Upload
tunjung-bayu-hernawan
View
620
Download
5
Embed Size (px)
DESCRIPTION
DISTRIBUSI TEKANAN NORMAL BIJIAN PADA DINDING HOPPER
Citation preview
DISTRIBUSI TEKANAN NORMAL BIJIAN PADA DINDING HOPPER
A. LATAR BELAKANG
Pada suatu bangunan pertanian terdapat beberapa unsur penting yang
harus diperhatikan dalam proses pembangunannya. Salah satu unsur tersebut
adalah kokohnya konstruksi dari bangunan pertanian tersebut. Sebab dengan
kokohnya konstruksi suatu bangunan pertanian maka secara tidak langsung akan
mendukung suatu produksi pertanian. Sebab bangunan pertanian merupakan
unsur penting yang berperan dalam usaha pertanian. Bangunan pertanian
berfungsi sebagai media untuk melakukan usaha pertanian sekaligus sebagai
ruang penyimpanan bahan pertanian. Pada suatu bangunan pertanian tidak
semata-mata dibuat layaknya bangunan pada umunnya. Pada bagunan pertanian
harus memiliki konstruksi serta bahan-bahan yang digunakan untuk membuat
bangunan ini bisa jadi berbeda dengan bangunan untuk tempat tinggal atau
perkantoran. Sebab dikarenakan prinsip dari pembuatan bangunan pertanian
disesuaikan dengan sifat fisik dari bahan-bahan pertanian yang akan ditempatkan
pada bangunan pertaniaan tersebut, sehingga harus memerlukan perlakuan yang
khusus.
Bila kualitas dari suatu bangunan pertanian telah memenuhi standart maka
yang perlu di perhitungankan adalah kualitas dari tempat yang akan digunakan
untuk menyimpan produk hasil pertanian berupa biji-bijian. Biasanya yang
digunakan untuk menyimpan biji-bijian adalah silo. Silo merupakan salah satu
tempat yang digunakan untuk menyimpan biji-bijian pada produk hasil
pertaniaan. Silo biasanya digunakan untuk menyimpan biji padi, jagung, kedelai
dsb. Salah satu bagian terpenting dari silo adalah hopper. Hopper adalah bagian
terbawah dari silo yang berguna untuk mengatur dan mengendalikan aliran bahan
yang keluar dari silo.
Dalam praktikum ini, telah dilakukan perhitungan mengenai beban jagung
yang akan ke luar dari silo dengan melihat tegangan yang terjadi di sekitar
dinding hopper. Hal ini digunakan untuk mengetahui kekuatan dinding hopper.
Dengan begitu, Mahasiswa Teknik pertanian dapat memperkirakan layak atau
tidaknya hopper silo pada suatu industri pertanian.
B. TUJUAN DAN MANFAAT
1. TUJUAN
Praktikum mengenai distribusi tekanan normal bijian pada dinding
hopper memiliki tujiuan sebagai berikut
a. Mengukur distribusi tekanan normal static dan dinamik pada dinding
hopper
b. Menentukan nilai Over Pressure Factor
c. Membandingkan prediksi secara teoritis dengan hasil pengukuran
2. MANFAAT
Manfaat yang didapat praktikan setelah melakukan praktikum ini
adalah praktikan dapat melakukan pengukuran terhadap tekanan lateral static
dan dinamik pada dinding hopper, praktikan dapat mengetahui cara dari
perhitungan untuk mengetahui besarnya over pressure factor serta praktikan
dapat mengetahui cirri dari hopper yang berkualitas baik.
C. TINJAUAN PUSTAKA
Salah satu cara penyimpanan bijian yang dapat dilakukan adaalah
penyimpanaan secara curah di dalam silo. Silo tersebut dapat berupa silinder atau
persegi yang dibuat vertikal ke atas denagn bagian bawah berupa corong atau
disebut juga hopper (Dwi ,2001).
Tujuan dari penyimpanan adalah untuk mempertahankan sifat-sifat atau
karakteristik yang dimiliki oleh hasil pertanian selama waktu tertentu. Sifat
tersebut dapat berupa sifat fisik, sifat kimia, ataupun sifat biologis yang harus
dipertahankan untuk tidak menjadi lebih jelek bagi proses-proses penanganan
hasil pertanian selanjutnya. Kehilangan dalam penyimpanan terjadi pada
umumnya ditandai dengan adanya perubahan sifat dari produk yang disimpan
(Donald, 1974).
Gabah kering biasanya dimasukkan ke dalam hopper dan ditimbang.
Penimbangan gabah dapat dilakukan di luar atau di dalam pabrik panggilangan
padi (Esmay, 1979).
Pada spiral separator, terdapat hopper pada bagian atas dari spiral tersebut.
Alat ini dilengkapi dengan desain masukan benih yang memperhitungkan
pengeluaran benihnya. Hopper adalah komponen yang digunakan untuk
pemisahan dan penyortiran. Apabila hopper yang digunakan ditempatkan di
tanah, maka tidak diperlukan suatu alat untuk mengangkat (Feistritzer, 1981).
Dua macam tekanan, yaitu lateral (horizontal) pada dinding silo dan
tekanan vertical pada permukaan horizontal serta gaya gesek vertical pada
dinding silo, merupakan tiga macam beban yang perlu untuk diperhitungkan
dalam perancangan silo. Pada praktikum berikut ini akan dilakukan pengkajian
terhadap distribusi tekanan lateral pada dinding silo (Bintoro, 2000).
Pemecahan masalah untuk penentuan distribusi suhu dalam silo silindris
dapat menggunakan metode analitis maupun secara numerik. Metode analitis
digunakan bila bentuk geometris sederhana, sifat fisik benda seragam diseluruh
bagiannya, dan penyebab perubahan suhu cukup sedikit daan tertentu.Sedangkan
untuk benda yang bentuk geometrisnya kompleks, kondisi batas yang rumit pula
maka digunakan metode numerik, yaitu finite-difference dan finite-element (Dwi,
2001).
Menurut Walters, selama kondisi static atau major principle stress dalam
silo dan hopper dapat digambar sebagai garis vertikal, dikatakan bahwa dalam
kondisi tekanan aktif (an active state of stress). Pada saat bahan dikeluarkan,
akan terjaid ekspansi dan major principle stress dalam silo dan hopper menjjadi
lebih mendekati horizontal, hal ini disebut berada dalam kondisi tekanan pasif (a
passive state of stress) (Suryani, 2002).
Fasilitas penyimpanan sangat diperlukan di sentra produksi jagung yang
letaknya jauh dari industri pakan dan pangan. Adanya fasilitas yang memadai
akan membantu petani dalam mendapatkan penawaran harga yang lebih baik.
Dalam proses penyimpanan, biji jagung masih mengalami proses pernafasan dan
menghasilkan karbondioksida, uap air, dan panas. Apabila kondisi ruang simpan
tidak terkontrol maka akan terjadi kenaikan konsentrasi air di udara sekitar
tempat penyimpanan, sehingga memberikan kondisi ideal bagi pertumbuhan
serangga dan cendawan perusak biji. Pengaruh negatif lanjutan dari kenaikan
suhu dan konsentrasi uap jenuh udara adalah meningkatnya proses respirasi
dengan akibat sampingan makin meningkatnya suhu udara di ruang
penyimpanan, yang akan mempercepat proses degradasi biji. Penyimpanan
jagung dapat berlangsung lama tanpa menurunkan kualitas biji apabila terjadi
keseimbangan kondisi simpan antara kelembaban udara relatif lingkungan
dengan kandungan air biji pada kondisi suhu tertentu. Penelitian menunjukkan
bahwa pada suhu ruang simpan 28ºC, kelembaban udara nisbi 70%, dan kadar air
14%, biji jagung masih mempunyai daya tumbuh 92% setelah disimpan selama
enam bulan, sedangkan pada suhu simpan 38ºC daya tumbuh benih menurun
menjadi 81% (Anonim, 2006).
Menurut Walters, selama kondisi statik atau major principle stress dalam
silo dan hopper dapat digambar sebagai garis vertikal, dikatakan bahwa dalam
kondisi tekanan aktif (an active state of stress). Pada saat bahan dikeluarkan, akan
terjaid ekspansi dan major principle stress dalam silo dan hopper menjjadi lebih
mendekati horizontal, hal ini disebut berada dalam kondisi tekanan pasif (a
passive state of stress) (Suryani, Eti, 2002).
Apabila bahan dalam hopper dalam keadaan diam, berarti tekanan yang
terjadi pada saat itu adalah tekanan statik. Sebaliknya, saat bahan dikeluarkan
dari dalam hopper, berarti tekanan yang terjadi adalah tekanan dinamik.
Perubahan ini terjadi pada outlet yang kemudian bergerak ke atas hopper melalui
bahan. Walker menyatakan bahwa ketika tidak ada tekanan gesek pada bagian
vertikal, maka tekanan vertikal pada tiap ketinggian sama dengan tekanan
hidrostatik bahan tersebut. Sehingga tekanan normal statik pada dinding hopper
merupakan perkalian suatu konstanta dengan tekanan vertikal tersebut. (Walker,
D. M., 1966).
D. DATA HASIL PENGAMATAN
P = 47 cm g = 9,8 kg/m2
L = 41 cm θ(angle of wall friction )= 25o
T = 40 cmϕ (angle of int erval friction )= 30o
γ = 691,5 kg/m3 α = 150
D = 1 d= 0,5 m
µ = tan θ
= 0,466
y dari atas y dari bawah
y1 (Channel 5) = 36 cm y1 (channel 8) = 15 cm
y2 (Channel 6)= 62 cm y2 (channel 6) = 35 cm
y3 (Channel 8)= 97 cm y3 (channel 5) = 62 cm
1. Grafik Ulangan 1
0 50 100 150 200 250 300 350
-0.8
-0.7
-0.6
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
Ch5(V)
Moving average (Ch5(V))
waktu (s)
volt
Grafik 1. Hubungan Antara Waktu vs Volt Channel 5 Ulangan 1
0 50 100 150 200 250 300 350
-6.00E-01
-4.00E-01
-2.00E-01
0.00E+00
2.00E-01
4.00E-01
6.00E-01
8.00E-01
Ch6(V)
Moving average (Ch6(V))
WAKTU (S)
VOLT
Grafik 2. Hubungan Antara Waktu vs Volt Channel 6 Ulangan 1
0 50 100 150 200 250 300 350
-3.00E-01
-2.00E-01
-1.00E-01
0.00E+00
1.00E-01
2.00E-01
3.00E-01
4.00E-01
Ch8(V) Moving average (Ch8(V))
waktu (s)
volt
Grafik 3. Hubungan Antara Waktu vs Volt Channel 8 Ulangan 1
2. Grafik Ulangan 2
0 50 100 150 200 250 300 350
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
Ch5(V) Moving average (Ch5(V))
waktu (s)
volt
Grafik 4. Hubungan Antara Waktu vs Volt Channel 5 Ulangan 2
0 50 100 150 200 250 300 350
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1 Ch6(V)
Moving average (Ch6(V))
waktu (s)
volt
Grafik 5. Hubungan Antara Waktu vs Volt Channel 6 Ulangan 2
0 50 100 150 200 250 300 350
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8 Ch8(V) Moving average (Ch8(V))
waktu (s)
volt
Grafik 6. Hubungan Antara Waktu vs Volt Channel 8 Ulangan 2
3. Grafik Ulangan 3
0 50 100 150 200 250 300 350 400-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4Ch5(V)
Moving average (Ch5(V))
waktu (s)
volt
Grafik 7. Hubungan Antara Waktu vs Volt Channel 5 Ulangan 3
0 50 100 150 200 250 300 350 400
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
CH6
Moving average (CH6)
waktu (s)
volt
Grafik 8. Hubungan Antara Waktu vs Volt Channel 6 Ulangan 3
0 50 100 150 200 250 300 350 400
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8Ch8(V) Moving average (Ch8(V))
waktu (s)
volt
Grafik 9. Hubungan Antara Waktu vs Volt Channel 8 Ulangan 3
E. PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
1. PERHITUNGAN
a. Kaliberasi nilai Channel (volt) kedalam satuan kPa
a) Ulangan 1
Tabel 1. Kalibrasi nilai channel (volt) kedalam satuan kPa pada ulangan 1
Ps (volt) Ps (kPa) Pd (volt) Pd (kPa)
Channel 5 -0,39 -1,121 -0,22 -0,5532
Channel 6 0,4 2,11836 0,58 3,005292
Channel 8 0,221,59970
80,24 1,731736
1. Channel 5
P = 1,67 V + 0,1816
P = (1,67 x V x 2) + 0,1816
Ps = (1,67 x -0,39 x 2) + 0,1816 = -1,121 kPa
Pd = (1,67 x -0,22 x 2) + 0,1816 = -0,5532 kPa
2. Channel 6
P = 2,4637 V + 0,1474
P = (2,4637 x V x 2) + 0,1474)
Ps = (2,4637 x 0,4 x 2) + 0,1474 = 2,11836 kPa
Pd = (2,4637 x 0,58 x 2) + 0,1474 = 3,005292 kPa
3. Channel 8
P = 3,3007 V + 0,1474
P = (3,3007 x V x 2) + 0,1474
Ps = (3,3007 x 0,22 x 2) + 0,1474 = 1,599708 kPa
Pd = (3,3007 x 0,24 x 2) + 0,1474 = 1,731736 kPa
b) Ulangan 2
Tabel 2. Kalibrasi nilai channel (volt) kedalam satuan kPa pada ulangan 2
Ps (volt) Ps(kpa) Pd(volt) Pd(Kpa)
Channel 5 -0,1 -0,1524 -0,05 0,0146
Channel 6 0,55 2,85747 0,72 3,695128
Channel 8 0,38 2,655947 0,45 3,118048
1. Channel 5
P = 1,67 V + 0,1816
P = (1,67 x V x 2) + 0,1816
Ps = (1,67 x -0,1 x 2) + 0,1816 = -0,1524 kPa
Pd = (1,67 x -0,05 x 2) + 0,1816 = 0,0146 kPa
2. Channel 6
P = 2,4637 V + 0,1474
P = (2,4637 x V x 2) + 0,1474
Ps = (2,4637 x 0,55 x 2) + 0,1474 = 2,85747 kPa
Pd = (2,4637 x 0,72 x 2) + 0,1474 = 3,695128 kPa
3. Channel 8
P = 3,3007 V + 0,1474
P = (3,3007 x V x 2) + 0,1474
Ps = (3,3007 x 0,38 x 2) + 0,1474 = 2,655947 kPa
Pd = (3,3007 x 0,45 x 2) + 0,1474 = 3,118048 kPa
c) Ulangan 3
Tabel 3. Kalibrasi nilai channel (volt) kedalam satuan kPa pada ulangan 3
Ps (volt) Ps(kpa) Pd(volt) Pd(Kpa)
Channel 5 0,4 1,5176 1 3,5216
Channel 6 0,15 0,88651 0,38 2,019812
Channel 8 0,32 1,20363 0,38 1,401674
1. Channel 5
P = 1,67 V + 0,1816
P = (1,67 x V x 2) + 0,1816
Ps = (3,3007 x 0,4 x 2) + 0,1474 = 1,5176 kPa
Pd = (3,3007 x 1 x 2) + 0,1474 = 3,5216 kPa
2. Channel 6
P = 2,4637 V + 0,1474
P = (2,4637 x V x 2) + 0,1474
Ps = (2,4637 x 0,15 x 2) + 0,1474 = 0,88651 kPa
Pd = (2,4637 x 0,38 x 2) + 0,1474 = 2,019812 kPa
3. Channel 8
P = 3,3007 V + 0,1474
P = (3,3007 x V x 2) + 0,1474
Ps = (3,3007 x 0,32 x 2) + 0,1474 = 1,20363 kPa
Pd = (3,3007 x 0,38 x 2) + 0,1474 = 1,401674 kPa
b. Perhitungan dari grafik observasi
Tabel 4. Perhitungan dari grafik observasi
Ulangan Ps (kPa) Ps rata-rata Pd (kPa) Pd rata-rata
Channel 1 -1,121 0,0814 -0,5532 0,99433333
52 -0,1524 0,0146
3 1,5176 3,5216
Channel
6
1 2,11836
1,954113
3,00529
2,9067442 2,85747 3,69513
3 0,88651 2,01981
Channel
8
1 1,59971
1,819762
1,73174
2,083819332 2,65595 3,11805
3 1,20363 1,40167
Pstatik = rerata grafik relatif konstan
Ps-Ch5 =
Ps Ch5 Ul 1+Ps Ch5 Ul 2+Ps Ch 5 Ul 33
(Dengan rumus yang sama berlaku juga untuk Ch6 dan Ch8)
Pdinamik = tekanan maksimum (puncak)
Pd-Ch5 =
Pd Ch5 Ul 1+Pd Ch5 Ul 2+Pd Ch 5 Ul 33
(Dengan rumus yang sama berlaku juga untuk Ch6 dan Ch8)
1) P statik
Ps−ch5=−1 ,121+(−0 ,1524 )+1 , 5176
3= 0,0814 kPa
Ps−ch6=2 , 11836+2 . 85747+0 , 886513
= 1,954113 kPa
Ps−ch8=1 ,59971+2 , 65595+1 , 203633
= 1,819762 kPa
2) P dinamik
Ps−ch5=(−0 , 5532)+0 , 0146+3 ,5216
3= 0,994333 kPa
Ps−ch6=3 , 00529+3 , 69513+2 ,019813
= 2,906744 kPa
Ps−ch8=1 ,73174+3 , 11805+1 , 401673
= 2,08381933 kPa
c. Nilai Tekanan statik secara teori
1) Persamaan Walker
W s=γ gy { sin2 α .cos θsin (θ+2 α )+sin θ }
Channel 5
W s=γ gy { sin2 α .cos θsin (θ+2 α )+sin θ }
¿ (691,5 ) (9,8 ) (0,36 ){ sin 30.cos 25sin (25+30 )+sin 25 }
¿2439,6 {0,36 }
¿878,26 Pa=0,88 kPa
Channel 6
W s=γ gy { sin2 α .cos θsin (θ+2 α )+sin θ }
¿ (691,5 ) (9,8 ) (0,62 ) { sin 30. cos25sin (25+30 )+sin 25 }
¿4201,55 {0,36 }
¿1512,56 Pa=1,51kPa
Channel 8
W s=γ gy { sin2 α .cos θsin (θ+2 α )+sin θ }
¿ (691,5 ) (9,8 ) (0,92 ) { sin 30. cos25sin (25+30 )+sin 25 }
¿6234,56 {0,36 }
¿2244,44 Pa=2,44 kPa
2) Persamaan Walters
W s=FG σ s
tan θ
Dimana :
F= sin φ . sin 2 ε1−sin φ .cos (2 ε+2 α)
¿sin 30. sin 150
1−sin 30. cos (150+30 )
¿0,251,5
=0,167
G=cos η1 (1+sin2φ )+2(sin2 φ−sin2 η1)
12
cosη1 [ (1+sin2 φ )−2msinφ ]
¿cos7 (1+sin2 30 )+2 (sin2 30−sin27 )
12
cos7 [ (1+sin2 30 )−2 (0,81 ) sin 30 ]
¿1,24+0,97
0,44=5,02
m=2 {1−(1−c )
32}
3 c
¿2{1−(1−0,65)
32}
3(0,65)=0,81
c=( tan θtan φ )
2
¿( tan 25tan 30 )
2
=0,65
K=2( EGtan α
+G−1) ¿2( (0,041 )(5,02)
tan15+5,02−1)=9,58
E=sin η1 cos2φ
cos η1 ( 1+sin2 φ )+2(sin2φ−sin2 η1)12
¿sin 7. cos2 30
cos7 (1+sin2 30 )+2 (sin2 30−sin27 )12
¿0,091
1,24+0,97=0,041
Channel 5
σ s=γ gd [(1−2yd
tan α){1−(1−2yd
tan α)K−1}
2 tan α ( K−1 ) ]
¿ (691,5 ) (9,8 )(0,5)[(1−20,360,5
tan15){1−(1−20,360,5
tan 15)9,58−1}
2 tan15 (9,58−1 ) ] ¿3388,35 [ 0,13 ]=440,48
W s=FG σ s
tan θ
¿(0,167 ) (5,02 ) ( 440,48 )
tan 25
¿791,91 Pa=0,79 kPa
Channel 6
σ s=γ gd [(1−2yd
tan α){1−(1−2yd
tan α)K−1}
2 tan α ( K−1 ) ]
¿ (691,5 ) (9,8 )(0,5)[(1−20,620,5
tan 15){1−(1−20,620,5
tan15)9,58−1}
2 tan 15 (9,58−1 ) ] ¿3388,35 [ 0,074 ]=250,74
W s=FG σ s
tan θ
¿(0,167 ) (5,02 ) (250,74 )
tan 25
¿450,79 Pa=0,45 kPa
Channel 8
σ s=γ gd [(1−2yd
tan α){1−(1−2yd
tan α)K−1}
2 tan α ( K−1 ) ]
¿ (691,5 ) (9,8 )(0,5)[(1−20,920,5
tan 15){1−(1−20,920,5
tan15)9,58−1}
2 tan 15 (9,58−1 ) ] ¿3388,35 [ 0,000346 ]=1,17
W s=FG σ s
tan θ
¿(0,167 ) (5,02 ) (1,17 )
tan 25
¿2,10 Pa=0,002 kPa
d. Nilai Tekanan dinamik secara teori
1) Persamaan Walker
W d=[ γ gyc−1 ][1−( y
yo)
c−1][ 1+sin φ .cos2 β1−sin φ . cos2(α+β) ]
Dimana :
c=sin φ . sin 2 (α+β )
tan α (1−sinφ .cos 2 (α +β ) )
¿sin 30.sin 2 (15+41,35 )
tan 15 (1−sin 30. cos2 (15+41,35 ) )
¿0,460,33
=1,4
β=12 {θ+arcsin ( sinθ
sinφ)}
¿12 {25+arcsin ( sin 25
sin 30 )} ¿
12
{25+57,7 }
¿41,35o
Channel 5
W d=[ γgyc−1 ][1−( y
yo)
c−1][ 1+sinφ. cos2 β1−sinφ . cos2 (α+β ) ]
¿ [ (691,5 ) (9,8 )(0,62)1,4−1 ][1−( 0,62
0,97 )1,4−1] [ 1+sin 30. cos82,7
1−sin 30. cos112,7 ¿¿ ]
¿ [ 10503,88 ] [0,16 ] [ 0,89 ]
¿1495,75 Pa=1,49kPa
Channel 6
W d=[ γgyc−1 ][1−( y
yo)
c−1][ 1+sinφ. cos2 β1−sinφ . cos2 (α+β ) ]
¿ [ (691,5 ) (9,8 )(0,35)1,4−1 ][1−( 0,35
0,97 )1,4−1] [ 1+sin 30. cos82,7
1−sin30. cos112,7 ¿¿]
¿ [ 5929,61 ] [ 0,33 ] [ 0,89 ]
¿1741,53 Pa=1,74kPa
Channel 8
W d=[ γgyc−1 ][1−( y
yo)
c−1][ 1+sinφ. cos2 β1−sinφ . cos2 (α+β ) ]
¿ [ (691,5 ) (9,8 )(0,15)1,4−1 ][1−( 0,15
0,97 )1,4−1] [ 1+sin 30. cos82,7
1−sin30. cos112,7 ¿¿]
¿ [ 2541,26 ] [ 0,53 ] [ 0,89 ]
¿1198,71 Pa=1,2 kPa
2) Persamaan Walters
W d=FGσ d
tanθ
Dimana :
F= sinφ . sin 2 ε1−sinφ . cos (2 ε+2 α)
¿sin 30. sin 85
1−sin 30. cos (85+30 )
¿0,4981,21
=0,411
G=cos η2 (1+sin2φ )+2(sin2 φ−sin2 η2)
12
cosη2 [ (1+sin2 φ )−2 msinφ ]
¿cos29 (1+sin2 30 )+2 (sin2 30−sin229 )
12
cos29 [ (1+sin230 )−2 (0,71 ) sin 30 ]
¿1,09+0,28
0,47=2,91
m=2 {1−(1−c )
32}
3 c
¿2{1−(1−0,92)
32}
3(0,92)=0,71
c=( tan η2
tanφ )2
¿( tan 29tan 30 )
2
=0,92
K=2( EGtanα
+G−1) ¿2( (0,26 )(2,91)
tan 15+2,91−1)=9,46
E=sin η2 cos2φ
cos η2 ( 1+sin2 φ )+2(sin2φ−sin2η2)12
¿sin 29. cos2 30
cos29 (1+sin2 30 )+2 (sin2 30−sin229 )12
¿0,36
1,09+0,28=0,26
Channel 5
σ d=γgd [ (1−2yd
tanα ){1−(1−2yd
tanα)K−1}
2 tanα (K−1 ) ]
¿ (691,5 ) (9,8 )(0,5)[(1−20,360,5
tan15){1−(1−20,360,5
tan 15)9,46−1}
2 tan15 (9,46−1 ) ] ¿3388,35 [ 0,13 ]=440,48
W d=FGσ s
tanθ
¿(0,411) (2,91 ) (440,48 )
tan25
¿1129,76 Pa=1,13 kPa
Channel 6
σ d=γgd [ (1−2yd
tanα ){1−(1−2yd
tanα)K−1}
2 tanα (K−1 ) ]
¿ (691,5 ) (9,8 )(0,5)[(1−20,620,5
tan 15){1−(1−20,620,5
tan15)9,46−1}
2 tan 15 (9,46−1 ) ] ¿3388,35 [ 0,75 ]=254,13
W d=FGσ s
tanθ
¿(0,411) (2,91 ) (254,13 )
tan 25
¿651,8 Pa=0,65 kPa
Channel 8
σ d=γgd [ (1−2yd
tanα ){1−(1−2yd
tanα)K−1}
2 tanα (K−1 ) ]
¿ (691,5 ) (9,8 )(0,5)[(1−2
0,920,5
tan 15){1−(1−20,920,5
tan15)9,46−1}
2 tan 15 (9,46−1 ) ] ¿3388,35 [ 0,00308 ]=10,44
W d=FGσ s
tanθ
¿(0,411) (2,91 ) (10,44 )
tan25
` ¿26,78 Pa=0,027 kPa
Tabel 5. Hasil perhitungan dan observasi tekanan statik dan dinamik
Jarak Channe
l (m)
Tekanan Statik Ps (kPa) Tekanan Dinamik Pd (kPa)
ObserveWalke
rWalter
sObserve
Walker
Walters
0 0 0 0 0 0 0
-0,36 0,0814 0,88 0,79 0,99433 1,49 1,13
-0,62 1,95411 1,51 0,45 2,90674 1,74 0,65
-0,92 1,81976 2,44 0,002 2,08382 1,2 0,027
e. Grafik Pstatik dengan Kedalaman
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
-1
-0.9
-0.8
-0.7
-0.6
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
observasiwalkerwalters
Grafik 10. Hubungan antara tekanan statik (kPa) vs jarak (m)
f. Grafik Pdinamis dengan Kedalaman
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
-1
-0.9
-0.8
-0.7
-0.6
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
ObserveWalkerwalters
Grafik 11. Hubungan antara tekanan dinamik (kPa) vs jarak (m)
g. Menentukan nilai OPF (Over Pressure Factor)
OPF= PdinamikPstatik
Channel 5
OPF=0,994330,0814
= 12,215
Channel 6
OPF=2,906741,95411
= 1,488
Channel 8
OPF=2,083821,81976
= 1,145
2. PEMBAHASAN
Pada praktikum kali ini yaitu mengenai distribusi tekanan normal bijian
pada dinding hopper. Praktikum ini memiliki beberapa tujuan yaitu mengukur
distribusi tekanan normal bijian pada dinding hopper. Menentukan nilai Over
Pressure Factor, serta membandingkan prediksi secara teoritis dengan hasil
pengukuran.
Pada praktikum ini bijian yang digunakan adalah biji jagung. Praktikum
ini dimulai dengan mempersiapkan Analog Digital Converter yang terhubung
oleh kabel-kabel pada dinding hopper untuk mencatat tegangan yang terjadi
pada dinding-dinding hopper. Dan setelah alat yang terpasang pada hopper
telah siap, praktikan memasukkan bijian jagung pada tempat penampungan
pada hopper bagian atas dan tempat penampung tersebut di isi sampai penuh
kemudian setelah penuh dan alat yang terpasang telah konstan maka tutup pada
bagian bawah penampung dibuka sambil ditambah dengan biji jagung di
usahakan penambahannya secara konstan tetapi sedikit lebih cepat agar grafik
yang dihasilkan juga akan mudah dalam pengolahannya. Hal itu dilakukan
secara terus menerus sampai kapasitas hopper maksimum. Setelah itu
penambahan bijian dihentikan. Kemudian pada tutup hopper bagian bawah
dibuka utuk mendapatkan data mengenai tekanan normal lateral dan saat tutup
bagian bawah dibuka, alat yang terhubung dengan hopper juga mulai
dijalankan. Setelah selesai kemudian hal tersebut diulangi sebanyak 3 kali
untuk mendapatkan hasil yang lebih teliti. Dan yang perlu diperhatikan adalah
saat melakukan praktikum ini diusahakn terjadi sedikit goncangan sebab alat
yang terpasang pada hopper sangat sensitive terhadap goncangan.
Dalam praktikum ini, dilakukan beberapa pengujian yang diawali
dengan pengkonversian nilai volt menjadi Kpa pada grafik yang diperoleh dari
kaliberasi tekanan didalam hopper dengan menggunakan program excel pada
komputer. Setiap pengulangan terdapat 3 chanel yaitu channel 5, channel 6 dan
channel 8 dengan kedalaman yang berbeda-beda. Adapun besar tekanan setiap
chanel adalah yaitu pada channel 5 P=(1,67xVx2)+ 0,1816 kPa, pada channel 6
P= (2,4637xVx2)+0,1474 dan pada chanel 8 yaitu P=(3,3007xVx2)+0,1474
kPa. Dari data yang telah didapat saat praktikum, maka hasil perhitungan ini
diperoleh kesimpulan bahwa yang memiliki tekanan statik terbesar pada bagian
tengah dari hopper. Padahal seharusnya yang memiliki tekanan statik terbesar
adalah pada bagian dasar hopper karena menurut teori semakin dalam telak
suatu dinding hopper maka akan memiliki tekanan yang semakin besar pula.
Terjadinya sedikit kesalahan ini mungkin disebabkan karena kesalahan
praktikan, karena saat pengambilan data terjadi goncangan-goncangan yang
membuat data yang didapat tidak valid. Tetapi pada hasil perhitungan
perbedaan tekanan statik antara bagian tengah dan bawah hanya berbeda sedikit
sehingga perbedaan tersebut dapat diabaikan sehingga hasil perhitungan ini
cukup sesuai dengan teori yang ada. Sedangkan untuk tekanan dinamis didapat
hasil yang hampir sama dengan tekanan statik tetapi pada tekanan dinamis
berdasarkan teori semakin kebawah maka tekanannya akan semakin kecil, dan
berdasarkan hal tersebut pada ketiga ulangan hanya ulangan ketiga yang
didapatkan hasil yang benar sedangkan dengan kedua ulangan lainnya terdapat
kesalahan pada tekanan yang bagian atas. Hal ini mungkin disebabkan karena
kesalahan praktikan saat menambahkan biji jagug yang tidak dapat dilakukan
dengan konstan sehingga data yang dihasilkan tidak valid.
Pada pengolahan data grafik, grafik digunakan untuk mencari nilai Pstatis
dan Pdinamis. Pstatis diambil dari garis-garis yang seragam dengan jumlah rentang
yang paling banyak dan garisnya tebal, sedangakan Pdinamis dicari dengan
melihat titik tertinggi dari garfik dengan penurunan yang paling tajam. Pada
praktikum ini terdapat sembilan buah grafik yang berasal dari tiga kali
pengulangan dengan setiap channel(terdapat 3 channel). Tekanan statis dan
dinamik dapat di hitung dengan menggunakan dua cara yaitu melakukan
observasi langsung (pembacaan grafik) dengan bantuan alat dan menghitung
menggunakan persamaan (teori).
Pada perhitungn tekanan statis dan dinamis dengan menggunakan
metode pembacaan grafik(observasi) didapat hasil bahwa semakin besar
kedalamannya maka tekanan statisnya akan relatif bertambah. Hal itu juga
berlaku untuk tekanan dinamis yaitu semakin besar kedalamannya maka
tekanan dinamisnya relatif akan semakin besar. Dan untuk mencari nilai
tekanan statik dan dinamik secara teori dapat menggunakan persamaan Walker
dan persamaan Walters. Perbedaan antara persamaan walker dan persamaan
walters adalah karena pembacaan nilai y (kedalaman). Pada persamaan Walter
pembacaan nilai y dari atas hopper sedang pada Walker nilai y dibaca dari
bawah. Setelah nilai tekanan didapat secara observasi dan teori maka dibuat
grafik tekanan statis dan dinamis Vs kedalaman. Tiap grafik terdiri dari tiga
buah garis grafik yaitu grafik observasi, Walker dan walters. Grafik pada
tekanan statis cenderung kurang baik hasilnya karena bentuk garis yang saling
berpotongan satu sama lain begitu juga dengan grafik dinamis yang saling
berpotongan antara satu dan yang lain. Padahal seharusnya antara grafik statis
dan dinamis memiliki grafik yang hampir sama yaitu grafiknya saling berjajar.
Dari nilai-nilai tekanan tersebut praktikan dapat mencari nilai Over Pressure
Factor yang merupakan perbandingan nilai tekanan dinamik dibagi tekanan
statik. Kemudian membandingkan nilai yang didapat secara teoritis dengan
hasil pengukuran langsung. Dari hasil perhitunagn didapat tiga nilai Over
Pressure Factor yaitu pada channel 5 sebesar 12,215 , pada channel 6 sebesar
1,488 dan pada channel 8 sebesar 1,145. Dan bila dari ketiga channel tersebut
nilai Over Pressure Factor di rata-rata maka akan menghasilkan hasil sebesar
4,9493. Dapat diketahui bahwa untuk pengambilan data didapat hasil yang
sesuai dengan teori bahwa nilai OPF lebih besar dari satu berarti hasil
pengujian sesuai dengan teori.
Pada praktikum ini seharusnya tekanan tiap channel dari yang atas
sampai yang bawah harusnya memiliki tekanan yang berbeda. Pada tekanan
statis semakin kebawah makan besar tekanan statiskan akan semakin besar,
berbeda dengan tekanan dinamis, bila semakin dalam maka tekanannya kan
semakin kecil. Dan bila dilihat dari hasil perhitungan yang telah dilakukan
praktikan maka dapat disimpulkan bahwa hasil perhitunagn yang dihasilkan
kuarang sesuai dengan teori sebab pada saat pengambilan data terdapat sedikit
kesalahan dari praktikan sehingga data yang didapat sedikit tidak valid.
Pada praktikum tentang hopper ini yang sangat berpengaruh dari
tekanan dinding hopper adalah sudut kemiringan hopper karena semakin
memiliki sudut kemiringan yang kecil maka akan mengakibatkan tekanan pada
dinding hopper akan semakin besar. Dan yang mempengaruhi lainnya yaitu
mengenai jenis bijian. Bila bentuk bijian tersebut seragam maka akan membuat
semakin besar tekanan pada dinding yang dihasilkan karena dengan memiliki
bentuk yang seragam maka akan semakin sedikit rongga yang terdapat pada
bijian tersebut berbeda dengan bijian yang tidak seragam makan akan semakin
kecil tekanan pada dinding hopper tersebut. Pentingnya melakukan praktikum
ini karena pada bidang teknik pertaniaan hopper sangat bermanfaat. Karena
hopper memiliki manfaat sebagai pengatur aliran bijian pada silo dan juga
sebagai pengendali pengeluaran bijian dari dalam silo. Oleh karena itu dengan
megetahui baik buruknya kualitas hopper maka akan mempermudah dalam
penyimpanan dan pengeluaran bijian pada silo.
F. KESIMPULAN
Pada praktikum tentang distribusi tekanan normal bijian pada dinding
hopper praktikan dapat menyimpulkan bahwa
1. Pada hopper terdapat 2 buah macam tekanan lateral yaitu tekanan lateral
statik dan dinamik. Dan dari data didapat besar distribusi tekanan lateral
statik dan dinamik secara observasi dan teori. Dan dari perhitunan
menggunakan dua metode tersebut didapat hasil sebagai berikut secara
observasi didapat besar tekanan dinamis pada channel 5 sebesar 0,0814
kPa, pada channel 6 sebesar 1,95411 kPa dan pada channel 8 sebesar 1,81976
kPa. Dan pada tekanan dinamis pada channel 5 sebesar 0,99433Kpa, pada
channel 6 sebesar 2,90674kPa dan pada channel 8 sebesar 2,08382kPa.
Sedangkan untuk metode teori menggunakan persamaan walker dan walters.
Dan dari persamaan walker tersebut didapat nilai tekanan pada channel 5
sebesar 0,88kPa, pada channel 6 sebesar 1,51kPa dan pada channel 8 sebesar
2,44kPa. Dan pada tekanan dinamis pada channel 5 sebesar 1,49kPa, pada
channel 6 sebesar 1,74kPa dan pada channel 8 sebesar 1,2kPa. Sedangkan
untuk persamaan walters didapat hasil pada tekanan statis pada channel 5
sebesar 0,79 kPa, pada channel 6 sebesar 0,45kPa dan pada channel 8 sebesar
0,002kPa. Dan pada tekanan dinamis pada channel 5 sebesar 1,13kPa, pada
channel 6 sebesar 0,65kPa dan pada channel 8 sebesar 0,027kPa.
2. Berdasarkan hasil perhitungan dari data-data yang telah didapat oleh
praktikan. Dihasilkan bahwa besarnya nilai OPF(over pressure factor)
yang terjadi pada hopper pada channel 5 sebesar 12,215, pada channel 6
sebesar 1,488 dan pada channel 8 sebesar 1,145. Dan dapat dirata-rata
maka nilai OPF nya menjadi 4,9493
3. Berdasarkan teori dan hasil pengukuran besarnya tekanan lateral statik
dan dinamis pada kedua metode terdapat perbedaan yaitu pada tekanan
statik, semakin dalam maka tekanan pada dinding hopper semakin besar
dan pada tekanan dinamis, semakin dalam maka tekanan pada dinding
hopper semakin kecil.
G. DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2006. Penanganan Pasca Panen Jagung. [Online diakses pada tanggal
6 Mei 2012 pukul 15.22 WIB]
URL: http://balitsereal.litbang.deptan.go.id/ind/bjagung/duasatu.pdf
Bintoro, Nursigit. 2000. Pengantar Praktikum Dasar-Dasar Bangunan
Pertanian. Jurusan Mekanisasi Pertanian, FTP UGM. Jogjakarta.
Donald, B. 1974. Drying Cereal Grains. Connecticut : The AVI Publishing Co.
Westport.
Dwi. 2001. Metode-Metode Analitik Tekanan Literal. Andi Offset. Yogyakarta.
Esmay, Merle et.al. 1979. Rice Post Production Technology in the Tropics. Hawai :
University of Hawai.
Feistritzer, WP. 1981. Cereal and Grain-Legume Seed Processing. Rome : Food &
Agriculture Organization of the United Nations.
Suryani, Eti. 2002. Skripsi: Kajian Distribusi Tekanan Normal Dari Bijia
Pertanian Pada Dinding Hopper. Fakultas Teknologi Pertanian
Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Suryani. 2002. Tekanan Lateral Bijian. Andi Offset. Yogyakarta.
Walker, D. M. 1966. An Approximate Theory For Pressure and Arching in
Hoppers. Chemical Engineering Science. Vol. XXI. Pergamon Press,
Ltd. Inggris.
H. LAMPIRAN
1. GAMBAR HOPPER
2. JURNAL DAN RESUME
1. GAMBAR HOPPER
LAPORAN PRAKTIKUM
REKAYASA LINGKUNGAN BANGUNAN PERTANIAN
ACARA VI
DISTRIBUSI TEKANAN NORMAL BIJIAN PADA DINDING HOPPER
DISUSUN OLEH :
NAMA : TUNJUNG BAYU HERNAWAN
NIM : 2010/300816/TP/09883
GOL : KAMIS
CO.ASS : 1. OKKA ADIYANTO
2. FRANSISKA MARIA D.K
LABORATORIUM TEKNIK LINGKUNGAN DAN BANGUNAN PERTANIAN
JURUSAN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2012