EVALUASI KINERJA BELT CONVEYOR UNTUK OPTIMALISASI KAPASITAS TRANSFER BATUBARA DI PT. KALTIM PRIMA COAL
PROPOSAL PENELITIAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Penelitian Tugas Akhir Mahasiswa Pada Jurusan Teknik Pertambangan Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
Oleh KUKUH TRI ATMANTO 03121002098
UNIVERSITAS SRIWIJAYA FAKULTAS TEKNIK 2016
IDENTITAS DAN PENGESAHAN USULAN PENELITIAN TUGAS AKHIR MAHASISWA 1. Judul
:
EVALUASI KINERJA BELT CONVEYOR UNTUK OPTIMALISASI KAPASITAS TRANSFER BATUBARA DI PT KALTIM PRIMA COAL
2. Pengusul a. b. c. d. e. f.
Nama Jenis Kelamin NIM Semester Fakultas/ Jurusan Alamat e-Mail
g. Contact Person 3. Lokasi Penelitian
: : Kukuh Tri Atmanto : Laki-laki : 03121002098 : VII (Tujuh) : Teknik/ Teknik Pertambangan :
[email protected] : 085271974662 : PT. Kaltim Prima Coal.
Indralaya, Pengusul
Januari 2016
Kukuh Tri Atmanto NIM. 03121002098 Menyetujui : Ketua Jurusan Teknik Pertambangan
Pembimbing Proposal
Hj.RR. Harminuke Eko Handayani, ST., MT NIP. 196902091997032001
Ir. A. Rahman, MS. NIP. 195703271986021001
A. JUDUL Evaluasi Kinerja Belt Conveyor Untuk Optimalisasi Kapasitas Transfer Batubara PT. Kaltim Prima Coal. B. BIDANG ILMU Teknik Pertambangan C. LATAR BELAKANG Metode pengangkutan bahan galian dari tambang akan bergantung pada letak lokasi tambang, karakteristik fisik material, medan yang akan dilalui, dan jarak yang harus ditempuh dalam pengangkutan tersebut, umumnya digunakan kereta api, Dump Truck, Belt Conveyor, dan tongkang (barge). Pada beberapa kasus, batubara tersebut diangkut melalui jaringan pipa dalam bentuk Slurry. Proses pengangkutan batubara yang telah ditambang merupakan tahapan yang penting dalam kegiatan penambangan batubara. Pengangkutan menggunakan Belt Conveyor harus dilakukan secara efisien, hal ini berkaitan dengan nilai kapasitas angkut aktual yang mampu dilakukan Belt Conveyor dibandingkan dengan spesifikasi Belt Conveyor tersebut. Nilai kapasitas angkut aktual Belt Conveyor dipengaruhi oleh beberapa parameter, penyesuaian parameter – parameter ini dapat dilakukan guna mendapatkan kapasitas angkut yang sesuai dengan nilai target pemindahan batubara per satuan waktu yang telah ditetapkan (Juanda, 2002). PT. Kaltim Prima Coal menggunakan Belt Conveyor sebagai media angkut batubara menuju pelabuhan pengapalan batubara, kinerja Belt Conveyor berhubungan erat dengan kapasitas transfer yang dapat dilakukannya disesuaikan dengan spesifikasinya. Agar dapat mengoptimalkan kapasitas alat angkut batubara, yang dalam hal ini menggunakan alat angkut belt conveyor, maka perlu dilakukan evaluasi terhadap kinerja Belt Conveyor aktual dilapangan. Parameterparameter yang digunakan untuk mendapatkan kapasitas angkut Belt Conveyor yang diinginkan antara lain kecepatan konveyor, lebar Belt, dan sudut Idler. Hasil dari evaluasi kinerja Belt Conveyor ini dapat menjadi rekomendasi untuk PT. Kaltim Prima Coal dalam upaya mengoptimalkan kapasitas transfer Belt Conveyor. D. PERMASALAHAN Pada penelitian ini hal yang menjadi rumusan masalah meliputi :
1. Bagaimana kinerja Belt Conveyor berdasarkan kapasitas angkut yang didasarkan pada parameter kecepatan konveyor, lebar Belt, dan sudut Idler? 2. Bagaimana pengaruh parameter kecepatan konveyor, lebar Belt, dan sudut Idler terhadap kapasitas angkut Belt Conveyor? E. TUJUAN PENELITIAN Penelitian ini dilakukan dengan beberapa tujuan yaitu : 1. Mengevaluasi kinerja Belt Conveyor berdasarkan kapasitas angkut yang didasarkan pada parameter kecepatan konveyor, lebar Belt, dan sudut Idler. 2. Menganalisis pengaruh parameter kecepatan konveyor, lebar Belt, dan sudut Idler terhadap kapasitas angkut Belt Conveyor.
F. PEMBATASAN MASALAH Penelitian ini dilakukan pada Hopper pengumpanan batubara dan Belt Conveyor PT. Kaltim Prima Coal yang digunakan untuk transportasi batubara dari Stockpile menuju Pelabuhan pengapalan. G. MANFAAT Adapun manfaat dari penelitian ini antara lain : 1
Sebagai sumbangan pemikiran bagi perusahaan dalam upaya optimalisasi kapasitas angkut Belt Conveyor.
2
Sebagai referensi untuk para akademisi dalam menambah ilmu pengetahuan mengenai Evaluasi Kinerja Belt Conveyor Untuk Optimalisasi Kapasitas Transfer Batubara PT. Kaltim Prima Coal.
H. METODELOGI PENELITIAN Di dalam melaksanakan penelitian ini, penulis menggabungkan antara teori dengan data-data lapangan. Sehingga dari keduanya didapat pendekatan penyelesaian masalah. Adapun urutan pekerjaan penelitian yaitu. 1. Studi Literatur Dilakukan dengan mengumpulkan bahan-bahan pustaka yang menunjang untuk penelitian ini yang diperoleh dari. a. Instansi yang terkait b. Perpustakaan c. Jurnal ilmiah
d. Jurnal online 2. Penelitian di Lapangan Pelaksanaan penelitian di lapangan ini akan dilakukan beberapa tahap, yaitu. a. Orientasi lapangan Pengamatan langsung terhadap aktivitas pengangkutan batubara dengan menggunakan Belt Conveyor dari Stockpile menuju pelabuhan pengapalan. b. Pengambilan data Pengambilan data yang dilakukan berupa data primer dan data sekunder. Adapun data-data yang diperlukan adalah sebagai berikut. 1) Data Primer Data primer merupakan data yang diambil dari pengamatan lapangan yang masih berbentuk data mentah, meliputi . 1. Data jumlah batubara yang dipindahkan perhari 2. Data waktu operasional Belt Conveyor perhari 3. Data kecepatan aktual Belt Conveyor di lapangan 4. Data tentang kondisi Belt Conveyor di lapangan 2) Data Sekunder Data penunjang yang berasal dari literatur (kepustakaan) dan data perusahaan yang menunjang dalam penelitian, meliputi . a) Data spesifikasi Belt Conveyor b) Data kualitas batubara yang dipindahkan c) Data Angle of Surcharge dari batubara yang dipindahkan d) Data Bulk Density dari batubara yang dipindahkan e) Data ukuran minimal dan maksimal batubara yang dipindahkan f) Data target pemindahan batubara c. Pengolahan Data Selanjutnya dari data tersebut dilakukan proses pengolahan data yang dilakukan dengan beberapa perhitungan yang menuju perumusan dan pembahasan sehingga diperoleh penyelesaian masalah. Setelah itu, dilakukan penarikan kesimpulan yang merupakan hasil akhir dari korelasi antara hasil pengolahan data yang dilakukan.
Evaluasi Kinerja Belt Conveyor Untuk Optimalisasi Kapasitas Transfer Batubara PT. Kaltim Prima Coal
Orientasi Lapangan Permasalahan : Bagaimana kinerja Belt Conveyor berdasarkan kapasitas angkut yang didasarkan pada parameter
2.
kecepatan konveyor, lebar Belt, dan sudut Idler? Bagaimana pengaruh parameter kecepatan konveyor, lebar Belt, dan sudut Idler terhadap kapasitas angkut Belt Conveyor?
Pengambilan Data
Data Primer 1.
Data jumlah batubara yang dipindahkan
2. 3.
perhari Data waktu operasional Belt Conveyor perhari Data Kecepatan aktual Belt Conveyor di
4.
lapangan Data tentang kondisi Belt Conveyor di lapangan
Data Sekunder a) b) c)
Data spesifikasi Belt Conveyor Data kualitas batubara yang dipindahkan Data Angle of Surcharge dari batubara
d)
yang dipindahkan Data Bulk Density dari batubara yang
e)
dipindahkan Data ukuran minimal dan maksimal
f)
batubara yang dipindahkan Data target pemindahan batubara
Pengolahan Data
Pembahasan
Kesimpulan : 1. Didapat hasil evaluasi kinerja Belt Conveyor berdasarkan kapasitas angkut yang didasarkan pada parameter kecepatan konveyor, lebar Belt, dan sudut Idler 2. Didapat hasil analisis hubungan parameter – parameter yang mempengaruhi nilai kapasitas pengangkutan Belt Conveyor 3. Didapatkan hasil rekomendasi pengaturan parameter-parameter yang dapat mengoptimalkan nilai kapasitas GAMBAR H.1 pengangkutan Belt Conveyor
DIAGRAM ALIR PENELITIAN
I. TINJAUAN PUSTAKA 1. Konstruksi Belt Conveyor Belt conveyor adalah suatu alat pemindah bahan yang berbasis teknologi tinggi di sebagian besar industri yang sedang berkembang di negara Indonesia. Dengan menggunakan Belt Conveyor, perusahaan mampu menghemat biaya produksi yang sangat tinggi, serta meningkatkan laju produksi dengan kecepatan yang signifikan dan stabil (Alfian, H. 2011). Belt Conveyor atau konveyor sabuk adalah media pengangkutan yang digunakan untuk memindahkan muatan dalam bentuk satuan atau tumpahan, dengan arah horizontal atau membentuk sudut inklinasi dari suatu sistem operasi yang satu ke sistem operasi yang lain dalam suatu jalur proses produksi, yang menggunakan sabuk (belt) sebagai penghantar muatannya (Zainuri, 2006).
Kelebihan dari transportasi dengan Belt Conveyor antara lain bekerja secara otomatis, mudah dalam memulai operasi dan terus beroperasi secara terus
menerus. Belt Conveyor hampir tidak memiliki waktu jeda atau istirahat ketika beroperasi, tidak terganggu oleh cuaca buruk, yang sering mengganggu truk pengangkutan. Belt Conveyor juga membutuhkan tenaga kerja yang jauh lebih sedikit dibandingkan alat transportasi konvensiona seperti truk (Hartman, 1992).
Gambar 1. Komponen Kontruksi pada Belt Conveyor (Swinderman, 2004)
Menurut standar dari Conveyor Equipment Manufacturers Association (CEMA) konstruksi dasar conveyor secara umum terdiri dari : 1. Tail Pulley (dalam kasus tertentu dapat sebagai drive pulley dengan drive-unit yang dipasangkan padanya). 2. Snub Pulley (pada head-end dan tail-end) 3. Internal belt cleaner (internal belt scrape) 4. Impact Idlers (impact roller) 5. Return Idlers (return roller) 6. Belt 7. Bend pulleys 8. Take-up pulley 9. Take-up unit 10. Carrying Idlers 11. Pulley cleaner 12. Eksternal belt cleaner (eksternal belt scraper) 13. Head pulley (biasanya sebagai discharge pulley dan juga drive pulley) 2. Analisis Belt Conveyor Setiap material yang akan dipindahkan akan memiliki sifat mampu alir, Angle of Surcharge dan Angle of Repose yang berbeda dengan material lainnya tergantung karakteristiknya. Hubungan antara sifat mampu alir, karakteristik
material, Angle of Surcharge dan Angle of Repose seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1. (Swinderman, 2004)
Tabel 1. Hubungan Antara Karakteristik Material, Sifat Mampu Alir, Angle of Surcharge dan Angle of Repose
Sangat lancar
Sifat Aliran Normal Surcharge angle 20° Angle of repose 30-34°
Lancar
5°
10°
0-19°
20-29°
Kurang lancar
Tidak lancar
25°
30°
35-39°
>40°
Karakteristik material Ukuran butir halus dan seragam, bentuk butir relative bulat, sangat basah atau sangat kering seperti : pasir silica kering, semen dan lain-lain.
Bentuk partikel relatif bulat, Permukaan kering dan licin berat jenis medium, seperti : biji-bijian dan butir kacang
Bentuk tidak beraturan, granular atau bongkahan dengan berat jenis medium, seperti : batubara antrhasit, tanah liat, dan lain - lain.
Material curah secara umum seperti batubara bituminous, batu dan bijih tambang, dan lain-lain.
Bentuk tidak beraturan, berserabut, berserat, saling mengunci seperti cacahan kayu, pasir untuk pengecoran yang sudah dikeraskan
Menurut Swinderman (2004) setiap jenis batubara akan memiliki nilai Bulk Density
dan Angle of
Repose yang berbeda. Contohnya nilai Bulk Density
batubara jenis Lignite adalah 40 - 45 lbf / ft 3 , seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Nilai Bulk Density dan Angle of Repose Setiap Jenis Batubara
Material Anthracite, river or culm, 0,125 inch and under
Bulk Weight , lbf / ft 3 60
Angle of repose, deg 35
5560
27
5054
45
4555
35
Bituminous, run of mine
4555
38
Lignite
4045
38
Anthracite, sized Bituminous, mined 50 mesh and under Bituminous, mined and Sized
Bulk Density setiap material akan mempengaruhi nilai sudut kemiringan maksimal konveyor yang diperbolehkan untuk mengangkut material tersebut (Nasher. 2014). Sudut kemiringan terhadap garis horizontal (β) tergantung pada faktor gesekan antara material yang dibawa dengan Belt yang bergerak, sudut kemiringan tetap dari tumpukan material dan bagaimana cara material dibebankan keatas Belt. Kemiringan yang dapat diizinkan pada Belt Conveyor dapat dilihat pada Tabel 3 (Charles G.
Wilson, 1964). Tabel 3. Sudut Kemiringan Maksimum yang Diizinkan pada Geometri Belt Conveyor untuk Beberapa Jenis Material.
Material
Maximum angle of incline β (º)
Coal briquetted
12
Gravel, washed and sized
12
Grain
18
Foundry sand, shaken out (burnt)
24
Foundry sand, damp (ready)
26
Crushed stone, unsized
18
Coke,sized
17
Coke unsized
18
Sawdust, fresh
27
Lime, powdered
23
Sand, dry
18
Sand clamp,
27
Ore, large-lumped
18
Ore, crushed
25
Anthracite, pebbles
17
Coal, run of mine
18
Coal, sized, small
22
Cement
20
Slag, anthraciote, damp
22
Salah satu faktor yang menentukan dalam penentuan lebar sabuk minimum adalah ukuran besar butir maksimum dari material yang diangkut, agar material dapat diangkut dengan aman. Menurut Swinderman (2004), berikut ini ukuran minimum lebar Belt berdasarkan ukuran maksimum material (Tabel 4).
Tabel 4. Ukuran Minimum Lebar Sabuk Berdasarkan Ukuran Butir Maksimum Besar butir maksimum (mm) 100 150 200 300 400 500 550 650 700 800
Lebar sabuk minimum (mm) 400 500 650 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Kecepatan Belt Conveyor yang diijinkan bergantung terhadap karakteristik material yang diangkut bersama dan lebar Belt. Rekomendasi kecepatan sabuk maksimum berdasarkan material yang diangkut dapat dilihat pada Tabel 5 (Swinderman, 2004).
Tabel 5. Rekomendasi Kecepatan Maksimum Belt Conveyor Berdasarkan material yang Diangkut dan Lebar Belt
Material yang diangkut Biji-bijian, aliran lancar, material tidak Abrasive
Batubara, tanah liat, bijih tambang (lunak), tanah penutup, batu pecah halus Berat, keras, sisinya tajam, batu pecah Kasar Pasir cor, yang sudah siap (prepared) atau belum (damp) Pasir cor, yang sudah siap (prepared) dan material kering abrasif, keluar dari belt
Kecepatan maksimum (m/s) 2.5 3,5 4,0 5,0 2,0 3,0 4,0 5,0 1,8 2,5 3,0
Lebar sabuk (mm) 450 600 -750 900 – 1050 1200 – 2400 450 600 – 900 1050 – 1500 1800 – 2400 450 600 – 900 > 900
1,8
Semua ukuran
1,0
Semua ukuran
Material tidak abrasive
1,0 Kecuali untuk cacahan kayu diijinkan 1,5 - 2, 0
Semua ukuran
Sabuk pengumpan, untuk pengumpanan material ukuran kecil, tidak abrasif atau sedang, dari corong pengumpan (hopper) atau silo (bin)
0,25 - 5,0
Semua ukuran
Kecepatan Belt Conveyor dan lebar sabuk (belt) merupakan faktor yang penting untuk diperhatikan dalam merancang belt conveyor, karena secara signifikan akan mempengaruhi perancangan Belt Conveyor. Kedua variable tersebut sangat berpengaruh terhadap kapasitas yang diangkut oleh Belt Conveyor. Secara umum, untuk nilai kecepatan Conveyor tertentu, lebar Conveyor dan kapasitas Belt Conveyor akan meningkat bersamasama. (Juanda, 2002)
Menurut Rudianto (2013), Idler berfungsi sebagai bagian untuk menyangga Belt dalam operasi memindahkan material curah. Pemilihan sudut Idler juga berpengaruh terhadap luas penampang material pada Belt Conveyor, yang juga berpengaruh pada kapasitas angkut belt conveyor. Menurut Association
for Rubber Products Manufacturers US (2011) Untuk mencapai kapasitas dukung yang diinginkan dari material yang akan dipindahkan tanpa adanya tumpahan material, Belt Conveyor dioperasikan dengan menggunakan 3 buah rol Idler. nilai sudut Idler yang biasa digunakan berkisar diangka 20° - 45°, dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Belt Conveyor dengan Tiga Rol Idler (Anomim, 2011)
Kapasitas Belt Conveyor untuk Belt Conveyor horizontal dan Belt Conveyor
miring atau dengan sudut inklinasi dapat dapat dihitung dengan persamaan menurut Juanda (2002) sebagai berikut : Q S v 3600 k ...........................................................................(1) dimana : Q = kapasitas angkut (ton/jam) S = luas penampang material (m2) v = kecepatan Belt Conveyor (m/s) k = faktor inklinasi ( untuk Belt Conveyor miring atau dengan sudut inklinasi) = Bulk Density (ton/m3)
Sudut inklinasi yang berbeda memiliki faktor inklinasi yang berbeda pula. Hal ini karena perbedaan inklinasi juga berpengaruh terhadap jumlah kapasitas yang diangkut. Hubungan antara sudut kemiringan dan faktor inklinasi dapat dilihat pada Tabel 6 (Swinderman, 2004).
Tabel 6. Hubungan antara sudut kemiringan (Inklinasi) dan faktor Inklinasi Sudut kemiringan
K
2°
1,00
4°
0,99
6°
0,98
8°
0,97
10°
0,95
12°
0,93
14°
0,91
16°
0,89
18°
0,85
20°
0,81
Pada umumnya Belt Conveyor yang digunakan untuk transportasi material seperti batubara menggunakan Idler dengan 3 rol . Luas dari penampang material Belt Conveyor menggunakan idler dengan 3 rol yang dapat dihitung dengan persamaan menurut Swinderman (2004) sebagai berikut :
S =(l+
b−l 2
. cos λ).
(b−l) .Sinλ +( 2
l+ ( b−l ) cos λ )².tanβ 2
................................(2) dimana : S = luas penampang material l = panjang rol b = lebar efektif sabuk λ = sudut Idler β = Surchage Angle Berikut ini adalah rumus yang digunakan guna menghitung nilai luas penampang material yang diangkut oleh Belt Conveyor menurut Swinderman (2004) (Tabel 6).
Tabel 7. Sketsa Penampang dan Rumus Luas Penampang Material Sketsa Penampang
Rumus Luas Penampang A. Idler dengan rol tunggal S=
b² 4
. tan β
h=
b 2
. tan β
h = tinggi material B. Idler dengan dua rol S=
b² 4
h =(
b 2
. cos β. Sinλ +(
. Sinλ )+(
b 2
b 2
. cos λ)².tanβ
. cos λ.tanβ)
C. Idler dengan 3 rol ukuran sama S =(l+
b−l 2
. cos λ).
(b−l) .Sinλ +( 2
l + ( b−l ) cos λ )².tanβ 2 h=
(b−l) 2
. sin λ +.(
l+(b−l) .cosλ).tanβ 2
l = panjang rol C. Idler dengan 3 rol ukuran beda S =(l+
b−l 2
. cos λ).
(b−l) .Sinλ +( 2
l + ( b−l ) cos λ )².tanβ 2 h=
(b−l) 2
. sin λ +.(
l+(b−l) .cosλ).tanβ 2
l = panjang rol tengah E. Idler dengan lima rol ukuran sama S = (l+l.cos λ1).l.sin λ1 + (l+2l.cos λ1+
( b−3 l ) 2
sin
1 ( b−3 l ) 2 +l.cos λ1 + 2
λ2)+(
h=
( b−3 l ) 2
cos λ2) tanβ
sin λ2 + l.sin λ1
J. JADWAL PELAKSAAN Rencana pelaksanaan penelitian Tugas Akhir ini adalah mulai tanggal 15 Februari sampai dengan 15 April 2016 dengan jadwal pelaksanaan sebagai berikut:
Tabel J.1. Uraian Jadwal Kegiatan Penelitian
No
Minggu ke-
Uraian Kegiatan 1
1
Orientasi Lapangan
2
Pengumpulan Referensi dan Data
3 4
2
3
4
5
6
7
8
Pengolahan Data, Konsultasi dan Bimbingan Penyusunan dan Pengumpulan Laporan
K. PENUTUP Demikianlah proposal pengajuan ini di buat sebagai bahan pertimbangan bagi Bapak/Ibu untuk dapat menerima kami untuk melaksanakan Tugas Akhir di PT. Kaltim Prima Coal. Selanjutnya penulis sangat mengharapkan bimbingan serta arahan dari Bapak/Ibu serta kemudahan dalam mengadakan penelitian (akomodasi dan transportasi) ataupun pengambilan data-data yang diperlukan dalam pelaksanaan penelitian ini nantinya
L. DAFTAR PUSTAKA Alfian, H. 2011. Analisa Pengaruh Ukuran Butir dan Tingkat Kelembaban Pasir Terhadap Performansi Belt Conveyor pada Pabrik Pembuatan Tiang Beton. Jurnal Dinamis Fakultas Teknik Usu,Volume.II No.8. Medan Anonim. 2011. Conveyor and Elevator Belt Handbook. Association for Rubber Products Manufacturers, Inc : Indianapolis Charles. GW.1964. Material and Belt Conveyor. Milwaukee Sewerage Comission : United States Hartman, H.L. 1992. SME Mining Engineering Handbook. Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc : Colorado Juanda. 2002. Perancangan, Pemasangan, dan Perawatan Konveyor Sabuk dan Peralatan Pendukung. PT. Junto Engineering : Bandung Nasher, Z. 2014. Perancangan Konveyor Spreader Kapasitas 1200 TPH Untuk Material Batubara dengan 0,8 Ton/M3.Jurnal Ilmu Teknik Universitas Brawijaya, 2(1). Malang Rudianto. 2013. Rancang Bangun Belt Conveyor Trainner Sebagai Alat Bantu Pembelajaran. Jurnal Teknik Mesin Politeknik Kediri Volume.IV No.2. Kediri Swinderman. 2004. Belt Conveyors for Bulk Materials. Conveyor Equipment Manufacturers Association : United States Zainuri, M.A. 2006. Mesin Pemindah Bahan. CV.Andi Offset : Yogyakarta
