## PENGARUH SUDUT KEMIRINGAN (INKLINASI)

## TERHADAP UNJUK KERJA AYAKAN GETAR ( VIBRATING SCREEN )
Haris Mujianto 1) , dan Miftahul Rahmi 2) ,
1) Teknik Mesin, Teknik, Universitas PGRI Banyuwangi
2) Pendidikan Matematika, FMIPA, Universitas PGRI Banyuwangi E-mail: harismujianto09@gmail.com 1) , miftadoni@yahoo.co.id 2)

## ABSTRAK
Ayakan getar ( vibrating screen ) banyak digunakan dalam proses pemilahan bahan sesuai ukuran yang dikehendaki. Peralatan  ini  diaplikasikan  di  dunia  industri  maupun  di  laboratorium.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mendapatkan pengaruh sudut kemiringan terhadap unjuk kerja ayakan getar. Unjuk kerja ayakan getar didefinisikan sebagai laju aliran hasil ayakan. Penelitian dilakukan dengan eksperimen. Peralatan ayakan getar berukuran panjang 150 cm dan lebar 30 cm. Ayakan terdiri dari 3 bagian yaitu ayakan halus, sedang dan kasar. Bahan yang digunakan adalah pasir sesuai ukuran ayakan dengan berat masing-masing 1 kg. Sudut kemiringan divariasikan sebesar 5 o , 10 o , 15 o , 20 o dan 25 o .  Sumber  gerak  digunakan  motor  listrik  dengan  variasi  kecepatan  putar  1000,  1200  dan  1450  rpm.  Laju  aliran massa  bahan  divariasikan  dengan  katup  geser  pada hopper sebesar  5,  10  dan  15  gram/detik.  Pengambilan  data dilakukan sebanyak 3 kali ulangan untuk masing-masing percobaan. Data hasil penelitian dihitung nilai rata-ratanya. Laju  hasil  ayakan  merupakan  hasil  bagi  berat  bahan  dan  lama  pemrosesan.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa sudut  kemiringan  ayakan  getar  berpengaruh  terhadap  hasil  ayakan.  Semakin  besar  sudut  kemiringan  maka  waktu proses  menjadi  semakin  kecil.  Semakin  besar  sudut  kemiringan  maka  laju  pengayakan  bahan  menjadi  semakin besar.
Kata kunci : ayakan getar, sudut kemiringan, unjuk kerja, laju hasil ayakan

## ABSTRACT
Vibrating  screen  used  in  material  separation  process.  This  equipment  is  used  in  industry  and  also  at laboratorium. This research is aimed to get the effect of angle inclination due to vibrating screen performance. The research is done by experiment. Vibrating screen with 150 cm length and 30 cm wide consist 3 sections which are fine, medium and rough. The material used are sand with each 1 kg as the screen size. Angle inclination is vary as 5 o , 10 o , 15 o , 20 o and 25 o . Vibrating screen motion is a electric motor with rotating speed 1000, 1200 and 1450 rpm. Mass flow rate is vary by hopper sliding valve as 5, 10 dan 15 gram/detik. The data are taken 3 times to get average values.  Sieving  flow  rate  is  a  ration  between  material  weight  and  process  time.  The  result  shows  that  angle inclination  has  effect  due  sieving  performance.  The  angle  increasing  tend  to  lower  process  time.  The  angle increasing tend to raise sieving flow rate.
Keywords: vibrating screen, angle inclination, performance, sieving flow rate

## 1. PENDAHULUAN
Proses  pemilahan  bahan  banyak  dilakukan  untuk memisahkan  material  sesuai  ukuran  atau  kategori  yang dikehendaki.  Perkembangan  teknologi  dan  upaya peningkatan  produktivitas  mendorong  pemanfaatan peralatan  mekanis  dalam  proses  ini.  Tingkat  kebutuhan manusia  yang  semakin  meningkat  juga  menjadi  faktor pendorong  perkembangan  peralatan  tersebut.  Salah  satu peralatan  mekanis  yang  digunakan  adalah  ayakan  getar ( vibrating  screen ).  Proses  pemilahan  dengan  ayakan getar  merupakan  salah  satu  metode  tertua  dan  banyak digunakan  secara  luas  dalam  proses  pemilahan  secara fisik.  Aplikasi  ini  dilakukan  di  dunia  industri  dalam pemilahan  skala  besar  maupun  di  laboratorium  sebagai alat  bantu  skala  kecil  untuk  analisa  distribusi  ukuran partikel [3]. Di dunia industri, ayakan getar digunakan di bidang  pertambangan, powder  metallurgy ,  proses  kimia dan konstruksi [5].
Ayakan  getar  bekerja  dengan  gerak  vertikal  dan horisontal  bolak-balik  dalam  mekanismenya  [7]. Gerakan  ini  menimbulkan  efek  gerak  memantul ( bumping )  pada  bahan  atau  material  yang  diproses. Peralatan  ini  pertama  kali  digunakan  di  Amerika  pada awal  abad  ke  20  dan  berkembang  dari  segi  efisiensi, terutama di Jerman pada pertengahan abad ke 20 [4].
Unjuk  kerja  sebuah  ayakan  getar  tergantung  pada faktor  material  yang  diproses  dan  faktor  peralatan  atau mesin  tersebut.  Faktor  material  berhubungan  dengan sifat-sifat  mekanik  material  antara  lain  ukuran,  bentuk, densitas,  kadar  air  dan  lain-lain  [7].  Faktor  mesin terutama berkaitan dengan intensitas getaran yang terjadi dan  dapat  mempengaruhi  efektifitas  proses  pengayakan [8].
Upaya peningkatan unjuk kerja ayakan getar telah banyak  dilakukan.  Hal  ini  dilakukan  dengan  penelitian secara  analisis  deskripsi,  simulasi  numerik,  rancang bangun maupun eksperimen. Analisis deskripsi dilakukan  untuk  mendapatkan  kecepatan  gerak  partikel di  ayakan  getar  [1].  Simulasi  ayakan  getar  dilakukan dengan Discrete  Element  Method (DEM)  untuk mendapatkan gerakan partikel di ayakan [3].
Penelitian  tentang  kajian  kinematika  untuk efisiensi ayakan getar. Ayakan tunggal berukuran 234 x 238  mm.  Ukuran  lubang  ayakan  4,6  x  4,6  mm.  Bahan yang diproses adalah campuran 1900 gram debu dan 600 gram  butiran  berbentuk  kerucut.  Hasil  penelitian menunjukkan bahwa arah frekuensi kerja ( winch ) sangat
berpengaruh  terhadap  unjuk  kerja  alat.  Demikian  pula halnya  dengan  kecepatan  frekuensi  kerja  tersebut. Ukuran  bahan  yang  diproses  juga  sangat  berpengaruh. Efisiensi optimum dicapai pada kondisi sudut kemiringan ayakan sebesar 10-18 o [5].
Rancang  bangun  dan  eksperimen  ayakan  getar dilakukan untuk pemisahan menir. Mesin pemisah menir yang  menggunakan  diameter  puli  sabuk  5  inchi  dan kemiringan  alat  20°.  Uji  coba  alat  dilakukan  dengan  3 kali  ulangan.  Hasil  pengujian  menunjukkan  bahwa diperoleh kapasitas mesin adalah 100 kg/jam [2].
Penelitian  eksperimen  pengayak  getar  dengan memvariasikan  putaran  motor  penggerak  mekanisme engkol peluncur dan aliran massa abu sekam padi masuk ayakan  untuk  mendapatkan  data-data  simpangan koordinat pegas yang bergetar dan simpangan titik berat pengayak  getar.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa laju  hasil  pengayakan  abu  sekam  padi  yang  tertinggi pada  putaran  motor  2430  rpm  dengan  laju  massa  hasil ayakan yang optimal sebesar 1.49 gr/dt [9]
Perancangan mesin pengayak pasir cetak vibrating screen pada  IKM  cor  di  Juwana  kabupaten  Pati.  Pasir merupakan  satu  bahan  pokok  untuk  pembuatan  cetakan di industri pengecoran. Kapasitas alat dirancang sebesar 500 kg/jam [6].
Sudut kemiringan (inklinasi) ayakan akan berpengaruh  terhadap  mekanisme  gerak  akibat  getaran yang  terjadi.  Selain  itu,  sudut  kemiringan  merupakan salah satu faktor yang akan berpengaruh terhadap gerak partikel [5]. Gerak partikel ini kan berpengaruh terhadap unjuk  kerja  atau  efisiensi  ayakan  getar.  Untuk  itu  perlu dilakukan  penelitian  pengaruh  sudut  kemiringan (inklinasi) ayakan getar.
Ayakan  getar  digunakan  secara  luas  di  dunia industri  maupun  riset  skala  laboratorium.  Peralatan mekanik  ini  sangat  dibutuhkan  untuk  proses  pemilahan bahan  atau  material.  Proses  yang  dilakukan  secara optimum  akan  meningkatkan  unjuk  kerja  atau  efisiensi ayakan  getar  tersebut.  Efisiensi  ini  selanjutnya  akan berdampak pada konsumsi energi listrik sebagai sumber tenaga  penggerak  mekanisme  ayakan  getar.  Penelitian ini  bertujuan  untuk  mendapatkan  pengaruh  sudut kemiringan  (inklinasi)  terhadap  unjuk  kerja  ayakan getar.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1. Ayakan Getar
Pengayakan  merupakan  satuan  proses  pemisahan dari berbagai ukuran bahan untuk dipisahkan ke dalam 2 atau  3  kategori dengan  menggunakan  ayakan.  Setiap kategori yang  keluar  dari  ayakan  mempunyai  ukuran yang  seragam  [6].  Ayakan  getar  merupakan  suatu peralatan  dengan  gerak  mekanik  yang  memanfaatkan gaya-gaya eksitasi guna memisahkan material berdasarkan  ukuran  butir  material  yang  dikehendaki. Pada  umumnya  pengayak  getar  mengunakan  poros eksentris untuk menghasilkan gaya eksitasi [9].
Getaran  yang  terjadi  di  ayakan  getar  merupakan gerak  bolak-balik  yang    menimbulkan  efek  gerak memantul  ( bumping )  pada  bahan  atau  material  yang diproses.  Gerak  partikel  di  atas  ayakan  terbagi  dalam  3 area  utama  sebagai  fungsi  dari  panjang  ayakan  yaitu hubungan  partikel  terhadap  laju  aliran  bahan,  fase pembentukan fraksi dan fase pemisahan [4].
Aliran material sepanjang ayakan akan membentuk lapisan material yang ketebalannya merupakan  fungsi  dari  laju  aliran  material  tersebut. Partikel  dengan  ukuran  yang  lebih  kecil  cenderung untuk berada di lapisan bawah. Partikel berukuran lebih besar  akan  membentuk  lapisan  ganda  ( double  layer ) konsentrasi tinggi di atas ayakan [3].

## 2.2. Unjuk Kerja Ayakan Getar
Dalam  eksperimen,  unjuk  kerja  ayakan  getar dapat  didefinisikan  sebagai  laju  massa  hasil  ayakan optimal  [9].  Hal  ini  dapat  dilakukan  dengan  melakukan pengukuran  terhadap  massa  bahan  yang  diproses  dan lama  waktu  pemrosesan.  Unjuk  kerja  ayakan  getar dipengaruhi oleh [8]:
a. Ukuran dan bentuk lubang ayakan.
b. Ukuran dan bentuk partikel.
c. Prosentase ukuran material.
d. Kadar air material.
e. Prosentase area bebas pada ayakan.
f. Kecepatan gerak ayakan.
g. Sudut kemiringan ayakan.
h. Intensitas getaran ayakan (amplitudo dan frekuensi).
i. Laju aliran material ke ayakan.
j. Panjang ayakan.

## 3. METODE PENELITIAN

## 3.1. Variabel Penelitian
Variabel bebas meliputi sudut kemiringan ayakan α (5 o , 10 o ,  15 o ,  20 o dan 25 o ),  3  variasi  laju aliran  bahan dengan bukaan katup geser (5, 10 dan 15 gr/detik) dan 3 variasi  putaran  motor  penggerak  (1000  rpm,  1200  rpm dan  1450  rpm).  Variabel  terikat  yaitu  prosentase  hasil ayakan  dan  laju  hasil  ayakan.  Bahan  yang  digunakan adalah pasir kali sebanyak masing-masing 1 kg untuk 3 ukuran  ayakan.  Pengambilan  data  dilakukan  dengan  3 kali ulangan.

## 3.2. Peralatan Penelitian
Ayakan  getar  dibuat  dengan  ukuran  panjang  150 cm  dan  lebar  30  cm.  Panjang  150  cm  dibagi  menjadi  3 bagian  masing-masing  50  cm  untuk  ayakan  halus, ayakan sedang dan ayakan kasar. Gerakan alat dilakukan dengan  mekanisme  engkol  yang  digerakkan  dengan sebuah  motor  listrik.  Pengaturan  putaran  motor  listrik dilakukan untuk variasi gaya eksitasi pada ayakan.
α Rangka ayakan Ayakan halus Ayakan sedang Ayakan kasar Mekanisme engkol Landasan Hopper Katup geser
Gambar 1. Skema Peralatan Penelitian

## 3.3. Langkah Pengambilan Data
1. Melakukan  pengaturan  laju  aliran  massa  bahan dengan  pengukuran  berat  dan  waktu.  Pengaturan dilakukan dengan variasi bukaan katup geser.
2. Persiapan  campuran  bahan  pasir  sesuai  dengan beratnya. Bahan dengan 3 jenis kekasaran dicampur dengan mixer . 3. Bahan  pasir  dimasukkan  ke  dalam hopper .  Katup geser pada posisi tertutup penuh.
4. Motor  listrik  dihidupkan  dan  dilakukan  pengaturan putaran dengan potensiometer.
5. Katup geser dibuka untuk mengalirkan bahan.
6. Melakukan  percobaan  sampai  semua  bahan  selesai diproses.
7. Melakukan pengukuran berat pasir setelah proses.
8. Mencatat lama waktu pemrosesan.
9. Melakukan ulangan sebanyak 3 kali.
10. Mengulangi percobaan untuk variasi yang lain.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  pengambilan  data  3  ulangan  dihitung  nilai rata-ratanya.  Hasil  perhitungan  dapat  dilihat  pada  tabel 1. Bahan pasir dengan 3 kategori ukuran masing-masing seberat 1 kg sehingga total berat 3000 gram. Waktu rata- rata pada tabel 1 adalah waktu total untuk proses ayakan dengan  3  ukuran  ayakan.  Laju  proses  ayakan  dihitung
dengan cara membagi berat bahan dengan waktu proses. Misal untuk data sudut ayakan 5 o , putaran 1000 rpm dan laju pemasukan bahan 5 gr/dt:
3 ) 76 , 243 / 3000 (  m 
= 4,10 gr/dt Dengan cara yang sama didapat hasil perhitungan seperti pada tabel 2.

## Tabel 1 . Waktu Proses Rata-Rata (Detik)
Sudut Ayakan ( o ) 1000 rpm 1200 rpm 1450 rpm 5 gr/dt 10 gr/dt 15 gr/dt 5 gr/dt 10 gr/dt 15 gr/dt 5 gr/dt 10 gr/dt 15 gr/dt 5 243.76 167.04 114.95 234.96 150.01 109.68 235.41 149.98 108.41 10 241.08 161.02 114.76 235.38 147.43 109.21 232.96 147.05 107.29 15 240.64 162.82 113.07 237.06 149.78 107.44 231.63 145.52 106.62 20 226.93 160.69 111.95 226.47 145.26 105.28 225.96 143.56 102.86 25 221.43 157.52 109.74 220.19 143.04 104.21 219.08 138.12 98.74
Tabel 2 . Laju Aliran Massa Ayakan (gr/dt)
Sudut Ayakan ( o ) 1000 rpm 1200 rpm 1450 rpm 5 gr/dt 10 gr/dt 15 gr/dt 5 gr/dt 10 gr/dt 15 gr/dt 5 gr/dt 10 gr/dt 15 gr/dt 5 4.10 5.99 8.70 4.26 6.67 9.12 4.25 6.67 9.22 10 4.15 6.21 8.71 4.25 6.78 9.16 4.29 6.80 9.32 15 4.16 6.14 8.84 4.22 6.68 9.31 4.32 6.87 9.38 20 4.41 6.22 8.93 4.42 6.88 9.50 4.43 6.97 9.72 25 4.52 6.35 9.11 4.54 6.99 9.60 4.56 7.24 10.13
Gambar 2 . Grafik Waktu Ayakan
Gambar 3 . Grafik Laju Aliran Massa Ayakan
Grafik pada gambar 2 menunjukkan bahwa waktu ayakan  cenderung  semakin  kecil  jika  sudut  kemiringan ayakan  semakin  besar.  Sudut  kemiringan  ayakan  yang besar  akan  menyebabkan  aliran  bahan  turun  ke  posisi lubang ayakan semakin cepat. Sudut kemiringan ini juga menyebabkan  efek  gerak  memantul  ( bumping )  pada bahan juga semakin besar.
Grafik tersebut juga menunjukkan bahwa semakin besar  laju  aliran  bahan  ke hopper maka  waktu  ayakan cenderung  semakin  kecil.  Laju  aliran  bahan  yang semakin  besar  berarti  bahan  yang  masuk  ke  proses
ayakan juga semakin banyak. Hal ini menyebabkan hasil ayakan semakin banyak dan waktunya menjadi semakin cepat.
Grafik tersebut juga menunjukkan bahwa semakin besar  putaran  maka  waktu  ayakan  cenderung  semakin kecil.  Putaran  motor  penggerak  menghasilkan  gaya eksitasi  sehingga  putaran  yang  lebih  besar  akan menghasilkan  frekuensi  gerak  ayakan  yang  semakin besar  pula.  Gerak  yang  semakin  banyak  akan menyebabkan  hasil  ayakan  semakin  besar  atau  waktu ayakan yang semakin kecil.
90 110 130 150 170 190 210 230 250 5 10 15 20 25 Waktu Ay akan (d e tik) Sudut Kemiringan Ayakan Getar ( o ) m5-1000rpm
m10-1000rpm m15-1000rpm m5-1200rpm m10-1200rpm m15-1200rpm m5-1450rpm m10-1450rpm
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5 10 15 20 25 La ju alir an m as sa aya kan ( gr /d t) Sudut kemiringan ayakan getar ( o )
m5-1000rpm m10-1000rpm m15-1000rpm m5-1200rpm m10-1200rpm m15-1200rpm m5-1450rpm m10-1450rpm m15-1450rpm
Grafik  pada  gambar  3  menunjukkan  bahwa  laju aliran  massa  ayakan  cenderung  meningkat  jika  sudut kemiringan ayakan semakin besar. Grafik juga menunjukkan bahwa laju aliran massa ayakan cenderung meningkat  jika  laju  aliran  bahan  ke hopper semakin besar besar. Grafik juga menunjukkan bahwa laju aliran massa  ayakan  cenderung  meningkat  jika  putaran  motor penggerak  semakin  besar  besar.  Hal  ini  sesuai  dengan pembahasan pada analisis waktu ayakan.
Sudut  kemiringan  ayakan  getaran  menghasilkan gerak  memantul  bahan  yang  diproses,  laju  aliran  bahan ke hopper menyebabkan  lebih  banyak  bahan  yang diproses  dan  putaran  motor  penggerak  yang  semakin besar  akan  menyebabkan  frekuensi  gerak  eksitasi semakin  besar.  Ketiga  faktor  ini  akan  menyebabkan hasil  ayakan  semakin  besar  sedangkan  waktu  ayakan akan  semakin  kecil.  Laju  ayakan  berbanding  terbalik dengan waktu ayakan sehingga waktu ayakan yang kecil akan menyebabkan laju ayakan semakin besar.

## Tabel 3 . Uji Anova
Sum of Squares df Mean Square F Sig. Laju_ayakan Between Groups 2.123 2 1.061 .242 .786 Within Groups 184.302 42 4.388 Total 186.425 44 Waktu_ayakan Between Groups 882.271 2 441.136 .156 .856 Within Groups 118674.298 42 2825.579 Total 119556.569 44
Waktu  ayakan  maksimum  terjadi  pada  variasi sudut  kemiringan  ayakan  5 o ,  laju  aliran  bahan  5  gr/dt dan putaran 1000 rpm yaitu sebesar 243,76 detik. Waktu ayakan  minimum  terjadi  pada  variasi  sudut  kemiringan ayakan 25 o , laju aliran bahan 15 gr/dt dan putaran 1450 rpm yaitu sebesar 98,74 detik. Laju aliran massa ayakan maksimum terjadi pada variasi sudut kemiringan ayakan 25 o ,  laju  aliran  bahan  15  gr/dt  dan  putaran  1450  rpm yaitu sebesar 10,13 gram/detik. Waktu ayakan minimum terjadi  pada  variasi  sudut  kemiringan  ayakan  5 o ,  laju aliran bahan 5 gr/dt dan putaran 1000 rpm yaitu sebesar 4,10 gram/detik.
Hasil analisis statistik Anova satu arah menggunakan  SPSS  for  windows  17.0  pada  tabel  3 menunjukkan  bahwa  tingkat  signifikansi  untuk  faktor laju ayakan dan waktu ayakan sebesar 0,786 dan 0, 856. Hal  ini  menunjukkan  bahwa  pengambilan  data  yang dilakukan  pada  penelitian  ini  telah  menghasilkan  data dengan tingkat signifikansi yang relatif tinggi.

## 5. KESIMPULAN
1. Sudut kemiringan ayakan getar berpengaruh terhadap hasil ayakan.
2. Semakin besar sudut kemiringan maka waktu proses menjadi semakin kecil.
3. Semakin  besar  sudut  kemiringan  maka  laju pengayakan bahan menjadi semakin besar.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian  ini  diselenggarakan  dengan  biaya penelitian  melalui  skim  Penelitian  Dosen  Pemula Kemenristek Dikti TA 2015. Contact Person: 085228351198

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Dyr  T,  Wodzinski  P,  2002,  Model  Particle Velocity  on  a  Vibrating  Surface. Jurnal Physicochemical Problems of Mineral Processing , 36; hal. 147-157
[2] Juanda,  2010,  Rancang  Bangun  Mesin  Pemisah Menir dengan Sistem Getar. Jurnal Teknologi dan Industri Pertanian Indonesia Vol. 2 (1), hal. 15-19
[3] Li J, Webb C, Pandiella SS, Campbell CA, 2003. Discrete Particle Motion on Sieves - a Numerical Study Using the Dem Simulation. Jurnal Powder Technology 133 : hal. 190–202
[4] Meinel  A,  2010,  Fine  and  Very  Fine  Screening. Jurnal  AT  Mineral  Processing  English  Edition Volume 51
[5] Shen  H,  Zhang  J,  Xue  C,  He  B,  Liu  Y,  Yang  T,
2011, A “Novel PKM-Based Vibrating Sifter and its  Screening  Efficiency  Experimental  Study,” dalam Proc. 13 th World  Congress  in  Mechanism and Machine Science, Guanajuato, México
[6] Sulistiawan  H,  Slamet  S,  2014, “ Perancangan
Mesin  Pengayak  Pasir  Cetak  Vibrating  Screen pada IKM Cor di Juwana Kabupaten Pati,” dalam Proc. Snatif Ke -1
[7] Sullivan JF, 2012, Screening Theory and Practice , Triple/S Dynamics Inc
[8] Tsakalakis  K,  2001,  Some  Basic  Factors Affecting  Screen  Performance  in  Horisontal
Vibrating  Screen, The  European  Journal  of Mineral Processing and Environmental Protection Vol. 1 , hal.42-54
[9] Yanto  A,  2013,  Analisa  Unjuk  Kerja  Pengayak Getar  Sebagai  Sistem  Getaran  Dua  Derajat Kebebasan  Terhadap  Pengayakan  Abu  Sekam Padi, Jurnal Momentum Vol.15 (02), hal,125-129