“studi inovasi peralatan steam wood untuk membuat … · duabuahwatermurss 304 ... ul1 0.12318841...
Post on 16-Jul-2018
218 Views
Preview:
TRANSCRIPT
28/10/2013
1
Fajar SuryantoNRP. 4109100092
Dosen Pembimbing : Ir. Heri Supomo M.Sc.Bidang Studi : Industri Perkapalan
JURUSAN TEKNIK PERKAPALANFakultas Teknologi KelautanInstitut Teknologi Sepuluh NopemberSurabaya2013
“Studi Inovasi Peralatan Steam Wood untuk Membuat Gading Kapal Berbahan Laminasi Bambu”
Sidang Tugas Akhir (P3)Kamis, 4 Juli 2013
Ruang Bidang StudiTeknik Perkapalan
28/10/2013
3
LATAR BELAKANG
33
• Kebutuhan dengan ketersediaan kayu yang semakinbertolakbelakang
• Perlu dikembangkan teknologi bahan alternatifpengganti kayu. Salah satu bahan yang dapat dijadikansebagai alternatif pengganti kayu adalah bambu.
• Bambu memiliki sifat mekanis yang hampir samadengan kayu. Oleh karena itu proses pembengkokanatau pelurusan bambu perlu dibantu dengan alatpemanas. Pemanas diperlukan untuk melunakkan bilahbambu sehingga mudah dibentuk.
• Metode pemanasan yang sering digunakan adalahmenggunakan panas api untuk pembengkokan kayucukup banyak digunakan oleh industri perkayuan rumahtangga atau khususnya pada industri kapal kayu.
28/10/2013
4
RUMUSAN MASALAH
44
1. Bagaimana merancang peralatan steam wood (penguapan) sebagai alat bantu dalam proses pembengkokan bambu laminasi
2. Apakah pengaruh dari perlakuan panas menggunakan uap dan pembakaran berdampak kepada kekuatan dan elastisitas bambu.
3. Metode manakah yang lebih baik dalam pembentukan gading kapal berbahan bambu laminasi
28/10/2013
5
BATASAN MASALAH
55
Batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah :
Lem yang digunakan adalah lemepoxy “marine use”
1. Bambu yang digunakan adalah jenis bambu Betung (Dendrocalamus asper)
2. Lem yang digunakan adalah lem epoxy 3. Kapal yang diamati memiliki ukuran 30 GT4. Bentuk gading yang digunakan memiliki kelengkungan half girth
tersulit dalam proses pembentukannya5. Gading yang dibuat sebanyak dua buah dengan masing-masing
perlakuan panas menggunakan penguapan dan pemanasan menggunakan api
6. Regulasi yang dipakai untuk pengujian adalah ASTM D 3039 dan 3410
28/10/2013
6
PENGADAAN KAPAL TANGKAP IKAP 30 GT KEPRIKonsultan perencana PT SEATECH Indonesia
Gading yang dipakai Frame No. 4 S = 3,1729 m ≈ 3 m
28/10/2013
7
TUJUAN
77
1. Merancang peralatan penguapan untuk bambu yang akan dilaminasi
2. Membandingkan hasil kekuatan gading kapal berbahan laminasi kayu yang mendapatkan proses penguapan dan pemanasan dengan api
3. Mengetahui metode manakah yang cocok sebagai alat bantu membuat gading kapal berbahan bambu laminasi.
28/10/2013
8
MANFAAT
88
Manfaat dari Tugas Akhir ini adalah 1. Dapat memberikan gambaran serta data masukan untuk
merancang alat penguapan kayu (steam wood) yang berguna untuk membuat gading kapal berbahan laminasi bambu.
2. Dapat digunakan sebagai referensi metode perlakuan panas bilah bambu yang terbaik dalam pembentukan gading kapal
28/10/2013
9
HIPOTESA
Penggunaan peralatan steam wood ini dapat membantu dalam proses pembengkokan gading sebagai konstruksi kapal kayu. Perlakuan penguapan bilah bambu lebih efisien dibanding pemanasan menggunakan panas api dan mempermudah pembentukan gading dengan tingkat kelengkungan half girth yang cukup tinggi.
28/10/2013
11
METODOLOGI
1111
• Laboratorium CNC dan Pengerjaan Logam, Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
• Laboratorium Produksi dan Manajemen Perkapalan ITS, Surabaya
• Laboratorium Konstruksi dan Kekuatan Jurusan Teknik Perkapalan ITS
Tempatpelaksanaan
28/10/2013
12
METODOLOGI
1212
Peralatan
• Jig Saw• Jangka Sorong• Gergaji tangan• Mesin serut 82 mm• Mesin amplas orbital• Las karbit• Mesin Las SMAW• Metal Cutting Wheel• Mesin bubut CNC• Mesin serut meja• Empat buah kempa C 9”• Dua puluh lima kempa
modifikasi• Wood Moisture Meter• Peralatan pembentuk gading
kapal kayu• Universal Testing Machine
Bahan
• Bambu Betung (Dendrocalamus asper) jumlah 150 bilah dengan dimensi panjang 3 m dengan tebal 1 cm
• Lem Epoxy (Marine use)• Electrode E 308 dia. 2 mm• Dua buah LPG tabung 3 Kg
28/10/2013
13
DIAGRAM ALIR PENELITIAN
1313
Tahap Persiapan
Mulai
Studi LiteraturPenelitian sebelumnyaBuku yang relevanReferensi dari internet
Persiapan Alat, Material dan Bahan
Persiapan Alat :
Jangka SorongGergaji tanganJig SawBand SawGerinda tanganMesin serut 82 mmMesin amplas orbitalLas karbitMesin Las SMAWMetal Cutting WheelUniversal Testing Machine
Persiapan Material :
Water Pipe Galvanize panjang 3 m, od 4.4”Flexible Pipe panjang 1.5 m, dia. ¾”Drum galvanize dia. 35 cm, tinggi 40 cmDua buah Water mur SS 304 ¾” Satu buah Ball Valve ¾” Satu buah Ball Valve ½”Satu buah Double Nipple SUS 304 ¾”Satu buah Double Nipple SUS 304 ½”Dua buah Stainless Steel pipe ¾” panjang 16 cm
Persiapan Bahan :
Bambu Betung (Dendrocalamus asper)jumlah 150 bilah dengan dimensi panjang 3 m dengan tebal minimum 0.5 cm dan maksimal 1 cmLem Epoxy (Marine use)Electrode E 308 dia. 2 mmEmpat buah LPG tabung 3 Kg
Merangkai material menjadi peralatan Steam wood
Pemotongan enam batang bambu menjadi 150 bilah bambu menggunakan Wood Planner Machine dengan dimensi lebar 3 cm, min. 0.5 cm, dan panjang 3 m
A
28/10/2013
14
DIAGRAM ALIR PENELITIAN
1414
Tahap Pengujian
Tahap Pemrosesan
Tahap Analis
Melakukan penguapan bilah bambu menggunakan peralatan Steam wood
Membentuk dua buah gading dengan metode tekuk menggunakan alat pencetak gading dan kempa
sesuai dengan bentuk gading yang sudah ditentukan tanpa menggunakan lem
Analisa data dan Kesimpulan
Selasai
Merekatkan bilah bambu menggunakan lem epoxy dengan jumlah kadar air pada bilah bambu 12‐18%
dalam waktu maksimal satu hari
Menghitung prosentase kadar air bilah bambu menggunakan alat Wood Moisture Meter
Membuat tiga spesimen uji tarik dan tekan sesuai standar ASTM D 3039 dan 3410 untuk masing‐masing gading
Melakukan pengujian tarik menggunakan peralatan Universal Testing Machine
Melakukan pemanasan bilah bambu menggunakan api
A
28/10/2013
15
BILAH BAMBU
1515
Bambu Betung Pembersihan buku-buku bambu
Penipisan bilah bambu
Hasil penipisan
28/10/2013
23
PENGUAPAN
2323
Mekanisme penguapan bilah bambu yaitu;
• Merebus air didalam drum sebagai boiler penghasil uap menggunakan kompor gas bertekanan tinggi. Dibutuhkan waktu 15 menit hingga uap masuk kedalam steam tube
• Uap bertekanan dialirkan melalui pipa fleksibel menuju pipa penguapan.
• Memasukkan bilah bambu kedalam pipa penguapan dengan jumlah maksimal 15 bilah. Pada pipa penguapan terdapat katup yang berfungi mengeluarkan air hasil penguapan. Katup rutin dibuka agar tidak terjadi genangan air didalam pipa
• Menguapkan bilah bambu selama satu jam• Mengukur kadar air dan suhu pada bilah bambu yang sudah
selesai diuapkan.
28/10/2013
24
PENGUAPAN
2424
Mekanisme penguapan bilah bambu yaitu;
Perebusan air dalam boiler
Bambu yang sudah diuapkan
Pengukuran kadar air dan suhu bilah
28/10/2013
25
PEMBAKARAN
2525
Mekanisme pemanasan dengan api bilah bambu yaitu;
• Merendam bilah kedalam kolam air selama 5 menit, kondisi pembakaran memang harus dalam keadaan basah. Kadar air dalam bambu berkisar 75-80%.
• Memanaskan satu per satu bilah dengan menggunakan nyala api dari kompor sambil dibengkokkan perlahan
28/10/2013
26
PEMBAKARAN
2626
Mekanisme pemanasan dengan api bilah bambu yaitu;
Perendaman bilah Pemanasan dengan api
28/10/2013
27
PEMBENTUKAN
2727
Mekanisme pembentukan gading
Peletakan sketsa bentuk gading diatas matras
Pembentukan dengan bantuan kempa
Hasil pembentukan
28/10/2013
28
LAMINASI
2828
Mekanisme pengeleman bilah menjadi gading
Pengeleman bilah bambu Lem Epoxy
28/10/2013
29
SPESIMEN UJI
2929
Mekanisme pembuatan spesimen uji tarik• Memotong bagian curve section dan straight section dari gading yang sudah dibuat• Kemudian memotong balok laminasi menjadi tiga bagian secara memanjang
menggunakan circular saw sehingga didapatkan tiga buah balok laminasi denganukuran 25 x 20 x 250
• Memotong bagian curve section dan straight section dari gading yang sudah dibuat• Balok \dipotong menjadi empat bagian secara memanjang dengan lebar masing –
masing 25 mm sehingga didapatkan tiga buah balok berukuran 25 x 25 x 150.
Mekanisme pembuatan spesimen uji tarik
Pembuatan Spesimen
28/10/2013
30
SPESIMEN UJI
3030
Straight dan Curve Section
Lem Epoxy
Spesimen uji tarik Spesimen uji tekan
28/10/2013
32
HASIL PENGUJIAN
3232
Hasil Pengujian Tarik Metode Pembakaran Curve Section
• Spesimen uji tarik untuk gading dengan metode perlakuan pemanasan dengan apidilakukan dengan jumlah tiga test perlakuan pembakaran seksi lengkung (curvesection) Selanjutnya untuk spesimen tarik metode pembakaran seksi lengkungdinamakan dengan BC (bakar curve) dan UC (Uap Curve) untuk metode penguapan.
Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2)BC1 0.3478 5.15 6.55 23.45 153.60 33.5292 341.7858BC2 0.3696 4.75 5.7 24.5 139.65 34.0136 346.7238BC3 0.3478 4.5 5.8 24.5 142.10 31.6678 322.8118
Hasil Pengujian Tarik Metode Penguapan Curve Section
Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2)UC1 0.30434783 4.6 4.9 24.05 117.85 39.03432475 397.9034123UC2 0.24637681 5.25 4.5 23.5 105.75 49.64539007 506.0692158UC3 0.30434783 3.85 4.7 24 112.80 34.13120567 347.9225859
Tabel Hasil Uji Tarik Bakar Curve
Tabel Hasil Uji Tarik Uap Curve
28/10/2013
33
HASIL PENGUJIAN
3333
Perbandingan Kekuatan Tarik Untuk Curve Section
• Didapatkan hasil dari data pengujian tarik untuk seksi lengkung (curve section).Metode uap menghasilkan nilai kuat tarik curve section lebih baik yaitu 40.937 MPa.Selanjutnya untuk tabel hasil pengujian yang terbaik antara penguapan danpembakaran akan diberi warna hijau dan untuk hasil yang kurang baik akan diberiwarna merah seperti pada tabel dibawah
Spesimen Tegangan
UC1 39.034 UC2 49.645 UC3 34.131
Rata‐rata 40.937
Spesimen TeganganBC1 33.529 BC2 34.014 BC3 31.668
Rata‐rata 33.771 Tabel Hasil Uji Spesimen Tarik Bakar
CurveTabel Hasil Uji Spesimen Tarik Uap
Curve
28/10/2013
34
HASIL PENGUJIAN
3434
• Pengujian berikutnya adalah pengujian tarik seksi lurus untuk gading denganmetode perlakuan pembakaran dengan api. Dalam perlakuan pembakaran seksilurus (straight section) selanjutnya dinamakan dengan BL (bakar lurus) dan ULuntuk uap seksi lurus
Hasil Pengujian Tarik Metode Pembakaran Straight Section
Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2)BL1 0.2826087 4.1 6.2 24.8 153.76 26.66493236 108.7255142BL2 0.36231884 6.15 6.1 24.85 151.59 40.57129663 165.4283247BL3 0.37318841 6 5.95 24.25 144.29 41.58364377 169.5561418
Hasil Pengujian Tarik Metode Pembakaran Straight Section
Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2)UL1 0.12318841 3.3 4.25 20 85.00 38.82352941 395.7546321UL2 0.2826087 4.1 4.4 21.3 93.72 43.74733248 445.9463046UL3 0.34782609 4.7 4.5 20.8 93.60 50.21367521 511.8621327
Tabel Hasil Uji Tarik Bakar Lurus
Tabel Hasil Uji Tarik Uap Lurus
28/10/2013
35
HASIL PENGUJIAN
3535
Perbandingan Kekuatan Tarik Untuk Straight Section
• Metode penguapan menghasilkan kuat tarik seksi lurus lebih baik sebesar 44.262MPa dibandingkan dengan bakar seksi lurus. Tabel warna hijau menerangkan bahwategangan tarik metode penguapan untuk seksi lurus lebih baik dibanding denganmetode pembakaran yang diterangkan dengan tabel warna merah.
Spesimen TeganganBL1 26.665 BL2 40.571 BL3 41.584
Rata‐rata 36.273
Spesimen TeganganUL1 38.824 UL2 43.747 UL3 50.214
Rata‐rata 44.262 Tabel Hasil Uji Spesimen Tarik Bakar
LurusTabel Hasil Uji Spesimen Tarik Uap
Lurus
28/10/2013
36
HASIL PENGUJIAN
3636
Hasil Pengujian Tekan Metode Pembakaran Curve Section
• Spesimen uji tarik untuk gading dengan metode perlakuan pemanasan dengan apidilakukan dengan jumlah tiga test piece. Spesimen uji tarik yang tampak padagambar di bawah ini dibentuk sesuai dengan standar ASTM D 3410. Dalamperlakuan pembakaran seksi lengkung (curve section) selanjutnya dinamakandengan BC (bakar curve) dan UC untuk metode penguapan.
Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2)BC1 0.03 5.1 11.1 12 133.20 38.28828829 390.2985554BC2 0.03 5.2 10.8 13.15 142.02 36.61456133 373.2371185BC3 0.03 6 11.4 13.4 152.76 39.27729772 400.380201
Hasil Pengujian Tekan Metode Penguapan Curve Section
Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2)UC1 0.04 7 11.2 14.2 159.04 44.01408451 448.6654894UC2 0.03 6.3 10.4 13.7 142.48 44.21673217 450.7312148UC3 0.04 6.6 9 13.4 120.60 54.72636816 557.8630801
Tabel Hasil Uji Tekan Bakar Curve
Tabel Hasil Uji Tekan Uap Curve
28/10/2013
37
HASIL PENGUJIAN
3737
Perbandingan Kekuatan tekan untuk Curve Section
• Didapatkan hasil dari data pengujian tekan untuk seksi lengkung (curve section).Metode penguapan mengasilkan kuat tekan curve section lebih baik yaitu 47.552MPa dibandingkan dengan metode pembakaran yang hanya bernilai 38.06 MPaPada penjelasan pengujian tarik metode penguapan baik seksi lurus maupunlengkung di atas jauh lebih baik dibandingkan menggunakan metode pembakaran.
Spesimen TeganganBC1 38.288 BC2 36.615 BC3 39.277
Rata‐rata 38.060
Spesimen TeganganUC1 44.014 UC2 44.217 UC3 54.726
Rata‐rata 47.652 Tabel Hasil Uji Spesimen Tekan Bakar
CurveTabel Hasil Uji Spesimen Tekan Uap
Curve
28/10/2013
38
HASIL PENGUJIAN
3838
Hasil Pengujian Tekan Metode Pembakaran Straight Section
• Dalam perlakuan pembakaran seksi lurus (straight section) selanjutnya dinamakandengan BL (bakar lurus) dan UL untuk metode penguapan seksi lurus
Hasil Pengujian Tekan Metode Penguapan Straight Section
Tabel Hasil Uji Tekan Bakar Lurus
Tabel Hasil Uji Tekan Uap Lurus
Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2)BL1 0.04 6.7 10 13 130.00 51.53846154 210.1466322BL2 0.05 6.4 10.5 12.7 133.35 47.99400075 195.6941927BL3 0.04 4.8 11.4 11.85 135.09 35.53186764 144.8801943
Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2)UL1 0.03 7.8 11.2 12.7 142.24 54.83689539 558.9897593UL2 0.04 5.8 10.5 12.5 131.25 44.19047619 450.4635697UL3 0.04 7.7 11 12 132.00 58.33333333 594.6313286
28/10/2013
39
HASIL PENGUJIAN
3939
Perbandingan Kekuatan tekan untuk Straight Section
• Dari data pengujian tekan diatas untuk seksi lurus (straight section). Metodepenguapan mengasilkan kuat tekan straight section lebih baik yaitu 52.454 MPadibandingkan dengan metode pembakaran yang hanya bernilai 45.021 MPa.
Tabel Hasil Uji Spesimen Tekan Bakar Lurus
Tabel Hasil Uji Spesimen Tarik Uap Lurus
Spesimen TeganganBL1 51.538 BL2 47.994 BL3 35.532
Rata‐rata 45.021
Spesimen TeganganUL1 54.837 UL2 44.190 UL3 58.333
Rata‐rata 52.454
28/10/2013
40
Analisa Ekonomis
4040
Biaya Material Steam Tube
No Material Dimensi Jumlah Harga Satuan (Rp) Total (Rp)1 Pipa air galvanis 3 m 1 275,000 275,0002 Flexible pipe 3/4"x1,5 m 1 265,000 265,0003 Drum galvanis Ø35 cmx40 cm 1 150,000 150,0004 Water mur 3/4" 2 32,500 65,0005 Double nipple 3/4" 1 16,500 16,5006 Kompor gas 1 150,000 150,0007 Regulator gas 1 65,000 65,0008 Ball valve 3/4" 1 50,000 50,0009 Ball valve 1/2" 1 21,000 21,00010 Pressure gauge 1/2" 1 65,000 65,00011 Pipa stainless steel 3/4"x16cm 2 15,000 30,00012 Pelat stainless steel Ø12 cm 2 10,000 20,00013 Mur M14 3 2,000 6,000Jumlah 1,178,500
Tabel Biaya Material
28/10/2013
41
Analisa Ekonomis
4141
Biaya KonsumableNo Jenis Dimensi Jumlah Harga Satuan (Rp) Total (Rp)1 Electrode E 308 Ø 2 mm 0,5 kg 15,970 79,8502 Gas 3 kg 3 tabung 13,000 39,0003 Velcro rubber pad Ø 4" 3 8,000 24,0004 Amplas bulat 60,80,100,120 @ 5 buah 1,000 20,0005 Lem Epoxy 2 kg 4 112,500 450,000
612,850Jumlah
No Jenis Jumlah Harga Satuan (Rp) Total (Rp)1 Moisture meter 1 2,000,000 2,000,0002 Digital thermometer 1 99,000 99,0003 Jangka sorong 1 45,000 45,0004 Meteran 1 5,000 5,0005 Clamp C 9" 4 22,500 90,0006 Stopwatch 1 50,000 50,0007 Sarung tangan silikon 1 13,000 13,0008 Gergaji band saw 1 330,000 330,000Jumlah 2,632,000
Biaya Peralatan Pendukung
JumlahBiaya Material Rp1,178,500Biaya Konsumable Rp612,850Biaya pendukung Rp2,632,000Total Rp4,423,350
Jenis
Tabel Biaya Material
Tabel Biaya Peralatan Pendukung
Tabel Total Biaya Peralatan Steam Tube
28/10/2013
42
Analisa Ekonomis
4242
Biaya Produksi bambu per m3Metode Penguapan
Biaya Produksi bambu per m3Metode Penguapan
28/10/2013
43
KESIMPULAN
4343
• Hasil pengujian didapatkan kuat tarik perlakuan bakar seksi lengkung 33.771MPa, perlakuan bakar seksi lurus 36.273 MPa, sedangkan untuk perlakuanpenguapan seksi lengkung 40.937 MPa, perlakuan penguapan seksi lurus44.262 MPa. Untuk kuat tekan perlakuan bakar seksi lengkung 38.06 MPa,perlakuan bakar seksi lurus 45.021 MPa, sedangkan untuk perlakuanpenguapan seksi lengkung 47.652 MPa, perlakuan penguapan seksi lurus 52.452MPa.
• Dari segi ekonomis kedua metode, biaya pembuatan gading bambu yangdikeluarkan untuk melakukan metode penguapan adalah Rp 12,373,350 jauhlebih besar dibandingkan produksi gading menggunakan metode pembakaranyaitu Rp 8,139,000.
• Dapat ditarik kesimpulan yaitu;1. Metode penguapan sangat efektif digunakan sebagai metode bantuan dalam
membentuk gading kapal, khususnya gading kapal berbahan laminasi bambu.2. Untuk perbedaan besar investasi dari kedua metode tersebut sebesar Rp
4,287,350, besar investasi diawal akan memberikan hasil yang lebih baik dalam pembentukan gading kapal berbahan bambu laminasi
top related