UNIVERSITAS SUMATERA UTARA FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN MEDAN TUGAS SARJANA MESIN PEMINDAH BAHAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN MEDAN

TUGAS SARJANA MESIN PEMINDAH BAHAN

STUDI PENGARUH UKURAN BUTIR DAN TINGKAT KELEMBABAN PASIR TERHADAP PERFORMANSI BELT CONVEYOR PADA

PABRIK PEMBUATAN TIANG BETON

Oleh :

PRIANTO DEPARI NIM : 05 0401 019

Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke-557, pada Tanggal 17 Desember 2009

Dosen Pembanding I

Ir. TEKAD SITEPU NIP. 195212221978031000

Dosen Pembanding II

Ir. SYAHRUL ABDA, M.Sc. NIP. 195708051988111001

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa yang atas hikmat dan rahmatNya yang dilimpahkan sehingga penulis dapat menyelesikan tugas skripsi ini. Tugas skripsi ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi mahasiswa guna menyelesaikan pendidikan dan mendapatkan gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Oleh karena itu penulis sebagai mahasiswa yang akan menyelesaikan pendidikannya turut melaksanakan skripsi ini. Adapun dalam skripsi ini, penulis mengambil topik pembahasan tentang : STUDI PENGARUH UKURAN BUTIR DAN TINGKAT KELEMBABAN PASIR TERHADAP PERFORMANSI BELT CONVEYOR PADA PABRIK PEMBUATAN TIANG BETON. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Alfian Hamsi, M.Sc sebagai dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan pengajaran dari awal hingga selesainya skripsi ini.

2. Bapak DR. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Tulus Burhanuddin, ST. MT sebagai ketua jurusan dan sekretaris jurusan Departemen Teknik Mesin USU.

3. Para Dosen dan Staf pengajar Departemen Teknik Mesin USU yang telah memberikan dan mengajarkan ilmu pengetahuan dalam kuliah kepada penulis. 4. Kedua orangtua yang tercinta M. Sembiring Depari (Alm) dan K. Br Barus serta kakak dan abang saya ( Warta br Depari dan Samuel Karo Sekali, Rosma br Depari dan Sabarta Sinuraya, Lenni br Depari dan Amos Ginting, Junus S. Depari, Amd dan Susanti br Kemit,S.Kom ) dan juga keponakan-keponakanku ( Vetry Alenta br Ginting, Eunike Christmasari br Karo Sekali, Eudio Ebenhaezer Sinuraya dan Arreka Sthefarel Ginting) yang selalu menjadi motivasi serta mendoakan penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

5. Rekan-rekan Mahasiswa Teknik Mesin yang yang namanya tidak dapat disebut satu persatu yang senantiasa membantu dan memberikan banyak masukan guna penyelesaian skripsi.

6. Bapak/Ibu Gembala dan jemaat GPdI El-Shaddai Medan dan El’s Generation serta SKE Solagratia yang selalu ada memberikan saya kekuatan disaat saya menemukan banyak tantangan dalam menyelesaikan skripsi ini. 7. Teman-teman BSP Generation Medan dan Komsel B2B serta teman satu rumah ( Rasmekita S. Depari,SE, Aben Kemit,Amd, Masmur Tarigan, Elfira br Ginting dan Erwina br S.Depari ) yang banyak mendukung dalam doa dan tenaga hingga saya dapat kuat dalam menyelesaikan skripsi ini.

8. Teman Specialku Winda Sari Tamba, RO yang selalu setia di sampingku untuk mendukung dan mendoakanku dalam suka dan duka, hingga selesainya skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih belum mencapai kesempurnaan dan masih banyak kesilapan dan kekurangan-kekurangan. Untuk itu penulis mengharapkan masukan dan kritikan yang membangun untuk perbaikan selanjutnya. Kiranya skripsi ini bermanfaat bagi kita semua, khususnya mahasiswa Departemen Teknik Mesin FT USU.

Medan, 26 Nopember 2009 Penulis,

Prianto Depari 05 0401 019

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 Tumpukan bulk material 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 2.19 Penampang Lintang Material pada Belt Coveyor Gambar 2.20 Hopper

Gambar 2.21 Sudu Pencurah dan Poros Gambar 3.1 Prototype belt conveyor Gambar 3.2 Konstruksi Belt Conveyor Gambar 3.3 Screen

Gambar 3.4 (a) Screen untuk butiran pasir kasar dengan no. mesh 16 (b) Screen untuk butiran pasir sedang dengan no. mesh 36 (c) Screen untuk butiran pasir halus dengan no. mesh 64 Gambar 3.5 Slide Regulator

Gambar 3.6 Tachometer Digital Gambar 3.7 Timbangan Digital Gambar 3.8 Stopwatch

Gambar 3.9 Pasir kasar dengan nomor mesh 16 Gambar 3.10 Pasir medium dengan nomor mesh 36 Gambar 3.11 Pasir halus dengan nomor mesh 64 Gambar 4.1 Gelas Ukur Pasir

Gambar 4.2 Hubungan kapasitas angkut (Q) belt conveyer dengan kecepatan belt (V) pada berbagai ukuran butir pasir kering dalam grafik titik.

Gambar 4.3 Hubungan kapasitas angkut (Q) belt conveyor dengan kecepatan belt(V) pada berbagai ukuran butir pasir kering dalam grafik batangan

Gambar 4.4 Pengaruh tingkat kelembaban/kebasahan pasir kasar

terhadap kapasitas transfer belt conveyor pada dalam grafik titik. Gambar 4.5 Pengaruh tingkat kelembaban/kebasahan pasir kasar terhadap kapasitas transfer belt conveyor pada dalam grafik batangan. Gambar 4.6 Pengaruh tingkat kelembaban/kebasahan pasir medium terhadap kapasitas transfer belt conveyor pada dalam grafik titik.

Gambar 4.7 Pengaruh tingkat kelembaban/kebasahan pasir medium terhadap kapasitas transfer belt conveyor dalam grafik batangan.

Gambar 4.8 Pengaruh tingkat kelembaban/kebasahan pasir halus terhadap kapasitas transfer belt conveyor dalam grafik titk

Gambar 4.9 Pengaruh tingkat kelembaban/kebasahan pasir halus terhadap kapasitas transfer belt conveyor dalam grafik batangan.

Gambar 4.10 Kondisi kerja efektif berbagai jenis ukuran butir dan tingkat kelembaban/kebasahan pasir.

DAFTAR TABEL

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

Tabel 2.2 Jumlah lapisan belt yang disarankan.

Tabel 2.3 Tebal cover yang disarankan pada belt tekstil berlapis karet untuk beban tumpukan dan beban satuan.

Tabel 2.4 Faktor keamanan sesuai dengan jumlah lapisan belt Tabel 2.5 Hubungan antara diameter roller idler dengan lebar belt Tabel 2.6 Jarak maksimum idler pada belt conveyor

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 2.12 Berat bulk, angle of repose dan faktor gesekan bulk material Tabel 2.13 Tabel berat jenis tanah

Tabel 2.14 Standar ukuran saringan Tabel 3.1 Batas-batas ukuran butir

Tabel 4.1 Data pengujian pengaruh ukuran butir pasir Tabel 4.2 Data pengujian kelembaban pasir kasar. Tabel 4.3 Data pengujian kelembaban pasir medium Tabel 4.4 Data pengujian kelembaban pasir halus

Tabel 4.5 Data pengujian kondisi kerja yang paling efektif pada berbagai jenis ukuran butir dan tingkat kelembaban pasir.

Tabel 4.6 Hubungan Ukuran Butir (γ), Massa (m),Massa Jenis (ρ) dan Kapasitas Transfer (Q)

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 Z2 Jumlah Gigi Pada Sprocket Poros Sudut Curah