Prototip kendaraan pengolah sampah terintegrasi dengan centrifugal winnow dan screw crushel.
LAPORAN AKHIR
HIBAH UNGGULAN PERGURUAN TINGGI
PROTOTIPE KENDARAAN PENGOLAH SAMPAH TERINTEGRASI
DENGAN CENTRIFUGAL WINNOW DAN SCREW CRUSHER
Tahun ke 2 dari rencana 3 tahun
Tim Peneliti :
1. I Dewa Gede Ary Subagia, ST,MT,Ph.D
NIDN : 0001066806
2. Prof. Dr. Tjok. Gde Tirta Nindhia, ST,MT. NIDN : 0016017207
3. I Ketut Adi Atmika ST.MT
NIDN : 0018056904
Dibiayai oleh Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Kementerian Pendidikan dan
Kebudayaan, sesuai dengan Surat Perjanjian Penugasan Desentralisai (BOPTN)
Nomor : 103.8/UN14.2/PNL.01.03.00//2015, tanggal 5 Maret 2015
UNIVERSITAS UDAYANA
2015
RINGKASAN
Sampah adalah sisa buangan kegiatan manusia yang apabila tidak ditangani secara serius dan
sungguh±sungguh oleh semua pihak, akan menimbulkan permasalahan yang sangat serius,
terbukti dengan dijadikannya sampah sebagai permasalahan global, dan menjadi rantai setan yang
tidak kunjung terselesaikan karena dampaknya terhadap lingkungan. Dalam rantai distribusi
sampah pengangkutan sering dilupakan, dan sesungguhnya menjadi komponen utama dalam
proses pendistribusian sampah. Namun sebaliknya pada pendistribusian sampah sering
mengakibatkan masalah akibat sampah yang diangkut tercecer kembali dan mengotori jalan.
Disamping itu, armada pengangkut sampah kerap menimbulkan polusi udara (bau) pada rute yang
dilalui, serta timbulnya kemacetan lalu lintas. Selanjutnya untuk dapat menjawab permasalahan
tentang teknologi transportasi pengangkutan dan pengolahan awal sampah, akan dikembangkan
prototipe kendaraan dengan bak penampung sampah yang terintegrasi dengan pemisah sistem
sentrifugal dan mesin pencacah (screw crusher). Pengembangan dimaksudkan adalah
memperbaiki menejemen transportasi pengangkutan sampah yang effektif dan berdaya guna serta
ekonomis effisien dalam aktifitas menejemen pengendalian sampah.
Tujuan umum penelitian adalah mengoptimalkan fungsi sarana dan prasarana dalam
penditribusian sampah organik dalam menejemen pengendalian dan pengolahan sampah yaitu
dengan mengintegrasikan centrifugal winnow dan mesin screw crusher pada kendaraan angkut
sampah, sehingga menjadi lebih effektif dan effisien dalam proses awal pengendalian sampah,
dan dalam pendistribusiannya tidak menimbulkan dampak lingkungan baru.
Ruang lingkup pengembangan kendaraan pengolah sampah adalah dititik beratkan pada
bagaimana konstruksi dan mekanisme dari kendaraan angkut sampah yang diintegrasikan dengan
pemisah dan pencacah (screw crusher) yang memiliki effektivitas kerja, dan kualitas
pendistribusian sehingga tidak menimbulkan masalah lingkungan baru. Perancangan prototipe
kendaraan pengolah sampah dikelompokkan menjadi tiga tahapan, Sintesa dan analisa dinamik
prototipe kendaraan sampah sebagai tahap pertama, Rancang bangun prototipe chasis dan bak
penampung sampah serta sistem transmisi joint, pemisah dan crusher system sebagai tahap kedua,
dan perancangan prototipe secara lengkap yang dilakukan kegiatan pengujian, implementasi
kendaraan angkut/pengolah sampah integrasi centrifugal winnow dan mesin screw. Upaya dalam
mewujudkannya digunakan metode quasi dinamik yang meliputi: proses sintesa, dan proses
analisis. Sedangkan untuk penentuan kualitas dan kuantitas produk digunakan metode
perancangan produk, yang pencapainya dilakukan melalui pendekatan teknis, pendekatan
eksperimen, dan pendekatan matematis. Selanjutnya untuk mendukung pendekatan yang
dipergunakan dilakukan melalui; kajian dokumen dan literatur; wawancara, pengumpulan
pendapat, Survey. Selanjutnya dianalisa karakteristik komponen pembentuk sistem terhadap
kepastian kerja, keandalan, dan optimalisasi konstruksi.
Hipotesa dari penelitian ini secara umum diuraikan bahwa dengan terwujudnya kendaraan
angkut/pengolah sampah terintegrasi pemisah dan mesin pencacah (screw crusher) dapat
memberikan pelayanan pendistribusian sampah dari Tempat Pembuangan Sementara (TPS)
menuju Tempat Pembuangan Akhir (TPA) yang bersih dan dalam menejemen pengendalian
sampah menjadi proses awal sehingga pada proses selanjutnya aktivitas pengolahan sampah
menjadi lebih effisien dan ekonomis.
Kata kunci: prototipe, screw crusher, sentrifugal winnow, quasi dinamik, sampah.
ii
PRAKATA
Puji syukur dipanjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat-Nya, laporan
penelitian untuk tahun 2015 ini dapat diterbitkan tepat pada waktunya, walaupun jauh dari kata
sempurna. Namun, kami mengharapkan dengan keterbatasan ini, telah dapat memberikan manfaat
bagi masyarakat dalam hal penerapan teknologi yaitu teknologi pengolahan sampah dengan
menggunakan integrasi screw crusher dan sentrifugal winnow.
Kegiatan penelitian adalah bagian dari Tri dharma Perguruan Tinggi yang menjadi kewajiban
seorang dosen untuk mengembangkan diri dan selalu berkarya. Dengan melakukan penelitian,
seseorang akan dapat mengukur seberapa jauh kemampuannya dalam menguasai dan
mengembangkan suatu teori.
Dalam penelitian ini, masih banyak sekali yang harus kami pelajari. Untuk memperdalam dan
memperluas pengetahuan yang berkaitan dengan rencana penelitian ini, kritik dan kerjasama dari
semua pihak akan selalu kami harapkan.
Pada kesempatan ini, ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kami sampaikan kepada semua
pihak, atas kerja sama yang tulus, telah membantu dalam proses penyelesaian penelitian ini.
Akhir kata, semoga laporan penelitian ini dapat memberikan manfaat secara optimal, sehingga
metode dan prototipe yang telah dirancang dan dikembangkan dapat berguna dimasyarakat.
Denpasar, 2 September 2015
Ketua Peneliti,
I.D.G Ary Subagia
iii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................................................ i
RINGKASAN ............................................................................................................................ ii
PRAKATA ............................................................................................................................... iii
DAFTAR ISI ............................................................................................................................ iv
DAFTAR TABEL ..................................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................ vi
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................................ 1
1.1. Latar Belakang.................................................................................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah ............................................................................................................ 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................................. 3
2.1. State of the art dan Rodmap Penelitian ............................................................................. 3
2.2. Tinjauan Pustaka................................................................................................................. 4
2.3. Survey dan Penelitian Awal ............................................................................................... 6
BAB III TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN ................................................................ 8
3.1. Tujuan Khusus Penelitian ................................................................................................... 8
3.2. Keutamaan Penelitian ......................................................................................................... 8
BAB IV METODE PENELITIAN ............................................................................................. 9
4.1. Rancangan penelitian .......................................................................................................... 9
4.2. Diagram alir Penelitian ..................................................................................................... 10
4.3. Langkah-langkah penelitian ............................................................................................. 11
BAB V HASIL YANG DICAPAI ............................................................................................. 15
5.1. Kajian dinamika Kendaraan Model .................................................................................. 15
5.2. Perhitungan dan Analisa Kinerja Traksi ........................................................................... 16
5.2.1. Traksi kendaraan kondisi kosong .................................................................................. 16
5.2.2. Perhitungan dan Analisa Kinerja Kestabilan ................................................................. 19
5.3. Perhitungan Elemen transmissi. ....................................................................................... 27
5.3.1. Rencana Daya ................................................................................................................ 27
5.3.2. Perencanaan Poros ......................................................................................................... 28
5.3.3. Perencanaan Bantalan .................................................................................................... 29
5.4. Perencanaan Transmisi ..................................................................................................... 30
5.4.1. Perencanaan pulley dan sabuk ....................................................................................... 30
5.5. Disain dan rancangan Bak Penampung ............................................................................ 33
5.5.1. Material dan peralatan kerja .......................................................................................... 33
5.6. Pembahasan Capaian Kegiatan Penelitian ........................................................................ 36
5.6.1. Hasil kajian analitis ....................................................................................................... 36
5.6.2. Hasil desiminasi ............................................................................................................. 36
BAB VI RENCANA TAHAPAN BERIKUT ........................................................................... 37
BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................................. 38
7.1. Simpulan ........................................................................................................................... 38
7.2. Saran ................................................................................................................................. 38
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................. 39
LAMPIRAN ............................................................................................................................ 40
Lampiran - A Blue print model prototipe ................................................................................ 40
Lampiran - B Dokumen publikasi ........................................................................................... 42
iv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Roadmap Penelitian di bidang teknologi transportasi darat
5
Tabel 5.1. Spesifikasi kendaraan model
15
Tabel 5.2. Kondisi dinamik kendaraan model pada medan jalan datar
26
Tabel 5.3. Kondisi dinamik kendaraan model pada medan jalan miring
27
Tabel 5.4. Dimensi standar V-Belt menurut IS 2494-1974
30
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 4.1.
diagram alir tahap penelitian
Gambar 5.2.
Grafik Karakteristik Daya-Torsi Engine Model
Gambar 5.3.
Grafik Karakteristik Kinerja Traksi Kendaraan Model pada kondisi kosong
Gambar 5.4.
Fmax untuk berbagai kondisi jalan pada kondisi kendaraan kosong
Gambar 5.5.
Tanjakan yang mampu dilalui pada kondisi kendaraan kosong
Gambar 5.6.
Kecepatan vs Traksi pada kendaraan kosong
Gambar 5.7.
Grafik Karakteristik Kinerja Traksi Kendaraan Model pada kondisi penuh
Gambar 5.8.
Fmax untuk berbagai kondisi jalan pada kondisi kendaraan penuh
Gambar 5.9.
Tanjakan yang mampu dilalui pada kondisi kendaraan penuh
Gambar 5.10. Tanjakan yang mampu dilalui pada kondisi kendaraan penuh
Gambar 5.11
Kedudukan pisau potong arah screw
Gambar 5.12
Material dan peralatan kerja a. Plat galvanis, b. mesin potong plat, c. mesin
gergaji, d. proses penggutingan plat, e. Penyambungan las pada rangka, f. proses
pembertukan plat, g. proses pengelasan plat pada rangka
Gambar 5.13 Kerangka bak penampung
Gambar 5.14 Posisi pintu perawatan bak penampung
Gambar 5.15
Rancangan dan konstruksi pengayak
Gambar 5.16 Konstruksi hopper pada bak penampung sampah
Gambar 5.17 Pembuatan bahan roda gigi
Gambar 5.18 Pembuatan mata pisau potong
vi
HIBAH UNGGULAN PERGURUAN TINGGI
PROTOTIPE KENDARAAN PENGOLAH SAMPAH TERINTEGRASI
DENGAN CENTRIFUGAL WINNOW DAN SCREW CRUSHER
Tahun ke 2 dari rencana 3 tahun
Tim Peneliti :
1. I Dewa Gede Ary Subagia, ST,MT,Ph.D
NIDN : 0001066806
2. Prof. Dr. Tjok. Gde Tirta Nindhia, ST,MT. NIDN : 0016017207
3. I Ketut Adi Atmika ST.MT
NIDN : 0018056904
Dibiayai oleh Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Kementerian Pendidikan dan
Kebudayaan, sesuai dengan Surat Perjanjian Penugasan Desentralisai (BOPTN)
Nomor : 103.8/UN14.2/PNL.01.03.00//2015, tanggal 5 Maret 2015
UNIVERSITAS UDAYANA
2015
RINGKASAN
Sampah adalah sisa buangan kegiatan manusia yang apabila tidak ditangani secara serius dan
sungguh±sungguh oleh semua pihak, akan menimbulkan permasalahan yang sangat serius,
terbukti dengan dijadikannya sampah sebagai permasalahan global, dan menjadi rantai setan yang
tidak kunjung terselesaikan karena dampaknya terhadap lingkungan. Dalam rantai distribusi
sampah pengangkutan sering dilupakan, dan sesungguhnya menjadi komponen utama dalam
proses pendistribusian sampah. Namun sebaliknya pada pendistribusian sampah sering
mengakibatkan masalah akibat sampah yang diangkut tercecer kembali dan mengotori jalan.
Disamping itu, armada pengangkut sampah kerap menimbulkan polusi udara (bau) pada rute yang
dilalui, serta timbulnya kemacetan lalu lintas. Selanjutnya untuk dapat menjawab permasalahan
tentang teknologi transportasi pengangkutan dan pengolahan awal sampah, akan dikembangkan
prototipe kendaraan dengan bak penampung sampah yang terintegrasi dengan pemisah sistem
sentrifugal dan mesin pencacah (screw crusher). Pengembangan dimaksudkan adalah
memperbaiki menejemen transportasi pengangkutan sampah yang effektif dan berdaya guna serta
ekonomis effisien dalam aktifitas menejemen pengendalian sampah.
Tujuan umum penelitian adalah mengoptimalkan fungsi sarana dan prasarana dalam
penditribusian sampah organik dalam menejemen pengendalian dan pengolahan sampah yaitu
dengan mengintegrasikan centrifugal winnow dan mesin screw crusher pada kendaraan angkut
sampah, sehingga menjadi lebih effektif dan effisien dalam proses awal pengendalian sampah,
dan dalam pendistribusiannya tidak menimbulkan dampak lingkungan baru.
Ruang lingkup pengembangan kendaraan pengolah sampah adalah dititik beratkan pada
bagaimana konstruksi dan mekanisme dari kendaraan angkut sampah yang diintegrasikan dengan
pemisah dan pencacah (screw crusher) yang memiliki effektivitas kerja, dan kualitas
pendistribusian sehingga tidak menimbulkan masalah lingkungan baru. Perancangan prototipe
kendaraan pengolah sampah dikelompokkan menjadi tiga tahapan, Sintesa dan analisa dinamik
prototipe kendaraan sampah sebagai tahap pertama, Rancang bangun prototipe chasis dan bak
penampung sampah serta sistem transmisi joint, pemisah dan crusher system sebagai tahap kedua,
dan perancangan prototipe secara lengkap yang dilakukan kegiatan pengujian, implementasi
kendaraan angkut/pengolah sampah integrasi centrifugal winnow dan mesin screw. Upaya dalam
mewujudkannya digunakan metode quasi dinamik yang meliputi: proses sintesa, dan proses
analisis. Sedangkan untuk penentuan kualitas dan kuantitas produk digunakan metode
perancangan produk, yang pencapainya dilakukan melalui pendekatan teknis, pendekatan
eksperimen, dan pendekatan matematis. Selanjutnya untuk mendukung pendekatan yang
dipergunakan dilakukan melalui; kajian dokumen dan literatur; wawancara, pengumpulan
pendapat, Survey. Selanjutnya dianalisa karakteristik komponen pembentuk sistem terhadap
kepastian kerja, keandalan, dan optimalisasi konstruksi.
Hipotesa dari penelitian ini secara umum diuraikan bahwa dengan terwujudnya kendaraan
angkut/pengolah sampah terintegrasi pemisah dan mesin pencacah (screw crusher) dapat
memberikan pelayanan pendistribusian sampah dari Tempat Pembuangan Sementara (TPS)
menuju Tempat Pembuangan Akhir (TPA) yang bersih dan dalam menejemen pengendalian
sampah menjadi proses awal sehingga pada proses selanjutnya aktivitas pengolahan sampah
menjadi lebih effisien dan ekonomis.
Kata kunci: prototipe, screw crusher, sentrifugal winnow, quasi dinamik, sampah.
ii
PRAKATA
Puji syukur dipanjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat-Nya, laporan
penelitian untuk tahun 2015 ini dapat diterbitkan tepat pada waktunya, walaupun jauh dari kata
sempurna. Namun, kami mengharapkan dengan keterbatasan ini, telah dapat memberikan manfaat
bagi masyarakat dalam hal penerapan teknologi yaitu teknologi pengolahan sampah dengan
menggunakan integrasi screw crusher dan sentrifugal winnow.
Kegiatan penelitian adalah bagian dari Tri dharma Perguruan Tinggi yang menjadi kewajiban
seorang dosen untuk mengembangkan diri dan selalu berkarya. Dengan melakukan penelitian,
seseorang akan dapat mengukur seberapa jauh kemampuannya dalam menguasai dan
mengembangkan suatu teori.
Dalam penelitian ini, masih banyak sekali yang harus kami pelajari. Untuk memperdalam dan
memperluas pengetahuan yang berkaitan dengan rencana penelitian ini, kritik dan kerjasama dari
semua pihak akan selalu kami harapkan.
Pada kesempatan ini, ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kami sampaikan kepada semua
pihak, atas kerja sama yang tulus, telah membantu dalam proses penyelesaian penelitian ini.
Akhir kata, semoga laporan penelitian ini dapat memberikan manfaat secara optimal, sehingga
metode dan prototipe yang telah dirancang dan dikembangkan dapat berguna dimasyarakat.
Denpasar, 2 September 2015
Ketua Peneliti,
I.D.G Ary Subagia
iii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................................................ i
RINGKASAN ............................................................................................................................ ii
PRAKATA ............................................................................................................................... iii
DAFTAR ISI ............................................................................................................................ iv
DAFTAR TABEL ..................................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................ vi
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................................ 1
1.1. Latar Belakang.................................................................................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah ............................................................................................................ 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................................. 3
2.1. State of the art dan Rodmap Penelitian ............................................................................. 3
2.2. Tinjauan Pustaka................................................................................................................. 4
2.3. Survey dan Penelitian Awal ............................................................................................... 6
BAB III TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN ................................................................ 8
3.1. Tujuan Khusus Penelitian ................................................................................................... 8
3.2. Keutamaan Penelitian ......................................................................................................... 8
BAB IV METODE PENELITIAN ............................................................................................. 9
4.1. Rancangan penelitian .......................................................................................................... 9
4.2. Diagram alir Penelitian ..................................................................................................... 10
4.3. Langkah-langkah penelitian ............................................................................................. 11
BAB V HASIL YANG DICAPAI ............................................................................................. 15
5.1. Kajian dinamika Kendaraan Model .................................................................................. 15
5.2. Perhitungan dan Analisa Kinerja Traksi ........................................................................... 16
5.2.1. Traksi kendaraan kondisi kosong .................................................................................. 16
5.2.2. Perhitungan dan Analisa Kinerja Kestabilan ................................................................. 19
5.3. Perhitungan Elemen transmissi. ....................................................................................... 27
5.3.1. Rencana Daya ................................................................................................................ 27
5.3.2. Perencanaan Poros ......................................................................................................... 28
5.3.3. Perencanaan Bantalan .................................................................................................... 29
5.4. Perencanaan Transmisi ..................................................................................................... 30
5.4.1. Perencanaan pulley dan sabuk ....................................................................................... 30
5.5. Disain dan rancangan Bak Penampung ............................................................................ 33
5.5.1. Material dan peralatan kerja .......................................................................................... 33
5.6. Pembahasan Capaian Kegiatan Penelitian ........................................................................ 36
5.6.1. Hasil kajian analitis ....................................................................................................... 36
5.6.2. Hasil desiminasi ............................................................................................................. 36
BAB VI RENCANA TAHAPAN BERIKUT ........................................................................... 37
BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................................. 38
7.1. Simpulan ........................................................................................................................... 38
7.2. Saran ................................................................................................................................. 38
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................. 39
LAMPIRAN ............................................................................................................................ 40
Lampiran - A Blue print model prototipe ................................................................................ 40
Lampiran - B Dokumen publikasi ........................................................................................... 42
iv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Roadmap Penelitian di bidang teknologi transportasi darat
5
Tabel 5.1. Spesifikasi kendaraan model
15
Tabel 5.2. Kondisi dinamik kendaraan model pada medan jalan datar
26
Tabel 5.3. Kondisi dinamik kendaraan model pada medan jalan miring
27
Tabel 5.4. Dimensi standar V-Belt menurut IS 2494-1974
30
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 4.1.
diagram alir tahap penelitian
Gambar 5.2.
Grafik Karakteristik Daya-Torsi Engine Model
Gambar 5.3.
Grafik Karakteristik Kinerja Traksi Kendaraan Model pada kondisi kosong
Gambar 5.4.
Fmax untuk berbagai kondisi jalan pada kondisi kendaraan kosong
Gambar 5.5.
Tanjakan yang mampu dilalui pada kondisi kendaraan kosong
Gambar 5.6.
Kecepatan vs Traksi pada kendaraan kosong
Gambar 5.7.
Grafik Karakteristik Kinerja Traksi Kendaraan Model pada kondisi penuh
Gambar 5.8.
Fmax untuk berbagai kondisi jalan pada kondisi kendaraan penuh
Gambar 5.9.
Tanjakan yang mampu dilalui pada kondisi kendaraan penuh
Gambar 5.10. Tanjakan yang mampu dilalui pada kondisi kendaraan penuh
Gambar 5.11
Kedudukan pisau potong arah screw
Gambar 5.12
Material dan peralatan kerja a. Plat galvanis, b. mesin potong plat, c. mesin
gergaji, d. proses penggutingan plat, e. Penyambungan las pada rangka, f. proses
pembertukan plat, g. proses pengelasan plat pada rangka
Gambar 5.13 Kerangka bak penampung
Gambar 5.14 Posisi pintu perawatan bak penampung
Gambar 5.15
Rancangan dan konstruksi pengayak
Gambar 5.16 Konstruksi hopper pada bak penampung sampah
Gambar 5.17 Pembuatan bahan roda gigi
Gambar 5.18 Pembuatan mata pisau potong
vi