Jurnal Terapan Teknik Mesin, Vol. 1, No. I,  April  2020, 1 – 11
JTTM : Jurnal Terapan Teknik Mesin is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
Perancangan Bentuk Penyaring Sampah Pada Alat Penyaring Sampah Sungai - Besse Titing Karmiati, Ressy Noor Rafiq

## Perancangan Bentuk Penyaring Sampah Pada Alat Penyaring Sampah Sungai
Besse Titing Karmiati 1* , Ressy Noor Rafiq 2
1 Teknik Mesin, Universitas Jenderal Achmad Yani
2 Teknik Metalurgi, Universitas Jenderal Achmad Yani *E-mail: Best_think09@ymail.com, ressynoorrrafiq@gmail.com
Abstrak Sungai  Cidurian  terletak  di  kota.  Bandung,  Jawa  Barat,  adalah  sungai  yang  membiakkan Sungai  Citarum,  tetapi  sungai  ini  adalah  salah  satu  sungai  dengan  tingkat  pencemaran  tertinggi, pencemaran sungai akibat sampah yang dibuang ke sungai oleh orang-orang yang tidak bertanggung jawab, hal ini dapat menyebabkan pendangkalan, sehingga berpotensi menyebabkan pendangkalan, sehingga  berpotensi menyumbat aliran sungai.  Akibatnya aliran sungai akan terhambat, jika sampai hujan sungai akan meluap dan menyebabkan banjir. Peningkatan teknologi penyaringan limbah sungai saat ini masih memiliki banyak masalah dan kendala, mulai dari banyaknya alat penyaringan limbah sungai  yang  masih  membutuhkan  daya  dalam  jumlah  besar,  hingga  dimensi  besar.  Maka  perlu dilakukan pengembangan dengan menganalisis beberapa bentuk filter untuk mendapatkan bentuk filter limbah  sungai  sesuai  dengan  karakter  sungai.  Merencanakan  dan  mengklarifikasi  tugas-tugas merancang konsep produk, merancang bentuk produk (desain perwujudan). Penelitian ini adalah filter sampah berbentuk roda ferris roda 4 yang terbuat dari plat aluminium yang berputar searah jarum jam, masing-masing lengan memiliki kapasitas 7 kg / putaran dan kebutuhan daya filter adalah 151,62 Watt. Dengan kapasitas 7 kg / bulat dengan kebutuhan daya filter 151,62 Watt untuk membersihkan sampah.
Kata kunci: Limbah Sungai, Filter Limbah, Debit Air.
Abstract  Cidurian  River  located  in  the  city.  Bandung,  West  Java, is  a  river  that  breeds  the  Citarum River, but this river is one of the highest polluting rivers, pollution of the river due to garbage dumped into the river by irresponsible people, this can cause siltation, so that it will potentially clog the river flow. Consequently  the  river  flow  will  be  obstructed,  if  it  comes  to  rain  the  river  will  overflow  and  cause flooding.  Improvement  of  river  waste  filtering  technology  currently  still  has  many  problems  and constraints, ranging from the large number of river waste filtering tools that still require large amounts of power, up to large dimensions. Then it is necessary to do a development by analyzing some form of filter  to  get  the  form  of  river  waste  filter  in  accordance  with  the  character  of  the  river.  Planning  and clarifying the tasks designing the product concept, designing the product form (embodiment design). This  research  is  a  4-arm  ferris  wheel-shaped  trash  filter  made  of  aluminum  plate  which  rotates clockwise, each arm has a capacity of 7 kg / round and the filter power requirement is 151.62 Watt. With a capacity of 7 kg / round with a filter power requirement of 151.62 Watts to clean waste.
Keywords: River Waste, Waste Filter, Water Discharge .

## 1.  PENDAHULUAN
Sungai  Cidurian  yang  berlokasi  di  kota.  Bandung  Jawa  Barat  ini  adalah  sungai  yang menginduk  ke  sungai  Citarum,  namun  sungai  ini  menjadi  salah  satu  sungai  yang  tingkat ketercemaran tertinggi, tercemarnya sungai diakibatkan sampah yang dibuang ke sungai oleh
Jurnal Terapan Teknik Mesin, Vol. 1, No. I,  April  2020, 1 – 11
JTTM : Jurnal Terapan Teknik Mesin is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
Perancangan Bentuk Penyaring Sampah Pada Alat Penyaring Sampah Sungai - Besse Titing Karmiati, Ressy Noor Rafiq
masyarakat  yang  tidak  bertanggung  jawab  hal  ini  dapat  menimbulkan  pendangkalan, sehingga akan berpotensi menyumbat aliran sungai, akibatnya aliran sungai akan terhambat, jika datang hujan sungai tersebut akan meluap dan menyebabkan bencana banjir [1].
Peningkatan  teknologi  penyaringan  sampah  sungai  sekarang  ini  masih  memiliki  banyak masalah  dan  kendala,  mulai  dari  banyaknya  alat  penyaringan  sampah  sungai  yang  masih memerlukan daya yang besar, sampai dimensi yang cukup besar [2]. Maka perlu dilakukan suatu pengembangan dengan menganalisa beberapa bentuk penyaring untuk mendapatkan bentuk penyaring sampah sungai yang sesuai dengan karakter sungai. Beberapa penelitian mengenai alat untuk menyaring sampah sudah pernah dilakukan diantaranya adalah “F- Filter (Fetch Filter), lengan penyaring sampah otomatis berbasis waktu sebagai pembersih sungai di  daerah  p erkotaan”    [1].”Kincir  angin  pengangkat  sampah  permukaan  dan  melayang memanfaatkan tenaga air, dengan satu kincir penggerak [3] ”. “Pengangkat sampah terapung dengan  kincir  [4] hidrolik  ganda”.  Penelitian  ini  menggunakan  alat multi  purpose  teaching flume sebagai simulasi aliran air dan tempat untuk menguji kincir pengangkat sampah tenaga air dengan dua kincir penggerak.
Hasil  kajian  mengenai  prospek  pemanfaatan  penyaring  sampah  sungai  dalam Implementasi  imbal  jasa  lingkungan  menjelaskan  bahwa  ada  beberapa  konsep  teknologi pembersih  sampah  sungai,  antara  lain  yang  mobile  dan  yang  static.  Teknologi  pembersih yang statik adalah konsep menempatkan alat pembersih pada suatu tempat yang menetap, antara lain alat [5]:
a)  Pembersih sampah sungai dengan penggerak kincir memanfaatkan tenaga air dan alat. b)  Pembersih sampah sungai terintegrasi dengan sistem conveyor tenaga listrik.
Untuk mendapatkan hasil perancangan alat penyaring sampah dengan memanfaatkan aliran sungai sesuai karakteristik sungai Cidurian.

## 2.  METODE
Prosedur  perancangan  mengacu  pada  metode  Pahl  dan  Beits:  Engineering  Design: A Systematic Approach yang terdiri dari 4 fase, keempat fase tersebut adalah: 1.  Perencanaan.
2.  Penjelasan tugas.
3.  Perancangan konsep produk.
4.  Perancangan bentuk produk ( embodiment design ).
2.1. Perancangan detail.
2.1.1. Perencanaan bentuk penyaring sampah sungai.
Observasi  dilakukan  di  daerah  sekitaran  sungai  Cidurian  yang  terletak  di  Kecamatan Rancasari  kota  Bandung.  Sungai  ini  memiliki  ruas  kecil  dengan  panjang  20  km.  Dalam analisis  keadaan  sungai  dilakukan  survei  di  4  titik  sungai  sehingga  diperoleh  data-data sebagai berikut:
Jurnal Terapan Teknik Mesin, Vol. 1, No. I,  April  2020, 1 – 11
JTTM : Jurnal Terapan Teknik Mesin is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
Perancangan Bentuk Penyaring Sampah Pada Alat Penyaring Sampah Sungai - Besse Titing Karmiati, Ressy Noor Rafiq
1.  Lokasi survei.
Gambar 1. Lokasi kegiatan survei.
Dipilih sungai Cidurian 3 dengan data berikut:
a.  Lebar sungai : 12 m. b.  Ketinggian air sungai : 0.71 m. c.  Debit air sungai : 2.685 m 3 /s.

## 2.2 Pengelompokan kebutuhan
Berdasarkan  hasil  observasi  dan  analisa  sungai,  maka  dikelompokan  beberapa kebutuhan alat  antara  lain  penggerak,  penyaring  sampah,  membawa  sampah  ke  pinggir  sungai.  Alat penyaring sampah memanfaatkan aliran sungai untuk penggerak, sehingga penggerak yang digunakan  cocok  untuk  ketinggian  rendah  dan  untuk  debit  sungai  kecil,  Dimensi  alat  yang diperlukan  tidak  terlalu  besar,  penyaring  sampah  sebaiknya  ringan  sehingga  mudah digunakan  dan  dipindahkan.  Perawatan  juga  sebaiknya  mudah  karena  alat  ini  akan beroperasi selama 24 jam, serta faktor keamanan dan keselamatan sangat diperlukan dalam pengoperasian alat penyaring sampah tersebut.
2.3  Kriteria penyaring sampah sungai.
Tabel 1 . Kriteria penyaring sampah sungai.
No Kriteria Perbandingan Persyaratan 1 Kinematika
Beban 7 Kg Mekanisme sederhana Panjang alat 1.2 m 2 Geometri Ringan Dimensi tidak besar
Jurnal Terapan Teknik Mesin, Vol. 1, No. I,  April  2020, 1 – 11
JTTM : Jurnal Terapan Teknik Mesin is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
Perancangan Bentuk Penyaring Sampah Pada Alat Penyaring Sampah Sungai - Besse Titing Karmiati, Ressy Noor Rafiq
3 Material Material ringan Mutu baik Tahan korosi
4 Ergonomi Mudah dioperasikan Aman digunakan 5 Perawatan Pemeliharaan mudah Tidak perlu perawatan 6 Produksi Biaya murah Kuat dan tahan lama 7 Keselamatan Aman digunakan

## 2.4 Penyaringan sampah sungai
Penyaringan  yang  dibutuhkan  adalah  penyaring  sampah  yang  digerakkan  oleh  daya  yang kecil,  sehingga  penyaring  sebaiknya  ringan  dan  tidak  terlalu  besar.  Dari  penelitian sebelumnya  diperoleh  beberapa  bentuk  yang  bisa  dijadikan  acuan  dalam  pembuatan  dan pengembangan penyaring sampah ini. Bentuk penyaring sebelumnya antara lain:
1.  Penyaring sampah yang berbentuk kincir pembawa sampah [3].
Gambar 2. Kincir pembawa sampah.
Jurnal Terapan Teknik Mesin, Vol. 1, No. I,  April  2020, 1 – 11
JTTM : Jurnal Terapan Teknik Mesin is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
Perancangan Bentuk Penyaring Sampah Pada Alat Penyaring Sampah Sungai - Besse Titing Karmiati, Ressy Noor Rafiq
2.  Penyaring sampah berbentuk bucket dengan 4 celah [6].
Gambar 3. Bucket dengan 4 lengan.
3.  Penyaring sampah berbentuk bucket conveyor [7].
Gambar 4. Bucket.
4.  Bentuk Penyaring Sampah yang dipilih.
Jurnal Terapan Teknik Mesin, Vol. 1, No. I,  April  2020, 1 – 11
JTTM : Jurnal Terapan Teknik Mesin is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
Perancangan Bentuk Penyaring Sampah Pada Alat Penyaring Sampah Sungai - Besse Titing Karmiati, Ressy Noor Rafiq
Dari  beberapa  bentuk  penyaring  diatas  dipilih  keunggulan  dari  masing-masing  bentuk tersebut sehingga diperoleh bentuk penyaring sebagai berikut:
Gambar 5. Bentuk penyaringan sampah Keterangan : 1.  Saringan & dudukan penyaring.
2.  Penyangga saringan.
3.  Rel penyaring.
4.  Roda rel.
3  Hasil dan Pembahasan
3.1 Perancangan konsep bentuk penyaring sampah.
1.  Mekanisme alat penyaring sampah. Alat  penyaring  sampah  sungai  ini  bertujuan  untuk  menyaring  sampah  yang  ikut pada aliran sungai [8]. Alat penyaring sampah ini berbentuk kincir 4 lengan terbuat dari  plat  berlubang  yang  berputar  searah  jarum  jam,  dimana  setiap  lengan berkapasitas  7  kg/putaran.  Setelah  sampah  tersaring  maka  sampah  akan  ikut putaran kincir dan jatuh pada belt conveyor, belt conveyor akan membawa sampah ke  pinggir  sungai.  Kincir  ini  digerakkan  oleh  sebuah  turbin  yang  dihubungkan dengan  roda  gigi  dan  pulley.  Turbin  yang  digunakan  adalah  turbin cross  flow dengan menggunakan energi potensial air.
2.  Dimensi  alat  penyaring  sampah,  dengan  menentukan  beberapa  estimasi  dari komponen yaitu:
 Estimasi beban kincir.
Untuk beban kincir diperoleh dari bahan plat alminium berlubang dengan massa jenis ( 𝜌 ) 2700 kg/m 3 , sesuai dengan bentuk kincir seperti gambar 6 diperoleh data sebagai berikut: -  Menghitung volume plat berlubang diperoleh:
Jurnal Terapan Teknik Mesin, Vol. 1, No. I,  April  2020, 1 – 11
JTTM : Jurnal Terapan Teknik Mesin is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
Perancangan Bentuk Penyaring Sampah Pada Alat Penyaring Sampah Sungai - Besse Titing Karmiati, Ressy Noor Rafiq
a.  Luas kotor (Ag): Panjang x Lebar.
b.  Luas dengan lubang (An): Ag – (d x L)
c.  Volume (V): An x Tebal
- Berat lengan -  Lengan utama a. Panjang : 1.2 m b. Lebar : 0.3 m. c. Tebal : 0.0003 m. 𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑘𝑜𝑡𝑜𝑟 (𝐴𝑔)   =  1,2 𝑥 0,3  =  0,36 𝑚 2
𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑙𝑢𝑏𝑎𝑛𝑔 (𝐴𝑛) =  0,36 – (0,02 𝑥 0,3) =   0,0354𝑚 2
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑉) = 0,0354 𝑥 0,003 = 0,001062 𝑚 2
𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 (𝑚) =  𝜌 𝑥 𝑉 = 2700 𝑥 0,001062 = 2.87 𝑘𝑔
- Lengan miring: a. Panjang: 1.2 m b. Lebar    : 0.1 m
c. Tebal     : 0,003 m
𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑘𝑜𝑡𝑜𝑟 (𝐴𝑔)                     =  1,2 𝑥 0,1  =  0,12𝑚 2
𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑙𝑢𝑏𝑎𝑛𝑔 (𝐴𝑛) =  0,12 – (0,02 𝑥 0,1) =   0,118𝑚 2 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑉)                                = 0,118 𝑥 0,003 = 0,000354 𝑚 2
𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 (𝑚)                                   =  𝜌 𝑥 𝑉 = 2700 𝑥 0,000354  = 0,955 𝑘𝑔
- Lengan ujung:
a. Panjang  : 1.2 m
b. Lebar       : 0.2 m
c. Tebal       : 0,003 m
𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑘𝑜𝑡𝑜𝑟 (𝐴𝑔) =  1,2 𝑥 0,2  =  0,24𝑚 2
𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑙𝑢𝑏𝑎𝑛𝑔 (𝐴𝑛) =  0,24 – (0,02 𝑥 0,2) =   0,236𝑚 2
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑉) =  0,236 𝑥 0,003 = 0,000708 𝑚 2 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 (𝑚) =  𝜌 𝑥 𝑉 = 2700 𝑥 0,000708   = 1,911 𝑘𝑔
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑙𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛 =  2.87 + 0,955 + 1,911 = 5,736 𝑘𝑔
-  Beban lengan total:
1 lengan penyaring berisi sampah   = 5,736 + 7 = 12,736 kg.
3 Lengan penyaring kosong            = 5,736 x 3 = 17,208 kg.
Jurnal Terapan Teknik Mesin, Vol. 1, No. I,  April  2020, 1 – 11
JTTM : Jurnal Terapan Teknik Mesin is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
Perancangan Bentuk Penyaring Sampah Pada Alat Penyaring Sampah Sungai - Besse Titing Karmiati, Ressy Noor Rafiq
Rangka lengan = 1.00    kg. Total beban = 30,944 kg. 𝐹 = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑥 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑖𝑡𝑎𝑠𝑖
𝐹 = 30,944 𝑥 9,8 = 303,25 𝑁
 Estimasi  waktu  pengangkatan  lengan  penyaring  dari  permukaan  air  ke atas conveyor t = 3 detik.
 Estimasi ketinggian permukaan air ke belt conveyor ke belt conveyor 1,5 m.
 Kebutuhan daya = (𝐹 𝑥 𝑠) 𝑡 = (303,25 𝑥 1,5)
3
= 151.62 Watt.
 Detail gambar Penyaring
Gambar 6 . Penyaring sampah.
Jurnal Terapan Teknik Mesin, Vol. 1, No. I,  April  2020, 1 – 11
JTTM : Jurnal Terapan Teknik Mesin is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
Perancangan Bentuk Penyaring Sampah Pada Alat Penyaring Sampah Sungai - Besse Titing Karmiati, Ressy Noor Rafiq
Gambar 7. Rancangan bentuk penyaring sampah
3.2  Perencanaan Turbin Cross Flow.
Diketahui dari hasil pengamatan debit aliran sungai pada lokasi 3 di sungai Cidurian adalah 2.685 m 3 /s, dengan head awal 0.71 m. dengan nilai debit dan head tersebut pada lokasi ini akan  dibuat  bendungan  untuk  mendapatkan  head  yang  diinginkan  atau  direncanakan. Dengan nilai tersebut direncanakan akan digunakan turbin air type cross-flow [9] yang dapat digunakan pada aliran low head water flow , sebagaimana ditunjukan pada gambar 8:
Gambar 8 . Perencanaan turbin sesuai debit dan head.
Jurnal Terapan Teknik Mesin, Vol. 1, No. I,  April  2020, 1 – 11
JTTM : Jurnal Terapan Teknik Mesin is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
Perancangan Bentuk Penyaring Sampah Pada Alat Penyaring Sampah Sungai - Besse Titing Karmiati, Ressy Noor Rafiq
Untuk menyalurkan air sungai sebagai sumber penggerak mula turbin digunakan pipa pesat ( penstock ) dengan diameter 0.3048 m (12 inch).
Laju aliran air dari bendungan yang melalui pipa pesat dengan luas permukaan pipa,
𝐴 = 𝜋 4 𝐷 2 = 3.14 4 0.3048 2 = 0.0729 𝑚 2
Maka diperoleh, 𝑄 = 𝐴√2𝑔ℎ = 0.0729 × √2 × 9.8 × 1.5 = 0.395433  𝑚 3 /𝑠
Dari perhitungan debit maka diperoleh daya hidrolis air adalah:
𝑊𝐻𝑃 =  × 𝑔 × 𝐻 × 𝑄
𝑊𝐻𝑃 = 999.7 × 9.8  × 1.5 × 0.395433 = 5811.126 𝑊𝑎𝑡𝑡
Efisiensi turbin 50% sampai dengan 75%
𝑃 𝑇𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 =  × 𝑔 × 𝐻 × 𝑄 × 
𝑃 𝑇𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 = 999.7 × 9.8  × 1.5 × 0.395433 × 0.5 = 2905.563 𝑊𝑎𝑡𝑡
Daya rencana yang dihasilkan turbin adalah 2905.563 Watt atau 2.9 kWatt.
4.  SIMPULAN
Alat penyaring sampah ini berbentuk kincir  4 lengan terbuat dari plat berlubang  yang berputar searah jarum jam, setiap lengan berkapasitas 7 kg/putaran dengan kebutuhan daya penyaring adalah 151,62 Watt dengan menggunakan turbin cross flow sebagai penggerak dengan daya rencana 2,9 kW.

## 5.  UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terima kasih atas LPPM UNJANI, dan jurusan Teknik mesin UNJANI atas dukungan pada penelitian ini untuk keikutsertaan dalam kegiatan ilmiah ini.
6.  DAFTAR PUSTAKA
[1] H. S. Naryanto, P. Prihartanto, and D. Ganesha, “Kajian Kualitas Air Tanah dan Sungai pada Kawasan Rawan Banjir di Kabupaten Serang Kaitannya dengan Penyediaan Air Bersih,” J. Teknol. Lingkung. , vol. 20, no. 1, p. 45, 2019.
[2] “RIVER PLASTIC.”
[3] H.  Judu l  and  A.  S.  Budi,  “HALAMAN  JUDUL  Disusun  oleh:  ALFIYANSYAH  SETIA BUDI NIM. I 0108053,” 2013.
[4] H. Judul and B. Gunawan, “Floating Solid Waste Lifter By Double Hydraulic Wheel,” 2013.
[5] P. T. Lingkungan and K. Puspiptek, “Prospek Pemanfaatan Penyaring Sampah Sungai
Jurnal Terapan Teknik Mesin, Vol. 1, No. I,  April  2020, 1 – 11
JTTM : Jurnal Terapan Teknik Mesin is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
Perancangan Bentuk Penyaring Sampah Pada Alat Penyaring Sampah Sungai - Besse Titing Karmiati, Ressy Noor Rafiq
dalam Implementasi Imbal Jasa Lingkungan di Daerah Aliran Sungai Ciliwung Segmen 2 Kota Bogor Prospects of Solid Waste River Filters Utilization in the Implementation of Payments for Environmental Services on th,” vol. 18, no. 1, pp. 37–44, 2017.
[6] D. Pengembangan, Proses Pengolahan Sampah Organik dengan Black Soldier Fly ( BSF ) . .
[7] S.  Arief  and  A.  Yusranaminy,  “MAN  -  054  Proceeding  Seminar  Nasional  Tahunan Teknik  Mesin  XI  (SNTTM  XI)  &  Thermofluid  IV  Universitas  Gadjah  Mada  (UGM), Yogyakarta, 16- 17 Oktober 2012,” no. Snttm Xi, pp. 16–17, 2012.
[8] B.  Vasanthakumar,  M.  Venkatesh,  R.  Vijayarakshana,  and  P.  Preethi,  “PROJECT KUMBHKARAN,” vol. 118, no. 20, pp. 3399–3407, 2020.
[9] R. J. Cavagnaro and B. Polagye, “Stall Dynamics of a Cross-Flow Turbine,” no. 4.