Melihat bentuk dan ukuran yang begitu besar dan sulit untuk diteliti secara detil di lapangan PKS maka penulis menggunakan prototype skala model,
prototype adalah skala lab yang telah dibuat tanpa mengurangi bentuk dan ukuran yang sebenarnya. Prototype ini bertujuan untuk mempermudah dalam
pengambilan data dan melakukan analisa yang mempengaruhi pada poros.
1.2. Maksud dan Tujuan
.
Maksud dari penelitian pada poros prototype Depericarper Fan ini adalah untuk mengetahui distribusi tegangan akibat pembebanan gaya berat dan torsi
yang terjadi dengan menggunakan simulasi metode elemen hingga.
Tujuan dari penelitian pada poros prototype Depericarper Fan ini adalah mensimulasikan dampak dari pembebanan akibat gaya berat dan torsi terhadap
distribusi tegangan dengan menggunakan software Msc. Nastran 4.5.
1.3. Batasan Masalah
Dalam penelitian ini penulis membatasi permasalahan meliputi yaitu mensimulasikan distribusi tegangan akibat pembebanan gaya berat pada poros
prototype Depericarper Fan serta torsi pada tiap jarak dan gaya tertentu.
Universitas Sumatera Utara
1.4. Metode Penulisan
Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan tugas sarjana ini
adalah :
1. Survey Lapangan
Survey lapangan telah dilakukan pada
pabrik kelapa sawit PKS Rambutan milik PT Perkebunan Nusantara III
guna mendapatkan spesifikasi poros kemudian membuat prototype skala model.
2. Studi Literatur Berupa studi kepustakaan dan kajian dari buku-buku yang mendukung dan
membantu dalam menyelesaikan tugas sarjana ini. 3.Diskusi
Berupa Tanya jawab dengan dosen pembimbing dan teman-teman mahasiswa yang lain mengenai simulasi yang dibahas.
1.5. Sistematika Penulisan
Dalam penulisan tugas sarjana ini sistematika penulisannya meliputi, Bab 1 pendahuluan berisikan latar belakang, maksud dan tujuan, batasan masalah,
metode penulisan, dan sistematika penulisan. Diteruskan dengan Bab 2 yakni tinjauan pustaka meliputi tentang teori-teori perhitungan meliputi daya, diameter
poros, panjang poros, momen puntir, tegangan izin serta kondisi pembebanan. Kemudian masuk ke Bab 3 metode penelitian yang berisikan tentang pengambilan
data, perhitungan daya, diameter, panjang, momen puntir, tegangan geser dan izin, ukuran dimensi poros, analisa gaya berat, gaya luar, distribusi tegangan, diagram
Universitas Sumatera Utara
alir menggunakan software Msc.Nastran 4.5, dan prosedur simulasi. Setelah data yang diperoleh diperhitungkan, maka pada Bab 4 hasil disimulasikan diantaranya
analisis simulasi terhadap pembebanan. Dan pada Bab 5 berisikan kesimpulan secara garis besar hasil simulasi dari kondisi pembebanan pada Poros Prototype
Depericarper Fan serta saran untuk kesempurnaan tugas sarjana ini seterusnya.
Universitas Sumatera Utara
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Umum 2.1.1. Model Skala Centrifugal Fan
Secara teknis, fan dan blower merupakan dua alatmesin yang berbeda yang memiliki fungsi yang sama yaitu memindahkan sejumlah udara atau gas pada tekanan tertentu. Istilah fan
digunakan untuk menyatakan mesin yang tekanannya tidak melebihi 2 psig, sedangkan blower untuk menyatakan mesin dengan tekanan discharge antara 2 – 10 psig. Untuk mesin dengan
tekanan discharge di atas 10 psig disebut sebagai kompresor. Istilah blower juga digunakan untuk kompresor rotari positive displacement kapasitas aliran rendah yang memiliki rasio kompresi
tinggi. 2.1.2. Klasifikasi Fan
Fan dapat diklasifikasikan dalam 2 dua tipe yaitu: axial dan centrifugal. Axial fan beroperasi seperti propeler, yang menghasilkan aliran udara disepanjang porosnya. Axial fan dapat
dibagi menjadi 3 jenis, yaitu: tube-axial fan, vane axial fan dan propeller fan, yang dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Tube-axial fan lebih efisien dari pada propeller fan dengan ciri housing fan yang berbentuk silinder dipasang teapt pada radius ujung blade, dan diaplikasikan untuk sistem
pemanas, ventilasi, air conditioning dan industri, dengan tekanan rendah dan jumlah volume udara yang dialirkan besar.
Vane axial fan merupakan fan axial dengan efisiensi tinggi dengan ciri housing fan yang berbentuk silinder dipasang tepat pada radius blade, dan diaplikasikan untuk sistem sistem pemanas,
ventilasi, dan air conditioning yang memerlukan aliran lurus dan efisiensi tinggi. Propeller fan merupakan desain dasar fan aksial yang diaplikasikan untuk tekanan rendah dan volume udara
Universitas Sumatera Utara
yang dialirkan sangat besar volume. Fan jenis ini biasa diaplikasikan untuk sistem ventilasi yang menembus tembok.
Gambar 2.1. Tiga Jenis Blade Axial Fan
Tipe kedua yaitu centrifugal fan menghasilkan aliran udara dengan mempercepat arus udara secara radial dan mengubah energi kinetik menjadi tekanan. Centrifugal fan dapat menghasilkan tekanan
tinggi dengan efisiensi tinggi, dan dapat dibuat dalam berbagai tingkat kondisi operasional. Fan jenis ini memiliki beberapa jenis blade.
Seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.2 a forward curve, b radial blade, c radial tip, d backward-inclined, dan e air foil.
Gambar 2.2. Lima Jenis Blade Centrifugal Fan
a b
c d
e
Universitas Sumatera Utara
Forward curve fan memiliki kecepatan putar yang sangat rendah untuk mengalirkan sejumlah udara serta bentuk lengkungan blade menghadap arah putaran, sehingga kurang efisien
dibandingkan tipe air foil dan backward inclined. Fan jenis ini biasanya diaplikasikan untuk sistem pemanas bertekanan rendah, ventilasi, dan air conditioning radial blade fan secara umum
yang paling efisien diantara centrifugal fan yang memiliki bentuk blade mengarah titik poros. Fan jenis ini digunakan untuk pemindahan bahan dan industri yang membutuhkan fan dengan tekanan
di atas menengah. Radial tip fan lebih efisien dibandingkan fan tipe radial blade yang di desain tahan
terhadap keausan dan aliran udara yang erosif. Backward-inclined fan memiliki blade yang lurus dengan ketebalan tunggal. Fan ini
diaplikasikan pada sistem pemanas, ventilasi, air conditioning dan industri dimana blade akan mengalami lingkungan yang korosif dan lingkungan yang erosif.
Air foil fan adalah tipe centrifugal fan yang dikembangkan untuk memperoleh efisiensi tinggi. Fan ini diaplikasikan pada sistem pemanas, ventilasi, air conditioning dan udara bersih
industri dimana penghematan energi sangatlah penting.
2.1.3. Prinsip dan Desain Pengujian Model Skala
Persyaratan dari suatu model yang diskalakan harus memenuhi ketiga tujuan berikut ini: a.
Dapat mentranformasikan secara proporsional fitur pada kondisi asli yang sulit untuk ditangani sehingga dapat dikelola, seperti: ukuran yang sangat besar, aliran yang sangat
lambat, pelepasan energi yang sangat cepat, dan dimensi yang mikroskopis. b.
Memperpendek waktu eksperimen dengan menyederhanakan sejumlah variabel. c.
Dapat memberikan pemahaman yang mendalam terhadap suatu fenomena. Berbagai jenis model telah banyak digunakan dengan tujuan yang berbeda, antara lain:
a. Model subjektif, model ini merupakan model konseptual yang dikembangkan oleh
filsuf atau sosiologis, untuk merefleksikan pandangannya terhadap struktur kemanusiaan dan lingkungan sosial.
Universitas Sumatera Utara
b. Model kualitatif, model ini merupakan model yang sesuai dengan spesifikasi,
contohnya: i.
Breadboard model, yang memiliki sedikit kemiripan, namun fisiknya dapat membantu dalam memastikan suatu alat baru dapat berfungsi dengan baik
ii. Mock-up model, yang menampilkan bagian eksternal dari suatu konsep baru
namun kurang berfungsi dengan baik. iii.
Test bed, pilot plant, dan development model, yang merupakan perangkaian awal elemen yang esensial dari mesin baru, dengan tujuan untuk mengetahui adanya
malfuction dan untuk mengarahkan pengembangan selanjutnya. iv.
Prototype, merupakan produk akhir dari tahap pengembangan, dapat dilakukan penyesuaian final dan mengawali suatu seri dari produksi awal.
c. Model Analog, model ini dirancang untuk menampilkan hubungan kuantitatif antar
parameter yang dapat diatur, contoh sederhananya: model boneka dari mobil, kapal, pesawat terbang, dan peta geografi.
d. Model Matematis, model ini berkembang dengan adanya komputer dan analisis
sistem yang diterapkan mulai ilmu pengetahuan hingga keilmuan yang tidak dapat diukur secara kualitatif seperti, perilaku manusia, proses kejiwaan, fungsi biologis,
rencana tata kota, dan management. e.
Model Skala, merupakan suatu model eksperimenpengujian untuk menampilkan perilaku fisik dari suatu fenomena asli, atau suatu prototype.
2.1.4. Bahan Poros Pada Centrifugal Fan
Dalam penelitian ini, poros ditumpu oleh dua buah bantalan yang terhubung dengan motor listrik melalui V – Belt serta puli pada gambar 3.1 dengan data sebagai berikut :
• Daya motor
: 1 HP •
Voltage : 380 volt
• Phase
: 3 •
Frekuensi : 50 Hz
Universitas Sumatera Utara
• Diameter puli
: 100 mm di elektro motor 100 mm di fan blade
• Diameter poros
: 25 mm •
Jenis Bantalan : bantalan bola UKF 206 J FYH
• V-Belt
: A-37 MITSUBOSHI
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3. Skematik bahan uji backward inclined curve centrifugal fan 2 SWSI ;
1 Fan casing, 2 Fan impeller, 3 bantalan, 4 poros fan 5 Puli Fan, 6 V-belt, 7 Puli Motor, dan 8 Motor penggerak.
Universitas Sumatera Utara
Material yang digunakan pada poros adalah DURINOX F12N sesuai data terlampir, dengan data sebagai berikut :
• Tensile Strenght
: 455 Mpa •
Modulus Elastisitas : 220 GPa
2.2. Pengertian Dan Fungsi Poros
