5

BAB II

TINJAUN PUSTAKA

2.1 Pelepah Kelapa Sawit

Menurut ELISABETH dan GINTING (2003) kelapa sawit di Indonesia

berkembang derastis dari tahun 80-an, dan sekarang telah menjadi salah satu

komoditas yang berperan penting dalam pemasukan devisa negara, pemasukan

tenaga kerja, serta peningkatan perekonomian rakyat dan daerah. Kelapa sawit di

Kalimantan Selatan adalah salah satu komoditas unggulan yang menjadi prioritas

dalam pengembangannya selain karet, kelapa dalam dan kopi. Luas kebunan

kelapa sawit di wilayah Kalimantan Selatan ditahun 2004 sekitar 160.753 ha

dengan produksi CPO sebesar 248.329,12 ton yang berada di enam kabupaten

yaitu Tabalong, Hulu Sungai Utara, Tanah Laut, Kotabaru, Tanah Bumbu dan

Banjar (DIinas Perkebunan Kalimantan Selatan, 2005).

Tanaman perkebunan ini berpotensi limbah yang dapat dimanfaatkan sebagai

pakan ternak, baik unggas maupun ruminansia berupa daun, pelepah, tandan

kosong, cangkang, serabut, batang, lumpur sawit, dan bungkil sawit. Limbah ini

memiliki bahan kering, protein kasar dan serat kasar dimana nilai nutrisinya dapat

digunakan menjadi bahan dasar pakan ternak (PURBA et al., 1997; PURBA dan

GINTING, 1997; MATHIUS et al., 2003).

Selain dapat dimanfaatkan sebagai pakan ternak limbah pelepah kelapa sawit

ini dapat juga di gunakan sebagai bahan baku pupuk kompos dan juga dapat

dimanfaatkan sebgai bahan baku pembuatan bahan interior seperti lampit, kerai,

partisi (divider), panelie, pintu dan rak.

2.2 Tinjaun Mesin Pencacah Pelepah Kelapa Sawit

Dalam tugas akhir Robiansyah (2015) yang berjdul “Rancangan MESIN

Pencecah Pelepah Sawit Sebagai Pakan Ternak Sapi”. Dalam tugas akhir ini

pencecahan pelepah dilakukan dengan mekanisme pisau yang digerakan oleh

poros yang berputar dengan mekanisme penggerak digerakan oleh motor bakar.

6

Gambar 2.1 mesin pencacah pelepah kelapa sawit

(Sumber : Robiansyah, 2015)

Desain dalam tugas akhir ini mesin yang di rancang berkapasitas 437kg/jam,

sedangkan dari hasil surpai perhitungan pelepah kelapa sawit kapasitas yang

diinginkan adalah 120kg/6jam.

2.3 Desain Rancangan Mesin Pencacah

2.3.1. Desain 1

Didesain ini pencecahan dilakukan oleh pisau berbentuk piringan. Bahan

dimasukkan melewati hopper yang terus masuk ke tengah-tengan roll lalu

dicecah. Hasil cecahan terus turun ke bawah melewati saluran turun dan

ditolong dengan tiupan udara dari blower. Pisau Roll digerakkan

menggunakan mesin diesel bertransmisi gerak menggunakan sabuk dan pully,

contoh konsep desain ini ditunjukkan pada gambar berikut ini. (Didik Djoko

Susilo. 2014)

Gambar 2.2 Desai mesin pencacah dengan pisau roll

(Sumber : Didik Djoko Susilo, 2014)

7

2.3.2 Desain 2

Didesain ini pencecahan menggunakan beberapa pisau potong yang

bergerak balik-bolak. Bahan dimasukkan melalui hoper, stelah itu akan

dicecah pisau pada lintasan potong. Bahan yang tercecah akan melewati

saluran turun yang selelah itu dapat ditampung. Pisau bergerak dengan

bantuan motor listrik dan semuah mekanisme digunakan untuk mengganto

gerak rotasi dijadikan gerak bolak-balik. (Didik Djoko Susilo. 2014)

Gambar 2.3 Desain mesin pencacah dengan gerak pisau bolak balik

(Sumber : Didik Djoko Susilo, 2014)

2.3.3 Desain 3

Didesain ini proses pencecahan dilakukan oleh pisau-pisau yang

diletakkan pada poros berputar yang diputar oleh mesin diesel. Bahan

dimasukan melalui hoper. Setelah itu bahan yang tercecah akan tertuju ke

saluran bawah. (Didik Djoko Susilo. 2014)

Gambar 2.4 Desain mesin pencacah dengan pisau poros berputar

(Sumber : Didik Djoko Susilo, 2014)

8

2.4 Mesin Pencacah Pelepah Kelapa Sawit Kapasitas 120kg/jam

Mesin pencacah kelapa sawit ini sama dengan mesin pencacah yang lainnya

yaitu bertujuan untuk memudahkan para peternak untuk memberimakan ternak

mereka agar tidak lagi ngengarit yg memerlukan waktu dan untuk mengurangi

limbah pelepah kelapa sawit yang bisa digunakan untuk pakan ternak yang mana

harus dicacah terlebih dahulu, namun mesin pencacah pelepah kelapa sawit ini

memiliki beberapa hal yang yang berebeda dengan mesin pencacah yang lainnya.

Mesin pencecah yang saya rancang ini menggunakan penggerak tenaga listrik

yang mana dari desain-desain sebelumnya menggunakan penggerak motor bakar.

Kelebihan lainnya mesin ini lebih hemat waktu dan mendapat hasil yang maksial.

Dalam perancangan komponen komponen yang ada didalam mesin ini harus

memenuhi beberapa elemen yang mana dalam pemilihan bahan-bahan untuk

pembuatan dan perancangan mesin pencacah pelepah kelapa sawit ini harus

mempertimbangkan tingkat kekuatan bahan dan keawetan dari berbagai

komponen tersebut. Bahan mesin yang dibutuhkan di antaranya adalah poros,

motor penggerak, v belt, pulley, pisau pemotong dan pendorong.

2.4.1 Pisau pencacah

Mencacah adalah pekerjaan yang dilakukan untuk

memperkecil ukuran sampah plastik yang dibuat, baik dengan

menggunakan pisau atau pun alat-alat poyong lainnya. Pisau

merupakan komponen yang bertugas untik mencacah pelepah.

Gambar 2.5 Pisau pencecah

(Sumber : http://www.google.com)

9

Dalam perancangan mesin pencacah pelepah kelapa sawit

kapasitas 120kg/jam ini pisau menggunakan material baja karbon

S40 C

Pisau di mesin pencecah pelepah sawit ini terdapat 7 Baris

dengan jumlah 49 pisau, disalah satu bagian di asah sapampai

tajam. Untu menentukan kekuatan pisau atau gaya yang dihasilkan

yaitu bisa mencari gayanya dengan cara:

F = m x a (2.1)

F = Gaya (N)

m = Masa benda (kg)

a = Percepatan (m/s)

( Sularso, 1987)

2.4.2 Poros dan pasak

Poros adalah salah satu bagian komponen terpenting dari

setiap mesin, poros berfungsi sebagai penerus daya.

Gambar 2.6 Poros

(Sumber : http://www.google.com)

Dalam perancangan sebuah poros ada sebagian hal yang harus di

utamakan dari segi ketangguhan poros, kekakuan poros, material poros,

korosi, dan putaran kritis. Ada beberapa hal yang dapat menentukan

sebuah poros yaitu dengan menghitung beban puntirnya dan beban

lenturnya ( Sularso, 1987 ) :

10

a) Poros dengan beban puntir

Kalau P adalah nominal daya output dari motor penggerak, berbagai

macam faktor kemanan yang dapat diambil dalam perencanaan, sehiingga

koreksie pertama dapat diambil kecil, jika faktor koreksi adalah fc maka daya

perencana Pd (kW) maka patokannya adalah. ( Sularso, 1987 ):

Pd = fcP(kW) (2.2)

Jika momen puntir (dengan kata lain sebagai momen rencana ) adalah

T(kg.mm) jadi. ( Sularso, 1987 )

(

𝑇

1000)(

2𝜋𝑛1

60)

102 (2.3)

Sehingga

T = 9,74 × 105 ( Pd/n1 ) (2.4)

Kalau momen rencana T (kg.mm) di bebankan disuatu diameter poros ds

(mm)s maka tegangan gesernya τ (kg.mm2) yang laksana adalah. ( Sularso,

1987 )

𝜏=𝑇

(𝜋𝑑𝑠3 16)⁄

=5,1 𝑇

𝑑𝑠3 (2.5)

Maka selanjutnya menghitung kekuatan tariknya τ_a untuk menghitungnya

dapat menggunakan. ( Sularso, 1987 )

𝜏𝑎 = 𝜎𝐵/(𝑆𝑓1 × 𝑆𝑓2) (2.6)

Dari persamaan (2.4) dihasikan untuk menghitung diameter poros ds (mm)

sebagai. ( Sularso, 1987 )

(2.7)

Dalam perancangan mesin pencacah pelepah kelapa sawit ini bahan yang

direncanakan untuk poros menggunakan S35 C dengan kekuatan tarik (σB) =

52 kg/mm2.

Pasak adalah suatu bahan mesin yang di pakai untuk menentukan bagian-

bagian mesin seperti sprocket, roda gigi, kopling, dan puli. ( Sularso, 1978)

𝑑𝑠 = [5,1

𝜏𝑎𝐾𝑡𝐶𝑏𝑇]1/3

11

Gambar 2.7 Macam-macam pasak

(Sumber : http://www.google.com)

Dalam perencanaan pasak ada hal penting yang harus diamati Sebagai

contoh ambilah suatu poros yang dibebani dengan puntiran murni atau

gabungan antara lenturan dan puntiran, dimana diameter poros dan pasak

alurnya akan ditentukan. ( Sularso, 1978 )

Jika momen rencana dari poros adalah T (kg mm), dan diameter poros 𝑑𝑠

(mm), maka gaya tangensial F (kg) pada permukaan poros adalah

(2.8)

jika gaya geser terjadi pada penampang mendatar b x l (mm2) oleh gaya F (kg)

dengan itu tegangan geser yang ditimbulkan adalah :

(2.9)

Tegangan geser yang di izinkan 𝜏𝑘𝑎 (kg/mm2), panjang pasak l1 (mm) yang di

perlukan dapat di peroleh :

(2.10)

Gaya keliling F (kg) yang sama seperti tersebut diatas dikenakan pada luas

permukaan samping pasak. dalam alur pasak pada poros dinyatakan dengan

𝑡1, dan dalam alur pasak pada naf dengan 𝑡3. hiraukan pengurangan luas

permukaan oleh pembulatan sudut pada pasak. Dalam hal ini tekanan

permukaan p (kg/𝑚𝑚2) adalah :

(2.11)

Dari jumlah tekanan permukaan diijinkan Pa (kg), panjang pasak yang

dibutuhkan dapat dijumlah dari :

𝐹 =𝑇

(𝑑2 2)⁄

𝜏𝑘 =𝐹

𝑏𝑙

𝜏𝑘 ≧

𝐹

𝑏. 𝑙1

𝑝 =𝐹

𝑙 × (𝑡1 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑡2)

12

(2.12)

Dalam perancangan mesin pencacah pelepah kelapa sawit ini bahan yang

di rencanakan untuk pasak adalah baja karbon kontruksi mesin JIS G 4501.

Sularso dan Suga (1991; hal 3)

Lambang S50C dengan kekuatan tarik bahan (σB) yaitu adalah sebesar 62

𝑘𝑔𝑚𝑚2⁄ Sularso dan Suga (1991; hal 3).

2.4.3 Bantalan atau Bearing

Bantalan adalah komponen yang menopang poros

berbeban. Sehingga gerakan atau putaran bolak-baliknya dapat

berlangsung mulus, safe dan umur panjang.( Sularso, 1987 )

Gambar 2.8 Bantalan atau Bearing

(Sumber : http://www.google.com)

Bantalan diatas adalah bantalan gelinding dan bantalan memiliki

umur nominal, Jika n (rpm) adalah putaran poros, C (kg)

menunjukan beban nominal dinamisspesifik dan P (kg) beban

akivalen dinnamis. Maka factor kecepatan (fn) untuk bantalan bola

adalah ( Sularso, 1978 ) :

Bantalan bola (2.13)

Bantalan roll (2.14)

Factor umur adalah:

Untuk kedua bantalan (2.15)

𝑝 ≧𝐹

𝑙 × (𝑡1 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑡2)

𝑓𝑛 = (33,3

𝑛) 1/3

𝑓𝑛 = (

33,3

𝑛) 3/10

𝑓ℎ = 𝑓𝑛(𝐶

𝑃)

Type equation here.

13

Umur nominal Lh adalah:

Untuk bantalan bola (2.16)

Untuk bantalan roll (2.17)

2.4.4 Pulley

Pulley adalah suatu komponen mesin yang berfungsi

sebagai komponen atau penghubung gerakan yang diterima tenaga

dari motor diteruskan dengan menggunakan belt ke benda yang

keinginan digerakan. pada umumnya puli terbuat dari besi cor

kelabu FC20 dan FC30, untuk puli yang berukuran kecil dipakai

konstruksi plat karena lebih murah. Dalam penggunaan pulley kita

harus diketahui seberapa besar putaran

yang akan kitagunakan serta dengan menetapkan diameter

dari salah satu pulley yang kita pakai serta dengan menetapkan

diameter dari satu pulley yang akan dipakai, pulley biasanya

terbuat dari besi tuang, dan alumunium. (Sumber : Ir. Hery

Sonawan, MT. Perencanaan elemen mesin, 2010)

Gambar 2.9 Sistem transmisi pada sabuk dan pulley

(Sumber : http://www.google.com)

Dalam hal ini dapatlah kita gunakan rumus:

(2.18)

Keterangan : d1 = diameter pulley pada penggerak (mm)

d2 = diameter pulley pada penggerak (mm)

n1 = rotation penggerak (rpm)

n2 = rotation pulley digerakan (rpm)

𝐿ℎ = 500 𝑓ℎ3

𝐿ℎ = 500 𝑓ℎ10 3⁄

𝑛1

𝑛2=

𝑑1

𝑑2

14

2.4.5 Sabuk atau V-belt

V-belt dibuat dari karet yang mempunyai penampang

trapezium, Tenonan tetoron atau semacam diperuntukkan sebagai

inti sabuk untuk menyalurkan tarikan yang besar sabuk ini

berfungsi sebagai penerus gerakan dari poros atau pun transmisi. (

Sularso, 1978)

Gambar 2.10 Tipe sabuk

(Sumber : http://www.google.com)

Untuk menghitung daya rencana (Pd) dapat dihitung seperti

terdapat dalam:

(2.19)

Keteranga:

P = daya (kW)

Pd = rencana daya (kW)

Untuk menghitung mommen rencana (T1) dapat dihitung :

(2.20)

Untuk menghitung momen rencana (T2) dapat dihitung :

T2 = 9,74 x 105 x (𝑃𝑑

𝑛1)(kg.mm) (2.21)

Keterangan:

Pd = rencana daya (kW)

n1 = rotation poros in (rpm)

n2 = rotation poros yang out (rpm)

Pd = fc x P (kW)

T1 = 9,74 x 105 x (𝑃𝑑

𝑛1)(kg.mm)

15

Untuk menghitung diameter lingkaran jarak bagi puli (dp, Dp)

dapat dihitung:

(2.22)

Maka Dp = dp x i

Keterangan:

dp = Diameterr jarakk bagi puli kecil (mm)

Dp = Diameterr jarakk bagi puli besar (mm)

I = Perbandingan putaran

Untuk menghitung kecepatan sabuk dapat dihitung

V = 𝑑𝑝𝑛1

60𝑥100 (2.23)

Keterangan:

V = Kecepatan puli (m/s)

Dp = Diameter puli kecil (mm)

n1 = Rotation puli kecil (rpm)

Utuk menghitung panjang keliling pully (L) dapat dihitung:

L = 2C + 𝜋

2 ( Dp+dp ) +

1

4𝑐 ( Dp – dp )2 (2.24)

Untung menghitung jarak sumbu poros (C) dapat dihitnung:

(2.25)

Maka b = 2L – 3,14(Dp + dp)

Untuk menghitung sudut kontak pully dan belt (θ) dapat dihitung

(2.26)

Faktor koreksi (kθ) = 0,99o

2.4.6 Motor

Motor Listrik adalah komponen mesin yang bertugas

sebagai tenaga pengerak. Kebutuhan motor listrik disesuaikan

dengan keperluan daya mesin

𝑛1

𝑛2 = ἰ =

𝐷𝑝

𝑑𝑝 =

1

𝑢 ; u =

1

𝑖

𝐶 = 𝑏 + √𝑏2 − 8(𝐷𝑝−𝑑𝑝)

8 (𝑚𝑚)

𝜃 = 180 – 57 (𝐷𝑝− 𝑑𝑝 )

2

𝑐

16

Gambar 2.11 Motor listrik

(Sumber : http://www.google.com)

Jika n1 (rpm) adalah putaran yang keluar dari poros motor listrik dan T

(kg.mm) adalah torai diporos motor listrik, jadi besarnya daya P (kW)

yang dibutuhkan untuk memutar system adalah:

(2.17)

(2.18)

2.4.7 Rangka dan Chasing

Rangka adalah bagian utama dalam perancangan sebuah mesin,

rangka suatu mesin harus memiliki kekuatan dan harus kokoh agar bisa

menahan getaran getaran atau goncangan goncangan akibat pergerakan

semua komponen. Sedangkan chasing adalah bagian pelindung komponen

komponen mesin, Selain itu Casing dibuat dari baja yang tidak tebal atau

tipis yang sering disebut dengan pelat baja.

Untuk menentukan kekuatan rangka maka :

𝑃 =(

𝑇

1000)(

2𝜋𝑛1

60)

120

𝑃 =𝑇

9,74 𝑥 105𝑛1

17

Gambar 2.12 Rangka

(Sumber : Muhammad Rendy Aliansyah, 2018)

(2.29)

Dimana: 𝜎𝑖𝑗𝑖𝑛 = Tegangan ijin suatu bahan (N/mm2)

M = Momen lentur (N/mm)

E = Modulus ellastisitas (mm)

Untuk menentukan kekuatan casing maka:

σa = σB

Sf1 . Sf2 (2.30)

Dimana :

σa = Tegangan yang diizinkan pada casing ruang pencacah dalam

perancangan mesin pencacah

σB = Kekuatan tarik bahan casing ruang pencacah yang digunakan

pada perancangan mesin (Sularso dan Suga, hal 3)

Sf1 = Faktor koreksi bahan casing ruang pencacah yang digunakan

pada perancangan mesin (Sularso dan Suga, hal 8)

Sf2 = Faktor keamanan casing ruang pencacah yang digunakan pada

perancangan mesin pencacah Sularso dan Suga, hal 8)

𝜎𝑖𝑗𝑖𝑛 = 𝑀/𝐸

18

2.4.8 Hopper atau Input

Adalah tempat dimana untuk memasukkan pelepah sebelum

kelapa sawit dicacah, bentuknya persegit 4 dimana kemiringannya

sebesar 600 dengan panjang 22mm.

Gambar 2.13 Hopper

(Sumber : Muhammad Rendy Aliansyah, 2018)

Dalam perancangan mesin pencacah pelepah kelapa sawit

ini bahan yang di rencanakan untuk hopper atau input adalah plat

eyser dengan ketebalan 3mm.

Menentukan dimensi hopper :

Volume dan tinggi hopper mengikuti persamaan berikut:

Vhopper = π x h/12 x ( D2 + D.d + d2 )

= 0,262 x h x ( D2 + D.d + d2 )

(hal 627, Wallas, 1988)

Keterangan :

D = diametter shell , ft

d = diametter ujung konis, ft

h = tinggie hopper, ft

θ = sudut hopper

Dimana :

Thopper = (hesse, pers 4-17, hal 92)

𝑡𝑔𝜃(𝐷 − 𝑑)

2

Hopper/input

19

2.4.9 Pendorong

Pendorong adalah untuk mendorong hasil cecahan pelepah kelapa

sawit menuju output yang memiliki 3 bagian/batang.

2.5 Konsep Desain Mesin Pencacah Pelepah Kelapa Sawit

2.5.1 Desain Mesin Pencacah Pelepah Kelapa Sawit

Gambar 2.14 Desain Mesin Pencacah Kelapa Sawit

(Sumber : Muhammad Rendy Aliansyah, 2018)

Mesin pencacah kelapa sawit ini akan bekerja ketika motor dialiri listrik,

sehingga motor akan memutar pully pada ujung poros motor. Putaran pully akan

diteruskan oleh sabuk V (V-belt) sehinga membuat pully yang terpasang pada

poros berputar, setelah putaran yang di teruskan ke poros maka pisau akan

berputar dan memotong pelepah yang dimasukkan melalui input, setelah pelepah

terpotong maka akan terdorong kebelakang dan di teruskan oleh pendorong untuk

menuju output

2.5.2 Menentukan Kapasitas

Perencanaan kapasitas alat pencacah pelepah kelapa sawit

Kapasitas (Q) pada perencanaan alat pencacah pelepah sawit dapat

diperhitungkan sebagai berikut:

Kapasitas mesin pencacah pencacah pelepah sawit direncanakan

120kg/3jam, yang setiap pelepahnya memiliki masa 2kg, jadi

banyaknya pelepah sawit yang dipotong selama 1 jam adalah:

M pelepah = 120𝑘𝑔

𝑗𝑎𝑚 2kg

= 60 batang/jam

Jadi banyaknya pelepah sawit yang dapat dipotong dalam 1jam

sebanyak 60 bantang.