## ANALISIS SAFETTY FACTOR RODA GIGI PAYUNG UNTUK ALAT PENGERIK GARAM

## Meri Rahmi
Politeknik Negeri Indramayu, Indramayu Email: meri@polindra.ac.id
Dedi Suwandi Politeknik Negeri Indramayu, Indramayu Email: dedi@polindra.ac.id
Badruzzaman Politeknik Negeri Indramayu, Indramayu Email: badruzzaman@polindra.ac.id

## ABSTRAK
Garam merupakan salah satu komoditas yang strategis karena sangat dibutuhkan oleh orang banyak. Peningkatan  kebutuhan  terhadap  garam  di  Indonesia  semakin  meningkat  berbanding  lurus  dengan meningkatnya  jumlah  penduduk  dan  jumlah  industri  besar  pengolahan  garam  di  Indonesia.  Terjadinya impor garam karena peningkatan kebutuhan dan kegunaan garam pada industri dan rumah tangga. Salah satu  kota/kabupaten  yang  menjadi  sentra  penghasil  garam  kedua  setelah  Cirebon  adalah  Kabupaten Indramayu. Kabupaten ini mampu mensuplai kebutuhan garam nasional. Perancangan alat bantu pengerik garam  yang  diperuntukkan  untuk  petani  garam  di  Kabupaten  Indramayu  diharapkan  mampu menggantikan alat konvensional yang saat ini sering digunakan digunakan petani garam. Sistem kerja alat ini  adalah  dengan  menggunakan  mekanisme  roda  gigi  payung  dan  lurus  sehingga  mampu  secara axial memutar alat pengerik yang dirancang seperti sikat. Berdasarkan hasil perhitungan, roda gigi yang dibuat untuk memenuhi kebutuhan alat bantu ini adalah roda gigi dengan modul 2, jumlah roda gigi 20 dengan ketebalan roda gigi adalah 40 mm. Tenaga dan beban yang dikeluarkan oleh petani bisa berkurang hingga 50%  dari  alat  konvensional  yang  biasa  digunakan  saat  ini.  Analisis  kekuatan  dan safety  factor terhadap alat  ini  telah  dilakukan  menggunakan  FEA  ( Finite  Element  Analysis )  dengan  bantuan software solidworks .  Hasil  analisis  menunjukkan  bahwa  roda  gigi  payung  yang  digunakan  cukup  kuat  untuk mengerik garam untuk kedalaman 50 mm.
Kata kunci: pengerik garam; efisiensi; roda gigi; FEA.

## ABSTRACT
Salt is a strategic commodity, because it is needed by many people. The increasing demand for salt in Indonesia is increasing directly proportional to the increase in population and the number of large salt processing industries in Indonesia. The occurrence of imports of salt due to an increase in the need and use of salt in industries and households. One of the cities / districts that became the second salt producing center after Cirebon was Kabupaten Indramayu. This regency is able to supply national salt needs. The design of salt scraper tools intended for salt farmers in  Kabupaten  Indramayu is expected to be able to replace conventional tools which are currently used by salt farmers. The working system of this tool is to use  the  bevel  and  spur  gear  mechanism  so  that  it  is  able  to  axially  rotate  the  scraper  designed  like  a brush. Based on the results of calculations, the gears made to meet the needs of this tool are gears with module 2, the number of gears 20 with a thickness of gears is 40 mm. Power and the burden incurred by farmers  can  be  reduced  by  up  to  50%  from  the  conventional  tools  commonly  used  today.  Strength analysis and  safety factor for this tool have been carried out using FEA (Finite Element Analysis) with the help of solidworks software. The analysis shows that the umbrella gears used are strong enough to cut salt to a depth of 50 mm.
Keywords: salt brakes; efficiency; gears; FEA.

## 1. PENDAHULUAN
Garam merupakan salah satu komoditas yang strategis, karena sangat dibutuhkan oleh orang banyak. Tingkat  kebutuhan  konsumsi  garam  Indonesia  semakin  meningkat  sebanding  dengan  meningkatnya
jumlah  penduduk  dan  jumlah  industri  besar  pengolahan  garam  di  Indonesia.  Gambar  1  menjelaskan peningkatan  konsumsi  garam  rata-rata  2-10  persen  per  tahun.  Berdasarkan  data  dari  Direktorat  Jenderal Industri  Agro  dan  Kimia  (2012),  tahun  2011  kebutuhan  garam  mencapai  3.400.000  ton  dan  produksi garam  mencapai  1.100.000  ton.  Perkembangan  garam  impor  digunakan  tidak  hanya  untuk  kebutuhan industri  tetapi  untuk  memenuhu  kebutuhan  konsumsi.  Untuk  memenuhi  kebutuhan  konsumsi  sisanya diandalkan  dari  produksi  garam  rakyat  [1].  Salah  satu  kota/kabupaten  yang  menjadi  sentra  penghasil garam kedua setelah Cirebon adalah Kabupaten Indramayu  untuk  memenuhi kebutuhan garam nasional. Produksi garam konsumsi nasional tahun 2014 mencapai 2,19 juta ton, berasal dari PT Garam (Persero) sebesar  315  ribu  ton  dan  garam  rakyat  sebesar  1,88  juta  ton.  Garam  rakyat  merupakan  produksi  yang berasal dari kabupaten/kota Pemberdayaan Usaha Garam  Rakyat (PUGAR) dan Non PUGAR (swadaya masyarakat). Produksi garam  rakyat tahun 2014  mencapai 2,50 juta ton, untuk  mendapatkan garam  siap pakai  maka  garam  rakyat  masih  melalui  proses  penguapan  sampai  garam  benar-benar  kering  sehingga volume produksi akan berkurang 25 persen. Sehingga volume produksi garam rakyat tahun 2014 menjadi 1,88 juta ton [2].
Penurunan  kualitas  dan  kuantitas  garam  dimulai  dari  produsen  garam  yang  dipanen  oleh  petani garam. Banyak kendala yang dihadapi oleh petani garam dalam memproduksi garam dengan kualitas dan kuantitas  garam  rakyat.  Salah  satu  kendalanya  adalah  proses  pengerikan  garam  setelah  melewati  proses pengendapan  air  lain  hingga  menjadi  garam.  Penggunaan  alat  pengerik  garam  yang  konvesional  berupa sikat dan didorong membutuhkan tenaga dan waktu kebih besar dan lebih lama. Dengan luas lahan setiap petaknya  3mx15m  atau  4mx12m  sangat  membutuhkan  tenaga  dan  waktu  yang  baik  [3].  Penurunan kualitas  dan  kuantitas  garam  dimulai  dari  produsen  garam  yang  dipanen  oleh  petani  garam.  Banyak kendala yang dihadapi oleh petani garam dalam memproduksi garam dengan kualitas dan kuantitas garam rakyat.  Penggunaan  alat  pengerik  garam  yang  konvensional  berupa  sikat  dan  didorong  sehingga membutuhkan tenaga dan  waktu  kebih besar dan lebih lama. Proses pengerikan garam  merupakan salah satu tahap dari beberapa tahap yang  harus ada pada proses pembuatan  garam. Proses pengerikan  masuk pada  tahap  panen  garam.  Akan  tetapi  pada  tahap  panen  ini,  jarang  tersentuh  dengan  penggunaan teknologi. Pemanfaatan teknologi lebih banyak dipakai pada tahap proses pengeringan garam, kristalisasi garam dan peningkatan kualitas garam.
Peningkatan kualitas air yang dilakukan pada proses kristalisasi telah meningkatkan kualitas garam denga kadarr HCl dari 90% menjadi 97% [5]. Pembuatan sistem tambak garam dengan tipe getrape pada proses kristalisasi mampu menjernihkan hasil garam [6]. Kadar NaCl dalam kandungan garam meningkat setelah  dilakukan  proses  rekristalisasi  sebesar  435  ppm  atau  99,36%  dari  hasil  tanpa  rekristalisasi sehingga  memenuhi  Standar Nasional Industri  untuk  garam  konsumsi [7]. Penelitian lain  tentang  garam adalah  pembuatan  alat  pemisah  garam  dan  air  tawar  dengan  menggunakan  energy  matahari  yang menghasilkan  rata-rata  air  tawar  sebanyak  3,2  liter  per  hari.  Sehingga  alat  ini  mampu  mensuplai kebutuhan air minum untuk dua orang dalam satu hari [8].
Berdasarkan  beberapa  paparan  penelitian  yang  telah  dilakukan  di  atas,  rata-rata  pemanfaatan teknologi  untuk  proses  pengeringan  dan  proses  kristalilasi  garam.  Belum  ada  penelitian  yang  mengkaji dan  menerapkan  teknologi  untuk  membantu  tahap  panen  garam  terutama  proses  pengerikan  garam. Penelitian ini melakukan rancang bangun alat penegrik garam dengan sistem roda gigi payung lurus, Hal ini  diharapkan  mampu  membantu  untuk  mengurangi  tenaga  manusia,  menjadi  lebih  mudah  dalam pengerikan garam. Sistem ini juga akan dilengkapi sistem pengumpulan yang terintegrasi dengan alat ini. Sampai  saat  ini,  belum  ditemukan  sistem  pengerikan  garam  pada  masyarakat  Indramayu  khususnya penggunakan kemajuan alat dalam teknologi.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Metode  penelitian  rancang  bangun  alat  bantu  pengerik  garam  dengan  sistem  roda  gigi  yang diperuntukkan bagi masyarakat Kabupaten Indramayu terdiri dari beberapa tahap.  Adapun tahapan yang akan dilakukan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 1.
Mulai Observasi, Wawancara dan Studi Literatur Konsep Perancangan
Perhitungan Sistem Transmisi Penentuan Material Selesai Analisis dan Simulasi Pembuatan Gambar Kerja Pabrikasi Alat Bantu Hasil Uji Fungsi Ya Tidak Berfungsi

## Gambar 1. Metodologi Penelitian
Tahapan  pertama  yang  dilakukan  pada  penelitian  ini  adalah  melakukan  observasi  dan  melakukan wawancara  langsung  dengan  petani  garam  yang  ada  di  Kabupaten  Indramayu.  Hasil  dari  wawancara diterjemahkan  kedalam  bentuk  rancangan  sesuai  dengan  kebutuhan  yang  ada  dengan  pemanfaatan  alat dan teknologi yang terbaru. Tujuan lainnya adalah mengenalkan kebaruan terhadap masyarakat sehingga masyarakat terbuka terhadap perubahan dan tidak alergi terhadap teknologi canggih. Saat ini, penggunaan alat  bantu  dan  teknologi  terbarukan  hanya  berada  pada  tahap  proses  pengeringan  garam,  pembuatan garam berkualitas dengan menambahkan unsur-unsur kimia [9].
Tahap  selanjutnya  adalah  membuat  konsep  perancangan  dengan  sistem  transmisi  roda  gigi. Beberapa  alternatif  rancangan  dibuat,  selanjutnya  dipilih  hasil  konsep  perancangan  yang  berfungsi dengan  baik  sesuai  dengan  kebutuhan.  Perhitungan  utama  untuk  konsep  rancangan  yang  terpilih  adalah perhitungan roda gigi payung lurus, poros dan pemilihan  sistem bearing  yang  sesuai dengan rancangan. Bentuk  roda  gigi  untuk  dasar  perhitungan  dapat  dilihat  pada  Gambar  2.  Beberapa  tahapan  perhitungan utama dalam roda gigi payung lurus, antara lain dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Tahapan perhitungan roda gigi kerucut lurus [10] Nama Simbol Roda Gigi Penggerak Roda Gigi Pengikut Sudut Tekan Normal αn =  biasanya 20 o Pitch Melingkar i = Modul m = Jumlah Gigi z Z 1 Z 2 Jumlah Gigi Minimum zg = z:25 (α.n : 15 o ); z:9 (α.n : 25 o ) Sudut Pitch 1 = arc tg (z 1 :z 2 ) 2 = 90 o - 1 Kemiringan Kepala Gigi k1 k1 = 1 + k k2 = 2 + k Sudut Kepala Gigi k = arc tg (h k /Ra) Sudut Kaki Gigi d = arc tg (h d /Ra) Panjang Radius Pitch Ra = dt 1 : (2.sin 1 ) Tinggi Gigi h = (2.1 s/d 2.4).m Tinggi Kepala Gigi h k = (1.1 s/d 1.3).m Tinggi Kepala Kaki h d = m Diameter Tusuk dt = m x z 1 = m x z 2 Diameter Kepala dk = dt 1 + 2 h k cos 1 = dt 2 + 2 h k cos 2 Diameter Dasar dd = dt 1 – 2 h d cos 1 = dt2 – 2 h d cos 2 Lebar Gigi b ≤ Ra/3
Perhitungan selanjutnya penentuan poros yang akan digunakan pada sistem transmisi pada roda gigi. Tahapan perhitungan poros antara lain [3], "P poros atas =0,4 x P Manusia”. Dalam mencari daya poros bagian tengah, dimana poros mendapatkan 60 % daya dari poros bagian atas. "P poros tengah = 0,6 x P poros atas”. Dalam mencari daya poros bagian tengah, dimana poros mendapatkan 60 % daya dari poros bagian tengah "P poros bawah = 0,6 x P poros tengah"
Hasil  rancangan  akan  disesuaikan  dengan  hasil  perhitungan  yang  didapatkan,  kemudian  dilakukan proses  analisis  dan  simulasi  dengan  bantuan  software  solidworks  2016.  Analisis  dilakukan  untuk mengetahui tegangan, regangan dan safety factor pada pengerik garam. Sebelum melakukan ini, terlebih dahulu penentuan material pada roda gigi, poros dan dudukan pendukung lainnya. Material yang dipilih adalah material yang tahan terhadap korosi, karena air laut dan garam merupakan penyebab korosi paling cepat  pada  material  logam.  Salah  satu  cara  melapisi  material  yaitu  dengan  proses  galvanis.  Tahap selanjutnya  adalah  pembuatan  gambar  kerja  (jobsheet)  untuk  proses  pembuatan  di  bengkel  Polindra. Mulai dari proses permesinan, perakitan dan finishing. Tahap terakhir adalah melakuakn uji fungsi pada alat pengerik garam.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1   Rancangan Alat Pengerik Garam
Dasar  dari  konsep  perancangan  pengerik  garam  ini  dari  bentuk  alat  pengerik  konvensional  yang kemudian diadaptasi dengan menggunakan sistem transmisi roda gigi. Mekanisme dengan transmisi roda gigi  payung  menjadikan  proses  pengerikan  garam  menjadi  lebih  mudah.  Dua  alternatif  konsep perancangan pada saat awal perancangan. Pemilihan rancangan yang dapat dilihat pada kemudahpakaian, kenyaman dan keamanan ( safety factor ). Bentuk rancangan alat pengerik garam yang terpilih dapat dilihat pada Gambar 3 dan Gambar 4.

## Gambar 3. Alat Bantu Pengerik Garam-2D
Bentuk  rancangan  bentuk  pengerik  garam  yang  terlihat  pada  Gambar  3,  merupakan  bentuk rancangan  pengerik  garam.  Sisi  ergonomi  menjadi  dan safety menjadi  faktor  utama.  Ketinggian  alat  ini menyesuaikan  dengan  tinggi  rata-rata  orang  Indonesia  khususnya  masyarakat  Indramayu  yaitu  ±  1  m. Selain  itu,  untuk  pegangan  yang  dirancang  mudah  untuk  digenggam,  sehingga  kekuatan  penekanan  dan daya dorong terarah untuk mengerik endapan garam.

## Gambar 4. Alat Bantu Pengerik Garam-3D
Bentuk  rancangan  pengerik  pada  Gambar  4  merupakan  pengerik  yang  dirancang  berbentuk  sikat. Pengerik  berbentuk  sikat  ini  akan  bergerak  memutar  akibat  pengaruh  dari  daya  dorong  yang  kemudian putaran  diubah  menjadi  putaran  axial  dengan  sistem  roda  gigi  payung.  Pengerik  akan  bergerak  jika  alat bantu didorong.

## 3.2   Perhitungan Sistem Transmisi
Rancangan  roda  gigi  dengan  modul  2  sudut  tekan  20°  dan  menggunakan  bahan  roda  gigi  SNC  21 dengan kekuatan tarik 80 kg/mm2. Daya rencana adalah 0,35 kW dengan putaran 50 rpm, rasio roda gigi
Pengerik berbentuk sikat
1,  sudut  posisi  adalah  90 o ,  radius pitch yaitu  40  dan  sudut  tekan  20 o .  Sehingga  didapatkan  jenis  dan ukuran roda gigi yang akan dibutuhkan yaitu, modul 2, diameter roda gigi penggerak 56,57 mm, roda gigi pengikut 56,57 mm. Jumlah gigi untuk roda gigi penggerak 28 sama dengan jumlah roda gigi pengikut. Material yang digunakan adalah SNC 21.
Untuk  perhitungan  poros  yang  digunakan  untuk  dudukan  roda  gigi  dan  dan  penggerak  roda, berdasarkan perhitungan, maka didapatkan diameter untuk poros vertikal minimal 24 mm dengan panjang 200 mm. Sedangkan poros horizontal didapatkan dimensi yaitu diameter minimal 24 mm dengan panjang minimal 500 mm.

## 3.3   Analisis dengan Finite Element Analysis (FEA)
Hasil stress  analysis yang  akan  terjadi  pada  alat  bantu  pengerik  garam  yang  ditunjukkan  pada Gambar 5 akibat beban yang diterima mampu menahan beban dari tekanan beban manusia. Berdasarkan hasil analisis stress /tegangan juga beban akibat proses saat pengerikan diwakili dengan perubahan warna yang  ditampilkan,  dimana  semakin  berubah  menuju  ke  arah  warna  merah  tegangan  yang  diterima semakin  besar.  Hasil  perhitungan  secara  komputasi  didapatkan  tegangan  maksimum  yang  terjadi  yaitu tegangan yang ditunjukkan pada warna merah (4,232e+005 N/mm 2 ), sedangkan tegangan minimum yang bekerja ditunjukkan dengan warna biru (6,368e-004 N/mm 2 ).

## Gambar 5. Hasil Stress Analysis
Hasil strain  analysis yang  akan  terjadi  pada  alat  bantu  pengerik  garam  yang  ditunjukkan  pada Gambar 6 akibat beban yang diterima tidak mempengaruhi bentuk atau merusak alat bantu. Berdasarkan hasil  analisis strain/ regangan  diwakili  dengan  perubahan  warna  yang  ditampilkan,  dimana  semakin berubah  menuju  ke  arah  warna  merah  regangan  yang  diterima  semakin  besar.  Hasil  perhitungan  secara komputasi  didapatkan  regangan  maksimum  yang  terjadi  yaitu  regangan  yang  ditunjukkan  pada  warna merah  (1,007e-006  mm),  sedangkan  regangan  minimum  yang  bekerja  ditunjukkan  dengan  warna  biru (6,438e-015 mm). Nilai yan dihasilkan tidak signifikan mempengaruhi bentuk dari pengerik garam.

## Gambar 6. Hasil Strain Analysis
Analisis safety  factor merupakan  analisis  untuk  memastikan  bahwa  alat  benar-benar  aman digunakan  akibat  pengaruh  faktor  internal  dan  eksternal.    Faktor  internal  berasal  dari  tekanan  dan  daya dorong pada saat digunakan. Sedangkan faktor eksternal berasal dari kondisi endapan  garam  yang tidak bisa diprediksi akibat terbentuk secara alami.  Nilai safety factor untuk alat bantu dan manufaktur adalah 1-1.5. Berdasarkan  hasil analisis  dengan komputasi dapat dilihat dari perubahan  warna  serta nilai safety factor yang  ditnjukkan  pada  Gambar  7.    Alat  bantu  pengerik  memiliki  nilai safety  factor 4.017+e002 lebih  besar  dari  nilai  ambang  batas  yaitu  1-1.5.A.  Dengan  demikian  alat  ini  aman  untuk  digunakan  dan comply . Hal ini dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Hasil Safety of Factor Analysis

## 4. KESIMPULAN
Dari  pengambilan  data  yang  sudah  dilakukan,  terdapat  beberapa  kesimpulan  yang  dapat dimunculkan  antara  lain,hasil  perancangan  mesin  pengerik  garam  menggunakan  taransmisi  roda  gigi kerucut  lurus  dapat  merubah  gerak  horizontal  menjadi  axial  sehingga  menggerak  pengerik  garam  yang berbentuk sikat. Berdasarkan hasil analisis dan simulasi memperlihatkan bahwa mesin pengerik garam ini bisa bekerja dengan baik dan aman digunakan dengan nilai safety factor ≥ 4.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]   D. J. I. A. d. Kimia,  “Kebijakan Pemerintah Indonesia dalam Hal Industri Garam,” Kementerian Perindustrian, 2012.
[2]   B. A. P. G. Indonesia, “http://statistik.kkp.go.id,” 18 November 2017. [Online].
[3]   A.  Aligori,  “Efisiensi  Produksi  Usaha  Garam  Rakyat  Di  Kabupaten  Indramayu,”  Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor, Bogor, 2013.
[4]   B.  P.  Statistik,  “Distribusi  Perdagangan  Komoditi  Garam  Indonesia  2014,”  Biro  Pusat  Statistik, Jakarta, 2014.
[5]   H. Susanto, N. Rokhati dan Gunawan, “Ibm Kelompok Usaha Petani Garam Di Kabupaten Jepara: Pengembangan  Proses  Produksi  Garam  Untuk  Peningkatan  Kuantitas  Dan  Kualitas  Produk,” Majalah INFO, Vol. %1 dari %2Edisi XVI, Nomor 3, Oktober 2014.
[6]   N. T. S. P. Jaya, R. Hartati, dan Widianingsih, “Produksi Garam Dan Bittern Di Tambak Garam,” Jurnal Kelautan Tropis, vol. Vol. 19, no. (1), p. 43–47, Maret 2016.
[7]   A. Wiraningtyas, A. Sandi, Sowanto dan Ruslan, “Pengingkatan Kualitas Garam Menjadi Garam Industri Di Desa Sanolo Kecamatan Bolo Kabupaten Bima,” Jurnal Karya Abdi Masyarakat, vol. Volume 1 Nomor 2, 2017.
[8]   R.  R.  Hidayat,  “Rancang  Bangun  Alat  Pemisah  Garan  Dan  Air  Tawar  Dengan  Menggunakan Matahari,” Institut Pertanian Bogor, Bogor, 2011.
[9]   Arwiyah,  M.  Zainuri  dan  M.  Efendy,  “Studi  Kandungan  Nacl  Di  Dalam  Air  Baku  Dan  Garam Yang  Dihasilkan  Serta  Produktivitas  Lahan  Garam  Menggunakan  Media  Meja  Garam  Yang Berbeda,” Jurnal Kelautan, Vol. %1 dari %2Volume 8, No 1, April 2015.
[10]  Sularso dan K. Suga, Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin, Bandung: PT.AKA, 1978.