• Tidak ada hasil yang ditemukan

PERANCANGAN MESIN PEMBUAT BRIKET BATUBAR

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2018

Membagikan "PERANCANGAN MESIN PEMBUAT BRIKET BATUBAR"

Copied!
13
0
0

Teks penuh

(1)

i

PERANCANGAN MESIN PEMBUAT BRIKET BATUBARA

SISTEM TEKAN TIPE PISTON (RECIPROCATE)

TESIS

Tesis sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Magister Teknik dari Institut Teknologi Bandung

Oleh

BUSTAMI IBRAHIM

NIM : 23108028

Program Studi Teknik Mesin

FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

(2)

i

ABSTRAK

PERANCANGAN MESIN PEMBUAT BRIKET BATUBARA

SISTEM TEKAN TIPE PISTON (RECIPROCATE)

Oleh

Bustami Ibrahim

NIM : 23108028

Indonesia memiliki sumber daya batubara yang melimpah dan merupakan penghasil batubara terbesar kedua di Asia setelah Republik Rakyat China. Hal ini merupakan modal dasar dalam pengembangan teknologi briket batubara. Kondisi tersebut bertolak belakang dengan kualitas batubara yang ada di Indonesia umumnya rendah, sehingga kalori yang dihasilkan rendah, sedangkan biaya transportasi menjadi tinggi. Peningkatan kualitas batubara dengan teknologi upgrading ini sedang dikembangkan oleh ITB yang bekerja sama dengan salah satu perusahaan swasta yang bergerak dibidang pertambangan. Namun demikian, ternyata mesin pembuat briket yang sudah dikembangkan ITB (sistem roller press) memiliki beberapa kelemahan yaitu proses manufaktur & perakitan membutuhkan kepresisian yang tinggi, terjadi backlash di bagian roll, briket yang dihasilkan kurang padat dan efesiensi pembriketan rendah.

Dari kondisi di atas, pada tesis ini diberikan alternatif mesin briket batubara yang dapat meminimalisir kekurangan-kekurangan tersebut dengan menerapkan sistem tekan piston (reciprocate). Dengan menerapkan metode perancangan VDI 2222 dihasilkan konsep perancangan yang akan dikembangkan. Selanjutnya dilakukan analisis Design for Manufacturing and Assembly (DFMA) pada beberapa konstruksi penting untuk dihasilkan hasil perancangan yang optimum.

Pada tesis ini telah dihasilkan sebuah rancangan mesin pembuat briket batubara sistem tekan dengan tipe piston yang memiliki dimensi 915x1215x1250 mm3 dengan penggerak motor AC berdaya 2,2 kW dengan pereduksi putaran gearbox yang menghasilkan tiga mekanisme gerak penekan-atas, penekan-bawah dan feeder system. Pada mesin ini juga dilengkapi mekanisme pengatur tekanan pembriketan (adjuster) yang terdapat pada bagian atas penekan-atas.

Berdasarkan proses yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa semua persyaratan perancangan mesin telah terpenuhi dan dengan diterapkannya analisis DFMA dapat diprediksi terjadinya penurunan biaya produksi yang cukup signifikan yang dilakukan pada tahap perancangan.

(3)

ii

ABSTRACT

DESIGN OF BRIQUETTING MACHINE PISTON TYPE

(RECIPROCATE)

By

Bustami Ibrahim

NIM : 23108028

Indonesia has many coal resources and the second largest coal producer in Asia after the Republic of China. This is a basic capital in the technology development of coal briquettes. The condition is contrary to the existing coal quality in Indonesia is generally low, while the resulting is low calorie, and the transportation cost is very high. Improving the quality of coal upgrading technology is being developed by ITB in collaboration with one of the private companies that engaged in coal mining. However, the briquette making machine that has been developed by ITB (roller press system) has some weakness. The weakness are manufacturing & assembly processes require high precision, backlash in the roll, the briquettes have low density and low-efficiency briquetting.

From the above conditions, the thesis give an alternative of coal briquette machine that can minimize these deficiencies by applying the system of press piston (reciprocate). By applying the design method VDI 2222 produced a design concept will be developed. Further process ia Design for Manufacturing and Assembly (DFMA) analysis on several important construction for optimum design results.

A design of a coal briquetting machine with a piston-type system had been designed. The overall dimension of the briquetting machine is 915x1215x1250 mm3. An AC motor is used as prime mover with a gearbox producing three different kind of motion. This machine also provide a pressure regulating briquetting mechanism (adjuster) to simulate the optimum briquetting process. Based on the process that has been done, it can be concluded that all requirements have been met and the design of the machine with the application of DFMA analysis can predict the decrease in production costs is quite significant that performed at the design stage.

(4)

iii

PERANCANGAN MESIN PEMBUAT BRIKET BATUBARA

SISTEM TEKAN TIPE PISTON (RECIPROCATE)

Oleh

Bustami Ibrahim NIM : 23108028

Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Bandung

Menyetujui Pembimbing Oktober 2011

(5)

iv

PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS

Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya.

(6)

v

Kudedikasikan kepada:

Anak-anak & Istriku tersayang,

Kedua Orang Tua & Mertuaku tercinta,

(7)

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur dengan mengucap alhamdulillah penulis panjatkan hanya kepada Dzat Yang Maha Berkehendak, Allah SWT, karena jika tanpa rahmat dan anugerah-Nya penulis tidak mungkin berkesempatan menimba ilmu dan dapat menyelesaikan tugas studi S2 di kampus impian yang sedari kecil dicita-citakan.

Penulis sangat berterima kasih kepada Bapak Dr. Ir. I Wayan Suweca selain sebagai pembimbing dan wali akademik, beliau juga pantas disebut ”guru” karena banyak memberikan nasihat, saran, bimbingan dan tauladannnya sebagai seorang pengajar dan pendidik yang baik selama penulis menimba ilmu di Institut Teknologi Bandung.

Penulis juga menyampaikan rasa terima kasih kepada seluruh civitas akademik Politeknik Manufaktur Negeri Bandung dan Institut Teknologi Bandung yang telah memberikan kesempatan untuk menimba ilmu, memperkaya pengalaman hidup dan bekerja, sampai menyelesaikan tugas belajar ini dengan segenap kemampuan yang ada.

Semoga tesis ini dapat dijadikan bentuk sumbangsih bagi kemajuan ilmu dan pengetahuan khususnya di bidang perancangan teknik.

Bandung, September 2011

(8)

vii

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS ... iv

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR TABEL ... xii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

I.1 Latar Belakang ... 1

I.2 Permasalahan ... 3

I.3 Tujuan Penulisan ... 4

I.4 Metodologi ... 4

I.5 Batasan Masalah ... 5

I.6 Sistematika Penulisan ... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7

II.1 Proses Pemadatan Batubara ... 7

II.1.1Mekanisme sistem pemadatan ... 7

II.1.2Prinsip pembriketan tanpa bahan perekat ... 8

II.1.3Prinsip Hot Briquetting ... 8

II.1.4Pelumas pada proses pemadatan ... 10

II.1.5Komponen peralatan pembriketan batubara ... 11

II.2 Proses perancangan ... 15

II.2.1Metoda perancangan VDI 2222 ... 15

II.3 Design For Manufacture and Assembly (DFMA) ... 19

II.3.1Paradigma perancangan tradisional ... 19

II.3.2Apakah DFMA? ... 20

II.3.3Prinsip dasar DFMA ... 23

II.3.4Perhitungan estimasi waktu perakitan ... 24

(9)

viii

BAB III PERANCANGAN MESIN PEMBUAT BRIKET BATUBARA

SISTEM TEKAN TIPE PISTON ... 27

III.1Pendahuluan ... 27

III.2Perencanaan ... 27

III.2.1Permohonan pemesan ... 27

III.2.2Pemilihan sistem mekanisme ... 27

III.3Pembuatan konsep ... 30

III.3.1Pembuatan daftar persyaratan ... 30

III.3.2Pembagian fungsi ... 31

III.3.3Pembuatan alternatif sub sistem ... 33

III.3.4Pembuatan variasi konsep ... 37

III.3.5Penilaian variasi konsep ... 40

III.3.6Penentuan konsep pemecahan ... 41

III.4Perancangan awal ... 42

BAB IV PROSES ANALISIS DESIGN FOR MANUFACTURE AND ASSEMBLY (DFMA) SISTEM PENEKAN ... 43

IV.1Pendahuluan ... 43

IV.2Proses Design for assembly (DFA) ... 43

IV.2.1 Penekan atas ... 43

IV.2.2 Penekan bawah ... 47

IV.3Pemilihan material dan pemilihan proses ... 51

IV.3.1Penekan atas ... 52

IV.3.2Penekan bawah ... 53

IV.4Proses Design for Manufacture (DFM) ... 53

IV.4.1Penekan atas ... 54

IV.4.2Penekan bawah ... 57

IV.5Perbaikan rancangan ... 60

BAB V PERHITUNGAN DASAR DAN ANALISIS KEKUATAN KONSTRUKSI ... 61

V.1 Perhitungan kebutuhan daya dan pemilihan motor ... 61

V.1.1Momen puntiryang terjadi ... 61

(10)

ix

V.1.3Pemilihan pereduksi putaran ... 64

V.2 Analisis kekuatan konstruksi ... 65

V.2.1Rangka ... 65

V.2.2Poros transmisi ... 67

V.2.3Poros engkol ... 69

V.2.4Poros pemutar ... 71

V.2.5Landasan ... 72

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 75

VI.1Kesimpulan ... 75

VI.2Saran ... 75

DAFTAR PUSTAKA ... 76 LAMPIRAN 1

(11)

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar I.1 Kebutuhan batubara di Indonesia hingga tahun 2025 dalam juta ton

[6] ... 1

Gambar I.2 Energi mix nasonal tahun 2025 sesuai PP No. 5 / 2006 [5] ... 2

Gambar I.3 Diagram alir metodologi penyusunan tesis ... 5

Gambar II.1 Diagram skematik perbedaan mekanisme pemadatan partikel [3:hal.98] ... 7

Gambar II.2 Sistem pembriketan tanpa bahan perekat [4: hal.4] ... 8

Gambar II.3 Pressure vs temperature dari proses pembriketan macam-macam batubara bituminous [4: hal.2] ... 9

Gambar II.4 Hubungan gaya crushing briket dengan tekanan dan temperatur briket untuk batubara bituminous [4: hal.2] ... 10

Gambar II.5 Ilustrasi piston penekan ... 12

Gambar II.6 Skema diagram dari rol penekan [3:hal.102] ... 12

Gambar II.7 Feed hopper dengan lidah yang dapat diatur untuk mengatur aliran agar material mengalir dengan lembut ke dalam rol [3:hal.104] .. 14

Gambar II.8 Worm feeder untuk memasukkan serbuk material yang halus dengan kerapatan rendah kedalam rol [3:hal.104] ... 14

Gambar II.9 Beberapa jenis tipe rol ekstrusi... 15

Gambar II.10 Diagram Metode Perancangan menurut VDI 2222 [8] ... 16

Gambar II.11 Proses manufaktur tradisional [9] ... 19

Gambar II.12 Ilustrasi dinding pemisah [1] ... 20

Gambar II.13 Perbandingan waktu perancangan tanpa dan dengan DFMA [1] . 21 Gambar II.14 Tahapan proses menggunakan DFMA [1] ... 22

Gambar II.15 Who casts the biggest shadow? [1] ... 23

Gambar III.1 Mesin I: Static dies, briquette machine for shisha charcoal (11) .. 28

Gambar III.2 Mesin II: Rotary dies, No pollution charcoal machine (12)... 28

Gambar III.3 Mesin III: Cam dies, Haumiller yang dikembangkan untuk pembuatan briket batubara ... 29

Gambar III.4 Ilustrasi layout (a) mesin I, (b) mesin II, (c) mesin III... 30

Gambar III.5 Konsep “black box” ... 32

Gambar III.6 Konsep mekanisme mesin ... 32

Gambar III.7 Sistem modul ... 33

Gambar III.8 Variasi konsep 1 ... 38

Gambar III.9 Variasi konsep 2 ... 38

Gambar III.10 Variasi konsep 3 ... 39

Gambar III.11 Hasil rancangan awal ... 42

Gambar IV.1 Penekan atas ... 43

Gambar IV.2 Penekan atas exploded ... 44

Gambar IV.3 Rancangan ulang penekan atas ... 46

Gambar IV.4 Grafik perbandingan rancangan awal dan rancangan ulang penekan bawah ... 47

Gambar IV.5 Penekan bawah ... 48

Gambar IV.6 Penekan bawah exploded ... 48

(12)

xi

Gambar IV.8 Grafik perbandingan rancangan awal dan rancangan ulang penekan

bawah ... 51

Gambar IV.9 Landasan ... 54

Gambar IV.10 Grafik perbandingan ongkos permesinan rancangan awal dan rancangan ulang landasan ... 56

Gambar IV.11 Dies ... 57

Gambar IV.12 Dies hasil rancangan ulang ... 58

Gambar IV.13 Grafik perbandingan ongkos permesinan rancangan awal dan rancangan ulang dies ... 59

Gambar IV.14 Rancangan ulang mesin hasil DFMA ... 60

Gambar V.1 Gaya berat pada penekan atas ... 61

Gambar V.2 Sudut gerak engkol pada penekan atas ... 61

Gambar V.3 Sudut gerak engkol pada pelat putar ... 61

Gambar V.4 Gaya berat pada penekan bawah ... 62

Gambar V.5 Gaya gesek pada cam akibat gaya penekan bawah ... 62

Gambar V.6 Tipe motor yang digunakan ... 63

Gambar V.7 Tipe gearbox yang digunakan ... 64

Gambar V.8 Daerah kritis pada konstruksi. ... 65

Gambar V.9 Pemodelan rangka mesin dari solid ke beam ... 66

Gambar V.10 Tegangan yang terjadi pada rangka ... 66

Gambar V.11 Grafik konvergensi tegangan yang terjadi pada rangka dengan model beam ... 67

Gambar V.12 Pemodelan poros transmisi dari solid ke beam ... 68

Gambar V.13 Tegangan yang terjadi pada poros transmisi ... 68

Gambar V.14 Grafik konvergensi tegangan yang terjadi pada poros transmisi dengan model beam ... 69

Gambar V.15 Poros engkol model solid ... 69

Gambar V.16 Tegangan yang terjadi pada poros engkol ... 70

Gambar V.17 Grafik konvergensi tegangan yang terjadi pada poros engkol ... 70

Gambar V.18 Poros pemutar model solid ... 71

Gambar V.19 Tegangan yang terjadi pada poros pemutar ... 71

Gambar V.20 Grafik konvergensi tegangan yang terjadi pada poros pemutar .... 72

Gambar V.21 Landasan ... 72

Gambar V.22 Tegangan yang terjadi pada landasan ... 73

(13)

xii

DAFTAR TABEL

Table II.1 Pelumas dan pemadatan serbuk (3:hal.100) ... 11

Tabel II.2 Estimasi waktu manual handling [1] ... 25

Tabel II.3 Estimasi waktu manual insertion [1] ... 26

Tabel III.1 Daftar persyaratan ... 31

Tabel III.2 Alternatif sitem penekan ... 33

Tabel III.3 Alternatif sub sistem penekan ... 34

Tabel III.4 Alternatif sub sistem feeder system... 35

Tabel III.5 Alternatif sub sistem rangka mesin ... 35

Tabel III.6 Alternatif sub sistem pereduksi putaran ... 36

Tabel III.7 Alternatif sub sistem penerus gerakan ... 37

Tabel III.8 Variasi konsep ... 37

Tabel III.9 Penilaian variasi konsep menurut penulis ... 40

Tabel III.10 Penilaian variasi konsep menurut survey ... 41

Tabel III.11 Rangkuman penilaian variasi konsep menurut survey... 41

Tabel IV.1 Hasil DFA Sub sub sistem penekan atas pada perancangan awal ... 45

Tabel IV.2 Hasil DFA Sub sub sistem penekan atas pada redesain ... 46

Tabel IV.3 Hasil DFA Sub sub sistem penekan bawah pada perancangan awal 49 Tabel IV.4 Hasil DFA Sub sub sistem penekan bawah pada rancangan ulang . 50 Tabel IV.5 Pemilihan material dan proses manufaktur penekan atas ... 52

Tabel IV.6 Pemilihan material dan proses manufaktur penekan bawah ... 53

Tabel IV.7 Analisis proses manufaktur landasan... 54

Tabel IV.8 Perbandingan nilai ekonomis hasil anlisis proses manufaktur landasan ... 55

Referensi

Dokumen terkait

Pemanfaatan Bakteri Indigenus Dalam Remediasi Limbah Cair Binatu “X” Dengan Medium Lumpur

Bahan Hukum yang digunakan yaitu Undang-Undang Dasar Negara Republik Indonesia Tahun 1945, Undang-Undang Nomor 32 Tahun 2009 tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan

Rumus-rumus fisika merupakan bahasa sains yang konsisten dalam menjelaskan fenomena alam dan sebagai bahasa universal yang berlaku dalam dunia ilmiah, untuk itu

[r]

Namun, perkembangan animasi di dalam negeri masih kalah jauh dibandingkan di luar negeri dan bahkan belum bisa diterima dengan baik oleh masyarakat Indonesia seperti film

Bakal calon Dekan dan Wakil Dekan, Direktur dan Wakil Direktur Sekolah Pascasarjana atau sebutan lainnya, Ketua dan Sekretaris Lembaga Penelitian dan

Jurnal Administrasi Bisnis (JAB)|Vol. Persentase kontribusi terbesar dicapai pada tahun 2012 yaitu 0,15% atau pada kriteria kontribusi sangat kurang. Pada tahun 2013

Maka nishab dan zakatnya sama dengan ketentuan emas dan perak, artinya jika seseorang memiliki bermacam-macam bentuk harta dan jumlah akumulasinya lebih besar atau sama dengan