Desain dan Perencanaan Belt Conveyor Part 2

Belt conveyor dapat digunakan pada sudut kemiringan sampai 15°, meskipun dalam beberapa kasus, belt conveyor cenderung miring 25° atau bahkan sampai 30° dari horizontal. Sudut kemiringan di mana belt conveyor akan membawa material curah dan tergantung pada ukuran partikel material, bentuk benjolan, kadar air, angle of repose, dan kemampuan mengalirnya. Faktor desain akan mempengaruhi perilaku material pada belt, termasuk kecepatan belt, apakah material naik atau turun, seberapa penuh belt dimuati dan apakah dimuati secara terus menerus, seragam, dan terpusat. Bila kemiringan terlalu curam, beberapa bagian dari material bisa meluncur kembali, mengalir, atau berputar kembali, mengakibatkan tumpahan.

Misalnya, di stone crushing plan, saat batu masuk melalui crusher, menghancurkan batu menjadi potongan besar atau kecil. Tapi potongan kecil ini cenderung menempel pada belt miring dan begitu material dilepaskan ke belt, biasanya akan tetap berada di tempat jatuhnya sampai mencapai titik pelepasan. Lihat Tabel 1 dipembahasan sebelumnya untuk merekomendasikan kecenderungan pemakaian maksimum kemiringan untuk material yang dimuat.

Pemuatan harus dilakukan pada sudut yang relatif rendah, sehingga material akan tenang dan diam pada kemiringan tertentu, dan kemiringan maksimum hanya dapat diperoleh jika material tetap menempel pada belt miring.
Belt bisa dibuat dengan melapisi corak karet bergerigi atau corak diamond yang akan membantu meningkatkan sudut kemiringan yang aman.

Belt conveyor terdiri dari sepuluh elemen penting :

1. Belt yang membentuk permukaan bergerak dan pendukung sebagai tempat memuat material tersebut.
2. Idler roller pembawa yang membentuk cekungan sebagai dukungan belt berjalan dan belt rata pada waktu berputar kembali di idler kembali.
3. Puli yang mendukung dan mengarahkan sabuk dan mengendalikan ketegangannya.
4. Dorongan yang kuat melalui satu atau lebih puli untuk menggerakkan belt dan bebannya.
5. Struktur yang mendukung dan mempertahankan keselarasan idler roller, puli, dan drive.
6. Belt tripper, jika perlu.
7. Pembersih belt.
8. Pelurus belt.
9. Rem atau penahan saat konveyor miring, sehingga menahan material yang dimuat belt jika terjadi gangguan daya, untuk mencegah agar belt tidak berjalan mundur.
10. Jenis take-up yang tepat, untuk menjaga sabuk dalam ketegangan (take up gravitasi digunakan pada banyak instalasi dan saat ruang memungkinkan).

belt multi-ply sekarang dinilai berdasarkan kekuatan tarik (dalam pound per inci lebar per lapis) saat sambungan divulkanisir. Dengan sambungan mekanikal fastener normal, nilai tersebut dikurangi menjadi kira-kira tiga perempat dari nilai sambungan yang divulkanisir. Tabel 1 menunjukan ketegangan sabuk yang diijinkan.

Tabel 1 Multi-ply Belt Tension

Semua penyambungan belt sebaiknya di divulkanisir karena lebih baik kualitas sambungan. Jika pengencang mekanis digunakan, ujungnya harus dipotong persegi. Pengencang sambungan ada beberapa jenis, seperti pelat dibaut, pelat berengsel, dan pelat berengsel yang dipaku. Beberapa pengencang dibuat dengan kawat jenis pengait. Pengencang harus dari logam yang sesuai untuk kondisi lokal (lihat gambar 1 dan 2).

Sambungan yang diikat secara mekanis dapat dipasang dengan cepat, dan biayanya lebih kecil dari pada vulcanisasi.

Gambar 1 Penyambungan Vulcanisasi

Gambar 2 Penyambungan Mekanikal

Desain dan Perencanaan Belt Conveyor Part 1

Belt conveyor umumnya digunakan untuk mengangkut material secara horisontal dari satu lokasi ke lokasi lain. Ini terbuat dari belt karet yang melingkar di atas idler (roller). Idler diatur membentuk palung di sisi pembawa dan rata di bagian bawah, atau sisi putaran kembali. Unit penggerak memindahkan satu atau lebih puli yang menggerakkan belt. Seluruh conveyor dibangun pada struktur baja, yang menopang dan menempatkan idler berjajar lurus, serta menyangga puli dan penggerak.

Gambar 1 Potongan Belt Conveyor

Belt conveyor mampu menangani berbagai macam bulk material. Belt conveyor cocok untuk menangani material tertentu yang mudah menyebabkan korosif menyerang pada bagian-bagian yang terbuat dari besi atau logam pada conveyor. Kisaran jumlah material yang dibawa belt conveyor dibatasi oleh lebar belt, dan materialnya bisa bervariasi dari bahan kimia yang sangat halus sampai biji-bijian, batu, batu bara, atau serbuk kayu. Kandungan air dari bahan dapat bervariasi dari basah sampai kering dan berdebu, serta yang lengket, atau memiliki kecenderungan dikemas karena kelembaban yang tinggi. Material yang mudah rapuh hanya dapat dibawa pada conveyor belt dengan tingkat degradasi minimum. Belt conveyor umumnya disebut unit pembersih diri saat membawa bahan yang cukup kering, Jika material sedikit lembab atau sangat halus, material yang sangat ringan dapat menempel menutupi permukaan belt putaran kembali. Belt conveyor sangat awet saat menangani material seperti batu hancur, pasir, atau kerikil.

Untuk merancang conveyor belt yang akan memberikan kinerja maksimal pada biaya minimum per ton material yang ditangani. Untuk melakukannya, perlu diketahui jawaban atas pertanyaan berikut:

1. Berapa jarak horisontal yang akan dituju material?
2. Berapakah tinggi vertikal bahan yang akan diangkat atau diturunkan?
3. Bahan apa yang harus ditangani dan berapa berat per kaki kubiknya?
4. Berapakah kapasitas yang dibutuhkan rata-rata dalam ton per jam? Dan maksimal dalam ton per jam?
5. Bagaimana aliran bahan ke sabuk dikontrol?
6. Berapakah dimensi benjolan terbesar?
7. Berapa persen dari total volume yang akan ditangani akan terdiri dari ukuran benjolan terbesar?
8. Apakah bahannya panas, dingin, basah, kering, lengket, Berminyak, abrasif, atau korosif? Sampai seberapa jauh?
9. Berapa banyak titik pemuatan yang ada dan di mana letaknya?
10. Bagaimana bahan yang harus dikeluarkan dari conveyor di atas pulley head, atau melalui tripper?
11. Berapa banyak titik pembuangan yang ada dan di mana letaknya?
12. Dimana lokasi yang paling aman untuk drive?
13. Apakah motor listrik atau beberapa jenis mesin lainnya bisa digunakan untuk menggerakkan conveyor?
14. Jika motor listrik, apa karakteristik arus dan tegangannya? Berapakah kecepatan output, ukuran dan kunci poros outputnya?
15. Apakah bahan yang harus ditimbang saat transit di belt? Jika demikian, tentang lokasi apa?
16. Apakah ada pemisah besi dari material saat melewati puli keluaran?
17. Berapa jam (setiap hari) conveyor akan beroperasi?
18. Apa kondisi iklimnya? (Ambient atau suhu sekitarnya; maksimum dan minimum)
19. Apakah konveyor dimaksudkan untuk reversibel?
20. Apakah konveyor tertutup, atau apakah terkena cuaca?

Jawaban pertanyaan 1 dan 2 akan menentukan apakah conveyor belt akan melakukan pekerjaan dengan biaya minimum atau berlawanan dengan, katakanlah, elevator dan screw.
Jawaban pertanyaan 3 sampai 7 akan menentukan kecepatan konveyor, lebar sabuk yang akan digunakan, daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan konveyor, jenis drive yang akan digunakan, jumlah lapisan pada sabuk, diameter puli dan Poros, tipe dan jarak idler roller.
Jawaban untuk pertanyaan 3 sampai 11 akan menentukan kualitas dan ketebalan penutup karet pada belt.

Setelah engineer memiliki jawaban, dia dapat menentukan apakah conveyor belt dapat melakukan pekerjaan yang lengkap, atau sebagian dapat menangani material dengan jarak tertentu dan kemudian melepaskannya ke perangkat mekanis lainnya, seperti bucket elevator, Untuk mengantarkan material yang diinginkan. Dalam beberapa kasus, tata letak konveyor akan memerlukan sudut atau kenaikan yang lebih besar daripada inklinasi aman maksimum untuk material yang ditangani. Jika demikian, kombinasi dari conveyor belt dan bucket elevator bisa mencapai hasil yang diinginkan. Banyak produsen bagian belt conveyor, termasuk perusahaan sabuk karet, mempublikasikan data teknik lengkap mengenai tingkat aman belt terhadap material.

Klasifikasi dan Pemilihan Mesin Conveyor

Jenis mesin conveyor sangat banyak dan masing-masing berbeda menurut prinsip pengoperasiannya,bentuk desain peralatan serta arah pemindahan. Untuk mempersempit kajian menjadi lebih sederhana, mesin conveyor diklasifikasikan menurut bentuknya.

Menurut prinsip operasinya, mesin conveyor dibagi atas mesin dengan aksi terputus dan berkelanjutan. Mesin aksi terputus meliputi berbagai jenis transportasi darat yaitu kereta api, lori, traktor dan lain-lain. Sedangkan mesin aksi berkelanjutan meliputi berbagai jenis mesin conveyor, instalasi transport dan hidroulik / pneumatik.

Siklus operasi adalah sifat dari mesin aksi terputus. Secara umum, mesin ini beroperasi berdasarkan prinsip timbal balik, yaitu membawa muatan pada satu arah kosong ke arah yang berlawanan. Kadang-kadang lintasan berbentuk sirkuit tertutup dan memiliki sejumlah cabang. Sedangkan sifat spesifik mesin aksi kontinu adalah membawa material tanpa pemutusan.

Belt Conveyor

Menurut jenis material yang ditangani, mesin conveyor dibedakan atas mesin beban curah, beban satuan atau kombinasinya.

Mesin kontinu bisa dibagi atas beberapa kelompok :

• Menurut bagaimana daya penggerak ditransmisikan terhadap beban :

1. Menggunakan peralatan mekanik.
2. Peralatan gravitasi.
3. Menggunakan peralatan pneumatik.
4. Menggunakan peralatan hidraulik.

• Menurut tujuan dan prinsip aksi :

1. Conveyor stasioner.
2. Peralatan pemindah.
3. Peralatan pneumatik.
4. Peralatan hidraulik.

Conveyor dapat pula dibagi atas :

1. Dilengkapi dengan bagian penarik fleksibel. Seperti belt, bucket, dan lain-lainnya.
2. Tanpa bagian penarik.

Mesin dengan bagian penarik fleksibel memiliki sifat yaitu, beban berpindah bersamaan dengan bagian penarik. Bagian penarik fleksibel mentransmisikan gerakan ke pembawa beban. Pada rancangan tertentu muatan menggelinding sepanjang alur stasioner. Bagian pembawa beban bergerak horizontal atau miring dan didukung oleh roller atau idler. Sedangkan screw conveyor, conveyor getar, roller conveyor serta tabung pemindah yang berputar merupakan jenis conveyor tanpa bagian penarik. Jenis tertentu mesin conveyor memindahkan beban pada arah garis lurus (horizontal, sedikit miring, vertikal atau sedikit membentuk sudut dengan bidang vertikal). Jenis lainnya mempunyai bentuk lintasan yang tidak teratur.

Sebagai contoh, roller kereta dan beberapa jenis conveyor selalu disusun secara horizontal atau sedikit miring. Beban dipindahkan pada satu arah atau suatu sirkuit tertutup di biadang horizontal. Pada bucket elevator, arah gerakan adalah vertikal atau sedikit miring terhadap bidang vertikal. Sedangkan pada belt conveyor, lintasannya adalah horizontal atau miring, dimana sudut kemiringannya dibatasi oleh kecendrungan material berguling atau menggelinding secara spontan kearah sumbu longitudinal conveyor.

Lintasan yang kompleks adalah lintasan yang membawa beban jauh melewati bidang horizontal dan vertikal, yang merupakan bentuk umum untuk bucket conveyor, bucket elevator, dan tray conveyor. Untuk lintasan yang tidak teratur bisa menggunakan conveyor pneumatic. Beberapa jenis conveyor dengan arah tertentu bisa dimodifikasi untuk memungkinkan pergerakan kearah lain. Contohnya, srew conveyor, yang biasanya dirancang untuk pengangkutan secara mendatar atau sedikit miring, tapi dapat dimodifikasi untuk mengangkat beban secara vertikal.

Chain Conveyor

Secara umum pemilihan peralatan pemindah ditentukan oleh faktor-faktor teknis berikut :

1. Sifat material yang akan dipindahkan. Suatu analisis sifat fisik dan mekanik material yang dipindahkan akan memperkecil batas dalam pemilihan jenis peralatan pemindah yang cocok untuk dipakai.
2. Kapasitas peralatan. Jika kapasitas yang diinginkan besar, pertimbangan ekonomis akan menentukan pemilihan pada peralatan yang cocok dan murah. Peralatan yang dipilih harus bisa memindahkan material secara kontinu dan cepat. Harus diingat bahwa peningkatan laju pemindahan akan menurunkan berat beban yang mampu diangkut dan meningkatkan kekompakan peralatan. Truk yang memindahkan muatan pada interval yang teratur akan efisien bila kapasitas pemindah besar, kecepatan tinggi dan waktu pengisian serta pembongkaran cepat.
3. Arah dan panjang lintasan pemindah merupakan faktor penting dalam pemilihan jenis peralatan. Hal lain yang juga sama pentingnya adalah lay out dari titik pengisian dan pembongkaran. Jenis mesin tertentu dapat dirubah arahnya dengan mudah dan berbagai jenis dapat membawa untuk jarak yang jauh.
4. Tumpukan material di bagian ujung dan pangkal. Metode pengisian dan pembongkaran material memiliki peranan penting pada pemilihan jenis mesin pemindah. Beberapa jenis peralatan mampu mengisi sendiri sedangkan jenis lain membutuhkan pengisian khusus. Tumpukan material bisa dipindahkan ke masin conveyor dengan menggunakan bucket scraper, pengumpan khusus atau disimpan pada kantong khusus yang akan menjatuhkannya ke mesin. Mesin mengambil material langsung dari onggokan tanpa perlu peralatan khusus.
5. Tahap-tahap proses pemindahan beban. Jika penanganan mekanik dilakukan di dalam workshop, aliran teknologi merupakan faktor penting dalam pemilihan mesin pemindah, pada umumnya mesin memindah dihubungkan dengan siklus terhadap produksi keseluruhan.
6. Kondisi lokal spesifik seperti luas dan bentuk daerah pembuangan, topografi, jenis dan rancangan bangunan, lay out mesin dan peralatan produksi, kelembaban dan kandungan debu, tersedia uap dan gas, temperature lingkungan dan lain-lainnya. Hal lain yang juga penting apakah mesin pemindah dipasang di dalam atau di luar ruangan. Pada kasus terakhir, kondisi iklim harus diperhatikan dalam perancangan, perawatan dan pelumasan mesin.

Pemilihan mesin pemindah sangat dipengaruhi oleh standarisasi dari pembuat mesin dalam rencana pengembangan pembuatan nantinya, jangka waktu operasi yang diinginkan, jenis daya yang tersedia, pertimbangan keseluruhan dan aturan keselamatan. Berdasarkan faktor-faktor teknis, mesin pemindah yang dipilih adalah yang dapat memberikan layanan terbaik.

Biaya modal terdiri dari biaya awal, biaya pengiriman, biaya pemasangan dan biaya gedung serta kontruksi. Biaya opersi meliputi biaya pegawai, biaya kebutuhan daya, material dan biaya perbaikan. Biaya umum dihubungkan dengan perawatan termasuk investasi modal awal yang menentukan kebutuhan biaya renovasi mesin.
Mesin yang optimal adalah yang memenuhi semua persyaratan, derajat mekanisasi tinggi dan kondisi kerja yang paling menguntungkan. Mesin tersebut harus tahan lama sehingga dapat menekan biaya per unit dan mengembalikan modal secepat mungkin.

Klasifikasi dan Karakteristik Material

Material dikelompokkan atas dimensi, bentuk, berat, dan sifat-sifat khusus seperti mudah meledak, mudah terbakar, kerapuhan serta bentuk tumpukan (bulk) material. Bulk material dapat dibedakan atas tumpukan, butiran, atau serbuk (misalnya: biji besi, batubara, pasir cor, serbuk gergaji, semen dan lain-lain).

Karakteristik bulk ditentukan oleh sifat mekanik dan sifat fisik seperti: ukuran bongkah, berat spesifik, kelembaban, mobilitas partikel, angle of repose (sudut tumpukan) dan abrasivitas. Distribusi kuantitatif partikel suatu bulk, menurut ukuranya dikenal sebagai ukuran bongkah dan mempunyai satuan mm.

Untuk menentukan ukuran bongkah material yang lebih besar dari 0,1 mm, dilakukan penyaringan secara bertingkat. Ukuran bongkah bulk material dengan ukuran partikel lebih kecil dari 0,1 mm ditentukan melalui metoda khusus, yaitu berdasarkan kecepatannya jika dimasukkan kedalam air atau udara. Menurut ukuran partikelnya, bulk material diklasifikasikan menjadi bongkah dengan ukuran besar, sedang, kecil, granular atau bubuk. Ukuran bongkah partikel dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 1 Klasifikasi Material

Tabel 2 Karakteristik Material

Tabel 1 dan data yang termasuk dalam tabel 2 diambil dari buku CEMA "Screw Conveyors" dan "Belt Conveyors for Bulk Materials." Kecuali tabulasi Fm, tidak digunakan dalam perancangan screw conveyor, tabulasi kemiringan hanya digunakan untuk perancangan belt conveyor, informasi dalam tabel ini berguna untuk jenis conveyor lainnya.
Tabel 1 memberikan rincian penunjukan kode untuk kolom 3 pada tabel 2. Kolom pertama dari tabel 1 mencantumkan materi yang tercakup. Kolom 2 memberikan rentang densitas yang dapat diharapkan dalam penanganan material tersebut. Densitas tidak ditunjukkan secara khusus, namun biasanya diasumsikan berada pada atau mendekati minimum.
Ukuran bongkah bulk material harus diperhatikan karena akan berpengaruh dalam menentukan ukuran mesin pemindah material, hopper serta sistem salurannya. Berat spesifik bulk material adalah berat material per satuan volume dengan satuan ton/m³ atau kg/m³.
Kolom ketiga tabel 2 menunjukkan kode material. Kode tersebut menentukan berat rata-rata lb/ft³ ,huruf kode ukuran, nomor flow-ability, nomor abrasif dan karakteristik lain convey-ability hazard. Kolom 4 mencakup faktor material (Fm) yang digunakan dalam formula screw conveyor untuk menentukan tenaga kuda. Kolom terakhir memberikan sudut kemiringan maksimum yang direkomendasikan untuk digunakan dalam desain belt conveyor.
Tabel 2 mencakup berbagai jenis bahan butiran, biji-bijian, pakan, dan sebagainya yang ditangani secara komuter pada berbagai macam jenis conveyor. Bobot unit, kode material, dan faktor material (Fm) adalah untuk kondisi rata-rata. Misalnya, gandum bila kering atau dengan kelembaban kurang dari 10% sangat bebas mengalir, dan faktor Fm 0,4 dapat digunakan. Bila kelembaban lebih tinggi, faktor material disarankan 0,5 atau 0,6. Fenomena ini biasa terjadi pada semua butir dan beberapa zat lainnya.
Tabel 2 hanya panduan. Sampel bahan spesifik mungkin memiliki sifat yang berbeda dari yang ditunjukkan pada tabel. Kisaran kerapatan juga bervariasi, tergantung pada Kadar air dan juga sumbernya.

Berat bulk material berpengaruh dalam menghitung kapasitas alat pemindah material dan tekanan pada dinding serta sisi keluar hopper. Sudut antara kemiringan tumpukan material dengan garis horizontal disebut angle of repose yang dilambangkan dengan φ. Besarnya sudut φ tergantung pada mobilitas partikel. Jika mobilitas partikel semakin besar maka sudut φ semakin kecil. Angle of repose bisa berbentuk statik atau dinamik (φdyn). Angle of repose dinamik besarnya sekitar 0,7φ.

Bulk Material Handling

Bulk material handling merupakan istilah terjemahan dari material handling atau pemindahan bahan curah adalah suatu aktivitas yang sangat penting dalam kegiatan produksi dan memiliki kaitan erat dengan perencanaan tata letak fasilitas produksi.

Belt Conveyor Sistem

Alat pemindah material sangat diperlukan pada sebuah industri. Diantaranya seperti pada industri berkapasitas besar dan pertambangan. Semuanya tidak dapat berjalan dengan baik jika tidak ada pengorganisasian transportasi material. Transportasi dalam industri dapat dikelompokkan menjadi 2 macam, diantaranya:

• Transportasi External, yaitu transportasi yang mengangkut raw material dari luar pabrik (sumber source raw material) ke pabrik untuk diolah, misalnya bahan bakar, bahan baku dan meterial pelengkap pada lokasi produksi, serta untuk mengirimkan produk jadi dan sisa produksi pada lokasi pabrik itu sendiri. Salah satu contoh transportasi ini adalah belt conveyor.
• Transportasi Internal, transportasi jenis ini melakukan pendistribusian materil diantara line-line department pekerjaan, untuk mengatur pengiriman produk saat in-progress proses pembuatan produk menjadi barang jadi. Jenis-jenis transportasi yang digunakan dalam hal ini misalnya belt conveyor, bucket elevator, screw conveyor.

Faktor-faktor mendasar yang mempengaruhi dan menjadi permasalahan material handling yang perlu dipertimbangkan adalah material, pemindahan dan metode. Yaitu, berbagai macam jenis material, jumlah material yang dipindahkan melalui berbagai rute dengan beberapa jenis peralatan pemindahan material.
Faktor dasar perencanaan tata letak pada setiap peralatan material handling adalah hubungan antar alat, ruang dan pengaturan. Hubungan tersebut menunjukkan hubungan antar peralatan, ruang-ruang yang terbentuk, jumlah, jenis dan konfigurasi ruang untuk setiap peralatan dan penyesuaian pengaturan ruang ini untuk memaksimalkan hubungan antar alat dan persyaratan ruang yang sesuai.