PERENCANAAN MESIN BENDING HEAT EXCHANGER VERTICAL PIPA TEMBAGA 3/8 IN

Transkripsi

1 PERENCANAAN MESIN BENDING HEAT EXCHANGER VERTICAL PIPA TEMBAGA 3/8 IN Dani Prabowo Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Jakarta Abstrak Perencanaan ini merupakan Development Design (Pengembangan desain yang sudah ada). Perencanaan ini dilakukan karena banyak kesulitan yang ditemui dalam pembuatan heat exchanger vertical dengan menggunakan alat bending manual. 1) Keterbatasan tenaga penggerak 2) Dioperasikan oleh dua orang 3) Putaran tidak stabil 4) Hasil dan jumlah produksi. Diharapkan dengan dilakukan perencanaan dan pembuatan dapat mengatasi dan meningkatkan efektifitas produksi heat exchanger vertical serta sebagai masukan untuk perusahaan menentukan tetap menggunakan alat lama atau alat yang baru. Konsep mesin mengguakan motor listrik 0.5HP dan speed reducer 1:60 untuk mendapatkan kecepatan yang diingikan kemudian dihubungkan keporos utama dan poros pembawa. Dimensi mesin 1250x700x600mm. Bahan poros S45C dengan diameter 50mm. Bahan rangka St41 Hollow 30x30x15mm. Dengan menggunakan Mesin Bending Heat Exchanger Vertical proses pengerjaan memerlukan waktu 15 menit yang sebelumnya 20 menit. Jumlah produksi meningkat 192 pcs/bulan. Payback perioed selama 133 bulan. Kata kunci: Perencanaan Bending Heat exchanger vertical Pendahuluan Aircon Water Heater adalah suatu produk pemanas air yang energi panasnya memanfaatkan energi outdoor AC. Heat exchanger merupakan salah satu komponen utama aircon water heater yang berfungsi sebagai peralatan perpindahan panas dari suatu fluida yang temperaturnya tinggi kefluida lain yang temperaturnya lebih rendah. Heat exchanger berdasarkan posisi pemasangannya dibagi menjadi dua jenis yaitu heat exchanger horizontal dan heat exchanger vertical Pembuatan heat exchanger vertical lebih sulit sehingga diperlukan alat yang lebih efektif. Gambar 1. Alat Bending Manual Alat Bending Manual mempunyai kekuranganantara lain (1) dioperasikan dua orang (2) tenaga manusia sebagai tenaga penggerak (3) langkah kerja alat terlalu banyak (4) dimensi serta hasil tidak homogen karena putaran poros yang tidak konstan/stabil.. Oleh karena itu dilakukan pengembangan pada alat tersebut dengan menggunakan motor sebagai tenaga penggerak menambahkan beberapa transmisi pada poros.. Tujuan perencanaan ini yaitu membuat alat yang lebih efektif dan efisien sehingga data membantu dalam aktifitas produksi yang dilakukan. Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti KM05-1

2 Studi Pustaka Bending merupakan proses pembengkokan pada pipa dimana bentuk pipa yang semula lurus diubah menjadi bentuk lengkungan helix. Prinsip kerja yang digunakan pada mesin bending heat exchanger vertical untuk membengkokan pipa tembaga yaitu dengan melilitkan pipa tembaga pada poros utama. Mesin bending heat exchanger vertical ini digerakan dengan motor listrik. Transmisi putaran motor listrik dihubungkan oleh flexible couple ke speed reducer. Kemudian output putaran ditranmisikan ke poros utama dengan sproket rantai sedangkan putaran poros utama ditransmisikan menggunakan puli sabuk ke poros pembawa. Poros pembawa berfungsi mengarahkan pipa tembaga digerakan tegak lurus terhadap poros utuma dengan kecepatan sesuai kebutuhan. Daya aktual yang diperlukan untuk menentukan motor listrik yang akan digunakan yaitu dengan menggunakan rumus (Yon Rijono 1997) sebagai berikut : T =... (1) Di mana : P = Daya motor (W) N = Putaran motor (Rpm) T = Torsi (Nm) Mencari daya rencana yang akan digunakan dengan rumus (Sularso Kiyokatsu Suga 2004) sebagai berikut : P d = f c x P (kw) (2) Selanjutnya menentukan rasio putaran pada motor listrik ke speed reducer speed reducer ke poros utama dan poros utama dan poros pembawa. Yang dapat diketahui dengan menghitung satu per satu menggunakan rumus (Hery Sonawan 2010) sebagai berikut : = i (3) Dimana : n 1 = Putaran input = Putaran output n 2 I = Perbandingan rasio a. Perencanaan poros 1) Momen puntir poros T= 974 x 10 (4) 2) Tegangan geser yang diizinkan : = 3) Diameter poros utama : τ max = (51/d 3 s ) ( ) +( ) (6) Dimana : d s = Diameter poros (mm) = Koreksi momen lengkung (Beban tetap = 15 Beban tumbukan ringan = beban tumbukan berat = 20-30) = Momen lentur (kg.mm) = Koreksi momen puntir (Beban halus = 10 beban sedikit kejutan = beban tumbukan besar = 15-30) = Torsi (kg.mm) (5) Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti KM05-2

3 b. Perencanaan Rangka 1) Tegangan tekan yang diizinkan σ = 2) Tegangan tekan aktual pada rangka σ = Dimana : σ = Tegangan tekan yang diizinkan σ = Tegangan tekan (7) (8) A = Luas penampang F = Beban atau gaya yang harus ditahan Metodologi Penelitian Metode penelitian yang dipergunakan oleh yaitu metode eksperimen yaitu membuat mesin bending heat exchanger vertical kemudian melakukan unjuk kerja mesin tersebut. Gambar 2. Alur Perencanaan Hasil dan Pembahasan Dari hasil percoban yang dilakukan terhadap alat bending manual diperlukan torsi sebesar 18 Nm. Maka dapat diketahui daya motor yang dibutuhkan :. T =.. P = = = 2675 Watt = kw Daya rencana motor : P = 05 HP x 0735=0367 kw P d = f c x P (kw) = 10 x 0367 kw = 0367 kw Menghitung ratio putaran yang terdapat pada mesin bending heat exchanger vertical : a. Ratio Putaran motor penggerak dengan speed reducer didapat 2266 rpm b. Rasio putaran speed reducer dengan poros utama didapat 770 rpm c. Rasio putaran poros utama dengan poros pembawa didapat 216 rpm Bahan poros yang akan digunakan pada mesin bending heat exchanger vertical ini adalah S 45 C dimana bahan poros S 45 C memiliki kekuatan tarik σ B = 58 kg/mm 2 Sf 1 = 6 (faktor keamanan 1) Sf 2 = 2 (faktor keamanan 2). Momen puntir poros : T= 974 x 10 T = 974 x 10 Tegangan geser yang diizinkan : = = 58 6 x 2 = kg.mm 252 kg.mm = 483 Kg/mm² Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti KM05-2

4 Dari data berikut momen lentur (M) adalah 18 Nm = 183 kg.mm ( ) = 15 ( ) = 1 serta (T) = 252 kg.mm sehingga diameter poros ( ) dapat dihitung sebagai berikut : = ( M) + ( T) = = [39126] = 731 mm (15x183) + (1x252) Hasil perhitungan didapatkan Diameter poros ( ) = 731 mmsedangkan poros pada mesin menggunakan poros pipa dengan diameter luar 50mm dan diameter dalam 29mm. Perencanaan rangka Jenis bahan yang direncanakan dalam penggunaan rangka yaitu dengan menggunakan bahan baja profil jenis St 41 yaitu baja profil hollow 30 mm x 30 mm dengan ketebalan 15 mm. Tegangan tekan yang diizinkan pada rangka dengan s = Faktor keamanan. Biasanya diambil diantara 2 5 : σ = σ = g= 136 Kg/mm 2 = Tegangan tekan aktual pada rangka : σ = F A = 50 Kg 684 mm = Kg.mm = 73 Kg/mm Proses kerja alat bending manual dan mesin bending heat exchanger vertical berbeda. Perbedaan terletak pada tenaga penggerak jumlah operator dan langkahlangkah dalam pelaksanaan proses bending. Tabel 1. Perbandingan Alat No Proses Waktu Waktu Meluruskan pipa Cu yang masih dalam bentuk gulungan 15 m kemudian memotongnya Setelah diluruskan pipa dibentuk dahulu menggunakan pembengkok pipa (tube bender) Seting jig yaitu membuka baut penahanmelepas stoppermenggeser poros utamamemasang stopper dan baut penahan Proses bending satu operator memutar poros dan satu lagi memegang pipa Cu agar sesuai pada jalurnya yang ada pada poros utama 5 Menit 5 Menit 3 Menit 3 Menit 2 Menit 30 Detik 5 Menit 3 Menit Melepaskan HE yang telah dibending meliputi membuka baut penahanmelepas stoppermenggeser poros utamamemasang stopper dan baut penahan 2 Menit 30 Detik Meluruskan sisa pipa Cu dengan pembengkok pipa (tube bender) sehingga sejajar dengan pipa didalam lililan. Tujuan dibentuk sejajar 3 Menit 3 Menit untuk dudukan ketika di pasang vertical Jumlah waktu yang dibutuhkan 20 Menit 15 Menit Berdasarkan tabel 1 alat bending manual memerlukan waktu 20 menit dan mesin bending heat exchanger vertical memerlukan waktu 15 menit untuk membuat satu unit heat exchanger vertical. Terdapat pengurangan waktu produksi yang dibutuhkan dalam satu kali proses kerja yang akan berpengaruh terhadap peningkatan jumlah produksi. Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti KM05-2

5 Tabel 2. Perbandingan efektifitas mesin No Asumsi Alat bending Manual Mesin bending heat exchanger vertical 1 Jumlah Operator 2 Orang 1 Orang 2 Upah Rp / Hari Rp / Hari 3 Hari kerja / Bulan 24 Hari 24 Hari 4 Upah total (1) x (2) x (3) (1) x (2) x (3) 2 x x 24 1 x x 24 Rp / Bulan Rp / Bulan 5 Waktu Pembuatan 20 Menit /Unit 15 Menit / Unit (3 Unit /Jam) (4 Unit / Jam) 6 Jam kerja /Hari 8 Jam 8 Jam 7 Jumlah produksi (3) x (5) x (6) (3) x (5) x (6) 24 x 3 x 8 24 x 4 x Unit / Bulan 768 Unit / Bulan Pendapatan diperoleh dari pengurangan jumlah operator (dari dua menjadi satu orang) dan peningkatan hasil produksi. Pendapatan = (Rp Rp )+( x 192) = Rp Rp = Rp Payback period = = 1.33 Bulan Jadi dengan membuat dan mengganti mesin bending manual dengan mesin bending heat exchanger vertical perusahaan dapat memperoleh laba sebesar Rp perbulan dan modal pembuatan mesin bending heat exchanger vertical ini akan kembali dalam waktu 133 Bulan. Kesimpulan 1. Mesin bending heat exchanger vertical mempunyai dimensi panjang 1250 mm lebar 600 mm dan tinggi 850 mm. 2. Menggunakan motor listrik 05 Hp dengan kecepatan putaran 1420 rpm. Putaran ditranmisikan dengan sproket rantai keporos utama menjadi 770 rpm dan menggunakan puli sabuk ke poros pembawa hingga menjadi 216 rpm 3. Pemilihan bahan poros utama menggunakan bahan baja konstruksi S45C berbentuk pipa dengan D = 50.8 mm dan d = 29 mm. 4. Rangka mesin menggunakan jenis baja profil St41 dengan tegangan tekan 73 Kg/cm 2 lebih kecil dari tegangan tekan yang diizinkan yaitu sebesar 136 Kg/cm 2 5. Waktu Pengerjaan per unit adalah 15 menit dari sebelumnya 20 menit. Hal ini meningkatkan jumlah produksi 576 unit/bulan menjadi 768 unit/bulan. 6. Payback Period dicapai ada ketika penggunaan alat selama 133 bulan dan akan mendapat laba tetap sebesar Rp / bulan. 7. Setelah dioperasikan mesin dapat berjalan dengan baik berdasarkan perencanaan yang telah dibuat hal ini dibuktikan dengan hasil produk sesuai dengan kebutuhan perusahaan. Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti KM05-3

6 Daftar pustaka Blocher Chen dan Lin. Manajemen Biaya. terj A Susty Ambarriani. Jakarta: Salemba Empat Daryanto. Dasar Dasar Teknik Mesin. Jakarta: Rineka Cipta Herjanto Eddy. Manajemen Operasi. Jakarta: Grasindo Rijono Yon. Dasar Teknik Tenaga Listrik. Yogyakarta: Andi Sato G.Takeshi dan N. Sugiarto Hartanto. Menggambar Mesin Menurut Standar ISO. Jakarta: Pradnya Paramita Sonawan Heri. Perancangan Elemen Mesin. Bandung: Alfabeta Sularso dan Kiyokatsu Suga. Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: Pradnya Paramita Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti KM05-4