PEMILIHAN MOTOR LISTRIK SEBAGAI PENGGERAK MULA …

POTOT SUGIARTO NRP. 6308030007

DOSEN PEMBIMBINGIR. EKO JULIANTO, M.SC

PROGRAM STUDI TEKNIK PERMESINAN KAPALJURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPALPOLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYAINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA2011

LAPORAN FIELD PROJECT

PEMILIHAN MOTOR LISTRIK SEBAGAI PENGGERAK MULA RUMAH CRANE PADA FLOATING DOCK DI PT. INDONESIA MARINA SHIPYARD GRESIK

ABSTRAK

Floating dock atau yang lebih akrab disebut dengan dok apung yang adadi PT. INDONESIA MARINA SHIPYARD, yaitu menggunakan sistem penggerak rantaiuntuk mekanisme gerak maju dan mundur pada rumah crane. Sistem penggerakjenis rantai ini menggunakan main engine dari crane sebagai penggerak mula. Metode ini dirasa kurang menguntungkan karena beban dari main engine akanbertambah. Oleh sebab itu penggerak jenis rantai ini akan digantikan denganmotor listrik.

Untuk memperoleh data yang diperlukan, dilakukan dengan melihat manual book crane. Selain itu, dilakukan study literature untuk memperkuat penelitian field project. Dalam proses pengamatan akan dilakukan pengukuran waktu tempuh yang yang dapat capai oleh penggerak rumah crane berjenis rantai per satuan meternya dalam gerakan maju dan mundur.

Berdasarkan perhitungan dalam pemilihan motor listrik sebagaipenggerak mula rumah crane pada floating dock lumba-lumba Indonesia yang adadi PT. Indonesia Marina Shipyard, maka dapat diambil kesimpulan bahwa sebuahpesawat pengangkat dengan kapasitas angkat sebesar 15 ton dan daya angkatfloating dock sebesar 5000 TLC mampu digerakkan oleh motor listrik AC tigafase dengan spesifikasi sebagai berikut: type AM 280S V, daya 60 HP, putaran985 Rpm, tegangan 400 V, dan frekuensi 50 Hz.

Kata kunci : Sistem penggerak, motor listrik AC tiga fase, kapasitas angkat.

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Ilmu pengetahuan dan teknologi terus berkembang pesat, salah satunyaadalah dibidang perkapalan. Di indonesia bidang perkapalan adalah sektorpenting dalam transportasi, perdagangan, dan keamanan negara. Indonesia memerlukan banyak sekali kapal untuk memenuhi dan mendukung hal-hal di atas, maka dari itu galangan yang ada harus bisa memproduksi ataupun melakukanperbaikan pada kapal-kapal yang ada. Setiap perusahaan yang bergerak dibidangmanufactur dan kontruksi erat kaitannya dengan peralatan penanganan bahan. Peralatan penanganan ini banyak bentuknya, bisa berupa kendaraan atau yang lainnya. Salah satu sarana penanganan bahan dalam hal ini adalah pesawatangkat (crane) yang sanggup menangani pekerjaan sulit bahkan tidak mampudilakukan oleh manusia, sehingga dapat mereduksi jam orang dan mempercepatproses produksi dan juga manufactur. Peranan pesawat angkat sebagai alatbantu tidak dapat dipungkiri lagi, suatu galangan perkapalan disemua workshop maupun floating docknya harus sudah memiliki fasilitas crane. Semua pekerjaanpenanganan bahan hampir semuanya bergantung pada crane.

Jadi, di dalam suatu galangan kapal kebutuhan alat penanganan bahansangat diperlukan sekali. Hal itu sangat berkaitan antara komponen-komponenyang terlibat dalam suatu proses produksi maupun manufactur, maka apabilasalah satu komponen dalam hal ini tidak dapat berfungsi akan terjadipenumpukan atau terhambatnya proses produksi.

1.2 Perumusan MasalahMasalah yang dibahas dalam penelitian ini adalah:1. Berapakah total beban dari crane ?2. Berapakah daya yang dibutuhkan oleh motor listrik untuk menggerakkan

rumah crane ? 3. Berapakah diameter dari poros penggerak ?4. Berapakah momen gaya motor yang diperlukan pada saat start ?

1.3 Batasan MasalahBatasan masalah dalam penelitian ini adalah:1. Crane floating menggunakan jenis electric dengan kapasitas angkat

15 ton.2. Daya angkat floating dock : 5000 TLC.3. Genset merk ENGGA ALTERNATORS, tipe EG 280 L – 200 N dengan kapasitas

250 KVA 4. Motor listrik merk TOSHIBA TMC-FCK3, dengan spesifikasi: arus 125

Ampere, tegangan 400 volt, putaran 1145 Rpm, daya 11 kW 5. Penelitian difokuskan pada kemampuan dari motor listrik untuk

menggerakkan rumah crane.

1.4 TujuanPenelitian ini bertujuan untuk:1. Menguraikan bagaimana mekanisme kerja penggerak rumah crane dan

kegunaannya dalam industri perkapalan.2. Untuk mendapatkan motor listrik yang mampu menggerakkan rumah crane.

BAB IILANDASAN TEORI

Cara Kerja Motor Listrik Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara

umum sama yaitu: 1. Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan

gaya 2. Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan

menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisiloop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akanmendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.

3. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torque untuk memutar kumparan.

4. Motor-motor memiliki beberapa loop padadinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan olehsusunan elektromagnetik yang disebut kumparanmedan.

Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksuddengan beban motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/ torque sesuaidengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan kedalamtiga kelompok (BEE India, 2004):

1. Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torque nya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah conveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan.

2. Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kwadrat kecepatan).

3. Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin.Komponen motor listrik bervariasi untuk berbagai jenis motor, dalam bab 2 dijelaskan untuk masing-masing motor.

Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik

Motor listrik

Motor Arusbolak-balik

Motor ArusSearah

Sinkron Induksi SeparatelyExcited

SelfExcited

Tiga FaseSatu Fase Seri Campuran Shunt

BAB IIIFlowchart pelaksanaan Field Project

MULAI

STUDI LITERATUR

OBSERVASI OBJEK

PENDATAAN

KOMPILASI DAN ANALISA

KESIMPULAN DAN SARAN

LAPORAN

SELESAI

Flowchart perhitungan daya motor listrik

Mulai

persiapan

•mendatangilokasi

•memahamiprosedurkeselamatan

•menyiapkansaranapengambilandata

Pengambilan data

• mengukur jaraklintasan crane

•mengetahui massacrane

• Mengukur diameter roda

•mencari nilai gesekanantara roda denganrel

• mengukur kecepatanjalannya rumah crane

• mengetahuikapasitas angkatcrane

Perhitungan

. beban total dari crane

. torsi dari gearbox

. daya yang harusdigerakkan motor listrik

.Pemilihan motor listrikdari katalog

. Momen gaya ternilai darimotor

.Diameter porospenngerak

. Momen girasi rotor dankopling pada poros motor

. Momen gaya dinamis

. Momen gaya motor yang diperlukan padasaat start

. Pemeriksaan motor terhadap beban lebihuntuk menentukan amandan tidaknya motor tersebut dapat dipakai.

.

Selesai

BAB IVANALISA DAN PERHITUNGAN SISTEM

4.1 Keunggulan Motor Listrik

Keunggulan penggerak rumah crane dengan menggunakan motor listrikdibandingkan dengan menggunakan rantai yaitu :

Penggunaan motor listrik lebih efisien dan praktis karena output dari motor listriklangsung ditransmisikan ke roda penggerak rumah crane.

Berkurangnya beban dari main engine karena sudah tidak berperan sebagaipenggerak rumah crane.

Pergerakan maju dan mundurnya rumah crane lebih cepat dengan mengunakanmotor listrik dibandingkan dengan rantai.

4.2 Perhitungan

Gaya yang ada pada crane

N

∑F = 0 μ F

W

Keterangan : N = gaya normal (N)W = gaya berat (N)F = gaya dorong (N)m = massa (kg)a = percepatan (m/s2)μ= factor gesekan (0,5)

∑Fy = 0 ∑Fy = 0 ∑Fy = N –W F – μ.N = m.a

N = W F = m.a + μ.NDiketahui : Jarak lintasan crane = 128 mMassa crane = 60 tonNilai gesekan = 0.5Kecepatan jalan yang direncanakan = 0.2 m/dtk Kapasitas angkat = 15 tonMassa operator = 100 kg = 0.1 tonTotal beban yang harus dipindahkan = massa crane + kapasitas angkat + massaoperator= 60 ton+ 15 ton+ 0.1 ton= 75.1 tonJawab : Perhitungan daya yang harus digerakkans =128 m v = 0.2 m/dtk

v = s/t= 128 m

0.2 m/dtk= 640 dtka = v/t

= 0.2 m/dtk640 dtk

= 3.125 x 10-4 m/dtk2= 0.0003125 m/dtk2

Massa crane = 60 ton + 15 ton + 0,1 ton= 75.1 ton= 75100 kg

N = 75100 kg x 9.81 m/dtk2= 736731 N

= 736.731 kN

F = m.a + μ . N= (75100 kg x 0.0003125 m/dtk2 ) + (0.5 x 736731 N)= 23.46875 N + 367875 N= 368.3655 N

P = F . V= 368.3655 N x 0.2 m/dtk= 73673.1 Watt= 73.673 kW

= 98.75 HP

P = ω.T= 2.π.n x T

60

7367.1 = 2.π.13 X T 60

T = 5416.98 (T out put gearbox)

η gearbox = T out T in

0.75 = T out T in

T in = T out 0.75

T in = 5416.980.75

T in = 722.26

T in = Pω

722,64 = P 2. π.n60

722,64 = P2. π.1145

60

722,64 = P119

P = 86647.5 Watt= 86.647 kW= 116.148 HP

Jadi daya yang harus digerakkan oleh motor listrik adalah : 116.148 HP karena mekanismepenggerak rumah crane direncanakan memakai 2 buah motor listrik,Maka : 116.14 HP

2= 58 HP

58 HP = daya yang harus digerakkan oleh motor listrik.Maka dari nilai tersebut akan dipilih motor listrik berdasarkan katalog

P = 60 HPn = 985 RpmI = 1.35 kg.m2

Momen gaya ternilai dari motor (Mrated) adalah :Mrated = 71620 x P

n

= 71620 x 60985

= 4362.64 kg,cm

Bahan poros penggerak yang dipilih adalah S35C – DDengan kekuatan tarik bahan σp = 5300 kg/cm2Tegangan puntir yang diizinkan = σi = σp

KDimana : K = fakor keamanan dan diambil K = 8Maka :

σi = 5300 8

= 662.5 kg/cm2

Tegangan puntir yang diizinkan adalah :σk = 0.7 (σi)

= 0.7 (662.5)= 463.75 kg/cm2

Maka diameter poros penggerak adalah :dp ≥3√ Mrated

0.2 (σk)

dp ≥3√ 4362.640.2 (463.75)

dp ≥ 3.6 cmDiambil diameter poros penggerak dp = 37 mm dipilih dari tabel standart poros.Momen girasi kopling dapat dicari dengan rumus : GD2kop = 4.g.IDimana : g = percepatan grafitasi, g = 9.81 m/det2I = momen inersia kopling, I =0.002 kg.mMaka :GD2kop = 4.(9.81).(0.002) = 0.000784 kg.m2

Momen girasi rotor dan kopling pada poros motor adalah :GD2 = GD2kop + GD2rot

= 0.000784 + 1.35= 1.350784 kg.m2

Momen gaya dinamis (Mdin) dapat dihitung :Mdin = δ.GD2.n + 0.975.Q.V2

375.ts n.ts.η

Dimana : δ = koefisien pengaruh massa mekanisme transmisi (1.1 s/d 1.25)ts = waktu start (1.5 s/d 5)

maka :Mdin = 1.25.(1.35).(985) + 0.975.(15.1).(0.2)2

375.(2) (985).2.(0.92)= 2.216 + 0.0003249= 2.2163 kg.m= 221 kg.cm

Momen gaya motor yang diperlukan pada saat start adalah :Mmot = Mst + Mdin

Momen statis (Mst) poros = Mst = 71620 x Pn

= 71620 x 60985

= 4362.64 kg.cm

Mmot = 221 kg.cm + 4362.64 kg.cm= 4583.64 kg.cm

Pemeriksaan motor terhadap beban lebih adalah sebagai berikut :

Dimana :Mmaks = Mmot

= 4583.644362.64

= 1.05

Jadi harga 1.05 < 2.5 sehingga aman untuk dipakai

MmaksMrated

< 2.5

BAB VKESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan perhitungan dari pemillihan motor listrik sebagaipenggerak utama rumah crane pada floating dock lumba-lumbaIndonesia yang ada di PT. Indonesia Marina Shipyard, maka dapatdiambil kesimpulan bahwa sebuah pesawat pengangkat kapasitasangkat sebesar 15 ton dan daya angkat floating dock sebesar 5000 TLC mampu digerakkan oleh motor listrik AC tiga fase denganspesifikasi sebagai berikut :

Spesifikasi Motor Listrik

Type : AM 2805 V

Daya : 60 HP

Putaran : 985 Rpm

Tegangan : 400 V

Frekuensi : 50 Hz

Data diambil dari Electric Motor Cataloque dari AEG

5.2 Saran1. Agar sistem penggerak rumah crane dapat berjalan dengan baik, maka

crane diusahakan tidak dioperasikan pada kapasitas angkat yang melebihi batas maksimal yang ditentukan.

2. Untuk menjaga motor listrik agar tetap dalam kondisi baik dan siappakai, maka perlu diadakan perawatan secara berkala.