BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Sistem Penanganan Bahan Sistem penanganan bahan pada umumnya terdiri dari berbagai mekanisme yang banyak diterapkan di berbagai bidang. Hal ini menjadi faktor utama dalam menentukan desain rangkaian pekerjaan seperti pada sektor pertanian, pertambangan serta proses manufaktur yang terlibat. Masing-masing mekanisme menghasilkan berbagai pergerakan yang diperlukan seperti mengangkat, memindahkan, atau bahkan bentuk kombinasi yang rumit dari keduanya. Urutan geraknya kemungkinan bolak-balik di atas jalan yang sama atau mungkin searah pada saat berputar atau dengan sistem pemindah secara terus-menerus ( conveying system ). Jenis barang atau komoditi yang dipindahkan dapat diklasifikasikan dalam bentuk cair, padat, atau kombinasi dari keduanya, yang padat bisa dalam bentuk butiran, bahan curah, atau barang yang dikemas. Sedang kombinasi dari keduanya biasanya dikemas dalam bentuk tertentu. Gerakan yang diperlukan tergantung dari jenis dan konsistensi barang yang akan dipindahkan, kuantitas yang akan dipindahkan, dan jenis prosesnya. Hal ini dibutuhkan kehati-hatian dalam melakukan studi kelayakan, sehingga memenuhi faktor ekonomis maupun sisi teknis. Elemen-elemen dasar dari sistem penanganan bahan dijelaskan sebagai berikut: a. Mengangkat. Program Studi Teknik Mesin 7
b. Menyeret, menarik dan mendorong. c. Sistem Konveyor (conveying system). d. Membawa dan mengangkat. 2.2 Pemilihan Metode Penanganan Ketika menentukan pilihan dalam sistem penanganan bahan dibutuhkan beberapa pertimbangan sebagai berikut: a. Apakah pekerjaaan yang dilakukan selalu dibatasi dalam hal pergerakannya (mengangkat, menyeret, menarik dan mendorong), atau harus diwujudkan dalam bentuk ban berjalan (conveying system). b. Pertimbangan berat dan volume bahan yang akan dipindahkan. c. Jenis barang yang akan ditangani, apakah dalam bentuk curah, butiran, kemasan, atau cairan. 2.2.1 Mengangkat Untuk metode mengangkat banyak dipakai peralatan atau perkakas yang dapat kita lihat pada berbagai jenis pekerjaan, antara lain di industri manufaktur, pertambangan dan sebagainya. Dalam hal mengangkat ini banyak dijumpai penggunaan rantai seling (sling chains) dan tali baja (wire rope). Bentuk-bentuk peralatan yang menggunakan rantai adalah blok pengangkat manual (chain block), alat pengangkat sistem listrik (hoist). Sebagai Program Studi Teknik Mesin 8
alat bantu penggunaan rantai biasanya dikombinasikan dengan blok magnet, rahang pengangkat (lifting tongs) dan berbagai macam ciduk (buckets). Adapun bentuk aplikasi dari penggunaan tali baja umumnya pada berbagai alat berat jenis keran (crane) seperti over head crane, derrick crane, keran ayun (swing crane), gantry crane dan lain sebagainya. Dalam industri manufaktur tali baja dapat digunakan dalam berbagai mekanisme seperti gerobak angkat, eskalator dan lift. Tali baja ini dalam penggunaannya dikombinasikan dengan penggulung (drum) atau puli tergantung di mana posisi yang dikehendaki. (a) Electric wire-rope hoist (C.M. Hoist Div.,Columbus McKinnon.) (b) Electricchain hoist (C.M. Hoist Div.,Columbus McKinnon.) (c) Lifting tongs (d) Rectangular lifting magnet Gambar 2.1 Contoh berbagai alat angkat Program Studi Teknik Mesin 9
2.2.2 Menyeret, menarik dan mendorong Banyak mekanisme yang sangat mendasar untuk mengangkat yang dapat dipindahtempatkan seperti kerekan atau penarik juga dapat digunakan untuk menyeret atau menarik bahan-bahan. Selain itu, derek dengan mekanisme menggunakan drum juga dapat digunakan untuk mengangkat. Berbagai bentuk dari peralatan ini antara lain : lokomotif pengangkut pada tambang batu bara, mobil-mobil pengangkut, dan dozer. (a) Rocker side-dump car (b) Gable-bottom car (c) Scoop dumping car (d) Hopper-bottom car Gambar 2.2 Macam-macam peralatan penarik, penyeret dan pendorong Program Studi Teknik Mesin 10
2.2.3 Sistem Konveyor Sistem konveyor adalah sebuah mekanisme pemindahan bahan-bahan dari satu tempat ke tempat lain yang melintasi sepanjang konveyor itu sendiri. Dilihat dari gerakannya, secara umum dikategorikan dalam dua jenis, yaitu konveyor lurus dan konveyor putar. Pada jenis konveyor lurus terdiri dari susunan rol-rol penahan yang dapat dipilih dalam berbagai jenis dan bentuk untuk dikombinasikan dengan ban berjalan yang bentuk dan jenisnya bermacam-macam sesuai dengan kebutuhan berdasarkan jenis bahan yang akan dipindahkan. Konveyor jenis ini tidak dapat digunakan dengan sudut kemiringan yang tinggi. Jenis konveyor putar terdiri dari ulir pemindah dan badan penahan, sehingga konveyor jenis ini dapat digunakn dengan sudut kemiringan yang lebih curam. Konveyor jenis ini lebih dikenal dengan screw conveyor. Dari kedua jenis konveyor ini dilengkapi dengan sebuah motor penggerak, yang biasanya dihubungkan dengan alat pengubah putaran (gearbox) atau dengan perbandingan puli-puli dengan penghubung vee-belt. Gambar 2.3 Salah satu bentuk kombinasi konveyor dan elevator Program Studi Teknik Mesin 11
2.2.4 Membawa dan Mengangkat Kemasan bahan yang tepat untuk membantu dalam hal penanganan, secara signifikan dapat meminimalkan biaya. Jenis wadah atau kemasan yang akan digunakan harus direncanakan dan dipertimbangkan ketika akan memilih sebuah mekanisme penanganan agar optimal sesuai dengan kebutuhan. 2.2.4.1 Truck Pengangkat Penggunaan truk pengangkat sangat menguntungkan bagi pergerakan bahan yang akn diolah/diproses dalam industri dan pergudangan, yang mana takaran atau jumlah dari bahan-bahan tersebut bervriasi dan dipindahkan pada jadwal yang tidak teratur. Jenis paling umum dari truk pengangkat ini dilengkapi dengan garpu di bagian depan, yang diproyeksikan di bawah beban yang akan dipindahkan. Ditinjau dari mekanisme penggeraknya truk pengangkat ini dapat diklasifikasikan dalam tiga jenis antara lain : 1. Truk angkat manual dengan penggerak tangan ( hand-powered pallet truck). 2. Truk angkat dengan penggerak listrik yang berasal dari baterai (electric-powered, battery-energized hand truck). 3. Truk angkat dengan penggerak mesin pembakaran dalam (lift truck powered by an internal-combustion engine), dalam bahasa seharihari truk pengangkat ini disebut dengan istilah Forklift. Program Studi Teknik Mesin 12
(a) Forklift (b) Truk angkat dengan penggerak listrik dari baterai Gambar 2.4 Truk angkat bertenaga mesin dan baterai 2.2.4.2 Kendaraan Berat untuk Permukaan Tanah Pergerakan bahan untuk dalam jumlah yang besar, seperti tanah, kerikil, dan pecahan batu dalam pembangunan jalan, pertambangan, pekerjaan konstruksi, penggalian, dan pembukaan lahan dapat ditangani oleh kendaraan berat. Kendaraan tersebut terpasang ban berukuran besar sehingga dapat dioperasikan untuk menarik dan mendorong daerah yang sulit atau curam. Lebar dan berat dari peralatan ini biasanya melampaui batas kapasitas jalan raya, sehingga kendaraan ini dilarang beroperasi di jalan raya. Pilihan yang tepat untuk ukuran dan jenis peralatan tergantung pada jumlah, jenis, dan densitas material yang akan dipindahkan dalam waktu tertentu dan jarak yang ditempuh, arah dan kemiringan lahan serta kepadatan kondisi lahan. Waktu dan biaya produksi dapat diperkirakan dari data kinerja Program Studi Teknik Mesin 13
manufaktur, seperti biaya operasional mesin dan biaya tenaga kerja dibandingkan dengan kubikasi atau tonase yang diperoleh. Kemajuan dalam hal pengembangan kendaraan jenis ini sangat pesat terutama dalam ukuran, kekuatan, dan modelnya. Berbagai jenis kendaraan berat ini antara lain : 1. Traktor Crawler (Crawler Tractors) Digunakan dengan menggabungkan ujung buldoser, pembelah, derek, keran, penggulung kabel, dan pengangkut jenis lengan dengan daya mesin antara 30 kw (40 hp) sampai dengan lebih dari 370 kw (500 hp), kecepatan maksimal perjalanan 8-11 km/jam. 2. Traktor Roda (Wheel Tractors) Berbagai macam ukurannya berkisar mulai dari traktor dengan sendok/skop kecil sampai dengan ukuran skop yang besar. Traktor jenis ini menggunakan roda dari karet. Pengangkut jenis ini berkapasitas operasional 75 ton dengan daya mesin di atas 520 kw (700 hp), kecepatan maksimal 32 km/jam. (a) Crawler tractor (International Harvester) (b) Wheel tractor (International Harvester) Gambar 2.5 Jenis-jenis traktor Program Studi Teknik Mesin 14
2.2.4.3 Monorail dan macam-macam keran (crane) Selain dengan peralatan yang bekerja di atas permukaan tanah, sistem penanganan bahan juga dapat dilakukan dengan menggunakan peralatan yang terpasang di atas ketinggian seperti : 1. Monorail Pengangkut jenis ini merupakan bentuk gabungan antara troli dengan chain block, yang dipasang pada batang profil I-beam atau H-beam untuk landasan pergerakan troli. Monorail ini dapat dipilih dalam operasional manual maupun secara elektris, tergantung dari rutinitas pengangkutan dan beban yang akan diangkut. Gambar 2.6 Monorail 2. Over Head Crane Over head crane adalah sebuah perkakas yang digunakan untuk mengangkat, mengangkut dan menurunkan muatan. Konstruksi mesin ini terdiri dari rangka pendukung dari baja profil I-beam, unit Program Studi Teknik Mesin 15
pengangkat yang dilengkapi dengan roda-roda yang melintasi jalur rel pada rangka pendukung. Keran ini dapat dibuat dengan sistem operasional manual dan elektris. Kapasitas untuk sistem manual biasanya di bawah 50 ton, sedangkan sistem elektris sampai dengan 500 ton bahkan lebih, dengan bentangan antar rel di atas 46 meter. 3. Gantry Crane Merupakan bentuk modifikasi dari over head crane, pada umumnya digunakan untuk lokasi terbuka. Kapasitas mesin ini sama dengan over head crane, hanya saja untuk jalur relnya dipasang pada permukaan lantai dengan diikat baut-baut angkur pada pondasi. Gambar 2.7 Gantry crane 4. Over Head Crane dengan Kegunaan Khusus Penanganan bahan pada kondisi tertentu dibutuhkan peralatan yang harus disesuaikan dengan kondisi tersebut, seperti yang menyangkut Program Studi Teknik Mesin 16
dengan masalah beban, tempat, dan cuaca. Berbagai macam keran dengan kegunaan khusus tersebut antara lain : keran putar dan derricks, keran lokomotif, keran truk dan keran menara. Gambar 2.8 Over Head Crane dengan Kegunaan Khusus Program Studi Teknik Mesin 17