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

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.

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,

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

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

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

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 (W_N = 12 %) E. Pasir kasar basah (W_N = 16 %) F. Pasir kasar basah (W_N = 18 %) G. Pasir medium basah (W_N = 12 %) H. Pasir medium basah (W_N = 16 %) I. Pasir medium basah (W_N = 18 %) J. Pasir halus basah (W_N = 12 %) K. Pasir halus basah (W_N = 16 %) L. Pasir halus basah (W_N = 18 %)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Geometri belt conveyor Gambar 2.2 Konstruksi konveyor sabuk Gambar 2.3 Penampang belt

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 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 2.7 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.

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

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 %.

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

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 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.

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

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

Tabel 2.1 Sudut kemiringan maksimum yang diizinkan pada geometri belt conveyor untuk beberapa jenis material.

Material

Gravel, washed and sized Grain

Foundry sand, shaken out (burnt)

Foundry sand, damp (ready) Crushed stone, unsized

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)

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.

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

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

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,

Sumber : Dyachkov, 1975

Berat tiap meter belt (qb) berdasarkan Gambar 2.3 adalah :

(qb) = 1.1B (δi + δ1 + δ2) kg/m (2.1)

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.

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.

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)

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

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)

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 “

Tabel 2.7 Harga koefisien gesek μ dan eμα. Type of pulley and

atmospheric conditions

Friction factor μ e

μα_{for 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 Cast iron or steel pulley and humid atmosphere; dirty Cast iron or steel pulley and dry

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

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

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.

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

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 ]

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

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)

L_hor = 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 : q_p´ =

I G_p

(kg/m)

q_p´´ =

2

I G_p

(kg/m) Arti notasi :

I = jarak idler yang menahan beban (m) I₂ = jarak idler pembalik (m)

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 :

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 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

a_min

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

min

a

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

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

Tabel 2.11 Distribusi bulk material berdasarkan berat. 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

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 : W_s= Berat spesifik bulk material V_s=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 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:

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)

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.

V_u V_v

V_a M_a

V M

V_t M_t

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 = W_s + W_w dimana :

dan W_s = berat butiran padat

V = V_s + V_w + V_a W_w= berat air

V_v= V_w + V_a V_s = volume butiran padat V_w = volume air

V_a = 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

Kadar air (w) didefenisikan sebagai perbandingan antara berat air (W_w) dengan berat butiran (W_s) dalam tanah tersebut, dinyatakan dalam persen (%).

w (%) =

s w

W W

×100 (2.25)

Porositas (n), didefinisikan sebagai perbandingan antara volume rongga (V_v) dengan volume total (V). Dalam hal ini dapat digunakan dalam benntuk persen maupun decimal.

n = V V_v

(2.26) Angka pori (e), disefinisikan sebagai perbandingan volume rongga (V_v) dengan volume butiran (V_s). Biasanya dinyataka dalam desomal.

e = s v

V V

(2.27) Berat volume basah (γ_b), adalah perbandingan antara berat butiran tanah termasuk air dan udara (W) dengan volume total tanah (V).

γb =

V W

(2.28) dengan W = W_w + W_s + W_v (W_v= berat udara = 0). Bila ruang udara terisi oleh air seluruhnya (V_a= 0), maka tanah menjadi jenuh.

Berat volume kering (γ_b), adalah perbandingan antara berat butiran (W_s) dengan volume total (V) tanah.

γb =

_V

W

_s

(2.29) Berat butiran padat (γ_s), didefinisikan sebagai perbandingan antara berat butiran padat (W_s) dengan volume butiran padat (V_s ).

γs =

s s

V

W

Berat jenis (specific gravity) tanah (G_s) didefinisikan sebagai perbandingan antara berat volume butiran padat (γ_s) dengan berat volume air (γ_w) pada temperatur 4°C.

G_s= w

s

γ

γ

(2.31) G_s 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 G_s 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 (V_w) dengan volume total rongga pori tanah (V_v). Biasanya dinyatakan dalam persen (%).

S (%) =

v w

V V

×100 % (2.32)

2.2.4 Analisis Ukuran Butiran pasir

. 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

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

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 w_N, 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

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

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

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 I_s maka volume curahan untuk satu putaran adalah :

V =

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 (w_N) 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

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.

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

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

5. Wadah Penampung,

Wadah penampung digunakan untuk menampung material uji yang di angkut belt conveyor. Wadah yang digunakan adalah drum plastik, yang diletakkan dibawah ujung arah kerja belt conveyor.

6. Timbangan Digital

Timbangan Digital digunakan untuk mengukur kadar air dan kelembaban material uji. Gambar berikut adalah Timbangan Digital yang digunakan dalam pengujian.

Spesifikasi : - merek : Setra

- kapasitas : 1 gr – 10 kg - power operasi : DC 12 Volt - power AC : 220 Volt

Gambar 3.7 Timbangan Digital

7. Alat Ukur Waktu/Stopwatch

Alat ukur waktu yang digunakan dalam pengujian ini adalah stopwatch.

Berikut adalah jenis alat ukur waktu yang digunakan.

Spesifikasi :

- Water resistant - 1 / 100 second timing

- Long-life 1.5v alkaline battery - merek : Oregon

3.2.2 Material Uji

Material uji yang digunakan adalah pasir dengan berbagai ukuran butir dan kelembaban. Pemisah butir menurut ukurannya dilakukan dengan menggunakan ayakan (screen). Pengujian dilakukan dengan menggunakan 3 macam ukuran butir pasir.

Tabel 3.1 Batas-batas ukuran butir

Sumber : http://elearning.gunadarma.ac.id

1. Pasir kasar, dipisahkan dengan menggunakan screen dengan nomor mesh 20, dan ukuran butir 2-0,6 mm.

Gambar 3.9Pasir kasar dengan nomor mesh 16 Tipe Perkiraan ukuran butir (mm) Kerikil (Cobbles)

Kerikil kasar Kerikil sedang Kerikil halus Pasir kasar Pasir sedang Pasir halus Lanau kasar Lanau sedang Lanau halis Lempung

2. Pasir sedang, dipisahkan dengan menggunakan screen dengan nomor mesh 40, dan ukuran butir 0,6-0,2 mm.

Gambar 3.10 Pasir medium dengan nomor mesh 36

3. Pasir halus, dipisahkan dengan menggunakan screen dengan nomor mesh 60, dan ukuran butir 0,2-0,06 mm.

Gambar 3.11 Pasir halus dengan nomor mesh 64

3.3 Asumsi – Asumsi Yang Digunakan Pada Pengujian

Untuk menganalisis data-data pengujian maka asumsi-asumsi yang digunakan adalah :

1. Massa yang dipindahkan dianggap konstan.

3.4 Variabel -Variabel Yang Digunakan

Berdasarkan tujuan teori dasar pengujian maka variabel-variabel yang akan diukur adalah sebagai berikut :

1. Ukuran butir pasir

2. Kelembaban pasir pada berbagai ukuran butiran, kasar : 0,6 mm – 2 mm, medium : 0,2 mm - 0,6 mm, dan halus : 0,06 mm – 0,2 mm.

3. Panjang lintasan tempuh (S) belt conveyor.

4. Lamanya waktu (t) yang dibutuhkan pada saat material dicurahkan dari

Hopper sampai material terangkut habis oleh belt conveyor dan dimasukkan kedalam mixer untuk pengadukan komposisi beton.

5. Kecepatan belt conveyor (V) yang dapat dicapai pada jenis beban yang bervariasi.

6. Putaran sudu Hopper (n)dan kapsitas curah Hopper (Q_h).

7. Kapasitas belt conveyor (Q)

3.5 Prosedur Pengujian

Pengujian dilakukan dengan sudut kemiringan belt conveyor (β) = 0° dengan 3 variasi nilai bulk weigth (γ) pasir berdasarkan pada besar butirannya.

Nilai bulk weigth (γ) pasir butiran kasar : 0,79 ton/m³, butiran medium 1,4 ton/m³ dan butiran halus yaitu 1,6 ton/m³.

Langkah pengujian :

1. Terlebih dahulu lakukan proses screening pada meterial uji pasir untuk mendapatkan ukuran yang diinginkan.

2. Hitung massa pasir dengan menggunakan timbangan digital.

3. Slide regulator dan accumulator disiapkan untuk mengatur putaran pada motor penggerak dan pada motor sudu hopper.

5. Material uji pasir dialirkan sampai habis keseluruhan dan diukur waktunya dengan stopwatch, bersamaan dengan itu putaran sudu pada

Hopper (n) dan panjang lintasan (S) yang ditempuh belt dicatat.

6. Waktu yang dibutuhkan untuk memindahkan seluruh material uji pasir dicatat dengan stopwatch dan digunakan untuk menghitung kapasitas aliran.

7. Kapasitas aliran dihitung dengan persamaan Q = m/t, dengan m adalah massa material uji yang dipindahkan dan waktu (t) pemindahan.

8. Lakukan percobaan dengan kecepatan (V) belt berbeda.

9. Tambahkan air pada masing-masing ukuran butir pasir dengan tingkat kelembaban 12 %, 16 % dan 18 %.

10.Kemudian lakukan percobaan dengan kecepatan yang berbeda pula seperti percobaan pada pasir kering.

3.6 Skematik Proses Pengambilan Data

Mulai

Pengelompokan pasir berdasarkan ukuran butir dengan proses screening

Pengambilan waktu (dt), putaran hopper (n) dan panjang lintasan (m) untuk dapat menghitung kapasitas transfer belt conveyor

Perhitungan hasil pengujian pasir kasar

kering

Analisa dan pembahasan hasil pengujian pasir

medium kering

Analisa dan pembahasan hasil pengujian pasir halus

kering 1. Flowchart pengujian pasir berdasarkan ukuran butir

Mulai

Pengelompokan pasir berdasarkan ukuran butir dengan proses screening

Penambahan dan Perhitungan tingkat kelembaban pasir

( W_N= 100

2. Flowchart pengujian pasir berdasarkan tingkat kelembaban

hasil pengujian pasir sedang