Pada pembuatan suatu barang di area produksi, bahan – bahan dan material yang digunakan sebagai bahan baku ataupun produk jadi merupakan produk yang memiliki kapasitas yang besar, sehingga sangat sulit untuk diangkut ataupun dipindahkan secara manual oleh manusia. Bahan yang digunakan tidak jarang merupakan barang berat sehingga tidak dapat dijangkau dengan tenaga manusia dan berbahaya bagi keselamatan kerja karyawan. Oleh karena itu diperlukan suatu alat transportasi yang berfungsi untuk memindahkan barang berat dari satu tempat ke tempat lain. Pemilihan suatu alat transportasi khususnya padatan tidak bisa dilakukan secara sembarangan, adapun dasar pemilihan alat transporasi bahan padat adalah sebagai berikut :
- Kapasitas material yang ditangani
- Jarak perpindahan material
- Kondisi pengangkutan : horizontal, vertikal, atau inklinasi
- Ukuran, bentuk, dan sifat material
- Harga alat
A. Slurry Transport
Slurry merupakan campuran kental yang terdiri dari cairan dan padatan yang tidak larut. Slurry transport adalah sistem pengangkutan bahan mentah yang berbentuk bubur dalam suatu industri. Dalam penanganannya, alat pengangkut ini menggunakan sistem perpipaan dan pompa sentrifugal. Kecepatan pengangkutan sangat bergantung dari besarnya laju alir fluida. Laju alir fluida dipengaruhi oleh perbedaan densitas antara fluida dan zat padat, diameter partikel, konsentrasi slurry, serta besarnya pipa. Partikel slurry yang homogen memiliki kecepatan pengendapan yang lebih lambat dibanding zat cair. Meski begitu, pengendapan pada saluran harus selalu diperahatikan, sehingga pembersihan saluran secara berkala perlu dilakukan
.
Gambar 1. Sistem Perpipaan Penanganan Slurry
Dalam penganganan bahan slurry terdapat beberapa permasalahan dari segi mekanika fluida diantaranya :
1. Gesekan fluida
Cairan di dalam pipa selalu membutuhkan gradien tekanan untuk menjaganya tetap stabil mengalir. Gradien tekanan dapat ditentukan dari tegangan geser fluida di dinding pipa. Untuk fluida Newtonian, gradien tekanan ditentukan oleh viskositas dan laju geser dinding. Gradien tekanan biasanya diekspresikan secara nondimensional, dikenal sebagai faktor gesekan Darcy (f). Gesekan pada dinding pipa ini akan memengaruhi kecepatan transport slurry.
2. Endapan
Parameter independen penting untuk pengendapan slurry adalah diameter pipa (D), kecepatan operasi (V), ukuran partikel rata-rata (d), distribusi ukuran partikel (PSD), dan sifat fluida pembawa.
Gambar 2. Hubungan antara Parameter Pengendapan dengan Laju Alir Fluida
(sumber : pumpandsluryy.com)
3. Lonjakan tekanan
Lonjakan tekanan dapat muncul setiap kali pipa yang membawa fluida tiba-tiba dimatikan. Pematian dapat terjadi karena trip pompa, penutupan katup darurat atau beberapa lainnya penyebab lain.
B. Pneumatic Conveying
Pneumatic conveying adalah sebuah alat pengangkut material curah melalui saluran pipa dari satu titik ke titik lain dengan menggunakan udara yang terkompresi. Alat ini digunakan utuk mengangkut material yang ringan atau berbentuk bongkahan kecil. Dalam pengoprasiannya, alat ini biasanya sering digabungkan dengan beberapa alat dibawah ini :
1. Blower atau fan untuk menghasilkan udara
2. Cyclone untuk memisahkan partikel-partikel besar
3. Bag filter untuk menyaring debu
Pengangkutan dengan cara pneumatic connveying bisa dilakukan secara sistem vacuum (blower atau fan diakhir), dan secara sistem tekanan (blower atau fan diawal). Pada tipe yang sederhana, sebuah blower atau fan akan menghasilkan kehampaan yang sedang dan dihubungkan dengan sistem pengangkutan. Bahan curah akan terhisap naik melalui pipa, kemudian aliran udara yang mengangkut bahan padat dalam bentuk tersuspensi akan menuju cylone dan menuju ke blower. Jika bahan mengandung debu, maka debu akan merusak blower sehingga sebelum debu masuk ke dalam blower ditempatkan sebuah bag filter untuk memisahkan debu yang tidak diinginkan. Conveyor ini digunakan untuk mengangkut bahan yang kebersihannya harus tetap terjaga (seperti biji-bijian, bahan lumat, dll) agar keadaanya tetap fresh dan tidak mengandung zat-zat beracun akibat kontak dengan conveyor lain.
Pneumatic conveying memiliki beberapa kelebihan diantaranya :
1. Karena sifat kompak dari jalur transfer pipa pengangkut, sistem pengangkutan pneumatik dapat diarahkan ke sekitar peralatan yang ada, memberikan lebih banyak fleksibilitas daripada sistem pengangkutan mekanis.
2. Dapat beroperasi secara vertikal maupun horizontal dalam jarak yang jauh.
3. Memiliki sedikit komponen bergerak sehingga biaya rancangan lebih murah dan perawatan lebih mudah daripada konveyor mekanis.
4. Karena sistem tertutup, ada perlindungan terhadap emisi debu ke atmosfer dan juga perlindungan material yang dibawa dari kontaminan eksternal.
5. Dapat meminimalisir keausan sistem dari bahan abrasif dan kerusakan pada bahan yang rapuh.
Pneumatic conveying juga memiliki beberapa kekurangan diantaranya :
1. Sistem pneumatic conveying perlu kalibrasi tekanan udara untuk menghasilkan daya pengangkutan dan mengakibatkan pengurangan efisiensi dibandingkan konveyor mekanis.
2. Biasanya digunakan untuk mentransfer bahan bervolume kecil. Meskipun sistem ini dapat digunakan untuk mentransfer bahan bervolume yang lebih tinggi, hal ini dapat menghadirkan tantangan yang lebih besar.
3. Banyak memunculkan debu yang mengakibatkan polusi atau penyumbatan saluran.
Gambar 3. Skema alat Pneumatic Conveying Sederhana
C. Mechanical Conveyor and Elevator
Mechanical conveyor merupakan alat pengangkut padatan baik berbentuk granular atau powder yang bekerja secara mekanik. Alat ini sangat banyak digunakan dalam industri dan dapat digunakan secara horizontal maupun inklinasi. Untuk conveyor yang memiliki arah vertikal atau sudut inklinasi yang curam biasanya menggunakan elevator dalam proses pengangkutannya. Mechanical conveyor dapat dibedakan menjadi beberapa jenis diantaranya
1. Screw Conveyor
Screw conveyor merupakan sebuah conveyor yang dilengkapi dengan bilah pisau berbentuk sekrup didalamnya, yang berfungsi untuk mengangkut bahan padat berbentuk halus atau bubur dalam suatu ruang tertutup. Alat ini meskipun bekerja pada tetap pada tempatnya tetapi dengan ulir-ulirnya mampu mendorong material ke tempat yang diinginkan. Berdasarkan kegunaannya, alat ini dapat bekerja pada 2 kondisi putaran, yaitu:
a. Putaran lambat, untuk material yang jatuhnya tidak beraturan
b. Putaran cepat, untuk memberikan tekanan dan menguraikan material yang jatuh agar material dengan mudah terdorong ke tempat yang lebih tinggi
Alat ini bekera dengan prinsip dasar perputaran sekrup di dalam bak. Ketika motor penggerak mengaktifkan poros kopling, sekrup mulai berputar. Material yang ada didalam bak dipindahkan oleh gerakan berputar sekrup menuju ujung lain dari konveyor. Proses ini berlanjut hingga material mencapai tujuan akhinya. Screw conveyor terdiri dari sekrup, bak, poros kopling, bearing, feed inlet, feed outlet, dan motor penggerak. Keuntungan penggunaan alat ini yaitu efisien untuk mengangkut material dalam jumlah besar, kontrol akurat untuk laju alir material, dan dapat diterapkan pada berbagai material. Namun, alat ini juga memiliki beberapa kekurangan diantaranya mudah terkena abrasi sehingga perlu pemeliharaan secara berkala, kepadatan material yang tinggi perlu tenaga yang lebih besar sehingga mempengaruhi ukuran conveyor, dan tidak cocok digunakan untuk mengangkut material yang panas karena dapat merusak alat.
Gambar 4. Skema alat Screw Conveyor
2. Belt Conveyor
Belt conveyor merupakan ban berjalan yang diberi sabuk dibagian atasnya guna mengangkut benda padat dari satu tempat ke tempat lain secara mekanik dengan cepat. Pengangkutan barang dengan belt conveyor dapat dilakukan secara horizontal dan diagonal dengan sudut kemiringan maksimal 18°. Prinsip kerja alat ini terbilang cukup sederhana dimana alat ini akan menggerakan padatan melalui batang belt yang berjalan ke arah yang sudah ditentukan. Cara kerjanya memanfaatkan beberapa katrol yang digerakan oleh mesin, dan diantara kartrol tersebut dipasang roll dengan lembaran belt. Gerakan dari mesin akan menggerakkan katrol yang kemudian juga akan menggerakkan komponen-komponen lain. Roller akan akan bergerak memutar pada tempatnya untuk mendukung pergerakan belt dari ujung ke ujung. Di dalam bantalan belt terdapat tail/driver pulley yang berfungsi mengatur dan menarik belt melalui gesekan antara drum yang berputar dengan belt.
Belt conveyor memiliki beberapa kelebihan diantaranya :
· Dapat dioperasikan mendatar atau miring dengan sudut kemiringan maksimal 18°
· Kapasitas besar
· Serba guna
· Beroperasi secara kontinyu
· Kapasitas dapat diatur
· Kecepatan sampai 600 ft/min
· Dapat naik dan turun
· Perawatannya mudah
Selain kelebihan, belt conveyor juga memiliki beberapa kekurangan diantaranya :
· Jaraknya tertentu
· Biaya relatif mahal
· Sudut inklinasi terbatas
· Bahan yang diangkut sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan, karena transportasi material dalam keadaan terbuka
Gambar 5. Sistem Transportasi menggunakan Belt Conveyor
3. Bucket Elevator
Bucket elevator merupakan alat transportasi padatan yang biasa digunakan untuk memindahkan padatan dari bawah ke atas dengan alat angkut berupa tangga berjalan atau elevator. Bucket dikaitkan dengan sabuk dan rantai dengan jarak tertentu sehingga bucket dapat bergerak secara vertikal atau diagonal. Komponen utama dalam bucket elevator yaitu bucket, motor listrik, pulley, rantai atau sabuk pemutar, saluran output dan input, serta kerangka struktur elevator. Prinsip kerja dari alat ini yaitu memanfaatkan putaran motor penggerak denga menggunakan rantai dan bucket sebagai transmisinya. Material dari feeder akan mengisi bucket pada bagian bottom kemudian bucket diangkat ke atas, dan sampai pada corong bagian atas material akan dikeluarkan.
Bucket elevator memiliki beberapa kelebihan diantaranya :
· Biaya relatif murah
· Rangkaian sederhana
· Dapat digunakan untuk mengangkut bongkahan
· Kecepatan sampai 100 ft/min
· Kapasitas kecil mencapai 100 ton/jam
Selain kelebihan, bucket elevator juga memiliki kekurangan diantaranya investasi yang mahal dan kecepatan yang rendah.
Gambar 6. Skema alat Bucket Elevator
D. Solid Feeder
Solid feeder atau pengumpan padatan merupakan alat yang digunakan sebagai tempat pengumpan material atau mengangkut material di sepanjang proses, atau ke unit proses, atau ke tempat penyimpanan, dan biasanya selalu berhubungan dengan alat pengangkut material (tidak mungkin mengumpankan langsung material ke proses). Solid feeder memiliki fungsi untuk memecah rumpun atau untuk menciptakan distribusi ukuran padatan yang lebih seragam. Feeder dapat dikombinasikan dengan screw conveyor, belt conveyor, bahkan dengan rotary drum. Dalam penggunaannya, solid feeder dapat terbagi menjadi dua macam yaitu :
1. Gravimetric Feeder
Feeder ini mengkalibrasi takaran padatan berdasarkan berat dalam kecepatan. Dalam dosis gravimetri, berat zat aditif yang diberi dosis diukur menggunakan sel beban yang merupakan fondasi dari keseluruhan sistem. Berat dihitung menggunakan teknologi penurunan berat badan yang mengukur berat yang berkurang saat memberi dosis. Berkat sistem takaran yang dapat dikalibrasi sendiri oleh pengumpan gravimetri, risiko overdosis bisa teratasi dan menghemat biaya saat menggunakan zat aditif mahal.
Gravimetric feeder memiliki kelebihan diantaranya :
· Menyesuaikan atau mengkalibrasi sendiri
· Kontrol 100% atas kualitas produk
· Mudah dioperasikan
· Peka terhadap penumpukan material
· Kecepatan motor 0,1 – 200 rpm
· Deteksi otomatis gangguan pasokan material
· Penghematan lebih tinggi untuk aditif mahal
Alat ini juga memiliki beberapa kekurangan diantaranya harganya yang relatif mahal dan perlu adanya pemasangan sensor.
Gambar 7. Mekanisme Gravimetric Feeder
2. Volumetric Veeder
Feeder ini bekerja dengan sistem pemasokan yang mengkalibrasi takaran berdasarkan volume dalam kecepatan. Berbeda dengan gravimetric feeder, kecepatan takaran dari pengumpanan harus dikalibrasi secara manual yang dapat bervariasi berdasarkan sifat input bahan. Alat ini memiliki kelebihan yaitu harganya yang relatif rendah, perawatan yang lebih mudah, dan kecepatan motor mulai dari 0,1 – 200 rpm. Namun, alat ini juga memiliki kekurangan diantaranya :
· Perlu kalibrasi manual
· Kontrol terbatas pada kualitas produk
· Tidak ada opsi pemantauan dan pelaporan
· Tidak dapat secara otomatis mengimbangi fluktuasi kerapatan bahan
· Tidak ada deteksi otomatis gangguan pasokan material
Gambar 8. Mekanisme Volumetric Feeder
Daftar Pustaka
Alwepo. 2023. Apa itu Conveyor Screw dan Bagaimana Cara Kerjanya ?. (online). Diakses dari : https://alwepo.com/apa-itu-conveyor-screw-dan-bagaimana-cara-kerjanya/
Fauzi Siregar, Syahrul. Alat Transportasi Benda Padat. Program Studi Teknik Kimia. Fakultas Teknik. Universitas Sumatera Utara
Kurniawan, Ronny. 2021. Materi Alat Klasifikasi. Prodi Teknik Kimia. Fakultas Teknologi Industri. Institut Teknologi Nasional Bandung.
Puja, Alviana. Conveyor Belt : Prinsip Kerja dan Komponennya. (online). Diakses dari : https://blog.indonetwork.co.id/conveyor-belt-prinsip-kerja-dan-komponennya/
Ramadhan, Sanditya. 2014. Bucket Elevator. Program Studi Teknik Mesin. Fakultas Teknik. Universitas Jember
Wiratama, Caesar. Slurry Transport pada Industri. (online). Diakses dari : https://www.aeroengineering.co.id/2021/05/slurry-transport-pada-industri/
Posting Komentar