7 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pemindahan Bahan Pemindah bahan kurang tepat kalau diterjemahkan hanya memindahkan bahan saja. Berdasarkan perumusan yang dibuat oleh American Material Handling Society (AMHS), pengertian mengenai pemindahan bahan dinyatakan sebagai seni dan ilmu yang meliputi penanganan, pemindahan, pengepakan, penyimpanan, sekaligus pengendalian / pengawasan dari bahan dengan segala bentuknya. Kaitannya dengan aktivitas pemindahan maka proses pemindahan bahan ini akan dilaksanakan dari satu lokasi ke lokasi lain baik secara vertikal, horizontal maupun lintasan yang membentuk kurva (Wignjosoebroto,1996). Salah satu jenis alat pemindahan bahan dalam pembahasan ini adalah jenis Transfer Belt Conveyor yang digunakan untuk memindahkan material batubara pada fasilitas In Loading dan Stockpile Suaran Expansion Stage II, yang terletak di daerah Suaran Berau Kalimantan Timur. Menurut Wingnjosoebroto (1996) apabila untuk merencanakan atau menyelesaikan suatu permasalahan mengenai jenis motode pemindahan bahan ataupun mengevaluasi sistem pemindahan bahan yang sudah ada, maka perlu mengacu pada beberapa aturan dasar yang harus dipertimbangkan antara lain:
8 1. Untuk proses memindahkan bahan atau material, disarankan agar proses pemindahan bahan tidak perlu dilakukan jika tidak diperlukan. 2. Pemindahan bahan harus dilakukan secara teliti. 3. Pemilihan yang seksama terhadap peralatan yang dibutuhkan. 4. Penggunaan peralatan bahan harus seefektif dan seefisien mungkin. Menurut Zainuri, Arc. Muhib (2010) mesin pemindah bahan adalah seperangkat alat yang digunakan untuk memindahkan muatan dari suatu tempat ke tempat lain dalam jarak yang tidak terlalu jauh. Misalnya pada tempat penumpukan bahan, tempat penyimpanan dan pemuatan bahan. Mesin pemindah bahan hanya memindahkan muatan dalam jumlah dan besaran tertentu serta jarak tertentu dengan pemindahan bahan kearah vertical dan horizontal atau kombinasi keduanya. 2.2 Data Perancangan Transfer Belt Conveyor Untuk perancangan Transfer Belt Conveyor diperlukan data awal sebagai dasar perancangan sehingga mempermudah dalam proses perancangan. Adapun data awal perancangan yang di tetapkan PT.Berau Coal Energy adalah seperti dibawah ini: 1. Jenis material : Batubara 2. Ukuran material : 50 mm 3. Berat jenis material : 0,85 t/m³ 4. Kapasitas produksi : 3.000 t/h 5. Kecepatan belt conveyor : 374,4 m/min 6. Panjang belt conveyor : 153,50 m 7. Lebar belt conveyor : 1,2 m 8. Sudut kemiringan belt conveyor : 10
9 9. Ketinggian vertikal : 12,39 m 10. Temperatur lingkungan : 24 C - 40 C 11. Angle of repose : 35 12. Angle of surcharge : 20 2.3 Konsep Dan Skema Transfer Belt Conveyor Belt conveyor adalah seperangkat alat yang terbuat dari bahan karet dan bekerja secara berkesinambungan atau kontinu yang berfungsi sebagai alat pemindah bahan dari mulai bahan baku sampai menjadi bahan jadi (Daryanto, 1989). Dibawah ini adalah konsep dan skema struktur Transfer Belt Conveyor yang dipakai pada analisa perancangan ini terdiri dari : Gambar 2.1 Skematik Transfer Belt Conveyor 1. Frame Penyanggah 2. Support Penyanggah ( Trestle ) 3. Skirting 4. Sistem Pengumpan ( Discharge chute)
10 5. Tail Pulley 6. Bend Pulley 7. Take Up Pulley 8. Drive Pulley 9. Pengencang Belt (Take Up Box) 10. Impact Idler 11. Carry Idler 12. Transition Idler 13. Return Idler 14. Self Aligning Carry Idler 15. Self Aligning Return Idler 16. Belting 17. Pembersih belt (scraper) 18. Daya Penggerak 2.4 Fungsi Konstruksi Transfer Belt Conveyor 2.4.1 Frame Penyanggah Frame penyanggah conveyor terbuat dari konstruksi baja berfungsi sebagai menyanggah atau tumpuan dari seluruh komponen belt conveyor serta mengarahkan aliran muatan belt conveyor. Rangka konstruksi frame conveyor terdiri dari profil baja sejenis besi kanal unp dan siku, dipasang dengan posisi tegak, memanjang dan melintang yang di sambung satu sama yang lainnya dengan menggunakan las dan baut. Jenis konstruksi frame penyanggah conveyor yang sering dipakai pada perancangan Transfer Belt Conveyor antara lain:
11 - Tail pulley frame berfungsi sebagai penopang atau tumpuan tail pulley. Gambar 2.2 Tail Pulley Frame Sumber:http://www.parts conveyor.com - Intermediate Frame atau Galery Frame Berfungsi untuk menopang atau penyangga semua komponen belt conveyor yang terbuat dari susunan baja batangan yang disambung dengan menggunakan las listrik dan baut. Gambar 2.3 Intermediate / Galery Frame Sumber:http://www.parts conveyor.com - Drive Pulley Frame berfungsi sebagai penopang atau tumpuan drive pulley. Gambar 2.4 Head Pulley Frame Sumber:http://www.parts conveyor.com
12 2.4.2 Support Penyanggah (Trestle) Support penyanggah (trestle) berfungsi sebagai penyanggah keseluruhan komponen dan material pada konstruksi frame belt conveyor secara berkesinambungan. Support penyanggah materialnya terdiri dari propil baja seperti besi pipa, besi kanal - unp, wide flange - wf, besi plate dll. Salah satu bentuk jenis support penyanggah dapat dilihat pada gambar dibawah: Gambar 2.5 Support Penyanggah Sumber:http://www.parts conveyor.com 2.4.3 Skirting Skirting disebut sebagai pengumpan dimana fungsinya adalah sebagai penahan dan pengarah material sehingga dapat mengurangi tumpahan material yang lewat dari belt conveyor. Panjang skirting dihitung berdasarkan perkalian dari nilai 1,2 m setiap meter per second (m/s) kecepatan belt, dan lebar skirting adalah 2/3-3/4 m dari lebar efektif belt conveyor. Komponen skirting terdiri dari : support penyanggah, side plate dan rubber skirt.
13 Gambar 2.6 Skirting Sumber:http://www.parts conveyor.com 2.4.4 Sistem Pengumpan (Discharge Chute) Sistem pengumpan berfungsi sebagai pengarah dan penghubung sistem dari belt conveyor satu ke belt conveyor berikutnya dan di desain sesuai kapasitas belt conveyor. Kemiringan plate discharge chute disesuaikan dengan jenis material yang lewat. Gambar 2.7 Pengarah (Discharge Chute) Sumber:http://www.parts conveyor.com
14 2.4.5 Pulley Pulley adalah suatu mekanisme yang digunakan sebagai pendukung pergerakan dari belt atau sabuk lingkar yang berfungsi untuk menjalankan dan berperan penting dalam menggerakkan sabuk. Pada permukaan setiap pulley terdapat pelapis untuk drive pulley dilapisi dengan ceramik laging dan pulley lainnya dilapisi dengan rubber laging yang berfungsi untuk : - Menambah nilai koefisien gesekan antara permukaan pulley dan bagian bawah dari belt conveyor. Besarnya nilai koefisien gesek antara permukaan pulley dan permukaan belt adalah 0,25 jika tidak dilapisi, dan 0,35 jika permukaan pulley dilapisi. - Memperkecil beban dari take up box. - Memperpanjang usia permukaan belt. Dibawah ini adalah profil pulley pada perancangan Transfer Belt Conveyor berikut. Gambar 2.8 Profile Pulley 2.4.5.1 Drive Pulley Drive pulley merupakan pulley yang secara langsung terhubung dengan penggerak seperti motor listrik, gearbox yang fungsinya untuk menggerakkan dan memutar belt conveyor. Agar belting dapat berputar, maka koefisien gesek antara pulley
15 dengan belt harus cukup besar. Hal ini dapat dilakukan dengan melapisi pulley dengan karet (rubber lagging) atau dari bahan ceramic lagging. Gambar dibawah adalah contoh dari pada drive pulley. 2.4.5.2 Bend Pulley Gambar 2.9 Drive Pulley Sumber:http://www.parts conveyor.com Bend Pulley merupakan pulley penghubung atau pembelok belt menuju take up pulley atau pulley pemberat. Dimana bend pulley bekerja mengatur keseimbangan belt pada pemberat. Belt conveyor pada perancangan ini menggunakan dua buah bend pulley untuk membelokkan belt menuju take up pulley yang berada di posisi lebih rendah. Gambar 2.10 Bend Pulley Sumber:http://www.parts conveyor.com
16 2.4.5.3 Take Up Pulley Take up pulley adalah perangkat yang didudukkan pada take up box yang fungsinya untuk mengencangkan lendutan yang berlebihan dan menyesuaikan tegangan yang diperlukan, serta mereduksi regangan yang terjadi dengan tujuan utama agar belt tidak kendor sehingga pulley dan belt dapat berputar dengan baik. Gambar 2.11 Take Up Pulley Sumber:http://www.parts conveyor.com 2.4.5.4 Tail Pulley Tail pulley merupakan pulley yang terletak pada daerah belakang dari sistem belt conveyor bergerak mengikuti head pulley yang berfungsi sebagai tempat berputarnya belt conveyor menuju carry idler. Dimana pulley ini merupakan tempat jatuhnya material untuk diantar ke bagian depan belt conveyor. Gambar 2.12 Tail Pulley Sumber:http://www.parts conveyor.com
17 2.4.6 Pengencang Belt (Take Up Box) Pengencang belt berfungsi untuk mengencangkan belt yang kendor dan memberikan tegangan pada belt pada start awal dan juga berfungsi untuk mencegah lendutan yang berlebihan dan dapat menyesuaikan beban atau tegangan yang ada, serta mereduksi adanya perpanjangan yang terjadi pada komponen penarik dengan tujuan agar sabuk dapat terus diputar drive pulley. Beratnya take up box akan mempengaruhi tegangan yang terjadi pada belt, jika terlalu ringan akan mengakibatkan terjadinya lendutan belt yang mengakibatkan belt keluar jalur dan mempengaruhi beban drive unit, dan jika terlalu berat akan mempersingkat umur belt. Faktor yang mempengaruhi penentuan panjangnya pergerakan dari sistem alat pengencangan pada belt adalah: 1. Jenis sistem start dan sistem pengereman yang digunakan. 2. Kekerasan start dan stop dari suatu belt conveyor pada saat beban penuh. 3. Besarnya prosentase kemuluran yang terjadi pada belt. 4. Besarnya tegangan operasi yang terjadi pada belt. Gambar 2.13 Pengencang Belt (Take Up Box) Sumber:http://www.parts conveyor.com
18 Panjangnya pergerakan sistem pengencangan pada jenis belt steel cord adalah 0,25 % - 0,5 % dari panjang belt conveyor. Rumus untuk menghitung berat pada pengencang belt adalah: T Tu = 2(T 2 + T yr + T p - T b ) (kg) (2.1) T yr = 0,015 L x W b x K t (kg) (2.2) T b = H x W b (kg) (2.3) Dimana : T p = Tahanan pulley dapat dilihat tabel 2.4 T 2 = Tegangan belt pada sisi kendor (kg) L = Panjang belt conveyor (m) L = Jarak take up box (m) T b = Ketegangan belt (tension) (kg) T yr = Tahanan akibat kelenturan belt pada return idler (kg) W b = Berat belt (kg) K t = Faktor Koreksi temperatur lingkungan ( ) H = Ketinggian vertikal (m) 2.4.7 Idler Conveyor belt membutuhkan penopang antara head pulley dan tail pulley yang berfungsi sebagai bantalan dari belt. Idler tidak memiliki daya dan perputarannya di dasari karena pergerakan dari belt. Penopang yang menopang belt memiliki satu atau lebih idler, dan juga frame sebagai dudukkan idler pada umumnya dinamakan set idler. Pemasangan set idler harus digaris tengah conveyor dan idler tegak lurus dengan garis tengah conveyor.
19 Umur idler merupakan salah satu bagian penting dari belt conveyor sehingga perlu diperhatikan pada perancangan sebuah belt conveyor. Beberapa aspek pada pemilihan idler menurut CEMA (1998) antara lain: 1. Jenis material yang diangkut. 2. Beban material pada idler. 3. Pengaruh beban terhadap prediksi umur bearing. 4. Kecepatan belt conveyor 5. Diameter idler 6. Lingkungan pemeliharaan. Penentuan jarak antar idler perlu mempertimbangkan berat belt, berat material, ketegangan belt, diameter idler, ukuran bantalan dan poros didasarkan pada kondisi operasi, beban yang dipikul, dan kecepatan belt. Pada perancangan ini spesifikasi idler yang dipakai adalah merek vortex, dimana tipe frame idler berdasarkan pada fungsi yang digunakan sesuai perancangan, antara lain: 2.4.7.1 Carry Idler Carry idler terdiri dari tiga buah roll pada satu titik tumpuan, dimana roll tengah diposisikan datar dan roll sebelah luar diposisikan miring pada sudut 35 fungsinya untuk menjaga agar material yang dibawa tidak tumpah. Selain hal tersebut, jarak antara titik tumpu carry idler lebih pendek dari pada return idler agar tidak terjadi lendutan belt akibat pengaruh berat material yang diangkut. Dalam perancangan Transfer Belt Conveyor ini jarak carry idler adalah 1,2 m.
20 Gambar 2.14 Carry idler Sumber:http:/www.conveyor idler.com 2.4.7.2 Impact Idler Impact idler sebagai bantalan dan penahan jatuhan material dimana pipa impact idler dilapisi dengan karet yang berfungsi menyerap daya benturan yang dihasilkan dari material yang jatuh sehingga melindungi belt dari kerusakan. Sudut bending impact idler, panjang idler, atau kualitas idler umumnya sama dengan idler-idler yang lain. Jarak interval pemasangannya adalah 0,3 m. Gambar 2.15 Impact idler Sumber:http:/www.conveyor idler.com
21 2.4.7.3 Return Idler Return idler berfungsi sebagai roll penumpu belt agar tidak melendut saat berputar kembali tanpa muatan menuju ke head pulley. Pada penggunaannya return idler selalu digunakan satu buah pada satu titik tumpuan dengan panjang yang hampir sama dengan lebar belt. Gambar 2.16 Return Idler Sumber:http:/www.conveyor idler.com 2.4.7.4 Self Aligning Carry Idler Self aligning carry idler berfungsi mendorong belt untuk mencapai kesejajaran dengan center line conveyor apabila belt keluar dari jalur. Dengan menggunakan 3 (tiga) carry idler yang dipasang diatas frame swiveling yang tentunya berputar pada pusat frame. Side roller sebagai pengarah dipasang vertikal pada tiap ujung swiveling frame, yang akan mendorong belt kearah conveyor center line. Jarak antara self aligning carry idler dipasang pada jarak 25 m. Gambar 2.17 Self Aligning Carry Idler Sumber:http:/www.conveyor idler.com
22 2.4.7.5 Self Aligning Return Idler. Fungsi self aligning return idler untuk mendorong belt untuk mencapai kesejajaran dengan center line conveyor apabila belt keluar dari jalur. Return idler ini menggunakan single idler yang dipasang pada sisi sweveling frame. Jarak antara self aligning return idler dipasang pada jarak 25 m. Gambar 2.18 Self Aligning Return Idler Sumber:http:/www.conveyor idler.com 2.4.7.5 Transition Carry Idler Sama fungsinya dengan carry idler sebagai roda tumpuan belt untuk penghantar material yang akan di transfer. Transition carry idler biasanya dipasang dibelakang pulley head dan di depan tail pulley dengan sudut kemiringan idler adalah 5, 10, 15, 20, dan 25. Gambar 2.19 Transition Carry Idler Sumber:http:/www.conveyor idler.com
23 2.4.8 Belt Conveyor Belt merupakan komponen utama dalam perancangan sistem belt conveyor yang berfungsi sebagai pembawa material yang diangkut dengan kapasitas besar. Belt merupakan komponen yang bersentuhan langsung dengan material dan menerima segala perlakuan dari material, sehingga belt akan aus karena faktor gesekan material. Adapun faktor yang mempengaruhi pemilihan sabuk adalah : - Tegangan maksimum yang terjadi. - Jenis material yang diangkut. - Kapasitas minimum dan maksimum belt. - Diameter pulley. - Profil dan panjang belt conveyor. 2.4.8.1 Jenis Belt Jenis belt yang digunakan pada perancangan Transfer Belt Conveyor ini adalah jenis steel cord belt. Steel cord adalah belt yang lapisan penguatnya terbuat dari serat baja yang galvanizing. Tujuan galvanizing adalah untuk mencegah terjadinya karat pada kawat akibat adanya rembesan air atau udara. Steel cord belt biasanya digunakan pada conveyor yang membawa beban berat. Pada belt jenis steel cord ini tidak terdapat lapisan (ply), yang ada hanya batangan kawat sling yang dirajut sedemikian rupa sehingga membentuk suatu anyaman kawat baja (Bando, Naosaburo,1890).
24 Gambar 2.20 Struktur Steel Cord Belt Sumber:Katalog Bando Conveyor Belt 4.4.8.2 Pemilihan Belt Penentuan dan pemilihan belt dapat ditentukan berdasarkan formula dibawah ini: Belt stress = T mak / Lebar Belt (2.4) Dimana : T mak = Tegangan maksimum (kg) B = Lebar belt (m) Untuk menentukan belt sejenis steel cord yang digunakan dapat dilihat pada tabel dibawah: Tabel 2.1 Spesifikasi Steel Cord Belt
25 2.4.8.3 Penyambungan Belt Penyambungan belt conveyor adalah proses penyatuan dua sisi belt sehingga dapat digunakan sebagai alat transportasi material. Pada penyambungan belt conveyor terdapat 2 (dua) jenis metode yaitu: 1. Penyambungan mekanis yaitu penyambungan yang terdiri dari bahan baja berbentuk engsel (kuku macan) untuk menghubungkan kedua bagian belt. 2. Penyambungan tak berujung (Endeless Splicing), yaitu: penyambungan belt conveyor dengan cara vulkanisasi. Penyambungan tak berujung mempunyai 2 (dua) jenis penyambungan, yaitu: 1. Penyambungan panas (Hot Splicing) penyambungan belt dengan menggunakan alat pemanas yang disebut Heating solution. 2. Penyambungan dingin (Cold Splicing) penyambungan dengan sistem kimiawi yaitu dengan menggunakan lem yang menyatu dengan karet. 2.4.9 Pembersih Belt Pada prinsifnya fungsi dari pembersih belt (scraper) adalah sebagai pembersih belt conveyor dari kotoran sisa material muatan. Ada 3 (tiga) macam jenis pembersih belt yang biasa digunakan pada perancangan ini antara lain: a. Primary scraper ditempatkan di depan drive pulley yang fungsi untuk membersihkan belt dari sisa material yang menempel pada top cover belt. b. Secondary scraper ditempatkan di belakang primery scraper pada drive pulley yang fungsi membersihkan belt dari sisa material yang menempel pada top cover belt.
26 Gambar 2.21 Primary & Secondary Scraper Sumber:http://www.belle banne.com c. Pembersih jenis V-Plough scraper ditempatkan di depan tail pulley yang fungsinya sebagai pembersih material yang terbawa belt balik. Gambar 2.22 V-Plough Scraper Sumber:http://www.belle banne.com 2.4.10 Daya Penggerak/ Motor Listrik Secara umum daya penggerak dapat diartikan sebagai kemampuan yang dibutuhkan penggerak untuk melakukan kerja yang dinyatakan dalam satuan kilo watt. Untuk menentukan besarnya daya penggerak dipengaruhi oleh kapasitas, kecepatan dan tegangan belt. Kekuatan tenaga yang dibutuhkan untuk memutar drive pulley belt conveyor dan mendorong atau menahan material pada kecepatan belt conveyor berasal dari besar tegangan efektif yang di timbulkan oleh kerja belt conveyor. Hal ini akan berpengaruh terhadap kapasitas, berat belt, ketinggian dan panjang pemindahan.
27 Daya yang dibutuhkan belt conveyor yang memiliki daya efektif adalah : P = (2.5) Dimana, P = Daya Motor listrik (kw) T e = Tegangan Efektif belt (kg) v = Kecepatan belt (m/min) Dalam menghitung kapasitas daya motor yang terpakai secara keseluruhan menggunakan toleransi yang terdapat pada motor, agar memiliki ketahanan motor yang lebih lama. Besarnya kapasitas daya motor dapat dihitung dengan: P m = P / (2.6) efesiensi motor 0,85 Sumber penggerak yang dipergunakan sebagai penggerak pada umumnya terdiri dari motor listrik yang ditransmisikan ke drive puley melalui bevel helical gear dengan susunan roda poros motor listrik dihubungkan melalui coupling. Sistem penggerak pada Transfer Belt Conveyor terdiri dari : 1. Power motor listrik. 2. fludex fluid coupling. 3. Bevel helical gear. 4. Rigid flange coupling.
28 Gambar 2.23 Sistem Penggerak 2.4.10.1 Motor Listrik Motor Listrik berfungsi sebagai tenaga penggerak misalkan dalam perancangan mesin diatas, maka motor listrik berfungsi untuk memutar bevel helical gear. Penggunaan daya dari motor listrik disesuaikan dengan kebutuhan daya. Gambar 2.24 Motor listrik Sumber:katalog siement motor
29 2.4.10.2 Bevel Helical Gear Secara umum fungsi bevel helical gear adalah sebagai pemindah tenaga dari tenaga penggerak atau motor listrik ke mesin yang digerakkan. Bevel helical gear juga untuk memperlambat kecepatan putaran yang dihasilkan dari motor listrik. Memperkuat tenaga putaran yang dihasilkan oleh motor listrik. Untuk mengetahui perbandingan (Rasio) putaran gear yaitu dengan mengetahui perbandingan antara jumlah putaran yang dihasilkan oleh gear input tehadap jumlah putaran gear output. Gambar 2.25 Bevel Helical Gear Sumber:katalog siement motor 2.4.10.3 Rigid Flange Coupling Fungsi Rigid Flange Coupling adalah untuk meneruskan tenaga mekanis dari driver ke driven dengan cara menghubungkan kedua atau lebih poros mesin, misalnya motor listrik ke Rigid Flange Coupling. Gambar 2.26 Rigid Flange Coupling Sumber:katalog siement motor
30 2.4.10.4 Fludex Fluid Coupling Fungsi fludex fluid coupling sama dengan rigid flange coupling yaitu untuk meneruskan tenaga mekanis dari driver ke driven dengan cara menghubungkan kedua atau lebih poros mesin. Fludex fluid coupling dapat menjadi soft starting pada conveyor, dimana bersifat fleksibel juga dapat menghasilkan start awal yang lembut dengan cara meredam putaran motor didalam coupling dan meneruskan ke bevel helical gear secara berlahan sampai dengan mencapai putaran penuh. Gambar 2.27 Fludex Fluid Coupling Sumber:katalog siement motor 2.5 Karakteristik Material Angkut Pada perancangan Transfer Belt Conveyor diatas jenis material yang diangkut adalah batubara dengan kapasitas produksi 3000 tph, berat jenis material 0,85 T/m³, sudut tumpukan material (Angle of surcharge) 20, sudut kemiringan material pada belting (Angle of Repose) 35 dan ukuran material.
31 2.6 Kapasitas Belt Conveyor Kapasitas merupakan hal utama dalam kerja dalam suatu belt conveyor yaitu dalam satuan ton per jam. Berat material yang dipindahkan oleh belt conveyor ditentukan dengan menggunakan rumus berikut ini: Q = A. v.. k. 60 (2.7) Dimana: A = Luas penampang belt (m²) v = Kecepatan beltconveyor (m/min) = Berat jenis material (t/m³) k = Faktor kemiringan Q = Kapasitas angkut (t/h) Tabel 2.2 Faktor Kemiringan (k) 2.7 Luas Penampang Beban Luas penampang beban belt conveyor adalah keseluruhan beban belt conveyor yang berisi material angkut dan penjumlahan dari segitiga sama kaki yang terjadi akibat penumpukan material. Luas penampang beban yang dibentuk oleh trough angle dan surcharge angle, menurut CEMA (1998) dapat dilihat pada tabel dibawah.
32 Gambar 2.28 Luas Penampang Belt Dari ukuran karakteristik material, akan membentuk sudut surcharge atau sudut tumpukan material pada bagian atas belt conveyor. Sudut ini menentukan luas area angkutnya. Jika ukuran material berupa butiran kecil, maka akan mengalami abrasi dan membentuk sudut surcharge yang kecil sedangkan jika ukuran material angkut berupa gumpalan besar tidak akan terjadi abrasi sehingga akan membentuk sudut penumpukan material yang besar. Tabel 2.3 Luas Penampang Beban
33 2.8 Kecepatan Belt Conveyor Kecepatan belt conveyor dapat dihitung juga dengan menggunakan rumus kapasitas, jika lebar belt, berat jenis material dan kapasitas yang akan di angkut diketahui. Kecepatan belt dapat meningkat jika sebanding dengan lebar belt, kapasitas material dan jenis material yang diangkut. v = (m/min ) (2.8) 2.9 Tegangan Efektif Belt 2.9.1 Tegangan Efektif Tegangan efektif (T e ) adalah tegangan yang diterima oleh belt conveyor karena adanya tarikan dari drive pulley pada saat belt beroperasi. Tegangan efektif disebut selisih dari belt pada posisi kencang dan pada sisi kendor belt. Perhitungan Tegangan efektif belt dipengaruhi komponen antara lain : T x, Tahanan Akibat Gesekan Belt Pada Idler. T x = L x K x x K t (kg) (2.9) T ye, Tahanan Akibat Kelenturan Belt Pada Carry Idler. T ye = L x K y x W b x K t (kg) (2.10) T yr, Tahanan Akibat Kelenturan Belt Pada Return Idler. T yr = L x 0,015 x W b x L t (kg) (2.11) T ym, Tahanan Kelenturan Belt Akibat Material. T ym = L x Ky x W m (kg) (2.12) T m, Tahanan Material Lift (+) atau Lower (-) T m = ( H x W m ) (kg) (2.13) T p, Tahanan Pulley (lihat bab 2.9.2)
34 T am,, Tahanan Akibat Percepatan Material T am = 2,8755 x x Q x (v v 0 ) (kg) (2.14) T ac,, Tahanan dari Aksesoris (lihat bab 2.9.7) Maka untuk menghitung Tegangan Efektif Belt (T e ) adalah sebagai berikut: T e = T x + T ye + T yr + T ym + T m + T p + T am + T ac (kg) (2.15) Dimana: L = Panjang conveyor (m) K t = Faktor Koreksi temperatur lingkungan ( ) K x = Faktor Koreksi gesekan idler (kg/m) K y = Faktor perhitungan gaya belt dan beban lentur pada idler W b = Berat belt (kg/m) W m = Berat Material = (kg/m) (2.16) = W m = A x x 1000 (kg/m) (2.17) H = Ketinggian Vertikal (m)
35 2.9.2 Tahanan Pulley, T p Tahanan ketegangan disekitar permukaan pulley dan tahanan pulley untuk berputar pada bearing nilainya dapat dilihat pada tabel dibawah ini. Gambar 2.29 Profil Tahanan Pulley T P = jumlah ketegangan belt + jumlah kekendoran belt (2.18) Tabel 2.4 Nilai Tahanan Pulley 2.9.3 Faktor Koreksi Temperatur Lingkungan, K t Tahanan putaran idler dan tahanan lentur pada belt meningkat pada cuaca dingin. Pada cuaca dingin yang ekstrim diperlukan pelumasan lebih pada idler untuk mencegah peningkatan tahanan idler. Gambar 2.30 di bawah adalah menunjukkan nilai faktor koreksi temperatur lingkungan (K t ).
36 Gambar 2.30 Faktor Koreksi Temperatur Lingkungan 2.9.4 Faktor Gesekan Pada Idler, K x Nilai gesekan pada idler, K x dapat dihitung dengan rumus berikut: K x = 0,00068 (W b + W m ) + (kg/m) (2.19) Dimana : W b = Berat belt W m = Berat material S i = Jarak carry idler Dimana nilai A i dapat digunakan sesuai data sumber CEMA C6, D6 dibawah. A i = 1,5 for 6 diameter idler rolls A i = 1,8 for 5 diameter idler rolls A i = 2,4 for 7 diameter idler rolls Nilai A i dapat dihitung dengan menggunakan perhitungan Interpolasi dibawah: A i = ( = ) (2.20)
37 2.9.5 Faktor Gaya Dan Beban Lentur Belt Pada Idler, K y Kedua tahanan belt terhadap kelenturan yang bergerak diatas idler dan tahanan beban material di atas belt yang bertumpu pada idler menghasilkan gaya tegangan belt. Misalkan Nilai K y untuk panjang conveyor 153,5 m = 503,60 ft dapat dilihat pada tabel 2.5. Nilai K y dapat dihitung dengan menggunakan perhitungan interpolasi dibawah: K y = ( = ) (2.21) Tabel 2.5 Nilai Faktor, K y 2.9.6 Tahanan Aksesoris, T ac Aksesoris belt conveyor antara lain : tripper, stacker, plows, belt scraper (pembersih belt),dan skirting. T tr T bc T pc Tahanan tripper berasal dari pulley tripper dan berat belt pada tripper. Tahanan plows berasal dari type plows. Tahanan dari peralatan pembersih belt. Tahanan yang dibutuhkan scraper biasanya sekitar 2 sampai 3 lbs / inci dari lebar belt.
38 T pc = n. 3. B (lbs) (2.22) Dimana, B = lebar belt (m) n = Jumlah pembersih belt T sb Tahanan gesekan pada karet skirting. T sb = (2. C s. L b. h s ²) + (6. L b ) (kg) (2.23) Dimana C s = Factor material (lihat tabel 2.6) L b = Panjang skirting (m) H s = Kedalaman material mengenai skirting = 0,1 x lebar belt (m) Tabel 2.6 Nilai Faktor gesekan material, Cs Besarnya Tahanan Aksesoris adalah: T ac = T tr + T pc + T bc + T sb (kg) (2.24) 2.10 Tegangan Minimum Dan Maksimum Belt Dalam berjalannya belt conveyor dapat terjadi slip dan kendor pada belt jika tegangan melebihi tegangan minimum sesuai dengan perhitungan tegangan belt. Sehingga tegangan slip pada belt dapat diketahui besarnya dengan melakukan perhitungan tegangan belt. Menurut Dunlop (2010) Bahwa ketegangan minimum dan
39 maksimum belt conveyor dapat diketahui sesuai dengan perhitungan tegangan minimum belt untuk slip yang mungkin terjadi, sehingga perhitungan diperlukan dalam perangkaian alat untuk lebih maksimal. Tegangan maksimum pada belt didefinisikan sebagai tegangan belt maksimum pada saat operasi dan ketika dibebani material. 2.10.1 Tegangan Minimum Belt (T min) Tegangan minimum belt dapat dihitung berdasarkan rumus dibawah ini: T t = T 0 = T 2 -T b + Tyr (2.25) T yr :Tahanan kelenturan belt pada return idler (kg) T b : Ketegangan belt (tension) (kg) T 2 :Tegangan belt pada sisi kendor (kg) 2.10.2 Tegangan Maksimum Belt, T mak T mak = T 2 + T e (kg) (2.26) Dimana : T 2 = T e x C w (2.27) T e : Tegangan Efektif (kg) C w : Faktor Sudut Kontak Belt (wrap) 2.10.3 Sudut Kontak Pulley, C w Sudut kontak pada drive pulley adalah nilai yang digunakan untuk perhitungan tegangan efektif belt, yang dapat tergantung dari penempatan drive pulley. T e dipengaruhi oleh koefisien gesek yang terjadi antara pulley dan belt, lingkaran belt pada pulley dan nilai T 1 dan T 2, dapat dilihat pada gambar berikut:
40 Gambar 2.31 Sudut Kontak Pulley Besarnya nilai koefisien gesek antara permukaan pulley dan permukaan belt (f) adalah 0,25 jika tidak di lapisan karet (bare pulley) dan 0,35 jika di lapisan dengan karet (lagged pulley). Tabel 2.7 Nilai Sudut Kontak Pulley 2.11 Minimum Bending Radius Cembungan Belt Ketika pertemuan garis belt dari posisi menancak ke posisi horizontal akan membentuk garis seperti kurva cembung yang mengakibatkan belt terjebak di antara idler. Oleh karena itu perlu untuk mencegah cedera belt dengan memiliki minimum bending radius kelengkungan yang lebih besar.
41 Besarnya minimum bending radius cembungan pada belt sejenis steel cord sesuai gambar dibawah dapat dihitung dengan formula berikut. R=167 x B x sin (2.28) l + ( R + ) (2.29) = sin (2.30) l = x R (2.31) Gambar 2.32 Kurva Minimu Bending Radius Cembungan Belt Dimana : R = Minimum Bending Radius (m) B = Lebar Belt (m) = Sudut Material (Angle of Repose) : 35 = Maksimum perpanjangan sabuk yang di izinkan (m)
42 2.12 Sistem Keselamatan Kerja Pada Conveyor Menurut Zainuri (2006) prosedur keamanan kerja bertujuan untuk melindungi operator dari kecelakaan dan melindungi mesin dari kerusakan, baik pada saat operasi maupun saat maintenance. Program kerja pada conveyor meliputi: 1. Melaksanakan prosedur Lackout dan Tagout Lockout: usaha untuk mengisolasi peralatan listrik, mesin dan alat dengan energi yang tersimpan di dalamnya agar tidak menimbulkan kecelakaan pada saat pemasangan, perawatan dan perbaikan. Tagout: Pemberian tanda pada peralatan listrik, mesin dan alat yang menjelaskan peralatan dalam keadaan saat perawatan dan perbaikan. 2. Mengenakan Peralatan Pelindung Diri Jenis-jenis alat pelindung diri yang standar adalah : a. Sepatu Pengaman (safety Boots) melindungi kaki dari benda jatuh dan benda tajam. b. Topi pengaman (hard hat): melindungi kepala dari benda jatuh. c. Tutup telinga (ear muffs or plugs) melindungi telinga dari suara bising yang dapat menggangu pendengaran. d. Sarung tangan ( hand gloves) melindungi tangan dari benda tajam. e. Masker debu (dusk mask) mengurangi atau menghilangkan partikel debu yang terdapat pada udara yang di hirup. f. Kacamata pengaman (safety glasses) mencegah partikel debu masuk ke mata juga memberikan perlindungan dari cahaya menyilaukan.