8 IN

SNTMUT - 2014

ISBN: 978-602-70012-0-6

PERENCANAAN MESIN BENDING HEAT EXCHANGER VERTICAL PIPA TEMBAGA 3/8 IN Dani Prabowo Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Jakarta E-mail: [email protected] 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 30x30x1,5mm. 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 1,33 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 Gd. Hery Hartanto, Teknik Mesin - FTI - Usakti, 20 Februari 2014

KM05 - 1

SNTMUT - 2014

ISBN: 978-602-70012-0-6

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 : Pd = fc 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

Dimana : n1 = Putaran input n2 = Putaran output

(3)

I

= Perbandingan rasio

a. Perencanaan poros 1) Momen puntir poros T = 9,74 x 10

2) Tegangan geser yang diizinkan : = ƒ ƒ

(4) (5)

3) Diameter poros utama : τ max = (5,1/ds3) ( ) +( ) (6) Dimana : ds = Diameter poros (mm) = Koreksi momen lengkung (Beban tetap = 1,5 , Beban tumbukan ringan = 1,5-2,0, beban tumbukan berat = 2,0-3,0) = Momen lentur (kg.mm) = Koreksi momen puntir (Beban halus = 1,0 , beban sedikit kejutan = 1,0-1,5, beban tumbukan besar = 1,5-3,0) = Torsi (kg.mm)


KM05 - 2

SNTMUT - 2014

ISBN: 978-602-70012-0-6

b. Perencanaan Rangka 1) Tegangan tekan yang diizinkan

σ =

(7)

2) Tegangan tekan aktual pada rangka

σ =

(8)

Dimana : σ = Tegangan tekan yang diizinkan σ = Tegangan tekan

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 1,8 Nm. Maka dapat diketahui daya motor yang dibutuhkan : T= P=

.

. . . . .

=

,

,

= 267,5 Watt = 0,2675 kW

Daya rencana motor : P = 0,5 HP x 0,735=0,367 kW Pd = fc x P (kW) = 1,0 x 0,367 kW = 0,367 kW Menghitung ratio putaran yang terdapat pada mesin bending heat exchanger vertical : a. Ratio Putaran motor penggerak dengan speed reducer didapat 22,66 rpm b. Rasio putaran speed reducer dengan poros utama didapat 7,70 rpm c. Rasio putaran poros utama dengan poros pembawa didapat 21,6 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 σB = 58 kg/mm2, Sf1 = 6 (faktor keamanan 1) , Sf2 = 2 (faktor keamanan 2). Momen puntir poros : T = 9,74 x 10 T = 9,74 x 10

,

= 251,730 kg. mm ≈ 252 kg.mm

Tegangan geser yang diizinkan : 58 = ƒ = 6 x 2 = 4,83 Kg/mm² ƒ


KM05 - 2

SNTMUT - 2014

ISBN: 978-602-70012-0-6

Dari data berikut momen lentur (M) adalah 1,8 Nm = 183 kg.mm, ( ) = 1,5, ( ) = 1 serta (T) = 252 kg.mm sehingga diameter poros ( ) dapat dihitung sebagai berikut : ,

=

= [391,26]

(

M) + ( T)

= 7,31 mm

=

,

,

(1,5x183) + (1x252)

Hasil perhitungan didapatkan Diameter poros ( ) = 7,31 mm,sedangkan 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 1,5 mm. Tegangan tekan yang diizinkan pada rangka dengan s = Faktor keamanan. Biasanya diambil diantara 2 – 5 :

σ =

σ

=

g= 13,6 Kg/mm2=

Tegangan tekan aktual pada rangka : 50 Kg 32 F = = Kg. mm = 7,3 Kg/mm σ = 6,84 mm 10,8 A

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 1 2 3

4

5

6

Proses 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 penahan,melepas stopper,menggeser poros utama,memasang 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 Melepaskan HE yang telah dibending meliputi membuka baut penahan,melepas stopper,menggeser poros utama,memasang stopper dan baut penahan Meluruskan sisa pipa Cu dengan pembengkok pipa (tube bender) sehingga sejajar dengan pipa didalam lililan. Tujuan dibentuk sejajar untuk dudukan ketika di pasang vertical Jumlah waktu yang dibutuhkan

Waktu

Waktu

5 Menit

5 Menit

3 Menit

3 Menit

2 Menit

30 Detik

5 Menit

3 Menit

2 Menit

30 Detik

3 Menit

3 Menit

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.


KM05 - 2

SNTMUT - 2014

ISBN: 978-602-70012-0-6 Tabel 2. Perbandingan efektifitas mesin

No

Asumsi

1 2 3 4

Jumlah Operator Upah Hari kerja / Bulan Upah total

5

Waktu Pembuatan

6 7

Jam kerja /Hari Jumlah produksi

Alat bending Manual

Mesin bending heat exchanger vertical

2 Orang Rp. 75.000 / Hari 24 Hari (1) x (2) x (3) 2 x 75.000 x 24 Rp. 3.600.000 / Bulan 20 Menit /Unit (3 Unit /Jam) 8 Jam (3) x (5) x (6) 24 x 3 x 8 576 Unit / Bulan

1 Orang Rp. 75.000 / Hari 24 Hari (1) x (2) x (3) 1 x 75.000 x 24 Rp. 1.800.000 / Bulan 15 Menit / Unit (4 Unit / Jam) 8 Jam (3) x (5) x (6) 24 x 4 x 8 768 Unit / Bulan

Pendapatan diperoleh dari pengurangan jumlah operator (dari dua menjadi satu orang) dan peningkatan hasil produksi. Pendapatan = (Rp. 3.600.000- Rp.1.800.000)+(

. .

.

x 192)

= Rp. 1.800.000 + Rp. 450.000 = Rp. 2.250.000,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.2.250.000,- perbulan dan modal pembuatan mesin bending heat exchanger vertical ini akan kembali dalam waktu 1,33 Bulan. Kesimpulan 1. Mesin bending heat exchanger vertical mempunyai dimensi panjang 1250 mm, lebar 600 mm, dan tinggi 850 mm. 2. Menggunakan motor listrik 0,5 Hp dengan kecepatan putaran 1420 rpm. Putaran ditranmisikan dengan sproket rantai keporos utama menjadi 7,70 rpm dan menggunakan puli sabuk ke poros pembawa hingga menjadi 21,6 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 7,3 Kg/cm2 lebih kecil dari tegangan tekan yang diizinkan yaitu sebesar 13,6 Kg/cm2 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 1,33 bulan dan akan mendapat laba tetap sebesar Rp. 2.250.000 / bulan. 7. Setelah dioperasikan mesin dapat berjalan dengan baik berdasarkan perencanaan yang telah dibuat, ,hal ini dibuktikan dengan hasil produk sesuai dengan kebutuhan perusahaan.


KM05 - 3

SNTMUT - 2014

ISBN: 978-602-70012-0-6

Daftar pustaka Blocher, Chen dan Lin. Manajemen Biaya. terj A Susty Ambarriani. Jakarta: Salemba Empat. 2000 Daryanto. Dasar – Dasar Teknik Mesin. Jakarta: Rineka Cipta. 2007 Herjanto, Eddy. Manajemen Operasi. Jakarta: Grasindo. 2007 Rijono, Yon. Dasar Teknik Tenaga Listrik. Yogyakarta: Andi. 1997 Sato, G.Takeshi dan N. Sugiarto Hartanto. Menggambar Mesin Menurut Standar ISO. Jakarta: Pradnya Paramita. 2005 Sonawan, Heri. Perancangan Elemen Mesin. Bandung: Alfabeta. 2010 Sularso dan Kiyokatsu Suga. Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: Pradnya Paramita. 2004


KM05 - 4

8 IN

Recommend Documents