BAB II

KAJIAN PUSTAKA2.1.Belt Conveyor

Belt Conveyor merupakan alat yang digunakan untuk memindahkan tanah, pasir, kerikil batuan pecah beton. Kapasitas pemindahan material oleh belt conveyor cukup tinggi karena material dipindahkan secara terus menerus dalam kecepatan yang relatif tinggi

Ada beberapa jenis belt yang umum digunakan pada belt conveyor, antara lain :

1. Belt yang terdiri dari rangka kain dengan penutup karet (fabric carcass rubber belt). Digunakan di pabrik atau sebagai alat angkut untuk bahan galian dan bahan tambang dengan jarak relatif pendek.

2. Belt yang terdiri dari rangka kawat baja dengan penutup karet (steel cord rubber belt). Belt ini banyak digunakan untuk mengangkut bahan galian atau bahan tambang dengan jarak yang relatif panjang

3. Belt yang terbuat dari bahan kain/kanvas. Belt jenis ini umumnya digunakan pada pabrik untuk mengangkut material satuan dengan kapasitas yang relatif sangat rendah.

4. Belt yang terbuat dari bahan metal, baik berupa plat baja tipis maupun berupa anyaman kawat baja. Belt dengan bahan plat baja tipis hanya untuk memindahkan dari satu alat ke alat lainnya, sedangkan belt yang berupa anyaman kawat baja biasanya digunakan pada peralatan conveyor pengering kontinyu atau pada conveyor pendingin.

Keuntungan menggunakan belt conveyor antara lain :

1. Lebih ekonomis,

2. Aman dalam pengoperasiannya,

3. Andal, jangkauan kapasitas dan kondisi operasi yang sangat luas,4. Ramah terhadap lingkungan Disamping dengan kemajuan teknologi dalam pembuatan karet penutupnya, belt conveyor telah digunakan untuk berbagai macam kondisi operasi antara lain :

1. Temperatur kerja rendah sampai tinggi

2. Untuk angkutan material yang bersifat tidak abrasif sampai material yang sangat abrasif

3. Untuk angkutan material yang tidak mengandung minyak sampai yang mengandung minyak.

4. Untuk angkutan bahan-bahan kimia

Jika dilihat dari kondisi di atas maka belt conveyor sangat handal untuk digunakan dalam beberapa penerapan antara lain :

1. Sebagai alat angkut material tambang/galian dari lokasi penambangan ke lokasi penumpukan.

2. Sebagai alat angkut untuk proses pabrik semen, pabrik briket batubara, pabrik pupuk dan lain-lain.

3. Sebagai alat muat ke kapal/tongkang pada pelabuhan muat batubara, batu pecah dan lain-lain.

4. Sebagai alat pengumpul (stockpiling) di lokasi penumpukan batubara, batu pecah, batu kapur, garam dan lain-lain.

5. Dengan bantuan peralatan pengumpan (feeding equipment) digunakan untuk alat pengambil kembali (reclaiming) material dari tempat penumpukan.2.2.Bagian-bagian Belt ConveyorBagian-bagian penting belt conveyor ( Prodjosumarto, 1989 ) :

1. BeltBelt adalah bagian yang membawa material yang diangkut. Belt terbuat dari beberapa lapis tenunan benang kapas yang tebal membentuk carcass. Kekuatan belt dinyatakan oleh jumlah lapisan dan berat beberapa lapisan tersebut. 2. IdlerAdalah bagian yang menahan atau menyangga belt. Menurut letak dan fungsinya, idler dibagi menjadi dua yaitu :

a. Idler atas (carrying idler), berfungsi sebagai penahan belt bermuatan.

b. Idler bawah atau idler balik (return idler), berfungsi untuk menahan belt kosong.3. Centering device

Centering device berfungsi untuk mencegah agar belt tidak meleset dari rollers digunakan belt training conveyor.4. Drive units

Pada belt conveyor, daya gerak dipindahkan ke belt oleh adanya gesekan antara belt dan pulley penggerak, karena belt melekat sekeliling pulley yang diputar oleh motor.5. Take-ups

Take-ups berfungsi untuk mengatur tegangan belt dan untuk mencegah slip antara belt dengan pulley penggerak karena bertambah panjangnya belt.

6. Bending the beltAdalah bagian yang berfungsi untuk melengkungkan belt, antara lain :

a. Pulley terakhir atau pertengahan

b. Susunan roller-rollerc. Adanya lenturan belt7. FeederUntuk pemuatan material ke belt dengan kecepatan yang teratur. Dari feeder dapat langsung ke belt atau melalui corongan untuk mengurangi benturan pada waktu material jatuh ke belt.

8. Trippers

Adalah alat untuk menumpahkan muatan pada suatu tempat, karena kadang-kadang muatan harus dicurahkan pada beberapa tempat yang berbeda pada ujung belt.9. Belt cleaner

Dipasang agar material tidak melekat pada return belt, karena belt, pulley, dan conveyor yang bersih akan memperpanjang umur belt.

10. Skirts

Untuk mencegah ceceran pada loading point. Terbuat dari logam atau kayu dan dapat dipasang tegak atau miring.

11. Holdback

Untuk mencegah agar belt conveyor yang membawa muatan ke atas tidak berputar kembali ke bawah jika daya putar dihentikan.

12. Kerangka (frame)

Pondasi utama yang dibuat sedemikian rupa sehingga jalannya belt diatasnya baik. Hal ini sangat tergantung pada medan operasinya (mendatar, miring, atau kombinasi keduanya).

13. Motor penggerak

Untuk menggerakan drive pulley. Daya dari motor harus disesuaikan untuk keperluan :

a. Menggerakkan belt kosong dan mengatasi gesekan-gesekan antara conveyor dengan komponen lain

b. Menggerakkan muatan secara mendatar (horizontal)

c. Mengangkat muatan secara tegak (vertikal)

d. Menggerakkan tripper dan perlengkapan lain

e. Memberikan percepatan pada belt bermuatan, bila diperlukan.

Sumber : Prodjosumarto, 1989 Gambar 2.1 Skema Belt conveyor2.3.Rancangan Belt conveyor

Untuk mendesain suatu sistem belt conveyor yang baik, perlu data yang tepat mengenai karakteristik material yang akan diangkut, meliputi (James, 2008):1. Bulk density (berat jenis curah) material kg/m32. Ukuran butir dan distribusi ukuran butir mm dan %

3. Kondisi material : basah, kering, lengket, berdebu dan lain-lain

4. Karakteristik material : keras, lunak, abrasif ditentukan dengan index kekerasan material HGI,

5. Sudut jatuh bebas (angle of repose),

6. Sudut tumpah (angle of surcharge)

7. Nama material yang dibawa.

8. Temperatur

Data-data lain yang dibutuhkan dalam perancangan sistem belt conveyor adalah :

1. Kapasitas yang dibutuhkan, termasuk kapasitas rata-rata, kapasitas minimum dan kapasitas maksimum.

2. Jenis dan lokasi sistem pengumpan ke sistem belt conveyor.

3. Jenis dan lokasi sistem penumpukan.

4. Profil dan jalur sistem belt conveyor.

5. Ketersediaan sumber daya listrik

6. Kondisi operasi jumlah jam operasi perhari dan perbulan , kondisi cuaca dan kondisi lapangan.Secara umum acuan pemilihan komponen yang ekonomis dari sistem belt conveyor sangat ditentukan oleh kriteria berikut :1. Untuk pemilihan lebar dan kecepatan sabuk

a. Semakin lebar sabuk, akan semakin ekonomis

b. Semakin tinggi kecepatan sabuk, akan semakin ekonomis

2. Untuk pemilihan conveyora. Semakin sedikit jumlah roll, akan semakin ekonomis

b. Semakin jauh jarak antar conveyor, akan semakin ekonomis

3. Untuk sistem penggerak, semakin sedikit jumlah sistem penggerak, akan semakin ekonomis

4. Untuk pemilihan sistem pengencang (take up), sistem pengencang sekrup (screw take up) dan gravitasi relatif lebih mudah.

Namun demikian kondisi tersebut tidak selalu dapat dipenuhi dalam suatu sistem belt conveyor, yang disebabkan :

1. Adanya batasan minimum kecepatan dan lebar belt2. Menyesuaikan dengan sistem pengumpan dan sistem pencurah

3. Standarisasi komponen dengan sistem belt conveyor yang sudah ada, maupun standarisasi komponen antar belt conveyor yang baru dibangun untuk mengurangi jenis komponen sehingga dapat mengurangi jumlah suku cadang.

4. Keterbatasan ruang yang tersedia dan kondisi topografi yang ada.

Dalam perancangan belt conveyor, kapasitas yang ditunjukkan dalam satuan ton perjam merupakan parameter yang sangat penting karena berpengaruh langsung terhadap biaya keseluruhan dari sistem belt conveyor yang akan dibangun, antara lain :1. Kapasitas terjamin (guaranteed capacity)

Merupakan kapasitas yang lebih bermakna kontraktual. Pemasok harus menjamin bahwa sistem belt conveyor yang dibuat akan mampu mengangkut material dengan kapasitas terjamin pada rentang waktu tertentu sesuai dengan metode yang disepakati.

2. Kapasitas desain/rancangan (design capacity)

Merupakan kapasitas dimana sistem conveyor tersebut dirancang / didesain. Dimana kapasitas maksimum risiko sudah dipertimbangkan. Yang dimaksud risiko ini yaitu untuk melindungi terhadap kesalahan teknis yang tidak terduga dan konsekuensi komersial akibat ketidaktercapaian kapasitas terjamin.

3. Kapasitas komisioning (commissioning capacity)

Merupakan kapasitas yang dicapai pada saat dilakukannya uji komisioning.4. Kapasitas aktual operasi (actual operating capacity)Merupakan kapasitas yang dicapai pada saat operasi actual. Kapasitas ini biasanya lebih kecil dari kapasitas terjamin dan kapasitas desain, karena adanya gangguan-gangguan minor yang terjadi pada saat operasi.2.4.Karakteristik Material Curah (Bulk Material)

a. Karakteristik material

Karakteristik material yang sangat penting pada saat perancangan sistem belt conveyor antara lain :

1. Sudut jatuh bebas (angle of repose), adalah sudut antara bidang horizontal dengan permukaan material pada tumpukan, jika material tersebut dijatuhkan secara bebas.

2. Sudut tumpah (angle of surcharge), adalah sudut antara bidang horizontal dengan permukaan material pada saat material tersebut diangkut dengan belt conveyor.

3. Mampu alir (flowability), adalah derajat kebebasan partikel atau sekelompok partikel material secara individu untuk bergerak jika material tersebut digerakkan dengan suatu gaya gravitasi atau gaya lainnya. Mampu alir akan material akan ditentukan oleh ukuran dan bentuk partikel halus dan kasar, kekasaran permukaan partikel, komposisi antara partikel halus dan kasar dan kandungan air. Fungsi alir (Flow Function) digunakan untuk mengukur mampu alir material dan ditentukan dari uji geser langsung (direct shear), uji regangan control (controlled strain) pada kandungan air konstan.

4. Berat jenis curah adalah berat material dalam keadaan curah/lepas atau tanpa pemadatan persatuan volume (dalam t/m3 atau kg/ m3). Berat jenis curah ini mendekati kondisi berat jenis material yang diangkut melalui conveyor.

5. Abrasifitas, adalah suatu kombinasi karakteristik fisik dari material yang bergerak yang mampu untuk menggores permukaan material lain pada bidang kontak. Abrasivitas material ditentukan oleh kekerasan partikel material, bentuk partikel material, berat jenis curah dan ukuran material.

6. Sudut gesek eksternal adalah sudut antara sumbu tegangan normal (horizontal) dan wall yield locus atau suatu kurva yang menunjukkan hubungan antara tahanan geser (shear resistance) terhadap tegangan normal (normal stress) yang bekerja antara material curah dan permukaan bahan tempat dimana material tersebut bergeser.

7. Sudut gesek internal adalah sudut antara sumbu tegangan normal (horizontal) dan the yield locus, yang menunjukkan hubungan antara tegangan geser dan tegangan normal akibat geseran (sliding atau rolling) antar material itu sendiri.

8. Sudut gelincir adalah sudut antara bidang horizontal dengan permukaan bidang datar yang mengakibatkan sejumlah material akan menggelincir akibat beratnya sendiri.

9. Kekerasan material, biasanya ditentukan dengan menggunakan uji Rockwell, Brinnel atau Vickers. Semua alat tersebut mengukur tahanan terhadap lekukan (indentation) pada beban statis

10. Ukuran butir adalah ukuran butir yang diperoleh dari analisa ayakan standar.

11. Kohesifitas merupakan derajat dimana butir material cenderung melekat bersama-sama, yang akan menghasilkan tegangan geser ekstra jika ditekan.b. Kelakuan material pada belt conveyor.

Kelakuan material pada belt conveyor sangat dipengaruhi oleh pergerakan, kemiringan dan kecepatan belt conveyor yang membawa material tersebut. Disebabkan belt conveyor bergerak melintasi conveyor, maka material yang ada di atas conveyor tersebut cenderung teragitasi yang berakibat material dengan ukuran besar cenderung bergerak ke permukaan, sedangkan material dengan ukuran kecil bergerak sebaliknya. Hal ini menyebabkan sudut tumpah (surcharge angle) cenderung semakin kecil. Sudut tumpah ini dikenal sebagai sudut tumpah dinamis (dynamic surcharge angle).

Dalam menghitung luas penampang material pada perancangan belt conveyor, sudut tumpah yang dipilih adalah sudut tumpah dinamis. Jika tidak ada data, besarnya sudut tumpah dinamis ini kira-kira 50 lebih kecil dari sudut tumpah statis.

Di samping itu adanya perbedaan kecepatan antara material dan belt conveyor pada titik umpan atau titik curah dapat menyebabkan terjadinya percepatan pada material yang selanjutnya dapat berakibat terjadinya turbulensi pada material. Turbulensi ini menjadi semakin besar, karena kecepatan vertikal material pada titik umpan atau titik curah biasanya harus diredam dengan menggunakan conveyor yang mampu menahan beban kejut (impact conveyor) yang umumnya dengan menggunakan lapisan karet sebagai peredam. Akibat dari sifat karet yang elastik inilah yang akan menambah gerakan turbulensi material.c. Pengaruh Sudut kemiringan

Luas penampang material nominal dihitung berdasarkan luas penampang pada bidang vertikal. Karenanya pada posisi mendaki atau menurun luas penampang material cenderung lebih kecil dibandingkan pada posisi horizontal. Meskipun demikian, dalam banyak kasus pengaruh inklinasi atau deklinasi secara umum lebih kecil dari 3%, sehingga seringkali diabaikan.

2.5.Produksi Belt Conveyor

Jumlah material yang dapat diangkut oleh belt conveyor tergantung :

1. Lebar belt2. Kecepatan belt3. Sudut roller / conveyor terhadap bidang datar (troughing angle)

4. Angle of surcharge material

5. Densitas material curah

6. Kemiringan beltProduktivitas belt conveyor dapat dinyatakan dengan persamaan (Prodjosumarto, 1989 ) :

Pb = A.S.D

(2.1)

Atau dengan cara berikut :

Qt = 60 A . V . . S

(2.2)

Keterangan :

Pb atau Qt= produktivitas belt conveyor (ton/jam)

A

= luas penampang muatan belt conveyor (m2)

V

= kecepatan belt conveyor (m/jam) atau v (m/menit)

S

= koefisien kemiringan beltD

= densitas material (ton/m3)

= berat jenis curah material (ton/m3)1. Cross sectional area

Untuk perhitungan luas penampang belt conveyor, dapat ditentukan sebagai berikut :

Sumber : Anonim, 2004

Gambar 2.2 Penampang material pada belt conveyor A =

...(2.3)

Ab = (0,371W + 6,3 + Mcos )(Msin)

...(2.4)

As = ...(2.5)

M = 0,3145 3,2 Bc

...(2.6)Keterangan :

W

= lebar belt (mm)

Bc

= Edge distance (mm) = Sudut roller/conveyor terhadap bidang datar

= Angle of surcharge material

A

= cross sectional area (m2)Dapat juga dilakukan dengan cara lain :

Sumber : Anonim, 2007 Gambar 2.3 Penampang material pada belt conveyor

A = K(0,9B 0,05)

......................................(2.7)Keterangan :

A: cross sectional area (m2)

K: koefisien sectional area

B: lebar belt (m)Untuk mengetahui nilai sucharge angle dan koefisien sectional area, dapat dilihat dari table

Tabel 2.1

Nilai koefisien sectional area versi bridgestone handbookCarrier Trough AngleSucharge Angle

Type102030

Flat00,02950,05910,0906

3 conveyors100,06490,09450,1253

roll 150,08170,11060,1408

trough200,09630,12450,1538

250,11130,13810,1661

300,12320,14880,1754

350,13480,15880,1837

400,14260,16490,1882

450,15000,17040,1916

500,15380,17250,1919

550,15700,17360,1907

600,15680,17160,1869

5 conveyors300,11280,13990,1681

roll400,13360,15850,1843

trough500,14950,17160,1946

600,15980,17900,1989

700,16480,18080,1945

Sumber : Anonim, 20072. Sucharge Angle

Sucharge angle material merupakan sudut angkut material ketika jatuh. Umumnya, sucharge angle material pada saat diangkut lebih kecil daripada ketika sedang tidak diangkut. Tabel 2.2

Sucharge Angle material versi bridgestone handbookSucharge Angle (0)Tipe dan kondisi material

10Material halus dan kering

20Material curah diangkut dengan perlatan biasa dan kondisi biasa

30Material berukuran besar dan alat pemuatan diatur sehingga material secara konstan termuat di belt dalam kondisi seragam

Sumber : Anonim, 2007Tabel 2.3

Sucharge Angle Material versi Bando HandbookAngle of SuchargeTipe Material

50Dry silica sand, Cement, Wet concrete Mica flakes, Fly ash

100Whole grain, Whole beans, Whole Seeds

200Coal, Ashes, Sand, Earth, Rock, Lump gypsum, Gravel, Ore, Lump lime

300Wood chips, Bark, green malt, Sredded cane, Bagasse

Tabel 2.4Koefisien Trough Angle dan Sucharge Angle versi Bando HandbookTrough AngleSucharge Angle

0050100200300

1000,2910,4050,5200,7551,001

2000,5620,6690,7781,0001,233

3000,7940,8920,9901,1921,405

3500,8910,9831,0761,2561,465

4501,0411,1191,1981,3601,530

6001,1431,2001,2561,3731,495

3. Koefisien kemiringan beltKapasitas muatan tergantung dari kemiringan belt. Semakin besar kemiringan, maka semakin sedikit jumlah material yang dapat diangkut.

Gambar 2.4 Sketsa Sudut Kemiringan BeltJika tidak terdapat data spesifikasi mengenai sudut kemiringan belt dari pihak konstruktor maka sudut dapat dihitung menggunakan rumus :

... (2.8)Keterangan :

lf = Jarak yang A-B

H = Jarak B terhadap permukaan tanah

h = Jarak A terhadap permukaan tanah

= Sudut kemiringan belt

Tabel 2.5Koefisien Kemiringan BeltNoSudut kemiringan (0)Koefisien kemiringan

121,00

240,99

360,98

480,97

5100,95

6120,93

7140,91

8160,89

9180,85

10200,81

11210,78

12220,76

13230,73

14240,71

15250,68

16260,66

17270,64

18280,61

19290,59

20300,56

4. Berat Jenis Curah (bulk density)

Berat jenis curah adalah berat material dalam keadaan curah/lepas atau tanpa pemadatan persatuan volume (dalam t/m3 atau kg/m3). Berat jenis curah ini mendekati kondisi berat jenis material yang diagkut melalui conveyor. Berat jenis adalah berat benda (w) tiap satuan volume (V). Bila berat jenis dapat dilambangkan dengan , dapat dinyatakan dengan persamaan : Y =

.................................................(2.9)Keterangan :

= Berat jenis (ton/m3)

W = Berat material (ton)

V = volume (m3)2.5.1Kecepatan Belt conveyor

Kecepatan belt conveyor merupakan komponen yang menentukan produksi, daya, dan desain belt conveyor. Dari segi produksi, produktivitas belt conveyor akan meningkat jika terjadi penambahan kecepatan. Dari segi daya, penambahan kecepatan belt conveyor juga akan menambah daya yang diperlukan. Sedangkan untuk desain, kecepatan belt conveyor dapat menentukan bagaimana seharusnya kondisi stockpile dibuat, beserta dengan pertimbangan teknis yang lain, seperti kondisi material dan keadaan tempat tersebut .

Kecepatan belt tergantung :

1. Ukuran bahan

2. Sifat material yang dibawa

3. Lebar beltRumus kecepatan adalah : V = (2.10)Dimana : V = kecepatan (m/s) S = jarak (m) t = waktu (s)

2.5.2Produktivitas Aktual

Produktivitas aktual dari kegiatan pada Barge Loading Conveyor dapat dihitung dengan mengetahui jumlah tonase material yang telah dimuat oleh Barge Loading Conveyor ke atas tongkang dan waktu kerja Barge Loading Conveyor tersebut yang dapat dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut :

Produktivitas Aktual = .(2.11)2.6. Barging Coal (Pengapalan Batubara)

Kegiatan pengapalan batubara masak umumnya dilakukan dengan menggunakan sistem conveyor, yaitu stock batubara masak diambil (sesuai spesifikasi permintaan pasar) dan diangkut oleh unit dump truck dan didump ke hopper conveyor atau reclaimer, Selanjutnya belt conveyor mengangkut batubara hingga tempat bersandarnya tongkang dan menuangkan batubara ke tongkang yang telah tersandar secara aman. Jika kebetulan system conveyor ini mengalami kendala teknis atau tidak menggunakan sistem conveyor, maka sistem pengapalan penggantinya berupa sistem trucking, yaitu unit dump truck membawa muatan batubara dari stockpile pelabuhan khusus menuju ujung jetty dan masuk ke dalam tongkang kemudian menurunkan muatannya. Demikian seterusnya secara berulang-ulang hingga kapasitas muat tongkang terpenuhi.

B

A

2-15