RANCANG BANGUN MESIN BOR TANAH
KEDALAMAN 30 M
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III
Spesialisasi Produksi Program Studi Teknik Mekanik
oleh
ROMARIO SITANGGANG NIM : 1205011086
JURUSAN TEKNIK MESIN
POLITEKNIK NEGERI MEDAN
MEDAN
2015
v
INTISARI
RANCANG BANGUN MESIN BOR TANAH
KEDALAMAN 30 M
Telah dirancang bangun sebuah mesin bor tanah yang nantinya dapat digunakan masyarakat terutama di masyarakat di Desa Kutalimbaru Pasar X Kabupaten Deliserdang yang susah mendapatkan air bersih di musim kemarau. Tahapan yang dilakukan untuk menyelesaikan pembahasan laporan ini antara lain dimulai dari melakukan perencanaan, perhitungan, pengerjaan rangka mulai dari pemotongan, penggerindaan, dan pengelasan material, menentukan daya motor penggerak yang dibutuhkan untuk menggerakkan mesin, melakukan perencanaan dan perhitungan komponen-komponen permesinan, seperti : motor listrik, gearbox, puli, sabuk, mata bor, serta membuat gambar teknik untuk rancang bangun. Hasil dari pembahasan ini adalah mata bor yang digunakan adalah tungsten carbide berdiameter 3 [inch] dengan kecepatan putar 125 [Rpm], daya motor penggerak sebesar 3257,0432 [watt] dengan daya rencana motor penggerak 6660 [watt], dan daya motor yang digunakan 5,5 [HP] dengan tegangan 220 [volt], 1 phase, putaran motor penggerak sebesar 2850 [Rpm], putaran gearbox sebesar 142,5 [Rpm] dengan rasio 1:20 dan diameter puli driver 3,508 [inch].
vi
ABSTRACT
SOIL DRILLING MACHINE DESIGN 30 M DEPTH
We had designed and built a soil drilling machine that can be used in the society, especially people in the Kutalimbaru Pasar X village, Deli Serdang District, which is hard to obtain a purified-water in the dry season. We applied some steps to finish this task, example, starting from planning, calculation, execution order starting from the cutting, grinding, and welding, determine the driving force needed to move the machine, do the planning and calculation of the components of the machinery, such as: electric motor, gearbox, pulley, belt, drill bit, and a standard drawing for engineering design. For results, the drill bit that used is tungsten carbide diameter of 3 [inches] with a rotational speed 125 [Rpm], motor power of 3257.0432 [watts] with motor power planned 6660 [watts] and power motor applied 5, 5 [HP] with a voltage of 220 [volts] 1 phase, the motor rotation of 2850 [Rpm], amounting to 142.5 gearbox rotation [Rpm] by a ratio of 1:20 and a driver pulley by diameter of 3.508 [inches].vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Rancang Bangun Mesin Mesin Bor Tanah Kedalaman 30 m”. Tugas Akhir ini disusun sebagai persyaratan kelulusan pada Program Studi Teknik Mekanik Diploma III Politeknik Negeri Medan.
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini penulis banyak mendapat saran, dorongan, bimbingan serta keterangan-keterangan dari berbagai pihak yang merupakan pengalaman yang tidak dapat diukur secara materi, namun dapat membukakan mata penulis bahwa sesungguhnya pengalaman dan pengetahuan tersebut adalah guru yang terbaik bagi penulis. Oleh karena itu dengan segala hormat dan kerendahan hati perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri
Medan;
2. Bapak Idham Kamil, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Politeknik Negeri Medan;
3. Bapak Joni Indra, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik
Mekanik Politeknik Negeri Medan;
4. Bapak Syariful Hikmah Sormin, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing
tugas akhir;
5. Bapak Siregar, selaku pihak pengabdian yang mewakili Desa Pasar X,
Kecamatan Kutalimbaru, Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara;
6. Seluruh dosen dan staf Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan;
7. Bapak Udin Bugis, selaku teknisi bengkel pengerjaan proyek akhir;
8. Ayah dan ibu serta keluarga yang selalu memberikan dukungan dan
doanya;
9. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan
viii
10. Semua pihak yang tidak mungkin penulis sebutkan satu persatu yang telah
terlibat banyak membantu sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan. Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis menyadari masih jauh dari kata sempurna, dikarenakan keterbatasan ilmu pengetahuan, wawasan serta pengalaman yang penulis miliki. Untuk itu penulis mengharapkan kritik, saran atau masukan yang bersifat membangun untuk perbaikan dan penyempurnaan dihari yang akan datang.
Akhir kata semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis sendiri, institusi pendidikan dan masyarakat luas.
Medan, 14 September 2015 Penulis,
1. Heriadi NIM : 1205011039
2. Justin Ivander Harianja NIM : 1205011052
3. Rizki Hariadi Hasibuan NIM : 1205011083
4. Romario Sitanggang NIM : 1205011086
ix
DAFTAR ISI
Halaman
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ... ii
LEMBAR PERSETUJUAN ... iii
LEMBAR PENGESAHAN ... iv
INTISARI ... v
ABSTRACT ... vi
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR TABEL ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang Masalah ... 1
B. Rumusan Masalah ... 2
C. Tujuan ... 2
D. Manfaat ... 3
BAB II LANDASAN TEORI ... 4
A. Teori dan Konsep Dasar Rancangan ... 4
B. Gambar Assembling ... 6
C. Komponen-komponen Utama Mesin ... 7
D. Rangka... 13
E. Sistem Pengeboran ... 15
F. Faktor yang Mempengaruhi Kinerja Pengeboran ... 17
G. Akuifer Air Tanah ... 21
H. Prinsip Kerja Pengeboran Air Tanah ... 24
x
J. Pelaksanaan Pengeerjaan Pengeboran Air Tanah ... 28
K. Perawatan dan Perbaikan Mesin ... 34
BAB III PEMBAHASAN DAN ANALISA ... 37
A. Menentukan Jenis dan Kecepatan Putar Bit ... 37
B. Menghitung Daya dan Mentukan Jenis Motor Listrik yang Digunakan ... 39
C. Menentukan Dimensi dan Jenis Komponen Utama ... 41
D. Perhitungan Beban pada Rangka Mesin ... 46
BAB IV ANALISA BIAYA ... 50
A. Biaya Material ... 50
B. Biaya Pembuatan ... 51
C. Perhitungan Analisa Titik Impas ... 50
BAB V PENUTUP ... 54
A. Kesimpulan ... 54
B. Saran ... 55
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Kekerasan dan Kekuatan Batuan ... 18
Tabel 2. Sifat Fisik Dan Mekanik dari Batuan Sedimen ... 19
Tabel 3. Tabel Bor Hole ... 25
Tabel 4. Kecepatan Putar Bit yang disarankan ... 37
Tabel 5. Faktor koreksi ... 41
Table 6. Tabel Bahan untuk Rangka ... 51
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Pengoperasian Mesin Bor Manual ... 5
Gambar 2. Assembling Mesin Bor Tanah ... 6
Gambar 3. Motor Bakar Diesel ... 7
Gambar 4. Jetpump ... 8
Gambar 5. Gearbox ... 8
Gambar 6. Stang Bor ... 9
Gambar 7. Water Swivel ... 10
Gambar 8. Selang Air ... 10
Gambar 9. Katrol Rantai ... 11
Gambar 10. Mata Bor ... 11
Gambar 11. Electro Motor ... 12
Gambar 12. Pipa ... 12
Gambar 13. Drat Sock Pipa ... 13
Gambar 14. Skema Lapisan Air Tanah ... 21
Gambar 15. SuperSting dengan perlengkapan utamanya ... 26
Gambar 16. Hasil scan Geo Electromagnetic Satellite ... 27
Gambar 17. Bagian Utama Pengeboran Air Tanah ... 28
Gambar 18. Transmisi Putaran ... 38
Gambar 19. Open Belt... 44
Gambar 20. Cross Belt ... 44
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Penggolongan Baja Secara Umum
Lampiran 2. Drill Collar Weight and Dimension
Lampiran 3. Sifat-sifat Mekanis Standar Baja Karbon
Lampiran 4. Tabel Tungsten Carbide
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Indonesia merupakan negara yang subur dan kaya akan sumber daya alam yang berpotensi. Selain itu, Indonesia juga merupakan negara tropis yang memiliki kandungan air bersih yang cukup melimpah. Namun faktanya masih banyak desa-desa terpencil yang masih kekurangan akan air bersih. Kekurangan akan air bersih ini merupakan hal serius yang harus diselasaikan karena menyangkut hak hidup khalayak ramai. Meski pemerintah sudah cukup baik dalam menyelesaikan masalah ini yaitu dengan membangun jalur air yang menjangkau desa-desa terpencil, namun masih banyak desa yang bahkan berada dekat dengan pusat kota seperti Dusun I Desa Pasar X, Kecamatan Kutalimbaru, Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara yang masih belum memiliki akses air yang cukup sehingga mereka harus mengusahakannya sendiri. Dalam kesempatan ini, kami akan fokus pada penanganan masalah air bersih di Dusun I Pasar X ini.
Ditengah pesatnya perkembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi saat ini, untuk mendapatkan air bersih sudah cukup banyak teknologi yang mendukung baik dalam skala besar maupun dalam skala kecil atau rumah tangga. Terkhusus pada Dusun I Desa Pasar X ini, sudah banyak jasa yang menyediakan pembuatan sumur bor dengan cara mengebor tanah sampai kedalaman tertentu sehingga pipa bor menyemburkan air bersih. Namun pada umumnya mesin yang digunakan masih manual sehingga membutuhkan lebih banyak orang pekerja atau lebih untuk mengoperasikan mesin tersebut. Cukup merepotkan dan memakan waktu yang relatif lama.
Hal inilah yang membuat kami merasa tertarik dan tertantang untuk membuat suatu konsep, mengembangkan mesin bor tanah yang selama ini dipakai masyarakat Dusun I Pasar X untuk menemukan sumber air bersih di desa mereka menjadi mesin bor tanah dengan konstruksi yang sederhana
2
dengan instalasi yang lebih mudah. Harapan kami mesin bor ini bisa bekerja secara efektif dan tepat guna sesuai dengan kebutuhan masyarakat di Dusun I Pasar X serta bisa bernilai ekonomis yang baik dihari-hari yang akan datang. Maka kami mengangkat konsep baru ini mejadi sebuah tugas akhir yang berjudul “RANCANG BANGUN MESIN BOR TANAH
KEDALAMAN 30 M”.
B. Rumusan Masalah
Dalam tugas akhir Rancang Bangun Mesin Bor Tanah Kedalaman 30 [m] ini, kami membatasi ruang lingkup pembahasan hanya pada :
1. Prinsip kerja mesin bor tanah kedalaman 30 [m];
2. Gambar peralatan/mesin bor;
3. Komponen utama dan perhitungan;
4. Perawatan dan perbaikan mesin;
5. Analisis biaya.
C. Tujuan
1. Tujuan Umum
Tujuan umum dari pembahasan ini adalah mampu melakukan rancang bangun mesin bor tanah kedalaman 30 [m] dengan hasil yang baik dan dapat diterima.
2. Tujuan Khusus
a. Menentukan jenis dan kecepatan putar mata bor yang digunakan
dalam proses pengeboran.
b. Menentukan daya dan jenis motor yang di butuhkan untuk
menggerakan mesin bor tanah.
c. Menentukan putaran, jenis, dan ukuran komponen-komponen
utama mesin bor tanah.
3 D. Manfaat
Tugas akhir ini diharapkan bermanfaat bagi :
1. Pemerintah, untuk membantu penanggulangan krisis air di daerah
pelosok dan daerah tertinggal khususnya.
2. Pelajar, baik ditingkat menengah maupun perkuliahan untuk lebih
memahami cara kerja mesin bor tanah dengan otomatisasi ini.
3. Masyarakat di Dusun I Desa Pasar X, Kecamatan Kutalimbaru,
Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara, diharapkan agar lebih mudah mendapatkan air bersih untuk kebutuhan sehari-hari.
4. Politeknik Negeri Medan sebagai lembaga pendidikan formal yang
