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

Transkripsi

1 1 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN MEDAN TUGAS SARJANA MESIN PEMINDAH BAHAN STUDI PENGARUH UKURAN BUTIR DAN TINGKAT KELEMBABAN PASIR TERHADAP PERFORMANSI BELT CONVEYOR PADA PABRIK PEMBUATAN TIANG BETON Oleh : PRIANTO DEPARI NIM : Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Peride ke-557, pada Tanggal 17 Desember 2009 Dsen Pembanding I Dsen Pembanding II Ir. TEKAD SITEPU NIP Ir. SYAHRUL ABDA, M.Sc. NIP

2 2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa yang atas hikmat dan rahmatnya yang dilimpahkan sehingga penulis dapat menyelesikan tugas skripsi ini. Tugas skripsi ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi mahasiswa guna menyelesaikan pendidikan dan mendapatkan gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Oleh karena itu penulis sebagai mahasiswa yang akan menyelesaikan pendidikannya turut melaksanakan skripsi ini. Adapun dalam skripsi ini, penulis mengambil tpik pembahasan tentang : STUDI PENGARUH UKURAN BUTIR DAN TINGKAT KELEMBABAN PASIR TERHADAP PERFORMANSI BELT CONVEYOR PADA PABRIK PEMBUATAN TIANG BETON. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada : 1. Bapak Ir. Alfian Hamsi, M.Sc sebagai dsen 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 Dsen dan Staf pengajar Departemen Teknik Mesin USU yang telah memberikan dan mengajarkan ilmu pengetahuan dalam kuliah kepada penulis. 4. Kedua rangtua yang tercinta M. Sembiring Depari (Alm) dan K. Br Barus serta kakak dan abang saya ( Warta br Depari dan Samuel Kar Sekali, Rsma br Depari dan Sabarta Sinuraya, Lenni br Depari dan Ams Ginting, Junus S. Depari, Amd dan Susanti br Kemit,S.Km ) dan juga kepnakan-kepnakanku ( Vetry Alenta br Ginting, Eunike Christmasari br Kar Sekali, Eudi Ebenhaezer Sinuraya dan Arreka Sthefarel Ginting) yang selalu menjadi mtivasi serta mendakan penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

3 3 5. Rekan-rekan Mahasiswa Teknik Mesin yang yang namanya tidak dapat disebut satu persatu yang senantiasa membantu dan memberikan banyak masukan guna penyelesaian skripsi. 6. Bapak/Ibu Gembala dan jemaat GPdI El-Shaddai Medan dan El s Generatin serta SKE Slagratia yang selalu ada memberikan saya kekuatan disaat saya menemukan banyak tantangan dalam menyelesaikan skripsi ini. 7. Teman-teman BSP Generatin Medan dan Kmsel B2B serta teman satu rumah ( Rasmekita S. Depari,SE, Aben Kemit,Amd, Masmur Tarigan, Elfira br Ginting dan Erwina br S.Depari ) yang banyak mendukung dalam da dan tenaga hingga saya dapat kuat dalam menyelesaikan skripsi ini. 8. Teman Specialku Winda Sari Tamba, RO yang selalu setia di sampingku untuk mendukung dan mendakanku dalam suka dan duka, hingga selesainya skripsi ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih belum mencapai kesempurnaan dan masih banyak kesilapan dan kekurangan-kekurangan. Untuk itu penulis mengharapkan masukan dan kritikan yang membangun untuk perbaikan selanjutnya. Kiranya skripsi ini bermanfaat bagi kita semua, khususnya mahasiswa Departemen Teknik Mesin FT USU. Medan, 26 Npember 2009 Penulis, Priant Depari

4 4 ABSTRAK Pabrik pembuatan tiang betn yang menggunakan belt cnveyr sebagai alat transprtasi material yang berbentuk bulk. Material pasir adalah salah satu cnth material bulk, yang diangkut dengan belt cnveyr untuk prses mix bahan baku dari betn seperti kerikil, semen, agregat dan lain-lain. Penggunaan belt cnveyr ini akan meningkatkan efisiensi kerja dari pabrik pembuatan betn. Perfrmansi belt cnveyr tersebut perlu diidentifikasian secara baik dan benar. Identifikasi dilakukan dengan beban material transfer berupa pasir. Yang akan diamati adalah pengaruh ukuran butiran dan tingkat kelembaban material pasir (12 %, 16 %, dan 18 %) terhadap kecepatan dan kapasitas transfer belt cnveyr. Dari pengujian di PT.WIKA BETON Medan, didapatkan kapasitas transfer terbesar adalah material pasir kasar kering dengan besar kapasitas transfer tertinggi 2,083 tn/jam pada kecepatan belt 1,514 m/dt dan putaran hpper 942,3 rpm. Sedangkan kapasitas transfer terendah didapatkan pada pengangkutan material pasir halus basah, kelembaban 18 % dengan kapasitas transfer 0,472 tn/jam pada kecepatan belt 0,498 m/dt dan putaran hpper 866,3 rpm. Namun diprleh juga dari hasil penelitian ini, bahwa kndisi kerja yang paling efeketif pada setiap ukuran butir dan tingkat kelembaban pasir betn adalah untuk variasi ukuran butir, kndisi kerja belt cnveyr yang paling efektif dan efisien adalah pada material pasir kasar (ukuran 1,3 mm), yang lembab, pada tingkat kelembaban pasir 16 %, untuk material pasir medium ( ukuran 0,3 mm ) yang lembab, adalah pada tingkat kelembaban pasir 12 %, untuk material pasir halus (ukuran 0,13 mm) yang lembab, adalah pada tingkat kelembaban pasir 12 %. Kata kunci : Belt Cnveyr ; ukuran butir pasir ; tingkat kelembaban ; kapasitas transfer ; hpper DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL LEMBARAN PENGESAHAN DARI PEMBIMBING LEMBARAN PERSETUJUAN DARI PEMBANDING i ii iii

5 5 SPESIFIKASI TUGAS LEMBARAN EVALUASI SEMINAR SKRIPSI KATA PENGANTAR ABSTRAK DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR SIMBOL iv vi vii ix x xi xiii xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Batasan masalah Tujuan Manfaat Sistematika Penulisan 2 BAB II TINJAUAN PUSATAKA 2.1 Belt Cnveyr Kelebihan dan Kelemahan Belt Cnveyr Kelebihan belt cnveyr Kelemahan belt cnveyr Gemetri Belt Cnveyr Kmpnen-Kmpnen Utama Pada Belt Cnveyr Belt Idlers Unit penggerak Pengencang Belt (take up) Penekuk Belt Cnveyr Frame Kmpnen-kmpnen Pendukung 19

6 Perhitungan Belt Cnveyr Data Awal Perhitungan Lebar Belt Penentuan Tahanan Gerak Belt Penentuan Daya Mtr Penggerak Ukuran Butir Pasir Definisi Pasir Karakteristik Material Pasir Berat Vlume Pasir dan Hubungan-hubungannya Analisis Ukuran Butiran pasir Pasir Berbutir Kasar Pasir Berbutir Halus Tingkat Kelembaban Pasir Kapasitas Transfer Pemindah Material Yang Bergerak Kntinu Pengaruh Beban Terhadap laju Pengatur Debit aliran (Hpper) 38 BAB III METODOLOGI 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Peralatan dan Bahan Pengujian Perlatan Pengujian Material Uji Asumsi-Asumsi Yang Digunakan pada Pengujian Variabel-variabel yang diukur Prsedur Pengujian Skematik Prses Pengambilan Data 48 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pembahasan Karakteristik Material Uji Pengaruh Ukuran Butir Pasir Terhadap Perfrmansi Belt Cnveyr Pengaruh Tingkat Kelembaban Pasir Terhadap Perfrmansi

7 7 Belt Cnveyr Pengaruh Tingkat Kelembaban Pasir Kasar Pengaruh Tingkat Kelembaban Pasir Medium Pengaruh Kelembaban Pasir Halus Perbandingan Kndisi Kerja Efektif pada Berbagai Ukuran Butir dan Tingkat Kelembaban Pasir Hubungan antara Ukuran Butir (γ), Massa (m), Massa Jenis (ρ) dan Kapasitas Transfer (Q) 64 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran 65 DAFTAR PUSTAKA xv LAMPIRAN A. Pasir kasar kering B. Pasir medium kering C. Pasir halus kering D. Pasir kasar basah (W N = 12 %) E. Pasir kasar basah (W N = 16 %) F. Pasir kasar basah (W N = 18 %) G. Pasir medium basah (W N = 12 %) H. Pasir medium basah (W N = 16 %) I. Pasir medium basah (W N = 18 %) J. Pasir halus basah (W N = 12 %) K. Pasir halus basah (W N = 16 %) L. Pasir halus basah (W N = 18 %) DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gemetri belt cnveyr Gambar 2.2 Knstruksi knveyr sabuk Gambar 2.3 Penampang belt Gambar 2.4 Idler bagian atas

8 8 Gambar 2.5 Idler bagian bawah Gambar 2.6 Kntruksi rller Idler Gambar 2.7 Susunan Idler pada belt cnveyr Gambar 2.8 Susunan puli pengegrak belt cnveyr a dan b puli tunggal;c dan d sistem dua puli; e dan f menggunakan bagian penekan Gambar 2.9 Berbagai cara pengencangan sabuk/belt Gambar 2.10 Pembelken belt Gambar 2.11 Tumpukan bulk material diatas belt Gambar 2.12 Sudut Lilit Pada Puli Gambar 2.13 Dimensi Partikel Bulk Gambar 2.14 Cntainer untuk menghitung berat bulk material aliran bebas Gambar 2.15 Angel Of Repse statik Gambar 2.16 Diagram fase pasir Gambar 2.17 Jenis besar butiran pasir Gambar 2.18 Analisis saringan pasir Sudut Lilit Pada Puli Gambar 2.19 Penampang Lintang Material pada Belt Cveyr Gambar 2.20 Hpper Gambar 2.21 Sudu Pencurah dan Prs Gambar 3.1 Prttype belt cnveyr Gambar 3.2 Knstruksi Belt Cnveyr Gambar 3.3 Screen Gambar 3.4 (a) Screen untuk butiran pasir kasar dengan n. mesh 16 (b) Screen untuk butiran pasir sedang dengan n. mesh 36 (c) Screen untuk butiran pasir halus dengan n. mesh 64 Gambar 3.5 Slide Regulatr Gambar 3.6 Tachmeter Digital Gambar 3.7 Timbangan Digital Gambar 3.8 Stpwatch Gambar 3.9 Pasir kasar dengan nmr mesh 16 Gambar 3.10 Pasir medium dengan nmr mesh 36 Gambar 3.11 Pasir halus dengan nmr mesh 64 Gambar 4.1 Gelas Ukur Pasir

9 9 Gambar 4.2 Hubungan kapasitas angkut (Q) belt cnveyer dengan kecepatan belt (V) pada berbagai ukuran butir pasir kering dalam grafik titik. Gambar 4.3 Hubungan kapasitas angkut (Q) belt cnveyr dengan kecepatan belt(v) pada berbagai ukuran butir pasir kering dalam grafik batangan Gambar 4.4 Pengaruh tingkat kelembaban/kebasahan pasir kasar terhadap kapasitas transfer belt cnveyr pada dalam grafik titik. Gambar 4.5 Pengaruh tingkat kelembaban/kebasahan pasir kasar terhadap kapasitas transfer belt cnveyr pada dalam grafik batangan. Gambar 4.6 Pengaruh tingkat kelembaban/kebasahan pasir medium terhadap kapasitas transfer belt cnveyr pada dalam grafik titik. Gambar 4.7 Pengaruh tingkat kelembaban/kebasahan pasir medium terhadap kapasitas transfer belt cnveyr dalam grafik batangan. Gambar 4.8 Pengaruh tingkat kelembaban/kebasahan pasir halus terhadap kapasitas transfer belt cnveyr dalam grafik titk Gambar 4.9 Pengaruh tingkat kelembaban/kebasahan pasir halus terhadap kapasitas transfer belt cnveyr dalam grafik batangan. Gambar 4.10 Kndisi kerja efektif berbagai jenis ukuran butir dan tingkat kelembaban/kebasahan pasir. DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Sudut kemiringan maksimum yang diizinkan pada gemetri cnveyr untuk beberapa jenis material. Tabel 2.2 Jumlah lapisan belt yang disarankan. Tabel 2.3 Tebal cver yang disarankan pada belt tekstil berlapis karet untuk beban tumpukan dan beban satuan. Tabel 2.4 Faktr keamanan sesuai dengan jumlah lapisan belt Tabel 2.5 Hubungan antara diameter rller idler dengan lebar belt Tabel 2.6 Jarak maksimum idler pada belt cnveyr

10 10 Tabel 2.7 Harga kefisien gesek μ dan e μα Tabel 2.8 Kecepatan belt yang direkmendasikan Tabel 2.9 Faktr tahanan untuk rlling hearing Tabel 2.10 Pengelmpkan bulk material menurut ukuran partikelnya. Tabel 2.11 Distribusi bulk material berdasarkan berat. Tabel 2.12 Berat bulk, angle f repse dan faktr gesekan bulk material Tabel 2.13 Tabel berat jenis tanah Tabel 2.14 Standar ukuran saringan Tabel 3.1 Batas-batas ukuran butir Tabel 4.1 Data pengujian pengaruh ukuran butir pasir Tabel 4.2 Data pengujian kelembaban pasir kasar. Tabel 4.3 Data pengujian kelembaban pasir medium Tabel 4.4 Data pengujian kelembaban pasir halus Tabel 4.5 Data pengujian kndisi kerja yang paling efektif pada berbagai jenis ukuran butir dan tingkat kelembaban pasir. Tabel 4.6 Hubungan Ukuran Butir (γ), Massa (m),massa Jenis (ρ) dan Kapasitas Transfer (Q)

11 11 DAFTAR SIMBOL Simbl Arti Satuan A Luas penampang m 2 a Ukuran butir rata-rata Mm α Sudut Lilit B Lebar Belt Mm B Sudut kemiringan ge metri belt knveyr b Lebar Tumpukan Material Mm C Jarak Sumbu Prs Mm C 1 Faktr Frekuensi D Diameter Idler Mm d Diameter Prs Mm δ Tabel Belt e Epsiln, 2,718 F Gaya N f Kefesien Gesekan Dinamik f Kefesien Gesekan Statik G p Berat Bagian Idler Yang Bertasi Kg H Beda Ketinggian M t Tinggi Tumpukan Material Mm i Jumlah Lapisan Belt j Jumlah Lapisan Idler K Faktr Sudut Lilit k Faktr Keamanan Faktr Numerik k i k p Faktr Prpsinal L Panjang Sistem M L 1,2 Umur Bantalan Jam I Panjang/ Jarak idler Mm n Putaran Rpm Q Kapasitas tn/jam P Beban Kg ρ Sudut gesekan dinamik S Gaya Tarik Belt Kg T Trsi Kg.mm Θ Kemiringan Idler σ Tegangan Nrmal Kg/mm 2 τ Tegangan Geser Ф Angel f repse material Angel f repse dinamik ψ Efisiensi Pembebanan V Laju Vlume m 3 /jam v Kecepatan Belt m/dt W Tahanan Gerak Kg Ф dyn ω Kefisien Tahanan Belt γ Berat Jenis tn/m 3 z 1 Jumlah Gigi Pada Sprcket Mtr Hpper Jumlah Gigi Pada Sprcket Prs Sudut Curah Z 2