47
Modifikasi Sistem Pengisian Baterai Pada Unit HD1500-7 Berbasis Arduino
Hendro Purwono
1*, Rasma
2, Riki Efendi
3, & Muhammad Nur Fikri
41,2,4
Teknik Otomotif dan Alat Berat, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Jakarta
3Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Jakarta Jl. Cempaka Putih Tengah 27 Jakarta, 10510
*Email : [email protected]
Abstrak HD1500-7 merupakan salah satu tipe unit truk jungkit produk Komatsu yang berfungsi untuk memindahkan material dari area lapisan tanah penutup menuju tempat pembuangan pada aktifitas pertambangan. Untuk menunjang aktifitas unit maka ditunjang oleh beberapa sistem, salah satunya adalah sistem pengisian baterai. Sistem ini berfungsi untuk mengisi kembali baterai yang telah digunakan pada saat penghidupan mesin awal agar baterai selalu berada dalam kondisi penuh. Namun dalam aktualnya menunjukkan bahwa jumlah kerusakan baterai cukup tinggi bila mengalami pengisian berlebih dan pengisian berkurang sehingga terjadinya panas berlebih pada baterai dan sulitnya mesin untuk dihidupkan. Hal ini berdampak pada produktifitas unit yang menurun. Salah satu faktor yang mempengaruhi kerusakan tersebut adalah kondisi jalur pertambangan yang dilalui oleh unit HD1500-7 ini panas dan dipenuhi oleh debu. Oleh karena itu, perlunya dilakukan penelitian untuk mengetahui penyebab secara keseluruhan dan penyelesaiannya agar tidak terjadi lagi masalah yang sama atau setidak-tidaknya dapat di minimalisir. Adapun metode yang digunakan adalah seven up++
inovation. Dalam metode ini, peneliti memodifikasi sistem pengisian baterai unit HD1500-7 dengan menambahkan komponen berupa sensor yang dilengkapi dengan buzzer dan lampu LED sebagai indikator sehingga besarnya arus yang mengisi baterai dapat diketahui melalui monitor yang terpasang di dalam panel kabin unit. Apabila arus yang mengisi baterai berkurang atau berlebih maka lampu LED menyala. Hasilnya menunjukkan bahwa komponen ini efektif digunakan oleh operator unit untuk mendeteksi lebih awal jika ada indikasi pengisian berlebih atau pengisian berkurang sehingga dapat segera dilakukan pemeriksaan agar kerusakan pada baterai dapat dihindari atau diminimalisir.
Kata kunci: : Baterai, HD1500-7, Pengisian Berlebih, Pengisian Berkurang, Sensor
Abstract HD1500-7 is a type of dump truck unit from Komatsu, which functions to move material from the over burden area to the disposal area in mining activities. To support the activity of the unit, it is supported by several systems, one of which is the battery charging system. This system functions to recharge batteries that have been used during initial engine start so that the battery is always in full condition (full charge). However, in actual fact it shows that the amount of damage to the battery is quite high when it is overcharged and undercharged, resulting in overheating of the battery and difficulty for the engine to start. This has an impact on decreasing unit productivity. One of the factors that influenced the damage was the condition of the mining path through which the HD1500-7 unit was hot and filled with dust. Therefore, it is necessary to conduct research to find out the overall causes and solutions so that the same problem does not occur again or at least can be minimized. The method used is seven up ++ innovation. In this method, the researchers modified the HD1500-7 battery charging system by adding a component in the form of a sensor equipped with a buzzer and an LED light as an indicator so that the amount of current that charges the battery can be seen through the monitor installed in the unit's cabin panel. If the current charging the battery is reduced or excessive, the LED lights up. The results show that this component is effectively used by the unit operator to detect early if there is an indication of overcharge or undercharge so that an inspection can be immediately carried out so that damage to the battery can be avoided or minimized.
48
Hak Cipta © 2021 Pusat Penerbitan Ilmiah UM Pontianak - Hak cipta dilindungi undang-undang.
Keywords: Battery, HD1500-7, Overcharge, Undercharge, Sensor
Submitted: April 29th ,2021. Revised : Mei 23rd ,2021. Accepted: Juni 19th 2021.
I. Pendahuluan
Negara Indonesia memiliki kekayaan alam yang melimpah, salah satunya adalah batu bara. Untuk mengeksploitasinya maka dilakukan aktifitas pertambangan yang membutuhkan berbagai macam alat berat agar efektif dari segi waktu, tenaga maupun biaya.
Truk jungkit (dump truck) merupakan salah satu unit alat berat yang digunakan untuk memindahkan material dari area lapisan tanah penutup (over burden area) menuju tempat pembuangan (disposal) pada aktifitas pertambangan. Kondisi jalur pertambangan yang panas dan dipenuhi oleh debu mengharuskan perawatan berkala yang maksimal agar performa unit tetap dalam kondisi prima sehingga target yang telah ditetapkan dapat terpenuhi. Salah satu perawatan berkala yang perlu diperhatikan adalah sistem pengisian (charging system) baterai. Sistem ini berfungsi untuk mengisi kembali baterai yang telah digunakan pada saat penghidupan engine awal agar baterai selalu berada dalam kondisi penuh (full charge).
Hal ini disebabkan karena kapasitas dari baterai yang tidak bisa digunakan secara terus menerus sehingga memerlukan pengisian ulang. Namun dalam aktualnya menunjukkan bahwa jumlah kerusakan baterai yang cukup tinggi pada sistem pengisian baterai unit HD1500-7 yang merupakan tipe dump truck produk Komatsu saat beroperasional di site Batukajang- Kalimantan Timur. Kerusakan terjadi bila baterai mengalami pengisian berlebih (overcharge) dan pengisian berkurang (undercharge) yang mengakibatkan panas berlebih dan sulitnya engine untuk dihidupkan. Hal ini berdampak pada produktifitas unit yang menurun dan biaya yang dikeluarkannya juga cukup besar untuk memperbaiki atau mengganti baterai tersebut sehingga target yang ditentukan tidak tercapai.
Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian agar masalah yang terjadi dapat diselesaikan atau diminimalisir dan kerugian pun dapat berkurang.
Dalam hal ini, peneliti melakukan modifikasi sistem pengisian baterai pada unit HD1500-7 agar dapat terdeteksi lebih awal bila ada indikasi terjadinya overcharge atau undercharge.
II. Metode Penelitian
II.1. Pengenalan Produk
HD1500 – 7 yang tertuliskan pada dump truck seperti yang terlihat pada gambar 1 dibawah ini merupakan penamaan yang memiliki arti sebagai berikut:
H : Huruf yang mengindikasikan kode Komatsu hydraulic dump truck
D : Heavy duty truck, A : articulated dump truck 1500 : Berat muatan unit = 1500 x 0,1 = 150 ton -7 : Modifikasi unit generasi ke – 7
Gambar 1. Dump Truck Komatsu HD1500-7 Dump Truck HD 1500-7 dibekali mesin sebesar 31.554 cc dengan output sebesar 1.500 HP pada rpm 1900 serta memiliki torsi 10.430 Nm pada rpm 1900.
Tenaga sebesar itu dihasilkan oleh sebuah mesin berkonfigurasi V dengan jumlah silinder sebanyak 12 buah.
II.2. Sistem Pengisian Baterai Unit HD1500-7
Dalam sistem ini, alternator berfungsi sebagai penghasil arus yang nantinya digunakan untuk mengisi kembali baterai. Arus yang dihasilkan oleh alternator nantinya akan melewati equalizer dan relay sebelum masuk ke dalam baterai seperti terlihat pada gambar 2.
Gambar 2. Wiring System Charging HD 1500-7
49 II.3. Masa Pakai Baterai Unit HD1500-7
Masa pakai (life time) komponen alat berat menggunakan satuan jam (hour) dalam menghitung masa pemakaian komponen tersebut. Berikut adalah masa pakai baterai yang dipakai oleh HD 1500-7 dari hasil observasi ke AllMakes selaku penyedia baterai seperti yang terlihat pada tabel 1 berikut ini.
Tabel 1. Lifetime Baterai Unit HD1500-7 Standar Pabrik
Data lifetime suatu komponen dibuat berdasarkan beberapa faktor penentu seperti: kondisi medan kerja, perawatan, dan juga penggunaan. Dari faktor– faktor tersebut, jika terdapat kesalahan atau ketidaksesuaian maka komponen tesebut tidak dapat mencapai lifetime yang telah ditentukan, misalnya: komponen baterai yang mepunyai lifetime 6000 jam, ketika terjadi kesalahan atau ketidaksesuian maka bisa saja lifetime nya hanya mencapai 4000 jam. Oleh karena itu, pemakaian dan perawatan baterai harus sesuai dengan aturan maupun panduan yang ada, agar lifetime baterai dapat tercapai.
Kondisi medan kerja yang terlalu panas memiliki efek terhadap penurunan lifetime baterai. Efek antara temperatur dengan lifetime baterai dapat dilihat pada gambar 3 berikut ini.
Gambar 3. Grafik Perbandingan Kapasitas dan Masa Baterai
Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa batang berwarna hijau menunjukkan kapasitas baterai dan biru adalah umur baterai. Semakin rendah temperatur, maka kapasitas battery akan menyusut tetapi umur battery akan jauh lebih awet. Sedangkan bila temperatur battery semakin tinggi maka kapasitas dari baterai tersebut akan tinggi, sementara itu umur baterai menjadi lebih pendek.
Dari gambar tersebut juga ditunjukkan bahwa temperatur kerja baterai yang direkomendasikan adalah 250C karena kapasitas dan umur baterai sama– sama 100%.
II.4. Seven Up++ Inovation Method
Seven up++ adalah acuan dalam melakukan inovasi.
Hal ini dimaksudkan agar inovasi menjadi lebih teratur, mudah diawasi, dan terekam dengan baik sehingga dapat memudahkan dalam melakukan inovasi dan hasilnya tersebut dapat digunakan sebagai solusi saat melakukan proses yang sama seperti yang terlihat pada gambar 4 berikut ini
Gambar 4. Seven Up++ Inovation Method Objek penelitian ini berada di site Batukajang - Kalimantan Timur. Jumlah populasi unit dump truck produk Komatsu yang beroperasi di site tersebut sebanyak 30 unit dimana 10 unit merupakan jenis HD1500-7 dan 20 unit jenis HD785-7. Semua unit dump truck tersebut masih dalam program Full Maintenance Contract (FMC), yaitu: program perawatan secara penuh terhadap unit yang dilakukan oleh perusahaan dan akan mendapat income per jam dari unit yang beroperasi.
Data yang diperoleh peneliti menunjukkan bahwa terdapat kerusakan baterai pada unit HD1500- 7. Umumnya terjadi saat baterai mengalami overcharge dan undercharge. Kerusakan yang biasa terjadi adalah battery abnormal dan battery broken.
Untuk mengatasi battery abnormal biasanya hanya dilakukan perbaikan seperti penambahan air, penggantian terminal, dan recharging battery secara manual sedangkan untuk batter broken biasanya dilakukan penggantian baterai baru yang membutuhkan waktu rata-rata 3 jam sehingga cukup merugikan dari sisi produktifitas unit. Berikut ini data kerusakan baterai dalam kurun waktu satu tahun sebanyak
19 kali dan dampak atau masalah yang timbul terhadap unit.
Berdasarkan data tersebut, peneliti melakukan pengamatan langsung tentang kerusakan yang terjadi pada komponen baterai dan mencari sebab akibat serta akar masalah kerusakan dan observasi lapangan untuk melihat langsung kondisi unit di lapangan baik dari kondisi jalan maupun dari metode daily check yang dilakukan oleh tim mekanik.
Kondisi jalur pertambangan yang dilalui unit dump truck ternyata terlalu panas dan dipenuhi oleh Nama
Komponen
Merk Type Lifetime
Baterai Baterai 24 volt UT Part N 200
AH (wet type)
6000 jam
50 debu sehingga dapat menimbulkan masalah pada komponen unit jika tidak dilakukan perawatan yang maksimal.
Gambar berikutnya ini memperlihatkan kondisi baterai pada beberapa unit dump truck yang mengalami masalah.
Gambar 5. Baterai mendidih
Gambar 6. Kondisi Vent Plug Tertutup Debu Kerugian yang ditimbulkan karena unschedule breakdown battery dan seringnya pengerjaan terhadap baterai adalah sebagai berikut:
2.4.1. Penentuan Target
Dari pemetaan masalah maka peneliti menargetkan pemecahan masalah, yaitu:
• Memodifikasi sistem pengisian baterai dengan penambahan komponen untuk mendeteksi lebih awal jika ada indikasi overcharge dan undercharge pada baterai
• Membuat form standarisasi pengecekan pada saat perawatan berkala (periodic service)
2.4.2. Pencarian Akar Masalah
Banyaknya pengerjaan baterai pada unit HD1500-7 karena terjadi kerusakan, maka untuk
mengetahui penyebab dan akar masalahnya dibuatlah diagram tulang ikan (fishbone diagram) seperti terlihat pada gambar 7 sehingga dapat diambil langkah-langkah penyelesaiannya agar kerusakan diluar jadwal (unschedule breakdown) pada unit dapat di hindari atau setidak-tidaknya dapat di minimalisir.
Gambar 7. Fishbone Diagram
III. Hasil dan Pembahasan
Dalam modifikasi sistem pengisian baterai ini apabila sensor mengalami kerusakan, maka sistem awalnya tidak mengalami masalah melainkan kembali seperti semula.
Peneliti juga membuat form untuk pengecekan tambahan agar pemeriksaan yang dilakukan memiliki
Gambar 8. Modifikasi Sistem Pengisian Baterai Unit HD1500-7
Gambar 9. Form Standarisasi Pengecekan Peneliti menambahkan monitor jenis LCD agar operator dapat mengetahui kondisi baterai dan
MMTR : 3jam/unit x 19 kali pengerjaan = 57 jam 1 rate HD 1500-7 = $56/jam
Waktu yang hilang akibat downtime yang disebabkan baterai = 57 jam/tahun 2017
Total kerugian = $56/jam x 57 jam = $3192
= Rp. 44.688.000/tahun
51 menambahkan buzzer dan LED untuk peringatan. Jalur arus yang dihasilkan oleh alternator nantinya masuk ke baterai agar dapat terlihat secara langsung oleh operator.
Setelah ditambahkan komponen berupa sensor yang dilengkapi buzzer dan LED sebagai modifikasi sistem pengisian baterai unit HD1500-7 sangat efektif untuk meminimalisir kerugian dimana sebelumnya terjadi 19 kali pengerjaan menjadi 8 kali pengerjaan baterai sehingga dapat menekan atau menghilangkan 11 kali pengerjaan baterai. Begitu juga dengan biaya dapat di hemat sebesar :
Dengan adanya modifikasi ini maka total kerugiannya adalah Rp. 44.688.000/tahun - Rp.
25.872.000/tahun = Rp.18.816.000/tahun
IV. Kesimpulan
Modifikasi sistem pengisian baterai ini memiliki kelebihan dan kekurangan sebagai berikut:
Kelebihan:
1.
Dapat digunakan ke seluruh unit HD selama sistem pengisian baterai masih sama.2.
Toleransi membaca arus akurat karena menggunakan rumus perbandingan.3.
Dapat meminimalisir masalah overcharge dan underchargeKekurangan:
1. Tidak kuat terhadap lonjakan arus besar 2. Belum dilengkapi sensor suhu
Berdasarkan beberapa kekurangan dari alat, maka hasil penelitian ini masih dapat dikembangkan berupa:
1. Penambahan regulator agar dapat menahan lonjakan arus besar yang seringterjadi
2. Penambahan sensor suhu pada alat sehingga dapat mengetahui temperatur baterai.
Ucapan terima kasih
Pekerjaan ini didukung oleh Universitas Muhammadiyah Jakarta ( UM Jakarta ).
References
[1]
Tim Instruktur UT School. 2008. “Electrical System” 1. Jakarta: Yayasan Karya Bakti United Tractors.[2]
Jaydeep M. Bhaat. (2013).” Effect of Temperture on Battery Life and Performance in Electric Vehicle. Vol (2). Hal 2[3]
Thompson Sylvanus P. Dynamo Electric Machinary, A Manual For Student Of Electrotechnics, parts 1, Collier And Sons, New York, 1902[4]
White Thomas H. Alternator Transmitter Development. 1891 – 1920.[5]
Shop Manual Komatsu HD 1500-7, Komatsu Amerika[6]
OMM Komatsu HD 1500-7, Komatsu Amerika MMTR : 3jam/unit x 11 kali pengerjaan yang dapatditekan atau dihilangkan pada tahun 2018 = 33 jam 1 rate HD 1500-7 = $56/jam
Penghematan waktu akibat downtime yang disebabkan baterai = 33 jam/tahun 2018
Total penghematan = $56/jam x 33 jam = $1848
= Rp. 25.872.000/tahun
