Studi Pengaruh Ukuran Butir Dan Tingkat Kelembaban Pasir Terhadap Performansi Belt Conveyor Pada Pabrik Pembuatan Tiang Beton
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN MEDAN
TUGAS SARJANA MESIN PEMINDAH BAHAN
STUDI PENGARUH UKURAN BUTIR DAN TINGKAT KELEMBABAN PASIR TERHADAP PERFORMANSI BELT CONVEYOR PADA
PABRIK PEMBUATAN TIANG BETON
Oleh :
PRIANTO DEPARI NIM : 05 0401 019
Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke-557, pada Tanggal 17 Desember 2009
Dosen Pembanding I
Ir. TEKAD SITEPU NIP. 195212221978031000
Dosen Pembanding II
Ir. SYAHRUL ABDA, M.Sc. NIP. 195708051988111001
(2)
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa yang atas hikmat dan rahmatNya yang dilimpahkan sehingga penulis dapat menyelesikan tugas skripsi ini. Tugas skripsi ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi mahasiswa guna menyelesaikan pendidikan dan mendapatkan gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Oleh karena itu penulis sebagai mahasiswa yang akan menyelesaikan pendidikannya turut melaksanakan skripsi ini. Adapun dalam skripsi ini, penulis mengambil topik pembahasan tentang : STUDI PENGARUH UKURAN BUTIR DAN TINGKAT KELEMBABAN PASIR TERHADAP PERFORMANSI BELT CONVEYOR PADA PABRIK PEMBUATAN TIANG BETON. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Alfian Hamsi, M.Sc sebagai dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan pengajaran dari awal hingga selesainya skripsi ini.
2. Bapak DR. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Tulus Burhanuddin, ST. MT sebagai ketua jurusan dan sekretaris jurusan Departemen Teknik Mesin USU.
3. Para Dosen dan Staf pengajar Departemen Teknik Mesin USU yang telah memberikan dan mengajarkan ilmu pengetahuan dalam kuliah kepada penulis. 4. Kedua orangtua yang tercinta M. Sembiring Depari (Alm) dan K. Br Barus serta kakak dan abang saya ( Warta br Depari dan Samuel Karo Sekali, Rosma br Depari dan Sabarta Sinuraya, Lenni br Depari dan Amos Ginting, Junus S. Depari, Amd dan Susanti br Kemit,S.Kom ) dan juga keponakan-keponakanku ( Vetry Alenta br Ginting, Eunike Christmasari br Karo Sekali, Eudio Ebenhaezer Sinuraya dan Arreka Sthefarel Ginting) yang selalu menjadi motivasi serta mendoakan penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
(3)
5. Rekan-rekan Mahasiswa Teknik Mesin yang yang namanya tidak dapat disebut satu persatu yang senantiasa membantu dan memberikan banyak masukan guna penyelesaian skripsi.
6. Bapak/Ibu Gembala dan jemaat GPdI El-Shaddai Medan dan El’s Generation serta SKE Solagratia yang selalu ada memberikan saya kekuatan disaat saya menemukan banyak tantangan dalam menyelesaikan skripsi ini. 7. Teman-teman BSP Generation Medan dan Komsel B2B serta teman satu rumah ( Rasmekita S. Depari,SE, Aben Kemit,Amd, Masmur Tarigan, Elfira br Ginting dan Erwina br S.Depari ) yang banyak mendukung dalam doa dan tenaga hingga saya dapat kuat dalam menyelesaikan skripsi ini.
8. Teman Specialku Winda Sari Tamba, RO yang selalu setia di sampingku untuk mendukung dan mendoakanku dalam suka dan duka, hingga selesainya skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih belum mencapai kesempurnaan dan masih banyak kesilapan dan kekurangan-kekurangan. Untuk itu penulis mengharapkan masukan dan kritikan yang membangun untuk perbaikan selanjutnya. Kiranya skripsi ini bermanfaat bagi kita semua, khususnya mahasiswa Departemen Teknik Mesin FT USU.
Medan, 26 Nopember 2009 Penulis,
Prianto Depari 05 0401 019
(4)
ABSTRAK
Pabrik pembuatan tiang beton yang menggunakan belt conveyor sebagai alat transportasi material yang berbentuk bulk. Material pasir adalah salah satu contoh material bulk, yang diangkut dengan belt conveyor untuk proses mix bahan baku dari beton seperti kerikil, semen, agregat dan lain-lain. Penggunaan belt conveyor ini akan meningkatkan efisiensi kerja dari pabrik pembuatan beton. Performansi belt conveyor tersebut perlu diidentifikasian secara baik dan benar. Identifikasi dilakukan dengan beban material transfer berupa pasir. Yang akan diamati adalah pengaruh ukuran butiran dan tingkat kelembaban material pasir (12 %, 16 %, dan 18 %) terhadap kecepatan dan kapasitas transfer belt conveyor. Dari pengujian di PT.WIKA BETON Medan, didapatkan kapasitas transfer terbesar adalah material pasir kasar kering dengan besar kapasitas transfer tertinggi 2,083 ton/jam pada kecepatan belt 1,514 m/dt dan putaran hopper 942,3 rpm. Sedangkan kapasitas transfer terendah didapatkan pada pengangkutan material pasir halus basah, kelembaban 18 % dengan kapasitas transfer 0,472 ton/jam pada kecepatan belt 0,498 m/dt dan putaran hopper 866,3 rpm. Namun diproleh juga dari hasil penelitian ini, bahwa kondisi kerja yang paling efeketif pada setiap ukuran butir dan tingkat kelembaban pasir beton adalah untuk variasi ukuran butir, kondisi kerja belt conveyor yang paling efektif dan efisien adalah pada material pasir kasar (ukuran 1,3 mm), yang lembab, pada tingkat kelembaban pasir 16 %, untuk material pasir medium ( ukuran 0,3 mm ) yang lembab, adalah pada tingkat kelembaban pasir 12 %, untuk material pasir halus (ukuran 0,13 mm) yang lembab, adalah pada tingkat kelembaban pasir 12 %.
Kata kunci : Belt Conveyor ; ukuran butir pasir ; tingkat kelembaban ; kapasitas transfer ; hopper
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i LEMBARAN PENGESAHAN DARI PEMBIMBING ii
(5)
SPESIFIKASI TUGAS iv
LEMBARAN EVALUASI SEMINAR SKRIPSI vi KATA PENGANTAR vii
ABSTRAK ix
DAFTAR ISI x
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR TABEL xiii DAFTAR SIMBOL xiv BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Batasan masalah 1
1.3 Tujuan 2
1.4 Manfaat 2
1.5 Sistematika Penulisan 2
BAB II TINJAUAN PUSATAKA
2.1 Belt Conveyor 4
2.1.1 Kelebihan dan Kelemahan Belt Conveyor 5
2.1.1.1 Kelebihan belt conveyor 5
2.1.1.2 Kelemahan belt conveyor 6
2.1.2 Geometri Belt Conveyor 6
2.1.3 Komponen-Komponen Utama Pada Belt Conveyor 7
2.1.3.1 Belt 8
2.1.3.2 Idlers 11
2.1.3.3 Unit penggerak 14
2.1.3.4 Pengencang Belt (take up) 17
2.1.3.5 Penekuk Belt 17
2.1.3.6 Conveyor Frame 18
(6)
2.1.4 Perhitungan Belt Conveyor 19
2.1.4.1 Data Awal Perhitungan 19
2.1.4.2 Lebar Belt 19
2.1.4.3 Penentuan Tahanan Gerak Belt 22
2.1.4.4 Penentuan Daya Motor Penggerak 24
2.2 Ukuran Butir Pasir 24
2.2.1 Definisi Pasir 24
2.2.2 Karakteristik Material Pasir 25
2.2.3 Berat Volume Pasir dan Hubungan-hubungannya 31
2.2.4 Analisis Ukuran Butiran pasir 33
2.2.4.1 Pasir Berbutir Kasar 34
2.2.4.2 Pasir Berbutir Halus 35
2.3 Tingkat Kelembaban Pasir 36
2.4 Kapasitas Transfer Pemindah Material Yang Bergerak Kontinu 36
2.4.1 Pengaruh Beban Terhadap laju 37
2.5 Pengatur Debit aliran (Hopper) 38
BAB III METODOLOGI
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 40
3.2 Peralatan dan Bahan Pengujian 40
3.2.1 Perlatan Pengujian 40
3.2.2 Material Uji 45
3.3 Asumsi-Asumsi Yang Digunakan pada Pengujian 46
3.4 Variabel-variabel yang diukur 47
3.5 Prosedur Pengujian 47
3.6 Skematik Proses Pengambilan Data 48 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pembahasan Karakteristik Material Uji 51 4.2 Pengaruh Ukuran Butir Pasir Terhadap Performansi Belt
Conveyor 52
(7)
Belt Conveyor 54 4.3.1 Pengaruh Tingkat Kelembaban Pasir Kasar 54 4.3.2 Pengaruh Tingkat Kelembaban Pasir Medium 56 4.3.3 Pengaruh Kelembaban Pasir Halus 59 4.4 Perbandingan Kondisi Kerja Efektif pada Berbagai Ukuran Butir
dan Tingkat Kelembaban Pasir 61
4.5 Hubungan antara Ukuran Butir (γ), Massa (m),Massa Jenis (ρ) dan Kapasitas Transfer (Q) 64 BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan 65
5.2 Saran 65
DAFTAR PUSTAKA xv LAMPIRAN
A. Pasir kasar kering B. Pasir medium kering C. Pasir halus kering
D. Pasir kasar basah (WN = 12 %) E. Pasir kasar basah (WN = 16 %) F. Pasir kasar basah (WN = 18 %) G. Pasir medium basah (WN = 12 %) H. Pasir medium basah (WN = 16 %) I. Pasir medium basah (WN = 18 %) J. Pasir halus basah (WN = 12 %) K. Pasir halus basah (WN = 16 %) L. Pasir halus basah (WN = 18 %)
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Geometri belt conveyor Gambar 2.2 Konstruksi konveyor sabuk Gambar 2.3 Penampang belt
(8)
Gambar 2.5 Idler bagian bawah Gambar 2.6 Kontruksi roller Idler
Gambar 2.7 Susunan Idler pada belt conveyor
Gambar 2.8 Susunan puli pengegrak belt conveyora dan b puli tunggal;c dan d sistem dua puli; e dan f menggunakan bagian penekan
Gambar 2.9 Berbagai cara pengencangan sabuk/belt Gambar 2.10 Pembeloken belt
Gambar 2.11 Tumpukanbulkmaterial diatas belt Gambar 2.12 Sudut Lilit Pada Puli
Gambar 2.13 Dimensi Partikel Bulk
Gambar 2.14 Container untuk menghitung berat bulk material aliran bebas Gambar 2.15 Angel Of Repose statik
Gambar 2.16 Diagram fase pasir Gambar 2.17 Jenis besar butiran pasir
Gambar 2.18 Analisis saringan pasir Sudut Lilit Pada Puli Gambar 2.19Penampang Lintang Material pada Belt Coveyor Gambar 2.20 Hopper
Gambar 2.21 Sudu Pencurah dan Poros Gambar 3.1 Prototype belt conveyor Gambar 3.2 Konstruksi Belt Conveyor Gambar 3.3 Screen
Gambar 3.4 (a) Screen untuk butiran pasir kasar dengan no. mesh 16 (b) Screen untuk butiran pasir sedang dengan no. mesh 36 (c) Screen untuk butiran pasir halus dengan no. mesh 64 Gambar 3.5 Slide Regulator
Gambar 3.6 Tachometer Digital Gambar 3.7 Timbangan Digital Gambar 3.8 Stopwatch
Gambar 3.9 Pasir kasar dengan nomor mesh 16 Gambar 3.10 Pasir medium dengan nomor mesh 36 Gambar 3.11 Pasir halus dengan nomor mesh 64 Gambar 4.1 Gelas Ukur Pasir
(9)
Gambar 4.2 Hubungan kapasitas angkut (Q) belt conveyer dengan kecepatan belt (V) pada berbagai ukuran butir pasir kering dalam grafik titik.
Gambar 4.3 Hubungan kapasitas angkut (Q) belt conveyor dengan kecepatan belt(V) pada berbagai ukuran butir pasir kering dalam grafik batangan
Gambar 4.4 Pengaruh tingkat kelembaban/kebasahan pasir kasar
terhadap kapasitas transfer belt conveyor pada dalam grafik titik. Gambar 4.5 Pengaruh tingkat kelembaban/kebasahan pasir kasar terhadap kapasitas transfer belt conveyor pada dalam grafik batangan. Gambar 4.6 Pengaruh tingkat kelembaban/kebasahan pasir medium terhadap kapasitas transfer belt conveyor pada dalam grafik titik.
Gambar 4.7 Pengaruh tingkat kelembaban/kebasahan pasir medium terhadap kapasitas transfer belt conveyor dalam grafik batangan.
Gambar 4.8 Pengaruh tingkat kelembaban/kebasahan pasir halus terhadap kapasitas transfer belt conveyor dalam grafik titk
Gambar 4.9 Pengaruh tingkat kelembaban/kebasahan pasir halus terhadap kapasitas transfer belt conveyor dalam grafik batangan.
Gambar 4.10 Kondisi kerja efektif berbagai jenis ukuran butir dan tingkat kelembaban/kebasahan pasir.
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Sudut kemiringan maksimum yang diizinkan pada geometri conveyor untuk beberapa jenis material.
Tabel 2.2 Jumlah lapisan belt yang disarankan.
Tabel 2.3 Tebal cover yang disarankan pada belt tekstil berlapis karet untuk beban tumpukan dan beban satuan.
Tabel 2.4 Faktor keamanan sesuai dengan jumlah lapisan belt Tabel 2.5 Hubungan antara diameter roller idler dengan lebar belt Tabel 2.6 Jarak maksimum idler pada belt conveyor
(10)
Tabel 2.7 Harga koefisien gesek μ dan eμα
Tabel 2.8 Kecepatan belt yang direkomendasikan Tabel 2.9 Faktor tahanan untuk rolling hearing
Tabel 2.10 Pengelompokan bulk material menurut ukuran partikelnya. Tabel 2.11 Distribusi bulk material berdasarkan berat.
Tabel 2.12Berat bulk, angle of repose dan faktor gesekan bulk material Tabel 2.13 Tabel berat jenis tanah
Tabel 2.14 Standar ukuran saringan Tabel 3.1 Batas-batas ukuran butir
Tabel 4.1 Data pengujian pengaruh ukuran butir pasir Tabel 4.2 Data pengujian kelembaban pasir kasar. Tabel 4.3 Data pengujian kelembaban pasir medium Tabel 4.4 Data pengujian kelembaban pasir halus
Tabel 4.5 Data pengujian kondisi kerja yang paling efektif pada berbagai jenis ukuran butir dan tingkat kelembaban pasir.
Tabel 4.6 Hubungan Ukuran Butir (γ), Massa (m),Massa Jenis (ρ) dan Kapasitas Transfer (Q)
(11)
DAFTAR SIMBOL
Simbol Arti Satuan
A Luas penampang m2
a Ukuran butir rata-rata Mm
α Sudut Lilit o
B Lebar Belt Mm
B Sudut kemiringan geo metri belt konveyor o
b Lebar Tumpukan Material Mm
C Jarak Sumbu Poros Mm
C1 Faktor Frekuensi
D Diameter Idler Mm
d Diameter Poros Mm
δ Tabel Belt e Epsilon, 2,718
F Gaya N
f Koefesien Gesekan Dinamik fo Koefesien Gesekan Statik
Gp Berat Bagian Idler Yang Berotasi Kg
H Beda Ketinggian M
t Tinggi Tumpukan Material Mm
i Jumlah Lapisan Belt j Jumlah Lapisan Idler K Faktor Sudut Lilit
k Faktor Keamanan ki Faktor Numerik
kp Faktor Proposional
L Panjang Sistem M
L1,2 Umur Bantalan Jam
I Panjang/ Jarak idler Mm
n Putaran Rpm
Q Kapasitas ton/jam
P Beban Kg
ρ Sudut gesekan dinamik o
S Gaya Tarik Belt Kg
T Torsi Kg.mm
Θ Kemiringan Idler o
σ Tegangan Normal Kg/mm2
τ Tegangan Geser
Ф Angel of repose material o
Фdyn Angel of repose dinamik o
ψ Efisiensi Pembebanan
V Laju Volume m3/jam
v Kecepatan Belt m/dt
W Tahanan Gerak Kg
ω Koefisien Tahanan Belt
γ Berat Jenis ton/m3
z1 Jumlah Gigi Pada Sprocket Motor Hopper
(12)
ABSTRAK
Pabrik pembuatan tiang beton yang menggunakan belt conveyor sebagai alat transportasi material yang berbentuk bulk. Material pasir adalah salah satu contoh material bulk, yang diangkut dengan belt conveyor untuk proses mix bahan baku dari beton seperti kerikil, semen, agregat dan lain-lain. Penggunaan belt conveyor ini akan meningkatkan efisiensi kerja dari pabrik pembuatan beton. Performansi belt conveyor tersebut perlu diidentifikasian secara baik dan benar. Identifikasi dilakukan dengan beban material transfer berupa pasir. Yang akan diamati adalah pengaruh ukuran butiran dan tingkat kelembaban material pasir (12 %, 16 %, dan 18 %) terhadap kecepatan dan kapasitas transfer belt conveyor. Dari pengujian di PT.WIKA BETON Medan, didapatkan kapasitas transfer terbesar adalah material pasir kasar kering dengan besar kapasitas transfer tertinggi 2,083 ton/jam pada kecepatan belt 1,514 m/dt dan putaran hopper 942,3 rpm. Sedangkan kapasitas transfer terendah didapatkan pada pengangkutan material pasir halus basah, kelembaban 18 % dengan kapasitas transfer 0,472 ton/jam pada kecepatan belt 0,498 m/dt dan putaran hopper 866,3 rpm. Namun diproleh juga dari hasil penelitian ini, bahwa kondisi kerja yang paling efeketif pada setiap ukuran butir dan tingkat kelembaban pasir beton adalah untuk variasi ukuran butir, kondisi kerja belt conveyor yang paling efektif dan efisien adalah pada material pasir kasar (ukuran 1,3 mm), yang lembab, pada tingkat kelembaban pasir 16 %, untuk material pasir medium ( ukuran 0,3 mm ) yang lembab, adalah pada tingkat kelembaban pasir 12 %, untuk material pasir halus (ukuran 0,13 mm) yang lembab, adalah pada tingkat kelembaban pasir 12 %.
Kata kunci : Belt Conveyor ; ukuran butir pasir ; tingkat kelembaban ; kapasitas transfer ; hopper
(13)
BAB I PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Belt conveyor adalah suatu alat pemindah bahan yang berbasis teknologi tinggi di sebagian besar industri yang sedang berkembang di negara Indonesia. Hampir 90% industri menengah ke atas menggunakan belt conveyor sebagai alat transportasi berbagai material dalam lingkungan industri tersebut. Material yang diangkut mulai dari raw material hingga hasil produksi, termasuk memindahkan material antar work stasion.
Dengan menggunakan belt conveyor, perusahaan mampu menghemat biaya produksi yang sangat tinggi, serta meningkatkan laju produksi dengan kecepatan yang signifikan dan stabil. Namun, dalam penggunaannya sehari-hari di lokasi pabrik/industri, putaran hopper, kapasitas transfer dan kecepatan belt conveyor
ternyata banyak dipengaruhi oleh jenis beban yang diberikan, dan hal ini masih kurang terindikasi oleh pengawasan kerja yang baik, sehingga tidak diketahui kinerjanya yang efektif sebenarnya.
Berdasarkan fenomena yang terjadi tersebut, diperlukan suatu pembelajaran khusus untuk mengidentifikasi kerja belt conveyor. Oleh sebab itu, disini penulis sangat tertarik untuk melakukan studi/penelitian yang mengkaji tentang performansi belt conveyor yang bekerja untuk memindahkan beban tumpukan
(bulk) material berupa pasir beton yang dipakai dalam campuran pembuatan tiang beton, agar dapat dipakai sebagai acuan dalam analisis dan perancangan belt conveyor di masa depan.
1.2 Batasan masalah
Studi/Penelitian ini dilakukan untuk menghitung performansi pada belt conveyor yang digunakan sebagai alat pemindah material pasir dengan variasi
(14)
1.3Tujuan
Adapun tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk mengetahui adanya hubungan performansi belt conveyor dengan pembebanan material pasir yang divariasikan berdasarkan ukuran butir dan kelembabannya
2. Untuk mengetahui kemampuan mesin belt conveyor untuk memindahkan beban dengan kecepatan yang maksimum dalam beberapa variasi beban yang diberikan.
3. Untuk mendapatkan kondisi kerja belt conveyor yang paling efektif dan efisien untuk pekerjaan yang bersifat kontinu dalam berbagai varisai ukuran butir dan tingkat kelembaban pasir.
4. Untuk mengetahui pengaruh Kelembaban pasir terhadap putaran hopper (n), kecepatan belt (V) dan kapsitas belt (Q).
1.4Manfaat
1. Dapat memperoleh variabel-variabel yang mempengaruhi kinerja belt conveyor.
2. Dapat mengetahui tentang beberapa elemen-elemen yang berperan penting dalam pekerjaan yang dilakukan belt conveyor.
3. Dapat menentukan kondisi kerja belt conveyor yang paling aman dan sesuai untuk berbagai variasi pekerjaan.
1.5 Sistematika Penulisan
Untuk memperjelas dalam penyusunan skripsi ini maka diperlukan sistematika yang jelas. Adapun sistematika yang digunakan adalah :
Bab I adalah pendahuluan yang menjelaskan tentang studi kasus dan pemecahan masalah yang berisi antara lain : Latar belakang, Batasan masalah, Tujuan, Manfaat, dan Sistematika Penulisan. Bab II adalah Tinjauan Pustaka yang berisi dasar teori dari Belt Conve yor, Material Pasir, dan Perhitungan Belt Conveyor, yang dikaji dalam memecahkan dan menganalisis permasalahan tersebut. Bab III adalah Metodologi Penelitian yang berisi Tempat dan Waktu Penelitian, Peralatan dan Bahan Pengujian, Asumsi-Asumsi Yang Digunakan pada
(15)
Pengujiaan, Variabel-variabel yang diukur, Prosedur Pengujian, dan Skematik Proses Pengambilan Data tersebut. Bab IV adalah Hasil dan Pembahasan yang berisi Hasil Pembahasan Karakteristik Material Uji, Pengaruh Ukuran Butir Pasir Terhadap Performansi Belt Conveyor, Pengaruh Tingkat Kelembaban Pasir Terhadap Performansi Belt Conveyor dan Perbandingan Kondisi Kerja Efektif pada Berbagai Ukuran Butir dan Tingkat Kelembaban Pasir. Bab V adalah Kesimpulan dan Saran yang berisi kesimpulan dari analisa yang dilakukan terhadap permasalahan serta saran mengenai sistem yang selanjutnya.
(16)
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Belt Conveyor
Belt conveyor atau konveyor sabuk adalah pesawat pengangkut yang digunakan untuk memindahkan muatan dalam bentuk satuan atau tumpahan, dengan arah horizontal atau membentuk sudut dakian/inklinasi dari suatu sistem operasi yang satu ke sistem operasi yang lain dalam suatu line proses produksi, yang menggunakan sabuk sebagai penghantar muatannya. Belt Conveyor pada dasarnya merupakan peralatan yang cukup sederhana. Alat tersebut terdiri dari sabuk yang tahan terhadap pengangkutan benda padat. Sabuk yang digunakan pada belt conveyor ini dapat dibuat dari berbagai jenis bahan misalnya dari karet, plastik, kulit ataupun logam yang tergantung dari jenis dan sifat bahan yang akan diangkut (Zainuri, ST, 2006).
Belt Conveyor (konveyor sabuk) memiliki komponen utama berupa sabuk yang berada diatas roller-roller penumpu. Sabuk digerakkan oleh motor penggerak melalui suatu pulley, sabuk bergerak secara translasi dengan melintas datar atau miring tergantung kepada kebutuhan dan perencanaan. Material diletakkan diatas sabuk dan bersama sabuk bergerak kesatu arah. Pada pengoperasiannya konveyor sabuk menggunakan tenaga penggerak berupa motor listrik dengan perantara roda gigi yang dikopel langsung ke puli penggerak. Sabuk yang berada diatas roller-roller akan bergerak melintasi roller-roller-roller-roller dengan kecepatan sesuai putaran dan puli penggerak
Ada beberapa pertimbangan yang mendasari dalam penelitian pesawat pengangkut :
1) Karakteristik pemakaian, hal ini menyangkut jenis dan ukuran material, sifat material, serta kondisi medan atau ruang kerja alat.
2) Proses produksi, mengngkut kapasitas perjam dari unit, kontinuitas pemindahan, metode penumpukan material dan lamanya alat beroperasi.
(17)
3) Prinsip-prinsip ekonomi, meliputi ongkos pembuatan, pemeliharaan, pemasangan, biaya operasi dan juga biaya penyusutan dari harga awal alat tersebut.
Berdasarkan pertimbangan diatas maka dipilihnya belt conveyor sebagai pesawat pengangkut yang paling sesuai untuk mengangkut pasir kedalam proses mixer dalam pembuatan tiang beton.
2.1.1 Kelebihan dan Kelemahan Belt Conveyor 2.1.1.1 Kelebihan belt conveyor
1) Mampu membawa beban berkapasitas besar.
2) Kecepatan sabuk dapat diatur untuk menetapkan jumlah material yang dipindahkan persatuan waktu
3) Dapat bekerja dalam arah yang miring tanpa membahayakan operator yang mengoperasikannya
4) Memerlukan daya yang lebih kecil, sehingga menekan biaya operasinya 5) Tidak mengganggu lingkungan karena tingkat kebisingan dan polusi yang
rendah.
6) Lebih ringan dari pada konveyor rantai maupun bucket conveyor. 7) Aliran pengangkutan berlansung secara terus menerus/kontinu
Belt conveyor adalah mesin pemindah yang paling universal karena kapasitas cukup besar (500 s.d 5000 m3/jam atau lebih), sanggup memindahkan material pada jarak relatif besar (500 s/d 1000 m atau lebih), desain yang sangat sederhana
dan pengoperasian yang baik . Belt
conveyor dapat digunakan untuk memindahkan berbagai unit material sepanjang arah horizontal atau pada suatu kemiringan tertentu pada berbagai industri. Contohnya pada industri pengecoran logam, tambang batubara, produksi beton, industri makanan dan lain-lain.
(18)
2.1.1.2 Kelemahan belt conveyor
1) Sabuk sangat peka terhadap pengaruh luar, misalnya timbul kerusakan pada pinggir dan permukaan belt, sabuk bisa robek karena batuan yang keras dan tajam atau lepasnya sambungan sabuk.
2) Biaya perawatannya sangat mahal.
3) Jalur pemindahan (transfer line). Karena untuk satu unit belt conveyor
hanya bisa dipasang untuk jalur lurus. 4) Kemiringan/sudut inklinasi yang terbatas. 2.1.2 Geometri Belt Conveyor
Geometri dari belt conveyor dapat dilihat pada Gambar 2.1 yang memperlihatkan lintasan dari belt conveyor.
Gambar 2.1 Geometri belt conveyor
Sudut kemiringan terhadap garis horizontal (β) tergantung pada faktor gesekan antara material yang dibawa dengan belt yang bergerak, sudut kemiringan tetap dari tumpukan material dan bagaimana cara material dibebankan keatas belt. Kemiringan yang dapat diizinkan pada belt conveyor dapat dilihat pada Tabel 2.1.
(19)
Tabel 2.1 Sudut kemiringan maksimum yang diizinkan pada geometri belt conveyor untuk beberapa jenis material.
Material
Maximum angle of incline β
(º)
Material
Maximum angle of incline β
(º) Coal briquetted
Gravel, washed and sized Grain
Foundry sand, shaken out (burnt)
Foundry sand, damp (ready) Crushed stone, unsized Coke, sized
Coke unsized Sawdust, fresh Lime, powdered
12 12 18 24 26 18 17 18 27 23
Sand, dry Sand, clamp Ore, large-lumped Ore, crushed Anthracite, pebbles Coal, run of mine Coal, sized, small Cement
Slag, anthraciote, damp
18 27 18 25 17 18 22 20 22
Sumber : Charles G. Wilson head Agronomist 1964.
2.1.3 Komponen-Komponen Utama Pada Belt Conveyor
Komponen-komponen utama konveyor sabuk dapat dilihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 Konstruksi konveyor sabuk Konveyor sabuk yang sederhana terdiri dari :
1) Rangka (Frame)
(20)
3) Pulli yang digerakkan (Tail pulley) 4) Pulli Pengencang (Snub pulley) 5) Sabuk (Belt)
6) Rol pembawa (Carrying roller idler) 7) Rol Kembali (Return roller idler) 8) Rol pemuat
9) Motor penggerak 10)Unit pemuat (Chutes)
11)Unit pengeluar (Discharge spout) 12)Pembersih sabuk (Belt cleaner) 13)Pengetat sabuk (Belt take-up) 2.1.3.1 Belt
Belt terbuat dari bahan tekstil, baja lembaran atau jalinan kawat baja. Belt
yang terbuat dari tekstil berlapis karet paling banyak ditemukan dilapangan. Syarat-syarat belt:
1) Tahan terhadap beban tarik. 2) Tahan beban kejut.
3) Perpanjangan spesifik rendah. 4) Harus fleksibel.
5) Tidak menyerap air. 6) Ringan.
Belt yang digunakan pada belt conveyor terdiri dari beberapa tipe seperti bulu unta, katun dan beberapa jenis belt tekstil berlapis karet. Belt harus memenuhi persyaratan, yaitu kemampuan menyerap air rendah, kekuatan tinggi, ringan, lentur, regangan kecil, ketahanan pemisahan lapisan yang tinggi dan umur pakai panjang. Untuk persyaratan tersebut, belt berlapis karet adalah yang terbaik.
Belt tekstil berlapis karet terbuat dari beberapa lapisan yang dikenal dengan plies. Lapisan-lapisan tersebut dihubungkan dengan menggunakan (vulkanisasi) atau dengan karet alam maupun sintetis. Belt dilengkapi dengan cover karet untuk melindungi tekstil dari kerusakan-kerusakan. Karena beberapa jenis material yang
(21)
dibawa mempunyai sifat abrasif. Bentuk penampang belt diperlihatkan pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Penampang belt 1 : lapisan
2 : cover
δb : tebal belt
δ1 : bagian yang dibebani δ2 : bagian pembalik
Jumlah lapisan belt tergantung lebar belt. Hubungan antara lebar belt dengan jumlah lapisan dapat dilihat pada Tabel 2.2 berikut.
Tabel 2.2 Jumlah lapisan belt yang disarankan.
(B) Belt width (mm) Minimum and maximum number of plies (i) 300
400 500 650 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
3-4 3-5 3-6 3-7 4-8 5-10 6-12 7-12 8-12 8-12 9-14
Sumber : MF. Spot, 1985
Sedangkan untuk mengetahui ketebalan dari cover dapat dihubungkan dengan jenis material yang membebani belt. Sebab tiap jenis material mempunyai ukuran dan sifat fisik yang berbeda. Ketebalan belt dapat ditentukan dari Tabel 2.3.
(22)
Tabel 2.3 Tebal cover yang disarankan pada belt tekstil berlapis karet untuk beban tumpukan dan beban satuan.
Load characteristics Material
Cover thickness, mm Loaded
slide δ1 Return slide, δ2 Granular and powdered, non
abrasive
Fing-grained and small
Lumped, abrasive, medium and heavy weight (a’<60 mm, γ<2 tons/m3)
Medium-lumped, slightly, abrasive, medium and heavy weight (a’<160 mm, γ < 2 tons/m3)
Ditto, abrasive
Large-lumped, abrasive, heavy weight (a’<160 mm, γ < 2 tons/m3)
Light load in paper and clocth packing
Load in soft containers
Load in soft containers weighin up to 15 kg
Ditto weighin over 15 kg Untared loads
Section 1.01 Bulk load Grain, col dust Sand, foundry sand, cement, crushed stone, coke
Coal, peat briquettes
Gravel, clinker, stone, ore, rock salt Manganese ore, brown iron ore Section 1.02 Unit loads
Parcels, packages, books
Bag, bales, packs Boxes, barrels, baskets Boxes, barrels, baskets Machine parts, ceramic articles, building elements 15 1.5 to 3.0
3.0
4.5 6.0
1.0 1.5 to 3.0 1.5 to 3.0
1.5 to 4.5 1.5 to 6.0
1.0 1.0 1.0 1.5 1.5 1.0 1.0 1.0
1.0to 1.5 1.0 to 1.5
Sumber : Dyachkov, 1975
Berat tiap meter belt (qb) berdasarkan Gambar 2.3 adalah :
(qb) = 1.1B (δi + δ1 + δ2) kg/m (2.1)
Tebal tiap lapisan (δ) bervariasi menurut jenis belt : 1,25 mm untuk belt berlapis katun, 2,0 mm untuk belt kekuatan tinggi, 0,9 s.d 1,4 mm untuk sintetik.
(23)
Jumlah lapisan (number of plies) dapat ditentukan dari persamaan : I ≥
Kt maks
B KS
(2.2) Dimana:
Smaks = gaya tarik maksimum teoritis dari belt, kg
Kt = gaya tarik ultimate per cm dari lebar per lapisan, kg/cm
K = faktor keamanan (dari Tabel 2.4) B = lebar belt, cm
Tabel 2.4 Faktor keamanan sesuai dengan jumlah lapisan belt.
Number of plies (i) 2 to 4 4 to 5 6 to 8 9 to 11 12 to 14
Safety factor (k) 9 9,5 10 10,5 11
Sumber : Sularso, 1987
Menurut standar USSR, tegangan tarik maksimum untuk belt adalah 55 kg/cm untuk belt tipe b-820, 115 kg/cm untuk belt tipe OIIb-5 dan OIIb-12, 119 kg/cm untuk belt katun dan 300 kg/cm untuk belt sintetik.
2.1.3.2 Idlers
Belt disangga oleh idler. Jenis idler yang digunakan kebanyakan adalah
roller idler. Berdasarkan lokasi idler di conveyor, dapat dibedakan menjadi idler
atas dan idler bawah. Gambar susunan idler atas dapat dilihat pada Gambar 2.4. Sudut antara idler bawah dan idler atas dapat divariasikan sesuai keperluan.
(24)
Idler atas menyangga belt yang membawa beban. Idler atas bisa merupakan idler tunggal atau tiga idler. Sedangkan untuk idler bawah digunakan
idler tunggal. Gambar idler bawah dapat dilihat pada Gambar 2.5 di bawah ini. B
Gambar 2.5 Idler bagian bawah
Idler dibuat sedemikian rupa sehingga mudah untuk dibongkar pasang. Ini dimaksudkan untuk memudahkan perawatan. Jika salah satu komponen idler
rusak, dapat dilakukan penggantian secara cepat. Kontruksi idler dapat dilihat pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Kontruksi rollerIdler
Komponen-komponen roller idler diatas adalah:
1) selubung bagian luar, yang langsung berfungsi untuk menopang belt. 2) Selubung bagian dalam.
3) Bantalan.
4) Karet perlindung, yang berfungsi untuk melindungi bantalan dari debu atau kotoran lainnya.
5) Pengunci bantalan. 6) Poros idler.
7) Baut. 8) Bantalan
(25)
Diameter (D) idler tergantung pada lebar belt (B) yang disangganya. Hubungan antara lebar belt dengan diameter idler dapat dilihat pada Tabel 2.5. Tabel 2.5 Hubungan antara diameter roller idler dengan lebar belt.
(D) Roller diameter (mm) (B) Belt width (mm) 108
159 194
400 to 800 800 to 1600 1600 to 2000
Sumber : Sularso, 1987
Dalam perancangan, panjang idler Lid dibuat lebih panjang 100 s/d
200 mm dari lebar belt. Untuk saluran pemasangan komponen belt conveyor dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Jika idler pada loading zone adalah 11 ≈ 0.51 dan pada belt bagian bawah
12 ≈ 21. Training idler berfungsi untuk menjaga agar belt berjalan lurus dan
efektif jika dipasang pada belt conveyor yang panjangnya lebih dari 50 meter. Jarak idler tergantung pada belt dan berat jenis dari beban seperti tertera pada Tabel 2.7.
Gambar 2.7 Susunan Idler pada belt conveyor
Tabel 2.6 Jarak maksimum idler pada belt conveyor. Bulk weight
of load, (ton/ m3)
( B ) Spacing 1 for belt width (mm)
400 500 650 800 1000 1200 1400 1600-2000 γ < 1
γ = 1 to 2 γ > 2
1500 1400 1300
1500 1400 1300
1400 1300 1200
1400 1300 1200
1300 1200 1100
1300 1200 1100
1200 1100 1000
1100 1000 1000
(26)
2.1.3.3 Unit penggerak
Daya penggerak pada belt conveyor ditransmisikan kepada belt melalui gesekan yang terjadi antar belt puli penggerak yang digerakkan dengan motor listrik. Unit penggerak terdiri dari beberapa bagian, yaitu puli, motor serta roda gigi transmisi antara motor dan puli. Tipe-tipe susunan puli penggerak untuk belt conveyor dapat dilihat pada Gambar 2.8.
Gambar a dan b menunjukkan pulli penggerak tunggal (single pulley drive) dengan sudut α = 180 dan α ≈ 2100 s.d 2300. Peningkatan sudut kontak seperti Gambar b dapat diperoleh jika idler pembalik diletakkan lebih keatas dan jarak dengan puli penggerak lebih dekat. Gambar c dan d menunjukan dua puli penggerak dengan sudut kontak 3500 dan 4800. Pada gambar e dan f diperlihatkan puli penggerak khusus, dan digunakan pada conveyor yang panjang serta beban yang berat. Susunan puli penggerak pada gembar e menggunakan pegas tekan pada gambar f menggunakan beban take-up (Metriadi, 2005). Tetapi dalam aplikasi dilapangan, konstruksi seperti pada Gambar 2.8 (b) lebih banyak digunakan.
Gambar 2.8 Susunan puli pengegrak belt conveyor a dan b puli tunggal; c dan d sistem dua puli; e dan f menggunakan bagian penekan
(a )
(b)
(d) (c)
(27)
Untuk kondisi tak ada slip antara belt dengan puli seperti pada Gambar 2.8, diperoleh persamaan berikut :
St≤ Ss1 eμα (2.3)
Keterangan notasi :
St = gaya tarik pada sisi belt yang kencang
St = gaya tarik pada sisi belt pembalik
Μ = koefisien gesekan antara belt dengan puli α = sudut lilit
e ≈ 2,718
Gaya tarik keliling Wo pada puli penggerak, dengan mengabaikan losses
pada puli penggerak dengan mengacu pada kekuatan belt, diberikan oleh persamaan :
W0 = St – St1 (2.4)
Sehingga:
Wo = St – Ss1≤ St1 eμα – Ss1
= Ss1 (eμα – 1) (2.5)
Atau; Wo≤
εµα
µα
e
- 1
Sumber : Bell, “ Idler An Pulley Catalogue “
Dari persamaan di atas, besar gaya tarik yang dapat ditransmisikan oleh puli penggerak ke belt meningkat dengan penambahan sudut kontak. Koefisien gesek dan tegangan belt. Besar koefisien gesek tergantung pada permukaan puli dan sudut kontak. Dan dapat dilihat pada Tabel 2.7, yaitu hubungan antara sudut kontak dan bagaimana belt dililitkan pada puli. Tegangan belt tergantung dari kekuatan belt. Sedangkan kekuatan belt ditentukan lebar dan jumlah lapisan belt.
(28)
Tabel 2.7 Harga koefisien gesek μ dan eμα. Type of pulley and
atmospheric conditions
Friction factor μ e
μαfor wrap angles α, deg and radians
1800 2100 2400 3000 3600 4000 4800 3,14 3,66 4,19 5,24 6,28 7,0 8,38 Cast iron of steel
pulley and very humid (wet) atmosphere; dirty
Wood or ruber lagged pulley and very humid (wet) atmophere; dirty Cast iron or steel pulley and humid atmosphere; dirty Cast iron or steel pulley and dry atmosphere; dusty
Wood lagged pulley and dry atmosphere; dusty Rubber lagged pulley and dry atmosphere; dusty 0.1 0.15 0.20 0.30 0.35 0.45 1.37 1.60 1.87 2.56 3.00 3.15 1.44 1.73 2.08 3.00 3.61 4.33 1.52 1.87 2.31 3.51 4.33 5.34 1.69 2.19 2.85 4.81 6.25 8.12 1.87 2.57 3.51 6.59 9.02 12.35 2.02 2.87 4.04 8.17 11.62 16.41 2.32 3.51 5.34 12.35 18.78 28.56
Sumber : Bell, “ Idler An Pulley Catalogue
Puli penggerak terbuat dari besi cor atau baja lembaran (sheet steel) yang dibuat menggunakan proses pengelasan. Permukaan puli harus lebih besar 100 s.d 200 mm dari lebar belt. Diameter puli Dp ditentukan oleh jumlah lapisan belt yang
diberikan oleh persamaaan berikut :
Dp > Kp . i, mm (2.6)
Dimana :
Dp = diameter puli, mm
Kp = faktor proporsional
(29)
Harga Kp adalah 125 s.d 150 (Kp = 150 untuk I = 8 s/d 12). Diameter puli dihitung
dari persamaan diatas dan dibulatkan ke diameter terdekat yaitu: 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, dan 1600 mm.
2.1.3.4 Pengencang Belt (take up)
Pengencang belt dapat dibedakan atas 2 jenis yaitu screw take up dan
gravity take up, atau sering juga disebut pengencang horizontal dan vertical.
Gravity take up terdiri dari tiga puli seperti pada gambar 2.9.
a. Horizontal Gravity type b. Vertical Gravity type c. Screw type
Gambar 2.9 Berbagai cara pengencangan sabuk/belt 2.1.3.5 Penekuk Belt
Belt ditekuk dengan puli atau roller pembelok. Penggunaan roller pembelok adalah untuk merubah kemiringan sistem seperti dari arah horizontal menjadi seperti miring. Tekukan belt dapat dibedakan atas dua macam yaitu tekukan kearah pembalik (Gambar 2.10a) dan tekukan kearah pembebanan (Gambar 2.10b), kedua jenis tekukan tersebut mempunyai jari-jari tekukan minimum yang berbeda.
a b
(30)
a. Tekukan kearah pembalik b. Tekukan kearah pembebanan Gambar 2.10 Pembeloken belt
Untuk kondisi pada gambar 2.10a, jika B adalah lebar belt maka harga R ≥ 12 B dan I2 = (0,4-0,5). Sedangkan untuk kondisi seperti gambar 2.10b, lintasan belt berubah dari arah horizontal menjadi miring. Harga jari-jari kelengkungan minimum (Rmin) diberikan pada persamaan berikut :
Rmin ≥ S K1 (m) (2.7)
qb Dimana :
S = Gaya tarik belt pada akhir lengkungan (kg) qb = Berat beban tiap meter panjang belt (kg/m) K1 = Factor numerik (K1 = 1 untuk β≤ 7˚, k1 =1,05)
untuk β = 8-25˚ ) dan K1 = 1, 1 untuk β = 16-20˚
Diameter dan panjang idler yang digunakan untuk penekuk belt sama dengan digunakan untuk system horizontal.
2.1.3.6 Conveyor Frame
Struktur penyangga (frame) terbuat dari susunan baja batangan atau besi siku yang disambung dengan menggunakan las listrik. Frame dibuat kaku (rigit). Atruktur tersebut terbuat dari batangan membujur, tegak dan menyilang. Tinggi dari frame
biasanya 400 s/d 500 mm dan jarak batang tegak/tiang adalah 2 s/d 3,5 meter.
(31)
Dalam pengoperasian belt conveyor dilapangan, ada beberapa komponen pendukung yang ditambahkan pada sistim tersebut seperti :
1) Hopper, berfungsi untuk mencurahkan bebas keatas belt conveyor. Kapasitas beban dapat diatur dari curahan hopper tersebut.
2) Peralatan pembongkar (discharging device), berfungsi untuk membongkar muatan belt conveyor
3) Rem penahan otomatis (automatic hold back brakes) berfungsi untuk mematikan sistem seketika jika ada gangguan.
4) Pembersih belt, yang dipasangkan pada puli bagian depan. Alat ini dipasang untuk conveyor yang membawa material basah dan lengket
5) Feeder, sebagai pengumpan dari hopper ke belt, feeder ini memiliki dua bentuk yaitu sudu dan screw.
2.1.4 Perhitungan Belt Conveyor
Dalam merancang belt conveyor, ditetapkan data awal perancangan. Kemudian dipilih belt dan motor penggerak yang sesuai.
2.1.4.1 Data Awal Perhitungan
Untuk merancang dimensi utama dan daya motor yang diperlukan untuk
belt conveyor diperlukan data awal sebagai dasar perancangan. Seperti karakteristik material, kapasitas perjam, geometri belt dan kondisi operasi dari
belt conveyor.
2.1.4.2Lebar Belt
Untuk beban tumpukan, lebar belt ditentukan berdasarkan kapasitas conveyor dan ukuran material yang dibawa atau sebaliknya. Untuk material aliran bebas seperti gambar 2.11
(32)
Gambar 2.11 Tumpukan bulk material diatas belt
Luas penampang irisan aliran material pada gambar 2.11 dibagian atas (A1) adalah luas segitiga :
A1 = 1
2 C
bh
=
2 tan 4 , 0 8 ,
0 × C1 φ1
Bila kemiringan idler samping adalah 20˚ dan panjang idler tengah 11 = 0,4B maka luas penampang irisan A2 adalah luas trapezium, yaitu :
A2 = 0,0435B2 (2.8)
Maka luas total aliran tersebut adalah : A = A1 + A2
= 0,16B2C1 tan 0,35φ + 0,043B2 (2.9) Jika persamaan tersebut disubstitusikan ke persaaman sebelumnya maka didapat persamaan untuk kapasitas yaitu :
Q = 3600AFvγ = F2vγ [576C1 tan (0,35φ) + 1 ]
= 160 B2 vγ [3,6C1 tan (0,35φ) + 1 ] (ton/ jam) (2.10) Harga factor koreksi bervariasi tergantung harga sudut kemiringan idler. Harga C1 = 1, untuk β = 0-10˚, C1 = 0,95 untuk β = 10-15˚, C1 = 0,85 untuk β≥ 20˚.
(33)
Lebar belt yang dihitung dari persamaan diatas disesuaikan dengan ukuran ukuran butir material (lump-sized) sesuai dengan ukuran berikut :
Untuk unsized material :
B ≥ 2a’ + 200 mm (2.11)
Untuk sized material :
B ≥ 3,3a’ + 200 mm (2.12)
Lebar belt yang dipilh adalah pembulatan terhadap harga terbesar yang terdekat dari lebar standar. Kecepatan belt tergantung pada sifat material yang dibawa, lebar belt dan kemiringan konstruksi conveyor, kecepatan belt dengan berbagai variasi diberikan pada Tabel 2.8 berikut :
Tabel 2.8 Kecepatan belt yang direkomendasikan Bulk load
characteristics
Material Belt width B (mm) 400 500 and
650 800 and 1000 1200 and 1600 Belt speed v (m/sec)
Nonbrasive and abrasive material, crusched, without downgrading. Abrasive, small and medium lumped, a’<160 mm Abrasive, large lumped, a’>160 mm Fragile load, downgraded by crushing Pulverized load, dusty Grain
Coal, run of mine, salt, sand, peat Gravel, ore, stone Rock, ore, stone Coke, sized-coal, char-coal Flour, cement, apatile Rye, wheat 1.0–1.6 1.0-1.25 - 1.01.25 1.25– 2.0 1.0-1.6 1.0-1.6 1.0-1.6 2.0-4.0 1.0–1.6 1.6-2.0 1.25-1.6 2.0-4.0 2.3-3.0 1.6-2.0 1.6-2.0 0.4-1.0 2.0-4.0
(34)
2.1.4.3 Penentuan Tahanan Gerak Belt
Untuk belt yang dijalankan diatas idler, losses (rugi-rugi) tahanan disebabkan gesekan pada bantalan idler, belt slip diatas roller dan tekukan dari idler. Gaya dari tahanan belt conveyor ditentukan dari persamaan berikut :
Untuk belt yang membawa beban :
W1 = (q + qb + qp´) Lω´ cos β ± (q + qb) L sin β
= (q + qb + qp’) Lhor ω’ cos β ± (q + qb) H (kg) Dan untuk belt pembalik :
W1 = (qb + qp´´) Lhor ω´ cos β ± qb H (kg) (2.13) Arti notasi : q = berat beban (kg/m)
qb = berat belt (kg/m)
qp´ = berat bagian berotasi pada idler beban (kg/m) q´´ = berat bagian berotasi pada idler pembalik (kg/m) β = sudut kemiringan kontruksi conveyor, (˚)
L = Panjang lintasan conveyor (m)
Lhor = Panjang proyeksi horizontal lintasan conveyor, (m) H = beda ketinggian awal dan akhir conveyor
ω´ = koefisien tahanan belt
Pada persamaan diatas, tanda plus berarti gerakan naik dan tanda minus berarti gerakan turun. Berat idler tergantung pada disainnya. Jika berat bagian berotasi untuk satu idler adalah Gp maka berat permeter dari bagian berotasi idler
dari persamaan berikut : qp´ =
I Gp
(kg/m) qp´´ =
2
I Gp
(kg/m) Arti notasi :
I = jarak idler yang menahan beban (m) I2 = jarak idler pembalik (m)
Harga koefisien tahanan ω´ rolling bearing diberikan pada tabel 2.9, sedangkan untuk sliding bearing harga ω´ akan lebih besar 3 s/d 4 dari rolling hearing.
(35)
Tabel 2.9 Faktor tahanan untuk rolling hearing Operating
condition
Characteristics of the operating condition
Faktor ω’ for idlers Flat troughing Favorable
Medium
Adverse
Operating in clean, dry premises in the absence of abrasive dust Operation in heated premises in the presence of a limited amount of abrasive dust, normal air humanity
Operation in unheated premises or out-of-door, large amount of abrasive dust, excessive moisture or other factor present adversely affecting the operation of the bearing
0.018
0.022
0.035
0.020
0.025
0.040
Sumber : MF. Spot,” Machine Element “, 1985
Tahanan gerak puli penekuk diberikan oleh persamaan berikut dengan harga faktor K = 1.05 untuk sudut lilit α = 180˚ dan K = 1.07 untuk sudut lilit α = 180˚
Gambar 2.12 Sudut Lilit Pada Puli
Wcury = (K – 1) St, kg (2.14)
Atau:
Sst = K.St, kg (2.15)
Sedangkan tahanan untuk puli penggerak (Wdr) adalah:
Wdr = (0,03 s/d 0,05)(Sst + Sst), kg (2.16) Tahanan untuk peralatan pembongkar (Wpt) adalah :
(36)
2.1.4.4 Penentuan Daya Motor Penggerak
Pada belt conveyor , tegangan dari titik-titik yang terpisah pada sistem dapat diketahui dari persamaan berikut :
Si = S1-1 = W(i-1).1 , kg Arti notasi : i = 1,2,3…
S = gaya tarik, kg W = tahanan gerak (kg) Gaya tarik efektif pada belt adalah :
Wo = St –Ssl, kg (2.18)
Jika efisiensi transmisi adalah ηg maka daya motor penggerak yang dibutuhkan adalah :
N =
g ov
W
η
75 (HP) =
g ov
W
η
102 (KW) (2.19) Faktor tahanan total dari belt conveyor adalah :
QL
270 =
ω (2.20)
Daya spesifik motor adalah : N' =
270
ω
=
QL N
(2.21)
2.2 Ukuran Butir Pasir 2.2.1 Definisi Pasir
Pasir merupakan material alam yang banyak di dapatkan dipermukaan bumi. Pasir adalah material yang dibentuk oleh silikon dioksida, tetapi di beberapa pantai tropis dan subtropis umumnya dibentuk dari batu kapur. Butiran pasir umumnya berukuran antara 0,06 sampai 2 mm.
Pasir merupakan meterial alam yang berperan penting dalam kehidupan umat manusia. Misalnnya pasir kuarsa digunakan pada industri pembuatan kaca,
(37)
pasir silika dimanfaatkan untuk memisahkan kotoran dari baja cair pada pengecoran baja. Selain itu, pasir juga adalah material yang paling utama dalam kegiatan konstruksi bangunan seperti pada pembuatan tiang beton, hingga ke-industri kerajinan, dekorasi maupun kegiatan lainnya.
Nama-nama pasir dalam bisnis bangunan kadang identik dengan daerah asal pasir itu didapat. Misalnya, pasir yang berasal dari Cileungsi, orang menyebutnya dengan sebutan Pasir Cileungsi. Pasir yang berasal dari daerah Cikalong, orang menyebutnya Pasir Cikalong. Pasir dari daerah Lampung, disebut Pasir Lampung. Pasir dari daerah Bangka disebut Pasir Bangka, karena warnanya putih lebih lengkap dengan sebutan Pasir Putih Bangka. Namun demikian meskipun memiliki nama berbeda, corak dan tekstur yang berbeda semua itu tetaplah Pasir yang bermanfaat dalam kehidupan.
2.2.2 Karakteristik Material Pasir
Karakteristik bulk ditentukan oleh sifat mekanik (berat spesifik, abrasivitas, angle of repose) dan sifat fisik (ukuran buitr) (Joseph, 1993).
Berikut ini adalah beberapa karakteristik material pasir : 1) Ukuran Butir
Menurut ukuran butir, bulk material dikenal sebagai nilai bongkah (a’) dan mempunyai satuan mm. Dimensi linier material terdiri dari diagonal besar amaks
dan diagonal kecil amin yang menentukan karakteristik partikel serta jumlah
parameter untuk perhitungan alat pemindahan dan peralatan pembantunya. Bentuk ukuran bongkah dapat dilihat pada Gambar 2.13.
Gambar 2.13 Dimensi Partikel Bulk
amin
(38)
Untuk menentukan ukuran bongkah material yang lebih besar dari 0,1 mm, dilakukan penyaringan secara bertingkat. Ukuran bongkah bulk material dengan ukuran partikel lebih kecil dari 0,1 mm ditentukan melalui metoda khusus, yaitu berdasarkan kecepatannya jika dimasukkan kedalam air atau udara.
Menurut keseragaman komposisi bongkah, bulk material dibagi menjadi dua jenis, yakni terukur (sized) dan tidak terukur (unsized). Jika rasio ukuran terbesar amaks terhadap ukuran terkecil amin dibawah 2,5 dianggap tidak terukur
(unsized). Material terukur (sized) adalah material homogen dengan amaks/amin ≥ 2,5. Karakteristik material terukur ditentukan oleh ukuran bongkah rata-rata. Persamaan yang digunakan untuk menghitung ukuran bongkah tersebut adalah : a´ =
2
mina
a
maks+
(2.22)
Karakteristik material tak terukur ditentukan oleh ukuran bongkah yang terbesar (amaks).
Menurut ukuran partikelnya, bulk material diklasifikasikan menjadi bongkah dengan ukuran besar, sedang, kecil, granular atau bubuk. Ukuran bongkah partikel dapat dilihat pada Tabel 2.10 berikut.
Tabel 2.10 Pengelompokan bulk material menurut ukuran partikelnya. Load Group Size of largest characteristic particle a’ (mm) Large-lumped
Medium-lumped Small-lumped Granular Powdered
Over 160 60-160
10-60 0,5-10 Below 0.5
Sumber : Hardyanto, 1992.
Ukuran bongkah bulk material harus diperhatikan karena akan berpengaruh dalam menentukan ukuran mesin pemindah material, hopper serta sistem salurannya.
2) Berat Spesifik
Berat spesifik/massa jenis bulk material adalah berat material per satuan volume dengan satuan ton/m3 atau kg/m3. Berat dari bulk material yang berbentuk
(39)
butiran atau serbuk diukur dengan peralatan khusus yang terdiri dari container
dengan volume tertentu (1-3 liter), batang yang dipasangkan ke container dan kerangka berputar pada batang. Makin besar ukuran bongkah maka makin besar ukuran container yang dibutuhkan. Untuk menentukan berat bulk material, material dimasukkan kedalam container melalui kerangka sampai penuh. Putaran kerangka akan membuang kelebihan material dalam container. Selanjutnya
container di timbang. Container ini dapat dilihat pada Gambar 2.14.
Berat bulk material dihitung sebagai berat bersih material dalam container
relatif terhadap volume. Perbedaan dibuat antara berat bulk material yang terbuka (γ) dan material yang dikemas (γpacked). Bulk material yang dikemas mengalami
kompresi statis atau dinamis yang seragam akibat goncangan.
Gambar 2.14 Container untuk menghitung berat bulk material aliran bebas
Berat material yang dikemas dibandingkan dengan berat sebelum dikemas, dikenal sebagai packing coeficient yang harganya bervariasi untuk berbagai jenis
bulk material dari 1,05-1,52. Penggolongan bulk material berdasarkan beratnya dapat dilihat pada Tabel 2.11.
(40)
Tabel 2.11 Distribusi bulk material berdasarkan berat. Weight group Bulk weight γ (ton/ m3
) Material
Light Medium Heavy Very heavy
Up to 0,6 From 0,6 to 1,1 From 1,2 to 2,0
Over 2,0
Saw dust, peat, coke Wheat, rye, coal, slag Sand, gravel, core, raw mix Iron core, cobbe stone
Sumber : Hardyanto, 1992
Berat bulk material berpengaruh dalam menghitung kapasitas alat pemindah material dan tekanan pada dinding serta sisi keluar hopper. Berat spesifik bulk material diberi simbol G dan dapat dihitung dengan menggunakan formula :
G =
s s
V W
Dimana : Ws= Berat spesifik bulk material Vs=Volume spesifi bulk material
3) Abrasivitas
Abrasivitas adalah sifat partikel yang mengikis permukaan saat terjadi kontak dalam pergerakannya. Permukaan saluran belt dan pin, merupakan objek yang akan mengalami abrasivitas oleh material yang dipindahkan. Pengikisan akan terus terjadi tergantung pada kekerasan, kondisi permukaan, bentuk, serta ukuran partikel. Beberapa material seperti abu, bouksit, aluminium oksida, semen, pasir, dan kokas bersifat abrasif.
Sifat spesifik material yang dipindahkan adalah kelembaban, kemampuan untuk dikemas, kekakuan, kerapuhan, pengkaratan penggumpalan serta sifat mudah meledak. Semua sifat ini harus diperhatikan dalam perancangan alat pemindah material dan peralatan pembantunya.
4) Angle of Refose
Sudut antara kemiringan tumpukan material dengan garis horizontal disebut angle of repose yang dilambangkan dengan φ. Besarnya sudut φ tergantung pada mobilitas partikel. Jika mobilitas partikel semakin besar maka
(41)
sudut φ semakin kecil. Angle of repose bisa berbentuk statik atau dinamik (φdyn).
Angle of reposedinamik besarnya sekitar 0,7φ.
Angle of repose statik bisa ditentukan dengan peralatan sederhana seperti silinder berlubang pada Gambar 2.15. Material dimasukkan kedalam selinder dan dibiarkan tersebar di lantai sampai berbentuk kerucut. Sudut yang dibentuk oleh kerucut material dengan bidang horizontal itulah disebut angle of repose statik.
Gambar 2.15 Angel of Repose statik
Koefisien gesekan suatu bulk material terhadap baja, kayu, beton, karet, dan lainya harus diperhatikan dalam perancangan mesin pemindah material. Faktor gesekan menentukan sudut kemiringan dinding dan sisi hopper, saluran dan inklinasi maksimum suatu mesin pemindah (conveyor). Hubungan antara faktor gesekan dan sudut gesekan material diberikan dalam bentuk :
f0 = tan ρ0 (2.23)
atau:
(42)
Tabel 2.12 Berat bulk, angle of repose dan faktor gesekan bulk material.
Sumber : Afrizal, 1998
Material Bulk weight γ, ton/m3
Angle of repose, (º) Static friction factor (f0)
Dynamic φdyn
Static φ steel wood rubber Anthracite, fine,
dry
Gypsum, small-lumped
Clay, dry, small-lumped Gravel Ground, dry Foundry sand, shake-out Ash, dry
Lime stone, small-lumped Coke Wheat flour Oat Sawdust Sand, dry Wheat Iron one
Peat, dry, lumped Coal, run,-of-mine Cement, dry
0,8 – 0,95
1,2 – 1,4
1,0 – 1,5
1,5 – 1,9 1,2 1,25
1,30 0,4 – 0,6
1,2 – 1,5 0,36 – 0,53 0,45 – 0,66 0,40 – 0,50 0,16 – 0,32 1,40 – 1,65 0,65 – 0,83 2,10 – 2,40 0,33 – 0,41 0,65 – 0,78
27 - 40 30 30 30 40 30 35 49 28 - 30 25 30 40 35 35 45 40 50 45 45 45 50 - 50 55 35 39 45 35 50 45 50 50 0,84 - - - - - 1 0,7 1,0 - 0,78 - - 0,58 - 0,80 1,0 - - 0,82 - - - 0,61 - - - 0,85 0,50 0,65 0,56 0,50 - - 0,64 0,64
(43)
2.2.3 Berat Volume Pasir dan Hubungan-hubungannya
Segumpal pasir terdiri dari dua atau tiga bagian. Dalam pasir yang kering, hanya akan terdiri dari dua bagian, yaitu butir-butir tanah dan pori-pori udara.
Dalam pasir yang jenuh juga terdapat dua bagian, yaitu bagian padat atau butiran dan air pori.Dalam keadaan tidak jenuh, pasir terdiri dari tiga bagian, yaitu bagian padat atau butiran, pori-pori udara, dan air pori. Bagian-bagian pasir dapat digambarkan dalam bentuk diagram fase seperti gambar dibawah ini.
Vu Vv
Va Ma
V M
Vt Mt
Gambar 2.16 Diagram fase pasir
Gambar 2.16 diatas menunjukkan elemen pasir yang mempunyai volume V dan berat total W dan hubungan berat dan volumenya. Dari gambar tersebut dapat dibentuk persamaan berikut : (E.Bowks, 1995)
W = Ws + Ww dimana :
dan Ws = berat butiran padat
V = Vs + Vw + Va Ww= berat air
Vv= Vw + Va Vs = volume butiran padat Vw = volume air
Va = volume udara
Dengan berat udara dianggap nol, hubungan-hubungan volume yang biasa digunakan adalah angka pori, porositas dan derajat kejenuhan. Adapun hubungan-hubungan tersebut adalah sebagai berikut :
Udara
Tanah Air
(44)
Kadar air (w) didefenisikan sebagai perbandingan antara berat air (Ww) dengan berat butiran (Ws) dalam tanah tersebut, dinyatakan dalam persen (%).
w (%) =
s w
W W
×100 (2.25)
Porositas (n), didefinisikan sebagai perbandingan antara volume rongga (Vv) dengan volume total (V). Dalam hal ini dapat digunakan dalam benntuk persen maupun decimal.
n = V Vv
(2.26) Angka pori (e), disefinisikan sebagai perbandingan volume rongga (Vv) dengan volume butiran (Vs). Biasanya dinyataka dalam desomal.
e = s v
V V
(2.27) Berat volume basah (γb), adalah perbandingan antara berat butiran tanah termasuk air dan udara (W) dengan volume total tanah (V).
γb =
V W
(2.28) dengan W = Ww + Ws + Wv (Wv= berat udara = 0). Bila ruang udara terisi oleh air seluruhnya (Va= 0), maka tanah menjadi jenuh.
Berat volume kering (γb), adalah perbandingan antara berat butiran (Ws) dengan volume total (V) tanah.
γb =
V
W
s(2.29) Berat butiran padat (γs), didefinisikan sebagai perbandingan antara berat butiran padat (Ws) dengan volume butiran padat (Vs ).
γs =
s s
V
W
(45)
Berat jenis (specific gravity) tanah (Gs) didefinisikan sebagai perbandingan antara berat volume butiran padat (γs) dengan berat volume air (γw) pada temperatur 4°C.
Gs= w
s
γ
γ
(2.31) Gs tidak berdimensi. Berat jenis dari berbagai jenis tanah berkisar antara 2,65 sampai 2,75. Nilai berat jenis sebesar 2,67 biasanya digunakan untuk tanah-tanah tak berkohesi. Sedangkan untuk tanah kohesip tak organik berkisar antara 2,68 sampai 2,72. (Hardyanto, 1992) Untuk melihat berat jenis dari pasir dapat dilihat pada tabel berbagai jenis tanah dibawah ini.
Tabel 2.13 Tabel berat jenis tanah
Keadaan tanah Berat Jenis Gs Kerikil
Pasir
Lanau tak organik Lempung organik Lempung tak organiok Humus
Gambut
2,65-2,68 2,65-2,68 2,62-2,68 2,58-2,65 2,68-2,75
1,37 1,25-1,80
Sumber : Hardyanto, 1992
Derajat kejenuhan (S), adalah perbandingan volume air (Vw) dengan volume total rongga pori tanah (Vv). Biasanya dinyatakan dalam persen (%).
S (%) =
v w
V V
×100 % (2.32)
2.2.4 Analisis Ukuran Butiran pasir
Sifat-sifat tanah sangat berngantung pada ukuran butirannya. Karena besarnya butiran tanah mempengaruhi volume dan persentase berat butiran pada suatu unit saringan dengan ukuran mesh yang tertentu. Oleh karena itu, analisis butiran ini merupakan pengujian yang sangat penting untuk dilakukan (E.Bowks, Joseph, 1993).
(46)
. Karena pemeriksaan makroskopis massa butiran tanah menunjukkan bahwa hanya sedikit pastikel-partikel yang bundar.
Kasar Sedang Halus Gambar 2.17 Jenis besar butiran pasir
Dan karena itu mempunyai diameter, kita dapat menarik kesimpulan bahwa ini merupakan deskripsi mengenai tanah yang agak longgar.
Gambar 2.18 Analisis saringan pasir 2.2.4.1 Pasir Berbutir Kasar
Distribusi ukuran butir dari pasir berbutir kasar dapat ditentukan dengan cara menyaringanya. Pasir berbeda uji disaring (screening) standar untuk pengujian pasir. Berat pasir yang tinggal pada masing-masing saringan ditimbang
(4,76 mm) # 4 (2,00 mm) # 10 (0,84 mm) # 20 (0,42 mm) # 40 (0,25 mm) # 60 (0,147 mm)#100
(47)
dan persentase tehadap berat kumulatif pada tiap saringan dihitung. Contoh nomor-nomor saringan dan diameter lubang dari standar Amerika dapat dilihat dari tabel dibawah ini.
Tabel 2.14Standar ukuran saringan
Sumber : E.Bowks Joseph, 1993
2.2.4.2 Pasir Berbutir Halus
Distribusi ukuran butiran pasir berbutir halus atau bagian yang berbutir haluis dari pasir berbutir kasar, dapat ditentukan dengan cara sedimentasi. Metode inididasarkan pada hukum Stokes yang berkenaan dengan kecepatan butiran mengendap pada larutan suspensi. Menurut Stokes, kecepatan mengendap butiran dapat ditentukan oleh persamaan berikut :
v =
µ
γ
γ
18
w s−
(2.33) dimana:
v = kecepatan, sama dengan jarak (L/t) γw= Berat volume air
γs= berat volume butiran padat (gr/cm 3
) µ= kekentalan air absolute (g det/cm2)
Ukuran butiran ditentukan dengan menyaring sejumlah tanah melalui seperangkast saringan yang disusun dengan lobang yang paling besar berada paling atas, dan makin kebawah makin kecil. Jumlah tanah yang tertahan pada saringan tertentu disebut sebagaisalah satu dari ukuran butiran pasir.
Nomor Saringan Diameter Lubang (mm)
4 10 20 40 60 100 140 200
4,75 2,00 0,85 0,425
0,25 0,15 0,106 0,075
(48)
2.3 Tingkat Kelembaban Pasir
Kelembaban atau kadar air pasir dapat didefinidikan sebagai rasio berat air di dalam pori-pori pasir terhadap butiran air atau disebut dengan tingkat kebasahan pasir. Perbedaan telah dibuat antara penentuan kadar air yang dilakukan di laboratorium lewat sejumlah jenis pasir yang menunjukkan nilai pada suatu saat di lapangan Untuk mengetahui pengaruh kebasahan terhadap kapasitas transfer maka pasir tersebut diberi air dan diukur kelembabannya dengan menggunakan Formula di bawah ini :
Kelembaban =
ing ing Basah
ker ker −
x 100 %
Kelembaban biasanya diberi simbol wN, dan biasanya tingkat kebasahan/kelembaban ini adalah bervariasi, tergantung pada lokalisasi dari pasirnya.
2.4Kapasitas Transfer Pemindah Material Yang Bergerak Kontinu
Pemilihan kapasitas dari peralatan pemindah material yang bergerak kontinu tergantung pada berat dari beban per meter panjang mesin (q dalam satuan kg/m) dan pada laju pemindahan (v dalam satuan m/dt). Jika laju aliran pada conveyor adalah (kg/dt), maka kapasitas perjamnya adalah :
Q =
1000 3600
qv = 3,6 qv (ton/jam) (2.34)
Jika beban mempunyai bulk weight (γ dalam satuan ton/m3) dan dipindahkan dalam aliran yang kontinu yang mempunyai luas penampang A dalam (m2), maka beban per meternya adalah :
q = 1000 Aγ (kg/m) (2.35) Contoh sketsa potongan melintang belt conveyor yang bergerak secara kontinu
dengan mempunyai luas penampang (A) material dapat dilihat pada Gambar 2.19 berikut ini :
(49)
Gambar 2.19 Penampang Lintang Material pada Belt Conveyor
Saat material dipindahkan dalam saluran atau pipa yang mempunyai luas penampang A0 dalam satuan (m2), efisiensi pembebanan ψ, maka luas
penampang : A = A0.ψ
Sehingga:
q = 1000A0.γ.ψ (kg/m) (2.36)
Dengan mensubtitusikan persamaan diatas dengan persamaan yang sebelumnya maka untuk material dalam aliran kontinu, didapatkan kapasitas per jam :
Q = 3600A.v.γ
= 3600A0.v.γ.ψ (ton/jam ) (2.37)
Kapasitas mesin pemindah tersebut dapat dinyatakan tanpa berat per unit, atau ‘Q’ (ton/jam), dan selanjutnya dapat juga dinyatakan dalam bentuk volume per unit ‘V’ (m3/jam). Bila kapasitas mesin pemindah tanpa berat per unit, maka Q dinyatakan dalam ton/jam seperti persamaan berikut :
Q = V.γ (ton/jam) (2.38)
Sedangkan untuk kapasitas mesin pemindah dalam bentuk bulk, maka kapasitasnya dapat dihitung dengan persamaan :
Q =
) (
) (
m fer waktutrans
kg massapasir
, atau Q =
t m
(2.39) 2.4.1 Pengaruh Beban Terhadap Laju
Dalam penelitian ini yang akan menjadi topik utama pembahasan adalah bagaimana pengaruh Beban terhadap Laju pada conveyor yang yang digunakan pada PT.WIKA BETON. Untuk menghindari salah penafsiran
(50)
tentang hal tersebut, maka diperlukan penegasan istilah sebelum masuk ke landasan teori mengenai hal tersebut, yaitu:
a) Beban, dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia berarti barang yang dibawa atau muatan yang dibawa. Dalam penelitian ini beban berarti muatan yang mempengaruhi kerja bagian lain. Satuan beban yang digunakan adalah Kg.
b) Laju, sebelum memahami istilah laju harus dalam hal ini harus dibedakan antara pengertian laju dan kecepatan, dan mengapa dalam penulisan skripsi ini digunakan istilah kecepatan bukan menggunakan istilah laju. Istilah laju dalam Fisika karangan Giancoli, menyatakan seberapa jauh sebuah benda berjalan dalam suatu selang waktu tertentu, atau dapat diartikan bahwa laju rata-rata adalah jarak yang ditempuh sepanjang lintasannya dibagi waktu yang diperlukan untuk untuk menempuh jarak tersebut (Giancoli, 2001).
Berdasarkan rumus dapat ditulis demikian :
Laju rata-rata =
diperlukan uh
waktu temp
tempuh yang
jarak
Sedangkan kecepatan didefinisikan sebagai sebuah vektor yang berhubungan dengan waktu yang diperlukan untuk perpindahan sesuatu
(Giancoli, 2001). Dalam hal ini pengertian perpindahan berarti perubahan posisi benda. Berdasarkan rumus dapat ditulis sebagai berikut :
Kecepatan rata-rata =
(dt) diperlukan tempuh
yang waktu
(m) n perpindaha Atau dapat dituliskan :
V = t s
( 2.40)
2.5 Pengatur Debit aliran material (Hopper)
Hopper berfungsi sebagai pencurah dan pengatur kapasitas material pada
(51)
Gambar 2.20 Hopper
Gambar 2.21Sudu Pencurah dan Poros
Volume material yang dicurahkan dapat dihitung berdasarkan volume bagian yang cekung dari hopper (gambar 2.21). Jika sudu pencurah mempunyai diameter dalam d0, diameter luar d1 dan panjang sudu Is maka volume curahan untuk satu putaran adalah :
V =
2 1
.
(
)
−
s
I d d
4 2 0 2 1
π
(2.41)
= 2 1
.
(
)
−
15 4
7 , 2 112 2 π
= 670
Kapasitas curahan hopper akan bervariasi tergantung putaran sudu (nh) dan jenis material yaitu :
Qh = 0,00067. nh . γ (ton/menit) (2.42) = 0,0402. nh. γ (ton/jam)
Arti notasi:
Qh = kapasitas curaahan hopper (ton/jam) nh = putaran sudu hopper (rpm)
(52)
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Dalam bab ini dibahas langkah pengukuran kapasitas (Q) dari belt conveyor dengan material transfer pasir, pada berbagai tingkat kecepatan (v) belt conveyor, ukuran butiran (γ) dan kelembaban (wN) material pasir.
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
Studi penelitian ini dilakukan di Laboratorium PT.WIKA BETON di Jl.Binjai KM 15,5 Diski Medan, selama kurun waktu lebih kurang 2 minggu. 3.2 Peralatan dan Bahan Pengujian
3.2.1 Peralatan Pengujian
Peralatan yang digunakan dalam pengujian ini adalah bebrapa peralatan yang sudah tersedia di lokasi pengujian yakni di PT.WIKA BETON. Beberapa peralatan tersebut adalah sebagai berikut :
1. Prototype Belt conveyor
Prototype Belt Conveyor yang dilengkapi dengan motor listrik, adalah peralatan yang paling utama sebagai objek penelitian yang dilakukan. Prototype belt conveyor digunakan sebagai alat untuk mentransfer pasir yang dituang dari
hopper, dan kemudian diuji karakteristiknya.
Panjang belt : 7,6 m Lebar belt : 0,32 m
Tebal : 0,004 m
(53)
Gambar 3.2 Konstruksi Belt Conveyor
Keterangan gambar :
A: Conveyor length = 7,6 metres B : Belt width = 0,32 metres C : Conveyor height = 0,80 metres
Drive type = 113 mm
Drive Power = 0.37 kw
Maximum load = 25 kg/m
2. Penyaring (screen),
Screen digunakan untuk menyaring pasir, sehingga didapatkan ukuran butir yang diinginkan. Screen yang digunakan dalam pengujian ini ada beberapa jenis ukuran mesh untuk memproleh ukuran butir pasir yang kita inginkan tadi.
(54)
a b
c
Gambar 3.4 (a) Screen untuk butiran pasir kasar dengan no. mesh 16 (b) Screen untuk butiran pasir sedang dengan no. mesh 36 (c) Screen untuk butiran pasir halus dengan no. mesh 64
3. Slide Regulator
Slide regulator adalah alat pengatur tegangan output, sehingga besarnya tegangan input yang akan digunakan dapat disesuaikan. Slide Regulator yang bekerja sesuai dengan hukum Ohm, digunakan untuk mengatur voltase motorsebagai penggerak belt conveyor sehingga didapatkan kuat arus yang tinggi dan menghasilkan torsi pada poros, shingga mengakibatkan terjadinya putaran motor belt conveyor sesuai yang di inginkan. Prinsip dasarnya, tegangan masuk dari accumulator ke slide regulator kemudian pada slide regulator terdapat switch penunjuk skala tegangan yaitu 0, 20V, 40V, 60V dan seterusnya sampai 240V. Pada motor, tegangan yang diberikan adalah konstan sehingga dengan demikian arus, daya, dan putaran yang dihasilkan adalah konstan. Dan besarnya nilai input dapat kita sesuaikan dengan kebutuhan, dengan memutar tombol skala tegangan tersebut.
(55)
Spesifikasi slide regulator : - Range voltase 0-25,
- Voltase maksimum 250 volt, - arus 5 kVA,
- merek OKI
Gambar 3.5 Slide Regulator
4. Alat Ukur Putaran/Tachometer
Tachometer berfungsi untuk mengukur kecepatan putaran. Jenis Tachometer yang digunakan dalam pengujian ini adalah Tachometer Digital.
Pada Tachometer digital digunakan sinar infra merah, yang diarahkan ke poros pada puli belt conveyor dan hasil pengukuran akan tertera pada layar. Jenis yang lain adalah Tachometer Mechanic dengan sensor berupa sensor mekanik. Sensor ditempelkan pada titik pusat putar poros atau benda yang berputar, hasil pengukuran dibaca pada skala yang ditunjukkan oleh jarum. Tetapi pada pengujian ini digunakan hanya Tachometer Digital, karena lebih mudah dalam pengambilan data. Gambar berikut adalah Tachometer Digital yang digunakan.
Spesifikasi Tachometer Digital : - 5 to 100,000 RPM
- merek Lutron DT-2234B Digital Tachometer
(1)
DATA PENGUJIAN BELT CONVEYOR Jenis Material Uji : Pasir Kasar Kering
DATA PENGUJIAN BELT CONVEYOR Jenis Material Uji : Pasir Medium Kering
DATA PENGUJIAN BELT CONVEYOR Jenis Material Uji : Pasir Halus Kering No
Voltase slide regulator
(volt)
m Massa
(kg)
Volume butiran
( m3)
Volume Curahan Hopper
( m3)
S Panjang Lintasan Tempuh
(m)
t waktu tempuh
(dt)
V Kecepatan
belt (m/dt)
n Putaran Hopper (rpm)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/menit)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/jam)
Q kapasitas
belt conveyor
(kg/dt)
Q kapasitas
belt conveyor (ton/jam)
1 110 6 0,0046 0,00067 14,03 12,20 1,149 3935 1,729 10,778 0,491 1,769
2 120 6 0,0046 0,00067 13,72 11,79 1,163 986 0,426 25,573 0,508 1,831
3 130 6 0,0046 0,00067 13,936 11,16 1,248 954,3 0,419 25,168 0,537 1,934
4 140 6 0,0046 0,00067 15,42 10,76 1,432 1054 0,463 27,797 0,557 2,006
5 150 6 0,0046 0,00067 15,703 10,36 1,514 942,3 0,272 16,356 0,578 2,083
Rata-rata 987,4
No
Voltase slide regulator
(volt)
m Mass
a (kg)
Volume butiran
( m3)
Volume Curahan Hopper
( m3)
S Panjang Lintasan Tempuh
(m)
t waktu tempu
h (dt)
V Kecepatan
belt (m/dt)
n Putaran Hopper (rpm)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/menit
)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/jam)
Q kapasita
s belt conveyo r (kg/dt)
Q kapasita
s belt conveyo
r (ton/jam
)
1 110 6 0,004 0,00067 12,87 12,333 1,043 1117 0,506 30,390 0,486 1,752
2 120 6 0,004 0,00067 13,62 11,916 1,143 1040,67 0,471 28,313 0,503 1,813
3 130 6 0,004 0,00067 14,886 11,593 1,284 948 0,429 25,792 0,521 1,876
4 140 6 0,004 0,00067 16,006 11,32 1,414 915,333 0,415 24,903 0,531 1,912
5 150 6 0,004 0,00067 17,97 10,926 1,644 916,333 0,297 17,872 0,549 1,977
(2)
DATA PENGUJIAN BELT CONVEYOR Jenis Material Uji : Pasir Kasar Basah (WN = 12 %) No
Voltase slide regulator
(volt)
m Massa
(kg)
Volume butiran
( m3)
Volume Curahan Hopper
( m3)
S Panjang Lintasan Tempuh
(m)
t waktu tempu
h (dt)
V Kecepatan
belt (m/dt)
n Putaran Hopper (rpm)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/menit
)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/jam)
Q kapasita
s belt conveyo r (kg/dt)
Q kapasita
s belt conveyo
r (ton/jam
)
1 110 4,5 0,00257 0,00067 9,833 10,29 0,954 946 0,437 26,262 0,440 1,586
2 120 4,5 0,00257 0,00067 10,493 9,99 1,049 899,26 0,411 24,687 0,452 1,628 3 130 4,5 0,00257 0,00067 11,923 9,933 1,200 967,53 0,447 26,860 0,453 1,634 4 140 4,5 0,00257 0,00067 12,533 9,1 1,377 985,56 0,456 27,361 0,494 1,780
5 150 4,5 0,00257 0,00067 14,09 8,84 1,593 967,33 0,303 18,214 0,509 1,823
Rata-rata 953,14
No
Voltase slide regulator
(volt)
m Massa
(kg)
Bulk Weight (ton/ m3)
Volume Curahan Hopper
( m3)
S Panjang Lintasan Tempuh
(m)
t waktu tempu
h (dt)
V Kecepatan
belt (m/dt)
n Putaran Hopper (rpm)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/menit
)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/jam)
Q kapasita
s belt conveyo r (kg/dt)
Q kapasita
s belt conveyo
r (ton/jam
)
1 110 4,5 0,798 0,00067 13,68 15,175 0,902 842,6 0,367 21,998 0,316 1,138
2 120 4,5 0,798 0,00067 18,71 15,445 1,212 897,3 0,374 22,546 0,329 1,186
3 130 4,5 0,798 0,00067 21,04 16,43 1,281 854,1 0,392 23,558 0,341 1,231
4 140 4,5 0,798 0,00067 20,85 13,933 1,497 862,7 0,361 21,675 0,361 1,303
5 150 4,5 0,798 0,00067 26,44 14,049 1,882 874,6 0,349 20,994 0,394 1,421
(3)
DATA PENGUJIAN BELT CONVEYOR Jenis Material Uji : Pasir Kasar Basah (WN = 16 %)
DATA PENGUJIAN BELT CONVEYOR Jenis Material Uji : Pasir Kasar Basah (WN = 18 %) No
Voltase slide regulator
(volt)
m Massa
(kg)
Bulk Weight (ton/ m3)
Volume Curahan Hopper
( m3)
S Panjang Lintasan Tempuh
(m)
t waktu tempu
h (dt)
V Kecepatan
belt (m/dt)
n Putaran Hopper (rpm)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/menit
)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/jam)
Q kapasita
s belt conveyo r (kg/dt)
Q kapasita
s belt conveyo
r (ton/jam
)
1 120 4,5 0,798 0,00067 10,956 16,165 0,677 831,8 0,365 21,937 0,281 1,012
2 130 4,5 0,798 0,00067 16,13 15,415 1,046 888,133 0,390 23,422 0,292 1,052
3 140 4,5 0,798 0,00067 16,43 15,23 1,078 844,1 0,371 22,261 0,295 1,063
4 150 4,5 0,798 0,00067 18,42 13,933 1,322 858,267 0,377 22,635 0,324 1,166
5 160 4,5 0,798 0,00067 22,515 13,045 1,725 864,6 0,248 14,902 0,347 1,252
Rata-rata 857,38
No
Voltase slide regulator
(volt)
m Massa
(kg)
Bulk Weight (ton/ m3)
Volume Curahan Hopper
( m3)
S Panjang Lintasan Tempuh
(m)
t waktu tempu
h (dt)
V Kecepatan
belt (m/dt)
n Putaran Hopper (rpm)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/menit
)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/jam)
Q kapasita
s belt conveyo r (kg/dt)
Q kapasita
s belt conveyo
r (ton/jam
)
1 110 4,5 0,798 0,00067 11,558 17,565 0,658 798,8 0,361 21,698 0,173 0,623
2 120 4,5 0,798 0,00067 16,45 16,436 1,001 867,33 0,353 21,128 0,198 0,715
3 130 4,5 0,798 0,00067 16,984 16,253 1,045 814,51 0,369 22,145 0,276 0,997 4 140 4,5 0,798 0,00067 17,517 14,833 1,181 836,67 0,337 20,235 0,278 1,002 5 150 4,5 0,798 0,00067 22,687 15,095 1,503 819,46 0,235 14,101 0,294 1,061
(4)
DATA PENGUJIAN BELT CONVEYOR
Jenis Material Uji : Pasir Medium Basah (WN = 12 %)
DATA PENGUJIAN BELT CONVEYOR
Jenis Material Uji : Pasir Medium Basah (WN = 16 %) No
Voltase slide regulato
r (volt)
M Massa
(kg)
Bulk Weight (ton/ m3)
Volume Curahan Hopper
( m3)
S Panjang Lintasan Tempuh
(m)
t waktu tempu
h (dt)
V Kecepatan
belt (m/dt)
n Putaran Hopper (rpm)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/menit
)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/jam)
Q kapasita
s belt conveyo r (kg/dt)
Q kapasita
s belt conveyo
r (ton/jam
) 1 110 4,5 1,412 0,00067 21,105 20,235 1,043 987,647 0,418 25,108 0,486 1.752 2 120 4,5 1,412 0,00067 20,787 18,187 1,143 952,343 0,420 25,224 0,328 1,183 3 130 4,5 1,412 0,00067 19450 15,148 1,284 822,127 0,368 22,124 0,521 1,876 4 140 4,5 1,412 0,00067 20,726 14,658 1,414 818,011 0,374 23,487 0,531 1,912 5 150 4,5 1,412 0,00067 20,513 12,478 1,644 795,21 0,259 15,568 0,549 1,977
Rata-rata 875,025
No
Voltase slide regulato
r (volt)
M Massa
(kg)
Bulk Weight (ton/ m3)
Volume Curahan Hopper
( m3)
S Panjang Lintasan Tempuh
(m)
t waktu tempu
h (dt)
V Kecepatan
belt (m/dt)
n Putaran Hopper (rpm)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/menit
)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/jam)
Q kapasita
s belt conveyo r (kg/dt)
Q kapasita
s belt conveyo
r (ton/jam
) 1 120 4,5 1,412 0,00067 12,133 22,106 0,549 912,667 0,413 24,831 0,203 0,733 2 130 4,5 1,412 0,00067 13,756 20,75 0,663 902,333 0,409 24,550 0,217 0,781 3 140 4,5 1,412 0,00067 16,646 18,71 0,889 802,667 0,363 21,838 0,248 0,893
4 150 4,5 1,412 0,00067 25,76 16,8 1,533 810 0,367 22,037 0,267 0,964
5 160 4,5 1,412 0,00067 30,075 17,776 1,691 742 0,222 13,376 0,258 0,929
(5)
DATA PENGUJIAN BELT CONVEYOR
Jenis Material Uji : Pasir Medium Basah (WN = 18 %)
DATA PENGUJIAN BELT CONVEYOR Jenis Material Uji : Pasir Halus Basah (WN = 12 %) No
Voltase slide regulato
r (volt)
M Massa
(kg)
Bulk Weight (ton/ m3)
Volume Curahan Hopper
( m3)
S Panjang Lintasan Tempuh
(m)
t waktu tempu
h (dt)
V Kecepatan
belt (m/dt)
n Putaran Hopper (rpm)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/menit
)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/jam)
Q kapasita
s belt conveyo r (kg/dt)
Q kapasita
s belt conveyo
r (ton/jam
) 1 110 4,5 1,412 0,00067 10,346 20,652 0,501 882,147 0,385 23,155 1,84 0,663 2 120 4,5 1,412 0,00067 11,084 18,112 0,612 852,303 0,390 23,447 1,975 0,711 3 130 4,5 1,412 0,00067 12,251 15,257 0,803 802,467 0,369 22,157 0,219 0,790 4 140 4,5 1,412 0,00067 20,115 14,226 1,414 790,108 0,352 21,159 0,228 0,821 5 150 4,5 1,412 0,00067 22,134 14,668 1,509 742,147 0,302 18,145 0,223 0,804
Rata-rata 813,834
No
Voltase slide regulato
r (volt)
M Massa
(kg)
Bulk Weight (ton/ m3)
Volume Curahan Hopper
( m3)
S Panjang Lintasan Tempuh
(m)
t waktu tempu
h (dt)
V Kecepatan
belt (m/dt)
n Putaran Hopper (rpm)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/menit
)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/jam)
Q kapasita
s belt conveyo r (kg/dt)
Q kapasita
s belt conveyo
r (ton/jam
)
1 110 4 1,607 0,00067 15,300 25,458 0,601 896,355 0,380 22,847 0,145 0,538
2 120 4 1,607 0,00067 14,035 23,354 0,699 884,167 0,391 23,463 0,162 0,597
3 130 4 1,607 0,00067 15,156 20,128 0,753 842,107 0,352 21,168 0,171 0,634 4 140 4 1,607 0,00067 23,855 18,336 1,301 818,645 0,346 20,799 0,191 0,712
5 150 4 1,607 0,00067 24,121 16,124 1,496 794,541 0,216 12,962 0,195 0,741
(6)
DATA PENGUJIAN BELT CONVEYOR Jenis Material Uji : Pasir Halus Basah (WN = 16 %)
DATA PENGUJIAN BELT CONVEYOR Jenis Material Uji : Pasir Halus Basah (WN = 18 %) No
Voltase slide regulato
r (volt)
M Massa
(kg)
Bulk Weight (ton/ m3)
Volume Curahan Hopper
( m3)
S Panjang Lintasan Tempuh
(m)
t waktu tempu
h (dt)
V Kecepatan
belt (m/dt)
n Putaran Hopper (rpm)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/menit
)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/jam)
Q kapasita
s belt conveyo r (kg/dt)
Q kapasita
s belt conveyo
r (ton/jam
)
1 110 4 1,607 0,00067 14,07 27,485 0,511 866,333 0,380 22,847 0,145 0,523
2 120 4 1,607 0,00067 16,646 24,61 0,676 889,667 0,391 23,463 0,162 0,585
3 130 4 1,607 0,00067 17,063 23,31 0,732 802,667 0,352 21,168 0,171 0,617
4 140 4 1,607 0,00067 26,37 20,86 1,264 788,667 0,346 20,799 0,191 0,690
5 150 4 1,607 0,00067 30,626 20,46 1,496 742 0,216 12,962 0,195 0,704
817,866
No
Voltase slide regulato
r (volt)
M Massa
(kg)
Bulk Weight (ton/ m3)
Volume Curahan Hopper
( m3)
S Panjang Lintasan Tempuh
(m)
t waktu tempu
h (dt)
V Kecepatan
belt (m/dt)
n Putaran Hopper (rpm)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/menit
)
Qh Kapasitas
Curah Hopper (ton/jam)
Q kapasita
s belt conveyo r (kg/dt)
Q kapasita
s belt conveyo
r (ton/jam
)
1 110 4 1,607 0,00067 12,611 25,325 0,498 816,423 0,349 20,952 0142 0,514
2 120 4 1,607 0,00067 15,254 23,289 0,655 839,627 0,354 21,254 0,131 0,472
3 130 4 1,607 0,00067 15,189 21,669 0,701 792,647 0,301 18,115 0,164 0,591
4 140 4 1,607 0,00067 22,806 20,546 1,110 778,617 0,328 19,698 0,182 0,656
5 150 4 1,607 0,00067 24,384 19,125 1,275 742,421 0,199 11,998 0,190 0,687