JOSR: Journal of Social Research
Oktober 2022, 1 (11), 357-366
p-ISSN: 2827-9832 e-ISSN: xxxx-xxxx
Available online at http:// https://ijsr.internationaljournallabs.com/index.php/ijsr
http://ijsr.internationaljournallabs.com/index.php/ijsr
PERANCANGAN ALAT PEMISAH DEBU SIKLON UNTUK
INDUSTRI DENGAN KAPASITAS 0,1 m³/s
Muhammad Arief Syahrizal
1
, H. War’an Rosihan,
2
Agneta Grace
Pessireron
3
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Manufaktur, Universitas Jenderal
Achmad Yani, Bandung, Indonesia
123
2114181043@tms.unjani.ac.id
1,
waranrosihan@hmail.com
2
Abstrak (indonesia)
Received:25
September
2022
Revised :08
Oktober
2022
Accepted:13
Oktober
2022
Latar Belakang: Alat pemisah debu siklon adalah
suatu alat proses yang berfungsi untuk memisahkan
udara dari debu yang mengotorinya.
Tujuan: memisahkan antara udara dari debu yang
mengotorinya sehingga masukan dari alat ini adalah
udara yang dikotori oleh debu dan untuk keluaran
mengeluarkan udara yang lebih bersih dan juga
kumpulan debu yang terkumpul.
Metode: morfologi yang memberikan informasi
kesesuaian antara sub-sub fungsi, alternatif
komponen (prinsip solusi).
Hasil: Kemampuan pemisahan debu yang tinggi,
Dapat efektif memisahkan debu pada diameter yang
ditentukan Ukuran alat yang lebih kecil.
Kesimpulan: Dari ketiga alternatif varian dari alat
pemisah debu siklon, terpilih varian 1, Kapasitas
debit dari alat pemisah debu siklon ialah 0,1 m³/s,
Efisiensi pemisahan debu dari alat pemisah debu
siklon ini sebesar 90% dengan target pemisahan debu
berdiameter rata-rata diatas 50 μm.
Kata kunci: Rancangan; pemisah; pemisah debu
siklon
Abstract (English)
Background: A cyclone dust separator is a process
tool that functions to separate air from the dust that
pollutes it.
Muhammad Arief Syahrizal
1
, H. War’an Rosihan,
2
Agneta Grace Pessireron
3
/
JOSR: Journal of Social Research, 1(1), 357-366
Perancangan Alat Pemisah Debu Siklon Untuk Industri Dengan Kapasitas 0,1 M³/S
358
Objective: separates the air from the dust that
pollutes it so that the input of this tool is the air that
is polluted by dust and for the output it emits cleaner
air and also a collection of accumulated dust.
Methods: morphology that provides information on
the suitability between sub-functions, alternative
components (solution principle).
Results: High dust separation ability, Can effectively
separate the dust in the specified diameter Smaller
tool size.
Conslusion: Of the three alternative variants of the
cyclone dust separator, variant 1 was selected. The
discharge capacity of the cyclone dust separator is
0.1 m³/s. The dust separation efficiency of this
cyclone dust separator is 90% with a dust separation
target of above average diameter. 50 m.
Keywords: Design; separator; cyclone dust
separator
*Correspondent Author : Muhammad Arief Syahrizal
Email : 2114181043@tms.unjani.ac.id
PENDAHULUAN
Seiring dengan berkembangnya teknologi industrial di Indonesia, maka
berkembang juga teknologi yang digunakan dari suatu industri. Dari banyaknya
teknologi yang ada, salah satunya adalah teknologi separasi udara yang
terkontaminasi oleh padatan. Sistem separasi udara dengan padatan yang
mencampurinya banyak diperlukan di industri untuk kepentingan berbagai macam
hal seperti kebutuhan proses suatu pengolahan atau yang paling umum ialah untuk
mengendalikan pencemaran udara. Dalam hal ini, pengendalian pembuangan
udara tentu perlu dilakukan dengan cara membersihkan udara dari padatan
pengotor (Ashby & CEBON, 1993).
Oleh karena itu diperlukanlah pengendalian udara kotor yang
terkontaminasi oleh padatan dari suatu industri. Dari banyaknya teknologi
separasi udara dengan padatannya, pada perancangan kali ini dipilih alat pemisah
debu siklon atau cyclone dust separator dikarenakan memiliki konstruksi yang
sederhana dan mudah dibuat. Alat pemisah debu siklon juga memiliki efisiensi
yang dapat dirancang dengan efisiensi yang tinggi (ISMAIL, HASSAN, &
Muhammad Arief Syahrizal
1
, H. War’an Rosihan,
2
Agneta Grace Pessireron
3
/
JOSR: Journal of Social Research, 1(1), 357-366
Perancangan Alat Pemisah Debu Siklon Untuk Industri Dengan Kapasitas 0,1 M³/S
359
HISHAMUDIN, 2022). Oleh karena itu, alat ini tentu disarankan untuk diindustri
yang memerlukan penanganan udara terkontaminasi.
Dari berbagai macam kegiatan perindustrian, ada salah satu faktor penting
yang perlu diperhatikan yaitu pengendalian pencemaran lingkungan. Adapun
dalam salah satu kasusnya kegiatan yang dapat menimbulkan pencemaran udara
berupa debu yang dihasilkan dari suatu proses flash dryer (Parker, Jain, Calvert,
Drehmel, & Abbott, 1981). Alat pemisah debu siklon yang dipasang pada alat
proses ini memiliki kapasitas relatif besar dikarenakan volume yang besar untuk
memenuhi kebutuhan waktu operasi yang panjang. Melihat permasalahan tersebut
maka penulis akan merancang alat pemisah debu siklon dengan kapasitas debit
masuk yang lebih kecil dari yang ada pada aktual lapangan (Martínez & Gámez
Berral, 2021). Maka dari itu diperlukanlah perancangan ulang dari alat pemisah
debu siklon atau cyclone dust separator yang disesuaikan desainnya untuk
kapasitas yang lebih kecil.
Tujuan dari tugas akhir ini ialah merancang alat pemisah debu siklon atau
cyclone dust separator beserta komponen pelengkap lainnya seperti struktur yang
menopang alat tersebut. Alat yang akan dirancang akan memisahkan udara yang
tercampur dengan benda padat berupa debu, dari hasil dari suatu proses dengan
kapasitas 0,1 m³/s kemampuan memisahkan debu dari udaranya dengan diameter
lebih dari 50 μm. Hasil perancangan akan dituangkan kedalam 3D model dan juga
gambar detail untuk keperluan fabrikasi mengunakan perangkat lunak Autodesk
Inventor 2018 (Boiler, 2010).
Adapun batasan masalah dalam perancangan alat pemisah debu siklon ini,
antara lain Kapasitas masuk dari alat ialah Q2 = 0,1 m³/s, Udara kotor yang
dimasukan memiliki diameter diatas 50 μm, menentukan dimensi dari alat
pemisah debu, menentukan material yang akan digunakan, menentukan ketebalan
material plat yang akan digunakan pada bagian cangkang utama, menentukan
ketebalan material plat yang akan digunakan pada bagian cangkang konus,
menentukan ketebalan material plat yang akan digunakan pada bagian cangkang
kepala, menentukan dimensi dan ketebalan plat untu lug support, merancang
struktur dan menentukan jenis profil yang akan menopang alat (Harsokoesoemo,
2004).
METODE PENELITIAN
Dalam merancang Alat Pemisah Debu Siklon, diperlukan metode
perancangan yang disusun dalam tahapan-tahapan yang nantinya akan membantu
proses perancangan (Gajadhar, n.d.). Berikut adalah tahapan atau diagram alir
yang ditunjukan pada gambar dibawah untuk melakukan kegiatan di setiap
fasenya pada perancangan alat pemisah debu siklon menurut Pahl dan Beitz :
Muhammad Arief Syahrizal
1
, H. War’an Rosihan,
2
Agneta Grace Pessireron
3
/
JOSR: Journal of Social Research, 1(1), 357-366
Perancangan Alat Pemisah Debu Siklon Untuk Industri Dengan Kapasitas 0,1 M³/S
360
Gambar 0.1 Diagram alir perancangan alat pemisah debu siklon menurut
Pahl dan Beit.
A. Analisa Kondisi Lapangan; Pada kondisi aktual lapangan , alat pemisah debu
siklon yang ada memiliki kapasitas yang relatif besar dikarenakan berbagai
faktor seperti contoh permintaan khusus dari pengguna, namum produsen
juga menginginkan desain siklon yang memiliki efisiensi separasi yang
tinggi, agar pengumpulan debu dapat optimal. Adapun produsen ingin agar
desain agar mudah diinstalasi dan juga di rawat (Megyesy, 1973).
B. Memformulasikan Usulan Produk; Produk yang akan dirancang sesuai
dengan kondisi lapangan dan juga permintaan produsen dan konsumen yaitu
alat pemisah debu siklon berjenis efisiensi tinggi agar pemisahan dapat
maksimal, dan juga pengoperasian yang lebih mudah tanpa tambahan alat
bantu. Sehingga dapat mempermudah pekerjaan operator dan juga
menjadikan alat pemisah debu yang sesuai dengan keinginan produsen (Moss,
2013).
C. Penjelasan Produk; Dalam penjelasan produk ini membahas mengenai alat
yang akan dirancang yaitu alat pemisah debu siklon. Alat ini dirancang
memiliki tujuan utama yaitu memisahkan antara udara dari debu yang
mengotorinya sehingga masukan dari alat ini adalah udara yang dikotori oleh
debu dan untuk keluaran mengeluarkan udara yang lebih bersih dan juga
kumpulan debu yang terkumpul. Alat ini biasanya digunakan dalam suatu alat
proses kimia yang memerlukan separasi dan lazim digunakan di industri. Alat
Muhammad Arief Syahrizal
1
, H. War’an Rosihan,
2
Agneta Grace Pessireron
3
/
JOSR: Journal of Social Research, 1(1), 357-366
Perancangan Alat Pemisah Debu Siklon Untuk Industri Dengan Kapasitas 0,1 M³/S
361
yang dirancang akan berfokus pada pemisahan debu secara maksimal(Beitz,
Pahl, & Grote, 1996).
D. Mengembangkan Daftar Persyaratan; Untuk mendapatkan hasil fase yaitu
daftar spesifikasi, maka persyaratan yang berdasarkan pada keinginan pengguna
harus informatif. Persyaratan yang didapat dari hasil perbincangan dengan staff
perusahaan akan dikembangkan dengan parameter yang terukur, dimana setiap
dari parameter yang mempunyai satuan dari gaya, beban, kapasitas, waktu, jarak,
kecepatan, dll. Berikut adalah beberapa daftar persyaratan yang harus dimiliki
oleh alat pemisah debu siklon yang akan dirancang : kesimpulan, Instralasi
maupun lepas pasang alat yang lebih mudah, Pengumpulan debu yang mudah,
Pemindahan debu yang terkumpul dapat lebih mudah, Bentuk siklon yang
sederhana, Perawatan yang lebih mudah, Pengiriman alat dapat disusun perbagian
, Dapat dibuat dengan material yang kuat dan lebih tahan korosi.
E. Perancangan Konsep Produk; Dalam mengembangkan solusi utama,
perancang menjelaskan konsep produk mengenai perancangan dari alat pemisah
debu siklon. Adapun langkah-langkah dari tahapan mengembangkan solusi utama
ini adalah : Mengidentifikasi Masalah-masalah Penting. Berikut faktor yang
terpenting dari merancang alat pemisah debu siklon : Kekuatan, Keamanan
beroperasi, Kapasitas dan efisiensi pemisah debu.
F. Menentukan Struktur Fungsi Produk; Struktur fungsi produk menjelaskan
mengenai fungsi utama atau keseluruhan dari alat pemisah debu siklon, dimana
fungsi utama ini diuraikan menjadi sub-sub fungsi yang dibuat dalam blok fungsi.
Struktur fungsi produk alat pemisah debu siklon dialiri oleh 3 aliran diantaranya
aliran energi berupa energi kinetik. kemudian material yaitu bentuk dari objek
yang akan dilewatkan dan sinyal berupa informasi yang yang muncul saat masuk
dan keluar dari blok fungsi dan sub-sub fungsi
Berdasarkan struktur fungsi diatas, maka didapat sub fungsi yang menjabarkan
dari fungsi utama. Berikut adalah sub fungsi yang ditunjukan pada gambar
dibawah :
Muhammad Arief Syahrizal
1
, H. War’an Rosihan,
2
Agneta Grace Pessireron
3
/
JOSR: Journal of Social Research, 1(1), 357-366
Perancangan Alat Pemisah Debu Siklon Untuk Industri Dengan Kapasitas 0,1 M³/S
362
G. Mencari Prinsip-Prinsip Kerja; Dalam beroperasinya dari alat pemisah debu
siklon ini diperlukan elemen- elemen yang bekerja untuk menahan tekanan dari
gas kotor yang masuk ke dalam alat pemisah debu siklon dan juga diperlukan
elemen untuk menopang alat yang berbobot relatif berat. Prinsip kerja alat
pemisah debu siklon dalam melakukan proses pemisahan udara dari debu
pengotornya perlu dirancangkan siklon dengan kemampuan pemisahan yang
tinggi sehingga debu-debu yang terpisahkan dan terkumpul pada suatu tempat
pengumpulan dapat dikelola dengan baik, serta udara yang keluar dari suatu
proses dapat lebih bersih dan tidak mencemari lingkungan.
H. Membentuk Beberapa Alternatif Produk; Untuk menentukan alternatif dari
konsep produk, maka dilakukan penggabungan dari prinsip solusi yang masing-
masing disusun berdasarkan saub-sub fungsi. Dalam perancangan alat pemisah
debu siklon ini digunakan metode hasildan beberapa bentuk varian termasuk
kelebihan serta kekurangannya.
N
o.
Sub Fungsi
Prinsip
1
2
1
Memis
ahkan
Efisiensi
Tinggi
Laj
u Gas
Tinggi
2
Menop
ang
Support
Lug
Muhammad Arief Syahrizal
1
, H. War’an Rosihan,
2
Agneta Grace Pessireron
3
/
JOSR: Journal of Social Research, 1(1), 357-366
Perancangan Alat Pemisah Debu Siklon Untuk Industri Dengan Kapasitas 0,1 M³/S
363
3
Mengu
mpulkan
Drum
Kar
ung kain
I. Seleksi Konsep Produk; Dalam menentukan penilaian terhadap kriteria
perbandingan, maka diperlukan hasil bobot nilai sesuai dengan keinginan
pengguna. Bobot nilai yang terbesar menunjukan kriteria secara mayor.
Sebaliknya, bobot nilai yang terkecil adalah menunjukan kriteria secara minor.
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Data Awal; Dalam menghitung komponen yang dibutuhkan oleh alat pemisah
debu, maka diperlukan data awal yang akan digunakan dalam proses
perancangan. Berikut merupakan data awal yang yang digunakan dalam
proses perancangan : Diameter debu rata-rat: 50 μm, Debit udara yang masuk:
0,1 m³/s, Densitas padatan: 1600 kg/m³, Viskositas udara: 0,018 mN s/m²,
Jumlah pengumpul debu: 2 unit, Tekanan operasi: 1 atm = 14,7 psi, Safety
factor tekanan: 1,5, Tekanan desa : 14,7 x 1,5 = 22,04 psi, Material: SS 304,
Tegangan izin material: 20000 psi = 138 Mpa, Densitas material: 8000
kg/m³.
B. Densitas udara yang masuk 1,184 kg/m³ Dimensi alat pemisah debu; Dalam
menentukan dimensi utama dari alat pemisah debu, perancang harus memiliki
data awal berupa parameter-parameter udara berdebu yang akan memasuki
alat pemisah debu. Setelah dihitung didapat dimensi utama yaitu Dc sebesar
332 mm kemudian dimensi tersebut menjadi acuan dalam menentukan
ukurang keseluruhan . Dimensi 1=
Dimensi 2= Dimensi 3=
Dimensi 4 =
Dimensi 5 =
Dimensi 6 =
Dimensi 7 = . Setelah
didapat semua dimensi dasar dari alat pemisah debu, maka dapat ditampilkan
Muhammad Arief Syahrizal
1
, H. War’an Rosihan,
2
Agneta Grace Pessireron
3
/
JOSR: Journal of Social Research, 1(1), 357-366
Perancangan Alat Pemisah Debu Siklon Untuk Industri Dengan Kapasitas 0,1 M³/S
364
ukuran-ukuran dari alat pemisah debu pada sketsa awal yang tampak pada
gambar dibawah :
Kemudian pada alat pemisah debu ini, terjadi penurunan tekanan ketika
fluida keluar dari alat ini dan setelah dihitung didapat penurunan tekanan
. Nilai dari penurunan tekanan yang didapat cukup rendah sehingga
desain siklon dapat digunakan.
C. Perhitungan Cangkang; Perhitungan pada cangkang utama memerlukan
beberapa parameter yang perlu diketahui seperti tekanan (P), Radius dalam (R),
Stress value dari material (S), Efisiensi sambungan (E), derajat kemiringan konus
(α), Diameter dalam (D), Koefisien C (C), Kemudian setelah dihitung, didapat
ketebalan yang digunakan pada cangkang utama dan konus setebal 1 mm dan
cangkang tutup 4 mm sudah termasuk korosi yang diizinkan.
D. Perhitungan Massa; Perhitungan massa pada komponen alat pemisah debu
memiliki 2 bagian utama, yaitu bagian isi dari alat dan juga bagian cangkang
dibentuk dari plat. Melihat dari komponen utama tersebut, maka kita memerlukan
data densitas dari masing-masing bagian tersebut, yaitu densitas material plat dan
juga isi dari alat pemisah debu yang diasumsikan dengan densitas udara, maka
persamaan yang digunakan ialah Kemudian setelah dilakukan
perhitungan, ditemukan massa total dari alat pemisah debu sebesar 18,32 kg.
E. Perhitungan Rangka; Rangka pada siklon berbentuk sederhana, dengan
susunan berbentuk persegi dan 4 batang horizontalnya menahan beban terpusat
sehingga analisis dilakukan dengan mengambil 1 sisi batang dan dengan beban
yang dibagi 4 dan beban yang dikenakan sama dengan beban lug support, dan
dengan melihat spesifikasi, dipilih profil baja kanal dengan ukuran 50 x 25 x 5 x
6, dengan lebar 409,8 mm dan pembebanan diberikan di tengah, setelah dihitung
didapat tegangan geser , tegangan normal
, dan tegangan utama
, maka dapat disimpulkan bahwa
desain dapat digunakan karena tegangan utama masih dibawah kekuatan material
Muhammad Arief Syahrizal
1
, H. War’an Rosihan,
2
Agneta Grace Pessireron
3
/
JOSR: Journal of Social Research, 1(1), 357-366
Perancangan Alat Pemisah Debu Siklon Untuk Industri Dengan Kapasitas 0,1 M³/S
365
yaitu , kemudian pada analisis buckling pada
struktur vertikal, ditemukan beban sebelum terjadinya buckling sebesar 18015,18
N tegangan sebelum terjadi buckling sebesar 36,47 N/mm², sehingga dapat
diambil kesimpulan bahwa desain dapat digunakan
F. Perhitungan Pengumpul debu; Untuk perhitungan alat pengumpul debu
dikarenakan tidak ditentukan untuk volumenya, maka dibuat dimensi dari
pengumpul yang proposional dalam bentuknya dan tidak menabrak struktur
yang ada dengan batasan diameter pengumpul debu tidak lebih dari lebar
struktur yang ada yaitu 410 mm, maka ditentukan dimensi diameter 300 mm
dan tinggi 500 mm, sehingga didapat volume isi 0,03534 m², dan dapat
diketahui berat total jika berisi penuh 623,91 N dan dengan jumlah roda 4,
beban pada 1 roda menjadi 155,98 N sehingga pada roda bagian bawah
dipilih roda dengan kode 452001 RE.C7-050-SBL yang memiliki
kemampuan kapasitas sampai dengan 350 N.
G. Hasil Perancangan; Pada gambar dibawah ini merupakan hasil dari
perhitungan berupa 3D model secara keseluruhan dari alat pemisah debu
siklon yang telah digabungkan dari tiap-tiap bagiannya yang berdasar kepada
varian konsep terpilih yaitu varian 1 yang telah mencapai fase perancangan
detail dan telah mendapatkan hasil perancangan untuk mendapatkan ukuran
atau dimensi dan standar spesifikasi yang digunakan untuk pemakaian dalam
komponen yang ada.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil perhitungan alat pemisah debu siklon, maka didapat
spesifikasi sebagai berikut : Dari ketiga alternatif varian dari alat pemisah debu
siklon, terpilih varian 1, Kapasitas debit dari alat pemisah debu siklon ialah 0,1
m³/s, Efisiensi pemisahan debu dari alat pemisah debu siklon ini sebesar 90%
dengan target pemisahan debu berdiameter rata-rata diatas 50 μm, Penurunan
tekanan yang terjadi pada alat pemisah debu siklon ini sebesar 0,023 bar, Dimensi
total dari bagian utama alat pemisah debu siklon yaitu 334 mm x 334 mm x 1399
mm, Pengumpul debu berdimensi diameter 300 mm dan tinggi 500 mm sehingga
volume debu yang dapat ditampung ialah 0,035 m³ atau seberat 554,6 N, Roda
pada pengumpul debu ialah kode 452001 dan deskripsi RE-C7-050-SBL, Rangka
menggunakan profil kanal ukuran 50 x 25 x 5 x 6.
BIBLIOGRAFI
Afework, B. (2018, September 3). Energy Education. Retrieved from Energy
Education: https://energyeducation.ca/encyclopedia/Cyclone_separator
Ashby, M. F. (2011). Materials Selection in Mechanical Design. Boston: Elsevier
Ltd.
Muhammad Arief Syahrizal
1
, H. War’an Rosihan,
2
Agneta Grace Pessireron
3
/
JOSR: Journal of Social Research, 1(1), 357-366
Perancangan Alat Pemisah Debu Siklon Untuk Industri Dengan Kapasitas 0,1 M³/S
366
Asia, S. S. (n.d.). Stainless Structurals. Retrieved from https://www.stainless-
structurals.com: https://www.stainless-structurals.com/download/Data-Sheet-
Standard-Channels-Asia.pdf
Corrosionpedia. (2019, April 10). Corrosionpedia Inc. Retrieved from
Corrosionpedia: https://www.corrosionpedia.com/definition/6939/material-
selection
Dirgo, J., & Leith, D. (2007). Comparison of Experimental Results with
Theoretical Predictions. Cyclone Collection Efficiency, 1-16.
ELESA. (2013). ELESA S.p.A. Retrieved from www.elesa.com:
https://www.elesa.com/static/sfogliabili/files/RE13_ENG_WEB.pdf
Engineers, A. S. (2010). AN INTERNATIONAL CODE 2010 ASME Boiler &
Pressure Vessel Code. New York: The American Society of Mechanical
Engineers.
Harsokoesoemo, H. D. (2004). PENGANTAR PERANCANGAN TEKNIK.
Bandung: Penerbit ITB.
Hibbeler, R. C. (2011). MECHANICS OF MATERIALS. New Jersey: Pearson
Prentice Hall.
Megyesy, E. F. (2008). PRESSURE VESSEL HANDBOOK. Oklahoma: PV
PUBLISHING, INC.
Moss, D. R. (2013). PRESSURE VESSEL DESIGN MANUAL. Oxford: Elsevier
Inc.
Pahl, G., & Beitz, W. (2007). Engineering Design A Systematic Approach.
London: Springer-Verlag.
© 2021 by the authors. Submitted for possible open access publication under
the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY SA)
license (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/).
