Makalah
-
Upload
imam-bahrudin -
Category
Documents
-
view
200 -
download
1
description
Transcript of Makalah
BUCKET ELEVATOR
MATERIAL HANDLING
MAKALAH
Oleh:
Imam bahrudinNIM 091910101097
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS JEMBER
2013
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Seiring dengan perkembangannya suatu zaman, banyak perusahaan-
perusahaan sekala menengah sampai yang sekala besar saat melakukan
pemindahan suatu barang atau produk, sudah meninggalkan cara yang lama,
seperti saat pemindahan bahan dulu mungkin masih menggunakan dengan tangan
manusia itupun sangat terbatas apabila pada saat pemindahan bahan dengan berat
tertentu, maka tangan manusia tidak akan biasa, maka pada saat pemindahan
bahan yang sanggat berat mungkin masih kesulitan.
Pada era globalisasi sekarang ini sudah banyak ditemukan dengan
teknologi-teknologi yang sangat canggih yaitu bisa disebut dengan material
handling, segala jenis material yang akan diangkat mungkin bisa dilakukan
dengan jenis-jenis tertentu material handling yang akan digunakan seperti,
konveyor, screw konveyor, bucket elevator dan sebagainya.
Bucket elevator adalah salah satu jenis material handling yang biasanya
digunakan untuk mengangkut material berbentuk curah atau butiran, material
tersebut diangkut secara vertikal terdiri dari rangkaian bucket yang ditumpuk pada
suatu chain atau belt dan dua buah katrol yang terletak di atas dan di bawah yang
digerakkan menggunakan sebuah motor. Bucket elevator memungkinkan suatu
material yang kasar atau berat dapat dibawa secara vertikal.
Dalam makalah ini akan membahas bagaimana merancang suatu material
handling yaitu bucket elevator yang diperuntukkan oleh suatu industri. Dengan
menggunakan jenis material handling bucket elevator tersebut maka sangat
memudahkan operator untuk memindahkan suatu barang ke satu tempat ke tempat
lain yaitu dengan ketelitian dalam pengontrolan (quality control) yang tinggi.
1.2 Rumusan masalah
1. Bagaimana pengertian dari material handling?
2. Bagaimana penjelasan tentang klasifikasi material handling?
3. Bagaimana dasar dalam pemilihan mesin pemindah bahan?
4. Bagaimana pengertian dari bucket elevator?
5. Bagaiman merancang sebuah bucket elevator?
1.3 Tujuan
1. Mengetahui pengertian tentang material handling.
2. Mengetahui tentang klasifikasi material handling.
3. Mengetahui tentang jenis material handling bucket elevator.
4. Mengetahui pengertian tentang bucket elevator.
5. Mengetahui cara merancang sebuah bucket elevator.
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mesin Pemindah Bahan (Material Handling)
Mesin pemindah bahan merupakan bagian terpadu perlengkapan mekanis
dalam setiap industri modern. Desain mesin pemindah bahan yang beragam
disebabkan oleh banyaknya jenis dan sifat muatan yang dipindahkan serta
banyaknya operasi pemindahan yang akan mendukung produksi. Dalam setiap
perusahaan, proses produksi secara keseluruhan sangat ditentukan oleh pemilihan
jenis mesin pemindah bahan yang tepat pemilihan parameter utama yang tepat dan
efisiensi operasinya. Jadi, pengetahuan yang sempurna tentang ciri operasi dan
desain mesin ini dan metode desainnya serta penerapan praktisnya sangat
diperlukan.
Mesin pemindah bahan merupakan salah satu peralatan yang digunakan
untuk memindahkan muatan dilokasi atau area, departemen, pabrik, lokasi
konstruksi, tempat penumpukan bahan, tempat penyimpanan, dan pembongkaran
muatan. Mesin pemindah bahan pada prakteknya hanya memindahkan muatan
dalam jumlah dan besar serta jarak tertentu. Jarak ribuan meter hanya dilakukan
untuk perpindahan yang konstan antara dua lokasi atau lebih yang dihubungkan
oleh kegiatan produksi yang sama. Untuk operasi bongkar muatan tertentu,
mekanisme mesin pemindah bahan dilengkapi dengan alat pemegang khusus yang
dioperasikan oleh mesin bantu atau secara manual.Pemilihan mesin pemindah
bahan yang tepat dan sesuai pada tiap-tiap ktivitas diatas, akan meningkatkan
effisiensi dan daya saing dari aktivitas tersebut.
2.2 Klasifikasi Mesin Pemindah Bahan (Material Handling)
Berdasarkan desainnya mesin pemindah bahan diklasifikasikan atas :
1. Perlengkapan pengangkat, yaitu kelompok mesin dengan peralatan
pengangkat yang bertujuan untuk memindahkan muatan dalam satu
batch.
2. Perlengkapan pemindah, yaitu kelompok mesin yang tidak mempunyai
peralatan pengangkat tetapi memindahkan muatan secara
berkesinambungan.
3. Perlengkapan permukaan dan overhead, yaitu kelompok mesin yang tidak
dilengkapi dengan peralatan pengangkat dan biasanya menangani muatan
dalam satu batch dan kontinu.
Setiap kelompok mesin dibedakan oleh ciri khas dan bidang penggunaan
yang khusus. Perbedaan dalam desain kelompok ini juga ditentukan oleh keadaan
muatan yang akan ditangani, arah gerakan kerja dan keadaan proses
penanganannya.
Banyaknya jenis perlengkapan pengangkat, membuat sulitnya
penggolongan secara tepat. Penggolongan bisa berdasarkan pada berbagai
karakteristik, seperti desain, tujuan, jenis gerakan dan sebagainya. Bila
diklasifikasikan menurut jenis gerakannya (karakterisrik kinematik), beban
dianggap terpusat pada titik berat beban tersebut dan penggolongan mesin
ditentukan oleh lintasan perpindahan muatan yang berpindah pada bidang
horizontal. Penggolongan menurut tujuan penggunaan yang ditentukan dengan
memperhatikan kondisi operasi khasnya
Jenis-jenis perlengkapan pengangkat diklasifikasikan berdasarkan ciri khas
desainnya, yaitu :
1. Mesin pengangkat, yaitu kelompok mesin yang bekerja secara periodic
yang didesain sebagai perlatan swa-angkat, atau untuk mengangkat dan
memindahkan muatan. Salah satu jenis mesin pengangkat dapat dilihat
pada gambar 2.1 dibawah ini
Gambar 2.1 Dongkrak dan ikatan
2. Crane, yaitu gabungan mekanisme pengangkat secara terpisah dengan
rangka untuk mengangkat sekaligus memindahkan muatan yang dapat
digantungkan secara bebas atau diikatkan pada crane. Salah satu jenis
crane dapat diihat pada gambar 2.2 dibawah ini.
Gambar 2.2 Hoisting Crane
3. Elevator (Lift), yaitu kelompok mesin yang bekerja secara periodik untuk
mengangkat muatan pada jalur pandu tertentu.
Gambar 2.3 Elevator
2.4 Dasar Pemilihan Mesin Pemindah Bahan
Faktor-faktor teknis penting yang digunakan dalam menentukan pilihan
jenis peralatan yang digunakan dalam proses pemindahan bahan :
1. Jenis dan sifat muatan yang akan diangkat.
Untuk muatan satuan (unit load): bentuk, berat, volume, kerapuhan, keliatan,
dan temperatur. Untuk muatan curah (bulk load): ukuran gumpalan,
kecenderungan menggumpal, berat jenis kemungkinan longsor saat
dipindahkan, sifat mudah remuk (friability), temperatur, dan sifat kimia.
2. Kapasitas per jam yang dibutuhkan.
Kapasitas pemindahan muatan per jam yang hampir tak terbatas dapat
diperoleh pada peralatan, seperti konveyor yang bekerja secara kontinu.
Sedangkan pada peralatan lain yang mempunyai siklus kerja dengan gerak
balik muatan kosong, akan dapat beroperasi secara efisien jika alat ini
mempunyai kapasitas angkat dan kecepatan yang cukup tinggi dalam kondisi
kerja yang berat, seperti truk dan crane jalan.
3. Arah dan jarak perpindahan.
Berbagai jenis peralatan dapat memindahkan muatan ke arah horizontal,
vertikal, atau dalam sudut tertentu. Untuk gerakan vertikal diperlukan
pengangkat seperti : crane, bucket elevator. Dan untuk gerakan horizontal
diperlukan crane pada truk yang digerakkan mesin atau tangan, crane
penggerak tetap, dan berbagai jenis konveyor. Ada beberapa alat yang dapat
bergerak mengikuti jalur yang berliku dan ada yang hanya dapat bergerak
lurus dalam satu arah.
4. Cara menyusun muatan pada tempat asal, akhir, dan antara.
Pemuatan ke kendaraan dan pembongkaran muatan ditempat tujuan sangat
berbeda, karena beberapa jenis mesin dapat memuat secara mekanis,
sedangkan pada mesin lainnya membutuhkan alat tambahan khusus atau
bantuan operator.
5. Karakteristik proses produksi yang terlibat dalam pemindahan muatan.
Gerakan penanganan bahan berkaitan erat, bahkan terlibat langsung dengan
proses produksi. Misalnya: crane khusus pada pengecoran logam, penempaan
dan pengelasan; konveyor pada pengecoran logam dan perakitan; pada
permesinan dan pengecatan.
6. Kondisi lokal yang spesifik.
Hal ini meliputi luas dan bentuk lokasi, jenis dan desain gedung, keadaan
permukaan tanah, susunan yang mungkin untuk unit proses, debu,
kelembaban lingkungan, adanya uap dan berbagai jenis gas lainnya, dan
temperatur.
2.5 Bucket Elevator
Bucket elevator digunakan untuk pengangkutan material atau semen
secara vertikal terdiri dari rangkaian bucket yang ditumpuk pada suatu chain atau
belt dan dua buah katrol yang terletak di atas dan di bawah yang digerakkan
menggunakan sebuah motor. Bucket elevator memungkinkan suatu material yang
kasar atau berat dapat dibawa secara vertikal.
Material yang diumpankan akan disimpan dalam bucket-bucket yang
tersusun sedemikian rupa dengan interval jarak tertentu. Kemudian material
tersebut akan diangkut secara vertikal menggunakan katrol yang digerakan
dengan motor. Ketika bucket yang mengangkut material sudah sampai di atas
maka dilakukan proses pengosongan dengan menuang material ke suatu wadah.
Kecepatan rata-rata dari bucket elevetor pada industri semen antara 1,2 dan 2 m/s.
Bucket elevator juga dilengkapi dengan overspeed monitor yang dapat
mengetahui keadaan bucket elevator untuk menghindari chain atau belt bucket
elevator dari resiko kelebihan panas yang dapat menyebabkan slip pada chain
atau belt tersebut (Duda, 1984).
Bucket elevator adalah alat angkut yang sangat efisien, tetapi lebih mahal
dabanding dengan konveyor scarper (carukan). Bucket elevator lebih efisien
karena tidak terjadi gesekan antara bahan olah dengan wadahnya. Hal ini mungkin
karena setiap mangkuk bebas tidak bergeseran dengan dinding, tidak seperti
konveyor scraper.
Menurut Brook (1971), untuk pengangkutan vertical bahan lepas, malalui
tinggi terbatas, beberapa bentuk bucket elevator meerupakan system yang tepat.
Sebagai tambahan beberapa versi digunakansebagai bagian dari proses, bagian
untuk pemisahan padatan dari campuran cairan dan padatan, dimana mangkuk
berlubang digunakan untuksaluran keluar cairan. Pemasukan pada bucket elevator
biasnya dilakukan pada bagian yang terendah, sehingga mangkuk dapat
mengumpulkan bahan dan bermacam-macam bentuk pengeluaran yang
digunakan.
Selanjutnya Srivastava et al (1993) menambahkan, buket elevator
umumnya digunakan untuk pengangkutan vertikal bahan-bahan aliran bebas
seperti: biji-bijian kecil dan pellet. Bucket elevator terdiri dari mangkuk-mangkuk
dengan jarak yang seimbang yang dikaitkan pada sabuk/belt. Sabuk membungkus
sepanjang dua pully yang diletakkan diatas dan dibawah. Sabuk berputar
menggerakkan mangkuk berisi biji-bijian dari bawah dan membawanya ke atas.
Cara kerja bucket elevator yaitu material curah bulk material) masuk ke
corong pengisi (feed hopper) pada bagian bawah elevator (boot). Material curah
ditangkap bucket yang bergerak, kemudian oleh bucket dibawa keatas. Setelah
sampai pada roda gigi atas, material dikeluarkan kea rah corong keluar (discharge
spout), hal ini dapat dilihat pada gambar 2.4
Gambar 2.4 Cara kerja bucket
a. scooping bucket ; b. direct fill bucket; c. centrifugal; d. grafity (Zainuri 2006)
Jenis bucket yang sering digunakan adalah adalah :
1. Deep bucket yaitu sudut potong 650 digunakan untuk bahan yang kering
2. Sahllow bucket yaitu sudut potong 450 untuk bahan yang mengandung uap
air, agak sukar mengalir
3. V-bucket untuk material berat
Gambar 2.5 Jenis-jenis bucket
a. deep bucket b. shallow bucket c. V-type bucket
Sedangkan menurut Henderson and Perry (1989) ada tiga macam tipe pengeluaran
bucket elevator :
a. Tipe pengeluaran centrifugal
Banyak digunakan untuk penanganan biji-bijian yang berukuran kecil
pada elevator dan pabrik pengolahan. Mangkuk dipasang pada sabuk
b. Tipe perfect discharge
Mangkuk biasanya pada rantai dijalankan dengan kecepatan lambat.
Alat ini dipergunakan untuk bahan yang mudah rusak atau tidak dapat
diangkut bila menggunakan kecepatan tinggi, juga bagi perusahaan
pertanian yang menginginkan biaya permulaan yang rendah
c. Tipe penyedokan yang terus menerus.
Digunakan untuk tugas-tugas berat, ditambang batubara, pengangkutan
pasir dan sebagainya. Pada bagan pelepasan bahan dihitung
mendahului mangkuk.
Pelepasan centrifugal membutukan sabuk atau transmisi yang tepat
sehingga bahan jatuh tercurah pada tempat yang inginkan. Analisany dapat dilihat
pada uraian berikut :
Gambar 2.6 Diagram gaya yang dialami biji-bijian sewaktu berada pada mangkuk
sendokan saat pelepasan. Jari-jari efektif mangkuksendokan saat pelepasan. Jari-
jari efektif mangkuk sendokan saat pelepasan berkisar dari r1 ke r2
Gambar 2.3 menunjukkan bagian atas mangkuk-mangkuk pada saat dia
berada di atas. Pada saat mangkuk berada di sekeliling roda bagian atas, maka
bahan olah yang berada di dalamnya dipengaruhu oleh gaya. Gaya-gaya tersebut
adalah gaya berat W dan dan gaya sentrifugal S yang bekerja dengan arah radial,
sehingga di dapat persamaan gaya sentrifugal
Di mana W : berat bahan olah dalam mangkuk, kg
V : Kecepatan tangensial, m/menit
g : Percepatan grvitasi, m/detik2
r : jari-jari efektif, m
Resultan kedua gaya tersebut adalah R, gambar 2.3, gaya ini menentukan
titik di mana penumpahan terjadi. Dapat dilihat, bahwa R pada posisi 1 dan 2
dengan berbagai arahnya menunjukkan bahwa bahan olah masih berada dalam
mangkuk. Pada posisi 5, gaya S dan W sama besar tetapi saling berlawanan
arahnya, sehingga R sama dengan 0 (nol), yang menunjukkan bahwa tidak ada
gaya yang bekerja pada bahan.
Pelepasan dimulai pada titik ini, dimana kecepatan permulaan dan arah
lintasan dapat diduga dengan menggunakan kecepatan proyek putaran puli di titik
ini. Pada puncak gaya S dan W harus sama besarnya yaitu :
Sehingga
Jika
Dimana N = jumlah putaran pully setiap menit
Maka
Berdasarkan system transmisi, bucket elevator dibedakan menjadi 2
macam yaitu : menggunakan transmisi sabuk (belt) dan menggunakan transmisi
rantai (chain). Untuk memilih salah satu dari kedua tipe tersebut, pertimbangan
utamanya adalah factor temperature material yang diangkut, transmisi yang
dihantarkan, perawatan dan umur pakai.
Tabel. 2 kelebihan dan kelemahan sabuk dan rantai
2.6 Kapasitas Bucket Elevator
Kapasitas bucket elevator tergantung pada kapasitas masing-masing
bucket, jarak antar bucket, dan kecepatan sabuk (belta) atau rantai yang membawa
bucket. Jarak antar bucket ditentukan oleh bentuk bucket dan sifat pengeluaranya.
Kapasitas bucket dipertimbangkan menjadi 85%-90% dari volume pembongkaran
untuk kecepatan tinggi, jika bahan disusun terhadap beban di atas pusat poros
kaki. Jika bahan di bawah, kapasitas menjadi berkuarng 80% dari volume
pembongkaran. Pada kecepatan sedang bucket diharapkan mengisi 90% volume
pembongkaran. Berikut persamaan yang digunakan untuk menentukankapasitas
bucket elevator.
2.7 Daya Bucket Elevator
Kebutuhan daya untuk mengoperasikan bucket elevator adalah meliputi :
kebutuhan untuk mengangkat bahan, untuk menggayung bahan masuk ke dalam
bucket, untuk pengeluaran bahan, untuk memindahkan keseluruhan udara dan
menahan gesekan berlebih dalam bearing dan komponen bergerak lainya. Pada
umumnya bucket elevator memiliki efisien yang tinggi. Pada prakteknya
ditemukan kebutuhan daya kuda teoritis untuk pengangkatan bahan
membutuhkan penigkatan 10-15% mencapai kebutuhan daya actual. Berikut
persamaan yang digunakan untuk mendapatkan kebutuhan daya teoritis.
2.8 Desain
Menurut Ullman (1992) membangun suatu produk yang dapat dirakit dari
suatu kebutuhan awal bukanlah pekerjaan mudah. Prosesnya berbeda dari produk
ke produk dan dari industry ke industry. Ada tiga fase penting selama proses
desain suatu produk, yaitu : perencanaan spesifikasi, desain konsep dan desain
produk
Menurut Harsokoesoemo (1999), perancangan adalah kegiatan awal dari
usaha merealisasikan suatu produk yang keberadaanya dibutuhkan oleh
masyarakat untuk meringankan hidupnya. Perancangan itu sendiri terdiri dari
serangkaian kegiatab yang berurutan, oleh karena itu perancangan kemudian
disebut sebagai proses perancangan yang mencakup seluruh kegiatan yang
terdapat dalam proses perancangan tersebut. Kegiatan-kegiatan dalam dalam
proses perancangan disebut fase. Salah satu deskripsi proses perancangan adalah
deskripsi yang menyebutkan bahwa proses perancangan terdiri dari fase-fase
seperti pada gambar 2.7
Gambar 2.7 diagram alir proses perancangan
BAB 3. METODOLOGI PERANCANGAN
3.1 Perancangan Bucket Elevator
Unit bucket elevator dirancang untuk memindahkan biji jagung dari unit
pengering ERK-Hybrid ke ISD dengan kapasitas yang diharapkan 1.400 kg/ jam
pada perbedaan elevasi 5,1 m. Hasil perancangan melalui analisis untuk
pemenuhan kondisi yang ditetapkan tersebut menghasilkan spesifikasi unit :
jumlah bucket 26 buah, volume bucket 0,5 liter, dan jarak antar bucket 0,3 m. Unit
tersebut digerakkan oleh sebuah motor listrik bertenaga 550 Watt, dan dilengkapi
sistem transmisi berupa sebuah gear box (rasio transmisi 1 : 30) dan sistem sabuk-
puli (rasio transmisi 2 : 1).
3.2 Metode Uji Kinerja
Perlakuan uji kinerja pertama dilakukan secara curah pada kecepatan putar
yang direncanakan 92 rpm dan 184 rpm. Perlakuan uji kinerja kedua dilakukan
pada tiga tingkatan kadar air yang meliputi: kadar air kering panen (28 %), kadar
air setengah kering (18 %) dan kadar air kering/aman untuk penyimpanan (14 %).
Pengujian yang dilakukan meliputi : a) kapasitas, b) tingkat biji tersisa, c) tingkat
biji rusak dan d) kebutuhan daya listrik.
a. Kapasitas
Untuk menghitung kapasitas kerja bucket elevator diperlukan data jumlah
biji jagung yang dipindahkan dan waktu yang diperlukan dalam satu siklus
tersebut. Kapasitas kerja bucket elevator diperoleh dengan persamaan :
...........................................................................................................(1)
di mana :
q : kapasitas kerja bucket elevator (kg/jam)
n : jumlah biji jagung yang dipindahkan (kg)
t : waktu yang diperlukan untuk satu siklus pemindahan biji jagung (jam)
b. Tingkat biji tersisa
Untuk mengukur biji tersisa, dilakukan penimbangan (1) bobot
keseluruhan biji yang akan diangkut, (2) bobot biji yang tercecer di lantai luar
bucket elevator (setelah proses pemindahan), (3) bobot biji yang tertinggal di
bagian dasar bucket elevator. Tingkat biji tersisa diperoleh dengan persamaan :
.............................................................................(2)
di mana :
Btersisa : persen biji yang tercecer atau tidak terangkut (%)
n1 : bobot biji jagung yang tercecer di luar lantai bucket elevator (kg)
n2 : bobot biji jagung yang tetinggal di bagian dasar bucket elevator (kg)
n tot : bobot biji jagung keseluruhan yang diangkut (kg)
c. Tingkat biji rusak
Biji rusak akibat pemindahan bahan dengan bucket elevator diukur dengan
mengambil sampel (270 gram) dari biji jagung yang telah dipindahkan. Dari
sampel tersebut dipilah dan ditimbang biji rusaknya. Tingkat kerusakan biji
dihitung dengan persamaan:
......................................................................................(3)
di mana :
Brusak : persen biji jagung yang rusak (%)
mr : bobot biji jagung yang rusak (gram)
mt : bobot biji jagung sampel awal keseluruhan (gram)
d. Kebutuhan daya listrik
Hal-hal yang mempengaruhi konsumsi daya motor listrik untuk bucket
elevator adalah tegangan, arus dan waktu penggunaannya. Pengukuran tegangan
listrik dilakukan dengan multimeter dan pengukuran arus dilakukan dengan
menggunakan clampmeter, sedangkan pengukuran waktu didasarkan pada
lamanya proses pemindahan biji jagung dengan menggunakan stopwatch.
Perhitungan daya listrik diperoleh dengan persamaan:
............................................................................................................(4)
di mana
P : daya (Watt)
V : tegangan (Volt)
I : arus (Ampere)
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Rancangan Bucket Elevator
Gambar bucket elevator untuk pemindah bahan (biji jagung) hasil
rancangan dapat dilihat dalam Gambar 1. Spesifikasinya disajikan pada Tabel 1.
Gambar 1 Bucket elevator hasil rancangan
Tabel 1 Spesifikasi bucket elevator hasil rancangan
a. Daya Penggerak dan Sistem Transmisi
Setelah dilakukan perhitungan kebutuhan daya, maka dibutuhkan daya
penggerak sebesar 308 Watt dengan putaran yang direncanakan sebesar 92 rpm.
Karena sulit didapat motor penggerak dengan daya tersebut maka dipilih motor
penggerak berdaya 550 Watt dengan putaran 1.400 rpm. Untuk memenuhi
kecepatan putar puli atas yaitu 92 rpm, maka dirancang sistem transmisi daya
menggunakan sebuah gear box dengan perbandingan putaran 1:30 dan transmisi
puli sabuk V.
Karena hasil pengujian dengan sistem transmisi tersebut masih lebih
rendah dibandingkan kapasitas yang diharapkan, maka kecepatan putar
ditingkatkan menjadi 184 rpm dengan mengganti rasio transmisi puli-sabuk V.
Untuk sistem ini, daya penggerak yang diperlukan 324 Watt yang dapat dipenuhi
dengan menggunakan motor listrik yang sama.
b. Kapasitas
Untuk memenuhi kapasitas pengangkutan biji jagung yang diharapkan
yaitu 1.400 kg/jam, analisis rancangan menghasilkan spesifikasi bucket elevator
sebagai berikut. Kecepatan sabuk hasil perhitungan adalah 0,433 m/detik dan
dengan menggunakan puli atas berdiameter 9 cm, kecepatan putar puli atas 92
rpm. Volume bucket adalah 0,5 liter dan dengan spasi (jarak) antar bucket 0,3 m,
diperlukan sejumlah 26 buah bucket untuk memenuhi ketinggian pengangkutan
5,1 m.
4.2 Hasil Uji Kinerja secara Curah
Uji kinerja secara curah yang dilakukan pada dua kecepatan putar puli
atas, yaitu 92 rpm dan 184 rpm. Pengujian dengan kecepatan putar 92 rpm pada
dua kali pengujian, menghasilkan data seperti pada Tabel 2.
Tabel 2 Hasil uji kinerja untuk pengujian pada kecepatan putar 92 rpm
Uji kinerja secara curah yang dilakukan pada kecepatan putar 184 rpm, menghasilkan data seperti pada Tabel 3.
Tabel 3 Hasil uji kinerja untuk pengujian pada kecepatan putar 184 rpm
a. Kapasitas
Kapasitas yang direncanakan adalah 1.400 kg/jam, sedangkan kapasitas
yang dihasilkan dari pengamatan sebesar 612,22 kg/jam (pada kecepatan putar
puli atas 58,1 rpm) dan 945,47 kg/jam (pada kecepatan putar puli atas 147 rpm).
Nilai ini berbeda cukup signifikan, lebih rendah dari yang diharapkan. Penyebab
dominan kapasitas tidak tercapai adalah laju pengumpanan bahan dari bak
penampung ke corong pemasukan lebih rendah dari laju pemindahan. Laju
pengumpanan dipengaruhi sifat-sifat bahan seperti kadar air, densitas kamba dan
koefisien gesekan. Densitas kamba kecil, kadar air dan koefisien gesekan besar
menyebabkan laju pengumpanan kecil dan demikian sebaliknya. Hal lainnya
disebabkan oleh kecepatan putar puli atas (penggerak) bucket elevator yang
dihasilkan lebih rendah dari yang direncanakan. Kecepatan putar puli atas
(penggerak) yang direncanakan 92 rpm, ternyata yang dihasilkan hanya 58,1 rpm.
Sedangkan untuk kecepatan putar yang direncanakan 184 rpm, ternyata yang
dihasilkan hanya 147 rpm. Hal ini terjadi karena slip pada sistem transmisi puli-
sabuk dari gear box (keluaran) ke puli atas (penggerak) bucket elevator. Slip yang
terjadi pada kecepatan putar 92 rpm sebesar 36,85% dan slip yang terjadi pada
kecepatan putar 184 rpm sebesar 20,11%. Untuk mengatasi hal tersebut maka
perlu dimasukkan faktor slip dalam perancangan sistem transmisi puli-sabuk V.
Selain itu, kapasitas tidak tercapai karena jumlah bahan yang diangkut masing-
masing bucket tidak penuh atau hanya setengah sampai tiga per empat volume
bucket sehingga dibutuhkan waktu pemindahan yang lebih lama.
b. Biji Tersisa
Biji tersisa rata-rata dari penggunaan mesin bucket elevator ketika
kecepatan putar 58,1 rpm sebesar 0,27% dan ketika kecepatan putar 147 rpm
sebesar 0,17%. Biji tersisa dari penggunaan bucket elevator disebabkan dua hal :
1) tercecer di lantai luar bucket elevator dan 2) tertinggal di bagian dasar bucket
elevator. Namun penyebab yang terbesar karena tercecer di lantai luar bucket
elevator. Hal ini disebabkan oleh corong pemasukan yang terlalu kecil dan sudut
kemiringan kurang curam. Cara mengatasinya adalah dengan memperbesar
corong pemasukan dan membuat sudut lebih curam serta menutup saluran dari
bak penampung sehingga tidak ada celah ke luar bucket elevator.
c. Biji Rusak
Pada pengujian pertama, biji rusak rata-rata setelah dikeringkan dengan
pengering ERK-Hybrid adalah 29,73%. Biji rusak ini sudah merupakan akumulasi
kerusakan dari proses-proses sebelumnya. Setelah dipindahkan dengan bucket
elevator pada kecepatan putar 58,1 rpm adalah 29,83%. Sehingga terjadi
penambahan biji rusak akibat penggunaan mesin bucket elevator ketika kecepatan
putar puli atas 58,1 rpm adalah sebesar 0,1%. Sedangkan pada pengujian kedua,
biji rusak setelah dikeringkan dengan pengering ERK-Hybrid adalah 3,54% dan
setelah dipindahkan dengan bucket elevator pada kecepatan putar 147 rpm adalah
3,98%. Sehingga terjadi penambahan biji rusak akibat penggunaan mesin bucket
elevator pada kecepatan putar puli atas 147 rpm adalah sebesar 0,44%.
Penambahan biji rusak yang dihasilkan sangat kecil, hal ini menunjukkan bahwa
penggunaan bucket elevator sesuai untuk pemindahan bahan.
d. Daya Listrik
Daya listrik rata-rata dari hasil pengamatan pada penelitian ketika
kecepatan putar 58,1 rpm adalah 308 Watt dan energi 665 Watt/jam dan ketika
kecepatan putar 147 rpm membutuhkan daya sebesar 324 Watt dan energi 415
Watt/jam. Daya hasil pengamatan sudah sesuai, di mana kapasitas yang besar
membutuhkan daya besar pula. Hal ini didukung oleh Srivastava et al (1993) yang
menyatakan bahwa daya dipengaruhi densitas kamba, kecepatan gravitasi,
kapasitas dan tinggi pengangkutan. Dengan asumsi energi manusia per orang
2.500 kkal dan dibutuhkan tenaga 2 orang serta proses pemindahan biji jagung
berlangsung 1,63 jam, maka energi yang terpakai 4754 Watt/jam. Jika dibanding
dengan energi pemakaian bucket elevator 665 Watt/jam, maka terjadi
penghematan energi sebesar 4.089 Watt/jam.
3. Hasil Pengujian pada Tiga Tingkatan Kadar Air
Hasil pengujian pada tiga tingkatan kadar air yaitu: rata-rata 14%, 18%,
dan 28% disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4 Hasil pengujian pada tiga tingkatan kadar air
a. Sudut Curah (Angle of Repose)
Definisi sudut curah adalah sudut permukaan bebas tumpukan bahan
terhadap bidang horizontal. Sudut curah merupakan parameter yang dapat
digunakan untuk menentukan kemampuan aliran. Dalam penelitian ini dilakukan
pengukuran sudut curah pada tiga tingkat kadar air. Dari Tabel 4, didapatkan
sudut curah bahan dengan kadar air 14% kecil, yaitu 25,110 dibanding dengan
bahan dengan kadar air 18%, yaitu 31,630 dan bahan dengan kadar air 28%, yaitu
36,410. Hal ini dikarenakan bahan dengan kadar air 14% mempunyai kemampuan
mengalir sangat bebas dibanding dengan bahan dengan kadar air 18% dan 28%
yang hanya mengalir bebas. Interaksi kadar air terhadap sudut curah dapat dilihat
pada Gambar 2.
Gambar 2. Interaksi kadar air terhadap sudut curah
Gambar 2 menunjukkan semakin besar kadar air maka sudut curah yang
dihasilkan semakin besar. Hal ini dibenarkan oleh Wilcke B (1999) yang
menyatakan sudut curah tergantung pada : ukuran dan bentuk biji, kadar air, kadar
bahan baik atau asing, kehadiran jamur dan metode pengisian dan pengosongan
bahan. Sudut curah ini berpengaruh pada laju aliran pengumpanan, untuk kasus
bahan dengan kadar air tinggi, diperlukan sudut curah yang besar untuk
memudahkan laju aliran pengumpanan.
b. Daya Listrik
Kebutuhan daya listrik untuk menggerakkan motor penggerak puli atas,
saat pembebanan (pemindahan bahan jagung) untuk ketiga tingkat kadar air bahan
yang diuji, tidak memberikan perbedaan yang nyata, yaitu rata-rata 345,12 Watt.
Interaksi kadar air terhadap daya dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Interaksi kadar air terhadap daya
Namun demikian, bila dihitung kebutuhan energi untuk pemindahan bahan
yang sama (dengan daya yang sama), maka kebutuhan energi untuk memindahkan
bahan berkadar air lebih tinggi memerlukan energi yang lebih besar. Untuk
memindahkan 100 kg bahan berkadar air 28% dibutuhkan waktu 12 menit,
sehingga konsumsi energinya adalah 69 Watt.jam, sedangkan untuk kadar air 18%
dan 14% masing-masing 57 Watt.jam dan 34 Watt.jam. Interaksi kadar air
terhadap energi dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Interaksi kadar air terhadap energi
c. Biji Tersisa
Biji tersisa pada kasus pengangkatan 100 kg bahan hanya disebabkan oleh
bahan yang tertinggal di bagian dasar bucket elevator. Grafik interaksi kadar air
terhadap biji tersisa dapat di lihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Interaksi kadar air terhadap biji tersisa
Dari hasil pengamatan seperti pada Gambar 5, biji tersisa yang terjadi
lebih besar pada tingkat kadar air bahan yang lebih tinggi. Hal ini dikarenakan
bahan dengan kadar air kering (14 %) dengan mudah dapat mengalir dengan
bebas ke masing-masing bucket sehingga hanya sedikit yang tertinggal di bagian
dasar bucket elevator. Sebaliknya bahan dengan kadar air setengah kering (18%)
dan bahan dengan kadar air kering panen (28 %) mempunyai sifat kohesi sehingga
menyebabkan bahan tidak dapat mengalir dengan bebas ke masing-masing bucket.
d. Biji Rusak
Tingkat kerusakan biji pada pengujian dengan kadar air 14,18 dan 28 %
berturut–turut adalah 0,98 %, 1,31 % dan 2,25 %. Hal ini dapat dilihat pada
Gambar 6.
Gambar 6. Interaksi kadar air terhadap biji rusak
Gambar 6 menunjukkan bahwa biji jagung dengan kadar air lebih tinggi
menyebabkan tingkat kerusakan yang lebih besar. Hal ini dikarenakan bahan
dengan kadar air kering (14%) tidak mudah retak ketika berbenturan dengan
bagian bucket dan dicurahkan, dibandingkan dengan bahan berkadar air setengah
kering (18%) dan bahan berkadar air kering panen (28%).
e. Kapasitas
Kapasitas dengan tingkat kadar air berbeda menghasilkan nilai yang
berbeda secara signifikan. Hal ini dapat dilihat pada gambar 7.
Gambar 7. Interaksi kadar air terhadap kapasitas
Kecepatan putar puli atas yang direncanakan 184 rpm, ternyata yang
dihasilkan hanya 147 rpm, sehingga kapasitas yang direncanakan belum tercapai.
Hal ini karena terjadi slip pada sistem transmisi puli-sabuk V dari gear box
(keluaran) ke puli atas (penggerak) bucket elevator. Slip yang terjadi pada
kecepatan putar 184 rpm berkisar antara 15,22-17,39%. Selain itu, kapasitas tidak
tercapai karena volume bucket tidak terisi penuh, khususnya pada kasus
pemindahan bahan berkadar air tinggi. Bahan dengan kadar air kering (14%)
terangkut setengah sampai tiga per empat volume bucket dan waktu angkutnya
lebih cepat yaitu 6 menit untuk 100 kg bahan. Kapasitas pengangkutan dengan
kadar air kering tersebut lebih besar dibandingkan dengan bahan yang berkadar air
setengah kering (18%) dan berkadar air kering panen (28%), di mana bahan yang
terangkut hanya seperempat sampai setengah volume bucket sehingga waktu
angkut untuk 100 kg bahan lebih lama, yaitu masing-masing 10 menit dan 12
menit. Laju pemindahan tidak sama dengan laju pengumpanan dari ERK-Hybrid,
dimana laju pengumpanan dari ERK-Hybrid lebih kecil dari laju pemindahannya.
BAB 5. KESIMPULAN
1. Mesin bucket elevator hasil desain secara fungsional dapat memindahkan
bahan dari pengering (ERK)–ISD dan dapat menunjang alat pengering
Efek Rumah Kaca (ERK)-Hybrid dan In-Store Dryer (ISD).
2. Kapasitas yang diharapkan (1.400 kg/jam) tidak dapat tercapai
sepenuhnya, hanya 945,47 kg/jam, karena laju pengumpanan yang lebih
rendah dari laju pemindahan, adanya slip pada sistem transmisi puli-sabuk
V pada penggerak bucket elevator, tidak terpenuhinya volume bucket dan
jarak antar bibir bucket dengan lubang corong pemasukan yang lebar.
3. Biji tersisa akibat penggunaan bucket elevator terbesar disebabkan tercecer
di lantai luar bucket elevator. Biji tersisa berkisar antara 0,17%-0,27%.
4. Tingkat kerusakan biji jagung akibat penggunaan bucket elevator relatif
rendah berkisar 0,1-0,44%. Kerusakan biji lebih besar terjadi pada kadar
air yang lebih tinggi.
5. Daya listrik yang dibutuhkan untuk pengoperasian bucket elevator ini
adalah rata-rata 345,12 Watt dan energi per ton 345Watt/jam.
DAFTAR PUSTAKA
Di Martino, Vittorio and Nigel Corlett. (1998). Work organization and ergonomics. Geneva:International Labour office (ILO)
Djulin A, Nizwar S, Faisal K. 2003. Perkembangan Sistem Usahatani Jagung. Prosiding Ekonomi Jagung Indonesia. Badan Litbang Pertanian.
Exxon Chemical. 1994.Risk identification and priolitalitation Checklist for manual material Handling. Exxon Chemical
Kominfo. 2007. Produksi Jagung 2007 Diperkirakan Mencapai 12,38 Juta Ton. http://www. kominfo. go.id. [6 April 2008].
Simatupang P. 2003. Daya Saing dan Efisiensi Usahatani Jagung Hibrida di Indonesia. Pusat Penelitian Sosial Ekonomi Pertanian. Badan Litbang Pertanian.
Srivastava AK, Goering CE, Rohrbach RP. 1993. Engineering Principles of Agricultural Machines. USA : American Society of Agricultural Engineers.
Wilcke B. 1999. Calculating Bushels. University of Minnesota. USDA and Minnesota Counties Coorperating.