluar. Setelah itu proses pengeringan pun dilakukan dengan jalan memutar drum mesin cuci. Jika waktu pengeringan sudah habis maka mesin cuci pun berhenti secara otomatis dan proses pencucian telah selesai.
Lain halnya dengan prinsip ekstraktor madu, cara kerja dari ekstraktor madu yaitu madu dimasukkan ke dalam suatu seri keranjang kawat yang berbentuk tangki silinder, yang berisikan empat kawat dengan ukuran berbeda, lalu madu dialirkan pada keranjang kecil hingga menuju pinggir, pada proses penyaringan madu, tenaga yang digunakan adalah tenaga manual yang berasal dari engkol tanggan penggunanya (Winarno,1982).
Solusi perancangan alat penyaring tahu diadopsi dari prinsip kerja beberapa mesin diatas, namun dengan modifikasi dari engineer, sehingga diperoleh solusi perancangan sebagai berikut.
Tabel 4.4 Penentuan Solusi Perancangan
Solusi Perancangan
Merancang alat melakukan
saring yang aktivitas
menginginka
dilengkapi dengan menyaring
n beban yang
handwheel (engkol pekerja
tahu
disaring saat
tangan) untuk lelah
merasa
proses
membantu beban
karena
penyaringan
meringankan beban. disaring
yang
tidak terlalu
terlalu
berat
berat sehingga
sehingga
tubuh dalam
posisi tubuh
kondisi tidak
dapat stabil.
stabil. Pada
saat 75 Pekerja
75 Merancang alat
saring yang dapat cair dari tungku,
2 mengambil kedelai
menginginka
mengurangi panas maupun
n alat saring
akibat uap berlebih. menyaring
yang dapat
merasakan panas dan
sering berkeringat karena uap panas.
3 Pada
50 Menyediakan alat memindahkan
saat 50 Pekerja
saring yang dapat kedelai cair dari
menginginka
mengurangi posisi dalam
n posisi alat
pekerja yang terlalu pekerja
tungku
saring yang
membungkuk. tidak
merasa
lebih tinggi
nyaman
sehingga
karena posisi
posisi
kerja yang terlalu
kerjanya
membungkuk.
tidak terlalu membungku tidak terlalu membungku
Dari tabel 4.4 diperoleh solusi perancangan, namun berdasarkan prioritas yang terbesar maka solusi perancangan difokuskan pada solusi pertama, dimana solusi tersebut adalah merancang alat saring yang dilengkapi dengan handwheel (engkol manual) yang berfungsi untuk meringankan beban.
4.2 Perancangan Alat Penyaring Tahu
Perancangan alat penyaring tahu ditentukan berdasarkan perhitungan energi ekspenditure sebelumnya dan data anthropometri pekerja dengan perhitungan persentil yang telah dilakukan. Perhitungan energi ekspenditure sebelum perancangan digunakan untuk mengetahui beban kerja atau konsumsi energi yang dihasilkan. Perhitungan energi ekspenditure pada bagian penyaringan dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 4.5 Konsumsi Energi pada Bagian Penyaringan Denyut Jantung Denyut Jantung Sebelum
Bekerja (per
Setelah Bekerja
Pekerja menit)
(per menit)
Ya
Yb KE
9.342626 6.830291 Rata-rata
Hasil perhitungan konsumsi energi (rata-rata) pada bagian penyaringan sebesar 6,06 kcal/min, dari hasil tersebut dapat dikategorikan sebagai jenis pekerjaan berat. Selain tingkat konsumsi energi yang dibutuhkan dalam perancangan alat saring, data anthropometri juga harus disesuaikan dengan penggunanya. Hal ini sesuai dengan prinsip ergonomi dimana jenis pekerjaan harus disesuaikan dengan manusia yang menggunakannya agar keluhan atau permasalahan yang terjadi dapat dikurangi dan menmbulakan kenyamanan. Data anthropometri yang digunakan dalam perancangan alat penyaring tahu meliputi:
a. Lebar bahu (lb)
b. Diameter lingkar genggam (dlg)
c. Tinggi bahu berdiri (tbb)
d. Lebar tangan (lt)
e. Tinggi siku berdiri (tsb)
Data yang terkumpul, kemudian ditentukan perhitungan persentilnya, untuk mendapatkan batas ukuran yang diperlukan. Persentil yang digunakan pada perancangan alat penyaring tahu yaitu persentil 5, 50 dan
95. Penentuan persentil ini ditentukan dengan pertimbangan bahwa persentil ini dapat mengakomodasi data persentil ke 5, 50 atau 95, sehingga populasi dapat terlayani (Zelnik dan Panero, 2003).
Tabel 4.6 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Persentil Data Antropometri No
Data yang diukur
1 Lebar bahu
3 Tinggi bahu berdiri tbb
4 Lebar tangan
lt
5 Tinggi siku berdiri
tsb
Perancangan alat penyaring tahu ditentukan berdasarkan data anthropometri pekerja dan perhitungan persentil yang telah dilakukan. Pada tahap ini dilakukan penentuan ukuran alat penyaring tahu. Penentuan dimensi ukuran dilakukan sebagai berikut:
1. Panjang alat saring Data anthropometri yang dibutuhkan untuk menentukan panjang alat
saring adalah lebar bahu (lb) dengan persentil ke-95. Penggunaan persentil dimaksudkan agar pekerja yang bekerja pada bagian penyaringan dapat merasa nyaman. Perhitungan panjang alat saring, sebagai berikut:
Panjang alat saring = lb (P95) ± allowance
= 47,19 – 5 = 42,19 cm
dengan pembulatan hasil perhitungan di atas, diperoleh panjang alat saring hasil rancangan sebesar 42,19 cm.
2. Tinggi alat saring Data anthropometri yang dibutuhkan untuk menentukan ketinggian alat
saring adalah tinggi bahu berdiri (tbb) dengan persentil ke-5. Penggunaan persentil dimaksudkan pekerja dapat mengakomodasikan tinggi yang sesuai. Perhitungan ketinggian alat saring, sebagai berikut:
Ketinggian alat saring = tbb (P5) ± allowance - ketingian sumur
= 119,68 + 10 - 80 = 49,68 cm
dengan pembulatan hasil perhitungan di atas, diperoleh ketinggian alat saring rancangan sebesar 49,68 cm.
3. Tebal engkol
Data anthropometri yang dibutuhkan untuk menentukan tebal engkol adalah diameter lingkar genggam (dlg) dengan persentil ke-5. Penggunaan persentil
dimaksudkan agar pekerja merasa nyaman saat mengoperasikan alat penyaring dengan tangan (mengengkol). Perhitungan tebal engkol, sebagai berikut:
Diameter engkol = dlg (P5)
= 2,55 cm
dengan pembulatan hasil perhitungan di atas, diperoleh tebal engkol hasil rancangan sebesar 2,55 cm.
4. Panjang engkol Data anthropometri yang dibutuhkan untuk menentukan panjang engkol
adalah lebar tangan (lt) dengan persentil ke-95. Penggunaan persentil dimaksudkan agar pekerja yang memiliki ruang gerak yang sesuai saat menggunbakan engkol. Perhitungan panjang engkol, sebagai berikut:
Panjang engkol = ptt (P95) ± allowance
= 16,62 -5 = 11,62 cm
dengan pembulatan hasil perhitungan di atas, diperoleh panjang engkol hasil rancangan sebesar 11,62 cm.
Gambar rancangan detail alat penyaring tahu, dapat dijelaskan melalui gambar berikut.
Gambar 4.2 Gambar alat saring tampak atas
Gambar 4.3 Gambar alat saring tampak depan
Gambar 4.4 Gambar alat saring tampak samping
Gambar 4.5 Alat penyaring tahu (3d)
Ukuran rancangan alat penyaring tahu ditentukan dengan pertimbangan beberapa faktor, seperti data anthropometri pekerja serta persentil yang digunakan. Gambar rancangan hasil perhitungan dijelaskan melalui gambar 4.4 sebagai berikut.
Gambar 4.6 Rancangan alat saring
Berdasarkan gambar hasil rancangan tersebut, dapat ditentukan dimensi alat saring hasil rancangan adalah sebagai berikut.
Tabel 4.7 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Dimensi Alat Saring
Dimensi Alat Saring
1 - Panjang alat saring 42,19 cm - Ketinggian alat saring
49,68 cm
Dimensi engkol - Tebal engkol
2,55 cm
2 - Panjang engkol 11,62 cm
4.3 Bill of Material Rancangan Alat Penyaring Tahu Material penyusun produk alat penyaring tahu (bill of material)
terdapat beberapa komponen. Komponen-komponen tersebut dirangkai terdapat beberapa komponen. Komponen-komponen tersebut dirangkai
Alat penyaring tahu (1)
Sistem Penggerak (1)
Rangka dasar Wadah
Besi L Las
Wadah dalam
Wadah
Sprocket Bevel
luar
gear
Gambar 4.7 Bill of material rancangan alat saring
Berdasarkan gambar 4.5 dapat dijelaskan dari masing-masing komponen penyusun produk beserta fungsinya, yaitu:
1. Alat penyaring tahu, merupakan gabungan dari beberapa komponen penyusun yang berfungsi untuk mengurangi beban kerja (kelelahan).
2. Rangka dasar, merupakan gabungan rangka besi dengan proses pengelasan ynag berfungsi sebagai penyangga.
3. Wadah, berfungsi sebagai tempat penampungan kedelai cair sebelum mulai disaring. Wadah tersebut terdiri dari dua bagian, yaitu bagian luar dan bagian dalam, yang terbuat dari alumunium.
4. Sistem penggerak merupakan bagian dari rangka yang berfungsi untuk menggerakkan alat penyaring tahu melalui putaran, dimana rangka tersebut terbuat dari bevel gear, sprocket, flywheel, handwheel, as dan bearing.
4.4 Penentuan Spesifikasi Produk Spesifikasi produk ditentukan berdasarkan komponen-komponen
yang digunakan dalam perancangan alat penyaring tahu. Komponen yang digunakan dalam perancangan alat penyaring tahu. Komponen
1. Bevel gear Bevel gear dipilih karena berfungsi sebagai komponen penggerak
(transmisi daya) yang dapat membantu meringankan beban. Bevel gear yang digunakan dalam perancangan adalah bevel gear bekas, dengan spesifikasi 10T,16T. Hal ini dilakukan untuk meminimasi biaya perancangan.
Gambar 4.8 Bevel gear
2. Sprocket Sprocket merupakan bagian gear dan rantai sepeda yang berfungsi
untuk mentransmisikan daya melalui putaran untuk menggerakkan handwheel(engkol). Sprocket yang digunakan dalam perancangan adalah sprocket bekas yang berasal dari sepeda dengan spesifikasi 16T,32T. Sprocket dengan spesifikasi tersebut dipilih sebab daya putar yang digunakan sangat kecil, karena perbandingan gear hanya sebesar 1 : 2. Selain alasan tersebut sprocket sepeda dipilih karena biaya yang dibutuhkan/ dikeluarkan relative murah (minimasi biaya perancangan).
Gambar 4.9 Sprocket
3. Flywheel Flywheel merupakan komponen yang berfungsi untuk menyimpan
tenaga. Flywheel yang digunakan dalam perancangan adalah flywheel bekas yang berasal dari mobil, dengan spesifikasi diameter yang digunakan sebesar
17cm. Pemilihan flywheel bekas dilakukan untuk meminimasi biaya perancangan.
Gambar 4.10 Flywheel
4. Wadah Wadah merupakan komponen yang berfungsi sebagai tempat
meletakkan kedelai cair, sebelum kedelai tersebut disaring. Wadah yang digunakan dalam perancangan terbuat dari alumunium lembaran dengan tebal 0,6 mm yang dibuat berbentuk tabung. Pemilihan alumunium dalam penentuan komponen wadah, karena sifat alumunium yang tahan terhadap panas serta aman digunakan terhadap bahan makanan (tidak mudah berkarat).
Gambar 4.11 Wadah
5. Rangka Rangka merupakan komponen yang berfungsi sebagai penyangga
serta pelindung, dimana kompen tersebut terbuat dari besi St 37. Besi tersebut dipilih karena memiliki kemampuan yang kuat untuk menopang beban. Rangka terdiri dari rangka dasar dan juga rangka penggerak.
Gambar 4.12 Rangka
4.5 Proses Perakitan Alat Penyaring Tahu
Perakitan alat penyaring tahu dimulai dengan merakit komponen rangka dasar dengan sistem penggerak yang meliputi perakitan bevel gear, sprocket, as, dll (a) yang kemudian dilanjutkan dengan perakitan/ pemasangan wadah ke dalam komponen tersebut. Wadah luar (b) dipasangkan/ diletakkan tepat diatas as, kemudian wadah dalam (c) Perakitan alat penyaring tahu dimulai dengan merakit komponen rangka dasar dengan sistem penggerak yang meliputi perakitan bevel gear, sprocket, as, dll (a) yang kemudian dilanjutkan dengan perakitan/ pemasangan wadah ke dalam komponen tersebut. Wadah luar (b) dipasangkan/ diletakkan tepat diatas as, kemudian wadah dalam (c)
Gambar 4.13 Proses perakitan alat saring
4.6 Prototipe Alat Penyaring Tahu
Prototipe merupakan hasil rancangan yang dibuat berdasarkan perhitungan anthropometri pekerja dengan tujuan sebagai evaluasi produk. Gambar 4.14 berikut ini merupakan prototipe hasil rancangan alat penyaring tahu.
Gambar 4.14 Prototipe rancangan alat penyaring tahu
Berdasarkan prototype tersebut, evaluasi hasil rancangan dapat ditentukan
dengan mengoperasikan alat saring untuk mengetahui hasil yang diinginkan.
4.7 Penentuan Mekanika Alat Penyaring Tahu Pada tahap ini dilakukan perhitungan mekanik alat penyaring tahu.
Mekanika alat penyaring adalah sebagai berikut.
1. Perhitungan kecepatan putar alat saring
Jika diketahui Z 1 = 32 Z 2 = 16 Z 3 = 10
Z 4 = 16 N akhir (kecepatan putar yang diinginkan) = 120 rpm Dimana Z 1 ,Z 3 sebagai drive dan Z 2 ,Z 4 sebagai driven Maka perhitungan N awal adalah
N akhir :N awal =Z drive :Z driven
120 : N awal = 32 x 10 : 16 x 16 N awal = 96 rpm
Dimana : Z = jumlah gigi N awal = kecepatan putar awal (rpm) N akhir = kecepatan putar akhir (rpm)
2. Perhitungan gaya sentrifugal Jika diketahui :
m = 62 kg R = 40 cm = 0.4 m
ω = 120 rpm V=ωx2xπxR
= 5.024 m/s Maka gaya sentrifugal Fr = m x a
= 62 x
0 . 4 = 3912.289 kg.m/s 2
Dimana : m = massa (kg) R = jari-jari (cm) ω = Kecepatan sudut (rpm)
V = kecepatan (m/s)
3. Perhitungan torsi putar Panjang engkol (l) = 11,62 cm gaya yang digunakan untuk mengengkol (F) = 20 kgf maka perhitungan torsi engkol :
τ=Fxl = 20 x 11,62 = 232,4 kg.f.cm.
4. Perhitungan kekuatan rangka
Jika diketahui: Jika diketahui:
gaya flywheel = 20 N maka kekuatan rangka:
e F=0 N- m.g = 0
N = m.g N = 620 N kekuatan rangka
e F=0 – F1 – F2 + F3 = 0
– 620 – 20 + F3 = 0 F3 = 640 N
5. Kapasitas wadah (dalam)
Jika diketahui :
Tinggi tabung (t) = 28 cm Diameter tabung (d) = 40 cm Jari-jari tabung (r) = 20 cm
p = 3 , 14
maka volume (kapasitas) tabung:
V = p x r ²x t
V = 3,14 x 20 ²x 28
V = 35168 3 cm
4.8 Penentuan Estimasi Biaya Alat Penyaring Tahu Estimasi biaya dilakukan untuk memperkirakan besarnya biaya yang
dikeluarkan untuk perancangan alat bantu fasilitas kerja yang berupa alat penyaring tahu untuk mengurangi tingkat kelelahan dan membantu mengurangi beban. Asumsi biaya yang dihitung meliputi biaya material, dan biaya non material. Keseluruhan biaya material yang ditunjukkan diperoleh dari bengkel RWIN development mesin dan peralatan industri.
Tabel 4.8 Estimasi Biaya Material
No.
Bahan
Kegunaan pada alat saring
Ukuran
Biaya (Rp)