V.1.2 Faktor Konversi Volume Tanah
V. PERHITUNGAN PRODUKSI ALAT BERAT
V.1 UMUM Dalam merencanakan kebutuhan alat maka masalah pokok yang harus dianalisa adalah perhitungan produksi alat tersebut yang sesuai dengan kondisi material/medan kerjanya. Produksi alat pada medan kerja / material yang berbeda-beda akan menghasilkan produksi yang berbeda beda meskipun jenis/spesifikasi alat persis sama. Hal ini bisa terjadi karena adanya faktor-faktor yang terlibat dalam pekerjaan itu mempunyai besaran-besaran yang berbeda, misalnya faktor : waktu siklus, efisiensi kerja dll.
Volume tanah yang ada dalam perhitungan produksi alat-alat berat yang dipakai pada pekerjaan tanah ada 3 macam yaitu keadaan asli, lepas dan padat. Hal ini terjadi karena faktor pengembangan dan penyusutan tanah itu sendiri, seperti telah dijelaskan pada bab II. Secara praktis perhitungan perubahan volume tanah untuk 3 keadaan tersebut dapat memakai faktor konversi volume tanah seperti pada tabel berikut. Tabel Faktor Konversi Tanah Jenis Material Sand / Tanah Pasir
Sandy Clay / Tanah Biasa
Prinsip dasar untuk menghitung produksi alat secara teoritis dapat dirumuskan sebagai berikut :
Q = q × N × E = q ×
Clay / Tanah Liat
60 × E Cm
Tanah Campur Kerikil
dimana : Q = Produksi perjam dari alat (m3/jam) q = Produksi (m3) dalam satu siklus untuk memindahkan tanah lepas N = jumlah siklus dalam satu jam E = Efisiensi kerja Cm = Waktu siklus (menit)
Kerikil
Kerikil Kasar
Pecahan Cadas atau Batuan Lunak
V.1.1 Efisiensi Kerja
Pecahan Granit atau Batuan Keras
Produktivitas kerja dari suatu alat yang diperlukan merupakan standard dari alat tersebut bekerja dalam kondisi ideal dikalikan suatu faktor efisiensi kerja. Efisiensi sangat tergantung kondisi kerja dan faktor alam lainnya seperti keadaan topografi, keahlian operator, pemilihan standard perawatan dan lain-lain yang berkaitan dengan pengoperasian alat. Besarnya faktor efisiensi kerja dapat dilihat pada tabel berikut.
Pecahan Batu
Tabel Efisiensi Kerja Kondisi Operasi Alat Baik Sekali Baik Sedang Buruk Buruk Sekali
Baik Sekali 0.83 0.78 0.72 0.63 0.52
Baik 0.81 0.75 0.69 0.61 0.50
Pemeliharaan Mesin Sedang Buruk 0.76 0.70 0.71 0.65 0.65 0.60 0.57 0.52 0.47 0.42
Buruk Sekali 0.63 0.60 0.54 0.45 0.32
Sumber : Rochmanhadi, 1984
Batuan Hasil Ledakan
Kondisi Awal A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C
Kondisi Tanah yang Dikerjakan Kondisi Asli Kondisi Lepas Kondisi Padat 1.00 1.11 0.99 0.90 1.00 0.80 1.05 1.17 1.00 1.00 1.25 0.90 0.80 1.00 0.72 1.11 1.39 1.00 1.00 1.35 0.90 0.70 1.00 0.63 1.11 1.59 1.00 1.00 1.18 1.08 0.85 1.00 0.91 0.93 1.09 1.00 1.00 1.13 1.03 0.88 1.00 0.91 0.97 1.10 1.00 1.00 1.42 1.29 0.70 1.00 0.91 0.77 1.10 1.00 1.00 1.65 1.22 0.61 1.00 0.74 0.82 1.35 1.00 1.00 1.70 1.31 0.59 1.00 0.77 0.76 1.30 1.00 1.00 1.75 1.40 0.57 1.00 0.80 0.71 1.24 1.00 1.00 1.80 1.30 0.56 1.00 0.72 0.77 1.38 1.00
Sumber : Rochmanhadi, 1992
Keterangan : A = Tanah Asli B = Tanah Lepas C = Tanah Padat
V.2 BULLDOZER V.2.1 Produksi Perjam Rumus :
Kondisi kerja tergantung hal-hal berikut : 1. Apakah alat sesuai dengan topografi yang ada 2. Kondisi dan pengaruh lingkungan seperti : ukuran medan dan peralatan 3. Pengaturan kerja dan kombinasi kerja antara peralatan dan mesin 4. Metode operasional dan perencanaan persiapan kerja 5. Pengalaman dan kepandaian operator dan pengawas untuk pekerjaan tersebut
Q = q ×
60 × E Cm
dimana : Q = Produksi perjam (m3/jam) q = Produksi persiklus (m3) E = Efisiensi kerja Cm = Waktu siklus (menit)
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemeliharaan alat adalah : 1. Penggantian pelumas (grease/gemuk) secara berkala 2. Kondisi peralatan pemotong (blade, bucket, bowl) 3. Persediaan suku cadang yang sering diperlukan untuk alat yang bersangkutan
V- 1
V- 2
V.2.2 Produksi Per Siklus Rumus :
V.2.4 Contoh Perhitungan Bulldozer
q = L × H2 × a dimana : L = Lebar blade/pisau/sudu (m) H = tinggi blade (m) a = faktor blade Tabel Faktor Blade/Pisau/Sudu dalam Penggusuran Derajat
Penggusuran Penggusuran dapat dilaksanakan dengan sudu penuh tanah lepas. Kadar Air rendah, tanah berpasir tak dipadatkan, tanah biasa, bahan material untuk timbunan persediaan (stockpile) Tanah lepas, tetapi tidak mungkin menggusur dengan sudu penuh. Tanah bercampur kerikil atau split, pasir, batu pecah. Kadar air tinggi dan tanah liat, pasir bercampur kerikil, tanah liat yang sangat kering dan asli. Batu-batu hasil ledakan, batu-batu berukuran besar.
Ringan Sedang Agak Sulit Sulit
Faktor Blade 1.1 – 0.9 0.9 – 0.7 0.7 – 0.6 0.6 – 0.4
Sumber : Rochmanhadi, 1984
V.2.3 Waktu Siklus Waktu siklus yang dibutuhkan bulldozer untuk menyelesaikan satu siklus pengoperasian dimulai pada saat menggusur, ganti persnelling dan mundur, dihitung dengan rumus :
Cm =
D D + +Z F R
D = 40 m E = 0,75 F = 0,75 x 3,7 = 2,775 km/jam = 46,25 m/menit R = 0,85 x 8,2 = 6,97 km/jam = 116,17 m/menit Z = 0,05 menit L = 4,13 m H = 1,59 m a = 0,80 Faktor konversi volume tanah : - loose = 1,00 - unexcavated = 0,80 a. Produksi persiklus = q = L x H2 x a = 4,13 x 1,592 x 0,80 = 8,35 m3
dimana : Cm = waktu siklus (menit) D = jarak angkut/gusur (m) F = kecepatan maju (m/menit) R = kecepatan mundur (m/menit) Z = waktu ganti persnelling (menit)
D D + +Z F R 40 40 = + + 0,05 46,25 116,17
b. Waktu Siklus = Cm =
a. Kecepatan maju (Forward speed) Berkisar antara 3 – 5 km/jam. Bila alat menggunakan torqflow (aliran fluida) maka kecepatan maju = 0,75 x kecepatan maksimum. b. Kecepatan mundur (Reverse speed) Berkisar antara 5 – 7 km/jam. Bila alat menggunakan torqflow (aliran fluida) maka kecepatan mundur = 0,85 x kecepatan maksimum. c. Waktu yang dibutuhkan untuk ganti gigi/persnelling, seperti terlihat pada tabel berikut. Mesin Mesin gerak langsung : - tongkat tunggal - tongkat ganda Mesin-mesin torqflow
Diketahui sebuah bulldozer tipe straightdozer akan digunakan untuk menggusur tanah (tanah liat berpasir / sandy clay) dengan data-data sebagai berikut : - Jarak gusuran = 40 m - Efisiensi kerja = 0,75 - Kecepatan maju / forward speed = 0 – 3,7 km/jam - Kecepatan mundur / reverse speed = 0 – 8,2 km/jam - Lebar pisau = 4,13 m - Tinggi pisau = 1,59 m - Faktor pisau = 0,80 - Bulldozer memakai sistem mesin torqflow (aliran fluida) Hitunglah : - produksi per siklus - waktu siklus - Produksi bulldozer dalam keadaan lepas (loose) dan asli (unexcavated) Catatan : Kondisi awal kerja tanah dlm keadaan lepas Solusi :
Waktu ganti persnelling 0,10 menit 0,20 menit 0,05 menit
= 1,26 menit c. Produksi bulldozer untuk tanah lepas (loose) adalah :
QL = q ×
60 60 × E × fc = 8,35 × × 0,75 x 1,00 = 298 m3/jam Cm 1,26
Produksi bulldozer untuk tanah asli (unexcavated) adalah :
QB = q ×
60 60 × E × fc = 8,35 × × 0,75 x 0,80 = 239 m3/jam Cm 1,26
Sumber : Rochmanhadi
V- 3
V- 4
dimana : Cm = waktu siklus (menit) D = jarak angkut/gusur (m) F = kecepatan maju (m/menit) R = kecepatan mundur (m/menit) Z = fixed time (menit)
V.3 LOADER V.3.1 Produksi Perjam Rumus :
Q = q ×
60 × E Cm
Catatan : Cross Loading
dimana : Q = Produksi perjam (m3/jam) q = Produksi persiklus (m3) E = Efisiensi kerja Cm = Waktu siklus (menit)
V-shape Loading
Load and Carry
D
D Truck
D
Truck
Loader
D
V.3.2 Produksi Per Siklus Rumus :
Loader
q = q1 × K dimana : q1 = kapasitas bucket penuh (heaped capacity) K = faktor bucket
Ringan
Sedang
Agak sulit
Sulit
Kondisi Pemuatan Menggali dan memuat dari stockpile atau material yang telah dikeruk oleh excavator lain, yang tidak membutuhkan gaya gali dan dapat dimuat munjung dalam bucket Menggali dan memuat stockpile lepas dari tanah yang lebih sulit untuk digali dan dikeruk tetapi dapat dimuat hampir munjung. Pasir kering, tanah berpasir, tanah campuran tanah liat, tanah liat, gravel yang belum disaring, pasir yang telah memadat dan sebagainya, atau menggali dan memuat gravel langsung dari bukit gravel asli. Menggali dan memuat batu-batu pecah, tanah liat yang keras, pasir campur kerikil, tanah berpasir, tanah koloidal liat, tanah liat, dengan kadar air tinggi, yang telah distockpile oleh excavator lain. Sulit untuk mengisi bucket dengan material tersebut Bongkahan, batuan besar dengan bentuk tak teratur dengan ruangan diantaranya, batuan hasil ledakan, batuan bundar, pasir campur tanah liat, tanah liat yang sulit untuk dikeruk dengan bucket.
Faktor 1,0 – 0,8
0,8 – 0,6
Sistem kontrol Direct drive Hydraulic shift drive Torqflow drive
b. V-Shape Loading :
c. Load and Carry :
V-Shape Loading 0,25 0,20 0,20
Load and Carry 0,35
V.3.4 Contoh Perhitungan Loader
1. Crawler Loader
0,5 – 0,4
Diketahui crawler loader (mesin torqflow) akan memuat material ke dump truck dengan data-data sebagai berikut : - operating method = V-shape loading - jarak angkut = 7,5 m - jenis material = pecahan granit atau batuan keras - efisiensi kerja = 0,83 - faktor bucket = 0,80 - kapasitas bucket = 2,2 m3 - Kecepatan gerak : Forward = 0 – 5,8 km/jam Reverse = 0 – 7,5 km/jam Hitunglah produksi loader dalam keadaan loose dan unexcavated.
V.3.3 Waktu Siklus
Cm =
Cross Loading 0,35 0,30 0,30
0,6 – 0,5
Sumber : Rochmanhadi, 1985
a. Cross Loading :
Besaran F, R dan Z : a. Cross loading dan V-Shape : F dan R = 0,8 x kecepatan maksimum (torqflow) b. Load and Carry : Bila : D < 50, F dan R = 10 – 15 km/jam 50 < D < 100, F dan R = 10 – 20 km/jam D > 100, F dan R = 15 – 25 km/jam c. Fixed time (Z) adalah waktu yang diperlukan untuk pergantian gigi (gear shifting), memuat (loading), berputar (turning) dll. Besaran fixed time dapat dilihat pada tabel berikut.
D D + +Z F R
D D Cm = x 2 + x 2 + Z F R
Solusi : D = 7,5 m q1 = 2,2 m3
D Cm = x 2 + Z F
V- 5
E = 0,83 K = 0,80 Z = 0,2 menit
V- 6
F = 0,8 x 5,8 = 4,64 km/jam = 77,3 m/menit R = 0,8 x 7,5 = 6 km/jam = 100 m/menit Faktor konversi volume tanah : - loose = 1,00 - unexcavated = 0,59 Catatan : Kondisi awal kerja tanah dlm keadaan lepas a. Produksi per siklus = q = q1 x K = 2,2 x 0,8 = 1,76 m3
V.4 EXCAVATOR V.4.1 Produksi Perjam Rumus :
Q = q ×
b. Waktu siklus
7,5 7,5 x 2 + 0,2 = 0,54 menit x2 + Cm = 77,3 100
dimana : Q = Produksi perjam (m3/jam) q = Produksi persiklus (m3) E = Efisiensi kerja Cm = Waktu siklus (detik)
c. Produksi loader (loose)
QL = q ×
60 60 × E × fc = 1,76 × × 0,83 x 1,00 = 162 m3/jam Cm 0,54
V.4.2 Produksi Per Siklus Rumus :
Produksi loader untuk tanah asli (unexcavated) adalah :
60 60 × E × fc = 1,76 × × 0,83 x 0,59 = 96 m3/jam Cm 0,54
QB = q ×
q = q1 × K dimana : q1 = kapasitas bucket penuh (heaped capacity) K = faktor bucket Tabel faktor bucket sama dengan faktor bucket pada Loader
2. Wheel Loader Diketahui wheel loader dengan mesin torqflow memiliki data-data sebagai berikut : - Heaped capacity = 4,0 m3 - operating method = Cross loading - jarak angkut = 10 m - jenis material = sandy clay - efisiensi kerja = 0,83 - faktor bucket = 0,9 (easy loading) - Kecepatan gerak : Forward = 0 – 7 km/jam Reverse = 0 – 7 km/jam Hitunglah produksi loader dalam keadaan loose dan unexcavated.
V.4.3 Waktu Siklus Rumus : Cm = waktu gali + waktu putar x 2 + waktu buang
Tabel Waktu Gali (detik) Kedalaman Gali 0–2m 2–4m >4m
Solusi : D = 10 m E = 0,83 K = 0,9 q1 = 4 m3 F = 0,8 x 7 = 5,6 km/jam = 93,3 m/menit R = 0,8 x 7 = 5,6 km/jam = 93,3 m/menit Z = 0,3 menit Faktor konversi volume tanah : - loose = 1,00 - unexcavated = 0,80 Catatan : Kondisi awal kerja tanah dlm keadaan lepas
Ringan 6 7 8
Kondisi Galian Sedang Agak Sulit 9 15 11 17 13 19
Sulit 26 28 30
Sumber : Rochmanhadi, 1985
Tabel Waktu Putar (detik) Sudut Putar Waktu Putar 4–7 45 - 90° 5–8 90 - 180°
a. Produksi per siklus = q = q1 x K = 4 x 0,9 = 3,6 m3 b. Waktu siklus
Sumber : Rochmanhadi, 1985
10 10 Cm = + + 0,3 = 0,51 menit 93,3 93,3
Waktu buang tergantung dari kondisi pembuangan material : - Pembuangan ke dalam dump truck = 4 – 7 detik - Ke tempat pembuangan = 3 – 6 detik
c. Produksi loader (loose)
QL = q ×
3600 × E Cm
60 60 × E × fc = 3,6 × × 0,83 x 1,00 = 352 m3/jam Cm 0,51
Produksi bulldozer untuk tanah asli (unexcavated) adalah :
QB = q ×
60 60 × E × fc = 3,6 × × 0,83 x 0,80 = 281 m3/jam 0,51 Cm
V- 7
V- 8
V.5.5 Jumlah siklus loader untuk memuat dump truck Rumus :
V.5 DUMP TRUCK V.5.1 Produksi Perjam Rumus :
Q = C ×
60 C mt
× Et
C n = 1 ×K q1 x
M dimana n = C1 = q1 = K =
dimana : Q = Produksi perjam (m3/jam) C = Produksi persiklus (m3) Et = Efisiensi kerja dump truck Cmt = Waktu siklus dump truck (menit) M = jumlah unit dump truck
V.5.6 Waktu Buang + Waktu Tunggu(t1) dan Waktu Manuver untuk Dimuat (t2) Kondisi Operasi Baik Sedang Buruk
V.5.2 Produksi Per Siklus Rumus : C = n x q1 x K dimana : C = Produksi persiklus (m3) n = jumlah siklus yang dibutuhkan loader untuk mengisi muatan ke dalam dump truck K = faktor bucket loader q1 = kapasitas bucket loader pada keadaan monjong / heaped capacity (m3)
C × 60 × Et C mt
t2 (menit) 0,1 – 0,2 0,25 – 0,35 0,4 – 0,5
=
60 × q × K × Es C ms
V.5.8 Contoh Perhitungan Kombinasi Produksi Dump Truck dan Loader
C mt waktu siklus dump truck M= = waktu muat n × C ms
Sebuah loader memuat material tanah ke dalam dump truck dengan data dan kondisi sebagai berikut : Loader : - Kapasitas bucket (heaped capacity) = 2 m3 - Faktor bucket = 0,75 - Jarak angkut = 8 m - Cara memuat material ke dump truck dengan tipe V-shape loading - Sistem kontrol mesin dengan hydraulic shift drive - Kecepatan loader : forward = 7 km/jam Reverse = 10 km/jam
: jumlah dump truck yang dibutuhkan jumlah siklus loader untuk memuat dump truck waktu siklus dump truck (menit) waktu siklus loader (menit)
V.5.4 Waktu Siklus Dump Truck Rumus :
C mt = n ⋅ C ms +
t1 (menit) 0,5 – 0,7 1,0 – 1,3 1,5 – 2,0
V.5.7 Kombinasi Penggunaan Dump Truck dengan Loader Rumus :
V.5.3 Jumlah Unit Dump Truck yang Dibutuhkan Rumus :
dimana M = n = Cmt = Cms =
: jumlah siklus loader untuk memuat dump truck kapasitas dump truck (m3) kapasitas bucket loader pada keadaan monjong / heaped capacity(m3) faktor bucket loader
D D + t1 + + t2 V2 V1
dimana : Cmt = waktu siklus dump truck (menit) n = jumlah siklus loader untuk memuat dump truck Cms = waktu siklus loader (menit) D = jarak angkutan dump truck (m) = kec. rata-rata dump truck dengan membawa muatan (m/menit) V1 V2 = kec. rata-rata dump truck dengan keadaan kosong (m/menit) = waktu membuang muatan + waktu menunggu untuk dimuat (menit) t1 = waktu yang dibutuhkan dump truck saat mencari posisi sebelum dimuati (menit) t2
V- 9
Dump truck - Jarak angkut = 40 km - Efisiensi kerja = 0,8 - Setiap dump truck dimuat dengan 3 kali siklus loader - Kecepatan dump truck : dengan muatan = 50 km/jam balik dengan muatan kosong = 70 km/jam - Kondisi operasi saat bongkar, antri dan manuver untuk posisi adalah sedang Hitung: a. jumlah unit dump truck yang dibutuhkan b. Berapa produksi persiklus dump truck c. Produksi per jam dump truck
V - 10
Solusi :
a. Kecepatan kerja (V) Dloader q1 K F R Z
= = = = = =
8m 2 m3 0,75 7 km/jam = 116,67 m/menit 10 km/jam = 166,67 m/menit 0,2 menit
Ddtruck n Et V1 V2 t1 t2
= = = = = = =
40 km = 40.000 m 3 0,8 50 km/jam = 833,33 m/menit 70 km/jam = 1166,67 m/menit 1,15 0,3
Perbaikan jalan Pembuatan trens Perapihan tebing Perataan medan Pembersihan salju Leveling
Tabel Le Panjang blade (m) Panjang blade efektif / Le (m)
40000 40000 D D + + t1 + + t 2 = (3 × 0,433) + + 1,15 + + 0,3 = 85,035 menit 1166,67 833,33 V2 V1
a. Jumlah unit dump truck yang diperlukan adalah
=
dimana T = N = D = V = E =
C mt 85,035 = = 65,46 ≈ 66 truk n × C ms 3 × 0,433
b. Produksi per siklus dump truck : C = n x q1 x K = 3 x 2 x 0,75 = 4,5 m3
Sudut blade 60° Sudut blade 45°
2,2 1,9 1,6
3,1 2,7 2,2
3,7 3,2 2,6
4,0 3,5 2,8
4,3 3,7 3,0
V.6.2 Waktu Penyelesaian yang Dibutuhkan Rumus :
T
M=
km/jam km/jam km/jam km/jam km/jam km/jam
b. Panjang blade efektif (Le), lebar overlap (Lo) Karena blade biasanya miring pada waktu memotong atau meratakan, maka panjang efektif sangat tergantung pada sudut kemiringannya. Lebar overlap biasanya = 0,3 m.
8 8 D D x 2 + 0,2 = 0,433 menit x 2 + C ms = x 2 + x 2 + Z = 166 , 67 116 , 67 R F C mt = n × C ms
2–6 1,6 – 4 1,6 – 2,6 1,6 – 4 7 – 25 2–8
N×D V×E : waktu kerja (jam) jumlah trip jarak kerja (km) kecepatan kerja (km/jam) efisiensi kerja
Jika grader bekerja pada suatu site, dengan jalur-jalur levelling yang sejajar, maka jumlah trip dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut.
c. Produksi dump truck perjam :
Q =C×
60 60 × Et x M = 4,5 × × 0,8 × 66 = 167,65m 3 / jam 85,035 C mt
N
dimana N = W = Le = Lo = n =
V.6 MOTOR GRADER V.6.1 Produksi Perjam Rumus :
Q A = V × (Le − Lo) × 1000 × E dimana QA = V = Le = Lo = E =
=
W ×n Le − Lo : Jumlah trip Lebar total untuk pekerjaan levelling (m) Panjang efektif blade (m) Lebar overlap (m) jumlah lapisan yang diperlukan untuk mencapai permukaan yang dikehendaki
V.6.3 Contoh Perhitungan Motor Grader
: produksi perjam (m2/jam) kecepatan kerja (km/jam) panjang blade efektif (m) lebar overlap (m) efisiensi kerja
Sebuah motor grader digunakan untuk pekerjaan levelling dengan data-data sebagai berikut : - lebar total levelling = 10 m - panjang pekerjaan = 10 km - panjang blade = 4,3 m - sudut blade = 60° - jumlah lapisan =1 - kecepatan kerja = 5 km/jam Hitunglah waktu penyelesaian dan produksi/jam dari alat pada pekerjaan tersebut jika E=0,83.
V - 11
V - 12
Solusi :
b. Lebar Pemadatan Efektif (W) W = 10 m D = 10 km Le = 3,7 m Lo = 0,3 m N=1 E = 0,83
N
=
Jenis Alat Macadam Roller Tandem Roller Soil Compactor Mesin gilas roda ban (Tire Roller) Mesin gilas getar besar (Large Vibratory Roller) Mesin gilas getar kecil (Small Vibratory Roller) Bulldozer
10 W ×n= ×1= 3 3,7 − 0,3 Le − Lo
Lebar Pemadatan Efektif (m) Lebar roda gerak - 0,2 m Lebar roda gerak - 0,2 m (Lebar roda gerak x 2) - 0,2 m Jarak terluar dari ban-ban paling luar - 0,3 m Lebar roller - 0,2 m Lebar roller - 0,1 m (Lebar trackshoe x 2) - 0,3 m
Sumber : Rochmanhadi, 1985
T
=
N×D 3 × 10 = = 7,3 jam V × E 5 × 0,83
c. Tebal Pemadatan untuk Setiap Lapisan (H) Ketebalan pemadatan untuk setiap lapisan : 0,2 – 0,5 m dalam keadaan lepas.
QA = V × (Le − Lo) × 1000 × E = 5 × (3,7 − 0,3) × 1000 × 0,83 = 1411 m 2 / jam
d. Jumlah Lintasan Pemadatan (N) Jenis Alat Mesin gilas roda ban (Tire Roller) Mesin gilas roda besi (Road Roller) Mesin gilas getar (Vibration Roller) Kompaktor tanah (Soil Compactor)
V.7 COMPACTOR
Sumber : Rochmanhadi, 1985
V.7.1 Produksi Perjam untuk Volume Tanah yang Dipadatkan Rumus :
Q
=
dimana Q = V = W = H = N = E =
Jumlah Lintasan 3–5 4–8 4–8 4 - 10
V.7.2 Produksi Alat Perjam untuk Luas Tanah yang Dipadatkan Rumus :
W × V × H × 1000 × E N
=
QA
: produksi perjam (m3/jam) kecepatan kerja (km/jam) lebar pemadatan efektif per lintasan (m) tebal pemadatan per lapisan (m) jumlah lintasan pemadatan efisiensi kerja
dimana QA = V = W = N = E =
W × V × 1000 × E N
: Luas perjam tanah yang dipadatkan (m2/jam) kecepatan operasi (km/jam) lebar pemadatan efektif (m) jumlah lintasan pemadatan efisiensi kerja
a. Kecepatan Operasi (V)
V.7.3 Contoh Perhitungan Compactor
Nilai kecepatan pengoperasian alat dapat dilihat pada tabel berikut Jenis Alat Kecepatan Mesin gilas roda besi (Road Roller) ± 2 km/jam Mesin gilas roda ban (Tire Roller) ± 2,5 km/jam Mesin gilas getar (Vibration Roller) ± 1,5 km/jam Mesin gilas kaki kambing (Sheep Foot Roller) ± 20 mil/jam Kompaktor tanah (Soil Compactor) ± 4 – 10 km/jam Tamper ± 1 km/jam
Hitunglah produksi pekerjaan pemadatan dengan vibratory roller dalam satuan luas/jam dan volume/jam dengan data-data sebagai berikut : -
W = 0,8 m (1m - 0,2m) V = 1,6 km/jam N = 8 lintasan E = 0,65 H = 0,5 m
Solusi :
Sumber : Rochmanhadi, 1985
=
QA Q
V - 13
=
W × V × 1000 × E 0,8 × 1,6 × 1000 × 0,65 = = 104 m 2 / jam N 8 W × V × H × 1000 × E = Q A × H = 104 × 0,5 = 52 m 3 / jam N
V - 14
Rumus untuk menghitung hauling time atau returning time pada setiap bagian adalah sebagai berikut :
V.8 MOTOR SCRAPER V.8.1 Produksi Perjam Rumus :
Q = q ×
Hauling time / returning time =
60 × E Cm
Harga dari faktor kecepatan dapat dilihat pada tabel berikut : Distance of each section Where vehicle makes Where vehicle enters a of haul road (m) standing start section while travelling 0 – 150 0,30 – 0,45 0,55 – 0,60 150 – 300 0,45 – 0,60 0,60 – 0,70 300 – 500 0,50 – 0,65 0,65 – 0,75 500 – 700 0,60 – 0,70 0,75 – 0,85 700 – 1000 0,65 – 0,75 0,80 – 0,90 1000 0,70 – 0,85 0,85 – 0,95 Catatan : Faktor kecepatan pada saat penurunan (downhill) lebih tinggi daripada saat pendakian (uphill) bila alat melakukan kerja sementara berjalan (tidak berhenti).
dimana : Q = Produksi perjam (m3/jam) q = Produksi persiklus (m3) E = Efisiensi kerja Cm = Waktu siklus (menit)
V.8.2 Kapasitas Mangkok Rumus :
q = q1 × K
C. Spread and turn time Harga spread and turn time dapat dilihat pada tabel :
dimana : q1 = kapasitas monjong (heaped capacity) K = faktor beban
Spreading Conditions Bagus Sedang Buruk
Harga dari faktor beban dapat dilihat pada tabel berikut: Material Sand / Tanah Pasir Sandy Clay / Tanah Biasa Clay / Tanah Liat Dense, heavy clay or sand mixed with boulder
Spreading and turning time (menit) 0,4 0,6 1,1
D. Spot and delay time Spot and delay time adalah waktu yang dipergunakan sewaktu melakukan perputaran (pembelokan) di borrow pit, perpindahan gigi, menunggu alat pendorong, menunggu lokasi borrow pit dll. Harga spot and delay time ini dapat dilihat pada tabel :
Faktor 0,90 0,80 0,70 0,65
Conditions Bagus Sedang Buruk
V.8.3 Waktu Siklus Rumus : Cm = Loading time + Hauling time + Spreading and turning time + Return time + Spot and delay time A. Loading time Harga loading time dapat dilihat pada tabel berikut : Loading Conditions Bagus Sedang Buruk
Panjang bagian (m) Kecepa tan rata − rata (m / menit )
V.9
Spot and delay time (menit) 0,3 0,5 0,8
DREDGER
V.9.1 Produksi Perjam Rumus :
Loading time (menit) 0,5 0,6 1,0
Q = Q P × S c × E tot
B. Hauling time (waktu angkut) and returning time (waktu kembali) Waktu angkut dan waktu kembali tergantung dari : - rolling time dan grade resistance - travel speed Untuk menghitung kecepatan rata-rata dari motor scraper dapat dihitung dengan cara sbb: Average travel speed = max. travel speed x speed factor
V - 15
dimana : Q = Produksi perjam dalam keadaan padat (m3/jam) Qp = Produksi menurut pabrik dalam keadaan campuran lumpur (m3/jam) Sc = Isi padat rata-rata Etot = Efisiensi total Umumnya produksi kapal keruk telah diberikan oleh pabrik pembuat kapal keruk tersebut baik itu dalam keadaan campuran lumpur maupun dalam keadaan padat (solid) dalam satuan m3/jam. Isi padat rata-rata biasanya mempunyai besaran = 10% - 30%.
V - 16
V.9.2 Faktor-faktor pengaruh dalam pengerukan a. Efisiensi kesediaan mesin Yang dimaksud disini adalah kondisi mesin / umur pemakaian mesin. Besar efisiensi kesediaan adalah antara : 0,6 – 1,00 b. Efisiensi waktu produktif alat Yang dimaksud disini adalah perbandingan antara jumlah jam kerja alat tersedia dengan jumlah jam kerja alat yang benar-benar produktif. Jumlah jam kerja alat produktif = jam kerja alat tersedia - jam kerja tidak produktif Jam kerja - waktu - waktu - waktu - waktu - waktu
tidak produktif disebabkan oleh : persiapan pindah pipa pindah maju pindah jangkar pembersihan kemampatan pompa
dimana : PBDR = Produksi alat tipe Bucket Dredger (m3/jam) kp = Kapasitas bucket (m3) i = Jumlah bucket n = Putaran mesin (rpm) Sc = Isi padat
T − Σt T
dimana : T = jumlah jam kerja alat tersedia t = jumlah jam kerja tidak produktif
V.10 WATER PUMPS Jenis pompa yang dibahas disini adalah pompa sentrifugal karena pompa ini sering digunakan dalam pekerjaan konstruksi.
Umumnya besaran nilai EW adalah antara : 0,5 - 0,8 c. Efisiensi operator Efisiensi operator perlu diperhitungkan karena : - pemindahan tanah di bawah permukaan air yang sulit dikontrol secara langsung dengan penglihatan mata - perlu keterampilan khusus dalam kecepatan ayun (swing), gerak maju, dan penambahan kedalaman pengerukan - terjadinya kapitasi dalam pompa keruk yang hanya dapat dihindarkan oleh operator yang terampil saja. Besarnya efisiensi operator berkisar antara : 0,6 – 0,9
V.10.1 RUMUS 1. Kapasitas Pompa (Debit) :
Q=
PW 0,163 J H
2. Daya Poros Pompa (P) :
P=
d. Efisiensi total pengerukan Rumus :
PW np
3. Head Total Pompa (H) :
E tot = E M × E W × E O
H=
dimana : EM = efisiensi kesediaan mesin EW = efisiensi waktu produktif EO = efisiensi operator
p V2 + +Z j 2g
4. Kecepatan Spesifik (ns) :
ns = n ×
V.9.3 Produksi Alat Tipe Cutter Suction Dredger (CDR) Rumus :
PCDR =
V.9.3 Produksi Alat Tipe Bucket Dredger (BDR) Rumus :
PBDR = 60 × kp × i × n × S c × E
Efisiensi waktu produktif dapat dihitung sebagai berikut :
EW =
dimana : PCDR = Produksi alat tipe Cutter Suction Dredger (m3/jam) SC = Isi padat (%) N = daya terpakai (HP) H = total head (m) J = berat jenis campuran (kg/dm3) E = efisiensi total
Q H
1 3
2 4
5. Hukum kesebangunan pompa : Jika ada dua buah pompa sentrifugal yang secara geometris sebangun antara satu dengan lainnya, maka berlaku hubungan :
270 × S c × N × E J×H
V - 17
V - 18
Q1 n 1 D13 = Q 2 n 2 D 32
H 1 n 12 D12 = H 2 n 22 D 22
P1 n 13 D15 = P2 n 32 D 52
Q1 2 3
V1 T1 = V2 T2
1
1
n1 ×
2. Hukum Charles Pada proses tekanan tetap, volume gas berbanding lurus dengan temperatur mutlaknya.
= n2 ×
Q22 3
H24
H1 4
3. Hukum Boyle – Charles PV=GRT
dimana : H = Head Total Pompa (m) p = tekanan status (kg/m2) j = berat zat cair persatuan volume (kg/m3) V = kecepatan rata-rata (m/dt) Z = ketinggian dari bidang referensi (m) ns = kecepatan spesifik (rpm) n = putaran pompa (rpm) Q = kapasitas pompa (m3/dt) Pw = daya air (kw) np = efisiensi pompa (%) P = daya poros penggerak pompa (kw) D = diameter impeller (m)
P V = tetap 5. Kompresi Adiabatik Kompresi adiabatik adalah proses kompresi dengan cara tanpa ada panas yang keluar dari gas atau masuk ke dalam gas. P1V1k = P2 V2k 6. Kompresi Politropik Kompresi politropik adalah proses kompresi dengan anggapan bahwa ada kenaikan temperatur dan ada panas yang dipancarkan keluar (diantara kompresi isotermal dan adiabatik).
PERFORMANSI Bentuk pompa pada umumnya tergantung pada putaran spesifik pompa (ns). Karakteristik sebuah pompa dapat digambarkan dalam kurva-kurva karakteristik, yang menyatakan besarnya head total, daya poros, dan efisiensi pompa terhadap kapasitas. Pada umumnya kurva performansi tersebut digambarkan pada putaran yang tetap seperti pada gambar dibawah ini : Head total, efisiensi dan daya poros (% harga normal)
V.10.2
4. Kompresi Isotermal Kompresi isotermal ada proses kompresi dengan temperatur konstan.
P 1 V 1 n = P 2 V2 n 7. Efisiensi Volumetrik
nv =
Qs Q th
atau
P n v = 1 − Σ d Ps
1
2
− 1
Head total
8. Efisiensi Adiabatik Daya Poros
n ad Efisiensi
kapasitas
V.11 COMPRESSOR V.11.1 RUMUS 1. Hukum Boyle Jika suatu gas mempunyai volume V1 dan tekanan P1 dimampatkan pada temperatur tetap hingga volumenya menjadi V2, maka tekanan akan menjadi P2, dimana : P1V1 = P2V2 = tetap
V - 19
L = ad Ls
dimana
L ad
mk Ps Q s = × k − 1 6120
( k −1) mk Pd − 1 Ps
Keterangan : P = tekanan gas (kg/m2) V = Volume gas (m3) G = Berat gas (kw) R = konstanta gas (m/°K) k = Cp/Cv = indeks adiabatik n = indeks politropik Qs = Volume gas yang dihasilkan (m3/menit) Qth = perpindahan torak (m3/menit) Pd = tekanan keluar dari silinder tingkat pertama (kg/cm2) Ps = tekanan isap dari silinder tingkat pertama (kg/cm2) Lad = daya adiabatik teoritis (kw) Ls = daya yang masuk pada kompresor (kw) m = jumlah tingkat kompresi T = temperatur gas (°K) = Vc/Vs, volume sisa relatif
V - 20
V.11.2
PERFORMANSI Apabila kapasitas dan tekanan udara atau gas yang diperlukan sudah ditetapkan, maka kompresor yang sesuai harus dipilih. Apabila terdapat beberapa kompresor yang dapat memenuhi persyaratan yang ditetapkan, maka untuk menentukan mana yang akan dipilih perlu dilakukan pertimbangan ekonomis. Performansi kompresor dapat digambarkan dalam bentuk kurva kapasitas (volume), daya poros, efisiensi volumetris dan efisiensi adiabatik keseluruhan, terhadap tekanan keluar. Grafik ini dapat dilihat seperti dibawah ini.
B. Hiley Formula 1. Drop, single-acting steam and diesel hammer
U=
2. Double–acting and differential-acting steam hammer
U= Efisiensi Volumetris
Efisiensi, daya poros, dan volume udara
12 e E W + k 2p × 1 W+p S + (C 1 + C 2 + C 3 ) 2
12 e E 1 S + (C 1 + C 2 + C 3 ) 2
×
W + k 2p W+p
V.12.2 FORMULASI KERUGIAN ENERGI AKIBAT TUMBUKAN
Volume Udara
A. Drop, single-acting steam and diesel hammer
Daya Poros Efisiensi Adiabatis Keseluruhan
I=eW h P×
1 − k2 W+p
tekanan keluar (kg/cm2)
B. Double–acting and differential-acting steam hammer
I=eE P×
V.12 PILE DRIVERS Jenis pile driver yang dibahas adalah pile hammers. Tipe pile hammers adalah sebagai berikut : - drop - single-acting steam - double-acting steam - differential-acting steam - diesel
1 − k2 W+p
V.12.3 FORMULASI KERUGIAN ENERGI AKIBAT KOMPRESI A. Akibat tekanan kepala dan tutup tiang
Loss =
U C1 2
B. Akibat tekanan sementara tiang
V.12.1 FORMULASI KAPASITAS (LOAD) Menghitung kapasitas (load) pile hammer ada dua cara, yaitu :
Loss =
A. Engineering News Formula 1. Drop hammer
U C2 2
atau
U2 L 2AK
C. Akibat tekanan sementara tanah
R=
2WH S +1
Loss =
U C3 2
2. Single-acting steam hammer Keterangan : R = Safe load on a pile (lb) W = Weight of falling mass (lb) H = Height of free fall for mass W (ft) E = Total energi of ram at bottom of its downward stroke (ft-lb) S = Average penetration per blow (in) U = Ultimate supporting per blow (in) P = Weight of pile (lb) e = Efisiensi of hammer k = Koefisien of restitution
2WH R= S + 0,1 3. Double and differential – acting hammer
R=
2E S + 0,1 V - 21
V - 22
C1 C2 C3 L A K
= Temporary compression of pile head and cap (in) = Temporary compression of pile (in) = Temporary compression, or quake of ground, for average cases where pile is driven into penetrable ground (in) = Length from top of pile to center of driving resistance (in) = Cross section area of a pile (in2) = Modulus of elasticity of material in a pile (psi)
V - 23
