BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Transportasi Material Dalam Industri Alat pemindah material sangat diperlukan pada sebuah industri. Diantaranya seperti pada industri berkapasitas besar, pengembangan batubara, atau pabrik tekstil.

Semuanya

tidak

dapat

berjalan

dengan

baik

jika

tidak

ada

pengorganisasian transportasi material. Transportasi dalam industri dapat dikelompokkan menjadi 2 macam, diantaranya: 1. Transportasi External, Yaitu transportasi yang mengangkut raw material dari luar pabrik (sumber source raw material) ke pabrik untuk diolah, misalnya bahan bakar, bahan baku dan meterial pelengkap pada lokasi produksi, serta untuk mengirimkan produk jadi dan sisa produksi pada lokasi pabrik itu sendiri. Salah satu contoh transportasi ini adalah belt conveyor. 2. Transportasi Internal, transportasi jenis ini melakukan pendistribusian materila diantara line-line department pekerjaan, untuk mengatur pengiriman produk saat in-progress proses pembuatan produk menjadi barang jadi. Jenis-jenis transportasi yang digunakan dalam hal ini misalnya folk lift, truck, dan mesin conveyor. 2.2 Klasifikasi dan Karakteristik Material Materila dikelompokkan atas dimensi, bentuk, berat, dan sifat-sifat khusus seperti mudah meledak, mudah terbakar, kerapuhan serta bentuk tumpukan (bulk) material. Bulk material dapat dibedakan atas tumpukan, butiran, atau serbuk (misalnya: biji besi, batubara, pasir cor, serbuk gergaji, semen dan lain-lain). Karakteristik bulk ditentukan oleh sifat mekanik dan sifat fisik seperti: ukuran bongkah, berat spesifik, kelembaban, mobilitas partikel, angle of repose (sudut tumpukan) dan abrasivitas.[1]

Universitas Sumatera Utara

Distribusi kuantitatif partikel suatu bulk, menurut ukuranya dikenal sebagai ukuran bongkah dan mempunyai satuan mm. Dimensi linier material terdiri dari diagonal besar amaks dan diagonal kecil amin yang menentukan karakteristik partikel serta jumlah parameter untuk perhitungan alat pemindahan dan peralatan pembantunya. Bentuk ukuran bongkah dapat dilihat pada Gambar 2.1. amaks

amin

Gambar 2.1 Dimensi Partikel Bulk [1]

Untuk menentukan ukuran bongkah material yang lebih besar dari 0,1 mm, dilakukan penyaringan secara bertingkat. Ukuran bongkah bulk material dengan ukuran partikel lebih kecil dari 0,1 mm ditentukan melalui metoda khusus, yaitu berdasarkan kecepatannya jika dimasukkan kedalam air atau udara. Menurut keseragaman komposisi bongkah, bulk material dibagi menjadi terukur (sized) dan tidak terukur (unsized). Jika rasio ukuran terbesar amaks terhadap ukuran terkecil amin dibawah 2,5 dianggap tidak terukur (unsized). Material terukur (sized) adalah material homogen dengan amaks/amin ≥ 2,5. Karakteristik material terukur ditentukan oleh ukuran bongkah rata-rata. Persamaan yang digunakan untuk menghitung ukuran bongkah tersebut adalah:[1] (2.1) Karakteristik material tak terukur ditentukan oleh ukuran bongkah yang terbesar (amaks).


Menurut ukuran partikelnya, bulk material diklasifikasikan menjadi bongkah dengan ukuran besar, sedang, kecil, granular atau bubuk. Ukuran bongkah partikel dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut. Tabel 2.1 Pengelompokan bulk material menurut ukuran partikelnya.[1] Load Group Large-lumped Medium-lumped Small-lumped Granular Powdered

Size of largest characteristic particle a’, (mm) Over 160 60-160 10-60 0,5-10 Below 0.5

Ukuran bongkah bulk material harus diperhatikan karena akan berpengaruh dalam menentukan ukuran mesin pemindah material, hopper serta sistem salurannya. Berat spesifik bulk material adalah berat material per satuan volume dengan satuan ton/m3 atau kg/m3. Berat dari bulk material yang berbentuk butiran atau serbuk diukur dengan peralatan khusus yang terdiri dari container dengan volume tertentu (1-3 liter), batang yang dipasangkan ke container dan kerangka berputar pada batang. Makin besar ukuran bongkah maka makin besar ukuran container yang dibutuhkan. Untuk menentukan berat bulk material, material dimasukkan kedalam container melalui kerangka sampai penuh. Putaran kerangka akan membuang kelebihan material dalam container. Selanjutnya container di timbang. Container ini dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Container untuk menghitung berat bulk material aliran bebas

[1]


Berat bulk material dihitung sebagai berat bersih material dalam container relatif terhadap volume. Perbedaan dibuat antara berat bulk material yang terbuka γ dan material yang dikemas (γpacked). Bulk material yang dikemas mengalami kompresi statis atau dinamis yang seragam akibat goncangan. Berat material yang dikemas dibandingkan dengan berat sebelum dikemas, dikenal sebagai packing coeficient yang harganya bervariasi untuk berbagai jenis bulk material dari 1,05-1,52. Penggolongan bulk material berdasarkan beratnya dapat dilihat pada Tabel 2.2. Tabel 2.2 Distribusi bulk material berdasarkan berat.[1] Weight group

Bulk weight γ, ton/ m3

Light

Material

Up to 0,6

Saw dust, peat, coke

Medium

From 0,6 to 1,1

Wheat, rye, coal, slag

Heavy

From 1,2 to 2,0

Sand, gravel, core, raw mix

Very heavy

Over 2,0

Iron core, cobbe stone

Berat bulk material berpengaruh dalam menghitung kapasitas alat pemindah material dan tekanan pada dinding serta sisi keluar hopper. Sudut antara kemiringan tumpukan material dengan garis horizontal disebut angle of repose yang dilambangkan dengan φ. Besarnya sudut φ tergantung pada mobilitas partikel. Jika mobilitas partikel semakin besar maka sudut φ semakin kecil. Angle of repose bisa berbentuk statik atau dinamik (φdyn). Angle of repose dinamik besarnya sekitar 0,7φ. Angle of repose statik bisa ditentukan dengan peralatan sederhana seperti silinder berlubang pada gambar 2.3. Material dimasukkan kedalam selinder dan dibiarkan tersebar di lantai sampai berbentuk kerucut. Sudut yang dibentuk oleh kerucut material dengan bidang horizontal itulah disebut angle of repose statik, yang dapat dilihat pada Gambar 2.3.


Gambar 2.3 Sudut kemiringan tumpukan material statik

[1]

Koefisien gesekan suatu bulk material terhadap baja, kayu, beton, karet, dan lainya harus diperhatikan dalam perancangan mesin pemindah material dan peralatan pembantunya. Faktor gesekan menentukan sudut kemiringan dinding dan sisi hopper, saluran dan inklinasi maksimum suatu mesin pemindah (conveyor). Hubungan antara faktor gesekan dan sudut gesekan material diberikan dalam bentuk:[1] f0 = tan φ0

(2.2)

f = tan φ

(2.3)

atau:

Abrasivitas adalah sifat partikel yang mengikis permukaan saat terjadi kontak dalam pergerakannya. Permukaan saluran belt dan pin, merupakan objek yang akan mengalami abrasivitas oleh material yang dipindahkan. Pengikisan akan terus terjadi tergantung pada kekerasan, kondisi permukaan, bentuk, serta ukuran partikel. Beberapa material seperti abu, bouksit, alumunium oksida, semen, pasir, dan kokas bersifat abrasif. Angle of repose dan faktor gesekan untuk beberapa material ditunjukan pada Tabel 2.3.


Tabel 2.3 Berat bulk, angle of repose dan faktor gesekan bulk material.[1] Material

Anthracite, fine, dry Gypsum, small-lumped Clay, dry, small-lumped Gravel Ground, dry Foundry sand, shakeout Ash, dry Lime stone, smalllumped Coke Wheat flour Oat Sawdust Sand, dry Wheat Iron one Peat, dry, lumped Coal, run,-of-mine Cement, dry Slag, anthracite Crushedstone, dry

Bulk weight γ, ton/m3 0,8 to 0,95 1,2 to 1,4 1,0 to 1,5 1,5 to 1,9 1,2 1,25 to 1,30 0,4 to 0,6 1,2 to 1,5 0,36 to 0,53 0,45 to 0,66 0,40 to 0,50 0,16 to 0,32 1,40 to 1,65 0,65 to 0,83 2,10 to 2,40 0,33 to 0,41 0,65 to 0,78 1,0 to 1,30 0,60 to 0,90 1,8

Angle of repose, 0 Dynamic Static φ φdyn 27 45 40 40 50 30 45 30 45 30 45 40 50 30 35 50 49 55 28 35 39 30 45 25 35 30 50 40 45 35 50 35 50 35 45 35 45

Static friction factor(f0) steel wood rubber 0,84 1 0,7 1,0 0,78 0,58 0,80 1,0 -

0,82 0,61 0,85 0,50 0,65 0,56 0,50 0,7 0,64 0,66 0,60

Sifat spesifik material yang dipindahkan adalah kelembaban, kemampuan untuk dikemas, kekakuan, kerapuhan, pengkaratan serta sifat mudah meledak. Semua sifat ini harus diperhatikan dalam perancangan alat pemindah material dan peralatan pembantunya. 2.2.1 Bahan dan Besar Butiran Bahan curah yang digunakan dalam penelitiann ini adalah Batubara. Butir batubaranya dikelompokan dalam tiga bagian : kasar, medium, dan halus. Berdasarkan ukuran butir yang diinginkan dengan menggunakan ayakan (screen) 2.2.2 Kelembaban Bahan Batubara Kelembaban batubara dilihat dari tingkat kebasahannya. Untuk mengetahui pengaruh kebasahan terhadap kapasitas transfer maka batubara tersebut diberi air dan diukur kelembabannya Kelembaban = basah – kering x 100 Kering


2.3 Klasifikasi Mesin conveyor Jenis mesin conveyor sangat banyak dan masing-masing berbeda menurut prinsip pengoperasiannya,bentuk desain peralatan serta arah pemindahan. Untuk mempersempit kajian menjadi lebih sederhana, mesin conveyor diklasifikasikan menurut bentuknya. Menurut prinsip operasinya, mesin conveyor dibagi atas mesin dengan aksi terputus dan kontiniu. Mesin aksi terputus meliputi berbagai jenis transportasi darat yaitu kereta api, lori, traktor dan lain-lain. Sedangkan mesin aksi kontiniu meliputi berbagai jenis conveyor, instalasi transport dan hidroulik pnuematik. Siklus operasi adalah sifat dari mesin aksi terputus. Secara umum, mesin ini beroperasi berdasarkan prinsip timbal balik, yaitu membawa muatan pada satu arah kosong ke arah yang berlawanan. Kadang-kadang lintasan berbentuk sirkuit tertutup dan memiliki sejumlah cabang.

Sedangkan sifat spesifik mesin aksi

kontinu adalah membawa material tanpa pemutusan. Menurut jenis material yang ditangani, mesin conveyor dibedakan atas mesin beban curah, beban satuan atau kombinasinya. Mesin kontinu bisa dibagi atas beberapa kelompok : 1. Menurut bagaimana daya penggerak ditransmisikan terhadap beban : a) Menggunakan peralatan mekanik. b) Peralatan gravitasi. c) Menggunakan peralatan pneumatik. d) Menggunakan peralatan hidraulik. 2. Menurut tujuan dan prinsip aksi : a) Conveyor stasioner. b) Peralatan pemindah. c) Peralatan pneumatik. d) Peralatan hidraulik.


Conveyor dapat pula dibagi atas : 1. Dilengkapi dengan bagian penarik fleksibel. Seperti belt, bucket, dan lainlainnya. 2. Tanpa bagian penarik. Mesin dengan bagian penarik fleksibel memiliki sifat yaitu, beban berpindah bersamaan dengan bagian penarik. Bagian penarik fleksibel mentransmisikan gerakan ke pembawa beban.

Pada rancangan tertentu muatan menggelinding

sepanjang alur stasioner. Bagian pembawa beban bergerak horizontal atau miring dan didukung oleh roller atau idler. Sedangkan screw conveyor, conveyor getar, roller conveyor serta tabung pemindah yang berputar merupakan jenis conveyor tanpa bagian penarik. Jenis tertentu mesin conveyor memindahkan beban pada arah garis lurus (horizontal, sedikit miring, vertikal atau sedikit membentuk sudut dengan bidang vertikal). Jenis lainnya mempunyai bentuk lintasan yang tidak teratur. Sebagai contoh, roller kereta dan beberapa jenis conveyor selalu disusun secara horizontal atau sedikit miring. Beban dipindahkan pada satu arah atau suatu sirkuit tertutup di biadang horizontal. Pada bucket elevator, arah gerakan adalah vertikal atau sedikit miring terhadap bidang vertikal.

Sedangkan pada belt

conveyor, lintasannya adalah horizontal atau miring, dimana sudut kemiringannya dibatasi oleh kecendrungan material berguling atau menggelinding secara spontan kearah sumbu longitudinal conveyor. Lintasan yang kompleks adalah lintasan yang membawa beban jauh melewati bidang horizontal dan vertikal, yang merupakan bentuk umum untuk bucket conveyor, bucket elevator, dan tray conveyor. Untuk lintasan yang tidak teratur bisa menggunakan conveyor pneumatic. Beberapa jenis conveyor dengan arah tertentu bisa dimodifikasi untuk memungkinkan pergerakan kearah lain.

Contohnya, srew conveyor, yang

biasanya dirancang untuk pengangkutan secara mendatar atau sedikit miring, tapi dapat dimodifikasi untuk mengangkat beban secara vertikal.


2.4 Pemilihan Peralatan Pemindah Secara umum pemilihan peralatan pemindah ditentukan oleh faktor-faktor teknis berikut : 1. Sifat material yang akan dipindahkan. Suatu analisis sifat fisik dan mekanik material yang dipindahkan akan memperkecil batas dalam pemilihan jenis peralatan pemindah yang cocok untuk dipakai. 2. Kapasitas peralatan.

Jika kapasitas yang diinginkan besar, pertimbangan

ekonomis akan menentukan pemilihan pada peralatan yang cocok dan murah. Peralatan yang dipilih harus bisa memindahkan material secara kontinu dan cepat. Harus diingat bahwa peningkatan laju pemindahan akan menurunkan berat beban yang mampu diangkut dan meningkatkan kekompakan peralatan. Truk yang memindahkan muatan pada interval yang teratur akan efisien bila kapasitas pemindah besar, kecepatan tinggi dan waktu pengisian serta pembongkaran cepat. 3. Arah dan panjang lintasan pemindah merupakan faktor penting dalam pemilihan jenis peralatan. Hal lain yang juga sama pentingnya adalah lay out dari titik pengisian dan pembongkaran.

Jenis mesin tertentu dapat dirubah

arahnya dengan mudah dan berbagai jenis dapat membawa untuk jarak yang jauh. 4. Tumpukan material di bagian ujung dan pangkal.

Metode pengisian dan

pembongkaran material memiliki peranan penting pada pemilihan jenis mesin pemindah. Beberapa jenis peralatan mampu mengisi sendiri sedangkan jenis lain membutuhkan pengisian khusus. Tumpukan material bisa dipindahkan ke masin conveyor dengan menggunakan bucket scraper, pengumpan khusus atau disimpan pada kantong khusus yang akan menjatuhkannya ke mesin. Mesin mengambil material langsung dari onggokan tanpa perlu peralatan khusus. 5. Tahap-tahap proses pemindahan beban. Jika penanganan mekanik dilakukan di dalam workshop, aliran teknologi merupakan faktor penting dalam pemilihan mesin pemindah, pada umumnya mesin memindah dihubungkan dengan siklus terhadap produksi keseluruhan. 6. Kondisi lokal spesifik seperti luas dan bentuk daerah pembuangan, topografi, jenis dan rancangan bangunan, lay out mesin dan peralatan produksi,


kelembaban dan kandungan debu, tersedia uap dan gas, temperature lingkungan dan lain-lainnya. Hal lain yang juga penting apakah mesin pemindah dipasang di dalam atau di luar ruangan.

Pada kasus terakhir, kondisi iklim harus

diperhatikan dalam perancangan, perawatan dan pelumasan mesin. Pemilihan mesin pemindah sangat dipengaruhi oleh standarisasi dari pembuat mesin dalam rencana pengembangan pembuatan nantinya, jangka waktu operasi yang diinginkan, jenis daya yang tersedia, pertimbangan keseluruhan dan aturan keselamatan.

Berdasarkan faktor-faktor teknis, mesin pemindah yang dipilih

adalah yang dapat memberikan layanan terbaik. Biaya modal terdiri dari biaya awal, biaya pengiriman, biaya pemasangan dan biaya gedung serta kontruksi.

Biaya opersi meliputi biaya pegawai, biaya

kebutuhan daya, material dan biaya perbaikan. Biaya umum dihubungkan dengan perawatan termasuk investasi modal awal yang menentukan kebutuhan biaya renovasi mesin. Mesin yang optimal adalah yang memenuhi semua persyaratan, derajat mekanisasi tinggi dan kondisi kerja yang paling menguntungkan. Mesin tersebut harus tahan lama sehingga dapat menekan biaya per unit dan mengembalikan modal secepat mungkin. 2.5 Kapasitas Dari Peralatan Pemindah Material Yang Bergerak Kontiniu Pemilihan kapasitas dari peralatan pemindah material yang bergerak kontinu tergantung pada berat dari beban per meter panjang mesin (q dalam satuan kg/m) dan pada laju pemindahan (v dalam satuan m/dt). Jika laju pemindahan pada conveyor adalah kg/dt, maka kapasitas perjamnya adalah :[1] Q = 3600 qv 1000 = 3,6 qv , ton/jam

(2.4)

Jika beban mempunyai bulk weight (γ dalam satuan ton/m3) dan dipindahkan dalam aliran yang kontinu yang mempunyai luas penampang A dalam m2, maka beban per meternya adalah :[1] q = 1000 Aγ, kg/m

(2.5)


Contoh sketsa potongan melintang belt conveyor yang bergerak secara kontinu dengan mempunyai luas penampang (A) material dapat dilihat pada Gambar 2.4 berikut ini : 32 cm

Gambar 2.4 Penampang Lintang Material pada Belt Coveyor

Saat material dipindahkan dalam saluran atau pipa yang mempunyai luas penampang A0 dalam satuan m2, efisiensi pembebanan ψ, maka luas penampang:[1] A = A0.ψ Sehingga: q = 1000A0.γ.ψ, kg/m

(2.6)

Dengan mensubtitusikan persamaan diatas dengan persamaan yang sebelumnya maka untuk material dalam aliran kontinu, didapatkan kapasitas per jam:[1] Q = 3600A.v.γ = 3600A0.v.γ.ψ, ton/jam

(2.7)

Kapasitas mesin pemindah tersebut dapat dinyatakan tanpa berat per unit (Q dalam satuan ton/jam), dan selanjutnya dapat juga dinyatakan dalam bentuk volume per unit (V dalam satuan m3/jam). Bila kapasitas mesin pemindah tanpa berat per unit, maka Q dinyatakan dalam ton/jam seperti persamaan berikut:[1] Q = V.γ, ton/jam

(2.8)

Sedangkan untuk kapasitas mesin pemindah dinyatakan dalam volume per waktu. Maka V dinyatakan dalam satuan m3/jam:[1]


V = 3600A.v = 3600A0.v.ψ, m3/jam

(2.9)

2.6 Belt Conveyor Belt conveyor merupakan mesin dengan aksi kontinu dan dari segi lain termasuk conveyor yang menggunakan bagian penarik fleksibel. Prinsip dasar belt conveyor adalah memindahkan material diatas belt yang berjalan dengan menggunakan motor sebagai sumber tenaga dan diterukan oleh puli penggerak. Kemudian idler (komponen peluncur dibawah belt) akan ikut bergerak sebagai penyangga belt. Keuntungan belt conveyor: 1. Aliran pengangkutan berlansung secara terus menerus, tanpa terputus sehingga kerja lebih maksimal. 2. Cocok digunakan untuk membawa material dalam jumlah besar baik dalam jarak yang jauh maupun dekat. 3. Dapat membawa material dalam arah yang tanjakan tanpa membahayakan operator jika dibandingkan menggunakan truk atau kereta diatas rel. 4. Tidak mengganggu lingkungan karena tingkat kebisingan dan polusi yang rendah. Kelemahan belt conveyor: 1. Sabuk sangat peka terhadap pengaruh luar, misalnya timbul kerusakan pada pinggir dan permukaan belt, sabuk bisa robek karena batuan yang keras dan tajam atau lepasnya sambungan sabuk. 2. Apabila satu saja komponennya tidak berfungsi maka pemindahan material tidak dapat berjalan. 3. Biaya perawatannya sangat mahal. Bagian-bagian utama belt conveyor dapat dilihat pada Gambar 2.5, yaitu: 1. Rangka (frame) yang fungsinya untuk kedudukan belt conveyor itu sendiri yang biasanya dibuat dari baja profil. 2. Puli depan (head pulley). 3. Puli penggerak (driving pulley) yang dihubungkan dengan motor.


4. Puli ekor pengencang (tail pulley) yang terdapat pada ujung belakang, sehingga kedudukan puli dapat digeser, yang berfungsi untuk mengatur ketegangan belt. 5. Belt. 6. Idler bagian atas (pembawa). 7. Idler bagian bawah (pembalik). Kedua jenis idler tersebut disangga oleh frame. 8. Motor dan perlengkapan transmisi. 9. Pencurah material (hopper). 10. Corong pembongkar (discharge spout unit). 11. Pembersih belt, digunakan untuk belt conveyor yang membawa material yang mudah lengket. 12. Screw take-up sebagai pengencang belt.

Gambar 2.5 Kontruksi umum belt conveyor[1]

Belt conveyor dapat digunakan untuk memindahkan berbagai unit material sepanjang arah horizontal atau pada suatu kemiringan tertentu pada berbagai industri. Contohnya pada industri pengecoran logam, tambang batubara, industri makanan dan lain-lain.


Adapun kesulitan-kesulitan penginstalan belt conveyor adalah antara lain: 1. Jalur pemindahan (transfer line). Karena untuk satu unit belt conveyor hanya bisa dipasang untuk jalur lurus. 2. Kemiringan yang terbatas. Belt conveyor adalah mesin pemindah yang paling universal karena kapasitas cukup besar (500 s.d 5000 m3/jam atau lebih), sanggup memindahkan material pada jarak relatif besar (500 s.d 1000 m atau lebih), disain sederhana dan pengoperasian yang baik. Pada bagian ini dibahas tentang geometri belt conveyor dan komponen dari peralatan tersebut. 2.6.1 Geometri Belt Conveyor Menurut lintasan dari gerakannya, belt conveyor dapat diklasifikasikan atas: 1. Horizontal 2. Miring 3. Kombinasi miring dan horizontal Geometri dari belt conveyor dapat dilihat pada Gambar 2.6 yang memperlihatkan lintasan dari belt conveyor.

Gambar 2.6 Geometri belt conveyor [1]

Sudut kemiringan terhadap garis horizontal (β) tergantung pada faktor gesekan antara material yang dibawa dengan belt yang bergerak, sudut kemiringan tetap


dari tumpukan material dan bagaimana cara material dibebankan keatas belt. Kemiringan yang dapat diizinkan pada belt conveyor dapat dilihat pada Tabel 2.4. Tabel 2.4 Sudut kemiringan maksimum yang diizinkan pada geometri belt conveyor untuk beberapa jenis material.[1] Material

Coal briquetted Gravel, washed and sized Grain Foundry sand, shaken out(burnt) Foundry sand, damp (ready) Crushed stone, unsized Coke, sized Coke unsized Sawdust, fresh Lime, powdered

Maximum angle of incline (β),0 12 12 18 24 26 18 17 18 27 23

Material

Maximum angle of incline (β),0 Sand, dry 18 Sand, clamp 27 Ore, large-lumped 18 Ore, crushed 25 Anthracite, pebbles 17 Coal, run of mine 18 Coal, sized, small 22 Cement 20 Slag, anthraciote, 22 damp

2.6.2 Komponen Belt Conveyor 2.6.2.1 Belt Belt terbuat dari bahan tekstil, baja lembaran atau jalinan kawat baja. Belt yang terbuat dari tekstil berlapis karet paling banyak ditemukan dilapangan. Syaratsyarat belt: 1. Tahan terhadap beban tarik. 2. Tahan beban kejut. 3. Perpanjang spesifik rendah. 4. Harus fleksibel. 5. Tidak menyerap air. 6. Ringan. Belt yang digunakan pada belt conveyor terdiri dari beberapa tipe seperti bulu unta, katun dan beberapa jenis belt tekstil berlapis karet. Belt harus memenuhi persyaratan, yaitu kemampuan menyerap air rendah, kekuatan tinggi, ringan, lentur, regangan kecil, ketahanan pemisahan lapisan yang tinggi dan umur pakai


panjang. Untuk persyaratan tersebut, belt berlapis karet adalah yang terbaik. Belt tekstil berlapis karet terbuat dari beberapa lapisan yang dikenal dengan plies. Lapisan-lapisan tersebut dihubungkan dengan menggunakan (vulkanisasi) atau dengan karet alam maupun sintetis. Belt dilengkapi dengan cover karet untuk melindungi tekstil dari kerusakan-kerusakan. Karena beberapa jenis material yang dibawa mempunyai sifat abrasif. Bentuk penampang belt diperlihatkan pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Penampang belt

1

: lapisan

2

: cover

δb

: tebal belt

δ1

: bagian yang dibebani

δ2

: bagian pembalik

[1]

Jumlah lapisan belt tergantung lebar belt. Hubungan antara lebar belt dengan jumlah lapisan dapat dilihat pada Tabel 2.5 berikut: Tabel 2.5 Jumlah lapisan belt yang disarankan.[1] Belt width (B), mm 300 400 500 650 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Minimum and maximum number of plies, i 3-4 3-5 3-6 3-7 4-8 5-10 6-12 7-12 8-12 8-12 9-14


Sedangkan untuk mengetahui ketebalan dari cover dapat dihubungkan dengan jenis material yang membebani belt. Sebab tiap jenis material mempunyai ukuran dan sifat fisik yang berbeda. Ketebalan belt dapat ditentukan dari Tabel 2.6. Tabel 2.6 Tebal cover yang disarankan pada belt tekstil berlapis karet untuk beban tumpukan dan beban satuan.[1] Load characteristics

Granular and powdered, non abrasive Fing-grained and small Lumped, abrasive, medium and heavy weight (a’<60 mm, γ<2 tons/m3) Medium-lumped, slightly, abrasive, medium and heavy weight (a’<160 mm, γ < 2 tons/m3) Ditto, abrasive

Material

Cover thickness, mm Loaded Return slide δ1 slide, δ2

Section 1.01 Bulk load Grain, col dust

15

Sand, foundry sand, 1.5 to 3.0 cement, crushed stone, coke Coal, peat briquettes

Gravel, clinker, stone, ore, rock salt Large-lumped, abrasive, heavy Manganese ore, brown iron ore weight (a’<160 mm, γ < 2 tons/m3) Section 1.02 Unit loads Light load in paper and clocth Parcels, packages, packing books Load in soft containers Bag, bales, packs Load in soft containers weighin up to Boxes, barrels, baskets 15 kg Boxes, barrels, baskets Ditto weighin over 15 kg Machine parts, ceramic articles, Untared loads building elements

1.0 1.0

3.0

1.0

4.5

1.5

6.0

1.5

1.0

1.0

1.5 to 3.0 1.5 to 3.0

1.0 1.0

1.5 to 4.5

1.0 to 1.5

1.5 to 6.0

1.0 to 1.5

Berat tiap meter belt (qb) berdasarkan Gambar 2.6 adalah:[1] (qb) = 1.1B (δi + δ1 + δ2), kg/m

(2.10)

Tebal tiap lapisan (δ) bervariasi menurut jenis belt : 1,25 mm untuk belt berlapis katun, 2,0 mm untuk belt kekuatan tinggi, 0,9 s.d 1,4 mm untuk sintetik. Jumlah lapisan (number of plies) dapat ditentukan dari persamaan:[1] I≥

(2.11)

Dimana: Smak = gaya tarik maksimum teoritis dari belt, kg


Kt

= gaya tarik ultimate per cm dari lebar per lapisan, kg/cm

K

= faktor keamanan (dari Tabel 2.7)

B

= lebar belt, cm

Tabel 2.7 Faktor keamanan sesuai dengan jumlah lapisan belt.[1] Number of plies, I Safety factor, k

2 to 4

4 to 5

6 to 8

9 to 11

12 to 14

9

9,5

10

10,5

11

Menurut standar USSR, tegangan tarik maksimum untuk belt adalah 55 kg/cm untuk belt tipe b-820, 115 kg/cm untuk belt tipe OIIb-5 dan OIIb-12, 119 kg/cm untuk belt katun dan 300 kg/cm untuk belt sintetik. 2.6.2.2 Idlers Belt disangga oleh idler. Jenis idler yang digunakan kebanyakan adalah roller idler. Berdasarkan lokasi idler di conveyor, dapat dibedakan menjadi idler atas dan idler bawah. Gambar susunan idler atas dapat dilihat pada Gambar 2.8. Sudut antara idler bawah dan idler atas dapat divariasikan sesuai keperluan. 32 cm

Gambar 2.8 Idller bagian atas

[1]

Idler atas menyangga belt yang membawa beban. Idler atas bisa merupakan idler tunggal atau tiga idler. Sedangkan untuk idler bawah digunakan idler tunggal. Gambar idler atas dapat dilihat pada Gambar 2.9. B ------------------------------------------------------------------Gambar 2.9 Idller bagian bawah [1]


Idler dibuat sedemikian rupa sehingga mudah untuk dibongkar pasang. Ini dimaksudkan untuk memudahkan perawatan. Jika salah satu komponen idler rusak, dapat dilakukan penggantian secara cepat. Kontruksi idler dapat dilihat pada Gambar 2.10.

Gambar 2.9 Kontruksi roller Idller[1]

Komponen-komponen roller idler diatas adalah: 1. selubung bagian luar, yang langsung berfungsi untuk menopang belt. 2. Selubung bagian dalam. 3. Bantalan. 4. Karet perlindung, yang berfungsi untuk melindungi bantalan dari debu atau kotoran lainnya. 5. Pengunci bantalan. 6. Poros idler. 7. Baut. Diameter (D) idler tergantung pada lebar belt (B) yang disangganya. Hubungan antara lebar belt dengan diameter idler dapat dilihat pada Tabel 2.8. Tabel 2.8 Hubungan antara diameter roller idler dengan lebar belt.[1] Roller diameter (D), mm 108 159 194

Belt width (B), mm 400 to 800 800 to 1600 1600 to 2000


Dalam perancangan, panjang idler Lid dibuat lebih panjang 100 s.d 200 mm dari lebar belt. Untuk saluran pemasangan komponen belt conveyor dapat dilihat pada Gambar 2.10. Jika idler pada loading zone adalah 11 ≈ 0.51 dan pada belt bagian bawah 12 ≈ 21. Training idler berfungsi untuk menjaga agar belt berjalan lurus dan efektif jika dipasang pada belt conveyor yang panjangnya lebih dari 50 meter. Jarak idler tergantung pada belt dan berat jenis dari beban seperti tertera pada Tabel 2.9.

Gambar 2.11 Susunan Idller pada belt conveyor [1]

Tabel 2.9 Jarak maksimum idler pada belt conveyor.[1] Bulk weight of load, ton per cu m γ<1 γ = 1 to 2 γ>2

400

500

Spacing 1 for belt width B, mm 650 800 1000 1200 1400

1500 1500 1400 1400 1300 1400 1400 1300 1300 1200 1300 1300 1200 1200 1100

1300 1200 1100

1200 1100 1000

1600 2000 1100 1000 1000

to

2.6.2.3 Unit penggerak Daya penggerak pada belt conveyor ditransmisikan kepada belt melalui gesekan yang terjadi antar belt puli penggerak yang digerakkan dengan motor listrik. Unit penggerak terdiri dari beberapa bagian, yaitu puli, motor serta roda gigi transmisi


antara motor dan puli. Tipe-tipe susunan puli penggerak untuk belt conveyor dapat dilihat pada Gambar 2.11. Gambar a dan b menunjukkan puli penggerak tunggal (single pulley drive) dengan sudut α = 180 dan α ≈ 210 0 s.d 2300. Peningkatan sudut kontak seperti Gambar b dapat diperoleh jika idler pembalik diletakkan lebih keatas dan jarak dengan puli penggerak lebih dekat. Gambar c dan d menunjukan dua puli penggerak dengan sudut kontak 3500 dan 4800. Pada gambar e dan f diperlihatkan puli penggerak khusus, dan digunakan pada conveyor yang panjang serta beban yang berat. Susunan puli penggerak pada gembar e menggunakan pegas tekan pada gambar f menggunakan beban take-up. Tetapi dalam aplikasi dilapangan, konstruksi seperti pada Gambar 2.12 (b) lebih banyak digunakan.

Gambar 2.12 Susunan puli pengegrak belt conveyor[1] a dan bpuli tunggal;c dan d sistem dua puli; e dan f menggunakan bagian penekan

Untuk kondisi tak ada slip antara belt dengan puli seperti pada Gambar 2.11, diperoleh persamaan berikut:[1] St ≤ Ss1 eμα

(2.12)


Arti notasi: St = gaya tarik pada sisi belt yang kencang St1 = gaya tarik pada sisi belt pembalik μ

= koefisien gesekan antara belt dengan puli

α

= sudut lilit

e ≈ 2,718 Gaya tarik keliling Wo pada puli penggerak, dengan mengabaikan losses pada puli penggerak dengan mengacu pada kekuatan belt, diberikan oleh persamaan:[1] W0 = St – St1

(2.13)

Sehingga: Wo = St – Ss1 ≤ St1 eμα – Ss1 = Ss1 (eμα – 1)

(2.14)

Atau; W0 ≤ Dari persamaan diatas, besar gaya tarik yang dapat ditransmisikan oleh puli penggerak ke belt meningkat dengan penambahan sudut kontak. Koefisien gesek dan tegangan belt. Besar koefisien gesek tergantung pada permukaan puli dan sudut kontak. Dan dapat dilihat pada Tabel 2.11, yaitu hubungan antara sudut kontak dan bagaimana belt dililitkan pada puli. Tegangan belt tergantung dari kekuatan belt. Sedangkan kekuatan belt ditentukan lebar dan jumlah lapisan belt.


Tabel 2.10 Harga koefisien gesek μ dan eμα.[1] Type of pulley and Friction eμα for wrap angles α, deg and radians atmospheric conditions factor μ 1800 2100 2400 3000 3600 3,14 3,66 4,19 5,24 6,28 Cast iron of steel 0.1 1.37 1.44 1.52 1.69 1.87 pulley and very humid (wet) atmosphere; dirty Wood or ruber lagged 0.15 1.60 1.73 1.87 2.19 2.57 pulley and very humid (wet) atmophere; dirty Cast iron or steel 0.20 1.87 2.08 2.31 2.85 3.51 pulley and humid atmosphere; dirty Cast iron or steel 0.30 2.56 3.00 3.51 4.81 6.59 pulley and dry atmosphere; dusty Wood lagged pulley 0.35 3.00 3.61 4.33 6.25 9.02 and dry atmosphere; dusty Rubber lagged pulley 0.45 3.15 4.33 5.34 8.12 12.35 and dry atmosphere; dusty

4000 7,0 2.02

4800 8,38 2.32

2.87

3.51

4.04

5.34

8.17

12.35

11.62 18.78

16.41 28.56

Puli penggerak terbuat dari besi cor atau baja lembaran (sheet steel) yang dibuat menggunakan proses pengelasan. Permukaan puli harus lebih besar 100 s.d 200 mm dari lebar belt. Diameter puli Dp ditentukan oleh jumlah lapisan belt yang diberikan oleh persamaaan berikut:[1] Dp > Kp . i, mm

(2.16)

Arti notasi: Dp = diameter puli, mm Kp = faktor proporsional i

= jumlah lapisan belt


Harga Kp adalah 125 s.d 150 (Kp = 150 untuk I = 8 s.d 12). Diameter puli dihitung dari persamaan diatas dan dibulatkan ke diameter terdekat yaitu: 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, dan 1600 mm.[1]

2.6.2.4 Pengencang Belt (take up) Pengencang belt dapat dibedakan atas 2 jenis yaitu screw take up (seperti pada gambar 2.4) dan gravity take up, atau sering juga disebut pengencang horizontal dan vertical. Gravity take up terdiri dari tiga puli seperti pada gambar 2.13

Gambar 2.13 Gravity take up [1]

2.6.2.5 Penekuk Belt Bel ditekuk dengan puli atau roller pembelok. Penggunaan roller pembelok adalah untuk merubah kemiringan system seperti dari arah horizontal menjadi seperti miring. Tekukan belt dapat dibedakan atas dua macam yaitu tekukan kearah pembalik (Gambar 2.14a) dan tekukan kearah pembebanan (Gambar 2.14b). kedua jenis tekukan tersebut mempunyai jari-jari tekukan minimum yang berbeda.


Gambar 2.14 Pembelokan belt [1]

Untuk kondisi pada gambar 2.14a, jika B adalah lebat belt maka harga R ≥ 12 B dan I2 = (0,4-0,5). Sedangkan untuk kondisi seperti gambar 2.14b, lintasan belt berubah dari arah horizontal menjadi miring. Harga jari-jari kelengkungan minimum (Rmin) diberikan pada persamaan berikut :(1) Rmin ≥ S qb Arti notasi :

K1 , m

(2.17)

S

= Gaya tarik belt pada akhir lengkungan, kg

qb

= Berat beban tiap meter panjang belt, kg/m

K1

= Factor numerik (k1 = 1 untuk β ≤ 7˚, k1 =1,05 unyuk β = 8-25˚ dan

K1 = 1, 1 untuk β = 16-20˚ Diameter dan panjang idler yang digunakan untuk penekuk belt sama dengan digunakan untuk system horizontal. 2.6.2.6 Conveyor Frame Struktur penyangga (frame) terbuat dari susunan baja batangan atau besi siku yang disambung dengan menggunakan las listrik. Frame dibuat kaku (rigit). Atruktur tersebut terbuat dari batangan membujur, tegak dan menyilang. Tinggi dari frame biasanya 400 s/d 500 mm dan jarak batang tegak/tiang adalah 2 s/d 3,5 meter. 2.6.2.7 Komponen-komponen Pendukung Dalam pengoperasian belt conveyor dilapangan, ada beberapa komponen pendukung yang ditambahkan pada sistim tersebut seperti :


1. Hopper, berfungsi untuk mencurahkan bebas keatas belt conveyor. Kapasitas beban dapat diatur dari curahan hopper tersebut. 2. Peralatan pembongkar (discharging device), berfungsi untuk membongkar muatan belt conveyor 3. Rem penahan otomatis (automatic hold back brakes) berfungsi untuk mematikan sistem seketika jika ada gangguan. 4. Pembersih belt, yang dipasangkan pada puli bagian depan. Alat ini dipasang untuk conveyor yang membawa material basah dan lengket 5. Feeder, sebagai pengumpan dari hopper ke belt, feeder ini memiliki dua bentuk yaitu sudut dan screw.

2.7 Perhitungan Belt Conveyor Dalam merancang belt conveyor, ditetapkan data awal perancangan. Kemudian dipilih belt dan motor penggerak yang sesuai 2.7.1 Data Awal Perhitungan Untuk merancang dimensi utama dan daya motor yang diperlukan untuk belt conveyor diperlukan data awal sebagai dasar perancangan. Seperti karakteristik material, kapasitas perjam, geometri belt dan kondisi operasi dari belt conveyor 2.7.2 Lebar Belt Untuk beban tumpukan, lebar belt ditentukan berdasarkan kapasitas conveyor dan ukuran material yang dibawa atau sebaliknya. Untuk material aliran bebas seperti gambar 2.15 B C h

Gambar 2.15 Tumpukan bulk material diatas belt[1]


Luas penampang irisan aliran material pada gambar 2.15 dibagian atas (A1) adalah luas segitiga : (1)

A1 =

Bh C 2 1

Bila kemiringan idler samping adalah 20˚ dan panjang idler tengah 11 = 0,4B maka luas penampang irisan A2 adalah luas trapezium, yaitu : (1) A2 = 0,0435B2

(2.19)

Maka luas total aliran tersebut adalah : (1) A = A1 + A2 = 0,16B2C1 tan 0,35φ + 0,043B2

(2.20)

Jika persamaan tersebut disubstitusikan ke persaaman sebelumnya maka didapat persamaan untuk kapasitas yaitu : (1) Q = 3600AFvγ = F2vγ [576C1 tan (0,35φ) + 1 ] = 160 B2 vγ [3,6C1 tan (0,35φ) + 1 ] , ton/ jam

(2.21)

Harga factor koreksi bervariasi tergantung harga sudut kemiringan idler. Harga C1 = 1, untuk β = 0-10˚, C1 = 0,95 untuk β = 10-15˚, C1 = 0,85 untuk β ≥ 20˚ Lebar belt yang dihitung dari persamaan diatas disesuaikan dengan ukuran ukuran butir material (lump-sized) sesuai dengan ukuran berikut : (1) Untuk unsized material : B ≥ 2a’ + 200 mm

(2.22)

Untuk sized material :


B ≥ 3,3a’ + 200 mm

(2.23)

Lebar belt yang dipilh adalah pembulatan terhadap harga terbesar yang terdekat dari lebar standar. Kecepatan belt tergantung pada sifat material yang dibawa, lebar belt dan kemiringan konstruksi conveyor, kecepatan belt dengan berbagai variasi diberikan pada Tabel 2.12 berikut : Tabel 2.11 Kecepatan belt yang direkomendasikan (1) Bulk load characteristics

Material

Belt width B, mm 400

500 and 650

800 and 1000

1200 and 1600

Belt speed v, m/sec


Nonbrasive and abrasive material, crusched, without downgrading.

Abrasive, small and medium lumped, a’<160 mm

Coal, run of mine, salt, sand, peat

Gravel, ore, stone Rock, ore, stone

1.0–1.6

1.25–2.0

2.0-4.0

2.0-4.0

1.0-1.25

1.0-1.6

1.0–1.6

2.3-3.0

-

1.0-1.6

1.6-2.0

1.6-2.0

1.0-1.25

1.0-1.6

1.25-1.6

1.6-2.0

Abrasive, large lumped, a’>160 mm

Fragile load, downgraded by crushing

Coke, sizedcoal, char-coal

Pulverized load, dusty Flour, cement, apatile Grain Rye, wheat

-1.0 2.0-4.0

2.7.3 Penentuan Tahanan Gerak Belt Untuk belt yang dijalankan diatas idler, losses (rugi-rugi) tahanan disebabkan gesekan pada bantalan idler, belt slip diatas roller dan tekukan dari idler. Gaya dari tahanan belt conveyor ditentukan dari persamaan berikut : (1) Untuk belt yang membawa beban :


W1 = (q + qb + qp’) Lω’ cos β ± (q + qb) L sin β = (q + qb + qp’) Lhor ω’ cos β ± (q + qb) H, kg

(2.24)

Dan untuk belt pembalik : W1 = (qb + qp”) Lhor ω’ cos β ± qb H, kg

(2.25)

Arti notasi : q

= berat beban, kg/m

qb = berat belt, kg/m qp’ = berat bagian berotasi pada idler beban, kg/m qp” = berat bagian berotasi pada idler pembalik, kg/m β

= sudut kemiringan kontruksi conveyor, ˚

L

= Panjang lintasan conveyor, m

Lhor = Panjang proyeksi horizontal lintasan conveyor, m H

= beda ketinggian awal dan akhir conveyor

ω’ = koefisien tahanan belt Pada persamaan diatas, tanda plus berarti gerakan naik dan tanda minus berarti gerakan turun. Berat idler tergantung pada disainnya. Jika berat bagian berotasi untuk satu idler adalah Gp maka berat permeter dari bagian berotasi idler dari persamaan berikut : , kg/m , kg/m Arti notasi : I

= jarak idler yang menahan beban, m

I2 = jarak idler pembalik


Harga masing-masingdari koefisien tahanan ω’ diberikan pada table 2.13 untuk rolling bearing. Sedangkan untuk sliding bearing harga ω’ akan lebih besar 3 s/d 4 dari rolling hearing. Table 2.13 dapat dilihat pada halaman berikutnya. Tabel 2.12 Faktor tahanan untuk rolling hearing (1) Operating condition Favorable

Medium

Adverse

Characteristics of the operating condition

Faktor ω’ for idlers Flat

troughing

Operating in clean, dry premises in the absence of abrasive dust

0.018

0.020

0.022

0.025

0.035

0.040

Operation in heated premises in the presence of a limited amount of abrasive dust, normal air humanity

Operation in unheated premises or out-of-door, large amount of abrasive dust, excessive moisture or other factor present adversely affecting the operation of the bearing

Tahanan gerak puli penekuk diberikan oleh persamaan berikut dengan harga faktor K = 1.05 untuk sudut lilit α = 180˚ dan K = 1.07 untuk sudut lilit α = 180˚ (1)

Gambar 2.16 Sudut Lilit Pada Puli[1]


Wcury = (K – 1) St, kg

(2.28)

Atau: Sst = K.St, kg

(2.29)

Sedangkan tahanan untuk puli penggerak (Wdr) adalah: Wdr = (0,03 s/d 0,05)(Sst + Sst), kg

(2.30)

Tahanan untuk peralatan pembongkar (Wpt) adalah : Wpt ≈ 2.7 qB, kg

(2.31)

2.7.4 Penentuan Daya Motor Penggerak Pada belt conveyor , tegangan dari titik-titik yang terpisah pada sistem dapat diketahui dari persamaan berikut : (1) Si = S1-1 = W(i-1).1 , kg (2.32) Arti notasi : i = 1,2,3… S = gaya tarik, kg W = tahanan gerak, kg Gaya tarik efektif pada belt adalah : Wo = St –Ssl, kg

(2.32)

Jika efisiensi transmisi adalah ηg maka daya motor penggerak yang dibutuhkan adalah : (1) , HP

, KW

(2.34)


Faktor tahanan total dari belt conveyor adalah(1)

(2.35) Daya spesifik motor adalah : (1)

(2.36) 2.7.5 Pengatur Debit aliran material (Hopper) Hopper berfungsi sebagai pencurah dan pengatur kapasitas material pada belt conveyor. Konstruksi hopper dapat dilihat pada gambar 2.17

Gambar 2.17 Hopper

Gambar 2.18 Sudu Pencurah dan Poros


Dari gambar 2.18 sudu pencurah dan poros, volume material yang dicurahkan dapat dihitung berdasarkan volume bagian yang cekung. Jika sudu pencurah mempunyai diameter dalam do, diameter luar d1 dan panjang sudu Is maka volume curahan untuk satu putaran adalah : (1) (2.37)

= = 670 cm3 = 0,00067 m3 Kapasitas curahan hopper akan bervariasi tergantung putaran sudu (nh) dan jenis material yaitu : Qh = 0,00067. nh . γ ton/menit

(2.83)

= 0,0402. nh . γ ton/jam Arti notasi: Qh = kapasitas curaahan hopper, ton/jam nh = putaran sudu hopper, rpm


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents