BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Transportasi Material Dalam Industri
Alat pemindah material sangat diperlukan pada sebuah industri. Diantaranya seperti pada industri berkapasitas besar, pengembangan batubara, atau pabrik
tekstil. Semuanya tidak dapat berjalan dengan baik jika tidak ada pengorganisasian transportasi material. Transportasi dalam industri dapat
dikelompokkan menjadi 2 macam, diantaranya: 1.
Transportasi External, Yaitu transportasi yang mengangkut raw material dari luar pabrik sumber source raw material ke pabrik untuk diolah,
misalnya bahan bakar, bahan baku dan meterial pelengkap pada lokasi produksi, serta untuk mengirimkan produk jadi dan sisa produksi pada
lokasi pabrik itu sendiri. Salah satu contoh transportasi ini adalah belt conveyor.
2. Transportasi Internal, transportasi jenis ini melakukan pendistribusian
materila diantara line-line department pekerjaan, untuk mengatur pengiriman produk saat in-progress proses pembuatan produk menjadi
barang jadi. Jenis-jenis transportasi yang digunakan dalam hal ini misalnya folk lift, truck, dan mesin conveyor.
2.2 Klasifikasi dan Karakteristik Material
Materila dikelompokkan atas dimensi, bentuk, berat, dan sifat-sifat khusus seperti mudah meledak, mudah terbakar, kerapuhan serta bentuk tumpukan bulk
material. Bulk material dapat dibedakan atas tumpukan, butiran, atau serbuk misalnya: biji besi, batubara, pasir cor, serbuk gergaji, semen dan lain-lain.
Karakteristik bulk ditentukan oleh sifat mekanik dan sifat fisik seperti: ukuran bongkah, berat spesifik, kelembaban, mobilitas partikel, angle of repose sudut
tumpukan dan abrasivitas.
[1]
Universitas Sumatera Utara
Distribusi kuantitatif partikel suatu bulk, menurut ukuranya dikenal sebagai ukuran bongkah dan mempunyai satuan mm. Dimensi linier material terdiri dari
diagonal besar a
maks
dan diagonal kecil a
min
yang menentukan karakteristik partikel serta jumlah parameter untuk perhitungan alat pemindahan dan peralatan
pembantunya. Bentuk ukuran bongkah dapat dilihat pada Gambar 2.1. a
maks
a
min
Gambar 2.1 Dimensi Partikel Bulk
[1]
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 terukur sized dan tidak terukur unsized. Jika rasio ukuran terbesar a
maks
terhadap ukuran terkecil a
min
dibawah 2,5 dianggap tidak terukur unsized. Material terukur sized adalah material homogen dengan a
maks
a
min
≥ 2,5. Karakteristik material terukur ditentukan oleh ukuran bongkah rata-rata. Persamaan yang
digunakan untuk menghitung ukuran bongkah tersebut adalah:
[1]
2.1 Karakteristik material tak terukur ditentukan oleh ukuran bongkah yang terbesar
a
maks
.
Universitas Sumatera Utara
Menurut ukuran partikelnya, bulk material diklasifikasikan menjadi bongkah dengan ukuran besar, sedang, kecil, granular atau bubuk. Ukuran bongkah partikel
dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut.
Tabel 2.1 Pengelompokan bulk material menurut ukuran partikelnya.
[1]
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
Ukuran bongkah bulk material harus diperhatikan karena akan berpengaruh dalam menentukan ukuran mesin pemindah material, hopper serta sistem salurannya.
Berat spesifik bulk material adalah berat material per satuan volume dengan satuan tonm
3
atau kgm
3
. Berat dari bulk material yang berbentuk 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 2.2.
Gambar 2.2 Container untuk menghitung berat bulk material aliran bebas
[1]
Universitas Sumatera Utara
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
γ
packed
. Bulk material yang dikemas mengalami kompresi statis atau dinamis yang seragam akibat goncangan. 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 2.2.
Tabel 2.2 Distribusi bulk material berdasarkan berat.
[1]
Weight group Bulk weight γ, ton m
3
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
Berat bulk material berpengaruh dalam menghitung kapasitas alat pemindah material dan tekanan pada dinding serta sisi keluar hopper.
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 sudut
φ semakin kecil. Angle of repose
bisa berbentuk statik atau dinamik φ
dyn
. Angle of repose dinamik besarnya sekitar 0,7φ.
Angle of repose statik bisa ditentukan dengan peralatan sederhana seperti silinder berlubang pada gambar 2.3. 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, yang dapat
dilihat pada Gambar 2.3.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Sudut kemiringan tumpukan material statik
[1]
Koefisien gesekan suatu bulk material terhadap baja, kayu, beton, karet, dan lainya harus diperhatikan dalam perancangan mesin pemindah material dan
peralatan pembantunya. 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:
[1]
f = tan
φ 2.2
atau: f = tan
φ 2.3 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, alumunium oksida, semen, pasir,
dan kokas bersifat abrasif. Angle of repose dan faktor gesekan untuk beberapa material ditunjukan pada
Tabel 2.3.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.3 Berat bulk, angle of repose dan faktor gesekan bulk material.
[1]
Material Bulk weight
γ, tonm
3
Angle of repose, Static friction factorf
Dynamic φ
dyn
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
Slag, anthracite Crushedstone, dry
0,8 to 0,95 1,2 to 1,4
1,0 to 1,5 1,5 to 1,9
1,2 1,25 to 1,30
0,4 to 0,6 1,2 to 1,5
0,36 to 0,53 0,45 to 0,66
0,40 to 0,50 0,16 to 0,32
1,40 to 1,65 0,65 to 0,83
2,10 to 2,40 0,33 to 0,41
0,65 to 0,78
1,0 to 1,30 0,60 to 0,90
1,8 27
- 40
30 30
30 40
30 35
49 28
- 30
25 30
40 35
35 35
35 45
40 50
45 45
45 50
- 50
55 35
39 45
35 50
45 50
50 45
45 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
- -
0,7 0,64
0,66 0,60
Sifat spesifik material yang dipindahkan adalah kelembaban, kemampuan untuk dikemas, kekakuan, kerapuhan, pengkaratan serta sifat mudah meledak. Semua
sifat ini harus diperhatikan dalam perancangan alat pemindah material dan peralatan pembantunya.
2.2.1 Bahan dan Besar Butiran
Bahan curah yang digunakan dalam penelitiann ini adalah Batubara. Butir batubaranya dikelompokan dalam tiga bagian : kasar, medium, dan halus.
Berdasarkan ukuran butir yang diinginkan dengan menggunakan ayakan screen
2.2.2 Kelembaban Bahan Batubara
Kelembaban batubara dilihat dari tingkat kebasahannya. Untuk mengetahui pengaruh kebasahan terhadap kapasitas transfer maka batubara tersebut diberi air
dan diukur kelembabannya Kelembaban = basah – kering x 100
Kering
Universitas Sumatera Utara
2.3 Klasifikasi Mesin conveyor
Jenis mesin conveyor sangat banyak dan masing-masing berbeda menurut prinsip pengoperasiannya,bentuk desain peralatan serta arah pemindahan. Untuk
mempersempit kajian menjadi lebih sederhana, mesin conveyor diklasifikasikan menurut bentuknya.
Menurut prinsip operasinya, mesin conveyor dibagi atas mesin dengan aksi terputus dan kontiniu. Mesin aksi terputus meliputi berbagai jenis transportasi
darat yaitu kereta api, lori, traktor dan lain-lain. Sedangkan mesin aksi kontiniu meliputi berbagai jenis conveyor, instalasi transport dan hidroulik pnuematik.
Siklus operasi adalah sifat dari mesin aksi terputus. Secara umum, mesin ini beroperasi berdasarkan prinsip timbal balik, yaitu membawa muatan pada satu
arah kosong ke arah yang berlawanan. Kadang-kadang lintasan berbentuk sirkuit tertutup dan memiliki sejumlah cabang. Sedangkan sifat spesifik mesin aksi
kontinu adalah membawa material tanpa pemutusan. Menurut jenis material yang ditangani, mesin conveyor dibedakan atas mesin
beban curah, beban satuan atau kombinasinya. Mesin kontinu bisa dibagi atas beberapa kelompok :
1. Menurut bagaimana daya penggerak ditransmisikan terhadap beban :
a Menggunakan peralatan mekanik.
b Peralatan gravitasi.
c Menggunakan peralatan pneumatik.
d Menggunakan peralatan hidraulik.
2. Menurut tujuan dan prinsip aksi : a
Conveyor stasioner. b
Peralatan pemindah. c
Peralatan pneumatik. d
Peralatan hidraulik.
Universitas Sumatera Utara
Conveyor dapat pula dibagi atas : 1.
Dilengkapi dengan bagian penarik fleksibel. Seperti belt, bucket, dan lain- lainnya.
2. Tanpa bagian penarik. Mesin dengan bagian penarik fleksibel memiliki sifat yaitu, beban berpindah
bersamaan dengan bagian penarik. Bagian penarik fleksibel mentransmisikan gerakan ke pembawa beban. Pada rancangan tertentu muatan menggelinding
sepanjang alur stasioner. Bagian pembawa beban bergerak horizontal atau miring dan didukung oleh roller atau idler. Sedangkan screw conveyor, conveyor getar,
roller conveyor serta tabung pemindah yang berputar merupakan jenis conveyor tanpa bagian penarik. Jenis tertentu mesin conveyor memindahkan beban pada
arah garis lurus horizontal, sedikit miring, vertikal atau sedikit membentuk sudut dengan bidang vertikal. Jenis lainnya mempunyai bentuk lintasan yang tidak
teratur. Sebagai contoh, roller kereta dan beberapa jenis conveyor selalu disusun secara
horizontal atau sedikit miring. Beban dipindahkan pada satu arah atau suatu sirkuit tertutup di biadang horizontal. Pada bucket elevator, arah gerakan adalah
vertikal atau sedikit miring terhadap bidang vertikal. Sedangkan pada belt conveyor, lintasannya adalah horizontal atau miring, dimana sudut kemiringannya
dibatasi oleh kecendrungan material berguling atau menggelinding secara spontan kearah sumbu longitudinal conveyor.
Lintasan yang kompleks adalah lintasan yang membawa beban jauh melewati bidang horizontal dan vertikal, yang merupakan bentuk umum untuk bucket
conveyor, bucket elevator, dan tray conveyor. Untuk lintasan yang tidak teratur bisa menggunakan conveyor pneumatic.
Beberapa jenis conveyor dengan arah tertentu bisa dimodifikasi untuk memungkinkan pergerakan kearah lain. Contohnya, srew conveyor, yang
biasanya dirancang untuk pengangkutan secara mendatar atau sedikit miring, tapi dapat dimodifikasi untuk mengangkat beban secara vertikal.
Universitas Sumatera Utara
2.4 Pemilihan Peralatan Pemindah