## ANALISA KEKUATAN PENGELASAN DAN PAKU PADA RANGKA MESIN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP 1300 WATT

## SUMARNO
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Tangerang Jl. Perintis Kemerdekaan I/33 Cikokol-Tangerang
E-mail: bagosumarno76@gmail.com

## Abstrak
Dengan  semakin  meningkatnya  penggunaan  energi  yang  dibutuhkan  dari  sumber-sumber  yang diakibatkan oleh fosil purba, semakin terancam punah dan menipisnya cadangan energi fosil di dunia merupakan fakta yang harus diterima bahwa penggunaan energi berbasis fosil telah menjadi salah satu penyebab kelangkaan energi. , maka untuk itu perlu dilakukan pengembangan dan pemanfaatan energi terbarukan yang dimiliki. Energi terbarukan  dibutuhkan  untuk  mendukung  kebutuhan  listrik  yang  terus  meningkat.  Indonesia  mengoptimalkan pengembangan sumber energi alternatif guna mengurangi ketergantungan pada sumber energi tak terbarukan (fosil). Pemanfaatan energi pada tahun 2019 masih relatif kecil dibandingkan dengan sumber energi berbasis fosil. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, didapatkan rencana pengelasan pada rangka pembangkit listrik tenaga uap dinyatakan aman karena tegangan tarik yang diijinkan adalah 7.027 kg / mm2 <7.9 kg / mm2, untuk perencanaan paku keling tunggal adalah dikatakan aman karena efisiensi maksimum 26% dari desain adalah 21% <26%.
Kata kunci: pengelasan, paku keling, pembangkit listrik tenaga uap gas

## 1. Pendahuluan
Dengan semakin banyaknya pemakaian energy  yang  dibutuhkan  dari  sumber  yang ditimbulkan  oleh  fosil-fosil  purba,  maka semakin  hampir  punah  dan  menipisnya cadangan  energi  fosil  di  dunia  merupakan kenyataan yang harus diterima bahwa pemakaian energi berbahan dasar dari fosil telah menjadi  salah  satu  penyebab  terjadinya kelangkaan  energi,  maka  untuk  itu  perlu melakukan  pengembangan  dan  pemanfaatan energi terbarukan yang dimiliki. Pengembangan energi terbarukan di Indonesia untuk menggantikan  energi  konvensional  ditandai dengan banyak pengembangan energi alternatif untuk  menggantikan  energi  konvensional, seperti: pembangunan PLTU, PLTS, dan PLTA yang  menggantikan  pembangkit  listrik  berasal dari bahan bakar minyak dan batu bara.
Energy  terbarukan  dibutuhkan  untuk menunjang  kebutuhan  energy  listrik  yang semakin  hari  semakin  meningkat.  Indonesia mengoptimalkan pengembangan sumber energi alternatif  supaya  mengurangi  ketergantungan terhadap  sumber  energi  yang  tidak  dapat diperbaharui  (fosil). Pemanfaatan  energi  pada tahun 2019 ini masih relatif kecil dibandingkan dengan sumber-sumber energi berbasis fosil.
Indonesia memiliki Potensi Energi Baru Terbarukan (EBT) yang cukup besar diantaranya, mini/ micro hydro sebesar 450 MW, Biomass 50 GW, energi surya 4,80
kWh/m2/hari, energi angin 3-6 m/det dan energi nuklir 3 GW.   Upaya untuk bisa
mengembangkan energi air mencakup pengembangan  energi  air  untuk listrik  dan  non listrik  (pemompaan  air  untuk  irigasi  dan  air bersih),  pengembangkan  teknologi  energi  air yang  sederhana  untuk  skala  kecil  (10  kW)  dan skala menengah (50 - 100 kW) dan mendorong pabrikan memproduksi skala kecil dan menengah secara massal.
Berdasarkan  penjelasan  diatas,  maka penulis  tertarik  untuk  meneliti  pembangkit listrik  dengan  menggunakan  piston.  Dimana piston  ini  nantinya  akan  menjadi  tenaga  gerak untuk  memutar  generator    listrik.  Pada pembangkit  listrik  tersebut  diperlukan  pula kerangka  untuk  menjadikan  pembangkit  listrik tenaga uap air tersebut menjadi lebih kuat. Oleh sebab itu penulis mengambil judul Tugas Akhir yaitu “ANALISA
KEKUATAN
PENGELASAN DAN PAKU KELING PADA
Motor Bakar: Jurnal Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Tangerang, Vol. 3, No. 1, Januari – Juni, 2019 P-ISSN: 2549-5038, E-ISSN: 2580-4979 URL: http://jurnal.umt.ac.id/index.php/mjtm

## RANGKA  MESIN  PEMBANGKIT  LISTRIK
TENAGA GAS UAP 1300 WATT ”

## 2. Metode Penelitian

## 2.1 Proses Pembuatan Rangka Body
Pemotongan  material  besi  holo  sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan sebanyak yang  dibutuhkan  pada  rangka  mesin  yaitu dengan  sumbu  horizontal  sebanyak  8  buah, serta  sumbu  vertikal  tiang  sebanyak  4  buah, menggunakan gerinda duduk serta mistar baja, kemudian ujung besi holo yang sudah dipotong dihaluskan menggunakan gerinda tangan.
Gambar 1. Pemotongan Besi Holo
Menyambungkan  material  besi  holo yang  telah  dipotong  –  potong  dengan menggunakan  mesin  las  listrik.  Setelah menyambung  material  besi  holo  dengan  mesin las  listrik,  kemudian  memasang  lembaran  plat besi  pada  besi  holo  yang  sudah  di  las sebelumnya dengan cara penyambungan menggunakan las listrik sebagai dudukan mesin serta penutup
Gambar 2. Pengelasan Besi Holo
Membuat lubang pada besi holo menggunakan  bor  tangan  yang  berfungsi untuk lubang  rivet.  Kemudian  pemasangan plat  besi  pada  bodi  mesin  Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap menggunakan rivet yang dibantu pemasangannya menggunakan tang rivet.
Gambar 3. Pengelasan Plat Besi
Lalu  tahap  selanjutnya  adalah  Melakukan pengecatan, mengecat tahap demi tahap dari cat  dasar  warna  abu  abu  hingga  setelah kering menggunakan warna orange.
Gambar 4. Pemasangan Plat dengan Rivet

## Gambar 5. Pengecatan Bodi Mesin

## 3. Hasil dan Pembahasan
3.1 Analisa Lasan Pada Bodi Rangka
Panjang Dan Lebar Pengelasan untuk rangka penunjang  bodi  dari  pembangkit  listrik  ini adalah direncanakan dari bahan baja profil Holo ukuran 20 mm x 20 mm.

## Gambar 6. Mesin PLTGU
Ukuran  tinggi  dudukan  dari  lantai  sebesar  120 mm  berbentuk  persegi  panjang,  dengan ketebalan profil Holo adalah 2 mm.
Gambar 7. Ukuran Holo
Besarnya  beban  yang  di  sanggah  oleh  rangka adalah  sebesar  75  kg.  Ini  setelah  dilakukan pengukuran  berat  dari  bagian-bagian  dari pembangkit  listrik  tenaga  piston.  Pengelasan dilakukan setebal 5 mm, untuk Tegangan geser yang  diizinkan  untuk  pembebanan  statis  dapat diambil sebagai 75 Mpa. Analisa yang dilakukan adalah sebagai berikut :
𝑧𝑏 = (𝑝ℎ  × 𝑥  ×  𝑙ℎ ) + (𝑝ℎ  ×  𝑥  × 𝑠 ) (𝑝ℎ  × 𝑥) + (𝑙ℎ  ×  𝑠 )
(1)
(Sumber, Khurmi, Ghupta)
dengan  : 𝑏 𝑝ℎ 𝑥 𝑙ℎ
s
: panjang  holo  dari  atas  ke  titik temu a.
: panjang holo.
: tebal holo.
: lebar holo.
: tebal lasan.
Contoh penggunaan persamaan di atas, misalkan diketahui
𝑏 = (20 × 2 × 20 )+(20 × 2 × 5 ) (20 × 5)+(20 × 2 ) 7,1 𝑚𝑚
maka 𝑎 + 𝑏 = 20 𝑚𝑚 𝑎 = 20 𝑚𝑚 − 7,1 𝑚𝑚 = 12,9 𝑚𝑚
Sehingga, 𝑃 = 2 × 0,707 × 𝑥 × 𝑙 × 𝜏 Diperoleh 𝑙 = 𝑃 0,707 × 𝑥 × 𝜏 (2)
(Khurmi Gupta)
dimana ∶ 𝑃 = 75 𝑘𝑔 × 9,81 𝑚/𝑠 2 = 735,75 𝑁 𝑥 = 5 𝑚𝑚 𝜏 = 75 𝑀𝑝𝑎 = 75 𝑁/𝑚𝑚 2
Maka,
𝑙 = 𝑃 0,707 × 𝑥 × 𝜏 = 735,75 𝑁 0,707  ×  5 𝑚𝑚  ×  75 𝑁/𝑚𝑚 2 = 2,78 𝑚𝑚
Panjang lasan yang dilakukan adalah :
𝑙 𝑎= 𝑙 × 𝑏 𝑎 + 𝑏 = 2,78 𝑚𝑚 × 7,14 𝑚𝑚
20 𝑚𝑚 = 0,99 𝑚𝑚 𝑙 𝑏 = 𝑙 − 𝑙 𝑎 = 2,78 𝑚𝑚 − 0,99 𝑚𝑚 = 1,79

## 3.2 Analisa Keamanan Las
Tegangan tarik pengelasan dapat dicari dengan cara
𝜎 𝑡 = 2,83 × 𝑇 𝜋𝑠 × 𝑙 2 (3)
dengan 𝑇 adalah  torsi  dari  piston  sebesar 4820,88 𝑘𝑔/mm . 𝑠 tebal pengelasan 5 𝑚𝑚 . 𝑙 panjang empat sisi dengan perhitungan 𝑙 = (0,99 + 1,79) × 4𝑠𝑖𝑠𝑖 = 11,12 𝑐𝑚 Maka :
𝜎 𝑡 = 2,83 × 𝑇 𝜋𝑠 × 𝑙 2 = 2,83 × 4820,88 kg mm 𝜋 × 5 𝑚𝑚 (11,12) 2 𝑚𝑚 2 = 7,027 𝑘𝑔/𝑚𝑚 2
Sementara tegangan tarik yang diizinkan untuk pengelasan  maksimum  adalah  7,9 kg/mm 2
(Khurmi Gupta). Dengan demikian perencanaan pengelasan  untuk  rangka  bodi  penunjang  berat pembangkit dikatakan  aman,  karena 7,027 kg/ mm 2 < 7,9 kg/mm 2 .
3.2 Analisa  Pemakaian  Rivet  Pada  Penutup
Bodi Rangka
Hal  yang  harus  diperhatikan  ketika  analisa pemakaina  rivet  pada  penutup  bodi  rangka adalah  spesifikasi  perencanaan  rivet.  Pada perencanaan,  rivet  yang  digunakan  adalah single rivet, dengan ukuran :
a. Diameter : 3,2 mm
b. Ketebalan plat  : 2 mm
c. Pitch rivet
: 9,5 mm
Adapun  ketentuan  dari  pemakaian  rivet  adalah tegangan tarik yang diizinkan
(σ t ) adalah 120 Mpa atau 120 N/ mm 2 . Tegangan  geser  yang  diizinkan (τ) adalah 90 Mpa atau 90 N/ mm 2 .  Sementara  itu, tegangan  crushing  diizinkan (σ c ) adalah 180 Mpa atau 180 N/ mm 2 .

## 3.3 Analisa Kekuatan Rivet
Pada analisa kekuatan rivet terdapat tearing resistance dari plate yang dapat dihitung dengan cara,
𝑃 𝑡 = (𝑝 − 𝑑)𝑡 × 𝜎 𝑡 = (9,5 𝑚𝑚 − 3,2 𝑚𝑚) × 2 𝑚𝑚  ×  120 𝑁/𝑚𝑚 2 = 1512 𝑁
Kemudian, untuk shearing resistance dari rivet dapat dihitung dengan cara,
𝑃 𝑠 = 𝜋 4 × 𝑑 2 × 𝜏 = 𝜋 × 3,2 2 𝑚𝑚 2 ×  90 𝑁/𝑚𝑚 2

## 4 = 723,456 𝑁
Terkahir, tahap crushing resistance dari rivet dapat dihitung dengan cara,
𝑃 𝑐 = 𝑑 × 𝑡 × 𝜎 𝑐 = 3,2 𝑚𝑚  ×  2 𝑚𝑚 ×  180 𝑁/𝑚𝑚 2 = 1152 𝑁 Dengan demikian didapat yaitu 1512 𝑁 , 723,456 𝑁 dan 1512 𝑁 . Dari ketiga hasil tersebut diambil hasil yang terkecil, yaitu 723,456 𝑁 .
Selain itu, kekuatan sambungan rivet tersebut dapat dihitung sebagai berikut :
𝑃 = 𝑝 × 𝑡 × 𝜎 𝑐 = 9,5 𝑚𝑚 × 2𝑚𝑚
× 180 𝑁 𝑚𝑚 2 = 3420 𝑁
Kemudian, untuk efisiensi sambungan rivet perhitungannya sebagai berikut:
𝜂 = 𝑃 𝑐 𝑃 = 723,456 𝑁
3420 𝑁 = 0,21 = 21%
Menurut  Khurmi  Gupta,  efisiensi  maksimal sebesar  26%  dari  perancangan  yaitu  yaitu 21% < 26% .  Dengan  demikian  perencanaan single  rivet  pada  perencanaan  ini  dikatakan aman.

## 3.4 Analisa Bahan Besi holo Yang Digunakan Pada Rangka Bodi Mesin
Untuk  pencarian  bahan  rangka  yang digunakan  di  sini  digunakan  uji  kekerasan Brinell.  Untuk  mengetahui  jenis  bahan  serta kekuatan  tarik  bahan.  Untuk  pemilihan  bahan dari besi holo yang digunakan di sini digunakan uji  kekerasan  Brinell  yaitu  menggunakan persamaan :
𝐻𝐵 = 𝑃 ( 𝜋𝐷 2 )(𝐷−√𝐷 2 −𝑑 2 ) = 2𝑃 (𝜋𝐷)(𝐷−√𝐷 2 −𝑑 2 ) (4)
Untuk  mengetahui  jenis  bahan  serta  kekuatan tarik bahan tersebut dapat menggunakan rumus berikut ini.
𝜎 𝑏 = 0,345 ×  𝐻𝐵           (5)
Pemilihan bahan untuk konstruksi rangka mesin menggunakan  profil  holo  dengan  tebal  5  mm. Untuk mengetahui jenis bahan beserta kekuatan tariknya,  kami  lakukan  uji  kekerasan brinell pada bahan ini. Indentor yang digunakan adalah bola  baja  dengan  diameter  ( D )  5  mm.  Beban penekanan ( P ) pada alat uji yaitu 200 kgf (1960 N).  Penelitian  ini  dilakukan  di  BPPT  Serpong, pada  Departemen  Kontruksi,  setelah  dilakukan pengujian  diperoleh  harga  kekerasan brinell sebagai berikut.
Tabel 2.1  Hasil Uji Kekerasan Brinell Pada Bahan Profil Holo No. Bahan Diameter Indentasi (mm) Hasil Uji Hardness Brinell (N/mm 2 ) 1
2 3 4 Profil Holo Profil Holo Profil Holo Profil Holo 1,485 1,545 1,554 1,456 1106,68 1020,4 1008,31 1152,25 Rata-Rata (N/mm 2 ) 1071,91
Dengan  memasukkan  harga  kekerasan brinell rata-rata  ke  dalam  persamaan rumus maka
diperoleh harga kekuatan tarik bahan profil holo sebagai berikut :
𝜎 𝑏 = 0,345 ×  𝐻𝐵 = 0,345  × 1071,91𝑁/𝑚𝑚 2 = 369,80 𝑁/𝑚𝑚 2 Berdasarkan  hitungan  di  atas  bahan  tersebut mempunyai  kekuatan  tarik  sebesar 369,80 𝑁/ 𝑚𝑚 2 . . Berdasarkan  klasifikasi  baja  karbon, bahan tersebut digolongkan sebagai baja karbon rendah.  Berdasarkan  tabel  baja  konstruksi umum  menurut  DIN  17100  bahan  tersebut digolongkan  ke  dalam  baja ST  37 ,  dengan  No. Bahan  1,0110    dan  Jenis  Baja  Fe37-A ( Euronoom 25)

## Kesimpulan
Berdasarkan  rumusan  masalah  pada  penelitian ini penulis dapat menarik kesimpulan bahwa:
1. Dengan  tegangan  tarik  yang  diizinkan untuk  pengelasan  maksimum  adalah  7,9 𝑘𝑔/𝑚𝑚 2 (Khurmi Gupta). Dengan demikian  perencanaan  pengelasan  untuk rangka  bodi  penunjang  berat  pembangkit dikatakan aman, karena 7,027 𝑘𝑔/𝑚𝑚 2 < 7,9 𝑘𝑔/𝑚𝑚 2 .
2. Dengan  ketentuan  dari  literatur  (Khurmi Gupta)  adalah  efisiensi  maksimal  sebesar 26%  dari  perancangan  yaitu 21% <  26%. Dengan demikian perencanaan single rivet pada perencanaan ini dikatakan aman.

## Daftar pustaka
Ach. Muhib Zainuri; - Kekuatan bahan, Material Handling Equipment Eed. I . –
Yogyakarta; ANDI, 2006
Cenk  Sayin,  Ahmet  Necati,  Mustafa  Canakci (2009). The  Influence  of  operating parameters  on  the  performance  and emissions  of  a  DI  diesel  engine  using metanol-blended-diesel  fuel, International Journal of Fuel, Number 89, ScienceDirect. Darmawan  .H,  2004, Pengatar    Perancangan Teknik, Direktorat  Jendral  Pendidikan
Tinggi; Jakarta.
Direktur Jenderal Minyak dan Gas Bumi (2009).
Keputusan  Direktur  Jenderal  Minyak  dan
Gas  Bumi  No.26525.K/10/  DJM.T/2009 tentang  Standar  dan  Mutu  (Spesifi  kasi) Bahan  Bakar  Gas  Jenis  Liquefi  ed Petroleum Gas (LPG) yang Dipasarkan Di Dalam Negeri.
G  Niemann,    1992, Elemen    Mesin ,    (Anton Budiman:  terjemahan), Erlangga: Jakarta. Haryanto,  A.  dan  Triyono,  S.  (2010).  Kinerja energetik  tungku  masak  rumah  tangga. Seminar Nasional Sains dan Teknologi III ,
18-19 Oktober 2010, Universitas
Lampung, Bandar Lampung.
Khurmi RS. G.JK. 1980, Text Book of Machine Design  Eurasia ;  New  Delhi.Publising House, ltd Ram Nagar. Mott,  Robert  L.  2009. Elemen-Elemen  Mesin dalam Perancangan Mekanis (Perancangan  Elemen  Mesin  Terpadu)  2. Yogyakarta: Penerbit Andi
Putra,  Boy  Isma,  Alfan  H.,  Jaka  P.,  2016. Elemen Mesin Untuk Teknik Industri, Edisi Kedua, Graha Ilmu, Yogyakarta.
Sato, G. Takeshi, N. Sugiharto Hartanto. 1981.
Menggambar Mesin Menurut Standar ISO . PT. Pradnya Paramita : Jakarta.
Shigley  Joseph  E.,  Larry  D.  Mitchell.  1991.
Perencanaan  Teknik  Mesin .  Erlangga:
Jakarta
Sularso,  K.  S.  1991,  Dasar  Perencanaan  dan Pemilihan  Elemen  Mesin;  Jakarta.  PT. Pradnya Paramita. Jakarta.