Rekayasa Mesin Penghancur Limbah Terak Padat

Rekayasa Mesin Penghancur Limbah Terak Padat Kuncoro Diharjo1, Wibowo2, Triyono3 Program Studi Teknik Mesin FT, Universitas Sebelas Maret Surakarta 2 Program Studi Teknik Sipil FT Universitas Sebelas Maret Surakarta [email protected]

1,3

Abstract Urgent problems in the cast iron foundry industry Ceper Klaten Central Java are the increasing of solid slag waste (172.8 ton/year) and the soil polution caused by the solid slag waste. The purpose of this paper is to design a crushing machine of the solid slag waste. The crushed waste can be used as alternative aggregate material of concrete for substituting stone aggregate. The machine was designed by using knocken disc to lift a pendulum as crushing load component (7 kg). The pandulum and main frame of the machine were made from mild steel and U-profil steel, respectively. The activator filled is 1 phase electric motor at 1500 rpm. The transmission system for reducing rotation of the motor was used a reducer and V-belt transmission. The base component was designed at an angle to push out the product easier. After the machine was assembled, it was tried out to crush the slag waste. According to the testing, the machine have good performance for crushing the slag waste and it can be implemented to produce the alternative aggregate from slag. The cost of the machine is about Rp. 2.500.000,00/ unit, including manufacturing cost. The producing capasity of the machine is 6 kg of slag/minute or 360 kg/ hours, and the producing cost of the slag aggregate is about Rp. 10.023,00/ ton. Keywords: solid slag waste, slag agregate, crushing machine. 1. Pendahuluan 1.1. Lingkup Permasalahan

Di kawasan industri cor logam Ceper Klaten berdiri lebih dari 250 industri pengecoran logam dan pengerjaan benda coran. Jumlah dapur kupola yang ada di kawasan tersebut ada 12 buah, sedangkan dapur tungkiknya 21 buah. PT. Baja Kurnia, sebagai salah satu industri terbesar di kawasan tersebut, memiliki failitas dapur pelebur terdiri dari 3 dapur induksi, 2 dapur kupola, dan 1 dapur tungkik. Produksi rata-rata benda coran di perusahaan ini adalah 48 ton per minggu untuk 2 hari waktu pengecoran. Prosentase kadar limbah terak adalah 15% dari berat bahan baku. Jumlah limbah terak yang dihasilkan oleh PT. Baja Kurnia mencapai 7,2 ton per minggu [1]. Jika kondisi industri cor logam yang lain sama, maka jumlah limbah terak yang dihasilkan di kawasan industri cor logam Ceper berkisar sekitar 43,2 ton per minggu atau 172,8 ton per bulan. Limbah terak ini biasanya hanya digunakan sebagai urug tanah yang rendah ketika akan didirikan bangunan. Namun, permasalah utama yang muncul adalah dihasilkannya limbah terak secara rutin, sedangkan masyarakat yang membutuhkan terbatas. Akibatnya, limbah ini menumpuk dan tidak dapat terurai secara alami. Di sisi lain, kajian riset pendahuluan pemanfaatan limbah terak sebagai penguat beton sudah dilakukan oleh Wibowo dkk [2]. Hasil penelitian tersebut menunjukkan adanya peningkatan sifat mekanis beton berpenguat agregat limbah terak. Asosiasi jasa dan konstruksi pun mengharapkan dapat menurunkan biaya pembuatan beton komersial sehingga harganya menjadi terjangkau oleh masyarakat kalangan menengah ke bawah. Analisis permasalahan ini menunjukkan bahwa masyarakat di kawasan industri cor logam sangat membutuhkan prototype mesin penghancur limbah terak. Dengan mesin ini diharapkan permasalahan menumpuknya limbah terak dapat diatasi, pendapatan masyarakat/ industri bertambah dengan dihasilkannya diversifikasi produk agregat buatan dari limbah terak padat, menurunkan biaya pembuatan beton komersial, dan volume penjualan beton meningkat.

Media Teknika Vol. 7 No. 1, Juni 2007: 53 – 60

1.2. Tujuan dan Manfaat Tujuan utama program ini adalah merancang dan membuat mesin penghancur limbah terak yang bekerja semi otomatis. Penggerak mesin digunakan motor listrik 1 fase 1 HP, yang berfungsi untuk mengangkat blok pendulum penghancur terak. Hal ini dilakukan untuk mengolah limbah terak padat menjadi bahan agregat buatan penguat beton komersial. Program ini juga merupakan salah satu wujud link and match antara UNS, dengan industri cor logam, masyarakat, dan asosiasi jasa konstruksi (developer). Secara tidak langsung kegiatan ini juga merupakan program menciptakan lapangan pekerjaan pengolahan limbah terak padat menjadi agregat buatan komersial pengganti agregat batu kerikil. Prototype mesin penghancur ini akan diserahkan ke industri mitra dan penggandaan mesin selanjutnya akan dilakukan dengan kerjasama Tim Pengabdi dan industri mitra (PT. Baja Kurnia). 2. Tinjauan Pustaka 2.1. Kajian Peleburan Logam Dengan Dapur Kupola Kupola dipergunakan secara luas untuk peleburan besi cor. Keuntungan penggunaan dapur kupola yaitu: (1) konstruksi sederhana dan operasi mudah, (2) peleburan dapat kontinyu, (3) laju peleburan besar, (4) biaya murah, dan (5) dapat dilakukan pengontrolan komposisi kimia. Proses peleburan dilakukan dengan memasukkan bahan baku logam dan kokas dan udara ditiupkan melalui tuyer. Kokas terbakar dan bahan logam mencair. Logam cair dikeluarkan melalui lubang bagian bawah, sedangkan terak dikeluarkan melalui lubang bagian atas, seperti Gambar 1. Pada daerah krus terdapat lubang terak dan lubang cerat. Bentuk dan susunannya berbeda-beda menurut cara pengeluaran besi cair dan terak, yaitu (1) proses pengeluaran besi cair dan terak sewaktu-waktu, (2) proses pengeluaran terak dari depan, dan (3) proses pengeluaran terak dari belakang [3]. dinding kupola

Gambar 1. Konstruksi kupola dengan pengeluaran terak di belakang

Terak kupola terdiri dari fluks, batu gamping, bahan pelapis, abu kokas dan oksida logam. Komposisi terak kupola ditunjukkan oleh Tabel 1. Kandungan terak adalah sekitar 15% dari total berat bahan pelebur [1] Temperatur terak saat keluar dari lubang terak sekitar 1000 0C.

54

Kuncoro Diharjo, Wibowo, Triyono, Rekayasa Mesin Penghancur...

Tabel.1. Komposisi kimia terak hasil peleburan besi cor dengan dapur kupola Komposisi (%)

Jenis Terak

SiO2

CaO

MgO

Al2O3

FeO

MnO

S

Asam

40-50

20-35

0-3

5-12

0.5-0.7

0.5-2.0

0.1-0.4

Basa

20-30

30-50

5-20

3-10

0.5-5.0

0.5-3.0

0.4-1.0

2.2. Kajian Pemanfaatan Limbah terak sebagai Penguat Beton Menurut Nugraha [4], penggunaan limbah industri tungku perapian sebagai agregat pada beton semakin mendapat perhatian para rekayasawan. Hal ini merupakan solusi yang penuh harapan atas meningkatnya jumlah limbah terak padat di industri. Penelitian tentang penggunaan terak pengecoran logam dari daerah Ceper, Klaten sebagai agregat beton telah dimulai oleh Wibowo dkk [2]. Dalam penelitian ini terak yang digunakan tidak mengalami perlakuan (treatment) khusus, tetapi langsung dari hasil pengecoran. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terak dapat digunakan sebagai agregat penguat beton (baik sebagai agregat halus maupun kasar) dan mempunyai kontribusi positif terhadap kualitasnya. Sebagai agregat halus dicampur dengan komposisi 25% terak dan 75% pasir biasa dapat meningkatkan kuat desak sampai dengan 13%. Sebagai agregat kasar dicampur dengan kerikil dengan komposisi 60% terak dan 40% kerikil biasa menghasilkan peningkatan kuat desak sampai dengan 15%.

100 0

3. Metode Penelitian Sebelum mesin dibuat, Tim Pengabdi melakukan ujicoba penghancuran terak dengan konsep benda uji bebas. Rekayasa mesin penghancur terak ini dibuat dengan posisi knocken disc (cam) dan pengangkat beban dibuat simetri di kedua sisinya. Setelah mesin ini berhasil dibuat, selanjutnya diuji coba untuk melakukan penghancuran terak. Besar beban uji riil pada mesin ini adalah sekitar 7 kg, termasuk beban utama, dan lengan-lengan pengangkat. Posisi landasan bawah untuk mengeluarkan produk dibuat miring. Bagian cover samping dibuat dengan karet ban mobil bagian dalam atau karpet untuk mereduksi kebisingan. Sistem transmisi reduksi putaran motor didisain menggunakan reduser dan transmisi sabuk V - pulley. Bagian penumbuk dibuat dari mild steel. Rangka utama mesin dibuat dengan baja profil U. Penggerak yang dipilih adalah motor listrik 1 fase 1 HP pada putaran 1500 rpm. Disain model mesin yang direncanakan ditunjukkan seperti pada Gambar 2.

TERAK HANCUR

900

700

Gambar 2. Disain mesin penghancur terak 55


Secara umum tahapan langkah pelaksanaan program TTG rancang bangun mesin penghancur limbah terak padat ditunjukkan pada diagram alir pelaksanaan, seperti pada Gambar 3. Pelaksanaan program ini diawali dengan riset pendahuluan untuk menentukan besarnya energi yang diperlukan untuk menghancurkan limbah terak padat. Selanjutnya, Rancangan rangka utama dilakukan di BLKI Surakarta. Pelaksanaan kegiatan ini dilakukan dengan koordinasi yang baik antara Tim Pengabdi, industri mitra (PT. Baja Kurnia) dan Tim Teknisi dari BLKI Surakarta. PERSIAPAN

Pengadaan baja siku, bush, bantalan, evaluasi perancangan

PEMBUATAN RANGKA UTAMA

KARAKTERISASI TERAK PADAT

Pengelasan baja profil, pengerjaan bush, pengerjaan poros penumbuk

Pengujian impak lapangan untuk mengestimasi energi yang dibutuhkan untuk menghancurkan terak padat

PENGECORAN KOMPONEN ¾ Pengecoran komponen dari besi cor di Industri Mitra (Baja Kurnia) ¾ Pengerjaan akhir komponen

PERHITUNGAN DETAIL BEBAN DAN TINGGI LANGKAH PENDULUM Analisis dilakukan dengan konsep benda jatuh bebas untuk menentukan beban total penumbuk dan ketinggian posisi pendulum sebelum jatuh

PROSES REKAYASA MESIN PENGHANCUR TERAK PADAT Perakitan mesin, finishing, perbaikan awal / redisain UJI COBA KINERJA MESIN PENGHANCUR TERAK SECARA LANGSUNG & EVALUASI Uji coba, evaluasi & perbaikan PERBAIKAN MESIN PENGHANCUR AGAR KINERJANYA LEBIH OPTIMAL PENYERAHAN PROTOTYPE MESIN PENGHANCUR TERAK KE INDUSTRI MITRA/ MASYARAKAT DI KAWASAN INDUSTRI COR LOGAM CEPER KONSEP RANCANGAN PENGGANDAAN MESIN PENGHANCUR TERAK PEMBUATAN LAPORAN, PERTANGGUNGJAWABAN, DAN EVALUASI AKHIR

Gambar 3. Diagram alir pembuatan mesin penghancur terak

56


4. Hasil Dan Pembahasan 4.1. Spesifikasi Produk Gambar prototype mesin penghancur terak ditunjukkan seperti pada Gambar 4. Data spesifikasi kedua mesin penghancur terak ini ditunjukkan pada Tabel 2. Tabel 2. Spesifikasi mesin pencampur pakan sapi. Spesifikasi Estimasi harga

Mesin Penghancur Terak Rp. 2.500.000,00 (termasuk biaya pembuatan)

Jenis Penggerak

Motor listrik 1 fase 1 HP pada putaran 1500 rpm

System Transmisi

Reduser dan Transmisi V-belt tipe A

Dimensi Mesin (cm)

P = 900, L = 700, h = 1000 (mm)

Putaran cam pengangkat beban

8 rpm (8 kali penumbukan setiap menit)

Perawatan

Pelumasan bagian alur, bush dan bantalan

Luas penumbuk

20 cm x 20 cm

Kapasitas kerja

Rangka Utama

6 kg terak/menit (360 kg/jam) Kerja mesin: 1 menit = 6 kali penumbukan Penghancuran = 2 kg (untuk 2 kali penumbukan) Baja profil U

Pengunaan

Penghancur limbah terak padat

Pemasukan bongkahan terak Pengeluaran produk Pembersihan

Bagian depan sisi bawah Bagian belakang sisi bawah Menggunakan sapu setelah digunakan atau dapat juga dibersihkan menggunakan air.

Gambar 4. Prototype mesin penghancur terak. Berdasarkan studi lapangan pemanfaatan mesin penghancur terak secara langsung dapat disimpulkan bahwa mesin tersebut sangat bermanfaat bagi masyarakat dan industri mitra untuk mengolah bongkahan terak menjadi produk agregat buatan yang dapat dijual

57


ke pasaran. Oleh karena itu, para industri cor logam dan masyarakat disekitarnya dapat memanfaatkan mesin tersebut. Mesin dapat dikatakan memiliki nilai manfaat dan nilai ekonomi yang tinggi. 4.2. Analisis Uji Coba Mesin Hasil ujicoba mesin menunjukkan bahwa kinerja mesin ini dapat bekerja dengan baik. Mesin ini mampu menghancurkan terak sebanyak sekitar 16 kg / menit. Mesin ini cukup dioperasikan oleh satu orang operator, baik laki-laki maupun perempuan. Ukuran terak hasil penghancuran dengan sekali penumbukan adalah sekitar 15 - 25 mm. Jika dilakukan penumbukan ulang, maka dapat dihasilkan terak dengan ukuran sekitar 5-10 mm. Analisis biaya operasional mesin dan untuk 1 hari (8 jam kerja efektif) ditunjukkan dalam Tabel 3. Tabel 3. Analisis ekonomi penggunaan mesin penghancur terak Spesifikasi Hasil Analisis Daya Motor

1 HP (0,75 kW)

Kapasitas kerja

Max 6 kg terak/ menit atau 360 kg/ jam

Kapasitas kerja per hari

2880 kg / hari (asumsi full time 8 jam mesin bekerja efektif) atau 2160 kg/hari (mesin bekerja efektif 75% dalam sehari)

Kapasitas kerja per bulan (25 hari)

54 000 kg / bulan (Mesin bekerja efektif 75% dari 8 jam kerja per hari)

Biaya listrik per bulan (25 hari)

0,75 x 8 x Rp. 275,00 x 25 = Rp. 41.250,00

Biaya tenaga kerja per bulan

Rp. 500.000,00

Jumlah Biaya

Rp. 541.250,00

Harga Terak bongkahan dari industri cor logam

Tidak Ada

Harga pokok produk terak dengan ukuran 15 - 25 mm

Rp. 10,023/ kg atau

Rp. 10 023,00 / ton Keterangan : 1. Bahan Baku terak dari industri diasumsikan tidak ada harganya. 2. Biaya listrik per KWH untuk daya 900 W adalah Rp. 275,00.

Hasil analisis ekonomi produk beton komersial yang diperkuat dengan agregat terak dibandingkan dengan beton komersial berpenguat kerikil batu alam ditunjukkan pada Gambar 5 Perawatan mesin penghancur terak tersebut dapat dilakukan dengan mudah. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam melakukan perawatan yaitu: 1. Memberikan pelumasan pada alur poros bagian bawah agar gesekan kecil. 2. Memberikan pelumasan pada bearing secara rutin. 3. Pembersihan produk ketika mesin selesai digunakan. 4. Lakukan pemeriksaan sabuk sehingga posisi sabuk benar-benar kencang. Jika sabuk kendor maka dapat dilakukan pengencangan dengan menggeser motor lintriknya.

58


PRODUK YANG DI PASARAN JENIS PRODUK: PAVING Volume: L = 1 M2 , t = 5 cm (Volume= 50.000 cm3) Harga = Rp. 13.500,00 (data 2006)

CONCLUSSION TERJADI PENGHEMATAN BIAYA UNTUK PEMBELIAN PAVING SELUAS 1 M2 DENGAN AGREGAT BUATAN DARI PENGOLAHAN LIMBAH TERAK SEBESAR Rp. 5 685,01 atau COST DOWN 42,11%

PRODUK PAVING DENGAN FILLER AGREGAT BUATAN DARI LIMBAH TERAK Volume = 50.000 cm3. Volume Agregat = 60% x 50.000 cm3. = 30 dm3. Massa agregat = 2.7 x 30 = 81 kg Biaya Listrik (pompa 0.5 HP) selama 1 jam = 0.375 kw x 1 jam x Rp. 275,00 = Rp. 103, 13 (1) Harga netto agregat = Rp. 811,86 Biaya Tenaga = Rp. 1.500,00 (2) Biaya semen + pasir + tenaga (mengacu pada paving biasa) = 0,4 x 13.500,00 = Rp. 5.400,00 (3) TOTAL BIAYA = Rp. 7.814,99

Gambar 5. Diagram alir komparasi harga paving berpenguat limbah terak

4.3. Keterkaitan dan Keberlanjutan Kegiatan Program Penerapan dan Pengembangan Teknologi Tepat Guna ini merupakan bagian dari rancangan Pilot Project rekayasa beton komersial berpenguat bahan agregat buatan dari limbah terak padat. Tahapan ini baru masuk pada bagian hulu, yaitu mekanisasi agregat buatan dari limbah terak padat. Rekayasa mesin ini akan ditindak lanjuti dengan riset komprehensif terapan untuk menentukan formulasi beton komersial berpenguat agregat limbah terak yang memiliki kekuatan yang paling optimum. Bahan agregat yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah agregat buatan dari bahan limbah terak yang dibuat dengan mesin penghancur terak ini. Dengan demikian, kegiatan ini diharapkan sangat membantu industri cor logam dan industri beton. Bagi masyarakat industri di daerah lain dapat juga mencontoh mengembangkan mekanisasi pengolahan terak padat ini dengan merekayasa mesin sejenis atau memesan mesin-mesin yang dibutuhkan kepada Tim Rekayasa. 5. Kesimpulan Dari pembahasan tersebut di atas maka dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Mesin penghancur terak dapat bekerja dengan baik dan dapat diimplementasikan sebagai alat tepat guna untuk mengolah limbah terak padat menjadi bahan agregat buatan untuk penguat beton komersial. harga mesin penghancur terak ini adalah sekitar Rp. 2.500.000,00 (termasuk biaya pembuatan) 2. Kapasitas kerja mesin adalah sekitar 6 kg terak/ menit atau 360 kg/ jam 3. Harga produk agregat buatan dari limbah terak adalah sekitar Rp. 10.023,00 / ton

59


6. Saran Tim Pengabdi juga merekomendasikan beberapa hal sebagai berikut: 1. Mesin harus dibersihkan setelah digunakan agar memiliki life time yang lebih lama. 2. Bagian yang bergesekan (alur dan bantalan) harus dilakukan pelumasan secara rutin 3. Daya listrik yang dapat digunakan untuk mengoperasikan mesin ini minimum 900 W, karena daya motor penggeraknya 1 HP (± 750 W). 4. Bagi masyarakat di lingkungan industri cor logam yang ingin memiliki mesin ini dapat menghubungi Tim Rekayasa. 7. Ucapan Terima Kasih Tim Rekayasa Mesin Penghancur Terak Padat ini mengucapkan terima kasih kepada Dinas Pendidikan dan Kebudayaan Propinsi Jawa Tengah yang telah memfasitasi pendanaan kegiatan ini melalui skema Program Teknologi Tepat Guna (TTG). Ucapan terima kasih yang tulus juga kami sampaikan kepada Tim Pendukung dari BLKI Surakarta (Nuryatman, S.Pd. dkk) dan Tim Pendukung dari PT. Baja Kurnia (Imawan Arif Syarifudin, S.T. dan Edy Suyadi, S.T.) yang telah membantu penyelesaian program TTG ini. Daftar Pustaka [1] Suyadi E., 2005, “Diskusi pendataan lapangan kondisi industri cor logam Ceper”, PT. Baja Kurnia, Klaten. [2] Wibowo, Rajasa, Nahdi, 2003, “Penggunaan Limbah Cor Logam (Kleled) sebagai Bahan Agregat untuk Meningkatkan Kualitas Beton”, BPI Grant 2004. [3] Surdia T. dan Chijiiwa, K., 2000, “ Teknik Pengecoran Logam”, Pradnya Paramita, Jakarta. [4] Nugraha P., 1989. “Penggunaan Limbah Industri Tungku Perapian Sebagai Agregat Beton”, Laporan Penelitian.

60

Rekayasa Mesin Penghancur Limbah Terak Padat

Recommend Documents