Rancang Bangun Alat Pengupas Kulit Ari Biji Kedelai
TINJAUAN PUSTAKA
Kedelai
Sejarah kedelai
Kedelai merupakan tanaman asli daratan Cina dan telah dibudidayakan
oleh manusia sejak 2500 SM. Sejalan dengan semakin berkembangnya
perdagangan antar negara yang terjadi pada awal abad ke-19, menyebabkan
tanaman kedelai juga ikut tersebar ke berbagai negara tujuan perdagangan
tersebut, yaitu Jepang, Korea, Indonesia, India, Australia dan Amerika. Menurut
laporan, kedelai mulai dikenal di Indonesia sejak abad ke-16 (Adisarwanto, 2005).
Menurut para ahli botani, kedelai adalah tanaman yang berasal dari
Manchuria dan sebagian Cina, dan terdapat jenis kedelai liar yang tergolong
dalam spesies Glycine ussuriensis. Kemudian menyebar ke daerah tropika dan
subtropika serta dilakukan pemuliaan sehingga dihasilkan berbagai jenis kedelai
unggul yang dibudidayakan (Koswara, 1992).
Perkembangan kedelai di Indonesia
Varietas kedelai yang ditanam di Indonesia pada mulanya berasal dari luar
negeri, diantaranya adalah dari Jepang, Taiwan, Kolombia, Amerika Serikat dan
Filipina. Varietas-varietas kedelai dari luar negeri tersebut umumnya kurang
cocok ditanam di Indonesia, karena faktor perbedaan panjang hari dan suhu.
Varietas-varietas kedelai tersebut yang belum menunjukkan keunggulannya di
Indonesia ternyata ada yang beradaptasi dan berproduksi baik di beberapa daerah,
sehingga muncul istilah varietas lokal. Varietas lokal ini dapat berpotensi menjadi
varietas unggul.
4
Universitas Sumatera Utara
Botani tanaman kedelai
Adapun klasifikasi tanaman kedelai (Glycine max (L.) Merrill) menurut
literatur Adisarwanto (2005) adalah sebagai berikut:
Kingdom
: Plantae
Divisi
: Spermatophyta
Subdivisio
: Angiospermae
Kelas
: Dicotyledoneae
Ordo
: Rosales
Famili
: Leguminosae
Genus
: Glycine
Spesies
: Glycine max (L.) Merrill
Varietas kedelai
Varietas kedelai diberbagai daerah berbeda-beda sesuai dengan keadaan
sekitarnya. Di daerah Sumatera Utara, varietas kedelai yang populer dan sering
ditanam petani adalah Willis, Orba, Kerinci, Galunggung, Lokon, Tidar dan beberapa
varietas lain pada lokasi tertentu, disamping varietas lokal Kipas Merah dan Kipas
Putih dari daerah Aceh (Ningrum,1993).
Gambar 1. Tanaman kedelai
Universitas Sumatera Utara
6
Gambar 2. Bagian biji kedelai
Kedelai termasuk tanaman yang berbuah polong dan berbunga kupu-kupu,
seperti halnya kacang tanah. Perbedaannya adalah bahwa buah kacang tanah terdapat
didalam tanah, sedangkan buah kedelai tumbuh di atas tanah, yakni pada batangnya.
Pada dasarnya penentuan varietas kedelai didasarkan pada :
-
Umur
Umur kedelai terhitung dari awal penanaman biji sampai dengan masa
panen tiba sangat bervariasi. Berdasarkan perbedaan umur ini bisa dibedakan
kepada beberapa jenis kedelai, yaitu :
1. Kedelai genjah : berumur pendek yaitu 75-85 hari
2. Kedelai tengahan : berumur antara 85-90 hari
3. Kedelai dalam : berumur panjang yaitu lebih dari 90 hari.
-
Warna biji
Warna biji kedelai berbeda-beda, tetapi pada garis besarnya dibedakan
menjadi dua macam, yaitu kedelai putih/kuning dan kedelai hitam/hijau.
1. Kedelai putih/kuning
Kedelai putih membutuhkan syarat-syarat tumbuh yang lebih sukar
dibandingkan dengan kedelai hitam. Kedelai putih kurang baik jika dibuat
kecap dan tauco, sebaliknya kedelai putih cocok sekali untuk bahan
Universitas Sumatera Utara
pembuat tempe dan tahu. Disamping itu, kedelai putih/kuning lebih mahal
bila dibandingkan dengan kedelai hitam
2. Kedelai hitam/hijau
Walaupun harga jualnya lebih murah, pada umumnya kedelai hitam
lebih disukai oleh para petani, karena kedelai hitam tidak membutuhkan
perlakuan khusus dari awal tanam hingga proses pengolahan hasil.
Disamping itu kedelai hitam mudah dipasarkan, karena kedelai tersebut
baik sekali untuk dibuat kecap dan tauco
(AAK, 1989).
Proses Pengupasan Kulit Ari Kedelai
Untuk memperoleh bahan pangan yang siap dimakan, maka kita harus
memisahkan kulitnya terlebih dahulu dari daging buah ataupun sayuran.
Pemisahan ini disebut dengan pengupasan. Pengupasan merupakan pra proses
dalam mengolah suatu bahan yang bertujuan untuk memisahkan bagian yang
dapat dimakan dari kulit ataupun dari bagian yang harus dibuang. Dalam
melakukan pengupasan, digunakan metode yang berbeda. Hal ini dikarenakan
masing-masing bahan memiliki karakteristik yang berbeda-beda (Jaya, 2010).
Proses pengupasan biji-bijian merupakan kegiatan lebih lanjut pemanenan
hasil pertanian. Pengupasan kedelai biasanya baru dilakukan jika akan digunakan,
baik untuk benih maupun untuk bahan pangan. Pembijian atau pengupasan polong
harus semaksimal mungkin menghindari terjadinya biji luka (rusak) karena akan
merupakan
media
yang
baik
bagi
infestasi
hama
dan
jamur
(Hanifah dan Winaryo, 2008).
Proses pengupasan kulit ari dapat dilakukan secara manual menggunakan
tangan dengan cara diremas-remas. Selain itu, bisa juga menggunakan alat pengupas
Universitas Sumatera Utara
8
kulit ari. Hasil pengupasan biji kedelai berupa keping-keping biji kedelai
(Adisarwanto, 2005).
Teknik mengupas biji kedelai masih banyak dilakukan dengan
menggunakan cara klasik yaitu dengan merendam dan menginjak-injak dalam
suatu wadah hingga kulit ari biji kedelai terkupas. Hal ini sangat merugikan
karena dengan kedelai terbagai dua atau bahkan dapat hancur karena tekanan yang
diberikan pada kedelai tidak tetap. Disisi lain hasil pengupasannya terbatas dan
sangat bergantung pada kemampuan manusia atau operator (Lutfi, 2010).
Dalam menentukan kemampuan mesin pengupas kulit ari kacang kedelai
perlu juga diketahui sifat-sifat dari kacang kedelai itu sendiri. Biji kacang kedelai
berkeping dua terbungkus kulit biji. Sifat kacang kedelai ini mampu menyerap air
dan dapat menyebabkan beratnya naik menjadi dua kali lipat, dengan sifat biji
yang keras dan daya serap air tergantung ketebalan kulit (Annas, 2002).
Kedelai yang diproses menggunakan mesin pengupas akan mengalami
3 kemungkinan yaitu: terkupas terbelah, remuk, dan utuh. Kemungkinan ini dapat
terjadi jika:
a. Bila biji kedelai yang diproses ukurannya jauh lebih besar dari ukuran celah
piringan pengupas maka kedelai akan banyak yang remuk
b. Bila kedelai yang diproses ukurannya lebih kecil dari ukuran celah piringan
pengupas maka kedelai banyak yang utuh (tidak terkupas, terkupas, dan
remuk)
c. Bila kedelai yang diproses ukurannya hampir sama atau mendekati ukuran
celah piringan pengupas, maka banyak kedelai yang terkupas atau terbelah
(Suhendra dan Setiawan, 2012).
Universitas Sumatera Utara
Adapun cara untuk memperbesar atau memperkecil kapasitas pengupasan
yaitu dengan mengubah jumlah batang penggilas, rpm atau memperbesar jarak
clearancenya. Perubahan
yang paling mudah untuk memperbesar atau
memperkecil kapasitas kerja dengan mengubah rpm yakni dengan menambah
transmisi, baik dengan pulley atau rantai (Wiraatmadja, 1995).
Proses pembelahan biji kedelai dalam pembuatan tempe pada industri
rumah tangga masih dilakukan secara manual dinjak-injak. Kapasitas cara ini baru
mencapai 10 kg/jam dengan efisiensi 93%. Beberapa pengrajin tempe kedelai
skala yang lebih besar telah menggunakan mesin pembelah, seperti mesin
pembelah sistem dua lempengan grinda (disk). Efisiensi pembelahan jenis mesin
tersebut 85% dan kapasitasnya 50 kg/jam, dimana biji kedelai yang berukuran
lebih besar dari jarak dua lempengan cenderung pecah atau hancur, sedangkan biji
kedelai yang berukuran lebih kecil tidak terbelah (Rofarsyam dan Putro, 2010).
Komponen Alat Pengupas Kulit Ari Biji Kedelai
Motor listrik
Motor listrik adalah mesin yang mengubah energi listrik menjadi energi
mekanis. Misalnya mesin pembangkit tenaga listrik maka dapat memutar motor
listrik yang menggunakan mesin untuk berbagai keperluan separti mesin untuk
menggiling padi menjadi beras, untuk pompa irigasi untuk pertanian, untuk kipas
angin serta mesin pendingin (Djoekardi, 1996).
Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi
mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi
energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada
Universitas Sumatera Utara
10
peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot
debu.
Motor listrik yang umum digunakan di dunia Industri adalah motor listrik
asinkron, dengan dua standar global yakni IEC dan NEMA. Motor asinkron IEC
berbasis metrik (milimeter), sedangkan motor listrik NEMA berbasis imperial
(inch), dalam aplikasi ada satuan daya dalam horsepower (HP) maupun kiloWatt
(kW).
Prinsip kerja motor listrik
Motor listrik adalah mesin yang mengubah energi listrik menjadi energi
mekanis. Misalnya mesin pembangkit tenaga listrik maka dapat memutar motor
listrik yang menggunakan mesin untuk berbagai keperluan seperti mesin untuk
menggiling padi menjadi beras, untuk pompa irigasi pertanian, untuk kipas angin
serta mesin pendingin (Djoekardi, 1996).
Tenaga listrik merupakan ubahan dari tenaga lain. Tenaga listrik melalui
motor listrik dapat menghasilkan tenaga listrik dapat menghasilkan tenaga
mekanik lainnya. Keuntungan penggunaan tenaga listrik antara lain:
1. Motor listrik konstruksinya sederhana dan kompak
2. Pengembalian tenaga listrik mudah terutama setelah listrik masuk desa
3. Membutuhkan pemeliharaan dan perawatan yang sederhana
4. Cara mengoperasikannya sangat mudah, yaitu hanya memutar kontak
5. Tidak menimbulkan suara
6. Menghasilkan tenaga yang halus dan seragam
7. Dapat menyesuaikan dengan beban
(Rizaldi, 2006).
Universitas Sumatera Utara
Di lain pihak, motor listrik juga memiliki kekurangan sebagai berikut:
1.
Motor listrik membutuhkan sumber daya, kabelnya harus dapat dihubungkan
langsung dengan stopkontak, dengan demikian tempat penggunaannya sangat
terbatas panjang kabel
2.
Kalau dipergunakan baterai sebagai sumber daya, maka beratnya akan
menjadi besar
3.
Secara umum biaya listrik lebih tinggi dari harga bahan bakar minyak
4.
Untuk menghasilkan daya yang sama dihasilkan oleh sebuah motor
pembakaran, maka motor listrik akan lebih berat
(Soenarta dan Furuhama, 2002).
Poros
Poros merupakan salah satu bagian terpenting dari setiap mesin. Hampir
semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran utama dalam
transmisi seperti itu di pegang oleh poros.
Menurut Sularso dan Suga (2002), hal-hal yang perlu diperhatikan didalam
merencanakan sebuah poros adalah:
1. Kekuatan poros
Suatu poros transmisi 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.
Universitas Sumatera Utara
12
2. Kekakuan poros
Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi
jika lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan
ketidaktelitian (pada mesin perkakas) atau getaran dan suara. Karena itu,
disamping kekuatan poros, kekakuannya juga harus diperhatikan dan
disesuaikan dengan macam mesin yang 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
bagian-bagian 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 difinis.
Puli
Pulley sabuk dibuat dari besi cor atau dari baja. Pulley kayu tidak banyak
lagi dijumpai. Untuk konstruksi ringan diterapkan pulley dari paduan aluminium.
Universitas Sumatera Utara
Pulley sabuk baja terutama cocok untuk kecepatan sabuk yang tinggi (di atas
35 m/det) (Stolk dan Kros, 1981).
Pemasangan puli antara lain dapat dilakukan dengan cara:
- Horizontal, pemasangan puli dapat dilakukan dengan cara mendatar di mana
pasangan puli terletak pada sumbu mendatar
- Vertikal, pemasangan puli dilakukan secara tegak dimana letak pasangan puli
adalah pada sumbu vertikal. Pada pemasangan ini akan terjadi getaran pada
bagian mekanisme serta penurunan umur sabuk
(Mabie and Ocvirk, 1967).
Sabuk V
Sabuk bentuk trapesium atau V dinamakan demikian karena sisi sabuk
dibuat serong, supaya cocok dengan alur roda transmisi yang berbentuk V.
Kontak gesekan yang terjadi antara sisi sabuk V dengan dinding alur
menyebabkan berkurangnya kemungkinan selipnya sabuk penggerak dengan
tegangan yang lebih kecil dari pada sabuk yang pipih. Dalam kerjanya, sabuk V
mengalami pembengkokan ketika melingkar melalui roda transmisi. Bagian
sebelah luar akan mengalami tegangan, sedangkan bagian dalam akan mengalami
tekanan. Susunan khas sabuk V terdiri atas:
1. Bagian elastis yang tahan tegangan dan bagian yang tahan kompresi
2. Bagian yang membawa beban yang dibuat dari bahan tenunan dengan
daya rentangan yang rendah dan tahan minyak sebagai pembalut
(Smith dan Wilkes, 1990).
Sabuk V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Sabuk
V dibelitkan di sekitar alur pulley yang berbentuk V pula. Transmisi sabuk yang
Universitas Sumatera Utara
14
bekerja atas dasar gesekan belitan mempunyai beberapa keuntungan karena murah
harganya, sederhana konstruksinya dan mudah untuk mendapatkan perbandingan
putaran yang diinginkan. Transmisi tersebut telah digunakan dalam semua bidang
industri, misalnya mesin-mesin pabrik, otomobil, mesin pertanian, alat
kedokteran, mesin kantor dan alat-alat listrik. Kekurangan yang ada pada sabuk
ini adalah terjadinya slip antara sabuk dan pulley sehingga tidak dapat dipakai
untuk putaran tetap atau perbandingan transmisi yang tetap (Daryanto, 1984).
Sabuk banyak digunakan dalam mesin-mesin pertanian. Hal ini
dikarenakan sabuk memiliki beberapa kelebihan. Sularso dan Suga (2004) juga
menyatakan bahwa bila dibandingkan dengan transmisi roda gigi atau rantai,
sabuk V bekerja lebih halus dan tidak bersuara. Untuk mempertinggi daya
transmisi, dapat dipakai beberapa sabuk V yang dipasang sebelah. Namun, sabuk
V juga memilik kelemahan yaitu:
-
Tidak dapat digunakan pada jarak yang panjang
-
Tidak cocok untuk beban yang berat pada kecepatan rendah
-
Hanya dapat menghubungkan poros – poros yang sejajar dengan arah
putar yang sama.
Menurut
Smith
dan
Wilkes
(1990),
apabila
pemindahan
daya
menggunakan dua roda transisi, maka hubungan antara jarak kedua titik pusat
sumbu roda transisi dengan panjang sabuk dapat ditentukan dengan rumus:
L = 2C + 1,57(D + d) +
.............................................................................. (1)
dimana:
L = Panjang efektif sabuk (mm)
C = Jarak antara kedua sumbu roda transisi (mm)
Universitas Sumatera Utara
D = Diameter luar efektif roda transmisi yang besar (mm)
d = Diameter luar efektif roda transmisi yang kecil (mm)
Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga
putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan
tahan lama. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen
mesin lainnya bekerja dengan baik.
Bantalan dapat diklasifikasikan berdasarkan pada:
1. Gerakan bantalan terhadap poros
-
Bantalan luncur
Pada bantalan ini terjadi gerakan luncur antara poros dan bantalan
karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan
perantaraan lapisan pelumas
-
Bantalan gelinding
Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang
berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola
(peluru), rol atau rol jarum dan rol bulat.
2. Beban terhadap poros
-
Bantalan radial: arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak
lurus sumbu poros
-
Bantalan aksial: arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros
-
Bantalan gelinding khusus: bantalan ini dapat menumpu beban yang
arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.
(Sularso dan Suga, 2002).
Universitas Sumatera Utara
16
Logam yang Digunakan
Baja tahan karat
Logam yang digunakan merupakan logam baja tahan karat (stainless
steel). Baja tahan karat yang mempunyai seratus lebih jenis yang berbeda-beda.
Akan tetapi, seluruh baja itu mempunyai satu sifat karena kandungan kromium
yang membuatnya tahan terhadap karat. Baja tahan karat dapat dibagi ke dalam
tiga kelompok dasar, yakni:
1. Baja tahan karat ferit
Baja ini mengandung unsur karbon yang rendah (sekitar 0,04% C)
dan sebagian besar dilarutkan dalam besi. Sementara itu, unsur lainnya
yaitu kromium sekitar 13% - 20% dan tambahan kromium tergantung pada
tingkat ketahanan karat yang diperlukan
2. Baja tahan karat austenit
Baja tahan karat austenit mengandung nikel dan kromium yang
amat tinggi, nikel akan membuat temperatur transformasinya rendah,
sedangkan kromium akan membuat kecepatan pendinginan kritisnya
rendah
3. Baja tahan karat martensit
Baja tahan karat martensit mengandung sejumlah besar unsur
karbon. Baja yang mengandung 0,1% C, 13% Cr, dan 0,5% Mn ini dapat
didinginkan untuk memperbaiki kekuatannya, tetapi tidak menambah
kekerasan
(Amanto dan Daryanto, 1999).
Universitas Sumatera Utara
Pada kenyataannya, semua stainless steel mengandung paling sedikit 10%
krom. Keberadaan lapisan korosi yang tipis ini mencegah proses korosi
berikutnya dengan berlaku sebagai pelindung yang menghalangi oksigen dan air
bersentuhan dengan permukaan logam. Hanya beberapa lapisan atom saja cukup
untuk mengurangi kecepatan proses karat selambat mungkin karena lapisan korosi
tersebut terbentuk dengan sangat rapat. Besi biasa, berbeda dengan stainless steel,
permukaannya tidak dilindungi apapun sehingga mudah bereaksi dengan oksigen
dan membentuk lapisan Fe2O3 atau hidroksida yang terus menerus bertambah
seiring dengan berjalannya waktu. Lapisan korosi ini makin lama makin menebal
dan kita kenal sebagai karat (Widiantara, 2010).
Besi
Besi (Fe) merupakan salah satu logam yang mempunyai peranan yang
sangat besar dalam kehidupan manusia, terlebih-lebih di zaman modern seperti
sekarang. Kelimpahannya juga sangat besar, 50.000 ppm atau 5% dan merupakan
jenis logam terbanyak kedua di kulit bumi. Karena kelimpahannya yang sangat
besar itulah maka besi banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan
industri konstruksi. Besi berada dalam bentuk senyawanya, terutama sebagai bijih
besi, yang mengandung Fe2O3 (hematite), Fe2O3. H2O (limonit), Fe3O4
(magnetic), FeCO3 (siderite), dan FeS2 (pirit) (Fatimah, 2009).
Aluminium
Aluminium adalah logam yang sangat ringan (berat jenis aluminium 0,65
atau 1/3 berat jenis tembaga). Tahanan jenis 2,8 x 10-8 atau 1,25 x tahanan jenis
tembaga. Sifat tahan tarik maksimum dalam keadaan dingin 17 - 20 kg/mm2. Oleh
sebab itu, aluminium hanya dapat dipakai untuk lebar tegangan yang pendek.
Universitas Sumatera Utara
18
Untuk tegangan yang panjang dipakai kabel aluminium (beberapa kawat yang
dipilin) dengan kawat baja sebagai intinya (Sumanto, 1994).
Mekanisme Pembuatan Alat
Dalam pekerjaan bengkel alat dan mesin, benda kerja yang akan dijadikan
dalam bentuk tertentu sehingga menjadi barang siap pakai dalam kehidupan
sehari-hari, maka dilakukan proses pengerjaan dengan mesin–mesin perkakas,
antara lain mesin bubut, mesin bor, mesin gergaji, mesin frais, mesin skrap, mesin
asah, mesin gerinda, dan mesin yang lainnya (Daryanto, 1984).
Motor listrik sering digunakan sebagai tenaga penggerak dibandingkan
dengan jenis tenaga-tenaga yang lain karena dapat disesuaikan, motor dapat
digunakan di hampir setiap lokasi termasuk di dalam air (Cooper, 1992).
Pemasangan puli antara lain dapat dilakukan dengan cara vertikal,
pemasangan puli dilakukan secara tegak di mana letak pasangan puli adalah pada
sumbu vertikal. Pada pemasangan ini akan terjadi getaran pada bagian mekanisme
serta penurunan umur sabuk (Mabie and Ocvirk, 1967).
Sabuk V dibelitkan di sekeliling alur puli yang berbentuk V. Selain
koefisien gesek dan kekuatannya, harganya yang relatif murah membuat sabuk V
lebih sering dipakai (Sularso dan Suga, 2002).
Kekuatan, keawetan, dan pelayanan yang diberikan peralatan usaha tani
bergantung terutama pada macam dan kualitas bahan yang digunakan untuk
pembuatannya.
Dalam
pembuatannya
terdapat
kecenderungan
konstruksi
peralatan untuk meniadakan sebanyak mungkin baja tuangan. Keberhasilan atau
kegagalan alat sering sekali tergantung pada bahan yang dipakai untuk
Universitas Sumatera Utara
pembuatannya. Bahan yang digunakan untuk pembuatan peralatan usaha tani
dapat diklasifikasikan dalam logam dan non logam (Smith dan Wilkes, 1990).
Kapasitas Kerja Alat dan Mesin Pertanian
Menurut Daywin, dkk., 2008, kapasitas kerja suatu alat atau mesin
didefenisikan sebagai kemampuan alat dan mesin dalam menghasilkan suatu
produk (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 Alat =
....................................................... (2)
Analisis Ekonomi
Biaya pemakaian alat
Pengukuran biaya pemakaian alat dilakukan dengan cara menjumlahkan
biaya yang dikeluarkan yaitu biaya tetap dan biaya tidak tetap (biaya pokok).
+ BTT]C ................................................................................ (3)
Biaya pokok =
dimana:
BT
= total biaya tetap (Rp/tahun)
BTT
= total biaya tidak tetap (Rp/jam)
x
= total jam kerja pertahun (jam/tahun)
C
= Kapasitas alat (jam/satuan produksi)
Universitas Sumatera Utara
20
Biaya tetap
Biaya tetap terdiri dari:
1. Biaya penyusutan (metode garis lurus)
D=
-
...................................................................................................... (4)
dimana:
D = biaya penyusutan (Rp/tahun)
P = nilai awal alsin (harga beli/pembuatan) (Rp)
S = nilai akhir alsin (10% dari P) (Rp)
n = umur ekonomi (tahun)
2. Biaya bunga modal dan asuransi, perhitungannya digabungkan besarnya:
I=
.............................................................................................. (5)
dimana:
i = total persentase bunga modal dan asuransi (17% pertahun)
3. Di negara kita belum ada ketentuan besar pajak secara khusus untuk
mesin-mesin
dan
peralatan
pertanian,
bahwa
beberapa
literatur
menganjurkan bahwa biaya pajak alsin pertanian diperkirakan sebesar 2%
pertahun dari nilai awalnya.
4. Biaya gudang atau gedung diperkirakan berkisar antara 0,5 – 1%, rata-rata
diperhitungkan 1% nilai awal (P) pertahun.
Biaya tidak tetap
Biaya tidak tetap terdiri dari:
1. Biaya perbaikan untuk motor litrik sebagi sumber tenaga penggerak. Biaya
perbaikan ini dapat dihitung dengan persamaan:
Universitas Sumatera Utara
-
Biaya reperasi =
..................................................................... (6)
2. Biaya karyawan/operator yaitu biaya untuk gaji operator. Biaya ini
tergantung kepada kondisi lokal, dapat diperkirakan dari gaji bulanan atau
gaji pertahun dibagi dengan total jam kerjanya
(Darun, 2002).
Break even point
Break even point (analisis titik impas) umumnya berhubungan dengan
proses penentuan tingkat produksi untuk menjamin agar kegiatan usaha yang
dilakukan dapat membiayai sendiri (self financing) dan selanjutnya dapat
berkembang sendiri (self growing). Dalam analisis ini, keuntungan awal dianggap
sama dengan nol. Bila pendapatan dari produksi berada disebelah kiri titik impas
maka kegiatan usaha akan menderita kerugian, sebaiknya bila disebelah kanan
titik impas akan memperoleh keuntungan. Analisis titik impas juga digunakan
untuk:
1. Hitungan biaya dan pendapatan untuk setiap alternatif kegiatan usaha
2. Rencana pengembangan pemasaran untuk menetapkan tambahan investasi
untuk peralatan produksi
3. Tingkat
produksi
dan
penjualan
yang menghasilkan
ekuivalensi
(kesamaan) dari dua alternatif usulan investasi
(Waldyono, 2008).
Manfaat perhitungan titik impas (break even point) adalah untuk
mengetahui batas produksi minimal yang harus dicapai dan dipasarkan agar usaha
Universitas Sumatera Utara
22
yang dikelola masih layak untuk dijalankan. Pada kondisi ini income yang
diperoleh hanya cukup untuk menutupi biaya operasional tanpa ada keuntungan.
Untuk mengetahui produksi titik (BEP) maka dapat digunakan rumus
sebagai berikut:
N=
-
.................................................................................................. (7)
dimana:
N = jumlah produksi minimal untuk mencapai titik impas (Kg)
F = biaya tetap pertahun (rupiah)
R = penerimaan dari tiap unit produksi (harga jual) (Rupiah)
V = biaya tidak tetap per unit produksi
(Darun, 2002).
Biaya variabel adalah biaya yang besarnya tergantung pada output yang
dihasilkan. Dimana semakin banyak produk yang dihasilkan maka semakin
banyak bahan yang digunakan dan biaya yang digunakan akan semakin besar
juga. Sedangkan biaya tetap adalah biaya yang tidak tergantung pada banyak
sedikitnya produk yang akan dihasilkan (Soeharno, 2007).
Biaya tetap adalah biaya yang tidak terpengaruh oleh aktifitas perusahaan.
Biaya ini secara total tidak mengalami perubahan meskipun ada perubahan
volume produksi. Sedangkan biaya variabel adalah biaya yang besarnya berubahubah sesuai dengan aktifitas perusahaan. Biaya ini secara total akan berubah
sesuai dengan volume produksi (Halim, 2009).
Net present value
Net present value (NPV) adalah selisih antara present value dari investasi
nilai sekarang dari penerimaan kas bersih dimasa yang akan datang. Identifikasi
Universitas Sumatera Utara
masalah kelayakan finansial dianalisis dengan menggunakan metode analisis
finansial dengan kriteria investasi. Net present value adalah kriteria yang
digunakan untuk mengukur suatu alat layak atau tidak untuk diusahakan. Secara
singkat dapat dirumuskan:
CIF – CO ≥
......................................................................................... (9)
dimana:
CIF = cash inflow
COF = cash outflow
Sementara itu keuntungan yang diharapkan dari investasi yang dilakukan
bertindak sebagai tingkat bungan modal dalam perhitungan:
Penerimaan (CIF)
= pendapatan x (P/A, i, n) + nilai akhir x (P/F, i, n)
Pengeluaran (COF)
= investasi + pembiayaan (P/A, i, n).
Kriteria NPV yaitu:
-
NPV > 0, berarti usaha yang telah dilaksanakan menguntungkan
-
NPV < 0, berarti sampai dengan t tahun investasi usaha tidak
menguntungkan
-
NPV = 0, berarti tambahan manfaat sama dengan tambahan biaya yang
dikeluarkan
(Darun, 2002).
Internal rate of return
Dengan menggunakan metode IRR akan mendapatkan informasi yang
berkaitan dengan tingkat kemampuan cash flow dalam mengembalikan investasi
yang dijelaskan dalam bentuk persen periode waktu. Logika sederhananya
Universitas Sumatera Utara
24
menjelaskan seberapa kemampuan cash flow dalam mengembalikan modalnya
dan seberapa besar pula kewajiban yang harus dipenuhi (Giatman, 2006).
Internal rate of return (IRR) adalah suatu tingkatan discount rate, pada
discount rate dimana diperoleh B/C ratio = 1 atau NPV = 0. Harga IRR dapat
dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
IRR = i1 –
-
(i1 – i2) ............................................................. (9)
dimana:
i1
= suku bunga bank paling atraktif
i2
= suku bunga coba-coba
NPV1 = NPV awal pada i1
NPV2 = NPV pada i2
(Kastaman, 2006).
Universitas Sumatera Utara
Kedelai
Sejarah kedelai
Kedelai merupakan tanaman asli daratan Cina dan telah dibudidayakan
oleh manusia sejak 2500 SM. Sejalan dengan semakin berkembangnya
perdagangan antar negara yang terjadi pada awal abad ke-19, menyebabkan
tanaman kedelai juga ikut tersebar ke berbagai negara tujuan perdagangan
tersebut, yaitu Jepang, Korea, Indonesia, India, Australia dan Amerika. Menurut
laporan, kedelai mulai dikenal di Indonesia sejak abad ke-16 (Adisarwanto, 2005).
Menurut para ahli botani, kedelai adalah tanaman yang berasal dari
Manchuria dan sebagian Cina, dan terdapat jenis kedelai liar yang tergolong
dalam spesies Glycine ussuriensis. Kemudian menyebar ke daerah tropika dan
subtropika serta dilakukan pemuliaan sehingga dihasilkan berbagai jenis kedelai
unggul yang dibudidayakan (Koswara, 1992).
Perkembangan kedelai di Indonesia
Varietas kedelai yang ditanam di Indonesia pada mulanya berasal dari luar
negeri, diantaranya adalah dari Jepang, Taiwan, Kolombia, Amerika Serikat dan
Filipina. Varietas-varietas kedelai dari luar negeri tersebut umumnya kurang
cocok ditanam di Indonesia, karena faktor perbedaan panjang hari dan suhu.
Varietas-varietas kedelai tersebut yang belum menunjukkan keunggulannya di
Indonesia ternyata ada yang beradaptasi dan berproduksi baik di beberapa daerah,
sehingga muncul istilah varietas lokal. Varietas lokal ini dapat berpotensi menjadi
varietas unggul.
4
Universitas Sumatera Utara
Botani tanaman kedelai
Adapun klasifikasi tanaman kedelai (Glycine max (L.) Merrill) menurut
literatur Adisarwanto (2005) adalah sebagai berikut:
Kingdom
: Plantae
Divisi
: Spermatophyta
Subdivisio
: Angiospermae
Kelas
: Dicotyledoneae
Ordo
: Rosales
Famili
: Leguminosae
Genus
: Glycine
Spesies
: Glycine max (L.) Merrill
Varietas kedelai
Varietas kedelai diberbagai daerah berbeda-beda sesuai dengan keadaan
sekitarnya. Di daerah Sumatera Utara, varietas kedelai yang populer dan sering
ditanam petani adalah Willis, Orba, Kerinci, Galunggung, Lokon, Tidar dan beberapa
varietas lain pada lokasi tertentu, disamping varietas lokal Kipas Merah dan Kipas
Putih dari daerah Aceh (Ningrum,1993).
Gambar 1. Tanaman kedelai
Universitas Sumatera Utara
6
Gambar 2. Bagian biji kedelai
Kedelai termasuk tanaman yang berbuah polong dan berbunga kupu-kupu,
seperti halnya kacang tanah. Perbedaannya adalah bahwa buah kacang tanah terdapat
didalam tanah, sedangkan buah kedelai tumbuh di atas tanah, yakni pada batangnya.
Pada dasarnya penentuan varietas kedelai didasarkan pada :
-
Umur
Umur kedelai terhitung dari awal penanaman biji sampai dengan masa
panen tiba sangat bervariasi. Berdasarkan perbedaan umur ini bisa dibedakan
kepada beberapa jenis kedelai, yaitu :
1. Kedelai genjah : berumur pendek yaitu 75-85 hari
2. Kedelai tengahan : berumur antara 85-90 hari
3. Kedelai dalam : berumur panjang yaitu lebih dari 90 hari.
-
Warna biji
Warna biji kedelai berbeda-beda, tetapi pada garis besarnya dibedakan
menjadi dua macam, yaitu kedelai putih/kuning dan kedelai hitam/hijau.
1. Kedelai putih/kuning
Kedelai putih membutuhkan syarat-syarat tumbuh yang lebih sukar
dibandingkan dengan kedelai hitam. Kedelai putih kurang baik jika dibuat
kecap dan tauco, sebaliknya kedelai putih cocok sekali untuk bahan
Universitas Sumatera Utara
pembuat tempe dan tahu. Disamping itu, kedelai putih/kuning lebih mahal
bila dibandingkan dengan kedelai hitam
2. Kedelai hitam/hijau
Walaupun harga jualnya lebih murah, pada umumnya kedelai hitam
lebih disukai oleh para petani, karena kedelai hitam tidak membutuhkan
perlakuan khusus dari awal tanam hingga proses pengolahan hasil.
Disamping itu kedelai hitam mudah dipasarkan, karena kedelai tersebut
baik sekali untuk dibuat kecap dan tauco
(AAK, 1989).
Proses Pengupasan Kulit Ari Kedelai
Untuk memperoleh bahan pangan yang siap dimakan, maka kita harus
memisahkan kulitnya terlebih dahulu dari daging buah ataupun sayuran.
Pemisahan ini disebut dengan pengupasan. Pengupasan merupakan pra proses
dalam mengolah suatu bahan yang bertujuan untuk memisahkan bagian yang
dapat dimakan dari kulit ataupun dari bagian yang harus dibuang. Dalam
melakukan pengupasan, digunakan metode yang berbeda. Hal ini dikarenakan
masing-masing bahan memiliki karakteristik yang berbeda-beda (Jaya, 2010).
Proses pengupasan biji-bijian merupakan kegiatan lebih lanjut pemanenan
hasil pertanian. Pengupasan kedelai biasanya baru dilakukan jika akan digunakan,
baik untuk benih maupun untuk bahan pangan. Pembijian atau pengupasan polong
harus semaksimal mungkin menghindari terjadinya biji luka (rusak) karena akan
merupakan
media
yang
baik
bagi
infestasi
hama
dan
jamur
(Hanifah dan Winaryo, 2008).
Proses pengupasan kulit ari dapat dilakukan secara manual menggunakan
tangan dengan cara diremas-remas. Selain itu, bisa juga menggunakan alat pengupas
Universitas Sumatera Utara
8
kulit ari. Hasil pengupasan biji kedelai berupa keping-keping biji kedelai
(Adisarwanto, 2005).
Teknik mengupas biji kedelai masih banyak dilakukan dengan
menggunakan cara klasik yaitu dengan merendam dan menginjak-injak dalam
suatu wadah hingga kulit ari biji kedelai terkupas. Hal ini sangat merugikan
karena dengan kedelai terbagai dua atau bahkan dapat hancur karena tekanan yang
diberikan pada kedelai tidak tetap. Disisi lain hasil pengupasannya terbatas dan
sangat bergantung pada kemampuan manusia atau operator (Lutfi, 2010).
Dalam menentukan kemampuan mesin pengupas kulit ari kacang kedelai
perlu juga diketahui sifat-sifat dari kacang kedelai itu sendiri. Biji kacang kedelai
berkeping dua terbungkus kulit biji. Sifat kacang kedelai ini mampu menyerap air
dan dapat menyebabkan beratnya naik menjadi dua kali lipat, dengan sifat biji
yang keras dan daya serap air tergantung ketebalan kulit (Annas, 2002).
Kedelai yang diproses menggunakan mesin pengupas akan mengalami
3 kemungkinan yaitu: terkupas terbelah, remuk, dan utuh. Kemungkinan ini dapat
terjadi jika:
a. Bila biji kedelai yang diproses ukurannya jauh lebih besar dari ukuran celah
piringan pengupas maka kedelai akan banyak yang remuk
b. Bila kedelai yang diproses ukurannya lebih kecil dari ukuran celah piringan
pengupas maka kedelai banyak yang utuh (tidak terkupas, terkupas, dan
remuk)
c. Bila kedelai yang diproses ukurannya hampir sama atau mendekati ukuran
celah piringan pengupas, maka banyak kedelai yang terkupas atau terbelah
(Suhendra dan Setiawan, 2012).
Universitas Sumatera Utara
Adapun cara untuk memperbesar atau memperkecil kapasitas pengupasan
yaitu dengan mengubah jumlah batang penggilas, rpm atau memperbesar jarak
clearancenya. Perubahan
yang paling mudah untuk memperbesar atau
memperkecil kapasitas kerja dengan mengubah rpm yakni dengan menambah
transmisi, baik dengan pulley atau rantai (Wiraatmadja, 1995).
Proses pembelahan biji kedelai dalam pembuatan tempe pada industri
rumah tangga masih dilakukan secara manual dinjak-injak. Kapasitas cara ini baru
mencapai 10 kg/jam dengan efisiensi 93%. Beberapa pengrajin tempe kedelai
skala yang lebih besar telah menggunakan mesin pembelah, seperti mesin
pembelah sistem dua lempengan grinda (disk). Efisiensi pembelahan jenis mesin
tersebut 85% dan kapasitasnya 50 kg/jam, dimana biji kedelai yang berukuran
lebih besar dari jarak dua lempengan cenderung pecah atau hancur, sedangkan biji
kedelai yang berukuran lebih kecil tidak terbelah (Rofarsyam dan Putro, 2010).
Komponen Alat Pengupas Kulit Ari Biji Kedelai
Motor listrik
Motor listrik adalah mesin yang mengubah energi listrik menjadi energi
mekanis. Misalnya mesin pembangkit tenaga listrik maka dapat memutar motor
listrik yang menggunakan mesin untuk berbagai keperluan separti mesin untuk
menggiling padi menjadi beras, untuk pompa irigasi untuk pertanian, untuk kipas
angin serta mesin pendingin (Djoekardi, 1996).
Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi
mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi
energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada
Universitas Sumatera Utara
10
peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot
debu.
Motor listrik yang umum digunakan di dunia Industri adalah motor listrik
asinkron, dengan dua standar global yakni IEC dan NEMA. Motor asinkron IEC
berbasis metrik (milimeter), sedangkan motor listrik NEMA berbasis imperial
(inch), dalam aplikasi ada satuan daya dalam horsepower (HP) maupun kiloWatt
(kW).
Prinsip kerja motor listrik
Motor listrik adalah mesin yang mengubah energi listrik menjadi energi
mekanis. Misalnya mesin pembangkit tenaga listrik maka dapat memutar motor
listrik yang menggunakan mesin untuk berbagai keperluan seperti mesin untuk
menggiling padi menjadi beras, untuk pompa irigasi pertanian, untuk kipas angin
serta mesin pendingin (Djoekardi, 1996).
Tenaga listrik merupakan ubahan dari tenaga lain. Tenaga listrik melalui
motor listrik dapat menghasilkan tenaga listrik dapat menghasilkan tenaga
mekanik lainnya. Keuntungan penggunaan tenaga listrik antara lain:
1. Motor listrik konstruksinya sederhana dan kompak
2. Pengembalian tenaga listrik mudah terutama setelah listrik masuk desa
3. Membutuhkan pemeliharaan dan perawatan yang sederhana
4. Cara mengoperasikannya sangat mudah, yaitu hanya memutar kontak
5. Tidak menimbulkan suara
6. Menghasilkan tenaga yang halus dan seragam
7. Dapat menyesuaikan dengan beban
(Rizaldi, 2006).
Universitas Sumatera Utara
Di lain pihak, motor listrik juga memiliki kekurangan sebagai berikut:
1.
Motor listrik membutuhkan sumber daya, kabelnya harus dapat dihubungkan
langsung dengan stopkontak, dengan demikian tempat penggunaannya sangat
terbatas panjang kabel
2.
Kalau dipergunakan baterai sebagai sumber daya, maka beratnya akan
menjadi besar
3.
Secara umum biaya listrik lebih tinggi dari harga bahan bakar minyak
4.
Untuk menghasilkan daya yang sama dihasilkan oleh sebuah motor
pembakaran, maka motor listrik akan lebih berat
(Soenarta dan Furuhama, 2002).
Poros
Poros merupakan salah satu bagian terpenting dari setiap mesin. Hampir
semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran utama dalam
transmisi seperti itu di pegang oleh poros.
Menurut Sularso dan Suga (2002), hal-hal yang perlu diperhatikan didalam
merencanakan sebuah poros adalah:
1. Kekuatan poros
Suatu poros transmisi 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.
Universitas Sumatera Utara
12
2. Kekakuan poros
Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi
jika lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan
ketidaktelitian (pada mesin perkakas) atau getaran dan suara. Karena itu,
disamping kekuatan poros, kekakuannya juga harus diperhatikan dan
disesuaikan dengan macam mesin yang 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
bagian-bagian 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 difinis.
Puli
Pulley sabuk dibuat dari besi cor atau dari baja. Pulley kayu tidak banyak
lagi dijumpai. Untuk konstruksi ringan diterapkan pulley dari paduan aluminium.
Universitas Sumatera Utara
Pulley sabuk baja terutama cocok untuk kecepatan sabuk yang tinggi (di atas
35 m/det) (Stolk dan Kros, 1981).
Pemasangan puli antara lain dapat dilakukan dengan cara:
- Horizontal, pemasangan puli dapat dilakukan dengan cara mendatar di mana
pasangan puli terletak pada sumbu mendatar
- Vertikal, pemasangan puli dilakukan secara tegak dimana letak pasangan puli
adalah pada sumbu vertikal. Pada pemasangan ini akan terjadi getaran pada
bagian mekanisme serta penurunan umur sabuk
(Mabie and Ocvirk, 1967).
Sabuk V
Sabuk bentuk trapesium atau V dinamakan demikian karena sisi sabuk
dibuat serong, supaya cocok dengan alur roda transmisi yang berbentuk V.
Kontak gesekan yang terjadi antara sisi sabuk V dengan dinding alur
menyebabkan berkurangnya kemungkinan selipnya sabuk penggerak dengan
tegangan yang lebih kecil dari pada sabuk yang pipih. Dalam kerjanya, sabuk V
mengalami pembengkokan ketika melingkar melalui roda transmisi. Bagian
sebelah luar akan mengalami tegangan, sedangkan bagian dalam akan mengalami
tekanan. Susunan khas sabuk V terdiri atas:
1. Bagian elastis yang tahan tegangan dan bagian yang tahan kompresi
2. Bagian yang membawa beban yang dibuat dari bahan tenunan dengan
daya rentangan yang rendah dan tahan minyak sebagai pembalut
(Smith dan Wilkes, 1990).
Sabuk V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Sabuk
V dibelitkan di sekitar alur pulley yang berbentuk V pula. Transmisi sabuk yang
Universitas Sumatera Utara
14
bekerja atas dasar gesekan belitan mempunyai beberapa keuntungan karena murah
harganya, sederhana konstruksinya dan mudah untuk mendapatkan perbandingan
putaran yang diinginkan. Transmisi tersebut telah digunakan dalam semua bidang
industri, misalnya mesin-mesin pabrik, otomobil, mesin pertanian, alat
kedokteran, mesin kantor dan alat-alat listrik. Kekurangan yang ada pada sabuk
ini adalah terjadinya slip antara sabuk dan pulley sehingga tidak dapat dipakai
untuk putaran tetap atau perbandingan transmisi yang tetap (Daryanto, 1984).
Sabuk banyak digunakan dalam mesin-mesin pertanian. Hal ini
dikarenakan sabuk memiliki beberapa kelebihan. Sularso dan Suga (2004) juga
menyatakan bahwa bila dibandingkan dengan transmisi roda gigi atau rantai,
sabuk V bekerja lebih halus dan tidak bersuara. Untuk mempertinggi daya
transmisi, dapat dipakai beberapa sabuk V yang dipasang sebelah. Namun, sabuk
V juga memilik kelemahan yaitu:
-
Tidak dapat digunakan pada jarak yang panjang
-
Tidak cocok untuk beban yang berat pada kecepatan rendah
-
Hanya dapat menghubungkan poros – poros yang sejajar dengan arah
putar yang sama.
Menurut
Smith
dan
Wilkes
(1990),
apabila
pemindahan
daya
menggunakan dua roda transisi, maka hubungan antara jarak kedua titik pusat
sumbu roda transisi dengan panjang sabuk dapat ditentukan dengan rumus:
L = 2C + 1,57(D + d) +
.............................................................................. (1)
dimana:
L = Panjang efektif sabuk (mm)
C = Jarak antara kedua sumbu roda transisi (mm)
Universitas Sumatera Utara
D = Diameter luar efektif roda transmisi yang besar (mm)
d = Diameter luar efektif roda transmisi yang kecil (mm)
Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga
putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan
tahan lama. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen
mesin lainnya bekerja dengan baik.
Bantalan dapat diklasifikasikan berdasarkan pada:
1. Gerakan bantalan terhadap poros
-
Bantalan luncur
Pada bantalan ini terjadi gerakan luncur antara poros dan bantalan
karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan
perantaraan lapisan pelumas
-
Bantalan gelinding
Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang
berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola
(peluru), rol atau rol jarum dan rol bulat.
2. Beban terhadap poros
-
Bantalan radial: arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak
lurus sumbu poros
-
Bantalan aksial: arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros
-
Bantalan gelinding khusus: bantalan ini dapat menumpu beban yang
arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.
(Sularso dan Suga, 2002).
Universitas Sumatera Utara
16
Logam yang Digunakan
Baja tahan karat
Logam yang digunakan merupakan logam baja tahan karat (stainless
steel). Baja tahan karat yang mempunyai seratus lebih jenis yang berbeda-beda.
Akan tetapi, seluruh baja itu mempunyai satu sifat karena kandungan kromium
yang membuatnya tahan terhadap karat. Baja tahan karat dapat dibagi ke dalam
tiga kelompok dasar, yakni:
1. Baja tahan karat ferit
Baja ini mengandung unsur karbon yang rendah (sekitar 0,04% C)
dan sebagian besar dilarutkan dalam besi. Sementara itu, unsur lainnya
yaitu kromium sekitar 13% - 20% dan tambahan kromium tergantung pada
tingkat ketahanan karat yang diperlukan
2. Baja tahan karat austenit
Baja tahan karat austenit mengandung nikel dan kromium yang
amat tinggi, nikel akan membuat temperatur transformasinya rendah,
sedangkan kromium akan membuat kecepatan pendinginan kritisnya
rendah
3. Baja tahan karat martensit
Baja tahan karat martensit mengandung sejumlah besar unsur
karbon. Baja yang mengandung 0,1% C, 13% Cr, dan 0,5% Mn ini dapat
didinginkan untuk memperbaiki kekuatannya, tetapi tidak menambah
kekerasan
(Amanto dan Daryanto, 1999).
Universitas Sumatera Utara
Pada kenyataannya, semua stainless steel mengandung paling sedikit 10%
krom. Keberadaan lapisan korosi yang tipis ini mencegah proses korosi
berikutnya dengan berlaku sebagai pelindung yang menghalangi oksigen dan air
bersentuhan dengan permukaan logam. Hanya beberapa lapisan atom saja cukup
untuk mengurangi kecepatan proses karat selambat mungkin karena lapisan korosi
tersebut terbentuk dengan sangat rapat. Besi biasa, berbeda dengan stainless steel,
permukaannya tidak dilindungi apapun sehingga mudah bereaksi dengan oksigen
dan membentuk lapisan Fe2O3 atau hidroksida yang terus menerus bertambah
seiring dengan berjalannya waktu. Lapisan korosi ini makin lama makin menebal
dan kita kenal sebagai karat (Widiantara, 2010).
Besi
Besi (Fe) merupakan salah satu logam yang mempunyai peranan yang
sangat besar dalam kehidupan manusia, terlebih-lebih di zaman modern seperti
sekarang. Kelimpahannya juga sangat besar, 50.000 ppm atau 5% dan merupakan
jenis logam terbanyak kedua di kulit bumi. Karena kelimpahannya yang sangat
besar itulah maka besi banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan
industri konstruksi. Besi berada dalam bentuk senyawanya, terutama sebagai bijih
besi, yang mengandung Fe2O3 (hematite), Fe2O3. H2O (limonit), Fe3O4
(magnetic), FeCO3 (siderite), dan FeS2 (pirit) (Fatimah, 2009).
Aluminium
Aluminium adalah logam yang sangat ringan (berat jenis aluminium 0,65
atau 1/3 berat jenis tembaga). Tahanan jenis 2,8 x 10-8 atau 1,25 x tahanan jenis
tembaga. Sifat tahan tarik maksimum dalam keadaan dingin 17 - 20 kg/mm2. Oleh
sebab itu, aluminium hanya dapat dipakai untuk lebar tegangan yang pendek.
Universitas Sumatera Utara
18
Untuk tegangan yang panjang dipakai kabel aluminium (beberapa kawat yang
dipilin) dengan kawat baja sebagai intinya (Sumanto, 1994).
Mekanisme Pembuatan Alat
Dalam pekerjaan bengkel alat dan mesin, benda kerja yang akan dijadikan
dalam bentuk tertentu sehingga menjadi barang siap pakai dalam kehidupan
sehari-hari, maka dilakukan proses pengerjaan dengan mesin–mesin perkakas,
antara lain mesin bubut, mesin bor, mesin gergaji, mesin frais, mesin skrap, mesin
asah, mesin gerinda, dan mesin yang lainnya (Daryanto, 1984).
Motor listrik sering digunakan sebagai tenaga penggerak dibandingkan
dengan jenis tenaga-tenaga yang lain karena dapat disesuaikan, motor dapat
digunakan di hampir setiap lokasi termasuk di dalam air (Cooper, 1992).
Pemasangan puli antara lain dapat dilakukan dengan cara vertikal,
pemasangan puli dilakukan secara tegak di mana letak pasangan puli adalah pada
sumbu vertikal. Pada pemasangan ini akan terjadi getaran pada bagian mekanisme
serta penurunan umur sabuk (Mabie and Ocvirk, 1967).
Sabuk V dibelitkan di sekeliling alur puli yang berbentuk V. Selain
koefisien gesek dan kekuatannya, harganya yang relatif murah membuat sabuk V
lebih sering dipakai (Sularso dan Suga, 2002).
Kekuatan, keawetan, dan pelayanan yang diberikan peralatan usaha tani
bergantung terutama pada macam dan kualitas bahan yang digunakan untuk
pembuatannya.
Dalam
pembuatannya
terdapat
kecenderungan
konstruksi
peralatan untuk meniadakan sebanyak mungkin baja tuangan. Keberhasilan atau
kegagalan alat sering sekali tergantung pada bahan yang dipakai untuk
Universitas Sumatera Utara
pembuatannya. Bahan yang digunakan untuk pembuatan peralatan usaha tani
dapat diklasifikasikan dalam logam dan non logam (Smith dan Wilkes, 1990).
Kapasitas Kerja Alat dan Mesin Pertanian
Menurut Daywin, dkk., 2008, kapasitas kerja suatu alat atau mesin
didefenisikan sebagai kemampuan alat dan mesin dalam menghasilkan suatu
produk (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 Alat =
....................................................... (2)
Analisis Ekonomi
Biaya pemakaian alat
Pengukuran biaya pemakaian alat dilakukan dengan cara menjumlahkan
biaya yang dikeluarkan yaitu biaya tetap dan biaya tidak tetap (biaya pokok).
+ BTT]C ................................................................................ (3)
Biaya pokok =
dimana:
BT
= total biaya tetap (Rp/tahun)
BTT
= total biaya tidak tetap (Rp/jam)
x
= total jam kerja pertahun (jam/tahun)
C
= Kapasitas alat (jam/satuan produksi)
Universitas Sumatera Utara
20
Biaya tetap
Biaya tetap terdiri dari:
1. Biaya penyusutan (metode garis lurus)
D=
-
...................................................................................................... (4)
dimana:
D = biaya penyusutan (Rp/tahun)
P = nilai awal alsin (harga beli/pembuatan) (Rp)
S = nilai akhir alsin (10% dari P) (Rp)
n = umur ekonomi (tahun)
2. Biaya bunga modal dan asuransi, perhitungannya digabungkan besarnya:
I=
.............................................................................................. (5)
dimana:
i = total persentase bunga modal dan asuransi (17% pertahun)
3. Di negara kita belum ada ketentuan besar pajak secara khusus untuk
mesin-mesin
dan
peralatan
pertanian,
bahwa
beberapa
literatur
menganjurkan bahwa biaya pajak alsin pertanian diperkirakan sebesar 2%
pertahun dari nilai awalnya.
4. Biaya gudang atau gedung diperkirakan berkisar antara 0,5 – 1%, rata-rata
diperhitungkan 1% nilai awal (P) pertahun.
Biaya tidak tetap
Biaya tidak tetap terdiri dari:
1. Biaya perbaikan untuk motor litrik sebagi sumber tenaga penggerak. Biaya
perbaikan ini dapat dihitung dengan persamaan:
Universitas Sumatera Utara
-
Biaya reperasi =
..................................................................... (6)
2. Biaya karyawan/operator yaitu biaya untuk gaji operator. Biaya ini
tergantung kepada kondisi lokal, dapat diperkirakan dari gaji bulanan atau
gaji pertahun dibagi dengan total jam kerjanya
(Darun, 2002).
Break even point
Break even point (analisis titik impas) umumnya berhubungan dengan
proses penentuan tingkat produksi untuk menjamin agar kegiatan usaha yang
dilakukan dapat membiayai sendiri (self financing) dan selanjutnya dapat
berkembang sendiri (self growing). Dalam analisis ini, keuntungan awal dianggap
sama dengan nol. Bila pendapatan dari produksi berada disebelah kiri titik impas
maka kegiatan usaha akan menderita kerugian, sebaiknya bila disebelah kanan
titik impas akan memperoleh keuntungan. Analisis titik impas juga digunakan
untuk:
1. Hitungan biaya dan pendapatan untuk setiap alternatif kegiatan usaha
2. Rencana pengembangan pemasaran untuk menetapkan tambahan investasi
untuk peralatan produksi
3. Tingkat
produksi
dan
penjualan
yang menghasilkan
ekuivalensi
(kesamaan) dari dua alternatif usulan investasi
(Waldyono, 2008).
Manfaat perhitungan titik impas (break even point) adalah untuk
mengetahui batas produksi minimal yang harus dicapai dan dipasarkan agar usaha
Universitas Sumatera Utara
22
yang dikelola masih layak untuk dijalankan. Pada kondisi ini income yang
diperoleh hanya cukup untuk menutupi biaya operasional tanpa ada keuntungan.
Untuk mengetahui produksi titik (BEP) maka dapat digunakan rumus
sebagai berikut:
N=
-
.................................................................................................. (7)
dimana:
N = jumlah produksi minimal untuk mencapai titik impas (Kg)
F = biaya tetap pertahun (rupiah)
R = penerimaan dari tiap unit produksi (harga jual) (Rupiah)
V = biaya tidak tetap per unit produksi
(Darun, 2002).
Biaya variabel adalah biaya yang besarnya tergantung pada output yang
dihasilkan. Dimana semakin banyak produk yang dihasilkan maka semakin
banyak bahan yang digunakan dan biaya yang digunakan akan semakin besar
juga. Sedangkan biaya tetap adalah biaya yang tidak tergantung pada banyak
sedikitnya produk yang akan dihasilkan (Soeharno, 2007).
Biaya tetap adalah biaya yang tidak terpengaruh oleh aktifitas perusahaan.
Biaya ini secara total tidak mengalami perubahan meskipun ada perubahan
volume produksi. Sedangkan biaya variabel adalah biaya yang besarnya berubahubah sesuai dengan aktifitas perusahaan. Biaya ini secara total akan berubah
sesuai dengan volume produksi (Halim, 2009).
Net present value
Net present value (NPV) adalah selisih antara present value dari investasi
nilai sekarang dari penerimaan kas bersih dimasa yang akan datang. Identifikasi
Universitas Sumatera Utara
masalah kelayakan finansial dianalisis dengan menggunakan metode analisis
finansial dengan kriteria investasi. Net present value adalah kriteria yang
digunakan untuk mengukur suatu alat layak atau tidak untuk diusahakan. Secara
singkat dapat dirumuskan:
CIF – CO ≥
......................................................................................... (9)
dimana:
CIF = cash inflow
COF = cash outflow
Sementara itu keuntungan yang diharapkan dari investasi yang dilakukan
bertindak sebagai tingkat bungan modal dalam perhitungan:
Penerimaan (CIF)
= pendapatan x (P/A, i, n) + nilai akhir x (P/F, i, n)
Pengeluaran (COF)
= investasi + pembiayaan (P/A, i, n).
Kriteria NPV yaitu:
-
NPV > 0, berarti usaha yang telah dilaksanakan menguntungkan
-
NPV < 0, berarti sampai dengan t tahun investasi usaha tidak
menguntungkan
-
NPV = 0, berarti tambahan manfaat sama dengan tambahan biaya yang
dikeluarkan
(Darun, 2002).
Internal rate of return
Dengan menggunakan metode IRR akan mendapatkan informasi yang
berkaitan dengan tingkat kemampuan cash flow dalam mengembalikan investasi
yang dijelaskan dalam bentuk persen periode waktu. Logika sederhananya
Universitas Sumatera Utara
24
menjelaskan seberapa kemampuan cash flow dalam mengembalikan modalnya
dan seberapa besar pula kewajiban yang harus dipenuhi (Giatman, 2006).
Internal rate of return (IRR) adalah suatu tingkatan discount rate, pada
discount rate dimana diperoleh B/C ratio = 1 atau NPV = 0. Harga IRR dapat
dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
IRR = i1 –
-
(i1 – i2) ............................................................. (9)
dimana:
i1
= suku bunga bank paling atraktif
i2
= suku bunga coba-coba
NPV1 = NPV awal pada i1
NPV2 = NPV pada i2
(Kastaman, 2006).
Universitas Sumatera Utara