proposal TA

PROPOSAl TUGAS AKHIR

STUDI KERUSAKAN SHORT DRIVE SHAFT KEMPA ULIR PADA PABRIK PENGOLAHAN KELAPA SAWIT

Disusun oleh

HAMDUN ISMAIL

1011211016

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BANGKA BELITUNG

2014

Kata pengantar

       Puji syukur kehadirat tuhan yang maha kuasa atas segala limpahan rahmat,inayah taufik dan hinayahnya sehingga saya dapat menyelesaikan penyusunan contoh proposal skripsi ini.Semoga contoh proposal skripsi ini dapat digunakan sebagai salah satu acuan,petunjuk maupun pedoman bagi  para mahasiswa yang ingin menyelesaikan tugas akhir.

     Harapan saya semoga contoh proposal skripsi ini membantu menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca,sehingga dapat memperbaiki bentuk maupun isi contoh proposal skripsi ini sehingga kedepanya dapat lebih baik.

    Proposal ini saya akui masih banyak kekurangan karena pengalaman yang saya miliki sangat kurang.Oleh karena itu saya harapkan kepada ara pembaca untuk memberikan masukan-masukan yang bersifat membangun untuk kesempurnaan proposal ini.

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

     Pengolahan buah kelapa sawit merupakan salah satu faktor yang menentukan keberhasilan usaha perkebunan kelapa sawit. Hasil utama yang dapat diperoleh ialah minyak sawit, inti sawit, serabut, cangkang dan tandan kosong(Basil Okafor,2007).Pada proses pengolahan, keberadaan mesin Screw Press sangat diperlukan karena komponen ini berfungsi sebagai pemeras daging buah (mesocarp) kelapa sawit yang telah menjadi adonan/ bubur, sehingga  menghasilkan minyak kelapa sawit (CPO) sebagai hasil utama dan inti sawit serta serabut sebagai sisa hasil dari proses di unit Screw Pres(O.K. Owolarafe, A.S, Osunleke and B.E,2007).

     Short Drive Shaft pada mesin screw press berfungsi sebagai penerus putaran dari speed reducer ke worm screw press. Untuk mendukung hasil yang optimal pada proses pengolahan maka kondisi Short Drive Shaft Screw  Press harus di pelihara dengan baik, sehingga proses aktivitas produksi tidak  mengalami gangguan.

     Terjadinya gangguan kerusakan pada Short Drive Shaft Screw Press akan mengakibatkan kerusakan pada beberapa komponen lain pada unit Screw Press (lihat gambar 3) disamping itu proses aktvitas pengolahan buah sawit menjadi minyak sawit akan berhenti, yang berimbas pada berkurangnya stok CPO, dan selanjutnya akan menghambat pengiriman pesanan konsumen. Hal tersebut menyebabkan turunya kepercayaan konsumen akan ketepatan penyediaan bahan baku CPO untuk industri hilir.

     Selain itu dampak yang timbul akibat terganggunya proses pengolahan pada unit Screw Press adalah menumpuknya tandan buah segar (TBS) yang sudah siap untuk diolah, sehingga akan mengakibatkan TBS terlalu matang (bahkan akan mulai membusuk), hal ini sangat merugikan karena akan berakibat menurunya kualitas dari CPO. Imbas lain berhentinya proses pada unit Screw Press adalah tertundanya masa panen buah matang yang masih berada di pohon, sehingga pada saat buah di panen sudah terlalu matang, hal ini akan menyebabkan menurunnya kualitas TBS(Dr. Ir. Ponten M. Naibaho,1996).

     Berhentinya proses pengolahan pada unit Screw Press yang memakan waktu cukup lama dan akan mengganggu keseluruhan proses pengolahan diakibatkan karena Short Drive Shaft Screw Press mengalami kerusakan /patah . Melihat pentingnya kegunaan dari Short Drive Shaft Screw Press dan untuk menghindari kerusakan yang sama maka dilakukan  suatu studi mengenai penyebab kerusakan yang sering terjadi. Dengan  melakukan kajian kerusakan dapat diidentifikasi faktor-faktor penyebab dari akar kerusakan Short Drive Shaft Screw Press tersebut.

1.2 Rumusan Masalah

       Melihat pentingnya kegunaan dari Poros Penggerak (drive shaft),Makarumusan masalah pada penelitian kali ini adalah.   

1.      Menentukan penyebab terjadinya kerusakan pada short drive shaft.?

2.      Penyebab kelelahan pada short drive shaft.?

3.      Usaha yang dilakukan untuk penanggulangan kerusakan yang sama di kemudian hari.?

1.3  Batasan  Masalah

     Kegiatan penelitian akan difokuskan pada studi kerusakan Short Drive Shaft Screw Press yang mengalami kerusakan. Penelitian dilaksanakan melalui pendekatan teoritis dan eksperimental. Pendekatan teoritis dilaksanakan melalui pengembangan teori terbaru mengenai spesifikasi Short Drive Shaft Screw Press dan aplikasinya dalam proses aktifitas pengolahan buah kelapa sawit. Pendekatan eksperimental dilaksanakan melalui pengujian yang meliputi : pemeriksaan visual, metalografi, kekerasan,fraktografi, analisa komposisi kimia dan pengujian korosi. Setelah pendekatan teoritis dan eksperimental dilakukan kemudian melaksanakan analisa hasil verifikasi data toritis terhadap data eksperimental, dan dilanjutkan dengan penulisan SKRIPSI.

1.4  Tujuan Penelitian

 Tujuan dari penelitian yang akan dilakukan adalah:

1.      Menentukan penyebab utama dan mengutarakan secara jelas timbulnya kerusakan.

2.      Mendapatkan petunjuk-petunjuk yang berguna untuk mencegah timbul dan meluasnya kerusakan.

3.      Menentukan langkah-langkah perbaikan/koreksi desain untuk mencegah terjadinya kerusakan yang sama dikemudian hari.

1.5  Sasaran Penelitian

       Dengan diketahuinya penyebab kerusakan sehingga bisa ditetapkan langkah-langkah pencegahan untuk menghindari kerusakan yang sama.Dengan demikian komponen Short Drive Shaft Screw Press yang sering mengalami kerusakan dapat dicegah dan umur pakai dari komponen tersebut lebih tahan lama. Dengan demikian akan berpengaruh pada proses aktifitas pengolahan pada unit Screw Press berjalan lancar serta keseluruan proses  pengolahan buah kelapa sawit berjalan sesuai dengan yang diharapkan.

BAB II

LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1  Landasan Teori

        Untuk mendukung hasil yang optimal aktivitas produksi tidak mengalami gangguan. Terjadinya gangguan pada unit Kempa Ulir (Screw Press) akan mengakibatkan berhentinya proses aktivitas pengolahan buah sawit menjadi minyak sawit, yang berimbas pada berkurangnya stok CPO, dan selanjutnya akan menghambat pengiriman pesanan konsumen. Hal tersebut menyebabkan turunya keper-cayaan konsumen akan ketepatan penyediaan bahan baku CPO untuk industri hilir.

       Selain itu dampak yang timbul akibat terganggunya proses pengolahan pada unit Kempa Ulir (Screw Press) adalah menumpuknya tandan buah segar (TBS) yang sudah siap untuk diolah, sehingga akan mengakibatkan TBS terlalu matang (bahkan akan mulai membusuk), hal ini sangat merugikan karena akan berakibat menurunya kualitas dari CPO. Berhentinya proses peng-olahan akibat gangguan pada unit Screw Press disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya: Kebocoran pada seal, Kerusakan pada Worm Screw, Keausan pada bantalan, Keausan pada Conus, Kerusakan pada Poros Penggerak (drive shaft), Kerusakan pada elektro Motor, Keausan pada Intermidiate Gear, Keruskan Speed Reducer(John Taulo,2005).

      Dari beberapa faktor diatas yang menyebabkan Screw Press mengalami gangguan operasional dan memakan waktu paling lama dalam perbaikan adalah ketika Poros Penggerak (drive shaft) Worm Screw mengalami kerusakan (patah).

      Melihat pentingnya kegunaan dari Poros Penggerak (drive shaft) dan untuk menghindari kerusakan yang sama, maka dilakukan suatu studi mengenai penyebab kerusakan. Dengan melakukan kajian keru-sakan diharapakan dapat diidentifikasi faktor-faktor penyebab dari akar kerusakan Poros Penggerak Kempa Ulir (drive shaft Screw Press) tersebut, sehingga nantinya dapat diam-bil kesimpulan yang berguna untuk tindakan pencegahan kerusakan di kemudian hari.

2.2  Tinjauan Pustaka

       Analisa kerusakan bertujuan untuk menentukan penyebab utama dari suatu kerusakan, sehingga kemudian dapat dila-kukan langkah-langkah koreksi/ perbaikan untuk mencegah terjadinya kerusakan yang sejenis dikemudian hari. Mekanisme kerusakan/kegagalan komponen atau alat dalam operasi yang mungkin terjadi dapat berupa keausan (wear); Korosi (corrosion); Perubahan bentuk (distorsion); Retak/ patah/pecah akibat: Kelelahan (fatigue), Beban berlebih (overload), Suhu tinggi (elevated temperature failures), Lingkungan (environmentally affected fractures) dan Perubahan warna/penampaka(Stolarski, T.A,1990).Untuk mencegah kerusakan yang fatal pada komponen dapat dilakukan tindakan-tindakan sebagai berikut:

a.       Menurunkan tegangan kerja melalui perbaikan desain yang meliputi:bentuk, ukuran/dimensi; susunan/ tata letak dan perakitan

b.      Meningkatkan ketahanan material/ komponen yang meliputi: pemilihan material yang sesuai; perbaikan proses manufaktur, perlakuan panas dan pabrikasi/ perakitan; perbaikan lapisan pelindung permukaan (surface treatment).

c.       Mengendalikan lingkungan yang meliputi:temperatur kerja; tekanan/ tegangan kerja; kontaminasi/ pengotor; kosentrasi lingkungan korosif; kecepatan aliran fluida dan penggunaan corrosion inhibitor.

1.   Kegagalan Lelah

      Bila logam mengalami pembebanan yang berubah/ berfluktuasi baik besar maupun arahnya terhadap waktu operasi (beban dinamik), kerusakan dapat terjadi pada tingkat beban yang sangat rendah dibandingkan terhadap kondisi statis. Sifat ini disebut kelelahan (fatigue)( W. O. Alexander,1995).Kegagalan lelah adalah kondisi yang sangat berbahaya, sebab terjadinya tanpa didahului tanda-tanda awal. Sedangkan akibat kelelahan dapat menyebab-kan patah yang tampak rapuh dengan tidak diawali deformasi pada patahan tersebut. Walaupun pembebanan dinamis itu terjadi pada daerah elastis, akan tetapi sudah mampu menimbulkan deformasi plastis secara lokal (plastisitas mikro) pada bagian logam yang lemah. Hal ini berlangsung terus menerus dan berangsur-angsur akan mengarah kepada pembentukan retak yang kemudian menjalar menimbulkan kerusakan pada logam(AK DAS,1996).

       Proses kerusakan/patah akibat fatik meliputi 3 tahapan, yaitu: permulaan retak; penjalaran retak dan patah akhir.Salah satu hal yang terkait dengan patah akibat fatik adalah pembebanan, ada beberapa kondisi pembebanan yang menye-babkan fatik, yaitu: Fluktuasi tegangan, mencakup getaran (vibration); Fluktuasi regangan; Fluktuasi temperatur (thermal fatigue), atauSalah satu dari kondisi di atas di dalam lingkungan korosif atau pada suhu tinggi.Sebagai langkah awal perlu menge-tahui bentuk siklus tegangan yang bisa menyebabkan kelelahan, seperti terlihat pada gambar 2.3 berikut ini.

Gambar 2.3 Siklus tegangan lelah

(a) Tegangan balik (complete reversal)

Gambar siklus tegangan adalah berbentuk sinusoidal, dimana tegangan berfluktuasi pada tegangan rata-rata nol dengan amplitudo yang constant, tegangan maksimum dan minimum adalah sama besar. Tegangan minimum adalah tegangan terendah pada suatu siklus, tegangan tarik dianggap positif dan tegangan tekan dianggap negatif.

(b). Tegangan berulang (repeated)

Dimana tegangan berfluktuasi pada tegangan rata-rata diatas nol dengan amplitudo yang konstan, tegangan maksimum dan minimumnya tidak sama keduanya adalah tegangan tarik.

(c). Siklus tegangan acak atau tak-teratur (complicated)

Dimana siklus dan tegangan rata-rata berubah baik secara acak (random) atau dengan suatu bentuk tertentu.

           Patah karena fatik mulai terjadi sebelum terbentuknya suatu retak. Akibat beban siklus maka terjadi deformasi plastis (slip) secara lokal. Bila slip terjadi, maka slip tersebut dapat terlihat pada permukaan logam sebagai suatu tangga (step) yang disebabkan oleh pergerakan logam sepanjang bidang slip. Demikian seterusnya maka lama-kelamaan akan terjadi suatu retak. Siklus untuk menimbulkan awal retak dan penjalaran retak tergantung pada tegangan pada yang bekerja. Bila tegangan yang bekerja tinggi maka waktu terbentuknya awal retak akan lebih pendek. Pada tegangan yang sangat rendah (low cycle fatigue) maka hampir seluruh umur fatik digunakan untuk membentuk retak awal. Pada tegangan tinggi sekali (high sycle fatigue) retak terbentuk dengan cepat.

2.   Perpatahan (fracture)

        Perpatahan karena beban statis atau dikenal sebagai perpatahan karena beban yang berlebihan diakibatkan material mendapat beban yang dinilainya lebih tinggi dari kekuatan material tersebut. Patah karena beban statis ini umumnya terjadi pada laju pembe-banan yang tinggi atau jika material mendapat beban kejut. Sedangkan perpatahan karena beban dinamis dikenal dengan perpatahan lelah, dengan tipe patahan disebabkan pem-berian beban yang berubah besarnya ataupun arahnya. Fluktuasi beban akan mengakibatkan kelelahan pada material jika kekuatan lelah material terlampaui, material akan patah. Umumnya penjalaran retak pada patahan lelah ini sulit terdeteksi sampai diketahui material rusak setelah terjadi perpatahan.

           Disamping pengaruh tegangan mekanis seperti diuraikan diatas, pengaruh kimiawi, temperatur dan lain-lain juga ikut membantu proses terjadinya patahan. Lokasi terjadinya patahan ditentukan oleh letak daerah kritis pada komponen/benda kerja, serta besar dan arah tegangan maksimumnya.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1  Bahan yang Digunakan

      Didalam penelitian ini bahan yang dipakai adalah materialshort drive shaft kempa ulir (screw pres) yang mengalami patah, yaitu baja ASSAB 709 (AISI/SAE 4140) dengan komposisi kimia sebagai berikut:

Dengan sifat mekanik sebagai berikut:

1.      Kekuatan Luluh (yield strength) : 600 N/mm2

2.      Kekuatan Tarik (tensile strength): 800-950 N/mm2

3.      Elongasi (elongation) : 14 %

4.      Pengurangan Area (reduction of area) : min. 55 %

5.      Kekuatan Tumbuk (impact strength) : 25 Joule

6.      Kekerasan (hardness) : 245-290 HB

3.2  Peralatan yang Digunakan

    Adapun peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

1)      Peralatan pembuatan benda uji, yaitu mesin potong abrasive, mesin poles, ampelas dan lain-lain yang ada di B2TKS-PusPitek Serpong.

2)      Peralatan spectrometer dengan system komputerisasi untuk analisa komposisi kimia.

3)      Peralatan uji fraktografi

4)      Peralatan uji struktur mikro berupa mikoroskop optic.

5)      Peralatan uji mekanis, seperti alat uji kekerasan dan alat uji tarik.

3.3    Diagram Alir Penelitian

MULAI

PEMILIHAN BENDA UJI

ANALISA DAN PENGAMBILAN KESIMPULAN

SELESAI

PENGUJIAN SISTEM

STUDI LITERATUR DAN MENGUMPUL DATA

 

3.4    Proses Penelitian

1.  Studi literatur

     Studi literatur dilakukan dengan melakukan studi data terhadap buku literatur tentang Short Drive Shaft dan keterkaitan permasalahan yang sering terjadi pada mesin Screw Press dalam proses aktifitas pengolahan kelapa sawit. Selain itu juga dilakukan pencarian di Internet tentang Short Drive Shaft Screw Press pada pengolahan buah kelapa sawit.

2.  Pengumpulan data pendukung

     Setelah dilakukan studi literatur, kemudian dilakukan pengumpulan data pendukung tentang spesifikasi dan background terjadinya kerusakan pada Short Drive Shaft Screw Press.

3.  Pemilihan benda uji.

     Setelah seluruh data pendukung didapat Kemudian dilanjutkan pemilihan benda uji yang mewakili dari material yang mengalami kerusakan (patah).

4. Pengujian sistem

    Pengujian dilakukan untuk mendukung penelitan maka dilakukan pengujian yang meliputi: pemeriksaan visual, metalografi, kekerasan, fraktografi, analisa komposisi kimia dan pengujian korosi. Di samping itu juga dilakukan analisa tegangan dengan NASTRAN untuk mengetahui distribusi tegangan yang terjadi pada Short Drive Shaft Screw Press.

5. Analisa dan pengambilan kesimpulan

    Setelah pengujian telah selesai dilakukan kemudian menganalisa semua hasil pengujian, memformulasikan kesimpulan dan saran rekomendasi

BAB IV

WAKTU DAN TEMPAT

NO	JADWAL KEGITAN	Des	Jan	Feb	Mar	April	Mei	Juni
		2013	2014	2014	2014	2014	2014	2014
1	Penyusunan dan presentasi proposal
2	Studi literatur
3	Pembuatan program pengujian
4	Pengujian dan analisa
5	Penulisan laporan Skripsi
6	Pemeriksaan laporan Skripsi
7	Ujian seminar Skripsi
8	Perbaikan hasil seminar Skripsi
9	Ujian akhir/ sidang Skripsi

BAB V

RINCIAN BIAYA

NO	Jenis pengeluaran	Volume	Harga(Rp)
1	Peralatan sewa a)      Kamera b)      Pembuatan Spesimen Uji c)      Sewa Alat Uji	2 Bulan 10Bulan 1 Bulan	400.000,- 1.000.000,- 2.500.000,-
	SUB TOTAL		3.900.000,-
2	Bahan Habis Pakai a)      Sarung Tangan b)      Masker	10 Buah 30	30.000,- 70.000,-
	SUB TOTAL		100.000,-
3	Perjalanan a)      Akomodasi b)      Transportasi PP	6 Bulan 6 Bulan	1.500.000,- 1.850.000,-
	SUB TOTAL		3.250.000,-
4	Seminar/sidang a)      Seminar b)      Sidang	1 kali 1 kali	300.000,- 650.000,-
	SUB TOTAL		1.150.000,-
5	Laporan/publikasi a)      Penggandaan b)      Laporan c)      Artikel Ilmiah	5 rangkap 5 rangkap 2 rangkap	225.000,- 225.000,- 200.000,-
	SUB TOTAL		650.000,-
	JUMLAH TOTAL		9.050.000,-
Sembilan juta lima puluh ribu rupiah

DAFTAR PUSTAKA

1. Basil Okafor, Wear In Screw Press : A Major Problem In Oil Palm

Mills, Medwell Journals, Depaetment of Mechanical Engineering,Fedral University of Technology, Owerri-Imo State, Nigeria, 2007

2. O.K. Owolarafe, A.S, Osunleke and B.E. Oyebamiji, Effect of

hydraulic press parameters on crude palm oil yield, Obafemi Awolowo Univeristy, Ile-Ife, Nigeria, 2007

3. Basil Okafor, Modeling of Metal Wear in Screw Presses in Palm Oli

Mills, Medwell Journals, Depaetment of Mechanical Engineering, Fedral University of Technology, Owerri-Imo State, Nigeria, 2007

4. John Taulo, Design and Developmentof Screw Press, Deputy

Director (Research and Development) Malawi Industrial Research and Technology Development Centre, 2005

5. Dr. Ir. Ponten M. Naibaho, Teknologi Pengolahan Kelapa Sawit,

Pusat Penelitian Kelapa Sawit, Medan, 1996.

6. Loh, Tong Weng, Innovative Methods in Oil Processing/Oil Palm

Industry. PORIM National Palm Oil Milling and Refining Technology Conference, Kuala Lumpur, 1994.

7. Sivasothy Kandiah, Masitah Hasan and Mashkuri Yaacob, The

Current Status of Automation of The Sterilization Process in Malaysian Palm Oil Mills. Palm Oil Research Institute of Malaysia, Faculty of Engineering and Faculty of Electrical Engineering, Universiti Malaya 1990

8. Stolarski, T.A, Tribology in Machine Design, Heineman Newness,

           Oxford. 1990.

9. W. O. Alexander. Dasar Metalurgi Untuk Rekayasawan, PT.

Gramedia, Jakarta 1995

10. AK DAS, Metallurgy Of Failure Analysis, Tata McGraw-Hill

Publishing Campany Limited, New Delhi, 1996

LAMPIRAN

Gambar. 1. Screw Press Dobel Sekerup

(Kapasitas 10- 12 Ton/TBS/Jam)

 

Gambar. 2. Short Drive Shaft Screw Press Yang Rusak/Pata

 

5

Gambar. 3. Efek dari Kerusakan Short Drive Shaft Screw Press Terhadap Komponen Lain

 

Gambar. 4. Short Drive Shaft Screw Press Yang Baru

Gambar 2.1. Short drive shaft kempa ulir (screw pres) yang patah