## Perancangan Mesin Pengayak Pasir Dengan Kapasitas 6,5 m
3 /jam Dari Bottom Ash Di PLTU Labuhan Angin
Enzo W. B. Siahaan, S.T, M.T
Dosen Teknik Mesin Universitas Darma Agung

## ABSTRAK
Dengan  makin  berkembangnya  ilmu  pengetahuan  dan  teknologi,  telah  mempengaruhi pola  pikir  manusia  untuk  melakukan  perubahan-perubahan  dalam  melakukan  proses produksi  yang  bertujuan  untuk  mendapatkan  efisiensi  dalam  menekan  biaya  produksi. Saat  ini  proses  pengayakan  pasir  yang  awalnya  dilakukan  manual,  pada  industri  telah ditingkatkan dengan menggunakan mesin. Hal ini bertujuan untuk mempermudah dalam pekerjaan,  mengurangi  biaya  produksi  karena  meminimalisir  menggunakan  tenaga manusia serta dapat mempercepat dalam menghasilkan pasir ayakan yang sesuai dengan kriteria. Mesin pengayak pasir ini direncanakan untuk memenuhi kebutuhan pasir sebagai media  penyimpan  panas  pada  proses  pembakaran  di  dalam  boiler  untuk  meningkatkan efisiensi.  Dengan  mesin  ini  dapat  dihasilkan  pasir  dengan  ukuran  ≤0.5  mmdengan kapasitas  pengayakan  pasir  6,5  m 3 /jam.  Bagian-bagian  utama  mesin  dimulai  dari pemilihan motor penggerak, perencanaan kerangka, puli, poros, sabuk dan bantalan serta metode pemeliharaannya. Mesin ini digerakkan dengan daya 3 HP dan putaran 1425 rpm, diteruskan ke puli penggerak yang berdiameter 3 inchi. Puli penggarak dihubungkan oleh v belt untuk menggerakkan puli yang berdiameter 10 inci.  Sehingga putaran diturunkan menjadi 427 rpm. Puli memutar poros dengan diameter 30 mm yang dipasang bantalan eksentrik untuk menggetarkan ayakan pasir.
Kata Kunci : Pengayak Pasir, Motor, Puli
1. PENDAHULUAN A. Latar Belakang PT. PLN (Persero) merupakan perusahaan  listrik  negara  yang  memiliki aset  di  seluruh  pelosok  Indonesia.  Salah satunya pembangkit milik perusahaan ini berada di Sumatera Utara tepatnya yaitu PLTU  Labuhan  Angin.  Secara  geografis lokasinya  terletak  ±20  km  arah  barat kota  Sibolga  di  tepi  pantai  teluk  Tapian Nauli  pada  1 0 Lintang  Utara  dan  98 0
Bujur  Timur.  PLTU  ini  mempunyai  luas area  sekitar  50  Ha  dan  memiliki kapasitas 2 x 115 MW.
PLTU  Labuhan  Angin  ini  dalam pelaksanaan pembangunannya dilakukan di  bawah  koordinasi  antara  PT.  PLN
(Persero)  Pikitring  Sumatera  Bagian Utara yang dalam hal ini ditunjuk Pejabat Site  Project  Manager  dibantu  oleh  PT. Prima Layanan Nasional Enjiniring (PLN- E)  sebagai  konsultan  untuk  melakukan pekerjaan  supervisi  konstruksi  dengan kontraktor  pelaksana  China  National Machinery  and  Equipment  Import  and Export Corporation (CMEC).
Di  PT  PLN  (  Persero  )  Pembangkitan Sumatera Bagian Utara khususnya Sektor Pembangkitan Labuhan Angin, abu berat atau bottom ash sudah menjadi perhatian khusus.  Masalah  ini  terjadi  karena conveying  system tidak  bisa autostart yang  disebabkan  muncul  indikasi NOT
READY .  Hal  ini  terjadi  karena  beberapa hal, diantaranya:
1. Jika inlet dome valve atau outlet dome valve atau conveying  valve  error (indikasi pada ruang kontrol berwarna kuning dan muncul warningNOT READY ). 2. Jika seal dari ball  valve bocor,maka akan  mempengaruhi inlet  dome  valve sehingga menjadi error .
3. Jika  udara  pendorong  dari conveying service air lembab, sehingga abu berat tidak  dapat  didorong  (dihembuskan) ke bottom ash silo .
Selain  masalah conveying  system yang tidak bisa autostart , kendala lain yaitu:
1. Banyaknya  air  yang  tergenang  di lantai  dasar bottom  ash sistem  pada saat hujan sehingga pipa pembuangan abu berat ( bottom ash ) tersumbat.
2. Filter atau strainner bottom ash system
terlalu  besar  sehingga  banyak  abu berat yang masuk ke vessel bottom ash system yang mengakibatkan tersumbatnya  di  pipa  pembuangan abu berat ( bottom ash ).
Efek  selanjutnya,  abu  berat  ( bottom ash )  dioperasikan  dengan  menggunakan pipa buatan yang dijatuhkan langsung ke lantai dari stripper coller tanpa melewati bottom  ash  system sebelum  dilakukan proses daur ulang (pengayakan).
Setelah  kami  mengetahui  beberapa kendala  diatas  ternyata  masih  banyak kekurangan dan masih dipandang belum efisien,  maka  dari  itu  kami  membuat perancangan mesin pengayak pasir daur ulang  pada  PLTU  Labuhan  Angin  yang akan menyempurnakan kekurangan tadi.

## B. Batasan Masalah
Batasan  masalah  dalam  proses perancangan  yang  akan  dibahas  dan dikaji antara lain :
1. Penentuan  kapasitas  pengayakan pasir.
2. Menghitung  daya  yang  dibutuhkan untuk proses pengayakan.
3. Merencanakan  komponen-komponen mesin pengayak pasir.
Penjelasan  umum  mesin  pengayak pasir dan pemeliharaannya.

## C. Tujuan Perancangan
Adapaun  tujuan  dari  perancangan mesin pengayak pasir daur ulang adalah sebagai berikut :
1. Mengaplikasikan disiplin ilmu yang diperoleh selama duduk dibangku kuliah. 2. Dapat merancang suatu alat untuk mengayak pasir daur ulang untuk keperluan pembakaran di boiler.
3. Ikut berpartisipasi dalam menyumbangkan ide yang berbasis teknologi tepat guna. Untuk  mengetahui  cara  merancang komponen-komponen mesin dan effisiensi,  daya,  putaran  dan  kapasitas alat pengayak pasir yang telah dirancang yaitu  termasuk  fungsi  dan  mekanisme kerja mesin.

## D.  Manfaat Perancangan
Adapun  manfaat  dari  perancangan pengayak pasir daur ulang ini adalah:
1. Untuk  mengurangi  biaya  operasional unit.
2. Mengandalkan  pasir  lokal  sebagai media  untuk  membakar  batubara  di furnace dan sesuai dengan spesifikasi boiler PLTU Labuhan Angin.
3. Menjaga  kebersihan  lingkungan  di sekitar  PLTU  Labuhan  Angin  dengan tujuan kinerja PLN Sektor Pembangkitan Labuhan Angin bertambah baik. 2.  LANDASAN TEORITIS 2.1.  Mekanisme  dan  Prinsip  Kerja

## Bottom Ash System
Salah  satu  cara  untuk  mengatasi limbah abu berat di PLTU Labuhan Angin adalah dengan bottom ash system . Bottom ash  system adalah  peralatan  yang berfungsi  untuk  mentransfer  abu  berat ( bottom  ash )  dengan  menggunakan udara  tekan  ( compressor )  sampai  ke bottom ash silo sebelum dipakai kembali.
Gambar 1. Bottom Ash System. Prinsip kerja dari bottom ash system adalah  dengan  menggunakan  udara tekan  ( compressor )  sebagai  media pendorong  abu  berat  ( bottom  ash )  di dalam  pipa  pembuangan  yang  akan menuju bottom  ash  silo .  Abu  berat
( bottom ash ) yang dijatuhkan (dioperasikan)  dari stripper  cooller akan
ditampung  di hopper  bottom  ash (untuk sementara),  kemudian inlet  dome  valve dibuka agar abu berat ( bottom ash ) jatuh ke vessel  bottom  ash ,  yang  mana  akan dihembuskan oleh udara tekan ( compressor )  sampai  ke bottom  ash  silo dan  kemudian outlet  dome  valve menutup  dan  siklus  pengoperasian berulang-ulang sampai stripper cooller di stop oleh operator boiler DCS.
2.2.  Komponen  Utama  Pada Bottom Ash System
Pada  sistem  transfer bottom  ash terdapat  beberapa  komponen  yang saling berkaitan untuk melakukan fungsi yang  sama  yaitu  memindahkan  pasir yang sudah tidak dimanfaatkan lagi pada pembakaran  di  dalam  boiler  untuk dialirkan ke penampungan akhir. Adapun komponen-komponen utama pada bottom  ash  system adalah  sebagai berikut:
1. Service Air Compressor
2. Pengering Udara
3. Stripper Cooler
4. Dome Valve
5. Pipa Conveying 6. Bottom Ash Silo 2.3.  Spesifikasi Pasir Untuk Kebutuhan Boiler CFB Pasir  adalah  salah  satu  bahan  yang sangat  dibutuhkan  di  PLTU  Labuhan Angin,  karena  PLTU  Labuhan  Angin adalah  boiler  type  CFB  dengan  daya terpasang  2x115  MW.    Pasir  berfungsi untuk menyimpan panas yang kemudian ditransfer  ke  batubara  ketika  terjadi persinggungan  antara  batubara  dengan pasir, sehingga batubara cepat terbakar.
Pasir yang direkomendasikan adalah pasir jenis kwarsa atau yang mengandung SiO 2 antara 70 – 85 %. Pasir kuarsa atau silika adalah jenis pasir yang banyak  dimanfaatkan  dalam  kehidupan manusia  misalnya  untuk  bahan  baku kaca, keramik, dan saringan air.
Pasir silika merupakan mineral yang umum  ditemukan  di  kerak  kontinen bumi.  Pasir  kuarsa  memliki  struktur kristal  heksagonal  yang  terbuat  dari silika  trigonal  terkistalisasi  (s ilika dioksida,  SiO 2 ),  dengan  skala  kekerasan
Mohs 7 dan densitas 2,65 g/cm3. Bentuk pasir  kuarsa  prisma  segienam  yang memiliki ujung primida segienam.
PLTU  Labuhan  Angin  menggunakan pasir  kuarsa  sebagai  media  menyimpan panas  untuk  membakar  batubara  di ruang bakar ( furnace ). Adapun
spesifikasi pasir kuarsa yang dibutuhkan di  ruang  bakar  ( furnace )  yang  sesuai rekomendasi Foster Wheeler adalah: Tabel 1: Spesifikasi pasir yang direkomendasikan oleh Foster Wheeler. No. Kandungan Percent (%) 1.  SiO 2 70 - 85 2.  Al 2 O 3 5 -15 3.  Fe 2 O 3 1 - 5 4.  CaO 0.5 – 2.0 5.  Na 2 O 1.0 – 2.0 6.  K 2 O 2.0 – 3.0 7.  Moisture 0.0 – 1.0 2.4. Dasar Perencanaan Elemen Mesin 2.4.1. Perencanaan Kapasitas Material Dalam menentukan kapasitas
material,  dipengaruhi  oleh  luasan  bak ayakan  dan  getaran  dari  kopling eksentrik.  Kopling  dalam  dalam  hal  ini menggunakan  bantalan  eksentrik  yang ditransmisikan untuk menggetarkan bak ayakan. Penentuan putaran yang
direncanakan  juga  sangat  diperlukan dalam  menentukan  kapasitas  ayakan. Dengan  diketahuinya  kecepatan  turun material  dan  penampang  aliran,  maka kapasitasnya dapat ditentukan.
Q = v. A (2.1) 2.4.2. Perhitungan Daya Motor Dalam  perhitungan  daya digunakan persamaan : (2.2) T = F . r (2.3)
F = m v 2 /r (2.4) I = ½ . m.r (2.5) T 2 = I . ɑ (2.6) Pd = P. ƒc (2.7) Untuk  mengetahui  kebutuhan  daya dari  komponen-komponen  utama  mesin yang  dirancang,  beban  dan  kapasitas mesin  pengayak  pasir,  maka  perlu dilakukan  analisa-analisa    perhitungan agar dapat mengetahui besarnya kebutuhan  daya  yang  diperlukan  dalam perancangan mesin ini. Dengan demikian sering kali diperlukan  koreksi  daya  rata-rata  yang diperlukan  dengan  menggunakan  faktor koreksi  pada  perencanaan,  berikut  bisa kita  lihat  pada  tabel  2.2  yaitu  faktor- faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan ƒ c. (Sularso, 1997,
halaman7)
Tabel 2 : Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan ƒ c. Daya yang ditransmisikan ƒ c Daya rata-rata yang ditransmisikan 1,2 – 2,0 Daya maksimum yang diperlukan 0,8 – 1,2 Daya nominal 1,0 – 1,5 2.4.3. Perencanaan Poros

## 2.4.3.1. Pemilihan Bahan Poros
Poros merupakan salah satu  bagian yang  terpenting  dari  setiap  mesin. Hampir  semua  mesin  meneruskan tenaga  bersama-sama  dengan  putaran. Peranan  utama  dalam  transmisi  seperti itu  dilakukan  oleh  poros.  Secara  teoritis macam-macam  poros  yang  digunakan pada mesin-mesin antara lain:
1. Poros  Transmisi  :  Poros  jenis  ini mendapat  beban  puntir  murni  atau puntir dan lentur yang ditransmisikan
melalui kopling, roda gigi, puli, sabuk atau sprocket rantai dan lain-lain.
2. Spindel :  Poros  transmisi  yang  relatif pendek,  seperti  poros  utama,  mesin perkakas,  dimana  beban  utamanya berupa  puntiran  disebut spindle . Syarat  yang  harus  dipenuhi  poros  ini adalah  deformasinya  harus  kecil  dan bentuk serta ukurannya lebih teliti.
3. Gandar  :  Poros  seperti  ini  sering digunakan  pada  roda-roda  kereta barang  dimana  tidak  mendapat momen puntir.
Untuk merencanakan sebuah poros, hal-
hal yang perlu diperhatikan adalah:
1. Kekuatan Poros 2. Kekakuan Poros 3. Putaran Kritis 2.4.3.2.   Menentukan Ukuran dan Kekuatan  Poros  Penggerak Mesin Dalam  perencanaan  mesin  ini,
digunakan  poros  yang  berfungsi  sebagai poros  penggerak  tuas  tunggal,  poros perantara, poros penggerak dan pemutar sudu.  Untuk  merencanakan  diameter poros yang sesuai dapat dihitung dengan menggunakan  persamaan  rumus-rumus sebagai berikut:
1. Menentukan momen puntir atau torsi yang terjadi. (2.8) 2. Menentukan diameter poros yang diizinkan [ ] (2.9) 3. Menentkan / pemeriksaan sudut puntir yang terjadi. (2.10) 4. Menentukan tegangan geser izin (τ) bahan poros adalah: [ ] (2.11) 5. Menentukan tegangan geser yang terjadi (τ a )
(2.12)

## 2.4.4. Perencanaan Sabuk
Sebagian  besar  transmisi  sabuk menggunakan  sabuk  –  V  karena  mudah penggunaannya  dan  harganya  murah, tetapi  sabuk  ini  sering  terjadi  slip sehingga  tidak  dapat  meneruskan putaran  dengan  perbandingan  yang cepat.  Sabuk  terbuat  dari  karet  dan mempunyai penampang trapesium. Dalam  gambar  2.5  Diberikan  berbagai proposisi  penampang  sabuk  –  V  yang umum dipakai.
Gambar 2. Ukuran penampang sabuk V.
Sabuk  dipasang  pada  puli  dengan alur  meneruskan  momen  antara  dua poros  yang  jaraknya  dapat  mencapai  5 meter  dengan  perbandingan  putaran  1  : 1 sampai dengan 7 : 1.
Menentukan  kecepatan  linear  sabuk  V (Sularso, 1997, halaman166) :
v = . dp. n 0 .   000 ( .  )
Perbandingan transmisi :
(2.14)
Menentukan panjang keliling sabuk V :
= ( dp  p ) ( p dp ) ( . 5 )
Jika  jarak  sabuk  yang  digunakan lebih  panjang  dari  sabuk yang diperoleh dari  perhitungan  maka  jarak  antara sumbu  poros  harus  diperpanjang,  jarak antara  sumbu  puli  yang  sebenarnya adalah :
= √ ( p dp ) ( .  )
Sudut kontak dan puli penggerak adalah :
=  0 0 5  ( p dp) ( .  )
Gaya tarik efektif sabuk :
e = 0  . P v ( .  )
Tegangan sabuk : =e ( .  )

## 2.4.5. Perencanaan Puli
Puli merupakan bagian penting dari mesin-mesin sehingga dalam pembuatan puli perlu dipertimbangkan baik kekuatan  puli,  proses  pengerjaan  dan nilai  ekonomis  bahan  puli.  Bentuk  alur dan  tempat  dudukan  sabuk  pada  puli disesuaikan  dengan  bentuk  penampang sabuk yang digunakan.
Jika  putaran  puli  penggerak  dan yang digerakkan berturut-turut adalah n 1 dan  n 2 (rpm)  dan  diameter  nominal masing-masing d p dan D p (mm). Sabuk V biasanya  digunakan  untuk  menurunkan putaran, maka perbandingan yang umum dipakai ialah perbandingan reduksi I ( i > 1 ) (Sularso, 1997, halaman 166). n n = p dp ( . 0)

## 2.4.6. Perencanaan Bantalan
Bantalan  ( bearing )  adalah  elemen mesin  yang  menumpu  poros  berbeban. Sehingga  putaran  atau  gerakan  bolak- balik  dapat  berlangsung  secara  halus, aman, dan panjang umur.
Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros
a. Bantalan Luncur b. Bantalan Gelinding 2. Atas dasar arah beban terhadap poros a. Bantalan Radial b. Bantalan Aksial c. Bantalan Gelinding Khusus Untuk menentukan bantalan, pertama harus ditentukan kapsitas nominal dinamis spesifik dengan rumus :
1. Menghitung beban ekuivalen dinamis p (kg) dapat diketahui menggunakan persamaan : Pɑ = X . + Y . (2.21) 2. Menentukan Gaya aksial ( ) Fɑ  = Fɑ / C o . C (2.22)
3. Menentukan faktor kecepatan ( fn ) adalah :
f n = [ n ] ( .  )
4. Menentukan faktor umur bantalan
f h =f n Pr ( .  )
5. Umur nominal bantalan ( L h ) untuk bantalan bola adalah :
L h = 500 . ( f h ) 3 (2.25)
Untuk  pemakaian  mesin  yang kontinue  atau  pemakaian  sebentar- sebentar, L h =  lama  pemakaian  yang dizinkan = 5000 s.d 15000 jam

## 3.  METODE PERANCANGAN
Adapun  metode  perancangan  yang dilakukan  adalah  dengan  mearncang  hal – hal berikut :
1. Merencanakan kapasitas pengayakan. 2. Merencanakan daya motor penggerak yang dibutuhkan untuk menggerakkan mesin pengayak pasir. 3. Merencanakan  komponen-komponen mesin pengayak pasir seperti : poros, pasak, puli, sabuk, dan bantalan pada mesin pengayak pasir.

## 4.  HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Perhitungan Kapasitas Material Dalam menentukan kapasitas material,  dipengaruhi  oleh  luasan  bak ayakan  dan  getaran  dari  kopling eksentrik, dimana putaran yang direncanakan  adalah  400  rpm  =  6,6 putaran/detik, dengan rencana
kemiringan  ayakan  10 0 ,  diperkirakan
material  bergerak  turun  10  mm  tiap putaran  atau  0.01  m/putaran,  maka dapat  diasumsikan  kecepatan  material (v). v = 6,6 putaran/s . 0,01 m/putaran v = 0,066 m/s Luas penampang aliran (A) :
Tinggi  maksimum  material  =  40  mm  = 0,04 m Lebar ayakan      = 850 mm = 0,85 m Maka A = Lebar x Tinggi = 0,85 m x 0,03 m = 0,03 m 2
Dengan  diketahuinya  kecepatan  turun material  dan  penampang  aliran,  maka kapasitasnya dapat ditentukan :
Q = v. A = 0,066 m/s . 0,03 m 2 = 0.0018 m 3 /s = 6.48 m 3 /jam
Maka  untuk  mendapatkan  kapasitas aliran  dalam  satuan  kg/jam,  harus mengetahui massa jenis pasir yaitu 1650
kg/m 3 .
Q  = Q x massa jenis pasir = 6,48 m 3 /jam x 1650 kg/m 3 = 10692 kg/jam 3.2. Perhitungan Daya Motor
3.2.1. Torsi  Yang  Diakibatkan  Oleh

## Berat Material dan Bak Ayakan
Besarnya  gaya  centripetal  yang  terjadi adalah :
F = m v 2 /r
Dimana : r = Jarak eksentrik = 25 mm = 0,025 m
Volume  maksimum  material  pada  bak saringan dapat dihitung : p  = Panjang saringan   = 2 m
l= Lebar saringan = 0,85 m t = Tinggi material = 0,04 m
V = p . l . t
= 2 m . 0,85 m . 0,04 m
= 0,06 m 3
Jadi massa material pada bak saringan : m = V . P = 0,068 m 3 . 1650 kg/m 3
= 99 kg
Untuk  mencari  massa  kerangka  bak saringan, dimana direncanakan menggunakan  besi  profil  U  dengan ukuran  50  mm  dan  ketebalan  5  mm, didapatkan massa 5 kg/m.
Panjang total besi yang digunakan untuk kerangka adalah :
p tot = 2p + 2 l = 2 . 2 + 2 . 1 = 6 m
Jadi  massa  baja  profil  U  pada  ayakan secara keseluruhan adalah :
m  = ptot . mb
= 6 m . 5 kg/m = 30 kg Untuk  bagian  lain  seperti screen dan komponen-komponen kecil lainnya  yang ada  pada  ayakan,  berat  yang  ditetapkan keseluruhan ayakan adalah 35 kg.
Sehingga berat total material dan ayakan adalah :
m   = massa material + massa ayakan
= 99 kg + 35 kg = 134 kg
Jadi  dengan  demikian  gaya  yang diakibatkan  oleh  bak  saringan  dan material sewaktu bekerja adalah :
F = m v 2 /r v =   d n  0 Dimana: diameter  poros  yang  direncanakan  = 0,03 m) v =   . 0 0  m .  00 rpm    0 s = 0,628 m/s
Sehingga : F = m v 2 /r = 134 kg . (0,628 m/s) 2 / 0,025 m = 2113,9 N
Sedangkan  torsi  yang  diakibatkan  oleh berat  material  dan  bak  saringan terhadap kopling adalah :
T 1 = F . r
= 2113,9 N . 0,025 m
= 52,85 Nm

## 3.2.2. Torsi Pada Poros
Poros yang direncanakan dari bahan baja karbon dengan massa jenis 7800kg/m 3 . Panjang poros  = 300 mm = 0,3 m Diameter = 30 mm = 0,03 m Volume = (   ) .d 2 .L
= 0,785 . (0,03 m) 2 . 0,3 m = 0,00021 m 3
Massa Poros  = p . v = 7800 kg/m 3 . 0,00021 m 3 = 1,638 kg
Maka  momen  kelembaman  massa  dari poros :
I  = 1/2 . m . r 2
= ½ . 1,638 kg . (0,015) 2
= 0,00018 kg.m 2
Jadi  torsi  yang  diakibatkan  oleh  putaran komponen adalah :
= I . α
Dimana α   = ω t . rad s 2
ω  = kecepatan sudut =  .  . n  0
=  .  .  00  0 = 41,86 rad/s
t    =  waktu  untuk  mencapai  kecepatan constant = 2 s
Jadi :
= 20,93 rad/s 2
Maka :
T 2 = I . α = 0,00018 kg m 2 . 20,93 rad/s 2 = 0.0038 Nm Jadi besarnya torsi pada komponen yang bergerak adalah :
T total = T 1 + T 2 = 52,85 Nm + 0,0038 Nm = 52,8538 Nm
Maka daya yang dibutuhkan :
=
= 2212,8 watt
Penggerak  motor  merupakan  pusat dari  gerakan  dalam  keseluruhan  sistem,
maka harus memperhatikan dan
memperhitungkan  dengan  teliti  dan benar  agar  sistem  yang  dirancang  dapat beroperasi sesuai yang kita harapkan. Penentuan  daya  rencana  (Pd)  diperoleh dengan rumus :
Pd = fc . P Ada  beberapa  jenis  faktor  koreksi dengan  daya  yang  akan  ditransmisikan sesuai  dengan  tabel  koreksi  daya (Lampiran  1),  faktor  koreksi  daya  yang akan dipindahkan (fc).
Untuk  perancangan  poros  ini diambil  daya  maksimum  sebagai  daya rencana dengan faktor koreksi sebesar fc =  1.  Nilai  ini  diambil  dengan pertimbangan bahwa daya yang direncanakan akan lebih besar dari daya maksimum. Maka besarnya daya rencana (Pd) adalah
:
Pd = fc . P = 1 . 2212,8 W = 2212,8W Maka : 1 HP = 745,7 W P = 2212,8 / 745,7 P = 2,97 HP
Dengan  didapatnya  perhitungan daya  rencana  yaitu  2,212  kW,  maka motor listrik yang dipakai adalah dengan daya  3  HP  dengan  putaran  1425  rpm sesuai  dengan  motor  yang  ada  di pasaran.

## 3.3. Menghitung  Putaran  Pengayakan Sebenarnya
Untuk  mengetahui  putaran  yang digunakan  pada  pengayakan,  terlebih dahulu  menghitung  diameter  puli
penggerak  dan  diameter  puli  yang digerakkan, adalah sebagai berikut :
Dimana : Dp = Diameter puli yang digerakkan = 10 inchi = 254 mm dp  = Diameter puli penggerak = 3 inchi = 76,2 mm n 1 = Putaran puli penggerak = 1425rpm sesuai stationer motor listrik.
Maka :

## = 427 rpm
Sehingga didapat putaran yang akan ditransmisikan shaft pengayak  adalah
427  rpm.  Pada  saat  putaran  normal ( stationer ), rancangan mesin menggunakan  motor  listrik  memiliki putaran pengayakan sebesar 427 rpm.

## 3.4. Menentukan Poros Rencana
Putaran untuk mesin pengayak pasir adalah  1425  rpm,  perlu  memperhatikan hal  penting  dalam  perencanaan  sebuah poros.

## 3.4.1.   Besarnya Momen Puntir Atau Torsi Yang Terjadi
T = . 0,001544
T = 1503,86 kg.mm

## 3.4.2. Menentukan Tegangan Geser
Izin ipakai  ahan poros S 0  dengan  σ B = 48 kg/mm 2 .
Dimana : τa  =Tegangan geser yang diijinkan poros σ B =Kekuatan Tarik bahan poros (kg/mm 2 )
= Faktor  keamanan  akibat  pengaruh massa  untuk  bahan  S-C  (baja karbon)  diambil    6,0  sesuai  dengan standar ASME
= Faktor  keamanan  akibat  poros beralur  pasak,  harga  sebesar  1.3  – 3.0 maka diambil 3.0.
Bahan  poros  dipilih  baja  karbon konstuksi  mesin  (JIS  G  4501)  S30C dengan kekuatan tarik  σ B = 48 kg/mm 2 . Maka :
3.4.3. Diameter Poros Yang Direncanakan [ ] Dimana :
ds  = Diameter poros (mm) τa = Tegangan geser yang diijinkan poros (kg/mm 2 ) T    = Momen torsi rencana (kg.mm) C b = Faktor  keamanan  terhadap  beban lentur        nilainya  1,2  –  2,3  (diambil 2,0)
K t = Faktor bila terjadi kejutan dan tumbukan besar atau kasar 1,5 – 3,0 (diambil 3,0) Maka : [ ]
d s = [ 5 .    0 .   0 .   50 ] d s = [ 5 .   0 .   0 .  50 ] [          ]
Sesuai  dengan  bantalan  6006  maka poros  yang  dipakai  adalah  berdiameter 30 mm.

## 3.4.4. Tegangan Geser Yang Terjadi
Maka tegangan gesernya adalah :
[ ] [ ]
Dari hasil diatas dapat dilihat bahwa tegangan  geser  yang  terjadi  lebih  kecil dari  tegangan  geser  izinnya  (τ  < ) dimana 2,66667 kg/mm 2 sehingga dapat disimpulkan  bahwa  ukuran  poros  yang direncanakan  cukup  aman.  Maka  dapat dibuktikan  bahwa  poros  tersebut  layak untuk digunakan.

## (    )

## 3.4.5. Perhitungan Sudut Puntir Yang
Terjadi
Dimana : =   Sudut defleksi ( 0 ) T   =   Momen torsi rencana (kg.mm)
L   =   Jarak tumpuan bantalan yang terpanjang = 1000 mm
G   =   Modulus geser, untuk baja = 8,3 x 10
3 (kg/mm 2 ) d s =   Diameter poros (mm) Maka :
Berdasarkan Sularso, 1997, halaman18,  besarnya  defleksi  yang disebabkan  momen  puntir  atau  torsi pada  poros  harus  dibatasi.  Untuk  poros yang  dipasang  pada  mesin  umumnya untuk  kondisi  normal,  besarnya  defleksi puntiran  dibatasi  0,25 0 atau  0,30 0 , sementara defleksi yang timbul
berdasarkan  perhitungan  0,12 0 .  Maka poros  dinyatakan  aman  sebab  poros yang  digunakan  besar  defleksinya  lebih kecil  dari  ketentuan  yang  telah ditetapkan 0,12 0 <0,25 0 .

## 3.5. Menentukan  Bahan  dan  Ukuran Sabuk
3.5.1. Bahan Sabuk
Pada  mesin  pengayak  pasir  ini, sabuk  yang  digunakan  berbahan  yang terbuat  dari  karet  dan  bagian  intinya ditenun  tetoron  yang  digunakan  sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan.
Fungsi sabuk adalah untuk mentransmisikan daya dari puli penggerak  ke  puli  yang  digerakkan. Sebagai  transmisi  karena  diharapkan tidak  ada  selip  dan  disesuaikan  dengan putaran  dan  daya  yang  diinginkan. Kemudian  disesuaikan  dengan  diagram pemilihan  sabuk  V,  tipe  sabuk  yang digunakan  adalah  sabuk  tipe  A berpenampang V.

## 3.5.2.  Menentukan  Kecepatan  Linear Sabuk
Dimana :
dp =   Diameter puli penggerak = 3 inchi
= 76,2 mm n 1 =   Putaran puli penggerak = 1425 rpm sesuai stationer motor listrik.
Sehingga :

## 3.5.3.  Menentukan  Panjang  Keliling Sabuk
Panjang  sabuk  dapat  dicari  dengan persamaan sebagai berikut :
= ( dp  p )
( p dp ) Dimana :
C  =   Jarak  sumbu  kedua  poros  puli  1,5 s.d 2 diameter puli besar
dp  =  Diameter  puli  penggerak  =  3  inchi = 76,2 mm
Dp =   Diameter  puli  yang  digerakkan  =
10 inchi = 254 mm
Jadi :
C = (1,5 s.d 2) x diameter puli terbesar, 254 mm
C = 1,5 x 254 mm C = 381 mm Sehingga :
= ( dp  p ) ( p dp )
=  . . ( 5 ) . ( 5 )
Menurut Sularso, 1997, halaman168, tabel  panjang  sabuk  V  standar  yang mendekati  panjang  1351,414  mm  atau panjang  sabuk  yang  ada,  adalah  1372 atau 54 inchi.

## 3.5.4.   Jarak  Antar  Sumbu  Kedua Poros Puli Sesungguhnya
Dari hasil perhitungan, bahwa sabuk yang digunakan lebih panjang dari sabuk yang diperoleh berdasarkan perhitungan maka  jarak  antara  sumbu  poros  harus diperpanjang.  Maka  jarak  antara  sumbu puli yang sebenarnya adalah:
√ (       )
Dimana : b   =   2. L (       ) L   =   Panjang sabuk yang digunakan = 1372 mm Maka:
b  = 2. 1372 ( ) b  = 2744 b  = 1707,182
Jadi :
√ (       )
√
(          ) √
Jadi  jarak  sumbu  antar  puli  penggerak dan  puli  yang  digerakkan  adalah  417,3 mm.

## 3.5.5. Perhitungan Sudut Kontak
Sudut  kontak  sabuk  dengan  puli penggerak adalah :
(       )
Dimana: dp   =  Diameter  puli  penggerak  =  3 inchi = 76,2 mm
Dp = Diameter puli yang digerakkan = 10 inchi = 254 mm
C    = Jarak antara sumbu kedua poros puli
= 417,3mm
Maka :
(       )
(          )

## 3.5.6. Perhitungan Tegangan Sabuk
Gaya tarik efektif :
Dimana : v  = Kecepatan linear sabuk (m/s) P   = Daya  yang  ditransmisikan  oleh  puli penggerak (kW)
Maka :
Jadi : (kg) ….. ( ) Dimana :
T 1 = Tegangan sisi kencang sabuk (kg) T 2 = Tegangan sisi kendor sabuk (kg) = Bilangan  basis  logritma  navier  = 2,71282
µ   = Koefisien gesek antara sabuk dengan puli  yaitu  0,45  s.d  0,60  ditetapkan
0,5 = Sudut kontak = 155,71 0
Sudut kontak (rad) :
Maka : ………..(2)
Jadi, persamaan (1) = persamaan (2)
(        )
Maka :
Karena  T 1 lebih  besar  dari  T 2 jadi tegangan  sisi  kencang  sabuk  adalah 63,16 kg.

## 3.6. Menentukan bahan Puli
3.6.1. Bahan Puli Pada  mesin  pengayak  pasir  ini,
bahan  puli  terbuat  dari  besi  cor. Dipilihnya bahan ini adalah ditinjau dari segi  aspek  kekuatan  yang  disesuaikan pada  poros  penggerak,  kemudian harganya yang ekonomis serta bahan ini mudah didapat di pasaran.

## 3.6.2. Ukuran Puli

## 3.6.2.1. Puli Penggerak
Pada  mesin  pengayak  pasir  ini direncanakan mmenggunakan puli penggerak  dengan  diameter  3  inchi  = 76,2 mm.
Diameter luar puli penggerak
Dimana:
D 1 = Diameter luar puli penggerak (mm)
d p = Diameter puli yang direncanakan (mm) k    = Tinggi puncak = 4,5 mm (puli menggunakan sabuk V tipe A) Maka : 3.6.2.2. Puli Yang Digerakkan Direncanakan putaran untuk menggerakkan  sebuah  puli  penggerak dengan putaran 432 rpm.
Dimana : Dp = Diameter puli yang digerakkan = 10 inchi = 254 mm
dp = Diameter puli penggerak = 3 inchi = 76,2 mm
n 1 = Putaran puli penggerak (rpm) n 2 = Putaran  puli  yang  digerakkan penggerak (rpm) Maka :
Jadi,  diameter  puli  yang  digerakkan adalah 254 mm = 10 inchi.

## 3.7.  Menentukan Jenis dan Ukuran Bantalan Yang Digunakan
Bantalan  yang  digunakan  pada konstruksi  mesin  pengayak  pasir  ini adalah  bantalan  gelinding  yang  mampu menahan  beban  tegak  lurus  radial  dan aksial.  Jumlah  bantalan  yang  digunakan adalah sebanyak dua buah.

## 3.7.1. Spesifikasi Bantalan
Jenis  bantalan  yang  digunakan dengan  data-data  nomor  bantalan  6006 adalah sebagai berikut: d   = Diameter dalam bantalan 30 mm D   = Diameter luar bantalan 55 mm B   = Lebar bantalan 13 mm r    = Radius sudut bantalan 1,5 mm C   = Kapasitas nominal dinamis spesifik 1030 kg C o = Kapasitas nominal statis spesifik
740 kg
Dengan  demikianbeban  ekuivalen dinamis  Pɑ  (kg)  dapat  diketahui  dengan menggunakan  persamaan.  Nilai  X  dan  Y dapat dilihat pada tabel dan perhitungan beban ekuivalen.

## 3.7.2. Perhitungan Bantalan
Bantalan poros S30C dengan diameter 30 mm dan putaran (n) 427 rpm
F r = XVFr + YFɑ
Untuk  bantalan  bola  alur  dan  berbaris tunggal, Maka : Fɑ / C o = 0,056 kg
(direncanakan)
Sehingga :
Fɑ  = Fɑ / C o . C
Fɑ  = 0,084 . 1030
Fɑ  = 57.68 kg Sedangkan ( F r ) dapat diketahui dengan menggunakan persamaan :
r = ɑ v . r <e  untuk  ergaris tunggal Dimana :
r = ɑ v .e dengan ( e ) =0    dan ( v ) =
Maka :
Nilai : X = 0,56 Y = 1,71 Maka :
Pɑ = X . + Y . = 0,56 . 184,87 + 1,71 . 57,68 = 103.5 + 98,6 = 202 kg Jika  C  (kg)  menyatakan  beban  nominal dinamis  spesifik  dan  Pɑ  (kg)   e an ekuivalen dinamis, maka faktor kecepatan  ( f n )  untuk  bantalan  bola adalah :
[ ]
Dimana :
n = Putaran = 432 rpm
Maka : [ ] [ ]
[     ]
Sedangkan faktor umur bantalan adalah :
Sehingga  umur  nominal  untuk  bantalan bola   adalah :
L h = 500 . ( f h ) 3 = 500 . (2.2) 3
= 500 . 10,65 = 5325 jam Diperkirakan ketahanan dari bantalan, berdasarkan perhitungan umur nominal  bantalan  adalah L h =  5325  jam. Dan  berdasarkan  dalam  tabel  umur bantalan,  maka  bantalan  ini  termasuk pemakaian  sebentar-sebentar  (tidak terus-menerus).

## 5.  KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan Dengan adahnya proses perencanaan  mesin  pengayak  pasir  ini dapat diambil kesimpulan antara lain : 1. Pasir  merupakan  kebutuhan  utama yang digunakan dalam pengoperasian PLTU dengan tipe Circulating Fluidize Bed (CFB)  yang  digunakan  sebagai penyimpan  panas  di  dalam  ruang bakar ( furnace ) untuk membakar batu
bara.
2. Dengan  adanya  pengayak  pasir  daur ulang  ini  dapat  menghemat  biaya
untuk  pembelian  pasir  baru,  karena abu  berat  ( bottom  ash )  hasil pembuangan yang berupa pasir masih dapat  dimanfaatkan  kembali  untuk pengoperasian  setelah  dilakukan pengayakan. 3. Sesuai  dengan  perancangan  mesin pengayak  pasir  dihasilkan  ayakan pasir  yang  siap  dipakai  untuk keperluan pengoperasian PLTU sebesar dengan kapasitas pengayakan sebanyak 6,5 m 3 /jam. 4. Motor  listrik  yang  digunakan  dalam perancangan memiliki daya sebesar 3 HP  putaran  1425  rpm  yang  di transmisikan untuk proses pengayakan sebesar 427 rpm. Tipe bantalan yang digunakan dalam perancangan adalah 6006, yang diperkirakan  sesuai  dengan perhitungan memiliki umur operasi 5325 jam.

## B. Saran
1. Perancangan  mesin  pengayak  pasir harus  diaplikasikan  karena  dapat mempermudah dalam pekerjaan pengayakan pasir. Sehingga kebutuhan  pasir  yang  banyak  dan kebutuhan yang cepat dapat terpenuhi.
2. Pengoperasian  mesin  pengayak  pasir harus  sesuai  dengan  SOP  sehingga akan  menjaga  keselamatan  baik  itu bagi  operator  maupun  bagi  mesin  itu sendiri.
Pemeliharaan  preventif  perlu  dilakukan untuk  menjaga  kehandalan  mesin, sehingga  mesin  pengayak  pasir  dalam keadaan siap pakai secara optimal.

## 6.  DAFTAR PUSTAKA
1. Sularso  dan  Kiyokatsu  Saga.  1997. Dasar  Perencaan  dan  Pemilihan
Elemen  Mesin ,  Jakarta.  Pradnya Paramita.
2. Khurmi,  R.  S.  dan  Gupta,  J.  K.  1982. Text  Book  of  Machine  Design ,  New Delhi. Eurasia Publishing House (PVT) LTD.
3. Sularso  dan  Kiyokatsu  Saga.  2004. Dasar  Perencanaan  dan  Pemilihan Elemen  Mesin ,  Jakarta.  Pradnya Paramita. 4. Purwaningtyas.  2006. Pengertian Design , Wikipedia. 5. Suryanto,  ElemenMesin  I,  Bandung. Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik , 1995 6. Seaz Zemansky, Fisikauntuk Universitas  I ,  Bandung,  BinaCipta, 1962.