BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Sekilas Tentang PT. Pusaka Tradisi Ibu PT. Pusaka Tradisi Ibu adalah salah satu perusahaan yang memproduksi kosmetik baik untuk kecantikan, tata rias, perawatan rambut, dan sebagainya. PT. Pusaka Tradisi Ibu merupakan perusahaan lokal, artinya adalah perusahaan yang modal usahanya berasal dari orang pribumi atau modalnya bukan dari pemilikan modal asing. Dalam proses pengolahan terdapat batch record dimana isinya adalah langkahlangkah proses pengolahan sebuah bulk kosmetik. Misalnya kapan memasukkan bahan utama kosmetik, berapa derajat memasukkan bahan kosmetik lainnya, kapan mengaktifkan menonaktifkan pemanas atau heater, dan lain sebagainya. Pentingnya kontrol temperatur sangat dirasakan ketika dalam proses pengolahan sebuah bulk kosmetik. Oleh sebab itu semua mesin pengolahan terdapat kontrol temperatur yang terdiri dari pemanas (heater), display dan kontrol temperatur, serta sensor temperatur. Salah satu contoh dalam pengolahan bulk lipstik, dimana jika temperatur yang terjadi melebihi setting temperatur yang diinginkan, maka bulk tersebut akan reject (tidak lulus untuk proses selanjutnya) karena biasanya warna, kekentalan, dan performa bulknya tidak sesuai dengan standard. Dan biasanya salah satu penyebab masalahnya adalah sensor temperaturnya yang rusak/tidak presisi lagi. Oleh sebab itu Tujuan pembuatan alat pembanding termometer adalah untuk meminimalkan kesalahan atau error dari sensor temperatur yang membaca langsung perubahan temperatur yang terjadi. 2.2 Definisi Alat Pembanding Termometer Definisi Proses Pembandingan Termometer Adalah suatu kegiatan yang dilakukan untuk menunjukan alat ukur yang masih masuk standard atau tidak dengan cara membandingkan terhadap alat ukur atau bahan ukur yang telah dikalibrasi. 4

2 Persyaratan yang harus dipenuhi secara teknis dalam kalibrasi adalah sebagai berikut: 1. Alat ukur sebagai pembandingan harus mempunyai akurasi yang lebih baik. 2. Alat ukur pembanding harus terkalibrasi. 3. Persyaratan ruang kalibrasi harus terkondisi sesuai persyaratan yang telah ditentukan. 4. Dilakukan oleh pelaksana kalibrasi yang telah memenuhi syarat (minimal sudah mengikuti pelatihan mengenai kalibrasi). Tujuan dari kalibrasi yaitu: 1. Untuk menjamin dan meningkatkan nilai kepercayaan didalam proses pengukuran. 2. Harga yang mendekati nilai kebenaran. 3. Untuk mengetahui nilai penyimpangan alat terhadap nilai nominalnya Gambar Rancangan Alat Pembanding Termometer Gambar rancangan adalah gambar rencana yang berfungsi sebagai gambaran umum dari sebuah alat yang akan dibuat. Gambar ini berisikan bagian-bagian alat beserta nomor keterangan dari bagian alat tersebut, dan dimensi total dari gambar rancangan tersebut. Umumnya dalam gambar rancangan terdapat dua tampilan gambar dari arah yang berbeda, satu tampilan dari arah depan dan satu lagi dari arah atas. Pada gambar rancangan alat pembanding termometer terdapat 22 bagian alat yang melengkapi alat pembading termometer tersebut, dimana tiap-tiap bagiannya mempunyai fungsi masing-masing. Gambar rancangan alat pembanding termometer bisa dilihat pada gambar 2.1.a dan b. 5

3 Gambar 2.1a. Rancangan alat pembanding termometer tampak depan Gambar 2.1b. Rancangan alat pembanding termometer tampak atas 6

4 Ukuran total dari alat pembanding termometer ini adalah panjang 800 mm, lebar 500 mm, dan tinggi 800 mm. pada gambar di atas terdapat nomor bagian alat yang berjumlah 22. Di bawah ini keterangan dari nomor bagian tersebut. Keterangan gambar : 1. shell atau rumah tanki 2. bottom cone atau kerucut yang berada di bawah 3. outer shell atau rumah tanki terluar 4. top rim atau pinggiran tanki yang di atas 5. cover atau penutup tanki 6. panel kontrol 7. support (bantalan) termometer master PT support shell atau bantalan rumah tanki 9. baut pengikat 10. support leg atau bantalan kaki meja 11. support bracket 12. cable ducting 13. frame atau kerangka meja 14. termometer master PT support agitator 16. shaft atau tiang penyangga 17. support shaft agitator 18. locking atau pengunci 19. motor agitator 20. shaft agitator 21. blade 22. kopling shaft motor 2.3 Metode Perancangan Metode perancangan adalah tata cara yang digunakan dalam mengemukakan ide secara sistematis dan terstruktur terhadap suatu sistem, komponen, atau proses 7

5 untuk mendapatkan sesuatu yang diharapkan. Melalui metode perancangan, setiap perancang diharapkan bisa melakukan proses perancangan dengan baik. Metode perancangan sistematis VDI 2222 (Verein Deutscher Ingenieure atau kumpulan insinyur di Jerman) dibagi dalam empat tahap, yaitu : Analisa atau Merencana Membuat Konsep Membuat Rancangan Pekerjaan Akhir Gambar 2.2 Metode perancangan (menurut VDI 2222) Untuk lebih jelasnya uraian atau rincian dari gambar 2.2 bisa kita lihat di bawah ini. 1. Menganalisa atau Merencanakan Adalah aktivitas pendahuluan dalam menentukan langkah-langkah kerja yang harus dilakukan dengan baik dan sistematis sehingga langkah kerja yang dijalankan menjadi terstruktur. Beberapa faktor yang berpengaruh dalam menganalisa berupa pemilihan pekerjaan yaitu : identifikasi masalah, pemilihan pekerjaan, penentuan pekerjaan, studi kelayakan, dan kelayakan lingkungan. 2. Membuat Konsep Ada beberapa langkah langkah yang harus dilakukan dalam pembuatan konsep, yaitu : 8

6 a. Memperjelas pekerjaan Merupakan rumusan masalah atau tugas, seorang perancang harus menjelaskan masalah atau tugas yang akan diproses secara logis sehingga perancang mengetahui dengan jelas apa yang harus dilakukannya. Hal ini menyangkut pemahaman terhadap objek yang akan dirancang. b. Membuat daftar tuntutan Perancang menguraikan data-data teknis rancangan berdasarkan permintaan pemesan atau pasar atau ketetapan yang ditentukan oleh perusahaan. Daftar tuntutan ini harus mewakili fungsi, dimensi dan operasional dari rancangan tersebut. Semakin rinci data-data yang dibuat, maka semakin jelas batasan suatu rancangan untuk memenuhi keinginan pemesan atau keinginan pasar. c. Pembagian fungsi Rancangan yang dibuat dikelompokkan berdasarkan fungsi, dimensi atau bentuk sesuai daftar tuntutan yang ada. Dari pengelompokkan tersebut dijelaskan juga bagian-bagian yang mempunyai fungsi tertentu. Tujuan pembagian fungsi ini adalah untuk membantu memahami setiap bagian rancangan lebih mendalam dan menyeluruh, tanpa mengabaikan fungsi-fungsi yang sifatnya hanya sebagai pendukung. 3. Membuat Rancangan Berdasarkan konsep pemecahan, dilakukan perancangan konstruksi dengan memperhatikan beberapa faktor, yaitu : standardisasi, elemen mesin, bahan yang digunakan, bentuk, pembuatan, perawatan, dan ergonomi. Rancangan yang dibuat memperhatikan pemakaian elemen-elemen standar sebanyak mungkin agar biaya lebih murah. Perancangan yang baik adalah yang mudah dibaca dan konstruksinya sederhana tanpa mengurangi fungsi dari objek rancangan itu sendiri. Hasil rancangan ditampilkan berupa gambar draft, perhitungan konstruksi dilakukan berdasarkan gambar draft untuk mencapai hasil rancangan yang memenuhi spesifikasi yang diinginkan. 9

7 4. Pekerjaan Akhir Setelah rancangan selesai, maka tahap penyelesaian akhir yang harus dilakukan adalah sebagai berikut : gambar susunan, gambar bagian, daftar bagian, prosedur kerja penggunaan (Work Instruction), dan prosedur perawatan 2.4 Termometer Termometer adalah suatu instrumen yang digunakan untuk mengukur temperatur atau suhu dari suatu sistem. ara paling mudah dalam melakukan pengukuran ini adalah dengan menemukan suatu unsur yang mempunyai sifat yang temperaturnya dapat berubah secara teratur. Dalam kasus ini mengangkat termometer yang digunakan pada produk PT Pusaka Tradisi Ibu.. Dalam mengukur suhu produk pada bejana menggunakan termometer tipe PT 100 dan thermocouple type-k, kedua jenis termometer ini bisa dilihat pada gambar 2.3 dan 2.4. Gambar 2.3 PT100 10

8 Gambar 2.4 Thermocouple type-k Untuk lebih jelasnya mengenai kedua jenis termometer tersebut bisa dilihat uraiannya berikut ini PT100 Termometer Pt100 adalah salah satu sensor untuk mengukur temperature atau suhu dengan ketelitian yang baik (temperatur mencakup dari sampai 850 ). Design Pt100 menggunakan pipa panjang sebagai ujung sensor yang akan digunakan mengukur temperature. Bidang kontak sensor pada umumnya seperti batangan, atau rata akan tetapi dapat juga disesuaikan sesuai pesanan khusus konsumen. Perbandingan antara resistance dan temperature bisa dilihat pada tabel 2.1. Tabel 2.1 Perbandingan antara resistance dan temperature 11

9 Penjabaran dari tabel 2.1 di atas adalah thermometer Pt100 ini akan mencapai resistansi atau tahanan 100 ohm pada suhu 0 0. Themperature maksimal yang bisa di baca oleh thermometer Pt100 sekitar Apabila resistansi atau hambatan bertambah maka secara otomatis themperature yang terbaca akan bertambah pula Thermocouple Type-K Thermocouple type K adalah salah satu jenis sensor suhu, yang termasuk dalam keluarga thermocouple. Dilihat dari segi bahannya dibagi menjadi dua yaitu : 1. Bahan dasar metal, type thermocouple yaitu type K, T, J, E,N 2. Bahan dasar platinum dan metal, type thermocouple yaitu R, S, B Pada tabel 2.2 berikut bisa dilihat spesifikasi thermocouple dari bahan metal base. Tabel 2.2 Metal base thermocouple TYPE ONDUTOR MATERIAL TEMPERATURE RANGE TOLERANE VALUE SHORT ( + ) Leg ( - ) Leg ONTINOUS TERM LASS 1 LASS 2 LASS 3 Ni - R Ni - AL 0 ~ 1100 (-) 180 ~ 1350 (-) 40 ~ 375 (-) 40 ~ 333 (-) 167 ~ (+) 40 hrome Ahimel (+/-) 1.5 (+/-) 2.5 (+/-) 2.5 K Thermo Khantal KP Thermo Khantal KN (-) 375 ~ 1000 (-) 333 ~ 1200 (-) 200 ~ (-) 167 Tophel Nial (+/-) (+/-) (+/-) u u-ni 185 ~ 300 (-) 250 ~ 400 (-) 40 ~ 125 (-) 40 ~ 133 (-) 67 ~ (+) 40 opper onstantan (+/-) 0.5 (+/-) 1.0 (+/-) 1.0 T (-) 125 ~ 350 (-) 133 ~ 350 (-) 200 ~ (-) 67 Advance upron (+/-) (+/-) (+/-) Fe u-ni (+) 20 ~ 700 (-) 180 ~ 750 (-) 40 ~ 375 (-) 40 ~ Iron onstantan (+/-) 1.5 (+/-) J (-) 375 ~ 750 (-) 333 ~ 750 Advance - upron (+/-) (+/-) Ni - R u-ni 0 ~ (+) 800 (-) 40 ~ (+) 900 (-) 40 ~ 375 (-) 40 ~ 333 (-) 167 ~ (+) 40 hrome onstantan (+/-) 1.5 (+/-) 2.5 (+/-) 2.5 E (-) 375 ~ 800 (-) 333 ~ 900 (-) 200 ~ (-) Tophel Advance 167 upron (+/-) (+/-) (+/-) Ni-r-Si Ni-Si 0 ~ 1100 (-) 270 ~ 1300 (-) 40 ~ 375 (-) 40 ~ 333 (-) 167 ~ (+) 40 Nicrosil Nisil (+/-) 1.5 (+/-) 2.5 (+/-) 2.5 N (-) 375 ~ 1000 (-) 333 ~ 1200 (-) 200 ~ (-) 167 (+/-) (+/-) (+/-)

10 Pada tabel 2.3 berikut bisa dilihat spesifikasi thermocouple dari bahan platinum metal base. Tabel 2.3 Platinum metal base thermocouple TYPE ONDUTOR MATERIAL TEMPERATURE RANGE TOLERANE VALUE SHORT ( + ) Leg ( - ) Leg ONTINOUS TERM LASS 1 LASS 2 LASS 3 Pt-13% Rh Pt 0 ~ 1600 (-) 50 ~ 1700 (-) 0 ~ ~ Platinum Platinum (+/-) 1.0 (+/-) R 1100 ~ % Rhodium 600 ~ (+/-) (+/-) Pt-10% Rh Pt 0 ~ 1550 (-) 50 ~ ~ ~ Platinum Platinum (+/-) 1.5 (+/-) S 1100 ~ % Rhodium 600 ~ (+/-) (+/-) (-) 100 ~ (-) 100 ~ 600 ~ Pt-30% Rh Pt-6% Rh Platinum Platinum - - (+/-) 4.0 B (-) 600 ~ ~ % Rhodium 6% Rhodium - (+/-) (+/-) Material Komponen Kontrol Saklar (switch) Saklar adalah komponen listrik yang mempunyai fungsi utama menghubungkan atau memutuskan anus listrik. Adapun anus listrik yang dihubungkan atau yang diputuskan bisa berupa arus listrik dari sumber langsung ke beban pada rangkaian daya, ataupun arus listrik yang digunakan pada rangkaian kendali. Pada pelaksanaannya di instalasi mesin listrik, saklar mempunyai banyak bentuk dan aktuasinya, yaitu cara atau mekanisme menggerakkan kontaknya. Saklarpun dibedakan dari jumlah kutub atau jumlah kontak-kontaknya. Tiap bentuk atau macam mempunyai nama masing-masing yang biasanya disesuaikan dengan konstruksinya Tombol Tekan (Push Button) Saklar tombol tekan banyak digunakan dalam instalasi motor listrik. Pada dasarnya semua tombol tekan mempunyai cara kerja dan cara pengoperasian 13

11 yang sama, yaitu dengan cara menekan bagian yang dilengkapi dengan sebuah pegas di dalamnya (tombol). Tombol tekan mempunyai dua jenis kontak yaitu kontak NO (normally open) dan N (normally close). Di samping itu tombol tekan juga mempunyai kontak yang beroperasi ganda seperti single pole single-throw (SPST), dan double pole double throw (DPDT). Jenis lainnya dari tombol tekan adalah yang mempertahankan kontak, dilengkapi time delay atau menggunakan lampu indikator. Simbol dan gambar tombol tekan ditunjukkan gambar 2.5 dan 2.6 : Gambar 2.5 Simbol push button N (Normally lose) dan NO (Normally Open) Gambar 2.6 Push button Saklar Pilih (Selector Switch) Selector switch pada dasarnya sama seperti push button, perbedaannya adalah adanya tuas pemilih untuk memilih kontak yang akan digunakan, atau dengan kata lain inputnya satu dengan outputnya lebih dari satu. Untuk lebih jelasnya bisa kita lihat simbol saklar pilih pada gambar 2.7 : 14

12 Gambar 2.7 Simbol selector switch dengan 3 kontak pilihan Saklar darurat (Emergency switch/stop) Emergency switch/stop pada dasarnya sama seperti push button, akan tetapi perbedaannya adalah dengan menggunakan kontak normally close, penggunaan kontak normally close ini disengaja dikarenakan fungsi dari emergency switch/stop adalah menghentikan semua sistem apabila terjadi masalah yang tidak diinginkan. Kontruksi dari emergency switch/stop pada tombolnya menjorok keluar dikarenakan untuk memudahkan dalam penggunaannya. Untuk lebih jelasnya bisa kita lihat gambar 2.8 dan 2.9 : Gambar 2.8 Simbol emergency switch/stop dengan 2 kontak Gambar 2.9 Emergency switch/stop 15

13 2.5.2 Relay Relay adalah komponen listrik yang berfungsi sebagai saklar, akan tetapi bekerjanya berdasarkan elektromagnet untuk menggerakkan kontak-kontaknya. Relay menggunakan lilitan atau koil yang menghasilkan medan elektromagnetik untuk mengfungsikan relay. Medan elektromagnetik ini dibangkitkan saat lilitan atau koil dialiri oleh arus listrik. Gambar relay ditunjukkan oleh gambar 2.10 berikut ini. Gambar 2.10 Relay Dilihat dari jenis kontaknya relay dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu : relay normally open, relay normally close dan relay change-over Relay Normally Open Pada relay normally open (NO), kondisi pertama dari relay ketika belum diberi tegangan adalah terbuka, sedangkan ketika relay diberi tegangan, maka kontakkontak yang terdapat dalam relay tersebut secara otomatis akan langsung tertutup yang diakibatkan oleh kumparan yang menyebabkan timbulnya medan magnet. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada gambar Gambar 2.11 Relay normally open 16

14 Relay Normally lose Prinsip kerjanya sama dengan normally open. Tetapi bedanya pada relay tipe ini ketika koil dialiri arus listrik, maka kontak yang pada awalnya tertutup menjadi terbuka. Berikut gambar 2.12 adalah simbol relay normally close. Gambar 2.12 Relay normally close Relay hange-over Prinsip kerjanya sama dengan normally open maupun normally close. Tetapi bedanya, pada relay jenis seperti ini mempunyai kontak change-over. Artinya satu induk memiliki dua posisi yaitu terbuka dan tertutup. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar Gambar 2.13 Relay change-over MB (Miniature ircuit Breaker) MB adalah komponen listrik yang berfungsi sebagai pemutus aliran arus apabila arus yang mengalir melebihi batas yang telah ditentukan. Penggunaan MB sebaiknya disesuaikan dengan kebutuhan arus maksimum yang diperlukan pada rangkaian listrik yang akan digunakan. Penggunaan MB biasanya dirangkai bersamaan dengan sekering dan Over Load Relay (OLR) untuk mendapatkan pengamanan komponen listrik yang lebih baik. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar

15 Gambar 2.14 Simbol MB 1 pole Temperature ontroller TZN4S-14R Adalah salah satu komponen produksi Autonics Korea yang digunakan sebagai display temperature sekaligus sebagai kontroler. Dari banyak type temperature control dipilihlah dengan type TZN4S-14R dengan artinya adalah TZN (temperature PID), 4 (empat digit tampilan), S (dimensinya 48m x 48m), 1 (sub outputnya adalah event output), 4 (dengan sumber tegangan/power supplynya VA), dan R (sontrol outputnya adalah relay). Selain itu temperature controller TZN4S-14R mempunyai fitur sebagai berikut : a. Bisa digunakan untuk berbagai satuan temperature dan analog input. b. Adanya set point yang mudah diatur. c. Display controller memakai LBA (Loop Break Alarm). d. Bisa juga dikomunikasikan dengan perangkat lainnya (dengan memakai RS232, RS485). Untuk lebih jelasnya bisa dilahat pada gambar 2.15, 2.16, dan Gambar 2.15 Temperature controller TZN4S-14R 18

16 Gambar 2.16 Tampilan depan temperature controller TZN4S-14R Gambar 2.17 Wiring terminal temperature controller TZN4S-14R 2.6 Material Komponen Daya Motor A Motor A baik digunakan dalam pemakaian yang membutuhkan kecepatan konstan, karena kecepatannya ditentukan oleh frekuensi sumber A yang diberikan ke motor. Baik motor A 1 fasa maupun motor A 3 fasa, bekerja pada prinsip yang sama, bahwa sumber A yang diberikan ke motor membangkitkan putaran medan magnet yang menyebabkan motor berputar. 19

17 Pada dasarnya motor-motor A dikelompokkan menjadi 2 macam yaitu motor sinkron dan motor induksi. Motor sinkron adalah suatu generator A yang dioperasikan sebagai motor. Arus bolak-balik (A) diberikan ke stator dan arus searah (D) diberikan ke rotor. Disebut motor sinkron karena kecepatan rotornya disamakan dengan perputaran medan magnet stator. Motor induksi berbeda dengan motor sinkron dalam hal rotornya tidak terhubung ke sumber tenaga apapun, tetapi diberi daya oleh induksi magnet itu sendiri. Disebut motor induksi karena arus A diinduksikan dalam rotor melalui perputaran medan magnet stator, dan selanjutnya rotor dan medan stator akan bergerak dengan kecepatan yang berbeda, perbedaan kecepatan ini disebut dengan slip, dan merupakan parameter yang sangat penting pada motor induksi. Gambar 2.18 Motor 1 phase peei moger Heater (Pemanas) Heater atau pemanas merupakan elemen yang bisa menghasilkan panas. Dikarenakan proses pengujian termometer ini menggunakan fluida panas maka adanya heater sangat diperlukan. Heater dilihat dari tegangan masukkannya ada 3 jenis, yaitu heater 1 phasa, 2 phasa, dan 3 phasa. Begitupun bentuknya berbagai macam bentuk tergantung kebutuhan pemakaian, ada yang berbentuk silinder atau tabung, stick atau batangan, dan lain sebagainya. 20

18 Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada gambar 2.19 dan Gambar 2.19 Heater bentuk silinder atau tabung Gambar 2.20 Heater bentuk stick atau batangan 2.7 Material Pendukung Box panel Box panel adalah tempat untuk menempatkan komponen-komponen kontrol maupun pendukung. Panel yang digunakan berukuran 400 mm X 400 mm X 210 mm. Dalam penempatan komponen kelistrikan, untuk saklar atau switch ditempatkan di samping sebelah kiri box panel, sedangkan komponen control dan lainnya ditempatkan di dalamnya. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada gambar 2.21 berikut. 21

19 Gambar 2.21 Box panel Terminal able Terminal digunakan untuk menghubungkan kabel dari satu komponen ke komponen lainnya atau dari komponen yang ada di dalam panel ke komponen yang berada di luar panel. ontohnya seperti dari kontaktor kebeban motor yang berada jauh dari panel. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada gambar 2.22 dan 2.23 berikut. Gambar 2.22 Deretan terminal Gambar 2.23 Terminal 22

20 2.7.3 Ducting cable Ducting cable berfungsi sebagai tempat jalur kabel yang di wiring dari satu komponen ke komponen lainnya yang masih satu panel. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada gambar Gambar 2.24 Ducting cable 23