Terbit online pada laman web jurnal: https://journal.isas.or.id/index.php/JAMERE

## JOURNAL OF APPLIED MECHANICAL ENGINEERING AND RENEWABLE ENERGY (JAMERE)
Vol. 1 No. 1, Februari 2021. 1-5
e-ISSN 2775-1031

## Perancangan Mesin Centrifugal Untuk Optimalisasi Tenaga Sortir Sampah Plastik
Darsini 1 , Yustinus Nandha Dian 2 , Suprapto 3 1,2,3 Jurusan Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Veteran Bangun Nusantara Sukoharjo
1 dearsiny@yahoo.com* , 2 nandadianprakoso@gmail.com , 3 supraptodd@yahoo.com

## Abstract
PT. XXX as the yield management company becomes a plastic seed product that is ready to be used as raw material in other plastic  companies.  Apart  from  the  garbage  production  of  PT.  Garuda  Prima  Sentosa  also  gets  unused  plastic  waste  from domestic and foreign suppliers. In the process of processing plastic waste, still uses the sorting power manually obtained by 40 people, the results obtained are also less than the maximum there are still many other materials mixed in plastic waste from 4200 kg of plastic waste can only be repaired by other unused material as much as 915.92 kg per day. This study discusses the centrifugal machine as a separator between used plastic waste from other unused materials and minimizes the sorting power of 40 people to 8 people, and adds the unused material to 1355,308 kg per day. The design of this Centrifugal machine to be able to overcome the problems that exist in the sorting section so that it can produce cleaner plastic seeds and improve the sorting process.
Keywords: Centrifugal machine design, Optimization, Sorting, Plastic waste

## Abstrak
PT. XXX mendapatkan sampah-sampah plastik yang tidak terpakai dari supplier penyedia sampah-sampah dalam negeri maupun sampah-sampah dari luar negeri. Dalam proses pengolahan sampah plastik ini,  PT. XXX masih menggunakan tenaga sortir secara manual yang berjumlah 40 orang, hasil yang diperoleh juga kurang maksimal karena masih banyak material lain yang tercampur dalam sampah plastik dari 4200 kg sampah plastik hanya dapat memisahkan  material  lain  yang  tidak  terpakai  sebanyak  915,92  kg  per  harinya.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk merancang mesin Centrifugal sebagai alat pemisah antara sampah plastik yang terpakai dari material lain yang tidak  terpakai  serta  meminimalisir  tenaga  sortir  sebanyak  40  orang  menjadi  8  orang,  dan  memaksimalkan pemisahan material yang tidak terpakai menjadi 1355,308 kg per hari. Dari perancangan mesin Centrifugal ini mampu mengatasi masalah yang ada pada bagian sortir sehingga dapat menghasilkan biji plastik yang lebih bersih dan mempercepat proses penyortiran.
Kata kunci: Perancangan mesin centrifugal, Optimalisasi, Sortir, Sampah plastik

## 1. Pendahuluan
PT XXX adalah perusahaan yang bergerak dibidang pengolahan  sampah  plastik  yang  memproduksi  biji plastik.  PT.  XXX  dalam  proses  produksinya  mampu mengolah sampah plastik sebanyak 2-4 ton per harinya dan  sering  menemukan  berbagai  material  yang tercampur  dalam  sampah  plastik  tersebut  dan  harus dipisahkan,  supaya  dapat  diproses  menjadi  biji  plastik, maka  diperlukan  mesin  centrifugal  yang  bertujuan membantu  proses  pernyortiran  untuk  mengurangi banyaknya  material  lain  yang  tercampur  di  dalam sampah plastik sehingga dapat dipisahkan menjadi lebih
bersih  dan  mudah  diproses  untuk  mempercepat  waktu sortir, serta mengoptimalkan tenaga sortir yang ada.

## Tinjauan Pustaka
Menurut Waharawichanant [1], Sentrifugasi secara umum dapat diartikan sebagai proses pemisahan dengan menggunakan  gaya  sentrifugal  sebagai  driving  force. Pemisahan  dapat  dilakukan  terhadap  fasa  padat  cair tersuspensi  maupun  campuran  berfasa  cair-cair  atau padat-cair. Dua cairan yang dipisahkan dengan metode sentrifugasi  biasanya  berbentuk  dua  fasa  cair  yang teremulsi.
Journal of Applied Mechanical Engineering and Renewable Energy (JAMERE) Vol. 1 No. 1, February 2021. 1-5
Dalam penelitian yang dilakukan oleh [2], [3], pada pengolahan  minyak  kelapa,  sering  juga  dilakukan modifikasi  khususnya  dalam  pemisahan  krim  untuk mendapatkan  bagian  minyak.  Alat  yang  digunakan adalah jenis disk bowl centrifuge. Disk bowl centrifuge merupakan alat yang berfungsi untuk memisahkan dua fasa  cair  dalam  suatu  proses  kontinyu  dengan menggunakan gaya centrifugal.
Menurut  [4]  pemanfaatan  gaya  sentrifugal  juga dapat  digunakan  dalam  perancangan  pompa-pompa sentrifugal.  Pada  dasarnya  prinsip  kerja  pompa  adalah membuat tekanan rendah pada isap, sehingga fluida akan terhisap  masuk  dan  mengeluarkannya  pada  sisi  tekan atau sisi keluar dengan tekanan yang lebih tinggi,

## Centrifugal
Menurut  [5]  Centrifugal  adalah  suatu  gaya  yang arahnya menjauhi poros atau benda yang berputar. Gaya centrifugal  akan  menyebabkan  suatu  benda  melawan gravitasi  sehingga benda  tersebut  tidak  jatuh  kebawah. Besar  kecilnya  gaya  centrifugal  yang  dihasilkan tergantung  besar  kecilnya  massa  benda  atau  semakin cepat  putaran  benda  maka  akan  semakin  besar  gaya tersebut.

## Cara Kerja Mesin Centrifugal
Menurut  Cara  kerja  mesin  centrifugal  dijalankan oleh  separator  centrifugal.  Separator  sendiri  artinya adalah pemisah. Prinsip kerjanya dengan cara memutar suatu larutan atau benda lain kedalam sebuah separator. Larutan  atau  benda  memiliki  massa  jenis  yang  lebih berat  akan  terlempar  ke  pinggir  dan  keluar  melalui corong buangan. Larutan atau benda lain yang memiliki massa jenis rendah akan berada di bagian tengah dekat dengan poros dan akan keluar disaluran dekat poros [6]– [8].
Adapun  tujuan  dalam  penelitian  ini  adalah bagaimana merancang mesin centrifugal guna mengoptimalkan tenaga agar sehingga mampu memisahkan  sampah  dan  material  yang  tidak  terpakai selama proses produksi berlangsung.

## 2. Metodologi Penelitian
Obyek penelitian ini adalah mesin centrifugal yang dirancang  untuk  kebutuhan  perusahaan  sampah  plastik di  PT.  XXX  untuk  memisahkan  sampah  plastik  dari material-material lain.
Tahapan Penelitian
1. Pengumpulan Data
Data  perencanaan  awal  yang  digunakan  dalam perancangan mesin centrifugal.
2. Pengolahan Data
a. Perancangan  dan  perencanaan  baling-baling yang  digunakan  sebagai  pemisah  antara sampah plastik dan material lain.
b. Perencanaan  poros  dan  pasak  menggunakan motor dengan spesifikasi sebesar :
P = 2200 W = 22 kW
n = 750 rpm
c. Perencanaan Bantalan Gelinding
d. Perencanaan Sabuk dan puli
3. Perancangan
Tahapan  perancangan  gambar  mesin  centrifugal dimulai dari komponen sebagai berikut:
a. Rangka
b. Baling-baling
c. Saringan sampah plastik
d. Penutup atas
e. Pulley dan Van Belt
4. Analisis Hasil Membandingkan hasil proses sortir sampah plastik, jumlah tenaga kerja, penyusutan bahan baku, waktu pengerjaan, dan hasil dari pemisahan antara  tenaga sortir  manual  dengan  menggunakan  alat  bantu mesin centrifugal.
5. Kerangka Alur Penelitian
Gambar 1. Diagram Alir Proses Kerja Penelitian
Journal of Applied Mechanical Engineering and Renewable Energy (JAMERE) Vol. 1 No. 1, February 2021. 1-5
3. Hasil dan Pembahsan
a. Hasil

## Perencanaan Baling-baling
Tabel 1. Data Perancangan Baling-Baling Pemisah No Deskripsi Ukuran 1  Diameter 750mm 2  Tebal 10 mm 3  Luas penampang baling-baling 325 x 1620 = 526.500mm2 4  Total luas penampang (A) 526.500 x 4 = 2.106.000mm² = 210,6cm²

## Perencanaan Poros dan Pasak
1) Daya  dan  putaran  yang  ditransmisikan  pada  poros untuk memutar baling-baling sebesar:
P = 2200 W = 22 kW
n = 750 rpm
2) Pemilihan Faktor Koreksi
Faktor  koreksi  ( f c ) yang  dipilih  adalah  sebesar  1.0 dikarenakan  daya  maksimum  yang  diperlukan. Berikut nilai faktor koreksi yang di tranmsisikan

## Tabel 2.  Faktor Daya yang Ditransmisikan
Daya yang akan di transmisikan
Fe Daya rata- rata yang diperlukan Daya maksimum yang diperlukan Daya Normal 1,2-2,0 0,8-1,2 1,0-1,5 3) Daya Rencana
𝑃 𝑐=𝑓𝑐 . 𝑃 P c = 1,0 . 22 kW = 22kW
4) Momen Puntir Rencana
𝑇 = 9,74𝑥10 5 𝑃 𝑑 𝑛 1 𝑇 = 9,74 𝑥 10 5 𝑥 22 750 = 28.570
T = 28.570 kg / mm
5) Pemilihan Bahan Konstruksi Poros Bahan  poros  yang  digunakan  untuk  konstruksi  ini yaitu baja karbon konstruksi mesin (JIS G 4501) [9], dapat  dilihat  pada  Tabel  3,  dengan  nilai  kekuatan Tarik 48 kg / mm 2 .

## Tabel 3. Bahan Material Poros
Standar dan Macam Lamban g Perlakua n Panas Kekuatan Tarik (kg/mm 2 ) Ketera ngan Baja Karbon Konstruks i Mesin (JIS 4501) S30C S35C S40C Pernorma lan - - 48 52 55 - - -
6) Tegangan Geser yang Diizinkan
𝜏 𝑎 = 48 ( 𝑘𝑔 𝑚𝑚 2 ) ⁄ 6 𝑥 1,3 = 6, 15 𝑘𝑔 𝑚𝑚 2 ⁄
7) Faktor Koreksi untuk Momen Puntir Faktor  koreksi  untuk  momen  puntir  ( 𝐾 𝑡 )  diambil nilai sebesar 1,0 sampai 1,5 dikarenakan pada saat beroperasi poros dikenakan sedikit beban kejut atau tumbukan.  Faktor  lenturan  ( 𝐶 𝑏 )  diambil  nilai  1,2 sampai  2,3  karena  akan  terjadi  beban  lentur  saat poros beroperasi atau berputar.
8) Diameter Poros
𝑑 𝑆 = [ 5,1 𝜏 𝑎 𝐾 𝑡 𝐶 𝑏 𝑇] 1 3 ⁄ 𝑑 𝑆 = [ 5,1 6,15 10𝑥1,5𝑥28570] 1 3 ⁄ 𝑑 𝑠 = [ √355.382,927 3
] 1 3 ⁄ = 70,83 3𝑥 1 3
= 70,83 = 70 mm
9) Tegangan Geser
𝜏 = 5,1 𝑥 𝑇 𝑑 𝑠 3 𝜏 = 5,1 𝑥 28570
70 3
𝜏 = 145707
343000 𝜏 = 0,424 𝑘𝑔/𝑚𝑚 2
10) Koreksi Konstruksi Aman
𝜏 𝑎 > 𝜏 6,15 𝑘𝑔/ 𝑚𝑚2 > 0,424 𝑘𝑔/ 𝑚𝑚2 →  Konstruksi aman
Pemilihan Pasak
1) Gaya Tangensial pada Pasak
𝐹 = 𝑇 𝐷𝑆 2 ⁄ 𝐹 = 28570 70 2 ⁄
𝐹 =  816,3 𝐾𝑔
2) Dimensi Pasak b = 18 mm h = 11 mm l = 150 mm
3) Tegangan Geser yang Terjadi
𝜏 𝑘 = 𝐹 𝑏. 𝑙 𝜏 𝑘 = 816,3 𝐾𝑔 18.150 𝜏 𝑘 = 816,3 𝐾𝑔 2700 𝜏 𝑘 = 0,302 𝑘𝑔/ 𝑚𝑚2
4) Bahan Konstruksi Pasak
Untuk  pasak,  umumnya  dipilih  bahan  yang mempunyai kekuatan tarik 60 (kg/mm 2 ).
Journal of Applied Mechanical Engineering and Renewable Energy (JAMERE) Vol. 1 No. 1, February 2021. 1-5
5) Tekanan Permukaan yang Terjadi
𝑃 = 𝐹 𝑙 𝑥 𝑡 𝑃 = 816,3 11 𝑥 150 𝑃 = 0,495 𝑘𝑔/𝑚𝑚
6) Koreksi Konstruksi Aman
𝜏𝑘 𝑎 = 𝜎 𝑏 𝑆𝑓 1 𝑥𝑆𝑓 2 𝜏𝑘 𝑎 = 48 𝑘𝑔/𝑚𝑚 2 6 𝑥 2 𝜏𝑘 𝑎 = 4 𝐾𝑔/𝑚𝑚 2 𝜏𝑘 𝑎 ≥ 𝜏 𝑘 4𝑘𝑔/𝑚𝑚 2 ≥ 0,302 𝑘𝑔/𝑚𝑚 2
→ Konstruksi Aman
𝑃 𝑎 ≥ 𝑃 10 𝑘𝑔/𝑚𝑚 2 ≥ 0,495 𝑘𝑔/𝑚𝑚 2 → Konstruksi Aman

## Perencanaan Bantalan Gelinding
1) Gaya Tangensial yang Timbul
𝑤 0 =   𝐹 𝑡 = 2. 𝑇 𝑑 𝑠 𝑤 0 =   𝐹 𝑡 = 2𝑥 28570 𝑘𝑔/𝑚𝑚 2
50𝑚𝑚
𝑤 0 = 57140 50 𝑤 0 = 1142,8
2) Gaya Radial pada Bantalan
𝐹𝑟 = 𝐹 𝑡𝑏 . 𝑡𝑎𝑛 ∝ ᴼ 𝐹𝑟 = 571,4 . tan 33 ᴼ 𝐹𝑟 = 571,4 .0,65 𝐹𝑟 = 371, 07 𝑘𝑔𝑓
3) Pemilihan Bantalan Menggunakan tipe 22210E.
4) Beban Equivalen pada Bantalan
𝑃 𝑟 = 𝑋 . 𝑉. 𝐹 𝑟
𝑃 𝑟 = 0,56 . 1 . 371, 07 𝑃 𝑟 = 207, 8 𝑘𝑔𝑓

## 5) Faktor Umur Bantalan
𝐹𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟 𝑘𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑓 𝑛 = ( 33,3 𝑛 ) 1 3 ⁄
𝑓 𝑛 = ( 33,3 750 ) 1 3 ⁄ 𝑓 𝑛 = 0, 076 𝑓 ℎ =   𝑓 𝑛 . 𝑐 𝑃 𝑟 𝑓 ℎ =  0, 076 . 10911 207, 8
𝑓 ℎ =  3, 99 𝐿 ℎ =  500 . 𝑓 ℎ 3 𝐿 ℎ =  500 . 3, 99 3
𝐿 ℎ =  31760, 6 𝑗𝑎𝑚
Perencanaan Sabuk dan Pulley
Data Perencanaan Awal
a. Daya : 22kW
b. Putaran poros n 1 : 1500 rpm
c. Putaran poros n 2 : 1125 rpm
d. Putaran poros n 3 : 750 rpm
e. Putaran poros n 4 : 75 rpm
1) Pemilihan Sabuk Berdasarkan daya rencana 22 kW dan putaran puli 1500 rpm, maka dipilih sabuk-V tipe C.
2) Diameter Nominal Puli
3) Perbandingan Putaran
a. Perbandingan putaran 1
𝑛 1 𝑛 2 = 𝑖 1 1500 1125 𝑟𝑝𝑚 = 𝑖 1 𝑖 1 = 1,3 b. Perbandingan putaran 2 𝑛 2 𝑛 3 = 𝑖 2 1125 750 = 1,5 𝑖 2 = 1,5
4) Diameter Lingkaran Jarak Bagi 𝑑 𝑝 = 𝑑 𝑚𝑖𝑛 𝑥 𝑖 a. Diameter puli besar poros 1 𝑑 𝑝 = 𝑑 𝑚𝑖𝑛 𝑥 𝑖 𝑑 𝑝1 = 230 𝑥 1,3 𝑑 𝑝1 = 300 mm
c. Diameter puli besar poros 2 𝑑 𝑝2 = 𝑑 𝑚𝑖𝑛 𝑥 𝑖 2 𝑑 𝑝2 = 100 𝑥1,5 𝑑 𝑝2 = 150 mm

## 5) Kecepatan Linier Sabuk V
a. Kecpatan sabuk pada puli penggerak 1
𝑉 = 𝜋 𝑥 𝑑 𝑚𝑖𝑛 𝑥 𝑛 1
60 𝑥 1000
𝑉 = 3,14 𝑥 230 𝑥 1500 60 𝑥 1000 𝑉 = 1.083.300 60.000 𝑉 = 18,055
𝑉 = 18 𝑚/𝑠
Journal of Applied Mechanical Engineering and Renewable Energy (JAMERE) Vol. 1 No. 1, February 2021. 1-5
b. Kecepatan sabuk pada puli penggerak 2
𝑉 = 𝜋 𝑥 𝑑 𝑚𝑖𝑛 𝑥 𝑛 2 60 𝑥 1000 𝑉 = 3,14𝑥100𝑥750 60𝑥1000 𝑉 = 235.500 60.000 𝑉 = 3.925 𝑉 = 4 𝑚/𝑠
6) Menentukan Tipe dan Ukuran Sabuk Tipe  dan  ukuran  sabuk  antara pulley poros penggerak dan pulley poros yang digerakkan adalah
C. 2700.
Perancangan Mesin Centrifugal
Gambar 2.  Rancangan Mesin Centrifugal

## b. Pembahasan
Perbandingan  Proses  Kerja  Mesin  dan  Sortir Manual Output yang Dihasilkan Tenaga  sortir  manual    hanya  dapat  memisahkan material-material  padat  sedangkan  material  cair  dan lumpur  tidak  bisa  dipisahkan  serta  masih  terdapat material lain yang ikut tercampur sehingga susah untuk diproses.  Proses  sortir  yang  menggunakan  mesin centrifugal  mampu  memisahkan  berbagai  macam material lain, sehingga sampah plastik dapat lebih bersih dan  mudah  diproses  serta  tidak  memakan  waktu  lama saat proses penyortiran.
Tabel 4 . Hasil sebelum dan sesudah menggunakan mesin centrifugal.

## 4. Kesimpulan
Dari  hasil  penelitian  ini  dapat  disimpulkan  bahwa perancangan mesin centrifugal ini membutuhkan tenaga kerja  sebanyak  8  orang.  Mesin  tersebut    mampu memisahkan  sampah  dan  material  yang  tidak  terpakai sebanyak 1355,308 kg, yang sebelumnya menggunakan tenaga sortir manual sejumlah 37 orang, mesin tersebut dapat  memisahkan  sampah  dan  material  yang  tidak terpakai  sebanyak  915,92  kg,  dan  dapat  memisahkan berbagai macam  material  lain yang tidak dapat diproses dan  dipisahkan  hanya  dengan  menggunakan  tenaga sortir  manual,  sehingga  untuk  mendapatkan  hasil  yang lebih  bersih  dan  mudah  diproses,  diperlukan  mesin centrifugal ini.
Adapun  saran  dari  perancangan  untuk  mesin pencacah plastik tipe crusher:
1. Elemen  mesin  pada  mesin  pencacah  plastik  yang dicancang sebaiknya disesuaikan dengan yang tersedia di pasaran.
2. Tenaga  kerja  yang  tersisa  karena  peminimalan tenaga sortir dapat dioptimalkan dengan pembagian  kerja shift untuk  kelancaran  proses pernyortiran.
3. Ditambahnya  satu  unit  mesin centrifugal untuk mengomptimalkan  proses  pernyortiran  sehingga hasil yang di peroleh lebih banyak.

## Ucapan Terima Kasih
Terima  kasih  kami  sampaikan  kepada  PT.  XXX yang  telah  menyediakan  tempat  dan  fasilitas  sebagai obyek penelitian.

## Daftar Rujukan
[1]        S.  Waharawichanant, Centrifugal  Separation  Process . Chicago: The Scientific Press, 2010.
[2]        A.  Budiman,  “Metode  Sentrifugasi  Untuk  Pemisahan Biodiesel Dalam Proses Pencucian,” Jurnal Riset Industri , vol. 3, no. 3. 2009.
[3]        A. Budiman, “Sentrifugasi,” Jul. 30, 2010. http://beckmanindonesia.blogspot.com  (accessed  Nov.  19, 2020).
[4]        A. H. Church, Pompa dan Blower Sentrifugal , 3rd ed. Jakarta: Erlangga, 1993.
[5]        E.  A.  Kisnarti  and  Suryadhi,  “Rancang  Bangun  Mesin Pengering  Sentrifugal  pada  Proses  Penggilingan  Sampah Plastik Jenis Polyethylene Therephthalate (PET),” Jurnal Sain dan Teknologi , vol. 10, no. 1, 2015.
[6]        Sains  Teknologi  dan  Bisnis,  “Centrifuge  (Centrifugal Separator),” Sains,  Teknologi  dan  Bisnis ,  Nov.  15,  2014. https://www.caesarvery.com/2014/11/centrifuge-centrifugal- separator.html (accessed Jul. 21, 2018).
[7]        Sularso  and  K.  Suga, Dasar  Perencanaan  dan  Pemilihan Elemen Mesin . Jakarta: Pradnya Paramita, 2004.
[8]        Sularso, Elemen Mesin . Jakarta: Pradya Paramitha , 1997.
[9]        Kogelahar,
“Sekilas Tentang SKF,”
2014. http://www.kogelahar.com/industry-solution/sekilas-tentang- skf (accessed Jul. 21, 2018).