Mesin Pemindah Bahan : Studi Prestasi Belt Conveyor Hubungannya Dengan Ukuran Butiran Dan Tingkat Kelembaban Bahan Curah ( Batubara ), Panjang Belt 7,6 Meter ; Lebar 32 Centimeter

(1)

TUGAS SKRIPSI

MESIN PEMINDAH BAHAN

STUDI PRESTASI BELT CONVEYOR HUBUNGANNYA DENGAN UKURAN BUTIRAN DAN TINGKAT KELEMBABAN BAHAN CURAH ( BATUBARA ), PANJANG BELT 7,6 METER ; LEBAR 32 CENTIMETER

OLEH RIO NUGROHO

0 4 0 4 0 1 0 4 6

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(2)

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA FAKULTAS TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN MEDAN

TUGAS SKRIPSI

MESIN PEMINDAH BAHAN

Oleh : RIO NUGROHO

(3)

RIO NUGROHO

NIM. 040401046

Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi

(4)

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA : 839 / TS / 2008

FAKULTAS TEKNIK USU DITERIMA TGL:

M E D A N PARAF :

TUGAS SKRIPSI

NAMA : RIO NUGROHO

N I M : 040401046

MATA PELAJARAN : MESIN PEMINDAH BAHAN

SPESIFIKASI : STUDI PRESTASI BELT CONVEYOR HUBUNGANNYA DENGAN UKURAN BUTIRAN DAN TINGKAT

KELEMBABAN BAHAN CURAH ( BATUBARA ), PANJANG BELT 7,6 METER ; LEBAR 32 CENTIMETER

DIBERIKAN TANGGAL : 26 / 02 / 2009

SELESAI TANGGAL : 01 / 09/ 2009

(5)

KARTU BIMBINGAN TUGAS SKRIPSI MAHASISWA

No : 839 / TS / 2008 Sub. Program studi : Teknik Produksi

Bidang Tugas : Mesin Pemindah Bahan

Judul Tugas Skripsi : Studi Prestasi Belt Conveyor Hubungannya dengan Ukuran

Butiran dan Tingkat Kelembaban Bahan Curah ( Batubara ), Panjang Belt 7,6 Meter ; Lebar 32 Centimeter.

Diberikan Tanggal : 26 Februari 2009 Selesai Tanggal:01 September 2009 Dosen Pembimbing : Ir. Alfian Hamsi, M.Sc Nama Mahasiswa : Rio Nugroho

NIM : 04 0401 046

NO Tanggal Kegiatan Asistensi Bimbingan Tanda Tangan Dosen

1 6-02-2009 ambaran umum tugas skripsi / urvey

2 3-03-2009 egambilan Spesifikasi dari data 3 1-04-2009 iskusi hasil Pengambilan Data

4 0-06-2009 enentuan Spesifikasi Tugas dan ahan material batubara

5 8-07-2009 erbaiki 6 6-08-2009 Metodologi

7 7-08-2009 rototype belt conveyor

8 0-08-2009 embahasan Nilai Butiran & Cara kur

9 4-08-2009 elajari grafik-grafik 10 7-08-2009 ersiapan Jurnal / lanjutkan

11 1-08-2009 embahasan kapasitas transfer belt onveyor meningkat

(6)

ABSTRAK

(7)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang atas nikmat dan

karunia yang dilimpahkannya sehingga penulis mampu menyelesikan tugas

skripsi ini. Tugas skripsi ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi

mahasiswa guna menyelesaikan pendidikan dan mendapatkan gelar Sarjana

Teknik di Fakultas Teknik, Departemen Teknik Mesin 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 Prestasi Belt Conveyor

Hubungannya Dengan Ukuran Butiran Dan Tingkat Kelembaban Bahan Curah ( Batubara ), Panjang Belt 7,6 Meter ; Lebar 32 Centimeter

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.

4. Kedua orang tua yang tercinta Amran Isa dan Murniati yang selalu

(8)

5. Rekan-rekan Mahasiswa Teknik Mesin yang senantiasa membantu dan memberikan masukan guna penyelesaian skripsi.

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, 01 September 2009 Penulis,

(9)

DAFTAR ISI

ABSTRAK……… i

KATA PENGANTAR………... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR...vii

DAFTARTABEL...xi

DAFTAR SIMBOL... x

BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang ... 1

1.2Tujuan... 1

1.3Manfaat... 1

1.4BatasanMasalah... 1

1.5SistematikaPenulisan Skripsi... 1

BAB II TINJAUAN PUSATAKA 2.1 Transportasi Material Dalam Industri ... 3

2.2 Klasifikasi dan Karakteristik Material ... 3

2.2.1 Bahan dan Besar butiran... 8

2.2.2 Kelembaban Bahan Batubara... 8

2.3 Klasifikasi Mesin Conveyor ... 9

2.4 Pemilihan Peralatan Pemindah... 11

2.5 Kapasitas dari Peralatan Pemindahan Material yang Bergerak Continiu... 12

2.6 Belt conveyor... 14

2.6.1 Geometri Belt Conveyor... 16

(10)

2.6.2.1 Belt... 17

2.6.2.2 Idlers... 20

2.6.2.3 Unit Penggerak... 22

2.6.2.4 Pengencang Belt ( Take-Up )... 26

2.6.2.5 Penekuk Belt... 26

2.6.2.6 Conveyor Frame... 27

2.6.2.7 Komponen-Komponen Pendukung... 28

2.7 Perhitungan Belt Conveyor... 28

2.7.1 Data Awal Perhitungan... 28

2.7.2 Lebar Belt... 28

2.7.3 Penentuan Tahanan Gerak Belt... 31

2.7.4 Penentuan Daya Motor Penggerak... 33

2.7.5 Pengaturan Debit Aliran Material ( Hopper )... 34

BAB III METODOLOGI 3.1 Peralatan Pengujian... 36

3.2 Alat Ukur Yang Digunakan... 38

3.2.1 Alat Ukur Putaran... 38

3.2.2 Alat Ukur Massa... 39

3.2.3 Alat Ukur Waktu... 40

3.2.4 Alat Ukur Jarak... 41

3.3 Mataeri Uji... 41

3.4 Asumsi-Asumsi Yang Digunakan pada Pengujian... 42

3.5 Variabel-variabel yang diukur... 42

(11)

3.7 Skematik Proses Pengambilan Data... 44

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pembahasan Karakteristik Material Uji...47

4.2 Pengaruh Ukuran Butir Terhadap Kapasitas Belt Conveyor... 48

4.3 Pengaruh Kelembaban Terhadap Kapasitas Belt Conveyor... 51

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan... 60

5.2 Saran... 60

DAFTAR KEPUSTAKAAN...61 LAMPIRAN ( Data Hasil Pengujian ) :

(12)

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Dimensi Partikel Bulk

Gambar 2.2 Container untuk menghitung berat bulk material aliran bebas

Gambar 2.3 Sudut kemiringan tumpukan material statik

Gambar 2.4 Penampang Lintang Material pada Belt Coveyor

Gambar 2.5 Kontruksi umum belt conveyor

Gambar 2.6 Geometri belt conveyor

Gambar 2.7 Penampang belt

Gambar 2.8 Idller bagian atas

Gambar 2.9 Idller bagian bawah

Gambar 2.9 Kontruksi roller Idller

Gambar 2.11 Susunan Idller pada belt conveyor

Gambar 2.12 Susunan puli pengegrak belt conveyor a dan bpuli tunggal;c dan d sistem dua puli; e dan f menggunakan bagian penekan

Gambar 2.13 Gravity take up

Gambar 2.14 Pembeloken belt

Gambar 2.15 Tumpukan bulk material diatas belt

Gambar 2.16 Sudut Lilit Pada Puli

Gambar 2.17 Hopper

Gambar 2.18 Sudu Pencurah dan Poros

Gambar 3.1 Prototype belt conveyor

(13)

Gambar 3.3 (a) Screen untuk butiran batubara kasar dengan no. mesh 18-36,

(b) Screen untuk butiran batubara sedang dengan no. mesh 35-60, (c) Screen untuk butiran batubara halus dengan no. mesh 60-140, Gambar 3.4 Slide Regulator

Gambar 3.5 Accumulator.

Gambar 3.6 Tachometer Digital

Gambar 3.7 Timbangan Gantung

Gambar 3.8 Timbangan Digital

Gambar 3.9 Stopwatch

Gambar 3.10 Mistar Ukur

Gambar 3.11 Batubara kasar dengan nomor mesh 18-36

Gambar 3.12 Batubra medium dengan nomor mesh 35-60

Gambar 3.13 Batubara halus dengan nomor mesh 60-140

Gambar 4.1 Gelas Ukur

Gambar 4.2 Hubungan kapasitas angkut (Q) belt conveyer dengan kecepatan belt (V)pada berbagai ukuran butir dan kelembaban batubara pada pengujian.

Gambar 4.3 Pengaruh kebasahan terhadap kapasitas transfer belt conveyor pada batubara kasar

Gambar 4.4 Pengaruh kebasahan terhadap kapasitas transfer belt conveyor pada

batubara medium.

Gambar 4.5 Pengaruh kebasahan terhadap kapasitas transfer belt conveyor pada batubara halus

Gambar 4.6 Hubungan Kapasitas Belt (Q), ukuran butir, kelembaban batubara dan

(14)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Pengelompokan bulk material menurut ukuran partikelnya. Tabel 2.2 Distribusi bulk material berdasarkan berat.

Tabel 2.3 Berat bulk, angle of repose dan faktor gesekan bulk material. Tabel 2.4 Sudut kemiringan maksimum yang diizinkan pada geometri belt conveyor untuk beberapa jenis material.

Tabel 2.5 Jumlah lapisan belt yang disarankan.

Tabel 2.6 Tebal cover yang disarankan pada belt tekstil berlapis karet untuk

beban tumpukan dan beban satuan.

Tabel 2.7 Faktor keamanan sesuai dengan jumlah lapisan belt. Tabel 2.8 Hubungan antara diameter roller idler dengan lebar belt. Tabel 2.9 Jarak maksimum idler pada belt conveyor.

Tabel 2.10 Harga koefisien gesek μ dan eμα.

Tabel 2.11 Kecepatan belt yang direkomendasikan Tabel 2.12 Faktor tahanan untuk rolling hearing Tabel 3.1 Tabel Data Pengujian

Tabel 4.1 Hubungan kapasitas angkut (Q) belt conveyer dengan kecepatan belt

(V) pada berbagai ukuran butir.

Table 4.2 Pengaruh kebasahan terhadap kapasitas transfer belt conveyor pada

batubara kasar

batubara medium

batubara halus

Table 4.5 Hubungan Kapasitas Belt (Q), ukuran butir, kelembaban batubara dan

(15)

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

(16)

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

(17)

ABSTRAK

(18)

BAB I PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Belt conveyor digunakan pada berbagai industri sebagai 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 dapat menghemat biaya produksi serta meningkatkan laju produksi. Untuk itu perlu dilakukan penelitian tentang prestasi belt conveyor, agar dapat dipakai sebagai acuan belt conveyor berikutnya.

1.2Tujuan

Tugas akhir ini bertujuan untuk mengkaji prestasi belt conveyor terhadap berbagai karakteristik batubara, diantaranya pengaruh ukuran butir dan kelembaban.

1.3 Manfaat

1. Dapat mengetahui variabel-variabel yang mempengaruhi kinerja belt conveyor

2. Mengukur nilai performansi belt conveyor dengan material transfer batubara

1.4 Batasan masalah

Pengujian dilakukan pada material batubara dengan variasi kelembaban dan ukuran butir batubara dalam satuan mesh

1.5 Sistematika Penulisan

(19)

Bab I pendahuluan

Bab ini menjelaskan pendahuluan tentang studi kasus dan pemecahan masalah yang berisi antara lain : Latar belakang permasalahan, Tujuan, Manfaat, Batasan Permasalahan, dan Sistematika penulisan.

Bab II Tinjauan Pustaka

Bab ini berisi dasar teori dari topik yang dikaji dan digunakan sebagai landasan dalam memecahkan masalah dan menganalisis permasalahan tersebut.

Bab III Metodologi

Bab ini berisi kerangka pemikiran dan langkah yang dilakukan untuk mengidentifikasi prestasi belt conveyor, beserta variabel-variabel yang akan diukur dan perlengkapan pengujian tersebut.

Bab IV Hasil dan Pembahasan

Bab ini berisi analisis dari data hasil pengujian dan permasalahan yang terjadi pada pengujian.

Bab V Kesimpulan dan Saran

(20)

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).

(21)

Distribusi kuantitatif partikel suatu bulk, menurut ukuranya dikenal sebagai ukuran bongkah 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 2.1.

amaks

amin

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 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:[1]

(2.1)

(22)

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 ton/m3 atau kg/m3. 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.

(23)

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. 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/ m3 Material

Light

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 (φdyn). Angle of repose

dinamik besarnya sekitar 0,7φ.

(24)

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]

f0 = tan φ0 (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.

(25)

Tabel 2.3 Berat bulk, angle of repose dan faktor gesekan bulk material.[1] Material Bulk weight

γ, ton/m3 Angle of repose, 0

Static friction factor(f0)

Dynamic

φdyn

Static φ steel wood rubber

Anthracite, fine, dry Gypsum, small-lumped Clay, dry, small-lumped Gravel Peat, dry, lumped Coal, run,-of-mine

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.

2.2.1Bahan 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)

2.2.2Kelembaban Bahan Batubara

Kelembaban batubara dilihat dari tingkat kebasahannya. Untuk mengetahui pengaruh kebasahan terhadap kapasitas transfer maka batubara tersebut diberi air dan diukur kelembabannya

(26)

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 :

(27)

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.

(28)

2.4 Pemilihan Peralatan Pemindah

Secara umum pemilihan peralatan pemindah ditentukan oleh faktor-faktor teknis berikut :

1. Sifat material yang akan dipindahkan. Suatu analisis sifat fisik dan mekanik material yang dipindahkan akan memperkecil batas dalam pemilihan jenis peralatan pemindah yang cocok untuk dipakai.

2. Kapasitas peralatan. Jika kapasitas yang diinginkan besar, pertimbangan ekonomis akan menentukan pemilihan pada peralatan yang cocok dan murah. Peralatan yang dipilih harus bisa memindahkan material secara kontinu dan cepat. Harus diingat bahwa peningkatan laju pemindahan akan menurunkan berat beban yang mampu diangkut dan meningkatkan kekompakan peralatan. Truk yang memindahkan muatan pada interval yang teratur akan efisien bila kapasitas pemindah besar, kecepatan tinggi dan waktu pengisian serta pembongkaran cepat.

3. Arah dan panjang lintasan pemindah merupakan faktor penting dalam pemilihan jenis peralatan. Hal lain yang juga sama pentingnya adalah lay out dari titik pengisian dan pembongkaran. Jenis mesin tertentu dapat dirubah arahnya dengan mudah dan berbagai jenis dapat membawa untuk jarak yang jauh.

4. Tumpukan material di bagian ujung dan pangkal. Metode pengisian dan pembongkaran material memiliki peranan penting pada pemilihan jenis mesin pemindah. Beberapa jenis peralatan mampu mengisi sendiri sedangkan jenis lain membutuhkan pengisian khusus. Tumpukan material bisa dipindahkan ke masin conveyor dengan menggunakan bucket scraper, pengumpan khusus atau disimpan pada kantong khusus yang akan menjatuhkannya ke mesin. Mesin mengambil material langsung dari onggokan tanpa perlu peralatan khusus. 5. Tahap-tahap proses pemindahan beban. Jika penanganan mekanik dilakukan di

dalam workshop, aliran teknologi merupakan faktor penting dalam pemilihan mesin pemindah, pada umumnya mesin memindah dihubungkan dengan siklus terhadap produksi keseluruhan.

(29)

kelembaban dan kandungan debu, tersedia uap dan gas, temperature lingkungan dan lain-lainnya. Hal lain yang juga penting apakah mesin pemindah dipasang di dalam atau di luar ruangan. Pada kasus terakhir, kondisi iklim harus diperhatikan dalam perancangan, perawatan dan pelumasan mesin.

Pemilihan mesin pemindah sangat dipengaruhi oleh standarisasi dari pembuat mesin dalam rencana pengembangan pembuatan nantinya, jangka waktu operasi yang diinginkan, jenis daya yang tersedia, pertimbangan keseluruhan dan aturan keselamatan. Berdasarkan faktor-faktor teknis, mesin pemindah yang dipilih adalah yang dapat memberikan layanan terbaik.

Biaya modal terdiri dari biaya awal, biaya pengiriman, biaya pemasangan dan biaya gedung serta kontruksi. Biaya opersi meliputi biaya pegawai, biaya kebutuhan daya, material dan biaya perbaikan. Biaya umum dihubungkan dengan perawatan termasuk investasi modal awal yang menentukan kebutuhan biaya renovasi mesin.

Mesin yang optimal adalah yang memenuhi semua persyaratan, derajat mekanisasi tinggi dan kondisi kerja yang paling menguntungkan. Mesin tersebut harus tahan lama sehingga dapat menekan biaya per unit dan mengembalikan modal secepat mungkin.

2.5 Kapasitas Dari Peralatan Pemindah Material Yang Bergerak Kontiniu

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 pemindahan pada conveyor adalah kg/dt, maka kapasitas perjamnya adalah :[1]

Q = 3600 qv 1000

= 3,6 qv , ton/jam (2.4) 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 :[1]

(30)

Contoh sketsa potongan melintang belt conveyor yang bergerak secara kontinu dengan mempunyai luas penampang (A) material dapat dilihat pada Gambar 2.4 berikut ini :

Gambar 2.4 Penampang Lintang Material pada Belt Coveyor

Saat material dipindahkan dalam saluran atau pipa yang mempunyai luas penampang A0 dalam satuan m2, efisiensi pembebanan ψ, maka luas penampang:[1]

A = A0.ψ

Sehingga:

q = 1000A0.γ.ψ, kg/m (2.6)

Dengan mensubtitusikan persamaan diatas dengan persamaan yang sebelumnya maka untuk material dalam aliran kontinu, didapatkan kapasitas per jam:[1]

Q = 3600A.v.γ

= 3600A0.v.γ.ψ, ton/jam (2.7)

Kapasitas mesin pemindah tersebut dapat dinyatakan tanpa berat per unit (Q dalam satuan ton/jam), dan selanjutnya dapat juga dinyatakan dalam bentuk volume per unit (V dalam satuan m3/jam). Bila kapasitas mesin pemindah tanpa berat per unit, maka Q dinyatakan dalam ton/jam seperti persamaan berikut:[1]

Q = V.γ, ton/jam (2.8)

Sedangkan untuk kapasitas mesin pemindah dinyatakan dalam volume per waktu. Maka V dinyatakan dalam satuan m3/jam:[1]

(31)

V = 3600A.v

= 3600A0.v.ψ, m3/jam (2.9)

2.6 Belt Conveyor

Belt conveyor merupakan mesin dengan aksi kontinu dan dari segi lain termasuk conveyor yang menggunakan bagian penarik fleksibel. Prinsip dasar belt conveyor adalah memindahkan material diatas belt yang berjalan dengan menggunakan motor sebagai sumber tenaga dan diterukan oleh puli penggerak. Kemudian idler (komponen peluncur dibawah belt) akan ikut bergerak sebagai penyangga belt.

Keuntungan belt conveyor:

1. Aliran pengangkutan berlansung secara terus menerus, tanpa terputus sehingga kerja lebih maksimal.

2. Cocok digunakan untuk membawa material dalam jumlah besar baik dalam jarak yang jauh maupun dekat.

3. Dapat membawa material dalam arah yang tanjakan tanpa membahayakan operator jika dibandingkan menggunakan truk atau kereta diatas rel.

4. Tidak mengganggu lingkungan karena tingkat kebisingan dan polusi yang rendah.

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. Apabila satu saja komponennya tidak berfungsi maka pemindahan material tidak dapat berjalan.

3. Biaya perawatannya sangat mahal.

Bagian-bagian utama belt conveyor dapat dilihat pada Gambar 2.5, yaitu:

1. Rangka (frame) yang fungsinya untuk kedudukan belt conveyor itu sendiri yang biasanya dibuat dari baja profil.

2. Puli depan (head pulley).

(32)

4. Puli ekor pengencang (tail pulley) yang terdapat pada ujung belakang, sehingga kedudukan puli dapat digeser, yang berfungsi untuk mengatur ketegangan belt.

5. Belt.

6. Idler bagian atas (pembawa).

7. Idler bagian bawah (pembalik). Kedua jenis idler tersebut disangga oleh frame.

8. Motor dan perlengkapan transmisi. 9. Pencurah material (hopper).

10. Corong pembongkar (discharge spout unit).

11. Pembersih belt, digunakan untuk belt conveyor yang membawa material yang mudah lengket.

12. Screw take-up sebagai pengencang belt.

Gambar 2.5 Kontruksi umum belt conveyor[1]

(33)

Adapun kesulitan-kesulitan penginstalan belt conveyor adalah antara lain:

1. Jalur pemindahan (transfer line). Karena untuk satu unit belt conveyor hanya bisa dipasang untuk jalur lurus.

2. Kemiringan yang terbatas.

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), disain sederhana dan pengoperasian yang baik.

Pada bagian ini dibahas tentang geometri belt conveyor dan komponen dari peralatan tersebut.

2.6.1Geometri Belt Conveyor

Menurut lintasan dari gerakannya, belt conveyor dapat diklasifikasikan atas:

1. Horizontal 2. Miring

3. Kombinasi miring dan horizontal

Geometri dari belt conveyor dapat dilihat pada Gambar 2.6 yang memperlihatkan lintasan dari belt conveyor.

Gambar 2.6 Geometri belt conveyor [1]

Sudut kemiringan terhadap garis horizontal (β) tergantung pada faktor gesekan

(34)

dari tumpukan material dan bagaimana cara material dibebankan keatas belt. Kemiringan yang dapat diizinkan pada belt conveyor dapat dilihat pada Tabel 2.4.

Tabel 2.4 Sudut kemiringan maksimum yang diizinkan pada geometri belt conveyor untuk beberapa jenis material.[1]

Material Maximum

angle of incline

(β),0

Material Maximum

angle of incline

(β),0

Coal briquetted

Gravel, washed and sized Grain

Foundry sand, shaken out(burnt) Foundry sand, damp (ready) Crushed stone, unsized Coke, sized Coal, sized, small Cement

2.6.2 Komponen Belt Conveyor 2.6.2.1Belt

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. Perpanjang spesifik rendah. 4. Harus fleksibel.

5. Tidak menyerap air. 6. Ringan.

(35)

panjang. Untuk persyaratan tersebut, belt berlapis karet adalah yang terbaik. Belt tekstil berlapis karet terbuat dari beberapa lapisan yang dikenal dengan plies. Lapisan-lapisan tersebut dihubungkan dengan menggunakan (vulkanisasi) atau dengan karet alam maupun sintetis. Belt dilengkapi dengan cover karet untuk melindungi tekstil dari kerusakan-kerusakan. Karena beberapa jenis material yang dibawa mempunyai sifat abrasif. Bentuk penampang belt diperlihatkan pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Penampang belt [1]

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 2.5 berikut:

Tabel 2.5 Jumlah lapisan belt yang disarankan.[1]

(36)

Sedangkan untuk mengetahui ketebalan dari cover dapat dihubungkan dengan jenis material yang membebani belt. Sebab tiap jenis material mempunyai ukuran dan sifat fisik yang berbeda. Ketebalan belt dapat ditentukan dari Tabel 2.6.

Tabel 2.6 Tebal cover yang disarankan pada belt tekstil berlapis karet untuk

beban tumpukan dan beban satuan.[1]

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 tons/m3)

Ditto, abrasive

Large-lumped, abrasive, heavy

weight (a’<160 mm, γ < 2 tons/m3)

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, brown iron ore

Section 1.02 Unit loads

Parcels, packages, books

Bag, bales, packs Boxes, barrels, baskets Boxes, barrels, baskets

Machine parts, Berat tiap meter belt (qb) berdasarkan Gambar 2.6 adalah:[1]

(qb) = 1.1B (δi + δ1 + δ2), kg/m (2.10)

Tebal tiap lapisan (δ) bervariasi menurut jenis belt : 1,25 mm untuk belt berlapis katun, 2,0 mm untuk belt kekuatan tinggi, 0,9 s.d 1,4 mm untuk sintetik.

Jumlah lapisan (number of plies) dapat ditentukan dari persamaan:[1]

I ≥ (2.11)

Dimana:

(37)

Kt = gaya tarik ultimate per cm dari lebar per lapisan, kg/cm

K = faktor keamanan (dari Tabel 2.7)

B = lebar belt, cm

Tabel 2.7 Faktor keamanan sesuai dengan jumlah lapisan belt.[1]

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

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.

2.6.2.2 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 2.8. Sudut antara idler bawah dan idler atas dapat divariasikan sesuai keperluan.

Gambar 2.8 Idller bagian atas [1]

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 atas dapat dilihat pada Gambar 2.9.

B

---

(38)

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 2.10.

Gambar 2.9 Kontruksi roller Idller[1]

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.

7. Baut.

Diameter (D) idler tergantung pada lebar belt (B) yang disangganya. Hubungan antara lebar belt dengan diameter idler dapat dilihat pada Tabel 2.8.

Tabel 2.8 Hubungan antara diameter roller idler dengan lebar belt.[1]

Roller diameter (D), mm Belt width (B), mm

108 159 194

(39)

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 2.10.

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 2.9.

Gambar 2.11 Susunan Idller pada belt conveyor [1]

Tabel 2.9 Jarak maksimum idler pada belt conveyor.[1]

Bulk weight

2.6.2.3 Unit penggerak

(40)

antara motor dan puli. Tipe-tipe susunan puli penggerak untuk belt conveyor dapat dilihat pada Gambar 2.11.

Gambar a dan b menunjukkan puli 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. Tetapi dalam aplikasi dilapangan, konstruksi seperti pada Gambar 2.12 (b) lebih banyak digunakan.

Gambar 2.12 Susunan puli pengegrak belt conveyor[1] a dan bpuli tunggal;c dan d sistem dua puli; e dan f menggunakan bagian penekan

Untuk kondisi tak ada slip antara belt dengan puli seperti pada Gambar 2.11, diperoleh persamaan berikut:[1]

(41)

Arti notasi:

St = gaya tarik pada sisi belt yang kencang

St1 = 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:[1]

W0 = St – St1 (2.13)

Sehingga:

Wo = St – Ss1≤ St1 eμα – Ss1

= Ss1 (eμα – 1) (2.14)

Atau;

W0 ≤

(42)

Tabel 2.10 Harga koefisien gesek μ dan eμα.[1] 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 humid (wet) atmosphere; dirty

0.1 1.37 1.44 1.52 1.69 1.87 2.02 2.32

Wood or ruber lagged pulley and very humid (wet) atmophere; dirty

0.15 1.60 1.73 1.87 2.19 2.57 2.87 3.51

Cast iron or steel pulley and humid atmosphere; dirty

0.20 1.87 2.08 2.31 2.85 3.51 4.04 5.34

Cast iron or steel pulley and dry atmosphere; dusty

0.30 2.56 3.00 3.51 4.81 6.59 8.17 12.35

Wood lagged pulley and dry atmosphere; dusty

0.35 3.00 3.61 4.33 6.25 9.02 11.62 18.78

Rubber lagged pulley and dry atmosphere; dusty

0.45 3.15 4.33 5.34 8.12 12.35 16.41 28.56

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:[1]

Dp > Kp . i, mm (2.16)

Arti notasi:

Dp = diameter puli, mm

Kp = faktor proporsional

(43)

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.[1]

2.6.2.4 Pengencang Belt (take up)

Pengencang belt dapat dibedakan atas 2 jenis yaitu screw take up (seperti pada gambar 2.4) dan gravity take up, atau sering juga disebut pengencang horizontal dan vertical. Gravity take up terdiri dari tiga puli seperti pada gambar 2.13

Gambar 2.13 Gravity take up [1]

2.6.2.5 Penekuk Belt

(44)

Gambar 2.14 Pembelokan belt [1]

Untuk kondisi pada gambar 2.14a, jika B adalah lebat belt maka harga R ≥ 12 B dan I2 = (0,4-0,5). Sedangkan untuk kondisi seperti gambar 2.14b, lintasan belt berubah dari arah horizontal menjadi miring. Harga jari-jari kelengkungan minimum (Rmin) diberikan pada persamaan berikut :(1)

Rmin ≥ S K1 , m (2.17)

qb Arti notasi :

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 unyuk 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.

2.6.2.6 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.

2.6.2.7 Komponen-komponen Pendukung

(45)

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 sudut dan screw.

2.7 Perhitungan Belt Conveyor

Dalam merancang belt conveyor, ditetapkan data awal perancangan. Kemudian dipilih belt dan motor penggerak yang sesuai

2.7.1 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

2.7.2Lebar Belt

Untuk beban tumpukan, lebar belt ditentukan berdasarkan kapasitas conveyor dan ukuran material yang dibawa atau sebaliknya. Untuk material aliran bebas seperti gambar 2.15

h

Gambar 2.15 Tumpukan bulk material diatas belt[1] B

(46)

Luas penampang irisan aliran material pada gambar 2.15 dibagian atas (A1) adalah luas segitiga : (1)

1

A = ₁

2 C

Bh

Bila kemiringan idler samping adalah 20˚ dan panjang idler tengah 11 = 0,4B maka luas penampang irisan A2 adalah luas trapezium, yaitu : (1)

A2 = 0,0435B2 (2.19)

Maka luas total aliran tersebut adalah : (1)

A = A1 + A2

= 0,16B2C1 tan 0,35φ + 0,043B2 (2.20)

Jika persamaan tersebut disubstitusikan ke persaaman sebelumnya maka didapat persamaan untuk kapasitas yaitu : (1)

Q = 3600AFvγ = F2_{vγ [576C1 tan (0,35φ) + 1 ]}

= 160 B2vγ [3,6C1 tan (0,35φ) + 1 ] , ton/ jam (2.21)

Harga factor koreksi bervariasi tergantung harga sudut kemiringan idler. Harga

C1 = 1, untuk β = 0-10˚, C1 = 0,95 untuk β = 10-15˚, C1 = 0,85 untuk β ≥ 20˚

Lebar belt yang dihitung dari persamaan diatas disesuaikan dengan ukuran ukuran butir material (lump-sized) sesuai dengan ukuran berikut : (1)

Untuk unsized material :

B ≥ 2a’ + 200 mm (2.22)

(47)

B ≥ 3,3a’ + 200 mm (2.23)

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 2.12 berikut :

Tabel 2.11 Kecepatan belt yang direkomendasikan (1) Bulk load

characteristics

Material Belt width B, mm 400 500 and

650

800 and 1000

(48)

Nonbrasive and abrasive material, crusched, without downgrading.

Abrasive, small and medium lumped, a’<160 mm

Abrasive, large lumped, a’>160 mm

Fragile load, downgraded by crushing

Pulverized load, dusty

Grain

2.7.3 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 : (1)

(49)

W1 = (q + qb + qp’) Lω’ cos β ± (q + qb) L sin β

= (q + qb + qp’) Lhor ω’ cos β ± (q + qb) H, kg (2.24)

Dan untuk belt pembalik :

W1 = (qb + qp”) Lhor ω’ cos β ± qb H, kg (2.25)

Arti notasi :

q = berat beban, kg/m

qb = berat belt, kg/m

qp’ = berat bagian berotasi pada idler beban, kg/m

qp” = berat bagian berotasi pada idler pembalik, kg/m

β = sudut kemiringan kontruksi conveyor, ˚

L = Panjang lintasan conveyor, m

Lhor = 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 :

, kg/m

, kg/m

Arti notasi :

I = jarak idler yang menahan beban, m

(50)

Harga masing-masingdari koefisien tahanan ω’ diberikan pada table 2.13 untuk rolling bearing. Sedangkan untuk sliding bearing harga ω’ akan lebih besar 3 s/d 4 dari rolling hearing. Table 2.13 dapat dilihat pada halaman berikutnya.

Tabel 2.12 Faktor tahanan untuk rolling hearing (1)

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

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˚(1)

(51)

Wcury = (K – 1) St, kg (2.28)

Atau:

Sst = K.St, kg (2.29)

Sedangkan tahanan untuk puli penggerak (Wdr) adalah:

Wdr = (0,03 s/d 0,05)(Sst + Sst), kg (2.30)

Tahanan untuk peralatan pembongkar (Wpt) adalah :

Wpt ≈ 2.7 qB, kg (2.31)

2.7.4 Penentuan Daya Motor Penggerak

Pada belt conveyor , tegangan dari titik-titik yang terpisah pada sistem dapat diketahui dari persamaan berikut : (1)

Si = S1-1 = W(i-1).1 , kg (2.32)

Arti notasi :

i = 1,2,3…

S = gaya tarik, kg

W = tahanan gerak, kg

Gaya tarik efektif pada belt adalah :

Wo = St –Ssl, kg (2.32)

Jika efisiensi transmisi adalah ηg maka daya motor penggerak yang dibutuhkan adalah : (1)

, HP

(52)

Faktor tahanan total dari belt conveyor adalah(1)

(2.35)

Daya spesifik motor adalah : (1)

_(2.36)

2.7.5 Pengatur Debit aliran material (Hopper)

Hopper berfungsi sebagai pencurah dan pengatur kapasitas material pada belt conveyor. Konstruksi hopper dapat dilihat pada gambar 2.17

Gambar 2.17 Hopper

(53)

Dari gambar 2.18 sudu pencurah dan poros, volume material yang dicurahkan dapat dihitung berdasarkan volume bagian yang cekung. Jika sudu pencurah mempunyai diameter dalam do, diameter luar d1 dan panjang sudu Is maka volume curahan untuk satu putaran adalah : (1)

(2.37)

=

= 670 cm3 = 0,00067 m3

Kapasitas curahan hopper akan bervariasi tergantung putaran sudu (nh) dan jenis material yaitu :

Qh = 0,00067. nh . γ ton/menit (2.83)

= 0,0402. nh . γ ton/jam

Arti notasi:

Qh = kapasitas curaahan hopper, ton/jam

(54)

BAB III METODOLOGI

Dalam bab ini dibahas langkah pengukuran kapasitas (Q) dari prototype belt conveyor dengan material transfer batubara, pada berbagai tingkat kecepatan (v), ukuran butiran material (γ) dan kelembaban belt conveyor.

3.1 Peralatan Pengujian

Peralatan yang digunakan dalam pengujian ini adalah : 1. Prototype belt conveyor

Gambar 3.1 Prototype belt conveyor

Spesifikasi belt conveyor : - panjang belt :7,6 m

- Lebar belt : 32 cm - Tebal : 40 mm

2. Penyaring (screen), screen digunakan untuk menyaring batubara sehingga didapatkan ukuruna butir yang diinginkan.

(55)

Gambar 3.3 (a) Screen untuk butiran batubara kasar dengan no. mesh 18-36, (b) Screen untuk butiran batubara sedang dengan no. mesh 35-60, (c) Screen untuk butiran batubara halus dengan no. mesh 60-140,

(Sumber : Laboratorium Mekanika Tanah Teknik Sipil FT-UNAND) 3. Slide Regulator, digunakan untuk mengatur voltase motor belt

conveyor sehingga di dapatkan putaran motor belt conveyor sesuai yang di inginkan.

(56)

Spesifikasi slide regulator : - Range voltase 0-25,

- Voltase maksimum 250 volt, - arus 5 kVA,

- merek OKI

4. Wadah Penampung, digunakan untuk menampung material uji yang di angkut belt conveyor .

5. Accumulator 12 volt 50A, digunakan sebagai sumber daya motor Hopper.

Gambar 3.5 Accumulator. 3.2 Alat Ukur Yang Digunakan

Untuk pengujian digunakan beberapa alat ukur guna mengukur beberapa variabel yang dibutuhkan, diantaranya :

3.2.1 Alat Ukur Putaran

(57)

Gambar 3.6 Tachometer Digital

Spesifikasi Tachometer Digital : - 5 to 100,000 RPM

- merek Lutron DT-2234B Digital Tachometer 3.2.2 Alat Ukur Massa

Alat ukur massa digunakan ada 2 macam, diantaranya adalah :

1. Timbangan Gantung, Timbangan Gantung digunakan untuk

mengukur massa material uji. Gambar berikut adalah Timbangan Gantung yang digunakan dalam pengujian.

Gambar 3.7 Timbangan Gantung

Spesifikasi :

- Merek :

(58)

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

Gambar 3.8 Timbangan Digital

Spesifikasi :

- merek : setra

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

3.2.3 Alat Ukut Waktu

Untuk pengukuran waktu digunakan stopwatch. Berikut adalah alat ukur waktu yang digunakan dalam pengujian.

(59)

Spesifikasi :

- Water - resistant structure

- 50 lap and split memory with 1 / 100sec - 3.0V lithium battery CR2032

3.2.4 Alat Ukur Jarak

Alat ukur jarak yang digunakan adalah Mistar Ukur dengan panjang 1 meter. Mistar ukut ini digunakan ubtuk mengukur panjang lintasan belt. Gambar mistar ukut yang digunakan dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 3.10 Mistar Ukur

Spesifikasi mistar ukur: - panjang 1 meter - ukuran mm, cm, inchi

3.3 Material Uji

Material uji yang digunakan adalah batubara dengan berbagai ukutan butir dan kelembaban. Pemisah butir menurut ukurannya dilakukan dengan menggunakan alat penyating (screen). Pengujian dilakulan dengan menggunakan 3 macam ukuran butir batubara:

1. Batubara kasar, ukuran butirnya 0,6 mm – 2 mm. Dipisahkan dengan menggunakan screen dengan nomor mesh 18-36.

(60)

2. Batubara sedang, ukuran butirnya 0,2 mm – 0,6 mm. Dipisahkan dengan menggunakan screen dengan nomor mesh 35-60.

Gambar 3.12 Batubara medium dengan nomor mesh 35-60

3. Batubara halus, ukuran butirnya 0,06 mm – 0,2 mm dipisahkan dengan menggunakan screen dengan nomor mesh 60-140.

Gambar 3.13 Batubara halus dengan nomor mesh 60-140

3.4 Asumsi – Asumsi Yang Digunakan Pada Pengujian

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

1. Massa yang dipindahkan dianggap konstan.

2. Tekanan udara adalah 1 atm, pada temperatur kamar.

3.5 Variabel-Vaeriabel Yang digunakan

(61)

1. Ukuran butir batubara

2. Kelembaban batubara pada berbagai ukuran butiran, kasar : 0,6 mm – 2 mm, medium : 0,2 mm - 0,6 mm, dan kecil : 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 dibuang kewadah penampungan.

5. Putaran sudu Hopper (n), saat mencurahkan material uji.

3.6 Prosedur Pengujian

Pengujian dilakukan dengan sudut kemiringan belt conveyor (β) = 0 ° dengan 3 variasi nilai bulk weigth (γ) batubara berdasarkan pada besar butirannya. Nilai bulk weigth (γ) batubara butiran kasar : 0,65605 ton/m³, butiran medium 0,6768 ton/m³ dan butiran halus yaitu 0,6906 ton/m³.

Langkah pengujian :

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

2. Hitung massa batubara dengan menggunakan timbangan digital.

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

4. Kemudian voltase slide regulator diatur sehingga didapatkan belt dengan kecepatan tertentu. Kecepatan belt di ukur dengan rumus V=S/t

5. Material uji dialirkan sampai habis keseluruhan dan diukur waktunya dengan stopwatch, bersamaan dengan itu putaran Hopper (n) dan panjang lintasan (S)yang ditempuh belt dicatat.

6. Waktu yang dibutuhkan untuk memindahkan seluruh material uji dicatat dengan stopwatch dan digunakan untuk menghitung kapasitas aliran. 7. Kapasitas aliran dihitung dengan rumus Q = m / t , dengan m adalah

(62)

Tabel 3.1 Tabel Data Pengujian

3.7 Skematik Proses Pengambilan Data

(63)

Flowchart 1

Mulai

Pengelompokan batubara berdasarkan ukuran butir, kelembaban dan pengujiannya

Batubara kering

Batubara kasar Batubara sedang Batubara halus

Pengambilan waktu (dt), putaran Hopper (n) dan Panjang lintsan (m) umtuk dapat menghitung kapasitas (Q)

Perhitungan kecepatan V (m/dt) dan Kapasitas transfer Q (kg/dt) Belt Conveyor

Pemberian air

(64)

Flowchart 2

A

Batubara basah

Batubara Kasar Batubara Medium Batubara halus Dengan kelembaban dengan kelembaban dengan kelembaban

10,95 % 15,8% 11,2%

Pengambilan waktu (dt), putaran Hopper (n) dan Panjang lintsan (m) umtuk dapat menghitung kapasitas (Q)

Perhitungan kecepatan V (m/dt) dan Kapasitas transfer Q (kg/dt) Belt Conveyor

Analisa data dan pembahasan Hasil pengujian

Hasil

(65)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengukuran Karakteristik Material Uji

Pengujian yang dilakukan harus didahului dengan beberapa pengukuran karakteristik material uji. Karakteristik material uji yang diukur yaitu : massa jenis batubara (ρ), ukuran butiran material (γ) dan angel of repose (φ). Massa jenis batubara yang digunakan sekitar 674 kg/m³. Sedangkan bulk material (γ) untuk tiga jenis kekerasan :

a. Batubara Kasar (0,6 mm – 2 mm) = 656,05 kg/m³

b. Batubara medium (0,2 mm – 0,6 mm) = 676,8 kg/m³

c. Batubara halus (0,06 mm – 0,2 mm) = 690,6 kg/m³

Pengukuran butiran material (γ) dilkukan dengan menggunakan gelas ukur, yang kemudian ditimbang massanya. Perbandingan antara berat bersih material dengan volumenya merupakan harga dari butiran material (γ) tersebut.

(66)

Dari pengukuran nilai harga butiran dapat diketahui bahwa semakin kecil ukuran butir maka nilai harga butiran akan semakin tinggi. Sebab, semakin kecil ukuran butir maka semakin rapat jarak antara butir. Sehingga jumlah butir dan massanya akan lebih tinggi jika dibandingkan dengan butiran yang lebih besar dalam waktu yang sama.

Pengukuran angel of repose (φ) (sudut tumpukan) seperti yang telah dijelaskan pada Bab II, diukur menggunakan silinder berlubang dengan memakai busur. Dimana pengukuran tersebut dilakukan terhadap ketiga jenis butiran batubara yang akan di uji.

Berkut ini adalah besar angel of repose (φ) dari ketiga jenis butiran batubara yang di uji :

a. Batubara Kasar (0,6 mm – 2 mm) = ± 16,1°

b. Batubara medium (0,2 mm – 0,6 mm) = ± 12,6°

c. Batubara halus (0,06 mm – 0,2 mm) = ± 10,5°

4.2 Pengaruh Ukuran Butir Terhadap Kapasitas Belt Conveyor

(67)

Tabel 4.1 Hubungan kapasitas angkut (Q) belt conveyer dengan kecepatan belt (V) pada berbagai ukuran butir.

Pengujian

Batubara kasar kering Batubara medium kering Batubara halus kering

V

1 1,1333333 1,7142857 1,0885246 1,7704918 0,9631579 1,4210526

2 1,1579832 1,8151261 1,0064 1,728 0,9495146 1,5728155

3 1,1575908 1,7821782 1,0365854 1,7560976 0,9510337 1,7627856

Rata-rata 1,1496358 1,769931 1,0438367 1,7528226 0,9545687 1,5863018

1 1,1411765 1,8151261 1,104918 1,7704918 1,1119921 1,60555

2 1,1863248 1,8461538 1,1777778 1,8461538 1,0466926 1,5758755

3 1,1620017 1,8320611 1,1476793 1,8227848 0,9895833 1,6875

Rata-rata 1,1631677 1,831226 1,1434584 1,8135625 1,0494227 1,6282456

1 1,2072727 1,9636364 1,4113043 1,8782609 1,1348089 1,6297787

2 1,33 1,9636364 1,1307692 1,8461538 1,1704433 1,5960591

3 1,2086957 1,8782609 1,3126079 1,865285 1,2986612 1,6683831

Rata-rata 1,2480597 1,9343284 1,2840713 1,8767021 1,2003356 1,6342574

1 1,4415094 2,0377358 1,3761468 1,9816514 1,3387097 1,7419355

2 1,4698113 2,0377358 1,4778761 1,9115044 1,4060067 1,8020022

3 1,3873874 1,9459459 1,3877551 1,8367347 1,3884573 1,7980022

Rata-rata 1,4321981 2,006192 1,4140165 1,9121946 1,3772894 1,7802909

1 1,5514563 2,0970874 1,747619 2,0571429 1,6029246 1,8222722

2 1,5029126 2,0970874 1,6315789 1,9600726 1,5871041 1,8325792

3 1,4904762 2,0571429 1,5612789 1,9182948 1,5915813 1,8430034

Rata-rata 1,514791 2,0836013 1,6446004 1,9774211 1,5938914 1,8236992

1 1,6905263 2,2736842 1,6886792 2,0377358 1,7034401 1,9217082

2 2,1430303 2,6181818 1,7207921 2,1386139 1,6285714 1,7802198

3 1,920904 2,440678 1,6289248 2,0551855 1,5778835 1,9262782

Jumlah

(68)

Grafik Hubungan kapasitas angkut (Q) belt conveyer

dengan kecepatan belt (V) pada berbagai ukuran butir.

Gambar 4.2 Hubungan kapasitas angkut (Q) belt conveyer dengan kecepatan belt (V) pada berbagai ukuran butir.

Dari grafik dapat dilihat bahwa kapasitas angkut tertinggi adalah dengan material angkut batubara kasar kering, dengan besar kapasitas transfer 2,44 ton/ jam pada kecepatan belt 1,91 m/dt. Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya semakin kecil ukuran butir maka nilai bulk material semakin tinggi, yang mengakibatkan bertambahnya beban hopper sehingga putaran hopper dan kapasitas angkut menjadi turun.

(69)

4.3 Pengaruh Kelembaban Terhadap Kapasitas Belt Conveyor

Dari data hasil pengujian, kapasitas belt conveyor juga dipengaruhi oleh kelembaban batubara tersebut. Pada gambar berikut terlihat pengaruh kelembaban atau kebasahan pada batubara kasar terhadap kapasitas transfer belt conveyor.

Table 4.2 Pengaruh kebasahan terhadap kapasitas transfer belt conveyor pada batubara kasar

Pengujian

Batubara Kasar Kering Batubara Kasar Basah

V

Kecepatan belt (m/dt)

Q kapasitas belt conveyor

2 1,1579832 1,8151261 0,7556644 0,9920392

3 1,1575908 1,7821782 0,6798639 1,0021652

Rata-rata 1,1496358 1,769931 0,6772594 1,0124994

1 1,1411765 1,8151261 1,0945858 1,0567515

2 1,1863248 1,8461538 0,9987097 1,0451613

3 1,1620017 1,8320611 1,0463834 1,0509244

Rata-rata 1,1631677 1,831226 1,0465596 1,0522412

1 1,2072727 1,9636364 1,0503226 1,0451613

2 1,33 1,9636364 1,1082888 1,0828877

3 1,2086957 1,8782609 1,0787919 1,0636901

Rata-rata 1,2480597 1,9343284 1,0787919 1,0637492

1 1,4415094 2,0377358 1,2348323 1,1563169

2 1,4698113 2,0377358 1,3951049 1,1328671

3 1,3873874 1,9459459 1,335063 1,2008895

Rata-rata 1,4321981 2,006192 1,3220096 1,1668702

1 1,5514563 2,0970874 1,5113636 1,2272727

2 1,5029126 2,0970874 1,9456943 1,2567882

3 1,4904762 2,0571429 1,7259486 1,2418551

Rata-rata 1,514791 2,0836013 1,7259486 1,2527415

1 1,6905263 2,2736842 2,0891505 1,3624895

2 2,1430303 2,6181818 1,5993765 1,2626656

3 1,920904 2,440678 1,8439515 1,3106796

Jumlah

Rata-rata 1,9075188 2,4360902 1,8349515

(70)

V

Grafik Pengaruh kebasahan terhadap kapasitas transfer belt conveyor pada batubara kasar

Gambar 4.3 Pengaruh kebasahan terhadap kapasitas transfer belt conveyor pada batubara kasar

Dari grafik diatas dapat diamati bahwa pada batubara kasar kering kapasitas transfer belt conveyor adalah 2,44 ton/jam pada kecepatan 1,91 m/dt, akibat dari pengaruh kebasahan kapasitasnya turun menjadi 1,32 ton/jam pada kecepatan 1,83 m/dt.

(71)

Table 4.3 Pengaruh kebasahan terhadap kapasitas transfer belt conveyor pada batubara medium

Pengujian

Batubara Medium Kering Batubara Medium Basah

V

1 1,0885246 1,7704918 0,5367871 0,7052677

2 1,0064 1,728 0,5461471 0,7434944

3 1,0365854 1,7560976 0,5644712 0,7513915

Rata-rata 1,0438367 1,7528226 0,5491352 0,7333435

1 1,104918 1,7704918 0,6413925 0,7725322

2 1,1777778 1,8461538 0,6551069 0,7695962

3 1,1476793 1,8227848 0,6935245 0,8007909