PERANCANGAN ALAT PEMILAH SAMPAH DENGAN KAPASITAS 10 TON/JAM

(1)

i

PERANCANGAN ALAT PEMILAH SAMPAH

DENGAN KAPASITAS 10 TON/JAM

Tugas Akhir

Diajukan Kepada :

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin

DWI HERY SUSANTO PURNOMO NIM: 201110120311045

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2016


(2)

ii POSTER


(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

vii Abstrak

Alat pemilah sampah yaitu suatu alat yang digunakan untuk memilah sampah organik dan anorganik. Sampah terbagi menjadi dua yaitu sampah organik dan sampah anorganik agar sampah bisa di proses lebih lanjut, maka sampah harus dipilah. Desain alat pemilah sampah ini bertujuan untuk menyingkirkan sampah anorganik, sehingga sampah organik bisa di proses di dalam diegerter untuk di jadikan biogas.

Untuk mendapatkan desain alat pemilah sampah ini dimulai dengan menggambar desian menggunakan software autodesk inventor yang meliputi rangka, screw conveyor, dan komponen lainnya, disertai langkah kerjanya. Kemudian dilakukan perhitungan kekuatan bahan, pemilihan bahan, sampai memperoleh dimensi yang paling aman.

Alat ini dibuat dengan dimensi sebagai berikut : panjang rangka 4500 mm, lebar 2000 mm, tinggi 2000 mm dengan menggunakan pipa besi profil persegi ukuran 40 mm x 40 mm, tebal 1.6 mm, motor penggerak DC 1 HP. Kapasitas alat pemilah yaitu 10 ton/jam dirancang sesuai ukuran bak dam truck sampah. Hasil pemilahan sampah organik langsung dimasukkan ke dalam diegester untuk di fermentasi sebagai biogas dan sampah anorganik bisa didaur ulang.


(8)

viii Abstrak

Garbage sorter tool is a tool used for sorting organic and inorganic waste. Garbage is divided into two organic waste and inorganic waste so that garbage can be processed further, the waste must be sorted. Garbage sorter tool design aims to get rid of inorganic waste, so that organic waste can be processed in biogas diegerter to be made.

Process design of this tool begining by drawing sketch of frame structure, driving tool and other detail part using inventor software who include the frame, screw conveyor, and other components, accompanied by his step. Then calculate the strength of materials, materials selection, to obtain the dimensions of the safest.

This tool is made with the following dimensions: length frame of 4500 mm, width 2000 mm, height 2000 mm using a square profile iron pipe size of 40 mm x 40 mm, 1.6 mm thick, 1 HP DC motor drive. Sorting equipment capacity of 10 tons / hour designed to suit the size of the dam basin trash truck. Results sorting organic waste directly inserted into diegester for fermentation as biogas and inorganic waste can be recycled.


(9)

ix

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr.Wb

Alhamdulillah, atas limpahan rahmat serta hidayah-Nya Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Shalawat dan salam semoga senantiasa tercurah kepada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW dan keluarga, sahabat, serta pengikutnya hingga akhir zaman.

Selanjutnya penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak . Tugas Akhir ini dapat terwujud atas bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Kedua orang tua tercinta, yang jasa-jasa mereka tidak dapat terwakilkan dengan tulisan.

2. Ir. A. Fauzan HS, MT. dan Ir. Mulyono, MT. yang telah dengan sabar membimbing penulis dalam menempuh perkuliahan serta penyusunan Tugas Akhir.

3. Seluruh dosen Teknik mesin yang telah sabar membimbing penulis selama masa kuliah.

4. Teman - Teman Teknik Angkatan 2011 Mesin dan jurusan lain terima kasih semuanya.

Kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan. Penulis berharap Tugas Akhir ini berguna bagi semua pihak khususnya untuk pengembangan Teknologi Terbarukan yang berkembang saat ini.

Wassalamu’alaikum Wr.Wb

Malang, 23 Januari 2016


(10)

x

DAFTAR ISI

Lembar Judul ...i

Poster ...ii

Lembar Pengesahan ...iii

Lembar Konsultasi ...iv

Surat Pernyataan Tidak Plagiat ...v

Abstraksi Indonesia ...vi

Abstraksi English ...vii

Kata Pengantar ...viii

Daftar Isi...ix

Daftar Tabel ...xii

Daftar Gambar ...xiii

BAB I Pendahuluan 1.1Latar Belakang ...1

1.2Rumusan Masalah ...2

1.3Tujuan ...2

1.4Manfaat . ...2

1.5Batasan Masalah . ...5

BAB II Landasan Teori 2.1Pengertian Alat Pemilah Sampah ...6

2.2Jenis-Jenis Sampah . ...7


(11)

xi

2.4Pengertian Poros ... ...17

2.5Macam-Macam Motor Penggerak ... 21

2.6Pengertian dan Spesifikasi Bearing ... 25

2.7Macam-Macam Alat Pemilah Sampah ... 27

BAB III Metode Perancangan 3.1Diagram Alir Perancangan ...30

3.2Pernyataan Kebutuhan ...32

3.3Pertimbangan Perancangan ...32

3.4Tuntutan Perancangan ...33

BAB IV Perhitungan 4.1Perhitungan Hopper ...35

4.2Perhitungan Screw Conveyor I (Input) ... 37

4.2.1 Gaya-Gaya pada Screw Conveyor ... 42

4.3Perhitungan Diameter Poros ...43

4.4Menentukan Daya Motor ... 45

4.5Perhitungan Screw Conveyor II (Output) ...47

4.5.1 Gaya-Gaya pada Screw Conveyor ...52

4.6Perhitungan Diameter Poros ...53

4.7Perhitungan Motor Penggerak ... 55

4.8Perancangan Sabuk ... 57

4.8.1 Perhitungan Sabuk I pada puli motor dengan puli poros Screw.... 58

4.8.2 Perhitungan Sabuk I pada puli motor dengan puli poros Screw.... 61


(12)

xii

4.10 Perancangan Pasak ...64 BAB V Penutup

5.1 Kesimpulan ...67 5.2 Saran ...67 DAFTAR PUSTAKA


(13)

xiii

Daftar Tabel

Tabel 4.1 Baja Karbon untuk Kontruksi yang difinisikan untuk Poros ...25

Tabel 4.2 Ukuran Diameter Pulley...55

Tabel 4.3 Ukuran Bearing ... 61


(14)

xiv

Daftar Gambar

Gambar 2.1 Belt Conveyor ... 9

Gambar 2.2 Bucket Elevator. ... 10

Gambar 2.3 Screw Conveyor ... 11

Gambar 2.4 Scrapper Conveyor ... 14

Gambar 2.5 ApronCoveyor ... 15

Gambar 2.6 Pneumatic Conveying ... 16

Gambar 2.7 Bagian-bagian motor AC Induksi ... 21

Gambar 2.8 Bagian-bagian Motor DC ... 23

Gambar 2.9 Bearing ... 25

Gambar 2.10 Doda Bio Separator ... 27

Gambar 2.11 Turbo Separator ... 28

Gambar 2.12 Tiger HS640 ... 28

Gambar 3.1 Diagram alir proses perancangan Pahl and Beitz ... 30

Gambar 4.1 Hopper ...... 35

Gambar 4.2 Screw conveyor ... 37

Gambar 4.3 Poros Screw ... 43

Gambar 4.4 Screw Conveyor ... 47

Gambar 4.5 Poros Screw ... 53

Gambar 4.6. sabuk tipe A ... 57

Gambar 4.7. Sabuk tipe B ... 58

Gambar 4.8. Sistem pulley sabuk V ... 59


(15)

xv

Daftar Pustaka

TPA Talang Agung, 2015. Data Sampah yang masuk ke TPA. Kepanjen. TPA Supit Urang, 2013. Data Sampah yang masuk ke TPA. Malang. Mentri energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia, 2014

Hambali Eliza, 2007. Teknologi Bioenergi. Agromedia pustaka. Jakarta. Hal 60 Mulyono Tri, 2003.Teknologi Beton. Andi yogyakarta. Jakarta. Hal 3- 4

Sujarwo, Tristanti, Widyaningsih, 2014. Pengertian Sampah organik dan anorganik.

Yayan khancoetz. 2013. Screw Conveyor. Online.

(file:///D:/materi%20semester%208/T.A/sampah/refrence/Screw%20 Conveyor.html)

Juniper. 2012. Biogas yield compansion, tersedia pada www.basicinformation-biogas.com/ diakses tanggal 28 april 2015

Sularso, Ir.MSME Suga, kiyokatsu. 1997. Dasar-Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. cetakan kesembilan. PT. Paradnya Paramitha. Jakarta.

Spivakovsky, A. V, Dyachkov. Conveyor and related equipment. Moscow. Dobrovolsky, V. 1996. Machine Elements. Moscow


(16)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Pada data terakhir bulan juli tahun 2013 volume sampah di TPA Supit Urang Kota Malang mencapai 1642,5 m3 atau 420,48 ton per 12 jam bisa dihasilkan gas sebanyak 8212,5 m3, pembuatan biogas memerlukan proses fermentasi dengan menggunakan digester yang didesain khusus dalam kondisi anaerob. Digester yang biasanya digunakan untuk menampung kotoran hewan, maka akan dikembangkan digester untuk menampung sampah organik. Agar

proses fermentasi lebih cepat, di butuhkan alat pemilah sampah anorganik [TPA Supit Urang, 2013].

Untuk itu di buatlah alat-alat pemilah sampah anorganik removed, ada macam-macam alat pemilah sampah antara lain Magnetic Separator, Doda Bio Separator, Turbo Separator, Tiger HS640, Vibrating Screen, Oscillating Screen, Traveling Chain Curtain, Air Classifier, dan lain sebagainya. Pada dasarnya prinsip kerja alat pemilah sampah anorganik removed sama, hanya yang membedakan metode yang digunakan oleh alat tersebut. Metode yang umum digunakan yaitu memakai sistem screw sebagai alat penghancur sampah, karena lebih mudah dalam prosesnya.

Diharapkan alat pemilah sampah ini dapat menjadi solusi untuk mengatasi masalah sampah di kota Malang dan bisa di terapkan di kota-kota lain. Maka berbagai studi tentang pengolahan sampah, baik yang mekanismenya maupun penanggulangannya itu perlu dikembangkan lebih


(17)

2

lanjut. Berdasarkan pertimbangan tersebut dirancanglah alat pemilah sampah organik dan anorgamik kapasitas 10 ton/jam sebagai tugas akhir.

1.2Rumusan Masalah

1. Bagaimana merancang sistem kerja alat pemilah sampah dengan kapasitas 10 ton/jam?

2. Bagaimana proses pemilahan sampah anorganik dan organik? 1.3Tujuan

1. Menghasilkan gambar dan dimensi alat pemilah sampah yang efektif dengan kapasitas 10 ton/jam.

2. Memperoleh mekanisme mesin pemilah sampah yang sesuai. 1.4Manfaat

Potensi sampah di Indonesia sangat besar. Khusus untuk sampah rumah tangga, jumlah yang dihasilkan pada tahun 2020 diperkirakan akan meningkat 5 kali lipat. Peningkatan tersebut bukan saja karena pertambahan penduduk, tetapi juga karena meningkatnya timbunan sampah per kapita yang disebabkan oleh perbaikan tingkat ekonomi dan kesejahteraan. (Erliza Hambali, 2007)

Penanganan dan pengolahan sampah hingga saat ini belum optimal. Di daerah perkotaan baru 11,25% sampah diangkut oleh petugas 63,35% sampah ditimbun atau dibakar, 6,35% sampah dibuat kompos, dan 19,05% sampah dibuang kesungai atau sembarangan. Sementara didaerah perdesaan, sebanyak 19% sampah diangkut oleh petugas, 54% sampah ditimbun atau dibakar, 7% sampah dibuat kompos, dan 20% dibuang kekali atau sembarangan. (Erliza Hambali, 2007)


(18)

3

Pada data terakhir bulan Juli tahun 2013 volume sampah di TPA Supit Urang, Malang kota mencapai 1642,5 m3 atau 420,48 ton per 12 jam, apabila Sampah di tempat tersebut masih tercampur antara sampah organik dan non organik. Hasil data dilapangan perbandingan sampah organik dan non organik adalah 1:1, sehingga untuk sampah organik mencapai 210 ton per 12 jam, yang dihasilkan di TPA Supit Urang berupa biogas. [TPA Supit Urang, 2013]

Maka di butuhkan alat pemilah sampah untuk mempermudah memilah sampah organik dan anorganik. Sampah organik dapat di manfaatkan menjadi biogas, prosesnya sampah anorganik dan organik di pisahkan terlebih dahulu. Untuk sampah organik diproses dengan cara dibubur dengan perbandingan air dengan sampah 1:1 menggunakan mesin, bubur sampah organik masuk ke dalam diegester, outputnya berupa biogas dan pupuk kompos.

Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia Nomor: 27 tahun 2014 tentang pembelian tenaga listrik dari pembangkit listrik tenaga biomassa dan pembangkit listrik tenaga biogas oleh P.T Perusahaan Listrik Negara (Persero), menetapkan: peraturan mentri energi dan sumber daya mineral tentang pembelian tenaga listrik dari pembangkit listrik tenaga biomassa dan pembangkit listrik tenaga biogas oleh P.T Perusahaan Listrik Negara (Persero). (Mentri energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia, 2014)

TPA Supit Urang menghasilkan rata-rata 420 ton sampah perhari, di asumsikan 250 ton sampah tersebut merupakan sampah organik:


(19)

4

1. Perkiraan Daya : jika diketahui 150 ton sampah organik menghasilkan 1 megawatt maka, 250 ton sampah menghasilkan 1,6667megawatt setara dengan 1666,7kilowatt.

2. Listrik : Rp1.050/kWh × 1666,7Kilowatt × 8760jam × 0,9 = Rp 13.797.275.940,00

3. Kompos : 250 ton × 365 hari × 0.05 × Rp1000,00 = Rp 4.562.500.000,00

Di dapat total pemasukan:

Rp13.797.275.940,00 + Rp4.562.500.000,00= Rp18.359.775.940,00/tahun dan Rp18.359.775.940,00 ÷ 12bulan = Rp1.529.981.328,00/Bulan. (Kusnanto, 2011)

Keterangan:

1. Harga jual tenaga listrik1.050/kWh, dan

2. 150 ton sampah organik menghasilkan 1 megawatt. (Kusnanto, 2011) Memanfaatkan sampah organik sebagai biogas maka perlu perancangan alat pemilah sampah dengan menggunakan prinsip reaktor biogas kotoran ternak. Rancangan tersebut meliputi prinsip kerja, kapasitas sampah, dimensi alat pemilah sampah. Proses pemilahan yaitu memilah antara sampah organik dan anorganik, untuk sampah organik diproses dengan di jadikan bubur terlebih dahulu dengan menggunakan mesin, bubur sampah masuk digester selama 22 hari, output berupa biogas dan pupuk. Untuk biogas bisa dimanfaatkan untuk keperluan rumah tangga atau sekala besar bisa sebagai pembangkit listrik meliputi kota malang.


(20)

5

1.5Batasan masalah

a. Alat ini dirancang hanya untuk kapasitas 10 ton/jam.

b. Sampah yang dipilah adalah sampah anorganik, sedangkan sampah organiknya hancur dan bercampur air.

c. Karakteristiknya bahan sampah adalah 70% organik dan 30% plastik (kresek) sedangkan anorganik lainnya sudah habis di TPS.

d. Tidak menghitung kekuatan rangka.

e. Poros pemilah diasumsikan sama dengan poros Screw conveyor pertama. f. Tidak menghitung biaya.


(1)

xv

TPA Supit Urang, 2013. Data Sampah yang masuk ke TPA. Malang.

Mentri energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia, 2014

Hambali Eliza, 2007. Teknologi Bioenergi. Agromedia pustaka. Jakarta. Hal 60

Mulyono Tri, 2003.Teknologi Beton. Andi yogyakarta. Jakarta. Hal 3- 4

Sujarwo, Tristanti, Widyaningsih, 2014. Pengertian Sampah organik dan anorganik.

Yayan khancoetz. 2013. Screw Conveyor. Online.

(file:///D:/materi%20semester%208/T.A/sampah/refrence/Screw%20 Conveyor.html)

Juniper. 2012. Biogas yield compansion, tersedia pada www.basicinformation-biogas.com/ diakses tanggal 28 april 2015

Sularso, Ir.MSME Suga, kiyokatsu. 1997. Dasar-Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. cetakan kesembilan. PT. Paradnya Paramitha. Jakarta.

Spivakovsky, A. V, Dyachkov. Conveyor and related equipment. Moscow.

Dobrovolsky, V. 1996. Machine Elements. Moscow


(2)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Pada data terakhir bulan juli tahun 2013 volume sampah di TPA Supit Urang Kota Malang mencapai 1642,5 m3 atau 420,48 ton per 12 jam bisa dihasilkan gas sebanyak 8212,5 m3, pembuatan biogas memerlukan proses fermentasi dengan menggunakan digester yang didesain khusus dalam kondisi anaerob. Digester yang biasanya digunakan untuk menampung kotoran hewan, maka akan dikembangkan digester untuk menampung sampah organik. Agar

proses fermentasi lebih cepat, di butuhkan alat pemilah sampah anorganik [TPA Supit Urang, 2013].

Untuk itu di buatlah alat-alat pemilah sampah anorganik removed, ada macam-macam alat pemilah sampah antara lain Magnetic Separator, Doda Bio Separator, Turbo Separator, Tiger HS640, Vibrating Screen, Oscillating Screen, Traveling Chain Curtain, Air Classifier, dan lain sebagainya. Pada dasarnya prinsip kerja alat pemilah sampah anorganik removed sama, hanya yang membedakan metode yang digunakan oleh alat tersebut. Metode yang umum digunakan yaitu memakai sistem screw sebagai alat penghancur sampah, karena lebih mudah dalam prosesnya.

Diharapkan alat pemilah sampah ini dapat menjadi solusi untuk mengatasi masalah sampah di kota Malang dan bisa di terapkan di kota-kota lain. Maka berbagai studi tentang pengolahan sampah, baik yang mekanismenya maupun penanggulangannya itu perlu dikembangkan lebih


(3)

lanjut. Berdasarkan pertimbangan tersebut dirancanglah alat pemilah sampah organik dan anorgamik kapasitas 10 ton/jam sebagai tugas akhir.

1.2Rumusan Masalah

1. Bagaimana merancang sistem kerja alat pemilah sampah dengan kapasitas 10 ton/jam?

2. Bagaimana proses pemilahan sampah anorganik dan organik? 1.3Tujuan

1. Menghasilkan gambar dan dimensi alat pemilah sampah yang efektif dengan kapasitas 10 ton/jam.

2. Memperoleh mekanisme mesin pemilah sampah yang sesuai.

1.4Manfaat

Potensi sampah di Indonesia sangat besar. Khusus untuk sampah rumah tangga, jumlah yang dihasilkan pada tahun 2020 diperkirakan akan meningkat 5 kali lipat. Peningkatan tersebut bukan saja karena pertambahan penduduk, tetapi juga karena meningkatnya timbunan sampah per kapita yang disebabkan oleh perbaikan tingkat ekonomi dan kesejahteraan. (Erliza Hambali, 2007)

Penanganan dan pengolahan sampah hingga saat ini belum optimal. Di daerah perkotaan baru 11,25% sampah diangkut oleh petugas 63,35% sampah ditimbun atau dibakar, 6,35% sampah dibuat kompos, dan 19,05% sampah dibuang kesungai atau sembarangan. Sementara didaerah perdesaan, sebanyak 19% sampah diangkut oleh petugas, 54% sampah ditimbun atau dibakar, 7% sampah dibuat kompos, dan 20% dibuang kekali atau sembarangan. (Erliza Hambali, 2007)


(4)

Pada data terakhir bulan Juli tahun 2013 volume sampah di TPA Supit Urang, Malang kota mencapai 1642,5 m3 atau 420,48 ton per 12 jam, apabila Sampah di tempat tersebut masih tercampur antara sampah organik dan non organik. Hasil data dilapangan perbandingan sampah organik dan non organik adalah 1:1, sehingga untuk sampah organik mencapai 210 ton per 12 jam, yang dihasilkan di TPA Supit Urang berupa biogas. [TPA Supit Urang, 2013]

Maka di butuhkan alat pemilah sampah untuk mempermudah memilah sampah organik dan anorganik. Sampah organik dapat di manfaatkan menjadi biogas, prosesnya sampah anorganik dan organik di pisahkan terlebih dahulu. Untuk sampah organik diproses dengan cara dibubur dengan perbandingan air dengan sampah 1:1 menggunakan mesin, bubur sampah organik masuk ke dalam diegester, outputnya berupa biogas dan pupuk kompos.

Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia Nomor: 27 tahun 2014 tentang pembelian tenaga listrik dari pembangkit listrik tenaga biomassa dan pembangkit listrik tenaga biogas oleh P.T Perusahaan Listrik Negara (Persero), menetapkan: peraturan mentri energi dan sumber daya mineral tentang pembelian tenaga listrik dari pembangkit listrik tenaga biomassa dan pembangkit listrik tenaga biogas oleh P.T Perusahaan Listrik Negara (Persero). (Mentri energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia, 2014)

TPA Supit Urang menghasilkan rata-rata 420 ton sampah perhari, di asumsikan 250 ton sampah tersebut merupakan sampah organik:


(5)

1. Perkiraan Daya : jika diketahui 150 ton sampah organik menghasilkan 1 megawatt maka, 250 ton sampah menghasilkan 1,6667megawatt setara dengan 1666,7kilowatt.

2. Listrik : Rp1.050/kWh × 1666,7Kilowatt × 8760jam × 0,9 = Rp 13.797.275.940,00

3. Kompos : 250 ton × 365 hari × 0.05 × Rp1000,00 = Rp 4.562.500.000,00

Di dapat total pemasukan:

Rp13.797.275.940,00 + Rp4.562.500.000,00= Rp18.359.775.940,00/tahun dan Rp18.359.775.940,00 ÷ 12bulan = Rp1.529.981.328,00/Bulan. (Kusnanto, 2011)

Keterangan:

1. Harga jual tenaga listrik1.050/kWh, dan

2. 150 ton sampah organik menghasilkan 1 megawatt. (Kusnanto, 2011)

Memanfaatkan sampah organik sebagai biogas maka perlu perancangan alat pemilah sampah dengan menggunakan prinsip reaktor biogas kotoran ternak. Rancangan tersebut meliputi prinsip kerja, kapasitas sampah, dimensi alat pemilah sampah. Proses pemilahan yaitu memilah antara sampah organik dan anorganik, untuk sampah organik diproses dengan di jadikan bubur terlebih dahulu dengan menggunakan mesin, bubur sampah masuk digester selama 22 hari, output berupa biogas dan pupuk. Untuk biogas bisa dimanfaatkan untuk keperluan rumah tangga atau sekala besar bisa sebagai pembangkit listrik meliputi kota malang.


(6)

1.5Batasan masalah

a. Alat ini dirancang hanya untuk kapasitas 10 ton/jam.

b. Sampah yang dipilah adalah sampah anorganik, sedangkan sampah organiknya hancur dan bercampur air.

c. Karakteristiknya bahan sampah adalah 70% organik dan 30% plastik (kresek) sedangkan anorganik lainnya sudah habis di TPS.

d. Tidak menghitung kekuatan rangka.

e. Poros pemilah diasumsikan sama dengan poros Screw conveyor pertama. f. Tidak menghitung biaya.