## ANALISA TEGANGAN SCREW CONVEYOR PADA MESIN PENCAMPUR GARAM DAN IODIUM SESUAI SNI 3556 DENGAN METODE ELEMEN HINGGA
Aenor Rofeg Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus Email:  Aenor_rofeg@yahoo.com

## Masruki Kabib
Program Studi Teknik Mesin. Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus Email: masruki.kabib@umk.ac.id

## ABSTRAK
Mesin pencampur garam dan iodium adalah suatu alat yang digunakan untuk pencampuran garam dan iodium  dengan  menggunakan screw  conveyor dengan  aliran  KIO 3, disyaratkan  sistem    pencampurannya secara kontinyu agar pencampuran garam dan iodium dapat homogen untuk  memenuhi standar SNI 3556. Kekuatan screw conveyor menjadi faktor pertimbangan perlunya pengkajian lanjut tentang sebab kegagalannya, akibat  faktor  internal  atau  faktor  eksternal,  seperti  pengaruh  bahan  material,  pengoperasia,  lingkungan  atau pembebanan serta mengetahui seberapa besar nilai pembebanan dan kerusakannya. Tujuan penelitian ini adalah menganalisa  tegangan screw  conveyor dengan  metode  elemen  hingga.  Metode  yang  di  gunakan  adalah melakukan  analisa  tegangan, displacemen t  dan safety  factor dengan  beban  statis  pada screw  conveyor menggunakan  metode  lemen  hingga.  Salah  satu  hal  utama  mekanika  bahan  adalah  menyelidiki  tahanan dalam berupa reaksi atau gaya-gaya dalam dan deformasi. Hasil penelitian adalah tegangan maksimun von misses  8.16969  MPa,  displacement yang  terjadi  pada screw  conveyor mesin  pencampuran  garam  dan iodium adalah sebesar 0,0792 mm dan safety factor 15 ul. Tegangan dan displacemen t masih sangat aman dari batas kritis dan mesin dapat beroperasi dengan baik.
Kata kunci: beban statis ; garam dan iodium ; tegangan ; screw conveyor ; software inventor.

## ABSTRAK
The  salt  and  iodine  mixing  machine  is  a  device  used  for  mixing  salt  and  iodine  by  using  a  screw conveyor with a KIO3 stream, it is required that the mixing system be continuous so that the mixing of salt and iodine can be homogeneous to relevan with 3556 SNI standar. The strenght of screw conveyor is used this consideration factor, it is necessary to have further assessment about the cause of the failure, whether due to internal factors or external factors, such as the effect of materials, operation, environment or loading and  know  how  much  the  value  of  loading  and  damage.  This  purposeof  study  is  to  analyze  the  screw conveyors stress with Finite elemen Method. The research method was used Stress analysis with the static load on  the  screw  conveyors  use  Finite  element  method.  One  of  the  major  mechanics  of  materials  is  to investigate the resistance in the form of reactions or inner forces and deformation. The result of research was maximun von mises stress 8.16969 MPa, displacement occurring on the screw conveyors of the salt and iodine mixing machine is 0.0792 mm and safety factor 15 ul. The stress and displacement was still very safe from a critical limit and the machine can operate with either.
Keywords : static load; salt and iodine; stress ; screw conveyor ; inventor software.

## 1. PENDAHULUAN
Kebutuhan garam krosok nasional semakin  meningkat  seiring  dengan pertambahan penduduk dan perkembangan industri di  Indonesia. Untuk mencukupi kebutuhan ini perlu peniingkatkan produksi garam krosok dan kualitasnya. Alat pencampur dan pengangkut garam dalam industri sangat bermacam-macam, tergantung  dari  garam  yang  akan  dicampur  dan  dipindahkan,  serta  lokasi  pemindahan  bahan  tersebut. Pencampuran garam dan iodium harus memenuhi standar SNI 3556  [1]. Proses pencampuraan garam dan iodium  yang  homogen  dapat  menggunakan  sistem  injeksi.  Pada  sistem  injeksi  iodium  dilarutkan  dalam cairan  kemudian  di  injeksikan  pada  garam  [2].  Untuk  memenuhi  standar  SNI  diperlukan  juga  proses pencucian dan pengayakan garam terlebih dahulu [3]. Kadar iodium yang homogen sangat penting sekali,
untuk mencegah pengurangan iodium saat di masak [4]. Metode pencampuran garam dan iodium yang baik adalah dry  mixing [5].  Setiap  alat  pencampur  dan  pengangkut  garam  dan  iodium  memiliki  spesifikasi tertentu.
Proses  pencampuran  dan  pengangkutan  garam  dapat  menggunakan  berbagai  jenis  konveyor,  yang banyak digunakan di industry adalah 1). Screw conveyor yaitu  merupakan suatu alat  untuk   mengangkut material  berbentuk  bubur  dan  butiran  halus  dengan  memutar  sudu  berbentuk  screw.    2).  Belt conveyor yaitu terdiri  dari  sabuk yang berbentuk  rata dan di  hubungkan 2  buah rol yang memindahkan material secara mendatar. 3). Vibrating conveyor  merupakan suatu  alat  yang  mengangkut  material  dengan  cara getaran,  sehingga  butiran  bahan  akan  berpindah  dan  bercampur.  4).  Bucket elevator adalah  suatu  alat pemindah bahan dari posisi rendah ke ketinggian tertentu conveyor . Salah satu  tipe conveyo r  yang sering digunakan  dalam  industry untuk pencampuran garam dan pengangkutan adalah screw conveyor Bahan  garam  krosok  yang digunakan di indutri   merupakan  bahan  yang berat, berupa butiran dan bersifat  korosif,  Untuk  memindahkan  dan  pencampiran  garam  krosok  diperlukan  alat  transportasi  yang sesuai.  Alat  pengangkut  dan  pencampur  garam  secarfa  manual,  kurang  efektif,  karena  tenaga  manusia sangat terbatas. Srew conveyor digunakan untuk mencampur dan mengangkut bahan garam krosok industri yang  berbentuk  padat. Screw  conveyor mampu  melakukan  pencampuran  garam  dan  iodium  secara homogeny dengan mekanisme screw injeksi  [6]. Screw  conveyor yang memiliki  sistem kerja utama ada sudu  berbentuk  helik  yang  menyatu  pada  poros  dan  diputar  menggunakan  motor  penggerak  dengan menggunakan sistem trransmisi.
Kekuatan sudu screw dalam menerima gaya dorong yang disebabkan  material dan putaran mesin yang sangat penting dalam  memindahkan garam  krosok. Kelendutan  yang terjadi  dapat menyebabkan  getaran pada  mesin.  Lendutan  pada  poros  yang  terlalu  besar  berakibat  gesekan  antara chasing dan flighting sehingga logam hasil gesekan mengkontaminasi material angkut..Untuk menunjang  kinerja mesin screw konveyor  pemilihan  bantalan  sangat  mendukung  sekali  sehingga  memperoleh umur mesin  yang  lebih panjang.
Gaya dorong yang di hasilkan oleh putaran sudu screw dapat menggerakkan dan memindahkan  garam krosok. Besarnya gaya dorong dipengaruhi torsi dan kecepatan putar dari motor penggerak. Gaya dorong pada garam krosok berpengaruh pada sudu screw yaitu dapat menimbulkan deformasi pada  sudu screw . Deformasi  ini  akibat  tegangan  yang  melebihi ultimate  tensile  strenght pada  sudu screw .  Tegangan  ini dapat  menyebabkan  terjadinya  deformasi  plastis  yang  juga  berdampak  terhadap  fungsi  dan  kinerja  dari screw konveyor.  Pemilihan  bahan  sudu  screw  harus  tepat  sehingga  dapat  menahan  gaya  dorong  yang dihasilkan oleh material dan kecepatan putar mesin, serta tahan terhadap korosi. Kemampuan screw conveyor dalam memindahkan garam krosok juga dipengaruhi adanya lendutan yang terjadi pada poros screw dan chasing . Antara daun screw dan chasing screw conveyor perlu di berikan jarak  tertentu  agar  tidak  terjadi  gesekan.Jaraak  yang  terlalu  longgar  dapat  mengakibatkan  garam  krosok yang tertinggal di chasing .  Material garam krosok yang tertinggal di dalam chasing dapat emngganggun kinerja screw konveyor. Analisa kelendutan ( displacement ) dilakukan  untuk  mengetahui  apakah  terjadi gesekan antara daun screw dan chasing . Gesekan antara keduanya juga dapat terkontaminasi garam krosok yang diangkut yaitu meningkatkan kandungan zat besinya.Jika material angkutnya berupa Garam, hal ini sangat berbahaya untuk kesehatan manusia.
Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisa tegangan von mises , displacement dan safety sactor pada screw conveyor dengan  metode elemen  hingga.  Analisa tersebut dilakukan dengan  metode elemen hingga    menggunakan software  autodesk  inventor professional  2015. Software ini  dapat  digunakan membuat   pemodelan   mesin    yang kemudian dilakukan analisis tegangan  sudu screw akibat gaya  yang dihasilkan dan juga mampu menganalisis besarnya kelendutan yang terjadi pada poros pipa dan chasing [7].  Analisa  beban dinamis  pada screw konveyo r dapat mengetahui  variasi pembebanan  yang terjadi pada screw konveyor  serta  besarnya  beban  yang  ditopang  oleh bearing [8]. Dengan analisa ini dapat diketahui  apakah  kondisi  yang  terjadi  pada screw konveyor  masih  dalam  kondisi  aman dan  mesin dapat bekerja dengan maksimal.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN

## 2.1 Jenis Material
Material  yang  dipergunakan  pada  penelitian  ini  adalah Stainless  Steel 304  dengan  poros screw berdiameter  25,4 mm dan tebal daun Screw 2 mm.

## 2.2 Spesifikasi Stainless Steel 304
Dimensi screw  conveyor sebagaimana  ditunjukkan  pada  gambar  1,  dengan  spesifikasi  material Stainlees Steel 304 l sebagaimana ditunjukkan tabel 1, 2 dan 3.
Gambar 1.  Dimensi Screw Conveyor
Tabel 1. Komposisi spesifkasi tipe SS304, berdasarkan ASTM A240[9]
Grade 304 C Mn Si P S
Cr Mo Ni N Min (%) - - - - - 17.5 - 8.0 - Max (%) 0.07 2.0 0.75 0.045 0.030 19.5 - 10.5 0.10 Tabel 2. Spesifikasi material property tipe SS304, berdasarkan ASTM A240 Grade Tensile Strenght (N/mm 2 ) Yield  strenght (N/mm 2 ) Elongation  (% In 50mm) Rockwell B (HRB) Brinell (HB) SS304 515 205 40 92 201 Tabel 3. Physical properties tipe SS304, berdasarkan ASTM A240 Grade Massa jenis (Kg/m 2 ) Modulus Elastisitas (Gpa) Konduktivitas termal (W/m-k) Specific Heat (J/Kg.K) Melting Range ( 0 F) Resivits listrik (nΩ.m) SS304 7900 193 16.3 500 2500 720

## 2.3 Desain Screw Mesin Pencampur Garam dan Iodium
Bentuk screw dari mesin screw conveyor adalah Flight Cut screw . Gambar  desain dari bentuk screw ini sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2.
Gambar 2. Desain Flight Cut Screw

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil analisa statik menggunakan metode elemen hingga  dengan software Inventor dapat diketahui tegangan maksimal dan minimal yang terjadi pada screw conveyor yang dianalisa. Dari hasil simulasi juga di  dapatkan  nilai stress , displacement dan safety  factor .  Pada  proses  pemodelan  dan  simulasi, screw conveyor mendorong garam  mendapatkan gaya dari pembebanan sebesar 200 N pada screw dan 100 N pada bearing .

## 3.1 Displacement
Besarnya displacement screw pada proses pencampuran garam dan iodium dapat di tunjukkan pada gambar 3.

## Gambar 3. Tampilan Displacement
Dari hasil analisa simulasi pada gambar 3 menunjukkan bahwa distribusi pembeban keseluruh bagian screw. Hasil Analisis simulasi menunjukkan total deformasi terbesar ada pada screw conveyor dengan gaya dorong maxsimum adalah 0,079283 mm. Dan total deformasi terkecil ada pada bagian fix contrain / daerah tumpuan bearing yaitu sebesar 0 mm.

## 3.2 Von Misses Stress
Analisa  tegangang von  misses pada screw  conveyor untuk  proses  pencampuran  garam  dan  iodium ditunjukkan pada gambar 4.

## Gambar 4. Analisa Tegangan Von Misses
Pada gambar 4 menunjukkan distribusi tegangan keseluruh bagian screw. Hasil simulasi menunjukkan bahwa Von Misses Stress maxsimum terjadi pada pada tumpuan poros screw conveyor yaitu sebesar 8,16969 MPa. Pada hasil dari Von Misses Stress minimum terjadi pada sebagian besar bearing tersebut yaitu sebesar 0 Mpa.

## 3.3 Safety Factor
Hasil  analisa safety  factor pada screw  conveyor untuk  proses  pencamopuran  garam  dan  iodium sebagaimana ditunjukkan pada gambar 5.
Gambar 5. Analisa Safety Factor
Dari data diatas menunjukan bahwa safety factor minimal 15 ul dan maksimal berada pada nilai 15 ul. Secara keseluruhan hasil analisa simulasi  dengan metode elemen hingga ditunjukkan pada tabel 4.
Tabel 4. Hasil analisa simulasi Name Minimum Maximum Displacement 0.000 mm 0.079283 mm Von mises stress 0 MPa 8.16969 MPa Safety Factor 15 ul 15 ul
Dari  tabel  4  terlihat  bahwa displacemen t  pada  pembebanan maxsimum yaitu  saat  tengangan  gaya dorong screw  conveyor adalah  0.079283  mm  ,  sedangkan  angka  terendah  yaitu  0.000  Mpa.  Nilai displacement ini tergolong kecil sehingga tidak berpengaruh pada proses pencampuran garam dan iodium, dan aman terhadap screw pada saat beroperasi.
Pada analisa tegangan Von misses, tegangan maxsimum terjadi pada tumpuan poros screw conveyor sebesar  8,16969  MPa, Von  mises  stress minimum  terjadi  pada  tumpuan  bearing  poros screw  conveyor sebesar 0 MPa. Hasil ini menunjukkan bahwa poros mampu menahan beban dari ketiga sumbu pembebanan x, y dan z.
Pada analisa Safety Factor maxsimum angka terbesar terjadi pada poros screw conveyor yaitu sebesar 15 ul, sedangkan Safety Factor minimum angka terbesar poros bearing screw conveyor yaitu sebesar 15 ul.  Hal  ini  menujukkan  bahwa  pada  pembebanan  proses  pencampuran  garam  dan  iodium  material  dan dimensi yang digunakan dinyatakan aman.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil dari simulasi analisa tegangan screw conveyor dengan metode elemen hingga untuk pencampur garam dan iodium yang menggunakan jenis material stainless steel 304 , menghasilkan distribusi tegangan keseluruh screw conveyor . Hasil analisis di dapatkan nilai displacement maksimal sebesar 0,0792 mm. Tegangan Von misses maksimum 8,16969 MPa dan safety factor 15 ul. Sehingga dapat dinyatakan screw conveyor memenuhi syarat dan aman untuk proses pencampuran garam dan iodium.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  M.  Akhiruddin,  “nalisis  Kadar  Kalium  Iodat  (KIO3)  dalam  Garam  Dapur  dengan  Menggunakan  Metode Iodometri yang Beredar di Pasar Ujung Batu Kabupaten Rokan Hulu,” Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau, 2011.
[2]  W. Broto and H. Kusumayanti, “Perbaikan Proses Iodisasi Garam Dengan Sistem Injeksi,” Gema Teknol., pp. 78–81, 2007.
[3]  M. Nur, I. Marhaendrajaya, Sugito, T. Windarti, Arnelli, and R. Hastuti, “Pengayaan Yodium dan Kadar NaCl pada Garam Krosok Enrichment of Iodium and Sodium Cloride in the Traditional Salt become,” J. Sains dan Mat., vol. 21, no. 1, pp. 1–6, 2013.
[4]  C. Wisnu, “Determination of iodine species content in iodized salt and foodstuff during cooking,” Int. Food Res. J., vol. 15, no. 3, pp. 325–330, 2008.
[5]  S. Ranganathan, S. Sundaresan, I. Raghavendra, and S. Kalyani, “Dry mixing technique for the large scale production of iodine fortified salt in India,” Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition, vol. 6, no. 2. pp. 92–94, 1997.
[6]  Hartati et al, “Yodisasi garam rakyat dengan sistem screw injection,” Gema Teknol., vol. 17, no. 4, pp. 160– 163, 2014.
[7]  A.  R.  Basyir,  “Perancangan  Unit  Transfer  (Secrew  Cobveyor)  Pada  Mesin  Pengisi  Polibag  Untuk Meningkatkan Efektifitas kinerja Di Bidang Pembibitan,” J. Citra Widya Edukasi, vol. IX, no. 2, pp. 60–67, 2017.
[8]  Sabardiyanto and N. Iskandar, “Analisis Mekanik Screw Conveyor Tubula Berdiameter 200 mm,” Tek. Mesin, vol. 4, no. 2, pp. 178–186, 2016.
[9]  American  Society  for  Testing  and  Materials,  “ASTM  A240:  Standard  Specification  for  Chromium  and Chromium-Nickel Stainless Steel Plate , Sheet , and Strip for Pressure Vessels and for General Applications,” ASTM Int., vol. I, p. 12, 2004.