BAB 3 PERANCANGAN ALAT PENGERING

BAB 3 PERANCANGAN ALAT PENGERING

Perancangan yang akan dilakukan meliputi penentuan dimensi atau ukuran – ukuran utama dari alat pengering berdasarkan spesifikasi kopra yang akan dikeringkan. Alat pengering ini akan memiliki ruang pengeringan yang terisolasi, tray dan rak bahan yang akan dikeringkan dan tempat air yang akan dipanaskan serta ruang bahan bakar.Alat pengering ini tidak memakai fan atau kipas dalam proses pengeringan. Sehingga kipas tidak dirancang dalam alat pengering ini. 3.1.

Data Kopra Kelapa biasanya dibelah menjadi dua bagian dan airnya dipisahkan sebelum

dimasukkan ke ruang pengeringan. Data rata- rata kopra didapat sebagai berikut : -

Diameter

= 12 cm

-

Tinggi

= 6 cm

-

Berat

= 0,5 kg

-

Kadar air awal

= 55%

-

Kadar air akhir

=5-6%

Setelah dibelah dua, luas penampang rata – rata untuk 1 buah kopra yang akan diletakkan pada tray adalah

3.2. Penentuan dimensi alat pengering Alat pengering kopra yang dirancang akan memiliki ruang pengeringan yang terisolasi, tray dan rak bahan yang akan dikeringkan dan tempat air yang akan dipanaskan serta ruang bahan bakarsehinggaperancangan alat pengering ini dapat dibagi menjadi 5 kategori utama, yaitu : 1. Ruang pemanas (heating room) Sebagai sebuah alat pengering (dryer) maka ruang pemanas harus cukup mampu menampung produk yang akan dikeringkan. Ruang pemanas tidak boleh

Universitas Sumatera Utara

terlalu besar sehingga menyebabkan aliran panas tidak maksimal juga rugi kalor melalui dinding juga besar dan tidak boleh terlalu kecil. Untuk penelitian ini, karena distribusi temperatur akan diamati pada sejumlah titik disepanjang ruang pemanas maka pada alat pengering ini dilakukan jumlah pembatasan tingkat/ kamar pengeringan. Dalam hal ini ditentukan 3 tingkat/ kamar pengeringan yang pada masing – masing tingkat akan diamati perubahan temperaturnya pada 3 titik selama siklus pengeringan. Sehingga, seluruh titik pengamatan berjumlah 9 titik. Seperti terlihat pada gambar 3.1. Dengan alasan penelitian, maka dirancanglah ruang pengeringan yang cukup untuk menampung produk dengan kapasitas ≤ 20 kg. Dengan alasan – alasan tersebut maka ukuran ruang pengeringan ditentukan sebagai berikut : -

Panjang

= 60 cm

-

Lebar

= 40 cm

-

Tinggi

= 100 cm

Gambar 3.1. Ruang bahan pengeringanyang dirancang


2. Tray Tray digunakan sebagai media penampung kopra yang selanjutnya akan diletakkan/ dimasukkan ke dalam ruang pemanas/ pengering. Tray dibuat dengan bahan yang mampu menghantarkan panas secara konduksi dari sumber panas ke bahan dan tidak menghambat aliran panas konveksi dari sumber panas ke bahan. Atas pertimbangan tersebut, maka tray dibuat dengan bahan yang memilki mess yang cukup untuk mengalirkan panas konveksi. Dengan

mempertimbangkan jumlah tingkat/ kamar pengeringan dan

disesuaikan dengan ukuran ruang pengering serta karena tinggi rata – rata masing – masing kopra≥ 6 cm, maka secara keseluruhan ditentukan ukuran tray ditentukan sebagai berikut : -

Panjang

= 60 cm

-

Lebar

= 40 cm

-

Tebal

= 0,5 cm

-

Jarak antar tray

= 8 cm

Pada tray sengaja dibuat ruang untuk aliran uap, yakni masing- masing 5 cm dari tepi sisi kanan, kiri dan belakang tray. Kapasitas tray ditentukan dengan cara sebagai berikut : Luas penampang tray :

Kapasitas kopra untuk tiap tray :

Dari hasil perhitungan di atas, ditentukan untuk masing- masing tray dapat menampung 6 buah kopra/ tray, jika berat rata- rata kopra adalah 0,5 kg/buah, maka kapasitas maksimum (dalam kg) per tray adalah


Sehingga untuk tiap tray, dibuat untuk dapat menampung maksimal 3 kg kopra.

Dari hasil perhitungan di atas, ditentukan jumlah tray maksimum adalah 9 buah sehingga kapasitas alat pengering kopra maksimum adalah 27 kg. Namun, untuk alasan penelitian dan

disesuaikan dengan jumlah titik pengamatan maka dibuat

jumlah tray sebanyak 3 buah dengan kapasitas masing- masing tray adalah 2 kg. Dan jarak antar tray sebesar 15 cm. Sehingga, kapasitas total alat pengering selama pengujian adalah 6 kg. Karena tidak memakai kipas atau fan, maka untuk menghasilkan distribusi suhu yang merata pada alat pengering ini dirancanglah bentuk tray atau rak penampungan bahan yang nantinya dapat membentuk pola aliran udara panas yang mampu mendistribusikan suhu sehingga suhu di dalam alat menjadi merata. Untuk menghasilkan bentuk tray yang diinginkan, harus dilakukan terlebih dahulu beberapa pengujian. Bentuk pengujian yang dilakukan ialah pengujian hampa yaitu alat pengering yang telah jadi dites dengan tidak menggunakan bahan yang akan dikeringkan. Dari beberapa pengujian hampa ini akan didapat bentuk tray yang sesuai dan menghasilkan pola aliran udara panas yang merata tiap tingkatannyaseperti terlihat pada gambar 3.2 dan 3.3. 3. Alat pemanas (heater) Heater digunakan sebagai tempat penampung air yang selanjutnya akan dipanaskan, sehingga secara tak langsung heater berperan untuk mengalirkan kalor dari ruang bakar ke ruang pemanas/ pengering. Penggunaan air disini dengan alasan bahwa air yang dipanaskan sampai temperatur yang cukup tinggi akan melepaskan energi yang lebih besar dibandingkan pemanasan plat secara langsung. Selain itu, uap air yang dihasilkan juga dimanfaatkan untuk membantu pemanasan dalam ruang pengering karena berdasarkan pertimbangan bahwa massa jenis uap air lebih rendah dibandingkan udara seiring peningkatan temperatur.


Gambar 3.2. Bentuk Tray yang dirancang

Gambar 3.3. Pola aliran udara yang terjadi

Pada alat pengering ini, tidak digunakan alat pengontrol aliran udara untuk mendorong aliran udara melintasi heater untuk kemudian diteruskan ke ruang pengeringan. Atas alasan ini, heater dibuat menyatu dalam ruang pemanasan/ pengering.


Dengan mempertimbangkan kebutuan air yang cukup banyak dalam tiap siklus pengeringan, maka dibuat saluran pengeringan yang memungkinkan dilakukannya penambahan air untuk mngantisipasi kehabisan air. Material yang digunakan untuk membuat heater ini adalah pelat baja karbon St 37 dengan ketebalan pelat 2 mm. Dibagian atas heater diberi beberapa lubang dengan diameter 10 mm. Lubang pada heater berfungsi untuk memudahkan uap air panas keluar menuju ruang bahan pengeringan. Setelah selesai dirancang, nantinya heater akan dilapisi cat untuk mengurangi korosi pada heater tersebut. Atas alasan – alasan tersebut maka ditentukan ukuran – ukuran heater sebagai berikut : -

Panjang

= 30 cm

-

Lebar

= 30 cm

-

Tinggi

= 10 cm

-

Kapasitas

= 9 liter

Dengan ukuran tersebut maka dapat dihitung kapasitas (volume) heater sebagai berikut : Volume = Panjang × Lebar × Tinggi = 30 cm × 30 cm × 10 cm = 9000 cm3 = 9 dm3 = 9 liter Bentuk dan ukuran utama heater dapat dilihat pada gambar 3.4.

4.

Ruang bakar Alat pengering ini selain menggunakan bahan bakar berupa kayu bakar,

digunakan juga minyak tanah sehingga dibutuhkan ruang bakar yang cukup untuk memuat kompor minyak tanah. Seperti terlihat pada Gambar 3.5, ditentukan ukuran ruang bakar sebagai berikut : -

Panjang

= 60 cm

-

Lebar

= 40 cm

-

Tinggi

= 50 cm


Gambar 3.4. Heater yang dirancang

Gambar 3.5. Ruang bahan bakaryang dirancang


5. Penentuan dimensi atau ukuran utama alat pengering secara keseluruhan Konsruksi secara umum alat pengering yang dirancang seperti terlihat pada gambar 3.6. Atas dasar penentuan ukuran –ukuran sebelumnya maka diperoleh ukuran keseluruhan alat pengering sebagai berikut : Cabinet Dryer tipe Tray dryer -

Panjang

= 60 cm

-

Lebar

= 40 cm

-

Tinggi

= 150 cm

Pintu ruang alat pengering dilengkapi kaca dengan maksud untuk mempermudah melakukan pemantauan terhadap kesediaan air dalan heater. Adapun ukurannya adalah sebagai berikut : -

Lebar

= 20 cm

-

Tebal

= 5mm

-

Tinggi

= 35 cm

Selain itu, untuk meminimalisasi rugi kalor di sepanjang ruang pengering dipasang bahan isolasi berupa karet keras dengan ketebalan 10 mm dan koefisien perpindahan panas konduksi, kr sebesar 0,013 W/m. oC.

Keterangan gambar : 1. Cabinet Dryer 2. Tray 3. Heating room 4. Heater 5. Ruang bakar

Gambar 3.6.Cabinet Dryer tipe tray dryer


Skema tiga dimensi alat pengering yang telah dibuat dapat dilihat pada gambar 3.7.

Gambar 3.7. Alat pengering yang dirancang 3.3. Prinsip kerja alat pengering Berdasarkan literatur yang terdapat pada bab 2, proses pengeringan terbagi atas tiga macam yaitu pengeringan dengan cara alami, pengeringan dengan udara panas dan pengeringan dengan uap air. Maka dipilihlah proses pengeringan dengan uap air untuk alat pengering yang akan dirancang. Alasan pemilihan pengeringan dengan uap air karena pengeringan dengan uap air memiliki beberapa keunggulan dibanding pengeringan dengan udara panas seperti tertulis pada bab 2. Salah satu keunggulan pengeringan dengan uap air adalah uap air panas mempunyai sifat pindah panas yang lebih unggul dari pada udara pada suhu yang sama. Selain itu, proses pindahan panas secara konveksi pada pengeringan dengan uap air lebih merata dibanding pengeringan dengan udara panas. Karena uap air yang terdapat pada alat pengering lebih cepat menyebar diseluruh bagian dalam alat pengering. Sehingga


proses pengeringan juga lebih cepat jika menggunakan uap air panas. Keunggulan lainnya adalah massa jenis uap pada temperatur tinggi lebih rendah daripada massa jenis udara pada temperatur yang sama, sehingga secara alami uap akan lebih mudah naik jika dipanaskan hingga pada temperatur tinggi. Laju aliran panas yang dilalui oleh uap air di dalam alat pengering dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Gambar 3.8. Laju aliran panas pengeringan dengan uap air

Prinsip kerja alat pengering dengan memanfaatkan uap air adalah dengan melakukan pemanasan air terlebih dahulu. Air yang terdapat pada heater dipanaskan hingga menghasilkan uap. Karena pada alat pengering ini tidak digunakan fan sebagai pengontrol aliran udara, maka proses perpindahan panas berlangsung secara alami. Selain itu, karena heater menyatu dengan ruang pemanas dan sekaligus untuk membantu pemanasan udara, sebagian kecil uap air dilepas untuk membawa kalor di sepanjang hamparan kopra.


Uap air memiliki massa jenis yang lebih rendah dari udara pada temperatur tinggi sehingga amat membantu proses pemanasan kopra. Dari dinding kopra, terjadi aliran panas konduksi disepanjang plat di dalam ruang pengering sehingga hal ini juga turut membantu pemanasan udara di dalam ruang pengering. Pada alat pengering ini, terdapat saluran air yang terhubung lansung ke heater dan dapat dibuka tutup menggunakan elbow . Tujuan dari pengadaan saluran air ini adalah untuk mengantisipasi kekurangan air selama proses pengeringan berlangsung. Ketersediaan air di dalam heater dapat diamati secara lansung melalui pintu yang sengaja di desain menggunakan kaca. Jika temperatur di dalam ruang pengering telah cukup tinggi (± 100oC), maka saluran pembuangan yang terletak di dinding belakang alat pengering dapat dibuka dengan tujuan mengurangi tekanan dalam ruang pengering. Hal ini secara langsung juga akan menurunkan temperatur dalam ruang pengering tersebut. 3.4.

Material yang Digunakan dalam Perancangan Alat Pengering Setelah perancangan alat pengering selesai dilaksanakan, maka selanjutnya

dilakukan pembuatan alat pengering. Pada proses pembuatan alat pengering ini, bahan atau material yang diperlukan antara lain dapat dilihat pada tabel di bawah ini

Tabel 3.1. Material yang diperlukan untuk membuat alat pengering No

Bahan

Satuan

Jumlah

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Pelat baja karbon St 37 (1 m × 2 m × 2 mm) Karet isolasi (1 m × 2 m × 1 cm) Karet pelapis Lem Kaca (25 cm × 70 cm × 5 mm) Roda alat pengering Baut & mur Pipa besi diameter 2” Pipa besi diameter 1/2” Elbow1/2” Kran air Kawat jaring aluminium (60 cm × 40 cm) Dempul Cat Besi Sensor Thermocouple

lembar lembar m buah buah set set m m set set lembar Kaleng Kaleng unit

2 2 10 10 1 4 3 1 /2 1 2 2 1 2 1 9


3.5.

Pelaksanaan Perancangan Alat Pengering Secara garis besar pelaksanaan perancangan alat pengering ini akan

dilaksanakan berurutan dan sisitematis,seperti ditunjukkan pada gambar 3.9.

START Indentisifikasi masalah Study Literature

Perancangan alat pengering

Analisa Perancangan

- Dimensi Alat Pengering - Performance Alat Pengeringyang Dirancang

SELESAI

Gambar 3.9. Diagram Alir Pelaksanaan Perancangan


BAB IV PENGUJIAN ALAT PENGERING

4.1.

Tempat dan Waktu Pengujian ini dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Mekanik, gedung

Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan. Pengujian ini dilaksanakan dengan menggunakan alat pengering yang telah selesai dirancang dan kemudian dibuat untuk dapat diaplikasikan sesuai fungsinya. Pengujian ini dilaksanakan sejak alat pengering selesai dibuat sampai proses pengeringan bahan. Proses pengujian ini berlangsung selama 2 bulan, yaitu sejak bulan Oktober 2009 sampai dengan Desember 2009. 4.2. a)

Alat Alat Pengering Alat pengering ini dibuat berdasarkan hasil rancangan terlebih dahulu. Alat

pengering ini dibuat bertujuan untuk mengeringkan produk pertanian sebagai solusi dari permasalahan cuaca di Indonesia yang tidak stabil. Kapasitas pengeringan dari alat ini tergantung pada produk pertanian yang akan dikeringkan. Adapun alat pengering yang dibuat seperti terlihat pada gambar 4.1.

Gambar 4.1. Alat pengering yang digunakan


b) Heater Alat ini digunakan sebagai tempat pemanasan air yang akan dipanaskan di dalam alat pengering. Udara panas yang dihasilkan dari pemanasan heater ini yang nantinya dimanfaatkan untuk mempercepat proses pemanasan. Adapun bentuk heater yang telah dibuat seperti terlihat pada gambar 4.2.

Gambar 4.2. Heater

c)

Thermocouple Thermometer Untuk melakukan pengukuran temperatur yang terjadi didalam alat pengering

digunakan instrumen pengukuran temperatur,yaitu Thermocouple ThermometerTipe KW 06-278 Krisbow (seperti terlihat pada Gambar 4.3). Setting instrumen pengukuran temperatur ini dilakukan pada saat akan melakukan pengukuran temperatur yang terjadi didalam alat pengering selama proses pengeringan berlangsung. Spesifikasi Thermocouple Thermometer Tipe KW 06-278 Krisbow sebagai berikut: •

Nama

: Digital thermometer, single input

•

Input sensitivity

: User selectable 0.1oC or 1 oC

•

Temperatur range

: -50.0 oC ~ 1300 oC - 58 oF ~ 2000 oF

•

Accuracy range

: ± 0.5 % ± 1 oC ± 0.5 % ± 2 oF

•

Ukuran

: 165 x 76 x 43 mm


•

Berat

: 403 gram

•

Sumber daya

: dua buah baterai 1,5 V Alkaline

Gambar 4.3.Thermocouple Thermometer d) Thermo Anemometer Untuk melakukan pengukuran terhadap kecepatan udara pengering diantara kopra yang terjadi didalam alat pengering digunakan instrumen pengukuran yaitu Thermo Anemometer (seperti terlihat pada Gambar 4.4). Setting instrumen ini dilakukan pada saat proses pengeringan berlangsung. Spesifikasi Thermo Anemometer sebagai berikut: •

Nama

•

Specifications range : 0.2 m/s ~ 20.0 m/s

: DigitalHot Wire Thermo Anemometer

0.7 km/h ~ 72.0km/h 40 ft/min ~ 3940 ft/min 0.5 MPH ~ 44.7 MPH 0.4 knots ~ 31.1 knots •

Temperature range

: 32 oF~ 122 oF (0 oC ~ 50 oC)

•

Accuracy range

: 0.1 m/s 0.1 km/h 1 ft/min


0.1 MPH 0.1 knots 0.1 oF/oC •

Ukuran

: 175 x 86 x 47 mm

•

Berat

: 510 gram

Gambar 4.4.Thermo Anemometer e)

Relative Humidity Meter Untuk melakukan pengukuran terhadap kelembaban relative udara pengering

yang terjadi selama proses pengeringan digunakan instrumen pengukuran yaitu Relative Humidity Meter (seperti terlihat pada Gambar 4.5). Setting instrumen ini dilakukan pada saat proses pengeringan berlangsung. Spesifikasi Relative Humidity Meter sebagai berikut: •

Nama

: Relative Humidity Meter 2080R Digitron

•

Air temperature

: -10 oC ~ 100 oC 14 oF ~ 212 oF

•

Humidity range

•

Thermocouple model : Type K

•

Temperatur range

: 0 % RH ~ 100 % RH : - 200oC ~ 1350oC - 328oF ~ 2462oF


Gambar 4.5.Relative Humidity Meter f)

Thermometer Fungsi alat ini hampir sama dengan ThermocoupleThermometer yaitu untuk

melakukan pengukuran temperatur yang terjadi didalam alat pengering. Setting instrumen pengukuran temperatur ini dilakukan pada saat akan melakukan pengukuran temperatur yang terjadi didalam alat pengering selama proses pengeringan berlangsung.Thermometer ini seperti terlihat pada gambar 4.6. Spesifikasi ThermometerKW 06-308 Krisbow sebagai berikut: •

Nama

: Thermometer

•

Input sensitivity

: User selectable 0.1oC or 1 oC

•

Temperatur range

: - 40.0 oC ~ 250 oC - 40oF ~ 482oF

•

Accuracy range

: ± 2 % ± 2oC ± 2 % ± 2 oF

•

Sampling time

: 2.0 seconds

•

Sumber daya

: Baterai LR44 (1.5V)


Gambar 4.6.Thermometer g) Kompor Pada pengujian ini, kompor digunakan sebagai alat untuk memanaskan atau memasak air yang terdapat di dalam alat pengering sehingga menghasilkan uap air.Kompor yang digunakan memiliki sumbu sebanyak 16 buah dengan kapasitas bahan bakar 2 liter minyak tanah. Adapun kompor yang digunakan diperlihatkan pada gambar 4.7.

Gambar 4.7.Kompor h) Timbangan Timbangan digunakan untuk mengukur berat produk yang akan dikeringkan. Alat ini digunakan pada saat produk sebelum dikeringkan dan sesudah dikeringkan. Tujuannya adalah untuk mengetahui seberapa besar pengurangan berat produk setelah mengalami proses pengeringan dengan alat pengering. Kapasitas pengukuran timbangan ini adalah 5 kg dengan graduation 20 gram. Adapun timbangan yang digunakan diperlihatkan pada gambar 4.8.


Gambar 4.8.Timbangan i)

Kayu bakar Kayu bakar ini digunakan sebagai bahan bakar untuk memanaskan air pada

heater alat pengering. Kayu bakar digunakan sebagai bahan bakar alternatif karena ketersediaan minyak tanah yang semakin terbatas. Adapun komkayu bakar yang digunakan diperlihatkan pada gambar 4.9.

Gambar 4.9.Kayu bakar 4.3.

Bahan Dalam pengujian ini, bahan atau produk pertanian yang akan dikeringkan

adalah kopra atau daging buah kelapa (seperti terlihat pada gambar 4.10). Kopra yang


berasal dari buah kelapa ini didapat dari kebun kelapa yang baru dipanen oleh para petani kelapa. Kopra yang akan dikeringkan adalah seberat 6 kg.

Gambar 4.10. Kopra yang akan dikeringkan 4.4.

Prosedur Pengujian Prosedur pengujian yang akan dilakukan terdiri dari 2 tahapan, yaitu pengujian

langsung dan pengujian tak langsung. Pada unit pengujian langsung, seluruh variabel yang diukur langsung pada saat pengujian, nilainya bisa langsung diketahui tanpa perhitungan lebih lanjut. Tahapan pengujian langsung terdiri dari distribusi suhu yang terjadi pada alat pengering sewaktu proses pengeringan berlangsung (oC), kebutuhan air (L/jam), waktu pengeringan (jam), berat bahan pada saat sebelum dan sesudah pengeringan (Kg) .Alat bantu yang digunakan adalah Single Input Thermocouple Thermometer (oC), Thermo Anemometer, Relative Humidity Meter, Thermometer dan timbangan (Kg). Seluruh unit pengujian langsung digunakan sebagai input data untuk mendapatkan nilai unit pengujian tak langsung. Pada unit pengujian tak langsung, seluruh variabel nilainya didapat dari perhitungan dan digunakan bahan pengamatan atau analisis. Pada pengujian ini variabel yang dihitung terdiri dari kebutuhan energi (kJ/kg) dankadar air (%) kopra setelah dikeringkan berdasarkan Standard Nasional Indonesia. Data hasil pengujian ini akan dikembangkan atau dihitunguntuk mendapatkan berapa besar kebutuhan energi selama proses pengeringan berlangsung. Selain itu dari data tersebut akan diperoleh berapa kadar air kopra setelah dikeringkan sesuai dengan Standar Nasional Indonesia (SNI).


1.

Prosedur pengujian langsung

Prosedur untuk pengujian langsung terdiri dari: a) Bahan yang akan dikeringkan diukur terlebih dahulu berat awalnya dengan menggunakan timbangan. b) Setelah diukur beratnya, bahan diletakkan secara merata di atas tray. c) Kemudian bahan dimasukkan ke dalam alat pengering, dan pintu ditutup rapat sehingga udara panas nantinya tidak ada yang keluar. d) Sebelum dilakukan pengeringan, diperiksa terlebih dahulu kompor dan bahan bakar apakah sudah terisi penuh. e) Lalu kompor dihidupkan. f) Lakukan pengamatan selama proses pengeringan berlangsung, dan catat data yang dihasilkan berupa suhu yang terjadi di dalam alat. g) Setelah proses pengeringan selesai, bahan dikeluarkan dari alat untuk diukur beratnya. h) Perhatikan berapa kebutuhan air dan kebutuhan bahan bakar selama proses pengeringan berlangsung. 2.

Prosedur pengujian tak langsung Prosedur untuk pengujian tak langsung terdiri dari:

a.

Perhitungan kadar air kopra setelah dikeringkan Untuk menghitung kadar air kopra yang telah dikeringkan dapat diperoleh melalui metode neraca kesetimbangan energi. Metode neraca kesetimbangan energi ini berhubungan dengan kapasitas pengeringan yang dilakukan. Selain kapasitas pengeringan alat, variabel yang dibutuhkan dari neraca massa ini antara lain kadar air bahan sebelum pengeringan 50% - 55% (MAPI, 2006).

b.

Perhitungan kebutuhan energi selama proses pengeringan Untuk menghitung kebutuhan energi selama proses pengeringan dapat diperoleh melalui metode neraca kesetimbangan energi. Pada prinsipnya energi total (QT) yang dibutuhkan pada proses pengeringan digunakan untuk: pemanasan bahan (Qt), pemanasan kandungan air (Qw) dan energi untuk menguapkan air dalam bahan ditambah energi yang terbuang dari dinding


(Qlw). Energi total (QT) yang dibutuhkan untuk mengeringkan kopra satu siklus seperti yang diperlihatkan pada gambar 4.11 berikut.

Gambar 4.11. Neraca kesetimbangan energi 4.5.

Pengaturan eksperimental (Experimental setting) Pada bagian ini diperkirakan harga berat akhir kopra yang sesuai dengan kadar

air yang diharapkan, juga diperkirakan besar bahan bakar yang dipergunakan tiap jam sebagai acuan selama berlangsunggnya pengujian. Lama pengujian berlangsung hingga berat kopra yang dikeringkan sama atau mendekati harga yang diperkirakan. Adapun data- data yang dipergunakan adalah sebagai berikut : Berat kopra basah hasil panen (Wkb)

= 6 kg

Berat kopra kering hasil pengeringan (Wkk)

= 2,86 kg

Temperatur udara pengering (Td)

= 120oC

Temperatur awal kopra (Ta)

= 30 oC

Luas dinding alat pengering (Aw)

= 1,4 m2

Kecepatan udara pengering diantara kopra (v)

= 0,250 m/s

Koefisien pindahan panas dinding (kw)

= 53,2 W/m.oC

Koefisien pindahan panas karet isolasi (kr)

= 0,013 W/m.oC

Panas jenis kopra (cp.kopra)

= 1,88 kJ/kgoC

Panas jenis air (cp.air)

= 4,18 kJ/kgoC

Panas laten penguapan air (hfg)

= 2257 kJ/kg

Massa jenis moisture jenuh pada Td (ρsd)

= 212,5 gr/m3

Massa jenis moisture jenuh pada Ta (ρsa)

= 27,59 gr/m3

Kelembaban relative udara pengering rata-rata (RHd)

= 80 %

Kelembaban relative udara luar (RHa)

= 70 %


4.5.1 Perkiraan Total Energi yang Dibutuhkan untuk Mengeringkan Kopra Per Jam Total energi yang dibutuhkan untuk proses pengeringan/ jam dengan bahan bakar dihitung sebagai berikut : a)

Kebutuhan energi untuk pengeringan kopra (Qd), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.5). Qd = Qh + Qw + Ql dimana; Qd

= energi pengeringan kopra, kkal

Qh

= energi pemanasan kopra, kkal

Qw

= energi pemanasan air kopra, kkal

Ql

= energi penguapan air kopra, kkal

Energi untuk pemanasan kopra (Qh), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.6). Qh= Wkb × cp.kopra (Td-Ta) = 6 kg × 1,88 kJ/kgoC × (120oC – 30 oC) = 1015,2 kJ Kadar air awal kopra adalah 50% - 55% (MAPI, 2006) Asumsikan kadar air awal kopra, wf= 55 %. Berat kopra basah per tray (Wkb) = 6 kg Berat kopra kering dengan kadar air 0 %, Wko = [6 − (6 × 55%)] = 2,7 kg

Jadi, berat akhir kopra yang diperkirakan adalah 2,86 kg. Atau untuk tiap tray adalah 0,95 kg.


Berat air kopra awal, Wi dihitung dengan persamaan

Energi pemanasan air kopra (Qw), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.7). Qw = Wi × Cp.air(Td-Ta) = 3,14 kg × 4,18 kJ/kgoC × (120 oC – 30 oC) = 1181,268 kJ Berat air yang dipindahkan selama proses pengeringan (Wr), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.4) dan (2.8).

Energi penguapan air kopra (Ql), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.9) Ql = Wr × hfg = 2,98 kg × 2202,6 kJ/kg = 6563,748 kJ Maka didapat energi yang dibutuhkan untuk pengering kopra (Qd) Qd = Qh + Qw + Ql = 1015,2 kJ + 1181,268 kJ + 6563,748 kJ = 8760,216 kJ


Jadi energi yang dibutuhkan untuk pengering kopra adalah 8760,216 kJ. b) Laju aliran energi (kalor) konveksi dalam box pengering dihitung sebagai berikut. Sifat- sifat uap dievaluasi pada suhu-suhu temperatur rata-rata :

Maka diperoleh data sebagai berikut : ρ

= 0,5856 kg/m3

cp = 2,059 kJ/kg.oC μ = 12,73 × 10-6 kg/m.s υ

= 2,17 × 10-5 m2/s

k

= 0,0246 W//m.oC

Pr = 1,060 β

= 1/Tf=1/380,5 K = 0,00263 K-1

Hasil perkalian angka Grashof-Pradtl dengan jarak antara heater dan plat atas, δ adalah 1m, dihitung dengan persamaan 2.11 sebagai berikut :

Harga C, n dan mdidapat dari lampiran 2 sebagai berikut :

Konduktivitas termal efektif, ke dihitung dengan persamaan 2.12.

Perpindahan kalor konveksi, q dihitung dengan persamaan 2.13 berikut


c)

Energi yang hilang dari dinding ruang pengering (qlt), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.14 dan persamaan 2.15, sebagai berikut.

Dimana : qlw= energi yang hilang melalui dinding box pengering, kkal/jam U = Koefisien perpindahan kalor menyeluruh (W/m.oC) kw = koefisien perpindahan kalor konduksi plat (W/m.oC) kr = koefisien perpindahan kalor konduksi isolasi (W/m.oC) A = Luas penampang (m2)

∆xw= tebal plat (m) ∆xr= tebal lapisan isolasi (m) Kehilangan energi melalui dinding box pengering (Qlw) menggunakan beberapa asumsi sebagai berikut : 1. Aliran panas berlangsung tunak (steady) dan temperatur tiap jam dianggap konstan dan harganya diperoleh dengan merata-ratakan temperatur selama pengujian untuk tiap tingkat dan tiap titik pengujian. 2. Konduktifitas termal bahan (plat dan karet) dianggap konstan. 3. Tidak ada pembangkit kalor sepanjang dinding. 4. Kehilangan kalor melalui dinding hanya diperhitungkan melalui dinding samping (kanan dan kiri) dan dinding belakang. Untuk koefisien perpindahan panas menyeluruh, U diperoleh hasilnya sebagai berikut

Dengan demikian kehilangan kalor dari dinding untuk box pengering dengan rata – rata temperatur dinding dalam 100 oC dan dinding luar 65 oC adalah


Jadi energi yang hilang dari dinding ruang pengering (Qlw) adalah 101,92 Watt atau sebanding dengan 366,91 kJ/jam. d) Energi yang hilang dari saluran pembuangan dihitung dengan persamaan 2.16 dan 2.17, sebagai berikut.

Dengan

Dimana : qlv = Energi yang hilang dari saluran pembuangan (kJ) hg = Entalpi jenis uap (kJ/kg), untuk temperatur 120oC = 2706,3 kJ/kg

ρ = Massa jenis uap (kg/m3), untuk temperatur 120oC =1,1212 kg/m3 v = laju aliran uap keluar pipa saluran uap (m/s) = 0,5 m/s A= luas penampang (m2) d = diameter pipa (inci) = 1 inci = 0,0254 m maka, laju aliran mass uap yang keluar melalui saluran pembuangan dihitung sebagai berikut :

Dan yang hilang dari saluran pembuangan, qlvdihitung sebagai berikut :


e) Total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan kopraper jam (Qt), dapat dihitung dengan persamaan 2.18 sebagai berikut : QT = Qd + (qlw + qkv )× 1 jam + qlv × ¼ jam = 8760,216 kJ + (366,91+ 305,0664)kJ/jam ×1 jam + 880,9266 kJ/jam ×¼ jam = 10313,12 kJ Jadi total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan kopraper jam (QT) adalah 10313,12 kJ. 4.5.2 Perkiraan Kebutuhan Air yang Digunakan Selama Proses Pengeringan Kopra Uap sebagai media pemanas diperoleh melalui air yang dipanaskan didalam heater. Dengan memperhitungkan bahwa tekanan dan temperatur didih air akan lebih tinggi dari kondisi atmosfer maka grafik proses pemanasan dan penguapan air seperti terlihat pada gambar.

uap

Gambar 4.12. Diagram Proses Pemanasan Air Energi yang dilepaskan air harus mampu memenuhi kebutuhan energi total pengeringan kopra hingga mencapai kadar air yang diharapkan, maka hubungannya berlaku :


Dimana : Qd

= energi pengeringan kopra, kJ

QT

= energi total, kJ

Maka diperoleh,

Jadi, perkiraan kebutuhan air selama pengeringan adalah sebesar 4,8 liter. 4.5.3 Perhitungan Kebutuhan Bahan Bakar yang Digunakan Selama Proses Pengeringan Kopra 1. Kebutuhan bahan bakar minyak tanahselama proses pengeringan kopra dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.19).

Dimana : NKBm = Nilai Kalor Bahan Bakar minyak tanah = 9900 kkal/kg atau sama dengan 41421,60 kJ/kg maka kebutuhan bahan bakar minyak tanah selama pengeringan kopra adalah

= 0,249 kg/jam = 0,309 liter/jam ≈ 0,3 liter/jam Jadi kebutuhan minyak tanahtiap jamnya adalah 0,3 liter/jam. 2. Kebutuhan bahan bakar kayu bakar selama proses pengeringan kopra adalah

Dimana : NKBkb = Nilai Kalor Bakar kayu bakar = 4000 kkal/kg = 16747,2 kJ/kg maka kebutuhan bahan bakar kayu bakar dalam ijam pengeringan kopra adalah


= 0,616 kg/jam ≈ 0,6 kg Jadi, perkiraan total kebutuhan bahan bakar kayu bakar per jam selama proses pengeringan kopra adalah 0,6 kg/jam. 4.5.4 Setting alat ukur Alat ukur yang digunakan padan umumnya merupakan perangkat digital, sehingga tidak memerlukan pengaturan khusus kecuali pemasangan sensor untuk termokopel yang digunakan untuk mengukur temperatur selama proses pengeringan. Pada uji pengeringan kopra ini, alat pengukur temperatur utama yang digunakan adalahThermocouple Thermometer Tipe KW 06-278 Krisbow yang memiliki range temperatur yang cukup tinggi. Termokopel jenis ini menggunakan sensor yang ditanam di 9 titik pada dinding alat pengering, yakni masing – masing 3 titik pada dinding samping (kanan dan kiri) dan 3 titik pada dinding belakang. Masing – masing kepala sensor titik berada 2 cm di atas tray di dalam ruang pengering dan jarak antar sensor pada masing – masing dinding adalah 22 cm. 4.6.

Variabel yang Diamati

Adapun variabel yang diamati dalam penelitian ini adalah: 1.

Temperatur atau suhu tiap ruang/ rak selama pengeringan berlangsung.

2.

Temperatur awal kopra (Ta).

3.

Waktu atau lama pengeringan sampai bahan benar – benar kering.

4.

Berat kopra setelah dikeringkan (Wkk).

5.

Kadar air awal kopra (wi).

6.

Kebutuhan bahan bakar tiap jam.

7.

Kebutuhan air tiap jam.

4.7 Pelaksanaan Penelitian Secara garis besar pelaksanaan penelitian ini akan dilaksanakan berurutan dan sisitematis,seperti ditunjukkan pada gambar 3.13.


START

Indentisifikasi masalah dan menetapkan tujuan penelitian STUDI AWAL Study literature

PERSIAPAN : - Perancangan alat pengering - Setting alat ukur - Periksa kompor atau kayu bakar yang akan dipakai - Pengujian pengeringan kopra

PENGUMPULAN DATA: - Temperatur (oC) - Berat kopra basah (kg) - Berat kopra kering (kg) - Waktu pengeringan (jam) - Kadar air awal kopra (%) - Kebutuhan air (liter/ jam)

PENGOLAHAN DATA

ANALISA DATA

- Kadar air kopra kering (%) - Kebutuhan energi (kkal/siklus) - Kebutuhan bahan bakar - Analisa biaya

SELESAI

Gambar 4.13. Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian


BAB 5 DATA DAN ANALISA 5.1. Data Hasil Pengujian Berdasarkan bahan bakar yang dipakai dalam pengujian ini terbagi atas dua jenis, maka data yang didapat juga terbagi dua. Dari hasil pengujian yang telah didapatkan, maka diperoleh data hasil pengujian yang akan dipergunakan untuk menghitung besar kadar air akhir kopra, kebutuhan energi dan kebutuhan bahan bakar serta analisis biaya yang dikeluarkan selama proses pengeringan. 5.5.1 Lama Waktu Pengeringan Lama waktu pengeringan diperoleh berdasarkan berat kopra. Kopra dikeringkan hingga sama atau mendekati berat akhir yang diperkirakan. Adapun berat akhir kopra, Wkk yang diperkirakan adalah 0,95 kg dan memiliki kadar air, wf sebesar 5%. Dari pengujian diperoleh hasil sebagai berikut : a.

Lama pengeringan dengan menggunakan bahan bakar minyak tanah Dari pengujian yang dilakukan, didapatlah berat kopra yang dikeringkan pada

tiap tray alat pengering selama proses pengeringan berlangsung dengan menggunakan bahan bakar minyak tanah, seperti terlihat pada tabel 5.1. Tabel 5.1Berat kopra tiap tray selama pengeringan berlangsung (dalam kg) Waktu (jam)

1

2

3

4

5

6

7

8

1

1,87

1,76

1,63

1,48

1,36

1,23

1,08

0,95

2

1,88

1,77

1,64

1,49

1,36

1,24

1,08

0,95

3

1,88

1,77

1,64

1,49

1,36

1,24

1,08

0,95

Tray

Dari hasil ini dapat diambil lama waktu pengeringan kopra hingga mencapai nilai kadar air yang diperkirakan dengan menggunakan bahan bakar minyak tanah adalah 8 jam.


b.

Lama pengeringan dengan menggunakan bahan bakar kayu bakar Dari pengujian yang dilakukan, didapatlah berat kopra yang dikeringkan pada

tiap tray alat pengering selama proses pengeringan berlangsung dengan menggunakan bahan bakar kayu bakar. Penurunan berat kopra tiap jamnya terlihat jelas pada tabel 5.2 di bawah ini. Tabel 5.2. Berat kopra tiap tray selama pengeringan berlangsung Waktu (jam)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

1,90

1,77

1,68

1,58

1,48

1,36

1,26

1,16

1,05

0,95

2

1,90

1,78

1,68

1,58

1,48

1,37

1,26

1,16

1,05

0,95

3

1,91

1,78

1,68

1,59

1,49

1,37

1,26

1,16

1,05

0,95

Tray

Dari hasil ini dapat diambil lama waktu pengeringan kopra hingga mencapai nilai kadar air yang diperkirakan dengan menggunakan bahan bakar kayu bakar adalah 10 jam. 5.5.2 Distribusi Suhu Pada Masing – Masing Tray Dari data – data di atas, maka distribusi suhu tiap tray selama proses pengeringan berlangsung untuk bahan bakar minyak tanahdan kayu bakar dapat dilihat pada gambar 5.1 dan 5.2 berikut ini. Dari grafik pada gambar 5.1, suhu yang terjadi selama proses pengeringan dengan bahan bakar minyak tanah berkisar antara 114,97oC sampai 117,21oC. Temperatur tertinggi selalu berada pada tray 1 dan yang terendah selalu pada tray 3. Waktu pengeringan untuk mengeringkan kopra pada pengujian ini adalah 8 jam. Dari grafik pada gambar 5.2, suhu yang terjadi selama proses pengeringan dengan bahan bakar kayu bakar berkisar antara 111,97oC sampai 114,91oC. Temperatur tertinggi selalu berada pada tray 1 dan yang terendah selalu pada tray 3. Waktu pengeringan untuk mengeringkan kopra pada pengujian ini adalah 10 jam.


Distribusi suhu tiap tray untuk bahan bakar minyak tanah 118 117,5

Temperature (oC)

117 116,5 116

Tray 1

115,5 Tray 2

115 114,5

Tray 3

114 113,5 113 1

2

3

4

5

6

(j7

8

Waktu (jam)

Waktu (jam) Gambar 5.1. Grafik distribusi suhu tiap tray untuk bahan bakar minyak tanah

Temperature (oC)

Distribusi suhu tiap tray untuk bahan bakar kayu bakar 116 115,5 115 114,5 114 113,5 113 112,5 112 111,5 111 110,5 110 109,5 109

Tray 1 Tray 2 Tray 3

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Waktu (jam)

Gambar 5.2. Grafik distribusi suhu tiap tray untuk bahan bakar kayu bakar


Gambar 5.3. Grafik distribusi suhu tiap trayminyak tanah vs kayu bakar Dari gambar grafik di atas, bahwa suhu yang terjadi dari bahan bakar minyak tanah selama proses pengeringan lebih tinggi dibandingkan dengan suhu yang terjadi dari pembakaran bahan bakar kayu bakar. Waktu pengeringan untuk mengeringkan kopra juga lebih cepat dengan menggunakan bahan bakar minyak tanah dari pada menggunakan bahan bakar kayu bakar. Hal ini dipengaruhi oleh nilai kalor bakar yang lebih tinggi dimiliki oleh minyak tanah sehingga energi yang dilepaskan lebih banyak sekaligus mempercepat proses pemanasan dan pengeringan. 5.5.3 Kebutuhan Air Selama Proses Pengeringan Seperti yang sudah dikatakan sebelumnya, bahwa alat pengering ini mempunyai prinsip kerja yaitu memanaskan air untuk menghasilkan uap sebagai media pemanas untuk mengeringkan kopra. 1. Kebutuhan air dengan menggunakan bahan bakar minyak tanah Dari hasil pengujian yang telah dilakukan, kebutuhan air untuk pengeringan dengan bahan bakar minyak tanah adalah 0,7 liter/jam. Jadi total kebutuhan air untuk


pengeringan 6 kg kopra selama 8 jam dengan bahan bakar minyak tanah adalah sebesar 0,7 liter/jam ×8 jam = 5,6 liter. 2. Kebutuhan air dengan menggunakan bahan bakar kayu bakar Dari hasil pengujian yang telah dilakukan, kebutuhan air untuk pengeringan dengan bahan bakar kayu bakar adalah 0,6 liter/jam. Jadi total kebutuhan air untuk pengeringan 6 kg kopra selama 10 jam dengan bahan bakar kayu bakar adalah sebesar 0,6 liter/jam ×10 jam = 6 liter. 5.2. Analisa Data Hasil Pengujian Adapun data- data yang dipergunakan adalah sebagai berikut : Berat kopra basah hasil panen (Wkb)

= 6 kg

Berat kopra kering hasil pengeringan (Wkk)

= 2,81 kg

Temperatur awal kopra (Ta)

= 30 oC

Kecepatan udara pengering diantara kopra (v)

= 0,50 m/s

Koefisien pindahan panas dinding (kw)

= 53,2 W/m.oC

Koefisien pindahan panas karet isolasi (kr)

= 0,013 W/m.oC

Panas jenis kopra (cp.kopra)

= 1,88 kJ/kgoC

Panas jenis air (cp.air)

= 4,18 kJ/kgoC

Panas laten penguapan air (hfg@116,12oC) o

= 2213,39 kJ/kg

Panas laten penguapan air (hfg@113,34 C)

= 2221,05 kJ/kg

Massa jenis moisture jenuh pada Td (ρsd)

= 212,5 gr/m3

Massa jenis moisture jenuh pada Ta (ρsa)

= 27,59 gr/m3

Kelembaban relative udara pengering rata-rata (RHd)

= 80 %

Kelembaban relative udara luar (RHa)

= 70 %

5.2.1. Perhitungan Kadar Air Kopra Terlebih dahulu dihitungberat air kopra awal (Wi), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.2. Wi = Wkb× wi Berat air kopra awal (Wi), dengan kadar air awal 55 % adalah Wi= 2 kg × 55 %


Wi= 1,1 kg Berat kopra dengan kadar air 0 % yang sebenarnya adalah Wko= Wkb – Wi = 2 kg – 1,1 kg = 0,9 kg Jadi, berat kopra kering dengan kadar air 0 % pada masing – masing tray adalah 0,9 kg. 1.

Kadar air kopra dengan bahan bakar kayu bakar a) Kadar air kopra pada tray 1 -

Nilai total kadar air setelah kopra dikeringkan (wf) wf =

=

[Wkk − Wko] × 100% Wkk

[0,95 − 0,9] × 100% 0,95

= 5,26 % Jadi nilai kadar air kopra kering (wf) pada tray 1 adalah 5,26 %. b) Kadar air kopra pada tray 2 -


=


[0,95 − 0,9] × 100% 0,95

= 5,26 % Jadi nilai kadar air kopra kering (wf) pada tray 2 adalah 5,26 %. c) Kadar air kopra pada tray 3 -


=


[0,95 − 0,9] × 100% 0,95


wf = 5,26 % Jadi nilai kadar air kopra kering (wf) pada tray 3 adalah 5,26 %. Penurunan kadar air kopra tiap jam dengan bahan bakar kayu bakar dapat dilihat pada tabel 5.3 berikut. Tabel 5.3. Kadar air (%) kopra kering menggunakan bahan bakar kayu bakar Waktu (jam) 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

52,63

49,15

46,43

43,04

39,19

33,82

28,57

22,41

14,29

5,26

2

52,63

49,44

46,43

43,04

39,19

34,31

28,57

22,41

14,29

5,26

3

52,63

49,44

46,43

43,40

39,60

34,31

28,57

22,41

14,29

5,26

Tray

Dari data tabel di atas, dapat dilihat gambar 5.4 sebagai berikut.

Gambar 5.4. Grafik kadar air kopra kering tiap tray bahan bakar kayu bakar Dari gambar grafik di atas, dapat disimpulkan bahwa kadar air kopra kering untuk bahan bakar kayu bakar tiap jam mengalami penurunan kadar air yang hampir


sama pada masing – masing tray. Hal ini dikarenakan distribusi suhu yang hampir merata dari tiap tray pada alat pengering selama proses pengeringan berlangsung. 4.3.2. Kadar air kopra dengan bahan bakar minyak tanah a) Kadar air kopra pada tray 1 -


=


[0,95 − 0,9] × 100% 0,95

= 5,26 % Jadi nilai kadar air kopra kering (wf) pada tray 1 adalah 5,26 %. b) Kadar air kopra pada tray 2 -


=


[0,95 − 0,9] × 100% 0,95

= 5,26 % Jadi nilai kadar air kopra kering (wf) pada tray 2 adalah 5,26 %. c) Kadar air kopra pada tray 3 -


=


[0,95 − 0,9] × 100% 0,95

wf = 5,26 % Jadi nilai kadar air kopra kering (wf) pada tray 3 adalah 5,26 %.


Tabel 5.4. Kadar air kopra kering (%) menggunakan bahan bakar minyak tanah Waktu (jam) 1

2

3

4

5

6

7

8

1

51,87

48,86

44,79

39,19

33,82

26,83

16,67

5,26

2

52,13

49,15

45,12

39,60

33,82

27,42

16,67

5,26

3

52,13

49,15

45,12

39,60

33,82

27,42

16,67

5,26

Tray

Dari data tabel di atas, dapat dilihat grafik pada gambar 5.5 berikut.

Kadar air (%) 60,00 50,00 40,00

Tray 1

30,00

Tray 2

20,00

Tray 3

10,00 0,00 1

2

3

4

5

6

7

8

Waktu pengeringan (jam)

Waktu (jam) Gambar 5.5. Grafik kadar air kopra kering tiap tray bahan bakar minyak tanah Dari gambar grafik di atas, dapat disimpulkan bahwa kadar air kopra kering untuk bahan bakar kayu bakar tiap jam mengalami penurunan kadar air yang hampir sama pada masing – masing tray. Hal ini dikarenakan distribusi suhu yang hampir merata dari tiap tray pada alat pengering selama proses pengeringan berlangsung.


Kadar air kopra kering tiap tray minyak tanah vs kayu bakar 60,0 Tray 1 minyak tanah

50,0

Tray 2 minyak tanah

Kadar air

40,0

Tray 3 Minyak Tanah

30,0

Tray 1 kayu bakar

20,0

Tray 2 kayu bakar

10,0

Tray 3 kayu bakar

0,0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Waktu pengeringan (jam) Waktu (jam) Gambar 5.6. Grafik kadar air kopra kering tiap tray minyak tanah vs kayu bakar Dari gambar grafik di atas, dapat disimpulkan bahwa kadar air kopra kering untuk bahan bakar kayu bakar dan minyak tanah tiap jam mengalami penurunan dengan laju yang hampir sama pada masing – masing tray. Hanya saja untuk bahan bakar minyak tanah, penurunan kadar air tiap jam lebih cepat dari bahan bakar kayu bakar. Hal ini dikarenakan nilai kalor minyak tanah lebih besar dari yang dimiliki kayu bakar. Namun, dari segi ekonomi, penggunaan kayu bakar untuk saat ini lebih menguntungkan karena selain harganya jauh lebih murah, ketersediaannya di pedesaan juga cukup banyak. 5.3. Perhitungan Total Energi yang Dibutuhkan untuk Mengeringkan Kopra Per Siklus Laju aliran energi (kalor) di dalam ruang pengering terbagi atas perpindahan panas konveksi dengan fluida kerja adalah uap temperatur tinggi dan laju perpindahan konduksi melalui lapisan dinding dan karet isolasi. Temperatur yang digunakan adalah temperatur rata-rata yang diperoleh selama pengujian.


Total Energi yang Dibutuhkan untuk Mengeringkan Kopra Per Siklus (QT), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.18).

Dimana : QT = Kebutuhan energi total per siklus (kJ) Qd = Kebutuhan energi pengeringan kopra (kJ) Qkv = Aliran Energi konveksi di dalam box pengering (kJ) Qlw = Energi yang hilang dari dinding ruang pengering (kJ) Qd = Energi yang hilang dari saluran pembuangan (kJ)

4.4.1 Kebutuhan total energi pengeringan kopra dengan bahan bakar minyak tanah Total energi yang dibutuhkan untuk proses pengeringan/ jam dengan bahan bakar dihitung sebagai berikut :

a)



Qh


Qw


Ql


Energi untuk pemanasan kopra (Qt), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.6). Qh= Wkb × cp.kopra (Td-Ta) = 6 kg × 1,88 kJ/kgoC × (116,12oC – 30 oC)


= 971,4336 kJ Kadar air awal kopra adalah 50% - 55% (MAPI, 2006) Asumsikan kadar air awal kopra, wf= 55 %. Berat kopra basah per tray (Wkb) = 6 kg Berat kopra kering dengan kadar air 0 %, Wko = [6 − (6 × 55%)] = 2,7 kg

Jadi, berat akhir kopra yang diperkirakan adalah 2,86 kg. Atau untuk tiap tray adalah 0,95 kg. Berat air kopra awal, Wi dihitung dengan persamaan (2.2).

Energi pemanasan air kopra (Qw), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.7). Qw = Wi × Cp.air(Td-Ta) = 3,14 kg × 4,18 kJ/kgoC × (116,12oC – 30 oC) = 1130,3422 kJ Berat air yang dipindahkan selama proses pengeringan (Wr), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.4) dan (2.8).


Energi penguapan air kopra (Ql), dapat dihitung menggunakan persamaan (2.9) Ql = Wr × hfg = 2,98 kg × 2213,39 kJ/kg = 6595,9022 kJ Maka didapat energi yang dibutuhkan untuk pengering kopra (Qd) Qd = Qh + Qw + Ql = 971,4336 kJ + 1130,3422 kJ + 6595,9022 kJ = 8697,6780 kJ Jadi energi yang dibutuhkan untuk pengering kopra adalah 8697,6780 kJ. b) Laju aliran energi konveksi dihitung dengan persamaan Untuk analisa perpindahan panas konveksi, asumsi yang digunakan adalah konveksi bebas dalam ruang tertutup dimana untuk alat pengering ini, ruang pengering dibagi menjadi empat kamar, yang masing-masing diapit oleh plat horizontal yang dipanaskan dari bawah. Kamar I (antara heater dan tray 1), kamar II (antara tray 1 dan tray 2), kamar III (antara tray 2 dan tray 3), kamar II (antara tray 3 dan plat atas). Aliran panas berlansung secara vertikal dari bawah ke atas atau dari plat panas ke plat yang lebih dingin. -

Untuk kamar I : Sifat- sifat uap dievaluasi pada suhu-suhu temperatur rata-rata dengan persamaan 2.10 sebagai berikut.

Dengan rata – rata temperatur 142,98 oC dan 117,21 oC. Laju aliran energi konveksi sepanjang kamar 1


Dari lampiran 2 diperoleh data sebagai berikut : ρ

= 0,5546 kg/m3

cp = 2,034 kJ/kg.oC μ = 13,55 × 10-6 kg/m.s υ

= 2,47 × 10-5 m2/s

k

= 0,0263 W//m.oC

Pr = 1,044 β

= 1/Tf=1/396 K = 0,00248 K-1

Hasil perkalian angka Grashof-Pradtl diperoleh sebagai berikut persamaan (2.11).

Dari Lampiran 3 diperoleh harga C, n dan m sebagai berikut :

Konduktivitas termal efektif, ke dihitung dengan persamaan 2.12

Perpindahan kalor konveksi, q dihitung dengan persamaan 2.13 berikut


-

Untuk kamar II : Dengan

rata – rata temperatur 117,21oC dan 116,18oC. Laju aliran energi

konveksi sepanjang kamar 2 Sifat- sifat uap dievaluasi pada suhu-suhu temperatur rata-rata :


= 0,5707 kg/m3

cp = 2,038 kJ/kg.oC μ = 13,06 × 10-6 kg/m.s υ

= 2,29 × 10-5 m2/s

k

= 0,0253 W//m.oC

Pr = 1,05 β

= 1/Tf=1/392,59 K = 0,0025661 K-1

Hasil perkalian angka Grashof-Pradtl diperoleh sebagai berikut :

Diperoleh harga C, n dan m sebagai berikut :

Konduktivitas termal efektif, ke dihitung dengan persamaan

Perpindahan kalor konveksi, q dihitung dengan persamaan berikut


-

Untuk kamar III : Dengan




= 0,5725 kg/m3

cp = 2,040 kJ/kg.oC μ = 13,02 × 10-6 kg/m.s υ

= 2,27 × 10-5 m2/s

k

= 0,0252 W//m.oC

Pr = 1,051 β

= 1/Tf=1/389,2 K = 0,0025735 K-1






-

Untuk kamar IV : Dengan




= 0,5771 kg/m3

cp = 2,047 kJ/kg.oC μ = 12,92 × 10-6 kg/m.s υ

= 2,23 × 10-5 m2/s

k

= 0,0259 W//m.oC

Pr = 1,054 β

= 1/Tf=1/389,2 K = 0,00259 K-1






-

Laju aliran energi konveksi total

Jadi laju aliran energi konveksi di dalam ruang pengering (qkv) adalah 351,1827 kJ/jam. Untuk 1 siklus pengeringan dengan lama waktu 8 jam, maka

c) Energi yang hilang dari dinding ruang pengering (qlw), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.14 dan persamaan 2.15, sebagai berikut

Dimana : qlw= energi yang hilang melalui dinding box pengering, kkal/jam U = Koefisien perpindahan kalor menyeluruh (W/m.oC) kw = koefisien perpindahan kalor konduksi plat (W/m.oC) kr = koefisien perpindahan kalor konduksi isolasi (W/m.oC) A = Luas penampang (m2)

∆xw= tebal plat (m) ∆xr= tebal lapisan isolasi (m) Kehilangan energi melalui dinding box pengering (Qlw) menggunakan beberapa asumsi sebagai berikut :


1. Aliran panas berlangsung tunak (steady) dan temperatur tiap jam dianggap konstan dan harganya diperoleh dengan merata-ratakan temperatur selama pengujian untuk tiap tingkat dan tiap titik pengujian. 2. Konduktifitas termal bahan (plat dan karet) dianggap konstan. 3. Tidak ada pembangkit kalor sepanjang dinding. 4. Kehilangan kalor melalui dinding hanya diperhitungkan melalui dinding samping (kanan dan kiri) dan dinding belakang. Untuk koefisien perpindahan panas menyeluruh, U diperoleh hasilnya sebagai berikut

Dengan demikian kehilangan kalor dari dinding untuk box pengering Untuk kamar I : Rata – rata temperatur dinding dalam 130,10 oC dan dinding luar 78,78 oC dan luas penampang dinding, A = 0,42 m2 Laju aliran energi konduksi yang hilang melalui dinding

Untuk kamar II : Rata – rata temperatur dinding dalam 117,21oC dan dinding luar 74,65 oC dan luas penampang dinding, A = 0, 21 m2 Laju aliran energi konduksi yang hilang melalui dinding

Untuk kamar II : Rata – rata temperatur dinding dalam 116,18oC dan dinding luar 72,18 oC dan luas penampang dinding, A = 0, 21 m2


Untuk kamar II : Rata – rata temperatur dinding dalam 114,97oC dan dinding luar 69,95 oC dan luas penampang dinding, A = 0, 3 m2

Kehilangan energi (kalor) total dari ruang pengering adalah

Jadi laju aliran energi yang hilang dari dinding ruang pengering (qlw) adalah 255,2838 kJ/jam. Untuk 1 siklus pengeringan dengan lama waktu 8 jam, maka energi yang hilang dari dinding ruang pengering adalah

d) Energi yang hilang dari saluran pembuangan dihitung dengan persamaan 2.16 dan 2,17 sebagai berikut,

Dengan,

Dimana : qlv = Energi yang hilang dari saluran pembuangan (kJ) hg = Entalpi jenis uap (kJ/kg), untuk temperatur 116,12oC = 2700,6 kJ/kg


ρ = Massa jenis uap (kg/m3), untuk temperatur 116,12oC =0,9958 kg/m3 v = laju aliran uap keluar pipa saluran uap (m/s) = 0,5 m/s A= luas penampang (m2) d = diameter pipa (inci) = 1 inci = 0,0254 m maka,

Jadi, laju aliran energi yang hilang dari saluran pembuangan (qlv) adalah 2451,5569 kJ/jam. Untuk 1 siklus pengeringan dengan lama waktu buka saluran tiap jam pengeringan adalah 15 menit, maka energi yang hilang dari dinding ruang pengering dalam 1 siklus pengeringan dengan bahan bakar minyak tanah,

e) Total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan kopra per jam (QT), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.18).

Jadi total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan kopraper jam (QT) adalah 18452,5238 kJ. 4.4.2 Kebutuhan total energi pengeringan kopra dengan bahan bakar kayu bakar Total energi yang dibutuhkan untuk proses pengeringan/ jam dengan bahan bakar dihitung sebagai berikut :


a)



Qh


Qw


Ql


Energi untuk pemanasan kopra (Qt), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.6). Qh= Wkb × cp.kopra (Td-Ta) = 6 kg × 1,88 kJ/kgoC × (113,34oC – 30 oC) = 940,0752 kJ Kadar air awal kopra adalah 50% - 55% (MAPI, 2006) Asumsikan kadar air awal kopra, wf= 55 %. Berat kopra basah per tray (Wkb) = 6 kg Berat kopra kering dengan kadar air 0 %, Wko = [6 − (6 × 55%)] = 2,7 kg

Jadi, berat akhir kopra yang diperkirakan adalah 2,86 kg. Atau untuk tiap tray adalah 0,95 kg. Berat air kopra awal, Wi dihitung dengan persamaan


Energi pemanasan air kopra (Qw), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.7). Qw = Wi × Cp.air(Td-Ta) = 3,14 kg × 4,18 kJ/kgoC × (120 oC – 30 oC) = 1093,8542 kJ Berat air yang dipindahkan selama proses pengeringan (Wr), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.4) dan (2.8).

Energi penguapan air kopra (Ql), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.9) Ql = Wr × hfg = 2,98 kg × 2221,05 kJ/kg = 6618,7290 kJ Maka didapat energi yang dibutuhkan untuk pengering kopra (Qd), kJ Qd = Qh + Qw + Ql = 940,0752 kJ + 1093,8542 kJ + 6618,7290 kJ = 8652,6584 kJ Jadi energi yang dibutuhkan untuk pengering kopra adalah 8652,6584 kJ. b) Laju aliran energi konveksi (qkv), dihitung sebagai berikut : Untuk kamar I :


Dengan rata – rata temperatur 138,88 oC dan 114,91 oC. Laju aliran energi konveksi sepanjang kamar 1. Sifat- sifat uap dievaluasi pada suhu-suhu temperatur rata-rata :


= 0,5590 kg/m3

cp = 2,037 kJ/kg.oC μ = 13,43 × 10-6 kg/m.s υ

= 2,43 × 10-5 m2/s

k

= 0,0261 W//m.oC

Pr = 1,046 β

= 1/Tf=1/399,90 K = 0,0025 K-1






Untuk kamar II : Dengan rata – rata temperatur 114,91 oC dan 113,15 oC. Laju aliran energi konveksi sepanjang kamar 2. Sifat- sifat uap dievaluasi pada suhu-suhu temperatur rata-rata :


= 0,5750 kg/m3

cp = 2,044 kJ/kg.oC μ = 12,97 × 10-6 kg/m.s υ

= 2,25 × 10-5 m2/s

k

= 0,0251 W//m.oC

Pr = 1,053 β

= 1/Tf=1/387,03 K = 0,0025936 K-1



Konduktivitas termal efektif, ke dihitung sebagai berikut :

Perpindahan kalor konveksi, q dihitung sebagai berikut :


Untuk kamar III : Dengan rata – rata temperatur 113,15 oC dan 111,97 oC. Laju aliran energi konveksi sepanjang kamar 3. Sifat- sifat uap dievaluasi pada suhu-suhu temperatur rata-rata :


= 0,5774 kg/m3

cp = 2,047 kJ/kg.oC μ = 12,913 × 10-6 kg/m.s υ

= 2,23 × 10-5 m2/s

k

= 0,0250 W//m.oC

Pr = 1,054 β

= 1/Tf=1/385,56 K = 0,0025936 K-1






Untuk kamar IV : Dengan rata – rata temperatur 111,97 oC dan 109,65 oC. Laju aliran energi konveksi sepanjang kamar 4. Sifat- sifat uap dievaluasi pada suhu-suhu temperatur rata-rata :


= 0,5802 kg/m3

cp = 2,051 kJ/kg.oC μ = 12,849 × 10-6 kg/m.s υ

= 2,21 × 10-5 m2/s

k

= 0,0249 W//m.oC

Pr = 1,056 β

= 1/Tf=1/383,81 K = 0,002606 K-1






Laju aliran energi konveksi total dihitung sebgai berikut :

Jadi laju aliran energi konveksi di dalam ruang pengering (qkv) adalah 325,5078 kJ/jam. Untuk 1 siklus pengeringan dengan lama waktu 8 jam, maka

c) Energi yang hilang dari dinding ruang pengering (qlt), dapat dihitung sebagai berikut : Untuk kamar I : Rata – rata temperatur dinding dalam 126,89 oC dan dinding luar 74,65 oC dan luas penampang dinding, A = 0,42 m2 Laju aliran energi konduksi yang hilang melalui dinding

Untuk kamar II : Rata – rata temperatur dinding dalam 114,03oC dan dinding luar 70,21 oC dan luas penampang dinding, A = 0, 21 m2 Laju aliran energi konduksi yang hilang melalui dinding


Untuk kamar III : Rata – rata temperatur dinding dalam 112,56oC dan dinding luar 68,77 oC dan luas penampang dinding, A = 0, 21 m2

Untuk kamar IV : Rata – rata temperatur dinding dalam 110,81oC dan dinding luar 65,08 oC dan luas penampang dinding, A = 0, 3 m2

Kehilangan energi (kalor) total dari ruang pengering adalah :

Jadi laju aliran energi yang hilang dari dinding ruang pengering (qlw) adalah 261,9816 kJ/jam. Untuk 1 siklus pengeringan dengan lama waktu 10 jam, maka energi yang hilang dari dinding ruang pengering adalah :

Jadi energi yang hilang dari dinding ruang pengering (Qlw) adalah 2619,816 kJ. d) Energi yang hilang dari saluran pembuangan dihitung sebagai berikut : Untuk data –data sebagai berikut : hg = Entalpi jenis uap (kJ/kg), pada temperatur 113,34oC = 2696,51 kJ/kg ρ = Massa jenis uap (kg/m3), pada temperatur 113,34oC =0,9139 kg/m3


maka, laju aliran massa uap dari saluran pembuangan adalah :

Untuk 1 siklus pengeringan dengan lama waktu buka saluran tiap jam pengeringan adalah 15 menit, maka energi yang hilang dari dinding ruang pengering dalam 1 siklus pengeringan dengan bahan bakar kayu bakar,

e) Total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan kopra per jam (QT), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.15).

Jadi total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan kopraper jam (QT) adalah 20243,7242 kJ. 5.4. Perhitungan Kebutuhan Bahan Bakar yang Digunakan Selama Proses Pengeringan Kopra Kebutuhan bahan bakar dalam satu siklus pengeringan kopra dihitung dengan persamaan (2.19) dan (2.20).

Dan,

Dimana :


NKB = Nilai Kalor Bakar Bahan Bakar Qt

= Kebutuhan energi total per jam (kJ/jam)

t= Lama waktu pengeringan dalam satu siklus (jam) 4.5.1. Kebutuhan bahan bakar kayu bakarselama proses pengeringan kopra adalah Kebutuhan energi per jam selama proses pengeringan dihitung sebagai berikut,

Kebutuhan bahan bakar kayu bakar dalam 1 jam pengeringan dihitung dengan persamaan berikut :

Dimana : NKBkb = Nilai Kalor Bakar kayu bakar = 4000 kkal/kg = 16747,2 kJ/kg maka kebutuhan bahan bakar kayu bakar dalam 1 jam pengeringan kopra adalah :

= 0,59 kg/jam ≈0,6 kg/jam Kebutuhan bahan bakar untuk satu siklus pengeringan dengan bahan bakar kayu bakar adalah :

Jadi total kebutuhan bahan bakar kayu bakar selama proses pengeringan kopra adalah 6 kg. 4.5.2. Kebutuhan bahan bakar minyak tanahselama proses pengeringan kopraadalah Kebutuhan energi per jam selama proses pengeringan dihitung sebagai berikut,


Kebutuhan bahan bakar kayu bakar dalam 1 jam pengeringan dihitung dengan persamaan

Dimana : NKBm = Nilai Kalor Bahan Bakar minyak tanah = 9900 kkal/kg atau sama dengan 41421,60 kJ/kg, dan 1 kg = 1,224 liter maka kebutuhan bahan bakar minyak tanah selama pengeringan kopra adalah

= 0,24 kg/jam = 0,29 liter/jam ≈ 0,3 liter/jam Kebutuhan bahan bakar untuk satu siklus pengeringan dengan bahan bakar kayu bakar

Jadi kebutuhan minyak tanahtiap siklus adalah 2,4 liter. 5.5. Analisa Biaya Penggunaan Alat Pengering Per Siklus 5.5.1 Analisa Biaya Penggunaan Alat pengering Dengan Bahan Bakar Minyak tanah Analisa biaya penggunaan alat pengering ini adalah analisa biaya selama pengeringan per siklus. Untuk menghitung analisa biaya yang terjadi selama 1 siklus, perlu dilihat data – data sebagai berikut: 1 siklus = Waktu yang diperlukan untuk 1 kali proses pengeringan Waktu untuk 1 siklus (t)

= 8 jam


1.

Biaya Produksi a) Biaya tetap Biaya tetap adalah biaya yang sifatnya tidak dipengaruhi oleh besarnya produksi. Komponen-komponen biaya yang termasuk di dalam biaya tetap adalah biaya pembuatan alat pengering. Besar biaya pembuatan alat pengering ini adalah Rp. 3.600.000,-. b) Biaya variabel Biaya variabel adalah biaya yang besar kecilnya tergantung pada jumlah produk yang dihasilkan. Komponen-komponen biaya yang termasuk ke dalam biaya variabel dalam penelitian ini adalah biaya bahan baku kopra dan biaya bahan bakar minyak tanah. -

Biaya bahan baku kopra per siklus (Rp) Harga 1 kg kopra = Rp. 800,Kapasitas kopra untuk 1 kali pengeringan = 6 kg

maka biaya yang dikeluarkan untuk 1 kali pengeringan adalah 6 x Rp. 800,- = Rp. 4.800,Jadi biaya bahan baku kopra per siklus adalah Rp. 4.800,-. -

Biaya bahan bakar minyak tanahper siklus (Rp)

Harga 1 liter minyak tanah

= Rp. 7.000,- (per Februari 2010)

Kebutuhan bahan bakar minyak tanah per siklus (liter) = 2,4 liter maka biaya bahan bakar minyak tanahper siklus adalah (Rp) Rp. 7.000,- x 2,4 = Rp. 16.800,Jadi biaya bahan bakar minyak tanah per siklus adalah Rp. 16.800,-.


Tabel 5.5. Total biaya produksi untuk pengeringan kopra per siklus No

Uraian

Satuan

Jumlah

Harga satuan (Rp)

I 1

Alat pengering

unit

II

2

(Rp)

Biaya Tetap 1

-

Total Biaya Tetap

1

Jumlah

3.600.000,3.600.000,-

Biaya Variabel Kopra Bahan

bakar

kg

6

liter

2,4

800,-

4.800,-

7.000,-

16.800,-

minyak tanah Total Biaya Variabel

21.600,-

Total Biaya Produksi (I + II)

3.621.600,-

2. Biaya Penerimaan Biaya penerimaan adalah biaya yang diterima melalui proses penjualan kopra yang telah dikeringkan. Biaya penerimaan ini dihitung untuk satu kali produksi pengeringan kopra. Biaya penerimaan adalah biaya yang diterima melalui proses penjualan kopra yang telah dikeringkan. Biaya penerimaan ini dihitung untuk satu kali produksi pengeringan kopra. Biaya penerimaan untuk 1 kali pengeringan kopra adalah sebagai berikut. Harga 1 kg kopra kering

= Rp. 3.500,- (per Januari 2010)

1 kali pengeringan menghasilkan 2,81 kg kopra kering maka biaya penerimaan per siklus adalah (Rp) 2,81 x Rp. 3.500,- = Rp. 9.835,Jadi biaya penerimaan untuk 1 kali pengeringan adalah Rp. 9.835,-.


3. Analisis Titik Impas (Break Even Point) Analisis titik impas digunakan untuk mengetahui keterkaitan antara volumeproduksi, volume penjualan, harga jual, biaya produksi, serta laba dan rugi. Dengan kata lain analisis titik impas merupakan teknik untuk mengetahui besarnya volume pendapatandari pengeringan kopra sehingga produksi kopra kering tidak mengalami kerugian. Nilai BEP dalam jumlah pengeringan dapat dihitung dengan persamaan (2.19). BEP =

Biaya tetap Biaya penerimaan - Biaya variabel

BEP =

3600000 = -262,6≈ -262 kali pengeringan 9835 − 21600

Dari hasil perhitungan di atas, nilai BEP untuk pengeringan kopra dengan menggunakan bahan bakar minyak tanah adalah – 262 kali pengeringan. ini artinya bahwa pengeringan menggunakan bahan bakar minyak tanah untuk saat ini mengalami kerugian, hal ini dikarenakan biaya pengeluaran untuk tiap kali pengeringan saat ini lebih besar daripada biaya penerimaan. Jadi dari segi biaya, pengeringan dengan menggunakan bahan bakar minyak tanah mengalami kerugian. 5.5.2 Analisa Biaya Penggunaan Alat pengering Dengan Bahan Bakar Kayu Bakar Analisa biaya penggunaan alat pengering ini adalah analisa biaya selama pengeringan per siklus. Untuk menghitung analisa biaya yang terjadi selama 1 siklus, perlu dilihat data – data sebagai berikut: 1 siklus

= Waktu yang diperlukan untuk 1 kali proses pengeringan

Waktu untuk 1 siklus (t) = 10 jam 1. Biaya Produksi a) Biaya tetap Biaya tetap adalah biaya yang sifatnya tidak dipengaruhi oleh besarnya produksi. Komponen-komponen biaya yang termasuk di dalam biaya tetap adalah biaya pembuatan alat pengering. Besar biaya pembuatan alat pengering ini adalah Rp. 3.600.000,-.


b) Biaya variabel Biaya variabel adalah biaya yang besar kecilnya tergantung pada jumlah produk yang dihasilkan. Komponen-komponen biaya yang termasuk ke dalam biaya variabel dalam penelitian ini adalah biaya bahan baku kopra dan bahan bakar kayu bakar. - Biaya bahan baku kopra per siklus (Rp) Harga 1 kg kopra = Rp. 800,Kapasitas kopra untuk 1 kali pengeringan = 6 kg maka biaya yang dikeluarkan untuk 1 kali pengeringan adalah 6 x Rp. 800,- = Rp. 4.800,- Biaya bahan bakar kayu bakarper siklus (Rp) Harga 1 kgkayu bakar

= Rp. 500,- (per Februari 2010)

Kebutuhan bahan bakar kayu bakar per siklus (kg) = 6 kg maka biaya bahan bakar kayu bakarper siklus adalah (Rp) Rp. 500,- x6 = Rp. 3.000,Tabel 5.6. Total biaya produksi untuk pengeringan kopra per siklus No

Uraian

Satuan

Harga

Jumlah

satuan (Rp)

I 1

Jumlah (Rp)

Biaya Tetap Alat pengering

unit

1

-

Total Biaya Tetap II

3.600.000,3.600.000,-

Biaya Variabel

1

Kopra

kg

6

800,-

4.800,-

2

Bahan Bakar

kg

6

500,-

3.000,-

Total Biaya Variabel Total Biaya Produksi (I + II)

7.800,3.607.000,-


2. Biaya Penerimaan Biaya penerimaan adalah biaya yang diterima melalui proses penjualan kopra yang telah dikeringkan. Biaya penerimaan ini dihitung untuk satu kali produksi pengeringan kopra. Biaya penerimaan untuk 1 kali pengeringan kopra adalah sebagai berikut. Harga 1 kg kopra kering

= Rp. 3.500,- (per Januari 2010)

1 kali pengeringan menghasilkan 2,81 kg kopra kering maka biaya penerimaan per siklus adalah (Rp) 2,81 x Rp. 3.500,- = Rp. 9.835,Jadi biaya penerimaan untuk 1 kali pengeringan adalah Rp. 9.835,-. 3. Analisis Titik Impas (Break Even Point) Analisis titik impas digunakan untuk mengetahui keterkaitan antara volumeproduksi, volume penjualan, harga jual, biaya produksi, serta laba dan rugi. Dengan kata lain analisis titik impas merupakan teknik untuk mengetahui besarnya volume pendapatandari pengeringan kopra sehingga produksi kopra kering tidak mengalami kerugian. Nilai BEP dalam jumlah pengeringan dapat dihitung dengan persamaan (2.21). BEP =

Biaya tetap Biaya penerimaan - Biaya variabel

BEP = 1769,04≈ 1769 kali pengeringan Jadi nilai BEP untuk pengeringan kopra menggunakan bahan bakar kayu bakar adalah sebanyak 1769 kali pengeringan. Artinya adalah proses pengeringan yang dilakukan sebanyak 1769 kali menjadi titik impasawal atau laba dan rugi sama dengan Rp. 0,-. Dari nilai BEP di atas akan diperoleh nilai BEP dalam bentuk biaya (Rp) dan jumlah kopra (kg).


Rp. 9.835,- x 1769 = Rp. 17.398.115,6 kg x 1769 = 10614 kg.

17 398

Jumlah kopra (kg) 1769

Keterangan gambar : TR = Total Revenue/ total penerimaan TC = Total Cost Gambar 5.7. Grafik Break Even Point pengeringan kopra bahan bakar kayu 5.5.3 Perbandingan Biaya Berdasarkan Bahan Bakar yang Digunakan Dari analisa biaya di atas, maka perbandingan analisa biaya untuk 1 kali pengeringan berdasarkan bahan bakar yang digunakan dapat dilihat pada tabel berikut. Perbandingan ini meliputi biaya bahan bakar yang dikeluarkan per siklus, dan biaya penerimaan per siklus.


Tabel 5.7. Perbandingan analisa biaya antara minyak tanahdengan kayubakar Bahan bakar

Biaya bahan bakar

Biaya penerimaan

Biaya variabel

per siklus (Rp)

per siklus (Rp)

per siklus (Rp)

Minyak tanah

16.800,-

9.835,-

21.600,-

Kayu bakar

3.000,-

9.835,-

7.800,-

Perbandingan Biaya (Rp) 25.000 20.000 15.000 Minyak Tanah

10.000

Kayu Bakar

5.000 0 Biaya bahan bakar per Biaya penerimaan per siklus (Rp) siklus (Rp)

Biaya variabel per siklus (Rp)

Gambar 5.8. Grafik perbandingan analisa biaya minyak tanahvs kayu bakar Dari gambar grafik di atas, bahwa biaya bahan bakar yang dikeluarkan untuk satu siklus pengeringan kopra dengan menggunakan kayu bakar jauh lebih kecil dari pada menggunakan bahan bakar minyak tanah.Dan biaya variabel untuk bahan bakar kayu bakar juga lebih kecil dari pada bahan bakar minyak tanah. 5.6. Total Perbandingan Bahan Bakar Minyak tanah dengan Kayu Bakar 5.6.1. Perbandingan Bahan Bakar Minyak tanahdengan Kayu Bakar untuk Massa yang Sama Dari hasil pengujian yang telah dilakukan, dan berdasarkan atas perhitungan sebelumnya, bahwa massa minyak tanahyang dibutuhkan untuk pengeringan kopra adalah 2,4 liter. Sedangkan massa kayu bakar yang dibutuhkan untuk pengeringan kopra adalah 6 kg. Jadi nilai massa bahan bakar yang diambil untuk analisa perbandingan bahan bakar minyak tanah dengan kayu bakar untuk massa yang sama


adalah 6 kg. Artinya bahan bakar minyak tanahyang dipakai sama dengan bahan bakar kayu yaitu sebanyak 6 kg. Dari hasil pengujian untuk massa bahan bakar yang sama antara kopra dan minyak tanah diperoleh hasil seperti terlihat pada tabel 5.8 dan tabel 5.9 berikut. Tabel 5.8. Perbandingan analisa biaya antara minyak tanahdengan kayu bakar untukpemakaian massa bahan bakar yang sama pada saat ini

Bahan bakar

Harga satuan

Biaya penerimaan

Biaya variabel

Biaya bahan bakar

bahan bakar (Rp)

per siklus (Rp)

per siklus (Rp)

per siklus (Rp)

Minyak tanah

7.000,-

9.835,-

21.600,-

42.000,-

500,-

9.835,-

7.800,-

3.000,-

Kayu bakar

Dari pengujian, diperoleh kebutuhan energi, kebutuhan air, lama pengeringan dan suhu rata – rata dalam proses pengeringan kopra dengan menggunakan bahan bakar minyak tanah dengan massa 6 kg, maka didapatlah nilai perbandingan performance alat pengering memakai bahan bakar minyak tanahdan kayu dengan massa bahan bakar yang sama. Hasil dari perbandingan bahan bakar tersebut dapat dilihat pada tabel 5.9 berikut. Tabel 5.9. Perbandingan alat pengering berdasarkan bahan bakar yang digunakan saat ini dengan massa yang sama Bahan bakar

Suhu

Waktu

rata-rata

pengeringan

o

Minyak

Kebutuhan air (liter)

Kadar air (%)

Kebutuhan

Nilai kalor

Harga satuan

bahan bakar

bakar

bahan bakar

(kg)

(kkal/kg)

(Rp)

( C)

(jam)

121,6

6

7,8

5,26

6

11000

7000

113,34

10

6

5,26

6

4000

500

Tanah Kayu bakar

Dari tabel di atas dapat disimpulkan bahwa pengeringan dengan menggunakan massa bahan bakar yang sama untuk pemakaian bahan bakar minyak tanah lebih efektif dari segi performance alat pengering. Hanya saja pengeringan memakai bahan bakar kayu masih lebih unggul dibandingkan pemakaian bahan bakar minyak tanahdari segi biaya untuk saat ini. Hal ini dikarenakan selain ketersediaannya yang cukup banyak, harga kayu bakar tergolong murah dibanding minyak tanah yang saat ini semakin langka.


5.6.2 Total Perbandingan Bahan Bakar Minyak Tanah dengan Kayu Bakar dari Hasil Pengujian pada saat ini Dari seluruh perhitungan di atas, analisa alat pengering untuk mengeringkan 6 kg kopra dibedakan berdasarkan bahan bakar yang digunakan dalam pengujian ini. Analisa alat pengering selama proses pengeringan berlangsung sangat bergantung dari bahan bakar yang digunakan. Sehingga terlihat jelas perbandingan hasil pengujian berdasarkan bahan bakar yang digunakan. Pada Tabel 5.10 dan gambar 5.9dapat dilihat perbandingan alat pengering kopra berdasarkan bahan bakar yang digunakan untuk satu kali proses pengeringan. Tabel 5.10. Perbandingan alat pengering berdasarkan bahan bakar yang digunakan selama pengeringan berlangsung Kebutuhan

Suhu

Waktu

rata-

pengeringan

rata (oC)

(jam)

Kayu bakar

113,34

10

6

5,26

18452,5238

6kg

Minyak

116,12

8

5,6

5,26

20243,7242

2,4liter

Bahan bakar

Kebutuhan air (liter)

Kadar air (%)

Kebutuhan

energy (kJ)

bahan bakar

tanah

140

Perbandingan Bahan Bakar Minyak Tanah dengan Kayu Bakar

120 100 80 60

Minyak Tanah Kayu Bakar

40 20 0 Suhu rata-rata Waktu (oC)pengeringan Kebutuhan (jam) air (liter) Kadar air (%) Kebutuhan bahan bakar

Gambar 5.9. Grafik Analisa Alat Pengering Minyak tanahvs Kayu Bakar


Perbandingan Kebutuhan Energi (kJ) Alat Pengering Minyak tanah dengan Kayu Bakar 20.500 20.000 19.500 19.000

Minyak Tanah Kayu bakar

18.500 18.000 17.500 Minyak Tanah

Kayu bakar

Gambar 5.10. Grafik Perbandingan Kebutuhan EnergiMinyak tanahvs KayuBakar Dari gambar grafik dan juga keterangan tabel diatas, perbandingan alat pengering untuk mengeringkan jagung per siklus dengan menggunakan bahan bakar minyak tanahdan kayu untuk saat ini adalah : 1. Pengeringan dengan menggunakan bahan bakar minyak tanah lebih efektif dibandingkan dengan pemakaian bahan bakar kayu bakar. Hal ini dikarenakan nilai kalor bakar kerosin (11000 kkal/kg) lebih tinggi daripada nilai kalor bakar kayu (4000 kkal/kg). 2. Ketersediaan bahan bakar kayu pada saat ini lebih banyak daripada bahan bakar minyak tanah. 3. Saat ini, harga bahan bakar kayu juga lebih murah daripada harga bahan bakar minyak tanah. Untuk harga minyak tanahsaat ini adalah Rp. 7000/liter, sedangkan untuk harga kayu bakar adalah Rp. 500/kg. Sehingga jauh lebih ekonomis menggunakan kayu bakar dibanding minyak tanah.


BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

6.1. Kesimpulan Adapun kesimpulan dari hasil perancangan dan pengujian alat pengering kopra ini dapat dibagi dikelompokkan menjadi : 1. Dimensi dari alat pengering kopra diperoleh sebagai berikut a. Heating room -

Panjang

= 60 cm

-

Lebar

= 40 cm

-

Tinggi

= 100 cm

-

Bahan

= Plat baja karbon St. 37

b. Tray -

Panjang

= 60 cm

-

Lebar

= 40 cm

-

Tebal

= 0,5 cm

-

Diameter lubang

= 3 mm

-

Jarak antar tray

= 15 cm

-

Jumlah tray

= 3 buah

-

Kapasitas per tray

= 2 kg

-

Bahan

= Kawat alumunium

c. Heater -

Panjang

= 30 cm

-

Lebar

= 30 cm

-

Tinggi

= 10 cm

-

Kapasitas

= 9 liter

-

Bahan


d. Ruang bakar -

Panjang

= 60 cm

-

Lebar

= 40 cm

-

Tinggi

= 50 cm


-

Bahan


e. Cabinet Dryer tipe Tray dryer -

Panjang

= 60 cm

-

Lebar

= 40 cm

-

Tinggi

= 150 cm

-

Kapasitas total

= 6 kg

-

Bahan


2. Kadar air kopa akhir yang diperoleh dalam tiap siklus pengeringan a. Kadar air akhir kopra dengan bahan bakar minyak tanah -

Lama pengeringan

= 8 jam

-

Kadar air akhir kopra tray 1

= 5,26 %

-


= 5,26 %

-


= 5,26 %

b. Kadar air akhir kopra dengan bahan bakar kayu bakar -

Lama pengeringan

= 10 jam

-


= 5,26 %

-


= 5,26 %

-


= 5,26 %

3. Perbandingan pengeringan kopra berdasarkan bahan bakar yang digunakan, yakni kayu bakar dan minyak tanah adalah a. Lama waktu pengeringan dalam satu siklus -

Kayu bakar

= 10 jam

-

Minyak tanah

= 8 jam

b. Kebutuhan bahan bakar per siklus - Kayu bakar

= 6 kg

- Minyak tanah

= 2,4 liter

c. Kebutuhan air per siklus -

Kayu bakar

= 6 liter

-

Minyak tanah

= 5,6 liter

d. Distribusi temperatur pada masing – masing tray


-

Distribusi suhu rata – rata tiap tray pada alat pengering selama proses pengeringan berlangsung dengan menggunakan bahan bakar kayu bakar hampir merata. Yaitu pada (tray 1) 114,91oC, pada (tray 2) 113,15oC dan pada (tray 3) 111,97oC.

-

Distribusi suhu rata – rata tiap tray pada alat pengering selama proses pengeringan berlangsung dengan menggunakan bahan bakar minyak tanah hampir merata. Yaitu pada (tray 1) 117,21oC, pada (tray 2) 116,18oC dan pada (tray 3) 114,97oC.

6.2. Saran 1. Untuk mendapatkan data yang akurat, perlu diperhatikan alat ukur yang akan digunakan dan harus memenuhi standarisasi yang ada. 2. Perlunya melakukan pengujian secara berulang untuk mendapatkan hasil data yang lebih akurat. 3. Untuk meningkatkan kinerja alat pengering yang lebih baik lagi, perlu usaha pengembangan terhadap alat pengering dikemudian hari. 4. Bahan bakar yang digunakan nantinya perlu penelitian lebih khusus di kemudian hari.


BAB 3 PERANCANGAN ALAT PENGERING

Recommend Documents