Perancangan Dan Pengujian Pengadukan CPO Pada Mixer Kristalizer

KARYA AKHIR

PERANCANGAN DAN PENGUJIAN PENGADUKAN CPO

PADA MIXER KRISTALIZER

MUHAMMAD ALWI HASIBUAN 035202015

UNTUK MEMENUHI PERSYARATAN MEMPEROLEH GELAR SARJANA SAINS TERAPAN (DIPLOMA IV)

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK INDUSTRI

PROGRAM DIPLOMA - IV FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan keselamatan dan kesehatan. Shalawat beserta salam kita sampaikan kepada junjungan kita Nabi Besar Muhammad SAW yang telah membawah kita dari alam jahiliyah kepada alam yang berilmu pengetahuan. Sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya Akhir di PT. Pamina Adolina Unit Belawan Jl. Sulawesi II, Belawan dan menyelesaikan laporan karya akhir ini dengan tepat waktu.

Laporan ini disusun berdasarkan hasil pengamatan yang dilakukan di PT. Pamina Adolina Unit Belawan dan ditambah dengan teori yang berhubungan dengan percobaan

Penulis juga tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang bertanggung jawab, membantu, dan mendukung khususnya kepada :

1. Bapak Ir.H..Mulfi Hazwi , MSc. yang telah membimbing penulis dalam menyelesaikan karya Akhir serta memberikan nasehat, saran, memberikan sumbangan pikiran dan meluangkan waktunya dalam memberikan bimbingan.

2. Bapak Alfian Hamsi Msc, selaku ketua Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara

3. Ibu Norma Pardede yang telah menbimbing penulis selama mengerjakan Karya akhir di pengolahan minyak Goreng PT.Pamina Adolina Unit Belawan.

4. Bapak Asron Siregar Yang telah mengijinkan Penulis melakukan Karya Akhir di PT.Pamina Adolina Unit Belawan.

5. Bapak Mulianto yang banyak membantu dalam moral maupun material serta semangat

6. Bang Rizal yang telah banyak membantu dalam penyelesaian Karya Akhir dan memberikan ide-ide inovatif yang sangat mendukung alat Tangki Mixer Kristalizer ini

7. Bang Aprian supardi panggabean yang telah banyak membantu dalam menyelesaikan laporan karya Akhir ini.

8. Yus Shella Anggriani yang telah memberi semangat dan dukungan buat penulis

9. Orang tua dan Keluarga yang telah banyak menberikan semangat, nasehat, doa, motivasi maupun dukungan moril dan material kepada penulis.

10.Teman – teman Mahasiswa Jurusan Teknologi Mekanik Industri Khususunya anak “2003”. Dani Ha, Putra Candika, Dani Marulitua, Didi Dharwan, Koko Wiradinata, dan teman-teman lainnya.

Penulis menyadari bahwa laporan ini belumlah sempurna sehingga penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi kesempurnan laporan ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan ini dapat berguna dan bermanfaat.

Medan, September 2007

Penulis

(Muhammad Alwi Hsb) Nim: 035202015

DAFTAR ISI

Halaman

Kata Pengantar ………. i

Daftar Isi ……… iii

Daftar Gambar ………... vi

Daftar Tabel ………... vii

Daftar Literatur …..……….. viii

Daftar Notasi ………..……….. ix

BAB I PENDAHULUAN ……….. 1

1.1. Latar Belakang ………... 1

1.2. Batasan Masalah ……….. 3

1.3. Tujuan ……….. 3

1.4. Manfaat ……… 4

1.4.1. Bagi Mahasiswa……….. 4

1.4.2. Bagi Program Studi ………. 4

1.4.3. Bagi Perusahaan/ Instansi……… 4

1.5. Metodologi Pengumpulan Data ……… 5

BAB II TINJAUAN KEPUSTAKAAN ………. 7

2.1. Mixer………. 7

2.1.1. Jenis –Jenis Mixer ………... 8

2.1.2. Aplikasi Mixer……….. 11

2.1.3. Daya Yang dibutuhkan untuk mixer……… 14

2.2. Motor Induksi ………. 22

2.2.1. Konstruksi Motor Induksi ………. 22

2.2.2. Prinsip Kerja Motor Induksi ………... 23

2.3. Poros ………. 25

2.3.1. Macam – Macam Poros ………. 25

2.3.2. Hal – Hal yang Penting Dalam Perencanaan Poros ….. 26

2.3.3. Poros dengan Beban Puntir……… 28

2.2.4. Pemilihan Bahan …..………. 30

2.2.5. Perencanaan Diameter Poros……….. 32

2.2.6. Poros dengan Beben Puntir dan Lentur ……….. 33

2.2.7. Pemeriksaan Kekuatan Poros ……… 34

2.4. Pasak ………. 35

2.4.1. Macam –Macam Pasak ……… 35

2.4.2. Hal – Hal Penting dan Tata cara Perencanaan Pasak …. 36 2.5 Baling – Baling/ Fan ………. 37

2.5.1. Jenis/ Tipe Baling – Baling ………... 38

BAB III PEROSEDUR PEMBUATAN ALAT MIXER KRISTALIZER 41 3.1. Prosedur Kerja Mixer Kristalizer ……… 41

3.2. Pengujian Pengadukan CPO Pada Mixer Kristalizer……….. 44

3.3. Perhitungan Kekuatan Bahan ………46

3.3.1. Perhitungan Dan Analisa Pada Motor Yang dirancang .. 48

3.3.2. Perhitungan Dan Analisa Daya Gesek dan Bantalan … 50 BAB IV SISTEM MAINTENANCE ……… 51

4.1. Sistem Maintenance Pada Motor Listrik ……… 51

4.2. Sistem Maintenance Pada V-Belt dan Puli ……… 52

4.4. Sistem Maintenance Pada Baling – Baling/ Kipas …………. 53

4.5. Sistem Maintenance Pada Bearing atau Bantalan …………. 54

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ……… 55

5.1. Kesimpulan ……….. 55

5.2. Saran ……… 56

Daftar Pustaka ……… 57

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Tangki Mixer Kristalizer Gambar 2.1 Mixer Kristalizer

Gambar 2.2 Jenis mixer untuk pengolahan air limbah

(a,b) Baling-baling mixer, (c) mixer turbin, (d) mixer statis satu garis, (e) mixer turbin satu garis

Gambar 2.3. Pembersi Dinding (Scapper) Gambar 2.4. Pipa Sirkulasi dan Jalur

Gambar 2.5. Distribusi Tegangan Lingkaran Motor Gambar 2.6 Spline

Gambar 2.7. Macam-Macam Pasak Gambar 2.8. Jenis/Type baling-baling

Gambar 3.1. Pipa Pemasukan CPO dan Pipa Pemasukan Detergen Gambar 3.2 Pipa Pendingin

Gambar 3.3 Sistem Pemipaan Mixer Kristalizer Gambar 3.4. Mixer Kristalizer

Gambar 3.5 Pandangan Atas Tangki Mixer Kristalizer Gambar 3.6 Motor Listrik

Gambar 4.1 V-Belt dan puli Gambar 4.2 Baling-baling Kipas

DAFTAR TABEL

Tabel 2-1 Nilai k untuk Keperluan Daya Pencampuran

Tabel 2-2 Jenis Gradien kecepatan dan nilai waktu sesaat untuk proses Pengolahan air limbah

Tabel 2.3 Penggolongan baja secara umum

Tabel 2.4 Jenis-jenis faktor koreksi berdasarkan daya yang akan ditransmisikan

DAFTAR LITERATUR

1. Literatur 1 : Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering Treatment, Disposal Reuse, edition, New york, MacGraw-Hill, Inc,.1991. halaman 216, 215

rd 3

2. Literatur 2 : Sularso, Elemen Mesin 2, Jakarta Penerbit Erlanga, 1994. halaman 4, 7, 8

DAFTAR NOTASI

1. P : Daya (Watt)

2. k : Konstanta Laminer/turbulen

3.  : Kekentalan Dinamik Dari Fluida (N. s/m ) 2

4.  : Kerapatan Dari Fluida (kg/m3)

5. D : Diameter Impeller (m)

6. n : Putaran (rpm)

7. NR : Bilangan Reynold

8. F : Gaya (N)

9. A : Diagonal Baling-baling (m)

10. V : Kecepatan (m/s)

11.  : Berat Jenis (kN/m ) 3

12. Q : Kapasitas Aliran (m /s) 3

13. patm : Tekanan atmosfer (kN/m ) 2

14. G : Gradien Kecepatan (1/s)

15. v : Volume (m ) 3

16. td : Waktu Sesaat (detik)

17. p : Jumlah Katub

18. f : Ferekuensi (Hz)

19. s : Slip

20. ns : Putaran Stator (rpm)

22. T : Torsi (Nm)

23.  : Tegangan geser (kgf/mm ) 2

24. b : Tegangan Patah (kgf/mm )

2

25.  a : Tegangan ijin (kgf/mm ) 2

26. h : Tinggi (m)

27. Sf : Faktor keamanan 28. fc : Faktor Koreksi

29. ds : Diameter Shaft/poros (m)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Minyak kelapa sawit diperoleh dari pengolahan buah kelapa sawit. Secara garis besar buah kelapa sawit terdiri dari serabut buah (pericarp) dan inti (kernel). Serabut buah kelapa sawit terdiri dari tiga lapis yaitu lapisan luar atau kulit buah yang disebut pericarp, lapisan sebelah dalam disebut mesocarp atau pulp dan lapisan paling dalam disebut endocarp. Inti kelapa sawit terdiri dari lapisan kulit biji (testa), endosperm dan embrio.

Untuk menentukan apakah mutu minyak itu termasuk baik atau tidak diperlukan standard mutu. Ada beberapa faktor yang menentukan standard mutu yaitu kandungan air dan kotoran dalam minyak kandungan Asam lemak bebas (ALB), warna dan bilangan peroksida. Faktor lain yang mempengaruhi standar mutu adalah titik cair kandungan gliserida, refining loss, plastisitas dan supreadability, kejernihan kandungan logam berat dan bilangan penyabunan.

Minyak goreng adalah kebutuhan pangan yang termasuk dari 9 bahan pokok. Minyak goreng dapat diperoleh dari hewan (hewani) maupun tumbuhan (nabati). Minyak merupakan sumber energi yang mengandung asam essential, seperti asam linoleat dan asam arahibonat.

Pada proses pengolahan CPO menjadi Minyak Nabati banyak hal yang harus dilakukan untuk mendapatkan hasil yang diinginkan, tetapi ada hal yang harus diketahui antara lain yaitu teknik pengolahan pangan adalah suatu ilmu tentang proses

yang merubah bentuk bahan mentah menjadi bahan pangan. Pada proses pengolahan CPO juga terdapat Proses Pengkristalan yaitu kristalisasi. Kristalisasi ini digunakan pada Tangki Mixer Kristalisasi. maka penulis mempunyai ide untuk merancang Tangki Mixer Kristalizer yang sangat sederhana dengan prinsip yang sama.

Pada Tangki Mixer Kristalizer bertujuan untuk menjadikan fraksi stearin mengkristal akibat dari penambahan larutan detergen (campuran NaLS 0,8 % dan

MgSO 2 % ) dan pendinginan pada suhu 20 C.Muatan Tangki Mixer Kristalizer

berkapasitas 35 Liter.

4

0

1.2. Batasan Masalah

Sesuai dengan Judul Karya Akhir yang telah diberikan yaitu studi tentang Kerja Mixer kristalizer Pengadukan CPO di PT. Pamina Adolina Unit Belawan, maka yang menjadi pembahasan utama dalam karya akhir adalah tentang Mixer pada stasiun fraksionasi antara lain :

1. Kerja Mixer kristalizer Pada Umumnya, Khususnya dalam Pengadukan CPO

2. Bagian – bagian Mixer kristalizer dan Fungsinya. 3. Pengoperasian Mixer kristalizer

1.3. Tujuan

Adapun Tujuan dibuat Karya Akhir ini antara lain :

1. Menyelesaikan masa perkuliahan Program Studi Diploma – IV Program Studi Teknologi Mekanik Industri Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

2. Mengetahui Kerja dari Mixer kristalizer pengadukan CPO Pada Stasiun Fraksionasi di PT. Pamina Adolina Unit Belawan Jl. Sulawesi II Belawan

3. Mengetahui Proses Pengolahan dan produksi CPO di PT. Pamina Adolina Unit Belawan

4. Mengetahui bagian – bagian yang terdapat pada mixer di Stasiun Fraksionasi pada Pengadukan CPO.

5. Mengetahui tentang cara perawatan dan perbaikan (maintenance) dari Mixer kristalizer pada Stasiun Fraksionasi

6. Mengaplikasikan Ilmu yang didapat selama perkuliahan yang digunakan dalam proses perencanaan mixer kristalizer sebagai prototipe Karya Akhir nantinya

1.4. Manfaat

1.4.1. Bagi Mahasiswa/i

1. Sebagai media untuk mengenal atau memperoleh kesempatan untuk melatih diri dalam melaksanakan berbagai jenis pekerjaan yang ada di lapangan.

2. Sebagai bahan untuk mengenal berbagai aspek ilmu perusahaan baik langsung maupun tidak langsung.

3. Memperoleh kesempatan untuk melatih keterampilan dalam melakukan pekerjaan atau kegiatan lapangan.

1.4.2. Bagi Program Studi

1. Sebagai sarana untuk memperkenal Program Studi Diploma – IV Program Studi Teknologi Mekanik Industri Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, pada lingkungan masyarakat dan perusahaan.

2. Sebagai sarana untuk memperoleh kerja sama antara pihak Fakultas dengan perusahaan

3. Sebagai masukan dari penerapan disiplin ilmu dari kurikulum tersebut apakah masih ada relevansinya dengan keadaan dilapangan

.

1.4.3 Bagi Perusahaan/ Instansi

1. Sebagai bahan bandingan atau usulan bagi perusahaan didalam usaha menyelesaikan permasalahan diperusahaan

2. Sebagai bahan untuk mengetahui eksistensi perusahaan dari sudut pandang masyarakat khususnya mahasiswa/i yang melakukan Karya Akhir

3. Sebagai mitra perusahaan berupa teori ilmu pengetahuan yang berguna untuk memperbaiki sistem kerja yang lebih baik

4. Sebagai sumbangan perusahaan didalam peranannya untuk memajukan pembangunan dibidang pendidikan

1.5 Metodologi Pengumpulan Data

Dalam melaksanakan karya Akhir dilakukan kegiatan – kegiatan yang meliputi :

1. Persiapan dan Orientasi

Mempersiapkan hal – hal yang perlu untuk kegiatan penelitian, pengenalan perusahaan, membuat permohonan karya Akhir, membuat proposal dan konsultasi pada dosen pembimbing

2. Studi Kepustakaan

Studi literature yaitu mempelajari buku-buku karangan ilmiah yang berhubungan dengan masalah yang berkaitan tentang kegiatan pembuatan Karya akhir terutama pada mixer kristalizer pengadukan CPO

3. Peninjauan Lapangan

Melihat langsung keadaan perusahaan, wawancara dengan pemimpin atau staf perusahaan sehingga dapat diperoleh gambaran perusahaan, organisasi dan manajemen dari proses produksi

4. Pengumpulan data

Pengumpulan data yang akan digunakan untuk penyusunan laporan Karya Akhir dengan cara :

a. Pengamatan langsung terhadap objek.

b. Data yang menyangkut tentang perusahaan seperti sejara berdirinya, lokasi perusahaan, struktur serta proses produksi

c. buku-buku manual Operasional pabrik

d. Wawancara dengan pihak mekanik dan ikut serta dalam pengerjaan peralatan produksi yang rusak

5. Analisa dan Evaluasi data

Data yang diperoleh dianalisa dan dievaluasi bersama-sama dosen pembimbing

6. Membuat Draft Laporan

Membuat penulisan Draft Karya Akhir sehubungan dengan data yang diperoleh dari perusahaan

7. Asistensi

Melaporkan hasil penulisan Karya Akhir kepada dosen pembimbing untuk melakukan bimbingan

8. Penulisan Laporan

Draft Karya Akhir yang telah disetujui oleh dosen pembimbing siap dijilid.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Mixer

Mixer merupakan elemen mesin yang utama dalam pembahasan Karya Akhir ini. Pada Mixer yang digunakan ini terjadi operasi pencampuran CPO dengan menggunakan pompa. Pengisian dimulai dari garis Level Switch Low (LSL) melalui bagian dasar tangki sehingga mencapai garis Level Switch Medium (LSM) yaitu 80%. setelah kondisi LSM tercapai, aliran CPO berhenti secara otomatis digantikan dengan aliran detergen sampai mencapai batas Level Switch High (LSH) yaitu 20%. Detergen yang digunakan dalam kristalizer terdiri dari 0,8% NaLS 0,2% dan 97,2% air, kegiatan ini dilakukan secara terus menerus.

4 MgSO

Keterangan :

1. Pipa sirkulasi Pendingin

2. Dinding Luar Tangki Mixer Kristalizer 3. Dinding Dalam Tangki Mixer Kristalizer

4. Pembersih Dinding Tangki Kristalizer (Scapper) 5. Tali Belt

6. Puli 7. Gear box

8. Pipa Pemasukan CPO dan Detergen 9. Shaft/Poros

10. Bearing

Detergen ini berfungsi untuk mengikat fraksi stearin sedangkan

berfungsi sebagai surfactant agent sehingga kristal stearin yang terbentuk lebih baik. Pengisian campuran CPO dan detergen ini bertujuan agar terbentuknya pengkristalan yang baik.

4 MgSO

Fluida yang digunakan Pada Mixer Tangki Mixer Kristalizer ini iala CPO dan detergen (0,8% NaLS 0,2% dan 97,2% air). Kapasitas tangki mixer kristalizer

sebanyak 35 Liter terdiri dari 80% CPO atau 28 liter dan 20% Detergen atau 7 liter. 4

MgSO

2.11. Jenis-jenis Mixer

a. Mixer yang menggunakan Baling-baling

Proses Pencampuran air dengan cara ini biasanya terjadi karena adanya aliran turbulensi air, dimana gaya inersia lebih mendominasi. pada

umumnya, makin kencang aliran atau kecepatan alir tinggi maka akan menghasilkan turbulensi yang tinggi pula, dengan demikian akan

kan pada aliran laminar dan turbulen, seperti terlihat dalam gambar 2.2.a

b.

ng baik dibutuhkan waktu 10 – 30 menit seperti terlihat pada gambar 2.2.b.

c.

zat kimia yang biasanya untuk flokulasi seperti terlihat pada gambar 2.2.d

memudahkan atau mengefisiensikan proses pencampuran tersebut.

Pada dasarnya, dari gaya inersia dan hukum kekentalan dikembangkan persamaan matematik yang berhubungan dengan berapa besar daya yang diguna

Mixer dengan baling-baling kincir

Mixer kincir biasanya bergerak secara lambat, karena cakupannya meliputi seluruh permukaan air yang dicampurkan. Biasanya digunakan pada alat flokulasi dan koagulan, seperti Aluminium, Ferite Sulfat dan lain-lain, yang bercampur dengan Lumpur dan membentuk ikatan antara zat-zat semakin banyak karena mengalami pencampuran, tetapi pengaruh tegangan geser dari baling –baling akan dapat juga memecahkan flok-flok ke ukuran yang lebih kecil, tetapi persentasenya kecil, dan untuk menghasilkan flok ya

Mixer Statis Satu Garis

Mixer statis memiliki karakteristik yang identik dengan kekurangan dari elemen – lemen yang bergerak, contohnya mixer statis satu garis untuk mencampurkan zat –

d Mixer Pneumatik/ Turbin

Pada mixer pneumatik ini, terletak didasar tangki dan biasanya digunakan pada tangki flokulasi, dimana pada saat udara yang bercampur zat kimia diinjeksikan dari dasar tangki, daya atau energi akan hilang dengan bersamaan saat gelem

.

bung – elembung udara naik keatas, seperti terlihat pada gambar 2.2.e

Gambar 2.2

er turbin, (d) mixer statis satu aris, (e) mixer turbin satu garis

g

Jenis mixer untuk pengolahan air limbah (a,b) Baling-baling mixer, (c) mix

2.1.2 Aplikasi Mixer

Mixer Kristalizer ini digunakan untuk mengaduk suatu campuran zat atau substansi dengan substansi lainnya dengan menggunakan putaran motor melalui impeller atau propeller, tetapi pada aplikasinya prinsip kerja mixer itu sendiri dapat dibalikkan. Maksudnya mixer tersebut diam tetapi laju aliran yang mengaduk dengan

ndirinya.

Pen

ncamp

ian CPO dapat dimasu

berfungsi sebagai surfactant agent sehingga kristal stearin yang terbentuk lebih baik.

se

a. campuran Zat dengan Aliran Deras

Pada pencampuran aliran deras ini, prinsip utamanya adalah untuk mencampurkan secara merata satu substansi dengan substansi lainnya. pe uran ini terjadi pencampuran antara CPO dengan detergen (0,8 % NaLS 0,2% MgSO₄dan 97,2% air) sebelum CPO dimasukkan kedalam mixer Kristalizer, CPO terlebih dahulu

di endapkan kedalam tangki intermediet yang bertujuan untuk mengendapkan kotoran – kotoran yang terkandung dalam CPO berupa lumpur tanah. Kemud

kkan kedalam Mixer Kristalizer dengan menggunakan pompa.

Pengisian dimulai dari garis Level Switch Low (LSL) melalui bagian dasar tangki sehingga mencapai garis Level Switch Medium (LSM) yaitu 80%. Setelah kondisi LSM tercapai, aliran CPO berhenti secara otomatis digantikan dengan aliran detergen sampai mencapai batas Level Switch High (LSH) yaitu 20 %. NaLS (natrium

laury sulfat) berfungsi untuk mengikat fraksi stearin sedangkan MgSO

4

Pengisian detergen ke kristalizer dilakukan dengan menggunakan pipa yang sama dengan pipa yang digunakan untuk mengalirkan CPO guna menghemat

penggunaan pipa agar sisa-sisa CPO didalam pipa dapat terbilas oleh detergen. NaLS terlebih dahulu dilarutkan dalam tangki penyiapan NaLS sesuai dengan konsentrasi yang diinginkan karena NaLS akan sukar melarut bila dicampurkan sekaligus bersam

u

but dialirkan sebagian ke kristaliser dan sebagian lagi diinjeksikan ke Knife M

l

nya dialirkan ke balance. Suhu air pending

scrapper pada ujung lengannya.Pengadukan scapper ini bertujuan agar

CPO-Detergen

4. Pemerataan penyebaran kristal

a–sama dengan MgSO₄dan dapat menimbulkan gumpalan – gumpalan NaLS. NaLS yang telah larut tersebut dialirkan ke tangki detergen dan ditambahkan MgSO

4 sebanyak konsentrasi yang diinginkan. Detergen tersebut kem dian dialirkan

ke penukar panas untuk didinginkan sampai mencapai suhu 18 0C. Kemudian detergen terse

ixer.

Pendinginan di kristalizer menggunakan air pendingin yang telah didinginkan di chiller. Air pendingin tersebut dimu ai pada saat pengisian CPO ke tangki kristalizer. Pada saat suhu mencapai 200C pendinginan dihentikan.Air pendingin dialirkan dari bagian atas tangki menuju ke bawah pada jaket (mantel). Air pendingin selanjutnya masuk ke floter tank dan disirkulasikan kembali. Sebagian dari air pendingin diganti dengan air baru, sedangkan sisa

in keluar kristaliser pada range 20-250C.

Selama proses pendinginan ini campuran juga di aduk dengan pengaduk yang dilengkapi

terbentuk:

1. Menghomogenkan campuran 2. Mencegah pembekuan CPO 3. Pemerataan suhu di setiap titik

Scapper pada ujung lengan pengaduk berfungsi untuk mencegah akumulasi

kristal stearin pada dinding tangki. Untuk mempercepat pencampuran CPO dengan detergen di dalam kristelizer juga dilakukan sirkulasi bahan dari bagian bawah ke atas dengan menggunakan pompa.

Gambar 2.3. Pembersi Dinding (Scapper)

b. Sirkulasi Pada CPO dan Detergen

Pensirkulasian Pada Tangki Mixer Kristalizer ini bertujuan agar tidak terjadinya penggumpalan – penggumpan yang terlalu kental pada bawah dasar pada saat terjadinya pengadukan CPO dan Detergen pada tangki kristalizer ini maka dari itu perlu dilakukan pensirkulasian.

Sirkulasi CPO dan detergen ini dilakukan pada saat pengisian CPO dan detergen bekerja, Pipa sirkulasi selalu terbuka pada saat pengisian CPO dan Detergen. Pensirkulasian didorong oleh pompa menuju pipa pemasukan. dan pengosongan dilakukan hingga pada garis level Switch low (LSL), dengan adanya sisa-sisa

pengadukan yang sudah mengkristal akibat pengosongan pada garis level switch Low (LSL) maka disirkulasikan kembali kedalam pipa pemasukan. pemasukan CPO sebanyak 80 % atau pada tangki kristalizer ini 28 Liter dan diteruskan pada detergen sebanyak 20 % atau 7 liter. Pensirkulasian bekerja secara terus menerus hingga terjadinya kembali pengosongan setelah terbentuknya pengkristalan

Gambar 2.4. Pipa Sirkulasi dan Jalur

Pemasukan CPO dan Detergen

2.1.3 Daya Yang Dibutuhkan Untuk Pencampuran

Daya yang dibutuhkan untuk pencampuran yang menggunakan mixer propeller, dan turbin mixer, mixer statis, mixer pneumatik diganbarkan dalam pembahasan ini.

a. Daya Mixer yang Menggunakan Baling-baling

Proses pencampuran air dengan cara ini biasanya terjadi kerena adanya aliran turbelensi air, dimana gaya inersia lebih mendominasi. pada umumnya, makin kencang aliran atau kecepatan alir tinggi maka akan menghasilkan turbulensi yang tinggi pula, dengan demikian akan memudahkan atau mengefisienkan proses pencampuran tersebut.

Pada dasarnya, dari gaya inersia dan hukum kekentalan dikembangkan persamaan matematik yang berhubungan dengan berapa besar daya yang digunakan pada aliran laminar dan turbulen.

Laminar : pk..n .2 D3

……..(2-1)

Turbulen : p k..n3.D5

……..(2-2)

Dimana :

P = Daya yang digunakan (watt)

k = Konstanta laminar/turbulen untuk aliran

 = Kekentalan dinamik dari fluida (N. s/ m2)

 = Kerapatan dari fluida (kg/ m3) D = Diameter impeller (m)

n = Putaran per detik (Rpm)

Nilai dari k ditentukan pada table 2-1. Untuk aliran turbulen, jika dikondisakan pusaran air telah dihilangkan oleh baling-baling dari mixer pada

saat dalam tangki, yang diperkirakan mengalami kehilangan daya sebesar 10% dari diameter tangki pada saat menabrak dinding tangki dan baling-baling.

Tabel 2-1 Nilai k untuk Keperluan Daya Pencampuran

Impeler Laminar Turbulen

Baling-baling berbentuk persegi, dengan 3 buah mata

41,0 0,32

Baling-baling bertingkat dua, dengan 3buah mata

43,5 1,00

Turbin, dengan 6 buah mata datar

71,0 6,30

Turbin, dengan 6 buah mata melengkung

70,0 4,80

Turbin angina, dengan 6buah mata

70,0 1,65

Turbin, dengan 6 buah mata ujung panah

71,0 4,00

Kincir sejajar. dengan 6 buah mata

36,5 1,70

Turbin, tertutup dengan 2 buah mata lengkung

97,5 1,08

Turbin tertutup dengan stator 172,5 1,12

Persamaan 2-1 diberikan jika angka Reynold lebih kecil dari 10, dan persamaan 2-2 diberikan jika angka Reynold lebih besar dari 10,000. Pemberian angka Reynold ditentukan dengan rumus :

 

D N

2 

…….(2-3) n

R

Dimana :

D = Diameter Impeler (m) n = Rev/s atau Rpm

= Kerapatan dari fluida (kg/ m3)

= Kekentalan dinamik dari fluida (N. s/ m2)

Mixer dengan baling – baling kecil dan kecepatan tinggi baik untuk penyebaran gas-gas dalam air pada pengolahan kimia. sedangkan mixer dengan gerak lambat baik untuk mencampurkan antara dua fluida, sebagai contoh adalah pencampuran CPO dengan detergen yang biasanya untuk flokulasi atau pengikatan zat – zat kimia agar menggumpal dan terbentuknya kristalisasi.

Pusaran air atau putaran dari massa cairan, harus dibatasi sesuai dengan jenis baling-baling. karena pusaran air yang bertabrakan dengan kecepatan baling-baling mixer akan mengurangi efektisitas dari mixer. Jadi dapat diatasi dengan merancang impeller atau baling-baling dengan sudut yang tidak terlalu vertikal, begitu juga dengan jarak antara baling-baling dan tangki air olahan.

b. Daya Mixer dengan Baling-baling Kincir

Mixer kincir biasanya bergerak secara lambat, Karena cakupannya meliputi seluruh permukaan air yang dicampurkan. Biasanya digunakan pada alat flokulasi dan koagulan, seperti Aluminium, ferite sulfat dan lain-lain, yang bercampur dengan Lumpur membentuk ikatan antara zat-zat semakin banyak karena mengalami pencampuran, tetapi pengaruh tegangan gesar dari baling-baling akan dapat juga memecahkan flok-flok ke ukuran yang lebih kecil, tetapi persentasenya kecil, dan untuk menghasilkan flok yang baik dibutuhkan wakti 10-30 menit.

Adapun rumus yang biasa digunakan dalam mixer ini didasarkan dari percobaan dengan mixer yang ukurannya disesuaikan:

…..(2-4) …..(2-5) 2 2 2 2   Av C Fd  Dimana :

FD = Gaya Tarik (N)

CD = Koefisien dari gaya tarik antara cairan dan baling-baling A = Diagonal dari baling –baling (m)

 = Rapat Massa fluida (kg/ m3) P = Daya yang dibutuhkan (Watt)

Vp = Kecepatan kincir berputar, biasanya 0,6 – 0,75 m/s P

DAv

C F

P _{D P} 

P D

c. Daya Mixer Statis Satu Garis

Mixer statis memiliki karakteristik yang identik dengan kekurangan dari elemen-elemen yang bergerak, contohnya mixer statis satu garis untuk mencampurkan zat-zat kimia yang biasanya untuk flokulasi. Adapun yang dibutuhkan untuk mixer statis iini adalah seperti persamaan berikut ini.

P





.

Q.

h

………..(2-6)

Dimana :

P = Daya yang dibutuhkan (kW) Q = Kapasitas Aliran (m3/s)

h = Heat loses sepanjang mixer (m)

 = Berat jenis air ( kN/m ) 3

d. Mixer Pneumatik/ Turbin

Pada mixer pneumatik ini, terletak didasarkan tangki dan biasanya digunakan pada tangki flokulasi, dimana pada saat udara yang bercampur zat kimia diinjeksikan dari dasar tangki, daya atau energi akan hilang dengan bersamaan saat gelembung – gelembung udara naik ke atas. adapun daya yang terbuang dirumuskan sebagai berikut :

………..(2-7)

a c a a

p P V P P . .ln

Dimana :

P = Daya yang dibutuhkan (kW) Pa = Tekanan atmosfer (kN/m ) 2

Va = Volome udara pada tekanan atmosfer (m ) 3 Pc = Tekanan udara pada saat akan pecah (kN/m ) 2

2.1.4. Kehilangan Energi Dalam Pencampuran

Tenaga yang masuk atau digunakan per unit volume dari cairan dapat digunakan sebagai ukuran kasa dari efektifitas pencampuran. berdasarkan alasan tersebutlah tenaga masukkan menghasilkan gerakan putaran yang besar, dan gerakan putaran tersebiutlah yang menghasilkan pencampuran yang lebih baik.

Dalam mempelajari perkembangan dan efek dari gradient kecepatan (G) dalam tangki penggumpalan dari bermacam-macam tipe dan perkembangan dari persamaan-persamaan dapat digunakan untuk mengoperasikan sistem pencampuran.

V P G





……….(2-8)

Dimana :

G = Gradien Kecepatan (1/s) P = Daya ( W)

 = Kerapatan Jenis (N. s/ m2) V = Volume ( m3)

dalam persamaan 2-8, G merupakan Gradien kecepatan dari cairan, yang mana nilai G tergantung pada daya masukan, kerapatan jenis dari cairan, dan volume. dengan

mengalikan kedua sisi dari persamaan 2-8 dengan teori waktu sesaat td = V/Q (terdapat pada table 2-2).

  PV Q V P Q V Gtd 1 

 ……(2-9)

Dimana :

td = Waktu sesaat (s)

Q = Kapasitas aliran (m /s) 3

Tabel 2-2 Jenis Gradien kecepatan dan nilai waktu sesaat untuk proses pengolahan air limbah

Jarak dari nilai Proses

Waktu Sesaat Nilai G, s1 Pencampuran

Jenis operasi pencampuran dalam

pengolahan air limbah 5 – 20 s 250 – 1,500

Pencampuran cepat yang berhubungan dengan proses

filtrasi

<1 – 5 s 1,500 – 7,500

Flokulasi Jenis operasi yang menggunakan

air limbah 10 – 30 Menit 20 – 80

Flokulasi yang menggunakan

proses filtrasi 2 – 10 Menit 20 – 100

Flokulasi yang berhubungan langsung dengan media filtrasi

granula

2 – 5 Menit 30 – 150

2.2. Motor Induksi

Motor induksi banyak digunakan dalam industri baik skala besar maupun skala kecil karena motor induksi mempunyai konstruksi yang sangat baik, harga yang murah dan mudah dalam pengaturan kecepatannya. stabil ketika berbeban dan mempunyai efisiensi yang tinggi. mesin induksi atau sinkron pada umumnya hanya memiliki satu suplai tenaga yang mengeksitasi belitan stator. Belitan rotornya tidak berhubungan langsung dengan sumber tenaga listrik, melainkan belitannya dieksitasi oleh induksi dari perubahan medan magnetic yang disebabkan oleh arus pada belitan stator.

2.2.1 Konstruksi Motor Induksi

Disebut motor induksi karena dalam hal penerimaan tegangan dan arus pada rotor dilakukan dengan jalan induksi. jadi pada motor induksi, rotor tidak langsung meneriama tegangan atau arus dari luar. Motor Induksi terdiri dari dua bagian penting yaitu stator dan rotor. rotor dan stator merupakan rangkaian magnetik yang berbentuk silinder dan simetris. Diantara rotor dan stator terdapat celah udara yang sempit.

a. Stator

Komponen stator adalah bagian terluar yang diam membawa arus satu phasa. Stator terdiri dari tumpukan laminasi yang menjadi alur kumparan. tiap kumparan tersebar dalam beberapa alur yang disebut belitan phasa dimana untuk tiga motor phasa belitan terpisah secara listrik sebesar 120 . 0

Bila stator tersebut dicatu oleh tegangan tiga phasa yang setimbang, maka pada stator tersebut akan muncul suatu medan magnet pada celah yang berputar pada

kecepatan serempak yang besarnya direntukan oleh jumlah katup (p) dan frekuensi stator (f) yang dirumuskan dalam persamaan (2-10)

p n_s

………..(2-10)

f

. 120 

Dimana :

ns = Putaran sinkron medan putaran stator (rpm)

f = Frekuensi (HZ)

p = Jumlah Katup

b. Rotor

Jenis rotor yang banyak digunakan pada motor induksi ialah rotor sangkar tupai. Pada prinsipnya rotor sangkar tupai disusun dari batang-batang konduktor yang kedua ujungnya disatukan oleh cincin yang dibuat dari bahan konduktor pula sehingga bentuknya menyerupai sangkar tupai.

2.2.2 Prinsip Kerja Motor Induksi

Motor Induksi adalah peralatan pengubah energi elektromekanis, dimana terjadi perubahan energi dari bentuk enrgi listrik ke bentuk mekanis. pengubahan energi ini bergantung pada keberadaan fenomena alami magnetic dan medan listrik yang saling berkaiatan pada satu sisi dan gaya mekanis dan gerak disisi lainnya. adapun prinsip kerja motor induksi tiga phasa mengikuti langkah langkah sebagai berikut :

a. Apabila sumber tegangan 3 phasa dipasang pada kumparan, stator akan timbul medan putaran dengan kecepatan ns yang besarnya ditunjukkan pada persamaan

2-10 yaitu :

p f n_s 120.

b. Medan putaran stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor. Akibatnya pada kumparan rotor timbul tegangan induksi (GGL) sebesar E2 yang

besarnya yaitu : E2 4,44.f.N2.m ………(2-11)

Dimana :

E2 = Tegangan induksi pada rotor saat rotor dalam keadaan diam

N2 = Jumlah lilitan kumparan rotor m = Fluksi maksimum

c. Karena batang konduktor merupakan rangkaian yang tertutup maka GGL akan menghasilkan arus (I).

d. Adanya arus (I) didalam medan magnet akan menimbulkan gaya (f) pada rotor. e. Bila kopel mula menghasilkan oleh gaya (f) cukup besar untuk memikul kopel

beban, rotor akan berputar searah medan putar stator.

f. GGl, induksi timbul karena terpotongnya batang konduktor (rotor) oleh medan putar stator. artinya agar GGl induksi tersebut timbul, diperlukan adanya perbedaan relatip antara kecepatan medan putar stator (ns) dengan kecepatan

berputar rotor (nr).

g. Perbedaan kecepatan antara nr dan ns disebut slip (s), dinyatakan dengan

% 100    s r s n n n

h. Bila nr = ns, tegangan tidak akan terinduksi atau arus tidak akan mengalir pada

kumparan rotor, dengan demikian tidak akan dihasilkan kopel. kopel ditimbulkan jika nr < ns

2.3. Poros

Poros merupakan salah satu bagian terpenting dalam setiap mesin yang berfungsi untuk meneruskan daya dan putaran. Peranan utama yang penting dalam sistem transmisi itu dipegang oleh poros.

Poros adalah suatu bagian stasioner yang berputar, biasanya berpenampang bulat dimana terpasang elemen-elemen seperti: kopling, roda gigi, pulley, roda gila, engkol sproket, dll.

2.3.1 Macam-Macam Poros

Menurut pembebanannya poros diklasifikasikan menjadi: a) Poros Transmisi

poros jenis ini mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur. daya ditransmisikan kepada poros melalui kopling, roda gigi, puli sabuk atau soket rantai dan lain-lain.

b) Poros Spindel

Poros transmisi yang relatif sangat pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran disebut spindel. syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus relati

c) Poros Gandar

poros seperti yang terpasang diantara roda – roda kereta barang, dimana tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang – kadang tidak boleh berputar, disebut gandar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur, kecuali jika gerakan oleh penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir juga.

2.3.2 Hal-hal Penting Dalam Perencanaan Poros

Hal-hal penting untuk merencanakan sebuah poros, perlu diperhatikan pada : a. Kekuatan Poros

Suatu proses transmisi harus dapat menahan beban seperti: puntiran, lenturan, tarikan dan takanan. selain itu poros juga mendapatkan beban tarik atau tekan seperti poros baling-baling kapal atau turbin. Oleh karena itu, poros harus dibuat dari bahan pilihan yang kuat dan tahan terhadap beban-beban tersebut.

b. Kekakuan Poros

Walaupun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi jika lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar, akan mengakibatkan terjadinya getaran dan suara. Oleh karena itu,disamping kekuatan poros, kekakuannya juga harus dipertimbangkan sesuai dengan jenis mesin yang dilayani.

c. Putaran Kritis

Suatu mesin bila putarannya dinaikkan,maka pada harga putaran tertentu akan terjadi getaran yang sangat besar dan disebut putaran kritis. hal ini dapat terjadi pada turbin, motor torak, motor listrik dan lain-lain. Putaran ini harus dihindari dengan membuat putaran kerja lebih rendah dari putaran kritisnya.

d. Korosi

Bahan – bahan tahan korosi (termasuk plastik) harus dipilih untuk poros propeleler dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yan g korosif. demikian pula untuk poros-poros yang terancam kavitasi, untuk itulah harus dilakukan perlingan terhadap korosi.

e. Bahan Poros

Poros transmisi biasa dibuat dari bahan yang ditarik dingin dan difinishing seperti baja karbon yang dioksidasikan dengan ferra silikon dan di cor. Pengerjaan dingin membuat poros menjadi keras dan kekuatannya menjadi besar.

Poros – poros yang dipakai untuk putaran tinggi dan beban berat umumnya dibuat dari baja panduan dengan pengerasan kulit yang tahan terhadap keausan. beberapa diantaranya adalah baja khrom nikel, baja khrom nikel molibden, baja krom, dll.

baja diklasifikasikan atas baja lunak, baja liat, baja agak keras, dan baja keras. Baja liat dan baja agak keras banya dipilih untuk poros. kandungan karbonnya adalah seperti tertera dalam tabel 2.3. Baja lunak tidak dinjurkan untuk dipergunakan sebagai poros penting. baja agar keras jika diberi perlakuan panas secara tepat dapat menjadi bahan poros yang sangat baik.

Tabel 2.3. Penggolongan baja secara umum

Golongan Kadar C (%)

Baja Lunak 0 – 0,15

Baja Liat 0,2 – 0,3

Baja agak keras 0,3 – 0,5

Baja keras 0,5 – 0,8

Baja sangat keras 0,8 – 1,2

Sumber : Elemen Mesin 2, Sularso, hal 4

Meskipun demikian, untuk perencanaan yang baik tidak dapat dianjurkan untuk memilih baja atas dasar klasifikasi yang terlalu umum seperti diatas. sebaiknya pemilihan dilakukan atas dasar standart yang ada

Nama dan lambang dari bahan-bahan menurut standart beberapa negara serta persamaan dengan JIS (standart Jepang) untuk poros

2.3.3. Poros dengan beban puntir

Jika diketahui bahwa poros yang dirancang/direncanakan tidak mendapatkan beban lenturan, tarikan, atau tekanan, maka kemungkinan adanya penambahan beban tersebut perlu di perhitungkan dalam faktor keamanan yang diambil. hal-hal yang perlu diperhatikan akan diuraikan sebagaoi berikut.

Pertama ambillah suatu kasus dimana daya P (kW) harus ditransmisikan dan putaran poros n1 (rpm) diberikan jika P adalah daya rata-rata yang diperlukan maka

harus dibagi dengan efisiensi mekanis  dari sistem transmisi untuk mendapatkan daya penggerak mula yang diperlukan. Daya yang besar diperlukan pada saat start

atau mungkin beban yang besar terus bekerja setelah start, dengan demikian faktor koreksi diperlukan pada perencanaan,

jika P adalah daya nominal output motor penggerak, maka faktor keamanan diperlukan daya perencanaan. jika faktor koreksi adalah fc maka daya rencana Pd (kW) sebagai patokan adalah

Pd = fc. N “Literatur Sularso, Kiyokatsu Suga, hal 7”...(2-13)

di mana:

Pd = daya rencana (kW)

fc = faktor koreksi

N = daya nominal keluaran motor penggerak (kW).

Ada beberapa jenis faktor koreksi sesuai dengan daya yang akan ditransmisikan adalah

Tabel 2.4 Jenis-jenis faktor koreksi berdasarkan daya yang akan ditransmisikan

Daya yang Akan Ditransmisikan fc

Daya rata-rata yang diperlukan 1,2 - 2,0

Daya maksimum yang diperlukan 0,8 - 1,2

Daya normal 1,0 - 1,5

Jika daya diberikan dalam kuda (PS), maka harus dikalikan dengan 0,735 untuk mendapatkan daya dalam kW.Apabila momen puntir (disebut juga momen rencana) adalah T (Kg.mm) maka :

102 1000

/ 

T

P_d  ...(2-14)

maka persamaan

Pd =

102 ) 60 / 2 )( 1000 /

(t n₁

...(2-15) Sehingga T = 1 5 10 9,74 n p_d

 ...(2-16)

Bila momen rencana T (kg.mm) dibebankan pada suatu diameter poros ds (mm), maka tegangan geser  (kg/mm ) yang terjadi adalah 2

3 3 . 1 , 5 16 / _s s d T d T   

 “Literatur Sularso, Kiyokatsu Suga, hal 7” ...(2-17)

2.3.4 Pemilihan Bahan

Poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja karbon yang di-finish dingin (disebut bahan S-C) yang dihasilkan dari Ingot yang di-Kill (baja yang dideoksidasikan dengan ferrosilikon dan dicor, kadar karbon terjamin). Jenis-jenis baja S-C beserta sifat-sifatnya dapar dilihat pada Tabel 2.5

Tabel 2.5 Batang baja karbon yang difinis dingin (Standar JIS)

Kekerasan Lambang Perlakuan

Panas

Diameter (mm)

Kekuatan Tarik

(kg/mm2) HRC (HRB) HB Dilunakkan 20 atau kurang

21 – 80

58 – 79 53 – 69

(84) - 23 (73) - 17

- 144 - 216 S35C-D

Tanpa dilunakkan

20 atau kurang 21 – 80

63 – 82 58 – 72

(87) - 25 (84) - 19

- 160 - 225 Dilunakkan 20 atau kurang

21 – 80

65 – 86 60 – 76

(89) - 27 (85) - 22

- 166 - 238 S45C-D

Tanpa dilunakkan

20 atau kurang 21 – 80

71 – 91 66 – 81

12 - 30 (90) - 24

- 183 - 253 Dilunakkan 20 atau kurang

21 – 80

72 – 93 67 – 83

14 - 31 10 - 26

- 188 - 260 S55C-D

Tanpa dilunakkan

20 atau kurang 21 – 80

80 - 101 75 – 91

19 - 34 16 - 30

- 213 - 285

sumber: Sularso, Kiyokatsu Suga, “Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin”

Selain itu faktor keamanan itu faktor keamanan untuk batas kelelahan puntir Sf1

dengan nilai 5,6 diambil untuk bahan SF dengan kekuatan yang dijamin, dan 6,0 untuk bahan S-C dengan pengaruh masa dengan baja paduan. Jika poros tersebut dan pengaruh kekasaran permukaan juga diperhatikan yang dinyatakan sengan Sf2 yang

mempunyai nilai sebesar 1,3-3,0. (Literlatur Sularso, Kiyokatsu Suga, hal 8) maka besarnya adapat dihitung dengan :

“Literatur Sularso, Kiyokatsu Suga, hal 7”...(2-18) 2 1 Sf Sf  

B

a





dimana:



a = tegangan geser izin (kg/mm2)



b = kekuatan tarik bahan (kg/mm2)

Sf1 = faktor keamanan yang bergantung pada jenis bahan, di mana untuk bahan S-C besarnya adalah 6,0.

Sf2 = faktor keamanan yang bergantung dari bentuk poros, di mana harganya berkisar antara 1,3 – 3,0.

2.3.5 Perencanaan Diameter Poros

Diameter poros dapat diperoleh dari rumus :

“Literatur Sularso, Kiyokatsu Suga, hal 8” ...(2-19) 3 1           b t



  T

a

C K 5,1 s d

di mana: ds = diameter poros (mm)



a = tegangan geser izin (kg/mm2)

Kt = faktor koreksi tumbukan, harganya berkisar antara

1,0 = Jika beban dikenakan secara halus 1,0 – 1,5 = Jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan 1,5 – 3,0 = Jika beban dikenakan dengan kejutan

Cb = faktor koreksi untuk kemungkinan terjadinya beban lenturdengan harga 1,2 sampai 2,3 dalam perencanaan ini diambil 1,0 karena diperkirakan tidak akan terjadi beban lentur

2.3.6 Poros Dengan Beban Puntir dan Lentur

Gambar 2.5. Distribusi Tegangan Lingkaran Motor

poros pada umumnya meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi dan rantai. dengan demikian poros tersebut mendapat beban puntir dan lentur sehingga pada permukaan poros akan terjadi tegangan geser (



) karena momen puntir T dan tegangan ( ) karena momen lentur. Untuk bahan yang liat seperti pada poros, dapat dipakai teori tegangan geser maksimum yaitu:

2

4 2

2 max

 

Pada poros yang pejal dengan penampang bulat,  = 32 M/ds3, sehingga 2

2 3

max (5,1.ds). M T

 “Literatur Sularso, Kiyokatsu Suga, hal 7”...(2-21)

beban yang bekerja pada poros pada umumnya adalah beban berulang jika poros tersebut mempunyai roda gigi untuk meneruskan daya besar maka kejutan berat akan terjadi pada saat mulai atau sedang berputar.

2.3.7 Pemeriksaan Kekuatan Poros

Ukuran poros yang telah direncanakan harus diuji kekuatannya.Pengujian dilakukan dengan memeriksa tegangan geser (akibat momen puntir) yang bekerja pada poros. Apabila tegangan geser ini melampaui tegangan geser izin yang dapat ditahan oleh bahan maka poros akan mengalami kegagalan.

Besar tegangan geser akibat momen puntir yang bekerja pada poros diperoleh dari:

“Literatur Sularso, Kiyokatsu Suga, hal 22”

3 p





p

d

M

16







di mana:



p = tegangan geser akibat momen puntir (kg/mm2)

Mp = momen puntir yang ditransmisikan (kgmm) dp = diamater poros (mm).

2.4. Pasak

Pasak adalah suatu elemen yang dipakai untuk menetapkan bagian-bagian mesin seperti roda gigi, sproket, puli, kopling dan lain-lain pada poros. momen diteruskan dari poros kenaaf atau tari naaf ke poros.

Fungsi yang sama dengan pasak dapat dilakukan pula oleh spline dan gerigi (Serration) yang mempunyai gigi luar pada poros dan gigi dalam dengan jumlah gigi yang sama pada naaf dan saling terkait antara yang satu dengan yang lainnya, (gambar 2.8) gigi pada spline adalah besar-besar, sedangkan pada gerigi adalah kecil-kecil dengan jarak yang kecil-kecil pula. kedua-duanya dapat digeser secara aksial pada waktu meneruskan

Gambar 2.6 Spline

2.4.1 Macam-macam Pasak

Pasak dapat digolongkan atas beberapa macam sebagai berikut yaitu : menurut letaknya pada poros dapat dibedakan atas

a. Pasak Pelana, b. Pasak rata, c. Pasak benam

Dalam arah memanjang dapat berbentuk prismatis atau berbentuk tirus. Pasak benam prismatis ada yang khusus dipakai sebagai pasak luncur. disamping macam pasak diatas ada pula pasak terbereng dan pasak jarum .

Pasak luncur memungkinkan pergeseran aksial roda gigi, dan lain-lain pada porosnya, seperti pada spline. yang paling umum dipakai adalah pasak benam yang dapat meneruskan momen yang besar. Untuk momen dengan tumbukan, dapat dipakai pasak singgung.

2.4.2. Hal-hal Penting dan Tata Cara Perencanaan Pasak

Pasak benam mempunyai bentuk penampang segi empat dimana terdapat bentuk prismatis dan tirus yang kadang-kadang diberi kepala untuk memudahkan pencabutannya. Pada pasak yang rata sisi sampingnya harus pas dengan alur pasak tidak guyang dan rusak untuk pasak umumnyadipilih bahan yang memiliki kekuatan tari lebuh dari 60 (Kg/mm2), lebih kuat dari pada porosnya.

Jika momen rencana dari poros adalah T(Kg.mm) dan diameter poros adalah ds

(mm), maka gaya tangensial F (Kg) Pada permukaan poros adalah :

) 2 / (d_s

T

F  ...(2-22)

Perlu diperhatikan bahwa lebar pasak sebaiknya antara 25-35% dari diameter poros, dan panjang pasak jangan terlalu panjang dibandingkan dengan diameter poros. Karena lebar dan tinggi pasak sudah disatndartkan, maka beban yang ditimbulkan oleh gaya F yang besar hendaknya datasi dengan penyesuaian panjang pasak. Namun demikian, panjang yang terlalu panjang tidak dapat menahan tekanan yang merata pada permukaannya. jika terdapat pembatasan pada ukuran naaf atau poros, dapat dipakai ukuran yang tidak standart atau diameter poros perlu dikoreksi.

2.5 Baling-baling/ Fan

Alasan yang mendasar dalam menentukan jenis baling-baling yang digunakan dalam proses pengadukan harus memenuhi faktor-faktor seperti berat jenis fluida, kecepatan jenis fluida, viskositas fluida, dan kecepatan putaran. karena jika berbeda berat jenis ( ) kerapatan jenis fluida (), viskositas fluida (), dan kecepatan putaran. maka berbeda pula jenis-jenis baling-baling yang kita pergunakan.

Dimana baling-baling tersebut harus dapat menghasilkan turbulensi atau putaran air dalam tangki olahan yang baik untuk proses pencampuran dengan bantuan elekro motor daya yang ditransmisikan kebaling-baling adalah hasil pengurangan daya input elektro motor dikurangi dengan faktor kehilangan energi dalam tangki olahan. tegangan yang terjadi dalam baling-baling sama besarnya dengan tegangan

yang terjadi pada as/ shatf pada spindel. Tetapi sumber tegangan dari baling-baling sebab baling-baling merupakan elemen beban terhadap elektro motor, spindel, as/shatf.

2.5.1 Jenis/ Tipe Baling-baling

Dalam menentukan jenis baling -baling yang digunakan dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti berat jenis ( ) kerapatan jenis fluida (), viskositas fluida () dan kecepatan putaran (rpm). beberapa jenis baling-baling yang biasa digunakan dalam proses pencampuran ialah :

a. Plat Blade (Baling-baling bilah datar)

Biasanya digunakan dengan kecepatan putaran berkisar antara 600-900 rpm, dan diletakkan tidak terlalu dekat dengan kedasar tangki olahan, yang terdapat pada gambar 2.5.a.

b. Disk Flak Blade (Baling – baling cakram dengan bilah datar)

digunakan untuk keperluan laboratorium karena pencampurannya merata dengan menggunakan kecepatan perputaran yang tinggi, begitu juga dengan kebutuhan daya perputarannya, seperti terdapat pada gambar 2.5.b

c. Pitchen Vane (Baling – baling Radial)

Merupakan jenis adatasasi dari baling-baling jenis cakram. jenis ini menggunakan jenis bilah yang vertikal. biasanya sangat ekonomis untuk kecepatan tinggi tanpa memerlukan daya yang besar. seperti terdapat pada gambar 2.5.c

d. Curved Blade (Baling – baling lengkung)

biasanya disebut dengan back swept, karena jika berputar baling-baling jenis ini akan menekan fluida ke dinding tangki olahan agar proses pencampuran merata.

jenis biasa digunakan untuk mengurangi tegangan geser dari baling-baling. seperti terdapat pada gambar 2.5.d

e. Titled Blade (Baling-baling Bilah Datar Miring)

Baling-baling jenis ini sama dengan baling-baling bilah datar atau plat blade, tetapi jenis ini didesain agar terpasang miring terhadap tangki olahan. seperti terdapat pada gambar 2.5.e

f. Shrouded Blade ( Baling – baling Bilah Vertikal Horizontal)

Baling-baling jenis ini merupakan kombinasi antara bilah datar/ vertikal dengan bilah horizontal (seperti terdapat pada baling-baling jenis radial). biasanya diletakkan hampir dekat kepermukaan fluida untuk menghasilkan pusingan air yang berguan untuk pencampuran. seperti terdapat pada gambar 2.5.f

g. Pitched Blade ( Baling – baling Pilin)

Memiliki karakteristik radial dan aksial. biasanya diletakkan hampir kedasar tangki olahan dengan sudut standart pilinan 45 . Jenis ini juga biasa dikenal dengan tipe fan. seperti terdapat pada gambar 2.5.g

0

h. Pitched Curved Blade (Baling-baling Pilin Lengkung)

Jenis ini merupakan kombinasi antara baling-baling pilin dengan baling-baling lengkung. biasanya digunakan untuk aplikasi khusus, karena memerlukan biaya yang besar dan konstruksinya yang rumit. seperti terdapat pada gambar 2.5. h i. Arrowhead Blade (Baling –baling Searca)

Pada baling-baling jenis ini arah putaran biasanya disesuaikan dengan kebutuhan pada waktu pencampuran. karen jenios ini biasanya diletakkan pada fluida yang mempunyai arah dan arus aliran seperti terdapat pada gambar 2.5.i

BAB III

PROSEDUR PEMBUATAN ALAT MIXER KRISTALIZER

3.1. Prosedur Kerja Mixer Kristalizer

Prosedur kerja Mixer Kristalizer dimulai dari proses pengisian CPO. Pengisian CPO ini dilakukan melalui pipa Pemasukan CPO dengan menggunaan Pompa. Keadaan Tangki Mixer kristalizer ini dalam keadaan proses pengadukan atau mesin dalam keadaan hidup, pada tahap pengisian dimulai dari bagian dasar tangki pengadukan hingga mencapai garis Level Switch Medium (LSM) yaitu 80% CPO atau 28 liter CPO, selanjutnya diteruskan dengan pengisian detergen hingga mencapai batas level Switch High (LSH) dengan melalui pipa pengisian detergen, dengan jalur pipa yang sama digunakan dengan pemasukan CPO.

Gambar 3.1. Pipa Pemasukan CPO dan

Tangki Mixer Kristalizer ini juga dilengkapi dengan proses pendinginan terhadap CPO dan detergen selama pengadukan berlangsung karena proses pengkristalan yang baik terjadi pada temperatur 18-20º C. pendinginan ini di dinginkan didalam tangki chiller, air pendingin dialirkan dari bagian atas tangki menuju ke dasar bawah tangki dan disirkulasikan kembali kedalam chiller. Selama proses pendinginan ini, campuran juga diaduk dengan pengaduk yang dilengkapi scapper pada ujung lengannya, Pengadukan ini bertujuan agar :

1. Menghomogenkan campuran CPO-detergen 2. Mencengah pembekuan CPO

3. Pemerataan suhu disetiap titik 4. Pemerataan penyebaran kristal

Gambar 3.2 Pipa Pendingin

Pada saat pemasukan CPO dan detergen, secara otomatis sirkulasi sudah dialirkan kembali ke dalam pengadukan CPO dan Detergen. dengan melalui pipa pensirkulasian

Gambar 3.3 Sistem Pemipaan Mixer Kristalizer

Pengosongan CPO dan Detergen ini dilakukan Pada saat terbentuknya pengkristalan dan suhu mencapai 20 ºC. Pengosongan dialiri melalui pipa pengosongan.

3.2 Pengujian Pengadukan CPO Pada Mixer Kristalizer

Dalam Pengujian pengadukan CPO pada Alat Mixer Kristalizer bertujuan untuk menjadikan fraksi stearin mengkristal akibat dari penambahan larutan detergen (Campuran NaLS 0,8 % 0,2% dan 97,2% air) dan Pendinginan Pada suhu

20ºC.

4 MgSO

Sebelum melakukan pengujian pada Mixer Kristalizer, penulis perlu menyiapkan Bahan bahan yang digunakan, yaitu:

1. Menyediakan CPO kurang lebih 28 Kg untuk pemasukan CPO Pada Mixer Kristalizer

2. Menyediakan Detergen 7 Kg (NaLS 0,8 % 0,2% dan 97,2% air) Untuk

pemasukan detergen pada Mixer Kristalizer

4 MgSO

3. Mempersiapkan Alat Mixer Kristalizer 4. Mempersiapkan data yang sheet.

Adapun Alat alat yang digunakan untuk pengujian ini, antara lain : 1. Alat Penimbang

Alat Penimbang dengan kapasitas kurang lebih 50 kg. Alat ini digunakan untuk menimbang CPO dan Detergen yang diperlukan pada saat pemasukan CPO.

2. Stopwatch

Stopwatch digunakan untuk mencatat waktu yang dibutuhkan pada saat pemasukan CPO dan pemasukan Detergen.

3. Drum/Jerigen

4. Mixer Kristalizer

Pandangan Atas Ruang Pengadukan

Pandangan Depan Pandangan Samping

Gambar 3.4. Mixer Kristalizer

Data hasil pengujian pengadukan CPO ini ialah lama pemasukan CPO 28 Liter dalam penuangan kedalam Mixer Kristalizer ± 2 menit, 11 Detik dan lama penuangan detergen ± 48 Detik,. Lama terbentuknya pengkristalan yang terjadi pada pengadukan CPO dan Detergen ± 23 menit, 48 detik, lama pengosongan ± 2 menit. pada pengujian alat mixer Kristalizer ini sebaiknya menggunakan Pendinginan Pada saat berlangsungnya pengadukan. dari hasil Pengujian CPO dan detergen ini maka terbentuknya fraksi stearin mengkristal.

3.3 Perhitungan Kekuatan Bahan

Gambar 3.4 Tangki mixer kristalizer

Diketahui :

KW Watt

P₀ 125. 125. ,

rpm n₁ 2850. ,

mm C410.



2

n 1140 rpm,

5 , 2 1140 2850   i

faktor Koreksi ( f_c) didapat dari tabel 2.4 sebesar 1,8 8 , 1  c f

Pd = 1,8 x 0,125 = 0,225 KW

mm kg T . . 89 , 76 2850 225 , 0 10 74 , 9 5 1           mm kg T . . 5 , 149 1140 225 , 0 10 74 , 9 5 2          

Bahan Poros ST 60 = 60 kg/ mm2 2

, 6 ₂ 1  Sf 

Sf (dengan alur Pasak)

5 2 . 6 60   a  2 / mm kg 5  t

K (Untuk beban tumbukan) 6

 b

Perhitungan Diameter Poros

mm d_s 5 6 76,89 12,96.

5 1 ,

5 3

1

1  

     _{  }  mm ds 5 6 192,2 17,6.

5 1 ,

5 3

1

2  

     _{  } 

Diameter minimum Puli

dmin = 60 mm

mm D mm d P p . 150 5 , 2 60 , . 60     mm D mm d k k . 159 5 , 4 2 150 . 69 5 , 4 2 . 60         Kecepatan Sabuk ) / .( 95 , 8 1000 . 60 2850 . 60 . 14 , 3 1000 . 60 . . 1 s m n dp     

3.3.1 Perhitungan dan Analisa pada motor yang dirancang

a. Putaran Pada Stator ns = 2850 Rpm nr = ns

Maka Tidak terjadi faktor slip b. Kecepatan sudut ()

det / . 3 , 289 60 2850 . 14 . 3 . 2 60 . . 2 rad n     

c. Daya Masuk (Pin), daya Keluar (Pout) dan Efisiensi () P = V . I

Amper V P I . 57 , 0 220 125   

Pin = V1 . I1

= 220. 0,57

= 125 Watt

Pout = V1 . I . Cos 

= 220 . 0,57 . 0,85

Efisiensi () .% 84 % 100 125 2 . 106 % 100      in out P P 

3.3.2 Perhitungan dan Analisa Daya Gesek Bantalan a. Kecepatan Tangensial

sec / . 2 , 149 60 2850 . 1 . 14 , 3 60 . . in n D U   

b. Gaya Tangensial

lb in in r U ft . 23 . 0 . 002 , 0 ) . 5 , 0 )( 2 , 149 )( 10 ( 14 , 3 . 2 60 . . . 2 6     

c. Daya Gesek

12 , 0 6600 ) 2 , 149 )( 23 )( 23 , 0 ( 6600 . .  

 ftLU

BAB IV

SISTEM MAINTENANCE

Mixer Kristalizer ini digunakan dengan tujuan untuk menjadikan fraksi stearin mengkristal akibat dari penambahan larutan detergen (0,8 % NaLS 0,2% dan 97,2% air). Untuk meningkatkan kinerja kerja pada alat ini perlu dilakukan

pemeliharaan serta perawatan – perawatan untuk menunjang kelancaran kerja dan meningkatkan kualitas mutu produk yang dihasilkan. Sistem Maintenance ini dilakukan agar terciptanya pengontrolan yang rutin dan sesuai dengan perincian perkiraan alat – alat apa saja yang rusak dan alat apa saja yang harus diperbaiki (diganti). Adapun sistem maintenance yang dilakukan pada Mixer Kristalizer ini ialas sebagai berikut :

4 MgSO

4.1 Sistem Maintenance pada motor listrik

Pada peralatan yang sebenarnya, menggunakan motor 125 Watt, dan 2850 rpm. Adapun perawatan yang dilakukan berdasarkan hasil survey adalah sebagai berikut :

a. Pendinginan motor menggunakan kipas untuk pembuangan panas yang dihasilkan oleh energi listrik yang digunakan terhadap kawat kumparan agar tidak terjadi hubungan singkat atau short sirkuit sehingga motor tidak terbakar atau rusak.

c. Mengecek 1 bulan sekali bagian – bagian kawat kumparan dan kabel-kabel penghubung yang terdapat didalam motor.

d. Menjaga agar putaran untuk pemisahan tetap konstan agar motor tidak berbeban lebih yang dapat mengakibatkan motor rusak atau terbakar.

4.2 Sistem Maintenance Pada V-Belt dan puli Adapun sistem perawatan yang dilakukan adalah :

a. Melakukan Pengecekan 2 minggu sekali untuk melihat kekenduran V-belt. b. Melakukan pengecekan vibrasi dengan alat ukur vibrasi

c. Pengecekan puli agar tidak terjadi clearence yang besar akibat momen tumbuk.

d. Melakukan pengecekan baut yang terdapat pada puli.

4.3 Sistem Maintenance as atau poros

Adapun sistem perawatan yang dilakukan adalah sebagai berikut : a. Mengecek tingkat getaran yang terjadi.

b. Mengecek tingkat kelurusan shaft akibat melawan torsi putaran pada saat mengaduk beban atau air kapur.

c. Memeriksa apakah ada retakan kecil yang terjadi akibat melawan torsi yang berbeban, bila ada keretakan maka harus segera diganti.

4.4. Sistem Maintenance Pada Baling-baling Kipas

Sistem Maintenance Pada Baling-baling Kipas dapat dilakukan sebagai berikut:

a. Melakukan pemeriksaan korosi terhadap kipas apakah berkarat, patah (retak)

b. Memeriksa Kondisi baut – baut ikatan apakah masih layak atau tidak terutama pada ulir baut, setiap 4 tahun sekali sebaiknya diganti dan tergantung dengan kekuatan bahn yang dipakai oleh baut.

4.5 Sistem Maintenance Pada Bearing atau bantalan

Pada bearing atau bantalan perawatan yang dilakukan ialah :

a. Memeriksa kelayakan gerakan putaran bearing apakah masih layak digunakan atau tidak setiap 2 bulan sekali

b. Melakukan pemeriksaan kelayakan bearing apakah masih bisa digunakan atau tidak setiap 2 bulan sekali

c. Memeriksa getaran atau vibrasi yang timbul

d. Dipispot dengan menggunakan minyak gemuk atau greese untuk kestabilan putaran setiap 2 minggu sekali

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan survey, pengumpulan data dilapangan khususnya di PT Pamina Adolina Unit Belawan dan dari pengujian alat Mixer Kristalizer ini dapat disimpulkan bahwa :

1. Proses pencampuran CPO sebanyak 28 Liter dan Detergen 7 Liter. dengan kapasitas tangki pengadukan 35 Liter

2. Motor Listrik yang digunakan mempunyai: Putaran (n1) = 2850 rpm

Daya (P) = 125 Watt

Putaran Pada As (n2) = 10 – 7 rpm

3. Detergen Yang digunakan NaLS 0,8 % MgSO₄0,2% dan 97,2% air.

NaLS (Natrium Laury Sulfat) berfungsi untuk mengikat fraksi stearin sedangkan berfungsi untuk surfactant agent sehingga kristal stearin yang terbentuk lebih baik.

4 MgSO

3. NaLS dilarutkan terlebih dahulu, bila dicampur sekaligus bersama-sama dengan maka akan sukar larut dan dapat menimnbulkan gumlan gumpalan NaLS 4

MgSO

4. Pengadukan dilakukan dengan dengan pengaduk yang dilengkapi scapper pada ujung lengannya, Pengadukan ini bertujuan agar :

a. Menghomogenkan campuran CPO-detergen b. Mencengah pembekuan CPO

c. Pemerataan suhu disetiap titik d. Pemerataan penyebaran kristal

5. Pencampuran CPO dan Detergen bertujuan untuk terbentuknya fraksi stearin mengkristal.

5.2. Saran

a. Penulis Menyadari bahwa masih banyak kekurangan alat Mixer Kristalizer ini maka dari itu penulis menyarankan kepada teman-teman dan adik – adik untuk menyempurnakan alat ini seperti pada pendinginan pada pengadukan yaitu adanya tangki pendingin (Chiller) dan sistem pemompaannya.

b. Menjalankan Perawatan (maintenance) yang sudah sesuai dengan ketentuannya dengan sebaik mungkin

DAFTAR PUSTAKA

Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering treatment Disposal Reuse, 3rd edition, New york, MacGraw-Hill, Inc. 1991

Sularso, Elemen Mesin2, Jakarta, Penerbit Erlangga,1994 http://id.wikipedia.org/wiki/Gaya_sentrifugal

Zuhal, Dasar Tenaga Listrik, Bandung. Penerbit ITB, 1991

Pandangan Depan Pandangan Samping Pandangan Samping

Gearbox Poros dan Bearing Motor Listrik

Pipa Pemasukan Body Tangki Pipa detergen dan

Pandangan Atas

Pipa Sirkulasi Dan detergen Pandangan Depan

Pulli dan V – belt

Pandangan Depan Pandangan Samping Pandangan Samping

Gearbox Poros dan Bearing Motor Listrik

Pipa Pemasukan Body Tangki Pipa detergen dan

Pandangan Atas

Pipa Sirkulasi Dan detergen Pandangan Depan

Pulli dan V – belt