PERANCANGAN CYCLONE SEPARATOR

DENGAN KAPASITAS 30 TON/JAM

TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Program

Strata Satu (S-1) Teknik Mesin

Disusun Oleh :

Ilham Alfian Firdana

201310120311168

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2018

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kehadirat Allah SWT, atas segala rahmat, taufik dan

hidayahnya yang selalu dilimpahkan kepada kita semua tanpa pernah terputus.

Shalawat dan salam kita panjatkan kepada junjungan Nabi Besar Muhammad

Shallallahu ‘Alaihi Wasallam sebagai Nabi dan Rasul akhir zaman yang

membimbing kita agar kelak diakui menjadi hamba Allah Subhanahu Wa Ta’ala.

Penulisan tugas akhir ini penulis memberikan judul “ PERANCANGAN

CYCLONE SEPARATOR DENGAN KAPASITAS 30 TON/JAM”. Tugas

akhir ini dibuat dengan tujuan sebagai salah satu syarat mendapatkan gelar sarjana

program strata satu (S-1) di Universitas Muhammadiyah Malang. Tugas akhir ini

tidak akan tersusun tanpa adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak baik

dalam segi material maupun spiritual dan karenanya penyusun mengucapkan terima

kasih kepada :

1. Kedua orangtua dan saudara - saudara saya tercinta serta orang-orang yang

senantiasa selalu memberikan doa, dan motivasi bagi penulis untuk

menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Bapak Dr. Ahmad Mubin, MT. Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Malang.

3. Bapak Murjito, ST, MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas

Muhammadiyah Malang.

4. Bapak Ir. Ali Saifullah, MT. Selaku dosen pembimbing I yang telah banyak

memberikan bimbingan dan pengarahan dengan sabar dan bijaksana serta

memberikan dorongan dari awal hingga akhir penulisan ini.

5. Bapak Ir. Sudarman, MT. Selaku dosen pembimbing II yang telah banyak

memberikan bimbingan dan pengarahan dengan sabar dan bijaksana serta

memberikan dorongan dari awal hingga akhir penulisan ini.

6. Bapak Ibu Dosen khusunya jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan

bekal ilmu pengetahuan dan juga wawasan yang luas pada saat perkuliahan.

7. Para karyawan dan juga staf jurusan Teknik Mesin yang sudah banyak

membantu dan dengan sabar memberikan petunjuk dan arahan di dalam

penyelesaian rangkaian pada tugas akhir ini.

8. Teman – teman yang selalu memberikan inspirasi serta dorongan kuat. Muh.

Falikh Nuri Nada, Achmad Meddy Andreawan Bhakti, Yudho Terial Panji,

Nasrul Lutfi dan teman dari Teknik Mesin lainnya, keluarga besar HMM,

teman – teman UKM QPCC, BEMFA, BEMU. Terima kasih untuk dukungan,

semangat dan persahabatan yang kalian berikan selama ini.

Harapan penulis semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi

penulis dan pembacanya. Sekali lagi penulis ucapkan puji syukur kepada Allah

SWT semoga ilmu yang diperoleh dapat bermanfaat dan bermakna dalam

kehidupan, terimakasih.

Malang, 7 Agustus 2018

Ilham Alfian Firdana

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL .................................................................................................. i

POSTER ................................................................................................................. ii

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. iii

LEMBAR KONSULTASI/ASISTENSI ............................................................. iv

LEMBAR SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ................................. vi

ABSTRAK ........................................................................................................... vii

ABSTRACT ........................................................................................................ viii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... ix

DAFTAR ISI ......................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xv

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xvi

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ............................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .......................................................................................... 2

1.3 Tujuan Perancangan ....................................................................................... 2

1.4 Manfaat Perancangan ..................................................................................... 2

1.5 Batasan Masalah ............................................................................................. 2

1.6 Konsep Perancangan Cyclone Separator ........................................................ 3

1.6.1 Cyclone Separator ................................................................................. 4

1. Outlet Cyclone Separator .................................................................. 5

2. Vortex Finder Cyclone Separator ...................................................... 5

3. Cylinder Cyclone Separator .............................................................. 6

4. Cone Cyclone Separator .................................................................... 6

5. Frame Cyclone Separator .................................................................. 7

1.6.2 Pipa Penghubung Pada Cyclone Separator ........................................... 8

1. Penyambung Pipa dengan Cyclone Separator dan Blower ............... 9

2. Pipa .................................................................................................... 9

1.6.3 Blower ................................................................................................. 10

1. Motor ............................................................................................... 11

2. Frame Motor .................................................................................... 11

3. Rumah Impeller ............................................................................... 11

4. Impeller ........................................................................................... 11

5. Inlet Blower ..................................................................................... 11

6. Frame Blower .................................................................................. 11

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 12

2.1 Semen ........................................................................................................... 12

2.2 Definisi Cyclone Separator........................................................................... 12

2.3 Prinsip Kerja Cyclone Separator .................................................................. 13

2.4 Bagian-bagian Cyclone Separator ................................................................ 14

2.5 Tipe-tipe Cyclone Separator ......................................................................... 15

2.6 Standart Dimensi Cyclone Separator ........................................................... 16

2.7 Persamaan-persamaan yang Dipakai Dalam Instalasi Cyclone Separator ... 17

2.7.1 Cyclone Separator ............................................................................... 17

2.7.2 Pipa Penghubung Cyclone Separator .................................................. 19

2.8 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Efisiensi Cyclone Separator ................. 20

2.9 Blower .......................................................................................................... 21

2.9.1 Pengertian Blower ............................................................................... 21

2.9.2 Jenis-jenis Blower ............................................................................... 21

1. Blower Sentrifugal .......................................................................... 21

2. Blower Jenis Positive Displacement ............................................... 22

BAB III METODE PERANCANGAN ............................................................... 23

3.1 Metode Perancangan .................................................................................... 23

3.2 Tahapan Perancangan ................................................................................... 23

3.2.1 Analisa ................................................................................................. 23

1. Menentukan Data Awal ................................................................... 24

2. Perancangan Cyclone Separator ...................................................... 25

3. Perancangan Pipa Penghubung Pada Cyclone Separator ................ 25

4. Pemilihan Blower ............................................................................ 26

3.2.2 Konsep ................................................................................................. 26

3.2.3 Merancang ........................................................................................... 28

3.2.4 Penyelesaian ........................................................................................ 31

BAB IV PERHITUNGAN ................................................................................... 32

4.1 Data Awal Untuk Perancangan .................................................................... 32

4.2 Perancangan Cyclone Separator ................................................................... 33

4.2.1 Laju Aliran Volumetrik (Q) ................................................................ 33

4.2.2 Diameter Dalam Cyclone Separator ( DC ) ......................................... 34

4.2.3 Tebal Cyclone Separator (t) ................................................................ 35

4.2.4 Diameter Luar Cyclone Separator (DCL) ............................................ 36

4.2.5 Tinggi Cylinder Cyclone Separator (Lc) ............................................. 37

4.2.6 Diameter Dalam (DT) dan Luar Cylinder Cyclone Separator (DTL) ... 38

4.2.7 Tinggi Inlet (Hc) dan Lebar Inlet Cyclone Separator (Bc) .................. 38

4.2.8 Lebar Ujung Inlet Cyclone Separator (BCO) ....................................... 39

4.2.9 Diameter Dalam (De) dan Luar Vortex Finder Cyclone Separator..... 41

4.2.10 Tinggi Vortex Finder Cyclone Separator (Yc) .................................. 42

4.2.11 Diameter Dalam (DK) dan Luar Cone Cyclone Separator (DKL) ...... 43

4.2.12 Diameter Dalam (JC) dan Luar Keluaran Cyclone Separator (JCL) ... 44

4.2.13 Tinggi (Zc) dan Panjang Cone Cyclone Separator (Xc) .................... 44

4.2.14 Pusaran (Vortex) dalam Cyclone Separator...................................... 45

1. Jumlah Putaran Outer Vortex Dalam Cyclone Separator (Ne) ...... 46

2. Waktu Outer Vortex Berada Dalam Cyclone Separator (Δ𝑡) ........ 46

3. Kecepatan (VIV) dan Diameter Inner Vortex (DIV) ........................ 47

4.2.15 Penurunan Tekanan Udara Dalam Cyclone Separator (ΔP) ............. 48

4.3 Perancangan Pipa Pada Cyclone Separator .................................................. 49

4.3.1 Kecepatan Udara Masuk Pipa (VInD) .................................................. 50

4.3.2 Pressure Drop / Statik Pressure (ΔPpipa) ............................................. 51

1. Sambungan Inlet Cyclone Separator dengan Pipa (ΔPpipa1) .......... 52

2. Pipa Lurus Pertama (ΔPpipa2) ......................................................... 53

3. Pipa Elbow (ΔPpipa3) ...................................................................... 54

4. Pipa Lurus Kedua (ΔPpipa4)............................................................ 55

5. Sambungan Pipa dengan Blower (ΔPpipa5) .................................... 56

6. Total Pressure Drop pada Pipa (ΔPpipa tot) ..................................... 57

4.4 Pemilihan Blower ......................................................................................... 58

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 59

5.1 Kesimpulan ................................................................................................... 59

5.2 Saran ............................................................................................................. 60

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Standart Dimensi Cyclone Separator ..................................................... 17

Tabel 3.1 Konsep Produk Perancangan Cyclone Separator ................................... 26

Tabel 3.2 Pengambilan Keputusan Konsep Produk Cyclone Separator ................ 31

Tabel 4.1 Massa Jenis Udara dan Semen ............................................................... 32

Tabel 4.2 Konstanta Untuk Factor Gesekan Material Stainless Steel .................... 51

Tabel 4.3 Nilai 𝐾𝑓 Pada Pipa Elbow ...................................................................... 54

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Instalasi Cyclone Separator .................................................................. 3

Gambar 1.2 Cyclone Separator ................................................................................ 4

Gambar 1.3 Pipa Penghubung .................................................................................. 8

Gambar 1.4 Bentuk Balok dan Tabung (Cylinder) .................................................. 9

Gambar 1.5 Blower ................................................................................................ 10

Gambar 2.1 Model Cyclone Separator ................................................................... 13

Gambar 2.2 Bagian-bagian Cyclone Separator ...................................................... 14

Gambar 2.3 Jenis Cyclone Separator ..................................................................... 16

Gambar 2.3a Cyclone Separator menggunakan Inlet Tangensial .......................... 16

Gambar 2.3b Cyclone Separator menggunakan Inlet Axial ................................... 16

Gambar 2.3c Cyclone Separator menggunakan Inlet Tangensial (dibawah) ......... 16

Gambar 2.4 Blower Sentrifugal ............................................................................. 22

Gambar 2.5 Blower Jenis Positive Displacement .................................................. 22

Gambar 3.1 Bagan Tahapan Perancangan VDI ..................................................... 23

Gambar 3.2 Bagan Alur Perhitungan Perancangan................................................ 24

Gambar 4.1 Desain Cyclone Separator 2D2D ....................................................... 33

Gambar 4.2 Inlet Cyclone Separator ...................................................................... 34

Gambar 4.3 Cylinder Cyclone Separator ............................................................... 37

Gambar 4.4 Bentuk Inlet Cyclone Separator ......................................................... 38

Gambar 4.5 Perubahan Kecepatan Udara Saat Masuk Cyclone Separator ............ 39

Gambar 4.6 Vortex Finder Cyclone Separator ....................................................... 41

Gambar 4.7 Cone Cyclone Separator ..................................................................... 43

Gambar 4.8 Theorema Phytagoras Pada Cone Cyclone Separator ........................ 45

Gambar 4.9 Outer Vortex dan Inner Vortex dalam Cyclone Separator ................. 45

Gambar 4.10 Kecepatan dan Diameter Inner Vortex ............................................. 47

Gambar 4.11 Pipa Penghubung Pada Cyclone Separator ...................................... 49

Gambar 4.12 Perubahan Penampang Sambungan Inlet Cyclone dengan Pipa ...... 50

Gambar 4.13 Sambungan Inlet Cyclone Separator dengan Pipa ........................... 52

Gambar 4.14 Pipa Lurus Pertama .......................................................................... 53

Gambar 4.15 Pipa Elbow ....................................................................................... 54

Gambar 4.16 Pipa Lurus Kedua ............................................................................. 55

Gambar 4.17 Sambungan Pipa dengan Blower...................................................... 56

DAFTAR LAMPIRAN

Curriculum Vitae

Gambar Desain

Naskah Publikasi (JEMMME)

Makalah Presentasi (Power Point)

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2012. “Perbedaan Fan dan Blower” (online). (http://apaperbedaan.blog

spot.com/2012/08/perbedaan-fan-dan-blower.html). diakses tanggal 8 Maret

2018.

AZOM. 2001. “Stainless Steel - Grade 304 (UNS S30400)” (online). (https://www.

azom.com/article.aspx?ArticleID=965). diakses tanggal 27 Februari 2018.

Arief, Muhammad. 2014. Tahapan Perancangan Sistim Ventilasi Lokal. (Bahan

Ajar). Hal. 16-18.

Bashir, Kashan. 2015. Design and Fabrication Of Cyclone Separator. Tesis. China

University Of Petroleum.

Darmanto, P.S., dan Sarsetyanto, J. 2004. Kaji Eksperimental Dan Numerik Kinerja

Cyclo Dust Filter. Departemen Teknik Mesin, FTI Institut Teknologi Bandung.

Jurnal Teknik Mesin Vol. XIX, No. 2, No. ISSN: 0852-6095. Hal. 48.

Hamid, A. dan Muwardi, H. 2011. Evaluasi Penurunan Tekanan Pada Pemipaan

Sistem Udara Bertekanan Di Pt. Indofood Sukses Makmur (Bogasari Flour

Mill). (abstract). Hal. 235-245.

Kurniawan, A. dan Wirasembada, Y.C. 2012. Penentuan Efektivitas Desain Unit

Cyclone untuk Mereduksi Partikulat di Udara. Conference Paper. Bogor

Agricultural University. Hal. 146-151.

Sahid. A. 2017. “Perbedaan Laju Aliran Massa Dengan Laju Aliran Volume”.

https://www.academia.edu. Diakses 29 Juli 2018.

Schnelle. K. B and Brown. C.A.2002. “Air Pollution Control Technology

Handbook”. Chapter 21

Showa Denki Group. 1950. “Electric Blowers, Fans & Blowers” (online). (https://

www.showadenki.co.jp/english/search/jouken_01.html).diakses tanggal 6 Mei

2018

Silalahi, S.A.F. 2014. “ Kondisi Industri Manufaktur Indonesia Dalam Menghadapi

Globalisasi”. Jurnal Ekonomi & Kebijakan Publik. Vol.5. No.1

Taiwo, M.I., Namadi, M.A., dan Mokwa, J.B. 2016. Design and analysis of cyclone

dust separator. American Journal of Engineering Research (AJER). Vol.5,

Issue-4, pp. 130-134.

USU. 2009. Perhitungan Neraca Massa. Hal. 90-93.

Vidosic, J.P. 2012. “Faktor Keamanan (Safety Factor) Dalam Perancangan Elemen

Mesin” (online). (http://libratama.com/faktor-keamanansafety-factor-dalam

perancangan-elemen-mesin/). Diakses pada 8 Maret 2018.

Wang, Lingjuan. 2004. Theoretical Study Of Cyclone Design. Dissertation. Texas

A&M University. Hal.1-62.