BUCKET ELEVATOR

MATERIAL HANDLING

MAKALAH

Oleh:

Imam bahrudin

NIM 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.