LAPORAN FIELD PROJECT
PEMILIHAN MOTOR LISTRIK SEBAGAI PENGGERAK MULA RUMAH CRANE PADA FLOATING DOCK DI PT. INDONESIA MARINA SHIPYARD GRESIK POTOT SUGIARTO
NRP. 6308030007
DOSEN PEMBIMBING IR. EKO JULIANTO, M.SC
PROGRAM STUDI TEKNIK PERMESINAN KAPAL JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2011
ABSTRAK Floating dock atau yang lebih akrab disebut dengan dok apung yang ada di PT. INDONESIA MARINA SHIPYARD, yaitu menggunakan sistem penggerak rantai untuk mekanisme gerak maju dan mundur pada rumah crane. Sistem penggerak jenis rantai ini menggunakan main engine dari crane sebagai penggerak mula. Metode ini dirasa kurang menguntungkan karena beban dari main engine akan bertambah. Oleh sebab itu penggerak jenis rantai ini akan digantikan dengan motor listrik. Untuk memperoleh data yang diperlukan, dilakukan dengan melihat manual book crane. Selain itu, dilakukan study literature untuk memperkuat penelitian field project. Dalam proses pengamatan akan dilakukan pengukuran waktu tempuh yang yang dapat capai oleh penggerak rumah crane berjenis rantai per satuan meternya dalam gerakan maju dan mundur. Berdasarkan perhitungan dalam pemilihan motor listrik sebagai penggerak mula rumah crane pada floating dock lumba-lumba Indonesia yang ada di PT. Indonesia Marina Shipyard, maka dapat diambil kesimpulan bahwa sebuah pesawat pengangkat dengan kapasitas angkat sebesar 15 ton dan daya angkat floating dock sebesar 5000 TLC mampu digerakkan oleh motor listrik AC tiga fase dengan spesifikasi sebagai berikut: type AM 280S V, daya 60 HP, putaran 985 Rpm, tegangan 400 V, dan frekuensi 50 Hz. Kata kunci : Sistem penggerak, motor listrik AC tiga fase, kapasitas angkat.
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Masalah
Ilmu pengetahuan dan teknologi terus berkembang pesat, salah satunya adalah dibidang perkapalan. Di indonesia bidang perkapalan adalah sektor penting dalam transportasi, perdagangan, dan keamanan negara. Indonesia memerlukan banyak sekali kapal untuk memenuhi dan mendukung hal-hal di atas, maka dari itu galangan yang ada harus bisa memproduksi ataupun melakukan perbaikan pada kapal-kapal yang ada. Setiap perusahaan yang bergerak dibidang manufactur dan kontruksi erat kaitannya dengan peralatan penanganan bahan. Peralatan penanganan ini banyak bentuknya, bisa berupa kendaraan atau yang lainnya. Salah satu sarana penanganan bahan dalam hal ini adalah pesawat angkat (crane) yang sanggup menangani pekerjaan sulit bahkan tidak mampu dilakukan oleh manusia, sehingga dapat mereduksi jam orang dan mempercepat proses produksi dan juga manufactur. Peranan pesawat angkat sebagai alat bantu tidak dapat dipungkiri lagi, suatu galangan perkapalan disemua workshop maupun floating docknya harus sudah memiliki fasilitas crane. Semua pekerjaan penanganan bahan hampir semuanya bergantung pada crane. Jadi, di dalam suatu galangan kapal kebutuhan alat penanganan bahan sangat diperlukan sekali. Hal itu sangat berkaitan antara komponen-komponen yang terlibat dalam suatu proses produksi maupun manufactur, maka apabila salah satu komponen dalam hal ini tidak dapat berfungsi akan terjadi penumpukan atau terhambatnya proses produksi.
1.2 Perumusan Masalah Masalah yang dibahas dalam penelitian ini adalah: 1. Berapakah total beban dari crane ? 2. Berapakah daya yang dibutuhkan oleh motor listrik untuk menggerakkan rumah crane ? 3. Berapakah diameter dari poros penggerak ? 4. Berapakah momen gaya motor yang diperlukan pada saat start ? 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah dalam penelitian ini adalah: 1. Crane floating menggunakan jenis electric dengan kapasitas angkat 15 ton. 2. Daya angkat floating dock : 5000 TLC. 3. Genset merk ENGGA ALTERNATORS, tipe EG 280 L – 200 N dengan kapasitas 250 KVA 4. Motor listrik merk TOSHIBA TMC-FCK3, dengan spesifikasi: arus 125 Ampere, tegangan 400 volt, putaran 1145 Rpm, daya 11 kW 5. Penelitian difokuskan pada kemampuan dari motor listrik untuk menggerakkan rumah crane. 1.4 Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk: 1. Menguraikan bagaimana mekanisme kerja penggerak rumah crane dan kegunaannya dalam industri perkapalan. 2. Untuk mendapatkan motor listrik yang mampu menggerakkan rumah crane.
BAB II LANDASAN TEORI
Cara Kerja Motor Listrik Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama yaitu: 1. Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya 2. Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan. 3. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torque untuk memutar kumparan. 4. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.
Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/ torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga kelompok (BEE India, 2004): 1. Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torque nya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah conveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan. 2. Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kwadrat kecepatan). 3. Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin. Komponen motor listrik bervariasi untuk berbagai jenis motor, dalam bab 2 dijelaskan untuk masing-masing motor.
Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik Motor listrik
Motor Arus bolak-balik
Sinkron
Satu Fase
Motor Arus Searah
Separately Excited
Induksi
Tiga Fase
Seri
Campuran
Self Excited
Shunt
BAB III Flowchart pelaksanaan Field Project MULAI
STUDI LITERATUR
OBSERVASI OBJEK
PENDATAAN
KOMPILASI DAN ANALISA
KESIMPULAN DAN SARAN
LAPORAN
SELESAI
Flowchart perhitungan daya motor listrik
Selesai
Perhitungan
Mulai
persiapan •mendatangi lokasi •memahami prosedur keselamatan •menyiapkan sarana pengambilan data
Pengambilan data • mengukur jarak lintasan crane •mengetahui massa crane • Mengukur diameter roda •mencari nilai gesekan antara roda dengan rel • mengukur kecepatan jalannya rumah crane • mengetahui kapasitas angkat crane
. beban total dari crane . torsi dari gearbox . daya yang harus digerakkan motor listrik .Pemilihan motor listrik dari katalog . Momen gaya ternilai dari motor .Diameter poros penngerak . Momen girasi rotor dan kopling pada poros motor . Momen gaya dinamis . Momen gaya motor yang diperlukan pada saat start . Pemeriksaan motor terhadap beban lebih untuk menentukan aman dan tidaknya motor tersebut dapat dipakai. .
BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN SISTEM
4.1 Keunggulan Motor Listrik
Keunggulan penggerak rumah crane dengan menggunakan motor listrik dibandingkan dengan menggunakan rantai yaitu :
Penggunaan motor listrik lebih efisien dan praktis karena output dari motor listrik langsung ditransmisikan ke roda penggerak rumah crane.
Berkurangnya beban dari main engine karena sudah tidak berperan sebagai penggerak rumah crane.
Pergerakan maju dan mundurnya rumah crane lebih cepat dengan mengunakan motor listrik dibandingkan dengan rantai.
4.2
Gaya yang ada pada crane
N
Perhitungan
∑F = 0
μ
F W
Keterangan : N = gaya normal (N) W = gaya berat (N) F = gaya dorong (N) m = massa (kg) a = percepatan (m/s2) μ= factor gesekan (0,5) ∑Fy = 0 Fy =∑ 0 ∑Fy = N –W F – μ.N = m.a N = W F = m.a + μ.N Diketahui : Jarak lintasan crane = 128 m Massa crane = 60 ton Nilai gesekan = 0.5 Kecepatan jalan yang direncanakan = 0.2 m/dtk Kapasitas angkat = 15 ton Massa operator = 100 kg = 0.1 ton Total beban yang harus dipindahkan = massa crane + kapasitas angkat + massa operator = 60 ton+ 15 ton+ 0.1 ton = 75.1 ton Jawab : Perhitungan daya yang harus digerakkan s =128 m v = 0.2 m/dtk
v = s/t = 128 m 0.2 m/dtk = 640 dtk a = v/t = 0.2 m/dtk 640 dtk = 3.125 x 10-4 m/dtk2 = 0.0003125 m/dtk2 Massa crane = 60 ton + 15 ton + 0,1 ton = 75.1 ton = 75100 kg N = 75100 kg x 9.81 m/dtk2 = 736731 N = 736.731 kN F = = =
= m.a + μ . N (75100 kg x 0.0003125 m/dtk2 ) + (0.5 x 736731 N) 23.46875 N + 367875 N 368.3655 N
P = F . V = 368.3655 N x 0.2 m/dtk = 73673.1 Watt = 73.673 kW = 98.75 HP P = ω.T = 2.π.n x T 60 7367.1 = 2.π.13 X T 60 T = 5416.98 (T out put gearbox) η gearbox = T out T in 0.75 = T out T in
T in = T out 0.75 T in =
5416.98 0.75 T in = 722.26 T in = 722,64 =
722,64 =
722,64 =
P ω
P 2. π.n 60 P 2. π.1145 60
P 119 P = 86647.5 Watt = 86.647 kW = 116.148 HP
Jadi daya yang harus digerakkan oleh motor listrik adalah : 116.148 HP karena mekanisme penggerak rumah crane direncanakan memakai 2 buah motor listrik, Maka : 116.14 HP 2 = 58 HP 58 HP = daya yang harus digerakkan oleh motor listrik. Maka dari nilai tersebut akan dipilih motor listrik berdasarkan katalog P = 60 HP n = 985 Rpm I = 1.35 kg.m2 Momen gaya ternilai dari motor (Mrated) adalah : Mrated = 71620 x P n = 71620 x 60 985 = 4362.64 kg,cm Bahan poros penggerak yang dipilih adalah S35C – D Dengan kekuatan tarik bahan σp = 5300 kg/cm2 Tegangan puntir yang diizinkan = σi = σp K Dimana : K = fakor keamanan dan diambil K = 8 Maka : σi = 5300 8 = 662.5 kg/cm2
Tegangan puntir yang diizinkan adalah : σk = 0.7 (σi) = 0.7 (662.5) = 463.75 kg/cm2 Maka diameter poros penggerak adalah : dp ≥3√ Mrated 0.2 (σk) dp ≥3√ 4362.64 0.2 (463.75) dp ≥ 3.6 cm Diambil diameter poros penggerak dp = 37 mm dipilih dari tabel standart poros. Momen girasi kopling dapat dicari dengan rumus : GD2kop = 4.g.I Dimana : g = percepatan grafitasi, g = 9.81 m/det2 I = momen inersia kopling, I =0.002 kg.m Maka : GD2kop = 4.(9.81).(0.002) = 0.000784 kg.m2 Momen girasi rotor dan kopling pada poros motor adalah : = GD2kop + GD2rot GD2 = 0.000784 + 1.35 = 1.350784 kg.m2 Momen gaya dinamis (Mdin) dapat dihitung : Mdin = δ.GD2.n + 0.975.Q.V2 375.ts n.ts.η
Dimana : δ = koefisien pengaruh massa mekanisme transmisi (1.1 s/d 1.25) ts = waktu start (1.5 s/d 5) maka : Mdin = 1.25.(1.35).(985) + 375.(2) = 2.216 + 0.0003249 = 2.2163 kg.m = 221 kg.cm
0.975.(15.1).(0.2)2 (985).2.(0.92)
Momen gaya motor yang diperlukan pada saat start adalah : Mmot = Mst + Mdin Momen statis (Mst) poros = Mst = 71620 x P n = 71620 x 60 985 = 4362.64 kg.cm Mmot = 221 kg.cm + 4362.64 kg.cm = 4583.64 kg.cm
Pemeriksaan motor terhadap beban lebih adalah sebagai berikut : Mmaks < 2.5 Mrated Dimana :
Mmaks = Mmot = 4583.64 4362.64 = 1.05
Jadi harga 1.05 < 2.5 sehingga aman untuk dipakai
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan perhitungan dari pemillihan motor listrik sebagai penggerak utama rumah crane pada floating dock lumba-lumba Indonesia yang ada di PT. Indonesia Marina Shipyard, maka dapat diambil kesimpulan bahwa sebuah pesawat pengangkat kapasitas angkat sebesar 15 ton dan daya angkat floating dock sebesar 5000 TLC mampu digerakkan oleh motor listrik AC tiga fase dengan spesifikasi sebagai berikut :
Spesifikasi Motor Listrik
Type
: AM 2805 V
Daya
: 60 HP
Putaran
: 985 Rpm
Tegangan
: 400 V
Frekuensi
: 50 Hz
Data diambil dari Electric Motor Cataloque dari AEG
5.2 Saran 1. Agar sistem penggerak rumah crane dapat berjalan dengan baik, maka crane diusahakan tidak dioperasikan pada kapasitas angkat yang melebihi batas maksimal yang ditentukan. 2. Untuk menjaga motor listrik agar tetap dalam kondisi baik dan siap pakai, maka perlu diadakan perawatan secara berkala.
