ANALISIS KAPASITAS DAYA LISTRIK CONTAINER CRANE UNTUK OPTIMALISASI PROSES BONGKAR MUAT DI PT PELINDO 1 (PERSERO) UNIT TERMINAL PETI KEMAS DOMESTIK BELAWAN (TPKDB) LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma 3 PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI Oleh: TRISMAN ZEGA NIM. 1305051053 JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2016 i
ii
iii
iv
v
INTI SARI Container crane adalah alat bongkar muat yang biasa digunakan dalam perusahaan peti kemas, motor listrik merupakan penggerak utama untuk proses bongkar muat yang dilakukan,dimana motor yang digunakan adalah motor dc ( motor arus searah). Dalam tugas akhir ini, saya mengangkat judul mengenai analisis kapasitas daya listrik container crane yang bertujuan untuk mengetahui seberapa besar daya yang diperlukan oleh sebuah container crane untuk melakukan proses bongkar muat di PT Pelindo 1 (Persero) Unit Peti Kemas Domestik Belawan (TPKDB) dan bagaimana perbedaan daya listrik yang diperlukan pada kondisi saat ini dengan kondisi awal. Dan dari hasil analisis yang dilakukan jumlah daya motor boom 96,97 KW, motor hoist 380,8 KW, motor trolley 148,22 KW, motor gantry 82,88 KW serta total daya seluruhnya adalah 708,87 KW, jika dibandingkan dengan kondisi awal dengan total daya 894,4 KW, daya listrik pada container crane mengalami penurunan akibat kondisi motor motor listrik yang usianya sudah lama dan adanya beberapa kerusakan yang terjadi karena pemakaian yang terlalu lama. Kata kunci : Container Crane, Daya Listrik, Motor Listrik DC vi
ABSTRACT Container crane is loading and unloading equipment commonly used in the company of container, the electric motor is a key driver for the loading and unloading process is carried out, where the motor used is a dc motor (direct current motor). In this thesis, I lifted the title on the analysis of electric power capacity container crane, which aims to determine how much power is required by a container crane to do the loading and unloading process in PT Pelindo 1 (Persero) Unit Container Domestic Belawan (TPKDB) and how differences in electrical power needed at the current state of the initial conditions. And from the results of analysis conducted number 96.97 KW motor power boom, hoist motors 380.8 KW, 148.22 KW trolley motors, the motor gantry 82.88 KW and total power is entirely 708.87 KW, when compared with the initial condition with a total of 894.4 KW power, electrical power to container crane has decreased due to the condition of the motor - an electric motor that he was already old and the presence of some damage that occurs due to prolonged usage. Keywords: Container Crane, Electricity, Electric Motors DC vii
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan petunjuk, rahmat serta kekuatan dan kesehatan bagi penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Laporan tugas akhir ini berjudul Analisis Kapasitas Daya Listrik Container Crane Untuk Optimalisasi Proses Bongkar Muat di PT Pelindo 1 (Persero) Unit Terminal Peti Kemas Domestik Belawan (TPKDB) disusun sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi setiap mahasiswa untuk menyelesaikan program Diploma 3 Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. Dalam penyelesaian laporan tugas akhir ini penulis mendapat kesulitan, namun karena adanya bimbingan dari semua pihak, masalah tersebut dapat diselesaikan. Untuk itu penulis pada kesempatan ini menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. M. Syahruddin, S.T,M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Idham Kamil,ST.M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. 3. Ir. Abdul Razak, M.T., Ketua Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. 4. Ir. Isman Harianda,M.T., selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan pengajaran dalam menyusun tugas akhir ini. 5. Marlon Tua Sibarani,ST.M.T., selaku Dosen Wali EN 6A Politeknik Negeri Medan. 6. Bapak dan Ibu staf pengajar di Jurusan Teknik Mesin khususnya Dosen Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. 7. Seluruh Staf Administrasi dan Teknisi Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. viii
8. Orangtua penulis dan seluruh anggota keluarga yang telah banyak memberikan bantuan, dorongan, dan nasihat baik moral maupun material. 9. Teman baik penulis, Adenta Syaputra Barus, Untung Situmorang, Rohdearni silalahi, dan Ribka M Nainggolan, yang juga ikut membantu penulis. 10. Rekan-rekan seperjuangan Mahasiswa Politeknik Negeri Medan Program Studi Teknik Konversi Energi angkatan 2013, khususnya EN-6A untuk kebersamaannya selama penulis menjalankan perkuliahan. 11. Rekan rekan anggota organisasi Generasi Muda Nias ( GEMA NIAS ) yang sudah banyak membantu dan mengarahkan penulis selama menjalankan perkuliahan di Kota Medan. 12. Teman teman pelayanan di Gereja Blessing Community yang telah mendoakan dan mendukung penulis. Laporan tugas akhir ini merupakan hasil karya ilmiah yang memang benar-benar penulis kerjakan tanpa ada penciplakan dari buku lain. Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih kurang sempurna, untuk itu penulis dengan tulus mengharapkan kritikan dan saran yang sifatnya membangun agar lebih baik di masa yang akan datang. Akhir kata, semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis sendiri dan juga pembaca. Medan, 30 Juli 2016 Trisman Zega NIM. 1305051053 ix
DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL... i LEMBAR SPESIFIKASI... ii LEMBAR PERSETUJUAN... iii LEMBAR PENGESAHAN... iv LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN ISI... v INTI SARI... vi ABSTRACT... vii KATA PENGANTAR...v iii DAFTAR ISI... x DAFTAR GAMBAR...xiv DAFTAR TABEL...xvi BAB I PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Batasan Masalah... 2 C. Tujuan Tugas Akhir... 2 D. Manfaat... 2 E. Teknik Pengerjaan... 3 F. Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 5 A. Umum... 5 B. Motor DC... 6 C. Konstruksi Motor Listrik DC... 8 x
1. Stator... 8 a. Rangka atau Gandar Motor... 8 b. Inti Kutub Magnet dan Lilitan Penguat Magnet... 8 c. Sikat Komutator... 9 2. Jangkar... 9 a. Komutator... 9 b. Jangkar... 10 c. Belitan Jangkar... 11 D. Prinsip Kerja Motor DC... 12 E. Jenis Jenis Motor DC... 18 1. Motor DC Penguatan Bebas atau Terpisah... 18 2. Motor DC Penguatan Sendiri... 19 a. Motor DC Penguatan Seri... 19 b. Motor DC Penguatan Shunt... 21 c. Motor DC Penguatan Kompon... 23 F. Rumus menghitung Daya pada Motor DC... 25 1. Gaya Gerak Listrik (GGL) terinduksi dan Komutasi... 25 2. Rangkaian Ekivalen Motor DC... 26 G. Faktor Penurun Daya dan Peforma pada Motor DC... 27 BAB III CONTAINER CRANE... 29 A. Sejarah Container Crane... 29 B. Pengertian dan Fungsi... 30 C. Bagian Bagian Container Crane... 30 1. Electrical House... 30 2. Boom... 31 3. Trolley... 32 4. Hoist... 32 5. Gantry... 32 6. Spreader... 32 7. Operator Cab s... 33 xi
8. Engine House... 33 D. Motor Motor Utama Penggerak Container Crane... 34 1. Motor Boom... 34 2. Motor Trolley... 35 3. Motor Hoist... 35 4. Motor Gantry... 36 E. Syarat Kerja Motor Motor Utama pada Container Crane... 36 1. Motor Boom... 36 2. Motor Trolley... 36 3. Motor Hoist... 36 4. Motor Gantry... 37 BAB IV ANALISA DATA... 38 A. Data Arus Armature (Ia) dan Tegangan Armature (Vt) Motor Penggerak Utama pada Container Crane... 38 B. Analisa Data... 38 1. Daya Listrik pada Motor Boom... 38 2. Daya Listrik pada Motor Hoist... 39 3. Daya Listrik pada motor Trolley... 40 4. Daya Listrik pada Motor Gantry... 40 C. Daya Motor (P dev ) Hasil Perhitungan pada Container Crane... 41 D. Hubungan Daya Listrik dan Waktu pada Motor Container Crane... 42 E. Daya Motor (P dev ) pada Kondisi Awal yang Sesuai Spesifikasi Container Crane... 43 F. Massa Beban yang Dapat Dilayani oleh Motor Hoist Sebagai Motor Pengangkat Spreader dan Container/Peti Kemas dan Hubungan dengan Daya yang Dibutuhkan... 43 1. Pada Kondisi Awal... 43 2. Pada Kondisi Aktual... 45 xii
G. Gambar Proses Bongkar Muat yang Dilakukan Oleh Motor Hoist Dibantu dengan Motor Trolley... 46 BAB V KESIMPULAN dan SARAN... 49 A. Kesimpulan... 49 B. Saran... 50 DAFTAR PUSTAKA...xvii LAMPIRAN xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1 Klasifikasi Motor Listrik... 6 Gambar 2 Gelombang Arus Searah... 7 Gambar 3 Motor Listrik DC... 8 Gambar 4 Komutator... 10 Gambar 5 Jangkar... 10 Gambar 6 Kumparan Jangkar... 11 Gambar 7 Medan Magnet... 12 Gambar 8 Prinsip Kerja Motor DC... 13 Gambar 9 Arah Medan Magnet... 17 Gambar 10 Rangkaian Motor DC Penguatan Bebas... 18 Gambar 11 Rangkaian Motor DC Penguatan Seri... 20 Gambar 12 Rangkaian Motor DC Penguatan Shunt... 22 Gambar 13 Rangkaian Motor DC Penguatan Kompon Panjang... 24 Gambar 14 Rangkaian Motor DC Penguatan Kompon Pendek... 24 Gambar 15 Cara Kerja Komutator... 25 Gambar 16 Rangkaian Ekivalen Motor DC... 26 Gambar 17 Container Crane... 29 Gambar 18 Electrical House... 31 Gambar 19 Boom... 31 Gambar 20 Gantry... 32 xiv
Gambar 21 Spreader... 33 Gambar 22 Engine House... 34 Gambar 23 Motor Boom... 34 Gambar 24 Motor Trolley... 35 Gambar 25 Motor Hoist... 35 Gambar 26 Motor Gantry... 36 Gambar 27 Gambar Diagram P t... 42 Gambar 28 Posisi Container Crane Tidak Beroperasi... 46 Gambar 29 Posisi Container Crane Siap Beroperasi... 47 Gambar 30 Spreader Membongkar Container dari Kapal... 47 Gambar 31 Spreader Mengangkut Container Lewat Trolley... 48 Gambar 32 Spreader Memuat Container ke Truck... 48 xv
DAFTAR TABEL Tabel 1 Data Ia dan Vt Motor DC... 38 Tabel 2 Nilai Ra Motor DC... 38 Tabel 3 Data Hasil Perhitungan... 41 Tabel 4 Hubungan Waktu dan Daya... 42 Tabel 5 Data Kondisi Awal... 43 xvi
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Seiring berkembangnya industri peti kemas di indonesia maka semakin besar pula jumlah permintaan yang terjadi di bidang industri baik dalam maupun luar negeri, berbagai macam barang di seluruh penjuru dunia dipindahkan dari satu tempat ke tempat yang lain melalui laut. Perpindahan barang dalam proses impor dan ekspor ini juga perlu dikendalikan. Di sinilah pelabuhan memegang peranan yang sangat penting. Sehingga diperlukan manajemen yang baik, diantaranya pengaturan peti kemas di setiap pelabuhan. Dalam pengaturannya dibutuhkan berbagai macam peralatan yang digunakan untuk menunjang proses ini diantaranya container crane (CC), Rubber Tyred Gantry Crane (RTG), side loader, truk container dan forklift. Pada tugas akhir kali ini akan dilakukan analisa kapasitas daya listrik pada container crane. Container crane adalah alat yang berfungsi untuk mengangkat dan menurunkan peti kemas berbobot puluhan ton dari kapal ke truk atau sebaliknya. Container crane sangat membutuhkan daya yang besar untuk pengoperasiannya, maka dari itu container crane menjadi salah satu peralatan pemakan daya listrik terbesar di pelabuhan. Kondisi kapasitas daya listrik pada sebuah peralatan tidak selamanya bisa bertahan pada kondisi 100 %. Lama kelamaan sebuah peralatan yang dioperasikan terus menerus akan mengalami suatu penurunan performa yang disebabkan oleh banyak faktor, begitu juga pada container crane. Jika sebuah container crane mangalami penurunan daya listrik akan berpengaruh pada kegiatan bongkar muat di suatu pelabuhan, hal ini dikarenakan motor penggerak utama dari crane itu sendiri adalah motor listrik DC. Proses dari bongkar muat tentunya akan membutuhkan waktu yang lebih lama jika terjadi penurunan daya listrik pada suatu crane. Sedangkan proses bongkar muat sebaiknya dilakukan dengan waktu 1
sesingkat mungkin. Oleh karena itu pada tugas akhir ini akan dilakukan analisa tentang kapasitas daya listrik pada container carane itu sendiri, hal ini dikarenakan adanya perbedaan daya listrik pada kondisi crane yang awalnya 100 % atau dalam kondisi baru, sampai pada saat ini dimana kondisi crane itu sendiri kurang dari 100 %. Dari analisa ini diharapkan dapat mengidentifikasi faktor faktor penyebab terjadinya penurunan daya listrik pada sebuah container crane. B. Batasan Masalah Memahami keterbatasan akan waktu, kemampuan pengetahuan yang dimiliki penulis dalam laporan tugas akhir ini. Penulis merasa perlu melakukan pembatasan masalah agar laporan ini mempunyai arah yang jelas. Cakupan masalah yang dibahas yaitu: 1. Pembahasan teori motor DC 2. Pengenalan Container Crane (CC) 3. Analisa daya mekanik pada motor motor DC penggerak utama container crane. C. Tujuan Penulisan Tujuan yang ingin dicapai dari tugas akhir ini adalah : 1. Untuk mengetahui total daya listrik mekanik pada container crane 2. Untuk mengetahui daya efektif pada container crane D. Manfaat Tugas akhir ini diharapkan dapat berguna bagi berbagai pihak yang membutuhkan. Adapun manfaat yang dapat diperoleh adalah : 1. Untuk mengetahui faktor faktor penyebab penurunan daya pada container crane 2. Untuk mengoptimalkan proses bongkar muat. 2
E. Teknik Pengerjaan Dalam menganalisa kapasitas daya listrik pada container crane, penulis melakukan berbagai metode pembahasan, antara lain: 1. Persiapan dan Orientasi Mempersiapkan hal-hal yang perlu untuk kegiatan-kegiatan tugas akhir, membuat surat permohonan tugas akhir, dan konsultasi kepada dosen pembimbing. 2. Studi Kepustakaaan Melakukan studi ke perpustakaan dari berbagai buku yang menunjang topik pembahasan tugas akhir. 3. Peninjauan di Lapangan Meninjau langsung ke lapangan dan mencari informasi dari teknisi container crane yang di Pelindo I. 4. Pengumpulan Data Pengumpulan data yang akan digunakan untuk penyusunan laporan Tugas Akhir dengan cara : a. Melakukan diskusi dengan dosen pembimbing. b. Meminjam buku-buku dari perpustakaan mengenai masalah tugas akhir. c. Mengumpulkan beberapa informasi mengenai objek terkait yang berhubungan dengan tugas akhir pada media yang dianggap relevan. 5. Analisa dan Evaluasi Data Data-data yang diperoleh dianalisa dan dievaluasi bersama-sama dosen pembimbing. 6. Asistensi Melaporkan hasil penulisan Tugas Akhir kepada dosen pembimbing untuk melakukan bimbingan. 3
F. Sistematika Penulisan Penulis membagi isi penulisan ini menjadi 5 (lima) bab dan disertakan pula permasalahannya dan penyelesaiannya dalam lampiran bab-bab tersebut yaitu: Bab I: Pendahuluan Menguraikan tentang latar belakang masalah dan alasan penulisan, masalah-masalah yang dibahas dan batasan-batasannya, maksud dan tujuan penulis, teknik pengerjaan yang digunakan serta sistematika penulisan. Bab II: Tinjauan Pustaka Membahas tentang pengertian, konstruksi, prinsip kerja, jenis, serta rumus daya pada motor DC. Bab III: Container crane Memperkenalkan sejarah container crane, bagian bagiannya, dan motor motor utama penggerak pada container crane. Bab IV: Pembahasan Masalah Menganalisa daya mekanik pada motor motor utama penggerak container crane. Bab V: Penutup Merupakan kesimpulan dan saran. 4
5