TUGAS AKHIR
PERANCANGAN ALAT TEKNOLOGI TEPAT GUNA MESIN OVEN PENGERING ROTI
oleh: Mochamad Ivan Fadli NPM : 11321033
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA SURABAYA 2015
TUGAS AKHIR PERANCANGAN ALAT TEKNOLOGI TEPAT GUNA MESIN OVEN PENGERING ROTI DESIGNING APPROPRIATE MACHINE TOOL TECHNOLOGY WEAPONS DRYING OVEN Diajukan sebagai salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra Surabaya
oleh: Mochamad Ivan Fadli NPM : 11321033
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA SURABAYA 2015 i
HALAMAN PERSETUJUAN
NAMA
: Mochamad Ivan Fadli
NPM
: 11321033
FAKULTAS
: Teknik
PROGRAM STUDI
: Teknik Mesin
JUDUL
: Perancangan Alat Teknologi Tepat Guna Mesin Oven Pengering Roti
Surabaya, 21 Mei 2015 Mengetahui,
Disetujui oleh :
Dekan Fakultas Teknik
Dosen Pembimbing
Slamet Riyadi, ST, MT NIDN: 07119117101
Siswadi, ST, M.Si NIDN : 0711125501
ii
LEMBAR PENGESAHAN
Telah diterima dan disetujui oleh tim penguji Tugas Akhir serta dinyatakan LULUS. Dengan demikian Tugas Akhir ini sah untuk melengkapi syarat – syarat mencapai gelar Sarjana Teknik pada PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA, kepada: Nama : Mochamad Ivan Fadli NPM : 11321033 JUDUL : Perancangan Alat Teknologi Tepat Guna Mesin Oven Pengering Roti
DEWAN PENGUJI TUGAS AKHIR :
Ketua
: Slamet Riyadi, ST, MT Dekan Fakultas Teknik
(
)
Wakil Ketua
: Siswadi, ST, M.Si Ketua Jurusan Teknik
(
)
Penguji
: Muharom, ST, MT Dosen Penguji
(
)
Surabaya, 21 Mei 2015 Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik
Ketua Program Studi Teknik Mesin
SlametRiyadi, ST, MT NIDN: 07119117101
Siswadi, ST, M.Si NIDN: 0711125501
iii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar sarjana di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surabaya, 21 Mei 2015
Tanda tangan
Mochamad Ivan Fadli NPM: 11321033
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami ucapkan kepada Allah SWT, yang telah memberikan Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini untuk memenuhi persyaratan meraih gelar sarjana. Hasil penelitian dari penulisan ini diharapkan dapat digunakan untuk perencanaan Mesin Oven Pengering Roti Tugas Akhir ini terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu saya mengucapkan terima kasih dan penghargaan kepada: 1. Bapak H.Budi Endarto, SH,M.Hum, selaku rektor Universitas Wijaya Putra Surabaya. 2. Bapak Slamet Riyadi, ST,MT, selaku Dekan FakultasTeknik, Universitas Wijaya Putra Surabaya. 3. Bapak Siswadi, ST,M.Si dan Ketua Program Studi Teknik Mesin, Universitas Wijaya Putra Surabaya. 4. Bapak Siswadi, ST,M.Si Selaku dosen pembimbing yang dengan sabar telah memberikan pengarahan dan bimbingan kepada penulis, sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. 5. Para Dosen Pengajar FakultasTeknik Universitas Wijaya Putra Surabaya yang telah membuka wawasan dan pengetahuan kami selama menempuh masa perkuliahan. 6. Keluargaku: Ayah dan ibu dan Kakakku dirumah yang memberikan semangat dan doa. 7. Rekan-rekan seperjuangan yang telah banyak memberikan masukan dan sarannya selama menyelesaikan tugas akhir ini.
v
Penulis menyadari banyaknya kelemahan dan kekurangan dalam penulisan tugas akhir ini, mudah-mudahan di balik ketidaksempurnaan skripsi ini masih dapat memberikan manfaat untuk kajian lebih lanjut.
Surabaya, 21 Mei 2015 Penulis
Mochamad Ivan Fadli
vi
LEMBAR KONSULTASI TUGAS AKHIR Nama Program Studi NPM Alamat Telp JudulTugasAkhir
Konsultasi Ke
: Mochamad Ivan Fadli : TeknikMesin : 11321033 : Jl. Dk.Babat Jerawat Rt. 05 Rw.04 Pakal Surabaya : 089676230806 : Perancangan Alat Teknologi Tepat Guna Mesin Oven Pengering Roti
URAIAN / MATERI BIMBINGAN
Bab Halaman
Hari Tanggal
1
Latar belakang dan identifikasi masalah
I
5 Mei
2
Kajian pustaka (cerita tentang penemu terdahulu )
II
13 Mei
3
Revisi landasan teori
II
20 Mei
4
Sistematika penulisan
I
26 Mei
5
Konseptual penelitian / Diagram alur
III
03 Jun
6
Revisi latar belakang dan tata letak gambar
I, III
18 Jun
7
Revisi letak proses produksi
III
17 Sept
8
Analisa hasil
IV
08 Okt
9
Revisi pembahasan rumus dan analisa hasil
II, IV
20 Okt
10
Waktu operasi dan lama operasi
IV
10 Nov
11
Kesimpulan dan saran , daftar pustaka
V
26 Nov
Mengetahui
Tanda Tangan Dosen Pembimbing
Surabaya, 21 Mei 2015
Ketua Program Studi
Dosen Pembimbing
Siswadi, ST, M.Si NIDN : 0711125501
Siswadi, ST, M.Si NIDN : 0711125501
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .................................................................................................. i HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................................... iii PERNYATAAN......................................................................................................... iv KATA PENGANTAR ................................................................................................. v LEMBAR KONSULTASI............................................................................................ vii DAFTAR ISI ............................................................................................................. viii DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. xi DAFTAR TABEL ....................................................................................................... xii ABSTRAK ................................................................................................................ xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1 1.2 Perumusan Masalah ..................................................................................... 2 1.3 Batasan Masalah .......................................................................................... 2 1.4 Tujuan Penelitian ......................................................................................... 3 1.5 Manfaat Penelitian ....................................................................................... 3 1.6 Sistematika penulisan. ................................................................................. 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kajian Pustaka .............................................................................................. 5 2.2 Landasan Teori .............................................................................................. 7 2.2.1 Perhitungan Mekanika Teknik. ............................................................ 7 2.2.2 Pengertian Daya. ................................................................................. 7 2.2.3 Blower. ................................................................................................ 8 2.3 Pengertian Konstruksi .................................................................................. 10 2.4 Analisa Struktur ............................................................................................ 11
viii
2.5 Komponen-komponen Mesin Oven Pengering ............................................ 12 2.6 Perhitungan Kerangka ............................................................................... 14 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Kerangka Konseptual Penelitian ................................................................... 15 3.1.1 Perencanaan....................................................................................... 16 3.1.2 persiapan Alat Dan Bahan .................................................................. 16 3.1.3 Pemeriksaan Ukuran .......................................................................... 16 3.1.4 Pemotongan Bahan ............................................................................ 16 3.1.5 Pengukuran Bahan ............................................................................. 16 3.1.6 Perakitan ............................................................................................ 17 3.1.7 Pengujian Mesin ................................................................................. 17 3.1.8 Pengecetan ......................................................................................... 17 3.2 Definisi Kerangka .......................................................................................... 17 3.2.1 Definisi Proyek.................................................................................... 18 3.2.2 Perancangan Konsep Produk ............................................................. 18 3.2.3 Perancangan Produk .......................................................................... 18 3.2.4 Dokumen Untuk Pembuatan produk ................................................. 19 3.2.5 Proses Produksi .................................................................................. 19 3.3 Desain Produk............................................................................................... 23 3.3.1 Komponen Utama Alat Mesin Oven Pengering ................................. 25 3.4 Cara Kerja Mesin Oven Pengering ................................................................ 26 3.4.1 Uji Kinerja Mesin ................................................................................ 26 3.5 Identifikasi Gambar Kerja ............................................................................. 27 3.6 Tuntutan Perancangan ................................................................................. 28 3.6.1 Tuntutan Konstruksi ........................................................................... 28 3.6.2 Tuntutan Ekonomi .............................................................................. 28 3.6.3 Tuntutan Pengoperasian .................................................................... 28 3.7 Analisa Kebutuhan ........................................................................................ 29 3.7.1 Standar Penampilan Produk ............................................................... 29
ix
3.7.2 Spesifikasi Thermo Control ................................................................. 29 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pemilihan Bahan ........................................................................................... 30 4.2 Analisa Teknik Mesin Oven Pengering ........................................................ 30 4.2.1 Perancangan yang di rencanakan ....................................................... 31 4.2.2 Perhitungan Kekuatan Rangka ............................................................ 35 4.2.3 Hasil Pengujian Bahan ........................................................................ 36 4.3 Desain dan Gambar Teknologi Mesin ............................................................ 39 4.3.1 Desain Konstruksi Mesin ..................................................................... 40 4.4 Konstruksi Rangka ........................................................................................ 41 4.5 Uji Kinerja Mesin .......................................................................................... 41 4.5.1 Persiapan Uji Kinerja ........................................................................... 41 4.5.2 Kelebihan dan Kekurangan Mesin ...................................................... 42 4.6 Proses Perakitan ........................................................................................... 43 4.7 Perhitungan Biaya Operator ......................................................................... 44 4.7.1 Mesin Gerinda ..................................................................................... 44 4.7.2 Mesin Bor ............................................................................................ 44 4.7.3 Pengelasan .......................................................................................... 44 4.8 Perhitungan Biaya Produksi ......................................................................... 45 V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ...................................................................................................... 46 5.2 Saran................................................................................................................ 47 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Diagram Alur Perancangan Mesin Oven Pengering Roti ..................... 15 Gambar 2 Mesin Gerinda ...................................................................................... 20 Gambar 3 Mesin Bor Tangan ................................................................................ 21 Gambar 4 Las Gas/ Asetilin ................................................................................... 22 Gambar 5 Las Listrik .............................................................................................. 22 Gambar 6 Konstruksi Mesin .................................................................................. 23 Gambar 7 Konstruksi Mesin .................................................................................. 24 Gambar 8 Bagian - Bagian Komponen Mesin Oven Pengering Roti ..................... 38 Gambar 9 Bagian - Bagian Komponen Mesin Oven Pengering Roti ..................... 39 Gambar 10 Bagian – Bagian Komponen Mesin Oven Pengering Roti .................. 39
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Data Hasil Uji Kinerja ............................................................................... 27 Tabel 2. Perbedaan Ukuran Bagian Rangka Sebelum dan Sesudah Mengalami Pengerjaan ............................................................................................... 35 Tabel 3. Perbedaan Ukuran Total Rangka Pada Gambar Kerja dengan Ukuran Total Rangka pada Kenyataan ................................................................. 35 Tabel 4. Perhitungan selisih dan Persentase Kesalahan DT ................................ 36 Tabel 5. Lama Waktu Pengeringan pada Roti ....................................................... 38 Tabel 6. Penjelasan Masing-Masing Bagian Mesin Oven Pengering Roti............. 40 Tabel 7. Daftar Harga Komponen Mesin .............................................................. 45
xii
Perancangan Alat Teknologi Tepat Guna Mesin Oven Pengeringan Roti Desaigning Appropriate Machine Tool Technology Weapons Drying Oven Mochamad Ivan Fadli1 Dan Siswadi, ST,M.Si2 Universitas Wijaya Putra Fakultas Teknik – Progam Studi Teknik Mesin ABSTRAK
Didalam proses pengovenan ,bahan yang sudah di Rajang dan ditata merata pada rak yang ada, supaya panas dari kompor merata dan menjadi matang seluruhnya. Peningkatan produksi yang terbuat dari buah-buahan atau makanan dapat dilakukan dengan cara mengubah proses yang dilakukan secara manual menjadi dilakukan secara mekanik. Untuk mengatasi ini tidak harus menggunakan oven yang besar. Sehingga biaya yang di butuhkan oleh home industry pun tidak terlalu tinggi. Mesin oven juga harus baik dalam pengapiannya (pembakarannya). Kegiatan ini bertujuan membuat mesin oven pengering yang akan produksi dengan kualitas yang lebih baik, terutama dalam hal kematangan, kebersihan dan penampilan membantu meningkatkan kualitas dan kuantitas produksi dari industry kecil dan memperkuat sektor-sektor yang menjadi andalan daerah dalam rangka memperkuat ekonomi daerah. Pengujian menunjukkan bahwa mesin oven pengering berfungsi dengan baik dan berkapasitas maksimum 5 kg sekali pengovenan, waktu rata-rata yang dibutuhkan untuk mengoven 2,5 kg roti adalah 25menit.
Kata kunci: Perancangan, Mesin Oven Pengering Roti
xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Masalah Kendala dalam hal peningkatan produksi salah satunya disebabkan oleh
proses pengeringan, karena masih mengandalkan sinar matahari. Sehingga ketergantungan pada kondisi iklim saat pengeringan, menjadikan persoalan tersendiri. Ini mengakibatkan tidak bisa mengoptimalkan kapasitas produksi, karena proses pengeringan tergantung pada intensitas cahaya matahari, yang memerlukan tempat yang sangat luas. Selain itu, higenis produk juga menjadi faktor yang tidak diperhatikan oleh mitra. Selama ini mitra melakukan proses penurunan kadar air pakan dengan menjemur di bawah sinar matahari selama lebih kurang 3-4 hari. Proses pengeringan secara konvensional yang dilakukan memiliki beberapa kelemahan yaitu rendahnya higienitas produk, konsumsi waktu pengeringan dan intensitas matahari yang tidak merata sepanjang hari. Hal ini mempengaruhi proses produksi yang menurunkan kualitas produk. Salah satu penyebab kerusakan bahan dan produk agroindustri adalah kerusakan mikrobiologis. Kerusakan ini disebabkan karena banyaknya sumber energi yang terkandung dalam bahan pertanian, seperti protein dan karbohidrat. Kedua sumber energi ini yang memicu tumbuhnya mikroba. Selain itu faktor kandungan air yang terkandung dalam bahan juga salah satu keadaan yang disukai oleh mikroorganisme. Alat pengering dapat dikelompokkan menjadi 2, berdasarkan jenis bahan yang dikeringkan, yaitu pengering bahan padat dan pasta, seperti pengering rak, pengering konveyor, pengering rotary, pengering flash, pengering beku, dan pengering fluidized bed; pengering bahan cair, seperti spray dryer dan drum dryer. Banyaknya jenis alat pengeringan memerlukan pengetahuan yang cukup untuk menentukan penggunaan alat pengeringan dan prosedurnya sesuai jenis bahan/produk yang akan dikeringkan (Mardliyan dan hardiyan, 2012).
1
2
Oleh karena hal tersebut maka dibuat alat-alat pengering yang digunakan untuk mengeringkan bahan yang tidak tergantung pada matahari, sebagai seorang sarjana teknik kimia kita perlu mengetahui proses, cara kerja, kelebihan dan kekurangan alat-alat pengering tersebut.
1.1
Perumusan Masalah Berdasarkan indentifikasi masalah diatas maka penulis merumuskan
masalah, sebagai berikut : 1. Bahan dan alat apa saja yang dibutuhkan dalam proses pembuatan konstruksi pada mesin oven pengering. 2. kekuatan bahan dan alat yang digunakan dalam pembuatan mesin oven pengering.
1.2
Batasan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas bahwa dalam proses pemilihan bahan
dalam merancang mesin oven pengering dapat ditemukan permasalahan sebagai berikut : 1. Bagaimana menentukan bahan dan alat yang akan digunakan dalam pembuatan alat oven pengering. 2. merancang mesin oven pengering.
1.4
Tujuan Penelitian Adapun tujuan penelitian yaitu :
1. Bisa merancang mesin oven pengering. 2. Bisa membuat mesin oven pengering sehingga mampu memberikan kemudahan dan kenyamanan dalam pengunaanya. 1.5
Manfaat Penelitian Manfaat yang bisa diambil dari menghitung konstruksi mesin oven
pengering adalah :
3
1. Bagi peneliti bisa membuat peluang usaha. 2. Bagi pengguna dapat memperoleh hasil yang lebih tinggi tentang pemahaman mesin oven pengering. 3. Bagi pembaca Memberikan informasi kepada semua orang agar lebih berhatihati terhadap sesuatu yang kelihatannya nyaman. 4. Terciptanya produk yang efisien, ekonomis, dan sederhana. 5. Mampu meminimalisir biaya pengadaan alat yang dikeluarkan agar terjangkau untuk industri perusahaan maupun home industri.
1.6
Sistematika Penulisan Pada dasarnya sistematika penyusunan adalah suatu hal yang sangat
diperlukan dalam pembuatan karya tulis karena sistematika penyusunan memuat seluruh isi karya/tulis berurutan sehingga dapat terlihat dengan jelas mengenai masalah-masalah yang dibahas. Dalam hal ini makalah Tugas Akhir yang dibuat oleh penyusun adalah membahas mengenai hal-hal sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini diberi penjelasan mengenai latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat dan sistematika penulisan tugas akhir. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pada bab ini berisikan teori-teori mengenai obyek produk yaitu, teori mengenai perencanaan, teori strategi, teori ergonomi, teori desain produk, metode analisa data, bahan dan alat. BAB III METODOLOGI PENELITIAN Pada bab ini berisikan mengenai kerangka konseptual penelitian, flow card yang dilengkapi pemecahan masalah.
4
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Analisa perencanaan dan, pemilihan bahan, serta perhitungan dan pemilihan elemen mesin yang mendukung terciptanya mesin tersebut. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Membahas tentang kesimpulan dari hasil analisis dan saran-saran penulis dalam penyusunan tugas akhir.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Kajian Pustaka Pengeringan merupakan proses pengurangan kadar air bahan hingga
mencapai kadar air tertentu sehingga menghambat laju kerusakan bahan akibat aktifitas biologis dan kimia (Syafriyudin, 2009). Dasar proses pengeringan adalah terjadinya penguapan air bahan ke udara karena perbedaan kandungan uap air antara udara dengan bahan yang dikeringkan. Agar suatu bahan dapat menjadi kering, maka udara harus memiliki kandungan uap air atau kelembaban yang relatif rendah dari bahan yang dikeringkan. Pada saat suatu bahan dikeringkan terjadi dua proses secara bersamaan, yaitu: 1. Perpindahan panas dari lingkungan untuk menguapkan air pada permukaan bahan. 2. Perpindahan massa (air) di dalam bahan akibat penguapan pada proses pertama. Mekanisme pengeringan diterangkan melalui teori tekanan uap. Air yang diuapkan terdiri dari air bebas dan air terikat. Air bebas berada di permukaan dan yang pertama kali mengalami penguapan (Syafriyudin dan Dwi Prasetyo Purwanto, 2009). Bila air permukaan telah habis, maka terjadi migrasi air dan uap air dari bagian dalam bahan secara difusi. Migrasi air dan uap terjadi karena perbedaan konsentrasi atau tekanan uap pada bagian dalam dan bagian luar bahan.
5
6
Proses pengeringan dapat dibagi dalam dua periode, yaitu periode laju pengeringan tetap dan laju pengeringan menurun. Mekanisme pengeringan pada laju pengeringan menurun meliputi dua proses yaitu pergerakan air dari dalam bahan ke permukaan bahan dan pengeluaran air dari permukaan air ke udara sekitarnya. Laju pengeringan menurun terjadi setelah laju pengeringan konstan dimana kadar air bahan lebih kecil dari pada kadar air kritis (Syafriyudin dan Dwi Prasetyo Purwanto, 2009). Beberapa parameter yang mempengaruhi waktu yang dibutuhkan dalam proses pengeringan, antara lain: 1. Suhu Udara Pengering Laju penguapan air bahan dalam pengering sangat ditentukan oleh kenaikan suhu. Bila suhu pengeringan dinaikkan maka panas yang dibutuhkan untuk penguapan air bahan menjadi berkurang. Suhu udara pengering berpengaruh terhadap lama pengeringan dan kualitas bahan hasil pengeringan. Makin tinggi suhu udara pengering maka proses pengeringan makin singkat. Biaya pengeringan dapat ditekan pada kapasitas yang besar jika digunakan pada suhu tinggi, selama suhu tersebut tidak sampai merusak bahan. 2. Kelembaban Relatif Udara Pengering Kelembaban relative udara adalah perbandingan massa uap air aktual pada volume yang diberikan dengan masa uap air saturasi pada temperatur yang sama. Kelembaban mutlak udara berpengaruh terhadap pemindahan cairan dari dalam ke permukaan bahan. Kelembaban relatif juga menentukan besarnya tingkat kemampuan udara pengering dalam menampung uap air.
7
2.2
Landasan Teori
2.2.1 Perhitungan Mekanika Teknik Mekanika (Bahasa Latin mechanicus, dari Bahasa yunani mechanikos, “seseorang yang ahli di bidang mesin”) adalah jenis ilmu khusus yang mempelajari fungsi dan cara kerja mesin, alat atau benda yang seperti mesin. Mekanika merupakan bagian yang sangat penting dalam ilmu fisika terutama untuk ahli sains dan ahli teknik. Mekanika (Mechanics) juga berarti ilmu pengetahuan yang mempelajari gerakan suatu benda serta daya dalam gerakan itu.
2.2.2 Pengertian Daya Daya adalah laju energy yang dihantarkan selama melakukan usaha dalam periode waktu tertentu. Satuan SI (Satuan Internasional) untuk Daya adalah Joule / Sekon (j/s) = Watt (W). Satuan Watt digunakan untuk penghormatan kepada seorang ilmuan penemu mesin uap yang bernama James Watt. Satuan daya lainnya yang sering digunakan adalah Daya Kuda atau Horse Power (hp), 1 hp = 746 Watt. Daya merupakan besaran saklar, karena daya hanya memiliki nilai, tidak memiliki arah. Rumus dan satuan daya dalam fisika, daya disimbolkan dengan persamaan berikut: P = W/t Dari persamaan diatas maka kita juga dapat mengubah rumus daya menjadi: P = (F.s)/t P = F.v Hasil tersebut didapatkan karena Rumus Usaha (W) = Gaya (F) dikali jarak (s) dibagi waktu (t)
8
Keterangan: P= Daya ( satuannya J/s atau Watt) W = Usaha ( Satuannya Joule [J] ) t = Waktu ( Satuannya sekon [s] ) F = Gaya ( Satuannya Newton [N] ) s = Jarak ( Satuannya Meter [m] ) v = Kecepatan ( Satuannya Meter/Sekon [m/s] ) Berdasarkan persamaan fisika diatas, maka dapat disimpulkan bahwa semakin lama waktunya maka laju daya akan semakin kecil.
2.2.3 Blower Blower adalah mesin atau alat yang digunakan untuk menaikkan atau memperbesar tekanan udara atau gas yang akan dialirkan dalam suatu ruangan tertentu juga sebagai pengisapan atau pemvakuman udara atau gas tertentu. Bila untuk keperluan khusus , blower kadang - kadang diberi nama lain misalnya untuk keperluan gas dari dalam oven kokas disebut dengan nama exhouter. Di industry – industry kimia alat ini biasanya digunakan untuk mensirkulasikan gas – gas tertentu didalam tahap – tahap proses secara kimiawi dikenal dengan nama booster atau circulator. Kompresor juga sebagai alat mekanik yang berfungsi untuk meningkatkan tekanan fluida mampu mampat, yaitu gas atau udara. Adapun pengertian kompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas, secara umum biasanya menghisap udara dari atmosfer, yang secara fisika merupakan campuran beberapa gas dengan susunan Nitrogen, Oksigen, dan campuran argon, Karbondioksida, Uap air, minyak dan lainnya. Adapun suatu perbandingan antara kecepatan angin dan kecepatan benda yang tertiup angin ditulis dengan persamaan sebagai berikut.
9
Perhitungan Blower kali ini adalah untuk menghitung kecepatan angin yang dihasilkan oleh blower adalah: 𝜋.𝐷.𝑛 60
𝜋 = pi = 3,14 Dimana: D = Diameter blower n = Kecepatan poros blower Sedangkan untuk menghitung kecepatan benda yang tertiup angin: 𝑀₁ . 𝑉₁ + 𝑚₂ . 𝑉₂ (𝑚₁+𝑚₂)
Dimana: V₁ = kecepatan angin V₂ = kecepatan awal benda m₁ = massa udara m₂ = massa benda Massa udara = 0,15x10³ kg Massa 1 biji padi = = 0,5x10³ kg Massa padi yang tidak berisi = 0,1x10³ kg Massa 1 biji kacang tanah = 0,8x10³ kg
10
2.3
Pengertian konstruksi Untuk menunjang berbagai macam hasil produksi faktor utamanya adalah
mesin-mesin sebagai pengolah bahan baku menjadi bahan jadi atau bahan baku menjadi bahan setengah jadi. Proses produksi akan berhasil bila ditunjang dengan pemesinan yang memadai, sebagai faktor penentunya. Sedangkan faktor peralatan bantu dan bagaimana tingkat keterampilan dan keahlian dari operator mesin sebagai pengendali yang akan mengoperasikan mesin-mesin perkakas tersebut. Untuk meningkatkan produktivitas hasil industri, operator tidak hanya cukup mampu mengendalikan mesin-mesin perkakas tersebut, tetapi juga dituntut untuk memahami beberapa alat ukur/metrologi serta mengetahui sifatsifat dari bahan baku/material. Biasanya di dalam setiap suatu industri selalu terdapat bermacam-macam mesin perkakas, yaitu yang bisa dibedakan dengan jenis kelompok mesin produksi dan kelompok mesin perkakas. Perbedaan kelompok mesin produksi dan mesin perkakas, definisi dari masing-masing kelompok mesin ini, adalah: a. Kelompok mesin produksi, adalah kumpulan daripada mesin-mesin yang akan berfungsi untuk menghasilkan barang-barang jadi atau bahan baku menjadi bahan yang diolah atau dibentuk lebih lanjut. Contoh: mesin-mesin untuk pembuat ban mesin tekstil, mesin cetak, mesin industry baja atau pembuat mobil dan sebagainya. b. Kelompok mesin perkakas, atau mesin penunjang bisa juga disebut mesin pemelihara. Mesin ini mempunyai fungsi untuk menghasilkan barang-barang atau komponen mesin yang merupakan bagian dari pada satu unit mesin lainnya. Tetapi bisa juga menghasilkan komponen mesin yang dirakit menjadi satu unit barang jadi.
11
2.4
Analisa Struktur Analisis struktur merupakan ilmu untuk menentukan efek dari beban pada
struktur fisik dan komponennya. Adapun cabang pemakaiannya meliputi analisis bangunan,
jembatan,
perkakas,
mesin,
tanah,
dll.
Analisis
struktur
menggabungkan bidang mekanika teknik, teknik material dan matematika teknik untuk menghitung deformasi struktur, kekuatan internal, tekanan, reaksi tumpuan, percepatan, dan stabilitas. Hasil analisis tersebut digunakan untuk memverifikasi kekuatan struktur yang akan maupun telah dibangun. Dengan demikian analisis struktur merupakan bagian penting dari desain rekayasa struktur. Sejarah analisis struktur lahir dari ilmu mekanika yang merupakan cabang dari fisika. Tulisan tertua yang berisi ilmu ini dibuat oleh Archimedes (287-212 SM) yang membahas prinsip pengungkit dan prinsip kemampuan mengapung. Kemajuan yang besar diawali oleh hukum kombinasi vektor gaya oleh Stevinus (1548-1620), yang juga merumuskan sebagian besar dari prinsip-prinsip statika. Penyelidikan tentang lentur pertama kali dilakukan Galileo Galilei (15641642) namun baru dipecahkan dengan baik oelh Auguste Coloumb (1736-1806). Robert Hooke (1635 - 1703) menemukan kelakuan material yang dikenal dengan hukum Hooke sebagai dasar dari ilmu elastisitas. Metode kerja maya dikembangkan awalnya oleh Leibnitz untuk menyelesaikan masalah mekanika biasa.
Selanjutnya
pendekatan
ini
benar-benar
sangat
berguna
dan
penggunaannya diperluas dalam berbagai kasus. Berbeda dengan ilmuwan lain yang menekankan persamaan analitik, Christian Otto Mohr (1835–1918) mengembangkan metode grafis yang antara lain lingkaran Mohr (untuk menentukan tegangan), dan diagram Williot-Mohr (untuk menentukan perpindahan truss).
12
Tokoh lain yang terlibat dalam perkembangan ilmu analisis struktur awal diantaranya, Marotte, D'Alembert, Euler (teori balok dan tekuk), Navier, Bernoulli (teori balok), Maxwell(Prinsip Maxwell), Betti (hukum Betti), St. Venant (torsi), Rayleigh, dan Castigliano (teori defleksi). Teori balok Euler-Bernoulli dibuktikan kebenarannya dengan diselesaikannya pembangunan Menara Eiffel di Paris. Sebelumnya teori itu hanya dibahas oleh para ilmuwan semata. Di abad modern, perkembangan besar ilmu bahan dilakukan oleh ilmuwan Rusia-AS Stephen P. Timoshenko. Maha karyanya Strenght of Materialmerupakan buku wajib mahasiswa teknik sipil hampir diseluruh dunia. Penemuan penting lain adalah metode distribusi momen oleh Hardy Cross pada tahun 1930 dalam tulisannya di jurnal ASCE. Kontribusi lain Cross adalah metode analogi kolom. Namun metode klasik yang mulai digantikan seiring dengan berkembangnya kemampuan dan kecepatan komputer. Maka dari itu penggunaan metode elemen hingga semakin meluas oleh insinyur struktur. Analisis yang sebelumnya memakan banyak kertas dengan ketelitian semakin berkurang dengan banyaknya variabel berhasil diatasi. Metode ini pertama kali dipakai dalam menganalisis gedung Opera Sydney oleh firma konsultan kenamaan Ove Arup. Bisa dikatakan metode elemen hingga merupakan penemuan terpenting dalam bidang analisis struktur.
2.5
Komponen – Komponen Mesin Oven Pengering Adapun komponen – komponen pada mesin oven pengering yang
diketahui , sebagai berikut: 1. Thermocontrol Digital Thermocontrol berfungsi untuk mengendalikan panas pada ruang bakar yang dapat kita stel/atur sesuai keinginan kita. jadi alat ini adalah perintah pengendalian otak pada oven gas otomatis.
13
2. Termokopel (sensor panas) Termokopel (sensor panas) adalah jenis sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur suhu melalui dua jenis logam konduktor berbeda yang digabung pada ujungnya sehingga menimbulkan efek “Thermo-electric”. Efek Thermo-electric pada termokopel ini ditemukan oleh seorang fisikawan Estonia bernama Thomas johann seeback pada tahun 1821, diman sebuah logam konduktor yang diberi perbedaan panas secara gradient akan menghasilkan tegangan listrik. Perbedaan Tegangan listrik diantara dua persimpangan ( junction ) ini dinamakan dengan efek “Seeback”. Termokopel merupakan salah satu jenis sensor suhu yang paling popular dan sering digunakan dalam berbagai rangkaian ataupun peralatan listrik dan elektronika yang berkaitan dengan suhu (Temperature). Bebrapa kelebihan termokopel yang membuatnya menjadi populer adalah responnya yang cepat terhadap perubahan suhu dan juga rentang suhu operasionalnya yang luas yaitu berkisar diantaranya -200° C hingga 2000° C. Selain respon yang cepat dan rentang suhu yang luas, Termokopel juga tahan terhadap goncangan/getaran dan mudah digunakan. 3. Blower Blower adalah mesin atau alat yang digunakan untuk menaikkan atau memperbesar tekanan udara atau gas yang akan dialirkan dalam suatu ruangan tertentu juga sebagai pengisapan atau pemvakuman udara atau gas tertentu. Bila untuk keperluan khusus , blower kadang - kadang diberi nama lain misalnya untuk keperluan gas dari dalam oven kokas disebut dengan nama exhouter. Di industry – industry kimia alat ini biasanya digunakan untuk mensirkulasikan gas – gas tertentu didalam tahap – tahap proses secara kimiawi dikenal dengan nama booster atau circulator. Kompresor juga sebagai alat mekanik yang berfungsi untuk meningkatkan tekanan fluida mampu mampat, yaitu gas atau udara.
14
Adapun pengertian kompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas, secara umum biasanya menghisap udara dari atmosfer, yang secara fisika merupakan campuran beberapa gas dengan susunan Nitrogen, Oksigen, dan campuran argon, Karbondioksida, Uap air, minyak dan lainnya.
2.6
Perhitungan Kerangka Rangka merupakan bagian yang penting sebagai penopang mesin agar
dapat kokoh berdiri saat dioperasikan. Pemilihan bahan serta proses penyambungan yang tepat akan mempengaruhi kekuatan rangka sebagai penopang mesin sehingga rangka dapat menahan beban maksimal dari yang diharapkan. Spesifikasi rangka ini mempunyai dimensi 520 x 650 x 500 mm dan menggunakan bahan profil besi. Profil besi yang digunakan dalam pembuatan rangka mesin ini adalah profil siku ukuran 40 x 40 x 2 mm yang diketahui spesifikasi diperlukan sebagai data input untuk melakukan kalkulasi.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1
Kerangka Konseptual Penelitian Kegiatan penelitian ini dilaksanakan sesuai dengan diagram alir pada
Gambar dibawah ini:
Mulai
Persiapan Alat dan Bahan Pemeriksaan ukuran Pemotongan Bahan Pengukuran Bahan Perakitan
Las penuh
Penyempurnaan
Penyempurnaan permukaan
Uji kesesuaian
permukaan
Finishing
Selesai Gambar 1 Diagram Alur Perancangan Mesin Oven Pengering Roti
15
16
3.1.1 Perencanaan Dalam suatu perencanaan disini kita lebih dulu harus menyusun atau membuat alur gambar yang mengenai mesin kita yang akan kita buat.
3.1.2 Persiapan Alat Dan Bahan Sebelum kita memasuki proses pengerjaan mesin terlebih dahulu kita harus menyiapkan alat dan bahan yang di butuhkan untuk membuat mesin tersebut. Alat yang dibutuhkan harus sesuai dengan fungsinya supaya pengerjaanya kita tidak akan terhambat, dan bahan juga harus sesuai dengan kebutuhan mesin yang akan kita buat.
3.1.3 Pemeriksaan Ukuran Sebelum kita masuk proses perakitan kita ada baiknya kita terlebih dahulu melakukan pemeriksaan bahan yang sudah di potong tadi. Agar pada saat proses perakitan nanti bisa berjalan dengan lancar.
3.1.4 Pemotongan Bahan Sesudah semua bahan di ukur satu persatu , kita mulai pemotongan bahan sesuai ukuran yang telah kita ukur tadi. Pakai alat pemotong sesuai bahan dan fungsinya.
3.1.5 Pengukuran Bahan Setelah alat dan bahan sudah terkumpul terlebih dahulu kita melakukan pengukuran bahan baku, agar pada saat proses pengerjaanya tidak terjadi kesalahan, dan jangan sampai salah pada saat proses pengukurannya karena akan menghambat proses pengerjaan mesin kita.
17
3.1.6 Perakitan Jika bahan baku semua sudah siap semua maka kita siapkan peralatan pendukung untuk perakitan bahan baku satu persatu ,dari pembentukan hingga pengelesan, komponen penggerak dan komponen lainya sesuai gambar dan alur pengerjaan mesin.
3.1.7 Pengujian Mesin Setelah bahan baku dirakit semua sesuai gambar desain yang kita buat, disini kita harus terlebih dahulu melakukan pengujian terhadap alat kita, apakah alat kita ada masalah apa tidak.
3.1.8 Pengecatan Jika mesin sudah selesai diuji dan sudah sesuai dengan keinginan kita, maka kita harus membongkar lagi komponen-komponen yang sudah kita rakit, untuk di lakukan proses pengecatan rangka/mesin kita. Sesudah proses pengecatan selesai kita rakit kembali mesin kita yang sudah kita bongkar tadi dan mesin kita dapat di operasikan dan siap di pasarkan.
3.2
Definisi kerangka Diagram alir diatas digunakan untuk dasar dalam bertindak Perancangan
mesin yang membutuhkan suatu diagram alir bertujuan untuk mempermudah dalam pelaksanaan proses perancangan.
18
3.2.1 Definisi Proyek Perencangan Proyek ini dan Penyusunan Spesifikasi Teknis, Proyek Definisi proyek dan kegiatan-kegiatan lain dalam fase ini menghasilkan antara lain: a. Pernyataan tentang masalah/produk yang akan dirancang b. Beberapa kendala yang membatasi solusi masalah tersebut c. Spesifikasi teknis produk d. Kriteria keterimaan dan kriteria lain yang harus dipenuhi oleh produk e. Recana proyek 3.2.2 Perancangan Konsep Produk Spesifikasi teknis produk hasil fase pertama proses perancangan menjadi dasar fase berikutnya, yaitu fase perancangan konsep produk. Tujuan fase ini adalah menghasilkan alternative konsep produk sebanyak mungkin.Konsep produk yang dihasilkan fase ini masih berupa skema atau dalam bentuk skets. Pada prinsipnya, semua alternatife semua konsep produk tersebut memenuhi spesifikasi teknik produk.Pada akhirnya fase perancanaan konsep produk, dilakukan evaluasi pada hasil rancangan konsep produk untuk memilih satu atau beberapa konsep produk terbaik untuk dikembangkan pada fase ketiga fase perancangaan produk. 3.2.3 Perancangan Produk Fase perancangan produk merupakan pengembangan alternatif dalam bentuk skema atau skets menjadi produk atau benda teknik yang bentuk, material dan dimensi elemen-elemenya ditentukan. Fase perancangan produk diakhiri dengan perancangan detail elemen-elemen produk, yang kemudian dituangkan dalam gambar-gambar detail untuk proses pembuatan.
19
3.2.4 Dokumen Untuk Pembuatan Produk Dokumen atau gambar hasil rancangan produk tersebut dapat dituangkan dalam bentuk gambar tradisional diatas kertas (2dimensi )atau gambar dalam bentuk modern yaitu informasi. Informasi idigital yang disimpan dalam memori Komputer. Informasi dalam bentuk digital tersebut dapat berupa print-out untuk menghasilkan gambar tradisional atau dapat dibaca oleh sebuah software komputer. Gambar hasil rancangan produk terdiri dari: a. Gambar semua elemen produk lengkap dengan geometrinya, dimensinya, kekasaran/kehalusan permukaan dan material. b. Gambar susunan komponen (assembly). c. Gambar susunan produk. d. Spesifikasi yang membuat keterangan-keterangan yang tidak dapat dimuat dalam gambar.
3.2.5 Proses produksi Adapun proses produksi yang harus diketahui dalam tahapan saat melakukan pembuatan mesin oven pengering sebagai berikut: 1. Bahan Baku 2. Proses Pemotongan Proses pemotongan dengan menggergaji (saw) baik dengan gergaji tangan, gergaji mesin maupun proses pemotongan dengan menggerinda. 3. Proses Pemesinan Tabel 2 Klasifikasi proses pemesinan menurut jenis mesin perkakas yang digunakan Jenis proses Mesin perkakas yang digunakan: A. Mesin gerinda Mesin gerinda adalah suatu alat yang ekonomis untuk menghasilkan permukaan yang halus dan dapat mencapai ketelitian yang tinggi. Mesin Gerinda merupakan salah satu jenis mesin perkakas dengan mata potong
20
jamak, dimana mata potongnya berjumlah sangat banyak yang digunakan untuk mengasah/memotong benda kerja dengan tujuan tertentu. Prinsip kerja mesin gerinda adalah batu gerinda berputar bersentuhan dengan benda kerja sehingga terjadi pengikisan, penajaman, pengasahan, atau pemotongan.
Gambar 2 Mesin Gerinda B. Mesin Bor Mesin bor adalah suatu jenis mesin gerakanya memutarkan alat pemotong yang arah pemakanan mata bor hanya pada sumbu mesin tersebut (pengerjaan
pelubangan).
Sedangkan
Pengeboran
adalah
operasi
menghasilkan lubang berbentuk bulat dalam lembaran-kerja dengan menggunakan pemotong berputar yang disebut Bor. Mesin Bor Tangan (pistol) Mesin bor tangan adalah mesin bor yang pengoperasiannya dengan menggunakan tangan dan bentuknya mirip pistol. Mesin bor tangan biasanya digunakan untuk melubangi kayu, tembokmaupun pelat logam. Khusus Mesin bor ini selain digunakan untuk membuat lubang juga bisa digunakan untuk mengencangkan baut maupun melepas baut karena dilengkapi 2 putaran yaitu kanan dan kiri.
21
Gambar 3 Mesin Bor Tangan C. Pengelasan Mengelas adalah salah satu cara menyambung dua logam yang sejenis dengan cara dipanaskan. Tenaga panas diperlukan untuk memanaskan bahan dasar yang akan di sambung dan kawat las sebagai bahan tambah untuk pengisi kampuh. Pada proses las cair bahan dasar dan kawat las dipanaskan hingga ke duanya mencair dan terpadu secara homogin satu sama lainnya. Khusus untuk pengelasan tertentu maka kawat las tidak diperlukan, sehingga yang dicairkan hanyalah bahan dasar yang akan disambung. Las patri , hanyalah bahan pengisinya/bahan tambahnya saja yang dipanaskan sampai temperaturnya bisa mencairkan bahan pengisinya. Berikut beberapa jenis pengelasan, yaitu: a. Las Gas / Asetilin Las Gas ini untuk menyambung logam tersebut dengan menggunakan bahan Gas Oksigen dan gas Asetilin sebagai pemanas memperoleh nyala api las. Sedangkan cara pembakaranya menggunakan alat yang namanya pembakar las / blander las, dengan menggunakan selang karet dengan arna merah menyalurkan gas asetilin dan selang warna biru untuk gas oksigen sedangkan penyalaan pertama menggunakan korek las.
22
Gambar 4 Las Gas / Asetilin b. Las Listrik Las ini sumber pamanasnya dari aliran listrik yang di dapat dari PLN atau dari generator listrik, kemudian pengaturan nya melalui ampere. Las ini dengan mengunakan elektroda las sebagai bahan pengisi lubang pengelasan dan diletakkan pada penjepit las /tang las.
Gambar 5 Las Listrik
23
4. Proses Perakitan, Perakitan adalah merupakan penyatuan bagian-bagian pokok dari komponen-komponen mesin dengan cara pengelasan maupun dengan menggunakan pasangan mur dan baut. 5. Proses Pengecatan, Pengecatan (painting) bertujuan untuk memperindah suatu produk dan untuk melindungi logam dari lingkungan yang dapat menyebabkan korosi.
3.3 Desain Produk
Gambar 6 kontruksi mesin
24
Gambar 7 Konstruksi Mesin Bahan: 1. Pipa stainless 2. Plat stainless 3. Blower 4. Baut dan Mur 5. Plat galvanis 6. nampan 7. kaca 8. engsel 9. Pipa kotak 10. Beto neser 11. Roda Pangkon 12. Thermo control suhu
25
Alat: Adapun alat-alat yang digunakan adalah: 1. Mesin las 2. Mesin grinda 3. Mesin bor 4. Gergaji besi 5. Mesin skrup 6. Kalkulator
3.3.1 Komponen utama alat mesin oven pengering Alat mesin oven pengering yang digunakan dalam penelitian ini memiliki beberapa komponen utama, yaitu: 1. Kerangka Alat Kerangka alat terbuat dari plat stainless dengan dimensi alat : panjang 52 cm, lebar 65 cm, dan tinggi 50 cm. Kerangka berfungsi untuk menopang dan mendukung konstruksi dengan kokoh. 2. Blower Blower yang digunakan mempunyai tenaga 120 volt 3. Thermo Control Digital Thermo control digital yang digunakan mempunyai pengaturan suhu tersendiri dan otomatis memperkecil suhu panas tersebut. 4. Nampan Nampan terbuat dari stainless dengan diameter 0,6 mm, panjang 40 cm, dan lebar 50 cm, nampan ini berfungsi untuk menampung makanan dengan steril. 5. Kompor Gas Kompor gas digunakan untuk memproses pengovenan. Proses pembuatan rangka pada mesin tersebut meliputi gambar kerja, bahan, alat dan perencanaan proses pembuatan. Perencanaan yang baik akan menghasilkan suatu produk yang baik juga, dengan perencanaan yang matang diharapkan akan diperoleh rangka
26
mesin yang kokoh dalam menopang komponen secara keseluruhan yang dipasang pada rangka.
3.4
Cara Kerja Mesin Oven Pengering
3.4.1 Uji Kinerja Mesin Uji kinerja mesin oven pengering merupakan upaya untuk mengetahui cara kerja dan efisiensi mesin yang telah dibuat. Pengujian ini juga bertujuan sebagai langkah untuk memonitoring kekurangan - kekurangan pada mesin yang belum dapat diatasi. Pengujian juga dilakukan pada setiap komponen yang ada pada mesin tersebut yang bertujuan untuk mengetahui apakah semua komponen dapat berfungsi baik sesuai dengan yang diharapkan. Sehingga dapat dilakukan perbaikan serta inovasi pada mesin untuk pembuatan berikutnya. 1. Persiapan Uji Kinerja Persiapan awal yang dilakukan adalah mempersiapkan bahan adonan pembuat roti, seperti telur, tepung, air, dan bahan-bahan lain untuk membuat roti, dan apabila kita ingin roti terlihat berwarna kita juga bisa memberikan pewarna, agar roti terlihat berbeda dari yang lain. 2. Cara Kerja Mesin Mesin oven pengering ini bekerja dengan cara mengeringkan produk pada suhu yang dikehendaki ( suhu bisa diatur secara constant ). 3. Langkah Pengoperasian Mesin Langkah-langkah pengoperasian Mesin Oven Pengering ini adalah sebagai berikut : a) Siapkan bahan atau roti terlebih dahulu. b) Pasangkan selang dan regulator pada LPG. c)
Sambungkan kabel listrik yang ada pada mesin oven pengering pastikan saklar pada keadaan Off.
27
d) Buka pintu oven lalu tata dan masukkan semua bahan atau roti kedalam nampan dan tutup pintu oven. e) Posisikan saklar pada keadaan ON. f)
Buka sedikit saluran gas, dan nyalakan oven dengan pematik api.
g)
Atur suhu sesuai kapasitas pada mesin oven.
h) Setiap 10 - 15 menit sekali bergantian memposisikan nampan. i)
Setelah suhu sudah mencapai yang diinginkan maka nyala api itu sendiri akan mengecil dan bisa dilihat hasilnya.
Tabel 1 Data Hasil Uji kinerja Bahan
Jumlah Adonan(kg)
Waktu(menit)
Roti
2
25
Roti
5
90
Sumber Data Diolah : 2015
3.5
Identifikasi Gambar Kerja Gambar kerja berfungsi sebagai media komunikasi antara perancang
(pembuat gambar kerja) dan mekanik (yang membuat komponen berdasarkan informasi yang tertera pada gambar kerja). Didalam gambar kerja, terdapat informasi-informasi penting yang mana informasi tersebut dapat mendukung proses pembuatan komponennya seperti bentuk benda, jenis bahan, ukuran, toleransi, dan simbol-simbol pengerjaan. Hal ini harus bisa dipahami sehingga dapat menghasilkan produk yang sesuai dengan sebuah rancangan. Gambar kerja mendasari untuk acuan dalam pembuatan suatu produk. Dengan adanya gambar kerja, seorang pekerja akan dapat mengidentifikasi dan mengetahui hal-hal yang berkaitan dengan pembuatan produk yang akan dibuat. Hal-hal tersebut antara lain :
28
a. Mengetahui konstruksi yang akan dibuat. b. Mengetahui bahan yang digunakan dan ukuran yang diinginkan. c. Mengetahui tata cara dan urutan pengerjaan. d. Mengetahui peralatan yang digunakan. e. Mengetahui peralatan keselamatan kerja yang dibutuhkan.
3.6
Tuntutan Perancangan Berdasarkan uraian pertimbangan perencangan, dapat diuraikan menjadi
tuntutan perencanaan. Tuntutan perencanaan mesin oven pengering terdiri dari: 3.6.1 Tuntutan konstruksi a. Kontruksi/Rangka dapat menahan beban dan juga getaran saat mesin sedang dioperasikan. b. Perawatan dapat dilakukan pada konstruksi mesin tanpa harus membongkar mesin secara keseluruhan. 3.6.2 Tuntutan ekonomi a. Biaya yang dibutuhkan untuk membuat mesin relatif murah atau terjangkau. b. Perawatan mesin dapat dilakukan dengan mudah dan tidak memerlukan biaya yang mahal. 3.6.3
Tuntutan pengoperasian a. Proses pengoperasian mesin cukup mudah tanpa pengaturanpengaturan yang sulit dipahami oleh operator. b. Mesin ini tidak menuntut pemakainya untuk harus mempunyai latar belakang pendidikan yang tinggi dan juga keahlian khusus untuk mengoperasikannya.
29
3.7
Analisis Kebutuhan Berdasarkan pernyataan kebutuhan diatas maka perlu dilakukan
beberapa langkah analisis kebutuhan sebagai acuan untuk memperjelas tugas perancangan mesin oven pengering. Langkah-langkah kebutuhan analisis tersebut antara lain adalah : 3.7.1 Standar penampilan produk Pembangkit sistim blower memiliki konstruksi yang aman dan nyaman saat pengoperasiannya. Dasar yang digunakan adalah mesin serupa yang digunakan untuk produksi besar namun memiliki dimensi yang terlalu besar sehingga kurang nyaman saat pengoperasaian. Mesin menggunakan meterial yang aman digunakan untuk produksi makanan. 3.7.2 Spesifikasi thermo control Bahan bakar dari LPG untuk melakukan proses pengovenan tersendiri lebih hemat karena adanya thermo control suhu yang fungsinya untuk mengatur besar kecilnya gas yang dikeluarkan.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Pemilihan Bahan Dalam langkah perancangan Mesin oven pengering ini mempunyai proses
perencanaan. Proses perencanaan tersebut direkomendasikan agar dilakukan secara berurutan sesuai dengan diagram, Sehingga dapat meningkatkan efisiensi produksi. Ada beberapa aspek yang menjadi bahan pertimbangan dalam pemilihan suatu bahan teknik yaitu: a. Ketersediaan barang b. Harga bahan c. Biaya penyambungan/las d. Waktu pengerjaan e. Biaya permesinan f. Biaya pengerjaan
4.2
Analisis Teknik Mesin Oven Pengering Perancangan merupakan langkah awal yang penting dalam proses
pembuatan maupun modifikasi mesin. Langkah ini dilakukan sebagai upaya untuk memperoleh data-data yang akurat sebagai landasan untuk membuat suatu konstruksi mesin yang baik.Begitu juga dalam proses pembuatan mesin oven pengering ini.Analisis teknik dan perancangan yang di lakukan dalam pembuatan mesin tersebut antara lain adalah :
30
31
4.2.1 Perancangan yang direncanakan Adapun perencanaan yang direncanakan dalam mengetahui target dan pengujian kecepatan angin pada mesin oven pengering adalah sebagai berikut: 1. Berat beban: Target yang di harapkan untuk kapasitas mesin oven pengering ini adalah dapat memuat 5 kg adonan dalam setiap produksi. 2. Pengujian kecepatan angin dan kecepatan benda yang tertiup angin Untuk mengetahui besaran daya yang terjadi pada saat terjadi pengujian kecepatan angin, maka perlu di lakukan pengujian terhadap blower tersebut. Pengujian daya kecepatan angin dan kecepatan benda yang tertiup angina di lakukan secara sederhana.
𝜋.𝐷.𝑛 60
𝜋 = pi = 3,14 Dimana: D = Diameter blower n = Kecepatan poros blower
Sedangkan untuk menghitung kecepatan benda yang tertiup angin: 𝑀₁ . 𝑉₁ + 𝑚₂ . 𝑉₂ (𝑚₁+𝑚₂)
32
Dimana: V₁ = kecepatan angin V₂ = kecepatan awal benda m₁ = massa udara m₂ = massa benda
dimana: Massa udara = 0,15x10³ kg Massa 1 biji padi = = 0,5x10³ kg Massa padi yang tidak berisi = 0,1x10³ kg Massa 1 biji kacang tanah = 0,8x10³ kg Perhitungan Blower Berdasarkan perhitungan blower dengan cara menghitung Kecepatan angin dan Kecepatan benda yang tertiup angin perlu dilakukan perhitungan jarak antar blower dengan tungku adalah sebagai berikut :
Ditanya :
V=
𝑠 𝑡
33
Diketahui : Jarak antara blower dan tengku V=
22 𝑐𝑚 1,5 𝑗𝑎𝑚
V = 14,7
𝑚 𝑠
Berdasarkan perhitungan jarak (s) yang sudah dilakukan , maka untuk menghitung kecepatan angina akan lebih mudah sebagai berikut : Kecepatan Angin Rumus :
𝜋 = pi = 3,14 Dimana: D = Diameter blower n = Kecepatan poros blower
V =
=
𝜋. 𝐷. 𝑛 60 3,14 . 7 . 15 60
= 5,5 𝑚⁄𝑠 Kecepatan benda yang tertiup angin
34
Rumus 𝑀₁ . 𝑉₁ + 𝑀₂ . 𝑉₂ ( 𝑀1 +𝑀2 )
Dimana: V₁ = kecepatan angin V₂ = kecepatan awal benda m₁ = massa udara m₂ = massa benda
Massa udara = 0,15x10³ kg Diketahui
= = =
0,15𝑥103 𝑘𝑔 . 5,5 𝑚⁄𝑠 +5 𝑘𝑔 .15 𝑚⁄𝑠 ( 0,15𝑥103 + 5 𝑘𝑔) 0,15 𝑘𝑔 . 5,5 𝑚⁄𝑠 + 5 𝑘𝑔 . 15 𝑚⁄𝑠 (0,15 𝑘𝑔 + 5 𝑘𝑔) 0,75 + 82,5 5,15
= 16,769 𝑚⁄𝑠
35
4.2.2 Perhitungan Kekuatan dan Uji Dimensi Rangka Rangka merupakan bagian yang penting sebagai penopang mesin agar dapat kokoh berdiri saat dioperasikan. Pemilihan bahan serta proses penyambungan yang tepat akan mempengaruhi kekuatan rangka sebagai penopang mesin sehingga rangka dapat menahan beban maksimal dari yang digarapkan. Uji dimensi dilakukan untuk mengetahui apakah ukuran bahan berubah atau tidak setelah mengalami pengerjaan. Setelah melakukan uji dimensi diperoleh hasil sebagai berikut : Tabel 2. Perbedaan ukuran bagian rangka sebelum dan sesudah mengalami pengerjaan No
Ukuran Sebelum Nama Bagian Rangka
1.
Keterangan
mengalami Pengerjaan 520 x 650 x 500 mm
Ukuran Asli
Tabel 3. Perbedaan ukuran total rangka pada gambar kerja dengan ukuran total rangka pada kenyataan No
Nama
Ukuran Gambar Kerja
Ukuran Benda Kerja
Keterangan
1.
Panjang
510 mm
520 mm
Tidak sesuai
2.
Lebar
600 mm
650 mm
Tidak sesuai
3.
Tinggi
500 mm
500 mm
sesuai
36
Tabel 4. Perhitungan selisih dan persentase kesalahan DT No
Keterangan
Perhitungan
= Px x Lx x Tx
1
Total Dimensi Gambar (D g)
= 510 x 600 x 500 = 153.000.000 (mm³) = Pg x Lg x Tg
2
Total Dimensi Rangka (Dr)
= 520 x 650 x 500 = 169.000.000 (mm³) = Dr - Dg
3
Total Selisih Dimensi (ΔD)
=169.000.000 – 153.000.000 = 16.000.000 (mm³)
4
Persentase Kesalahan Dimensi Total
=
∆𝐷 𝑋100% 𝐷g
=
16.000.000 𝑋 100% 153.000.000
= 10,4%
4.2.3 Hasil Pengujian Bahan Pada pengujian oven pengering secara keseluruhan ini dilakukan dengan mengukur lama waktu proses pengeringan. Yang mana lama waktu ini tidak hanya ditentukan oleh berapa derajat panas suhu yang dipakai tetapi juga oleh kadar air yang terkandung didalam bahan yang akan dikeringkan, untuk mengukur jumlah kadar air pada bahan ini, penulis menggunakan metode gravimetri untuk mengukur kadar air pada kedua bahan yang akan diuji. Disini penulis dalam melakukan pengujian menggunakan dua macam bahan yang akan dikeringkan yaitu kerupuk dan rambak. Dimana kedua bahan tersebut mempunyai kadar air yang beda.
37
Pengujian pertama dengan menggunakan 20 kerupuk sebagai sampel, yang mempunyai berat basah awal 80 gram dengan kadar air basis basah sekitar 23 %, perhitungan kadar air basis basah dan kadar air basis kering didapat dengan menggunakan persamaan 1 dan 2, yaitu bobot air (Ba) pada bahan dinyatakan dengan bobot bahan sebelum pengeringan dikurangi bobot bahan setelah pengeringan. Maka, bobot bahan awal atau sebelum dikeringkan sebesar 80 gram dikurangi dengan basis bahan setelah pengeringan yaitu 65 gram hasilnya didapat 15 gram (Ba), dan bobot bahan kering mutlak (berat akhir) didapat dari bobot bahan setelah pengeringan yaitu 65 gram (Bk). Maka, Kadar air basis basah (%) = Kadar air basis basah (%) = Ka basis kering(%) = Ka basis kering (%) =
𝐵𝑎 𝐵𝑘 15 65
x 100 %
x 100 = 23 %
𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙−𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙 80−65 80
x100 %
x 100% = 18,75 %
Setelah diketahui basis basah dan basis kering dari bahan tersebut, dapat diketahui lama waktu proses pengeringan akan berlangsung, dengan kadar air saat basis basah sebesar 23 % dan saat basis kering sebesar 18,75 %. Pada tabel 4 akan diketahui lama waktu proses pengeringan pada suhu kerja 85 ºC dan suhu kerja 110 ºC.
38
Tabel 5. Lama Waktu Pengeringan Pada Roti kadar air (%)
sampel yang No
diuji
suhu (ºC)
saat basah saat kering
waktu (menit)
1.
Roti 5 kg
23%
18,75%
85 – 90 ºC
200 s/d 220
2.
Roti 5 kg
23%
18,75%
95 – 100 ºC
180 s/d 200
3.
Roti 5 kg
23%
18,75%
105 – 110 ºC
160 s/d 180
4.3
Desain dan Gambar Teknologi Mesin 10
8
9
Gambar 8 Bagian – Bagian Komponen Mesin Oven Pengering Roti
39
4 5
6
7
Gambar 9 Bagian – Bagian Komponen Mesin Oven Pengering Roti
2 1
3
Gambar 10 Bagian – Bagian Komponen Mesin Oven Pengering Roti
40
Tabel 6. Penjelasan Masing-Masing Bagian Mesin Oven Pengering Roti NO
Jumlah
Nama Bagian
Keterangan
1
1
Thermometer
Dibeli
2
3
Nampan
Dibuat
3
1
Pematik Api
Dibeli
4
1
Thermo Digital
Dibeli
5
1
Saklar
Dibeli
6
1
Kran Gas
Dibeli
7
2
Selang Regulator
Dibeli
8
1
Stavolt
Dibeli
9
1
Termokopel
Dibeli
10
1
Blower
Dibeli
4.3.1 Desain konstruksi mesin Perancangan Mesin oven pengering ini diharapkan dapat memenuhi kekurangan pada mesin yang telah ada sebelumnya. Sehingga perancangan Mesin oven pengering ditentukan atas berbagai pertimbangan sebagai berikut : a. Mesin oven pengering tidak menggunakan tenaga penggerak manusia atau tidak perlu lagi memperkecil suhu panas tersebut, melainkan diganti dengan thermo control digital. b. Spesifikasi mesin yang ergonomis dengan dimensi yang nyaman bagi operator dan mudah disesuaikan dengan ruang kerja mesin berdimensi panjang 520mm x lebar 650 mm x tinggi 500 mm. c. Mudah dalam pengoperasian serta perawatan cadang mesin. d. menghasilkan listrik terus menerus dan dapat membantu yang kekurangan listrik terutama bagi home industri kecil – kecilan
41
4.4
Konstruksi Rangka Rangka mesin oven pengering ini terdiri dari profil siku dengan ukuran 40
mm x 2 mm. Dimensi rangka ini, yaitu panjang 520 mm, lebar 650 mm, tinggi 500 mm. Rangka mesin oven pengering. Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan rangka, yaitu penggaris siku, mistar baja, gergaji tangan, gerinda tangan, mesin bor, mesin las. 4.5
Uji Kinerja Mesin Uji kinerja mesin oven pengering merupakan upaya untuk mengetahui
cara kerja dan efisiensi mesin yang telah dibuat. Pengujian ini juga bertujuan sebagai langkah untuk memonitoring kekurangan-kekurangan pada mesin yang belum dapat diatasi. Pengujian juga dilakukan pada setiap komponen yang ada pada mesin tersebut yang bertujuan untuk mengetahui apakah semua komponen dapat berfungsi baik sesuai dengan yang diharapkan. Sehingga dapat dilakukan perbaikan serta inovasi pada mesin untuk pembuatan berikutnya. 4.5.1 Persiapan Uji Kinerja Persiapan awal yang dilakukan adalah mempersiapkan listrik untuk memulai start blower dan thermo control suhunya yang berdaya lebih dari 120 watt. Setelah segala sesuatu telah siap dengan dimulainya start blower dan thermo controlnya membutukan daya sebesar 120 watt yang kemudian menyalakan gas LPG di semprotkan lewat pipa yang menuju kedalam lubang oven. Setelah penyemprotan optimal akan dinyalakan dengan pemantik api. Api yang tadinya harus di atur besar kecilnya sekarang sudah bisa otomatis dengan adanya thermo control suhu.
42
4.5.2 Kelebihan dan Kekurangan Mesin Mesin oven pengering yang telah dirancang tersebut memiliki beberapa kelebihan serta beberapa kekurangan yang masih belum dapat disempurnakan oleh perancang. Berberapa kelebihan dari mesin tersebut antara lain adalah: a. Bahan pembuatan mesin lebih ekonomis. b. Ramah lingkungan bebas polusi. c. Tingkat keyamanan penggunaan lebih tinggi karena memiliki dimensi yang sesuai. d. Listrik yang di hasilkan tidak cukup besar. e. Pada bagian rangka tertutup dengan stainless sehingga memudahkan perawatan mesin. f. Mesin tidak menimbulkan suara berisik saat dioperasikan.
Dan beberapa kekurangan yang dimiliki mesin tersebut antara lain adalah: a. penggunaan oven secara terus menerus mengakibatkan bodi oven cepat panas. b. blower membutuhkan putaran tinggi sehingga membutuhkan daya yang lumayan besar. c. Pada thermocouple tersendiri lama dalam penurunan suhu panas. d. Bagian nampan masih menyetel dengan manual atau masih harus dipindah dalam waktu 10 – 15 menit.
43
4.6
Proses Perakitan Perakitan merupakan tahap terakhir dalam proses perancangan dan
pembuatan suatu mesin atau alat, dimana suatu cara atau tindakan untuk menempatkan dan memasang bagian-bagian dari suatu mesin yang digabung dari satu kesatuan menurut pasangannya, sehingga akan menjadi perakitan mesin yang siap digunakan sesuai dengan fungsi yang direncanakan. Sebelum melakukan perakitan hendaknya memperhatikan beberapa hal sebagai berikut : 1. Komponen-komponen yang akan dirakit, telah selesai dikerjakan dan telah siap ukuran sesuai perencanaan. 2. Komponen-komponen standart siap pakai ataupun dipasangkan. 3. Mengetahui
jumlah
yang
akan
dirakit
dan
mengetahui
cara
pemasangannya. 4. Mengetahui
tempat
dan
urutan
pemasangan
dari
masing-masing
komponen yang tersedia. 5. Menyiapkan semua alat-alat bantu untuk proses perakitan. Komponenkomponen dari mesin ini adalah : a. Rangka b. Plat stainless c. Plat galvanis d. Pipa kotak e. Blower f. Thermo control digital g. LPG
44
Langkah-langkah perakitan : 1. Menyipkan rangka mesin oven yang telah dibuat. 2. Memasang Plat stainless untuk lapisan luar. 3. Memasang Plat galvanis untuk lapisan dalam. 4. Memasang Pipa kotak untuk dudukan nampan. 5. Memasang Blower. 6. Memasang Thermo control digital. 7. Memasang LPG.
4.7
Perhitungan Biaya Operator
4.7.1 Mesin Gerinda Biaya = Waktu pemakaian total (biaya sewa + biaya operator) = (3,07) jam (Rp 30.000/jam + Rp 7.000/jam) = Rp 340.000 4.7.2 Mesin bor Biaya = Waktu pemakaian total (biaya sewa + biaya operator) = (48,92) menit (Rp 10.000/jam + Rp 3.000/jam) = Rp 95.600 4.7.3 Pengelasan Biaya = Waktu pemakaian total (biaya sewa + biaya operator) = (2,24) jam (Rp 20.000/jam + Rp 5.000/jam) = Rp 135.000
45
4.8
Perhitungan Biaya Produksi Perhitungan seluruh biaya proses produksi harus dihitung secara
rinci. Perhitungan tersebut nantinya digunakan untuk menentukan harga suatu produk. Penentuan harga mesin dapat dilihat pada. Tabel 7. Daftar harga komponen mesin No
Nama Barang
Jumlah
Satuan(Rp) Harga Jumlah (Rp)
1
Plat Stainless ss
2 Lembar
450.000
900.000
2
Plat Stainless 0,5
1 Lembar
300.000
300.000
3
Paku Rivet
30
7.000
210.000
4
Plat Galvanis
2 Lembar
150.000
300.000
5
Pipa Kotak
1 Lonjor
80.000
80.000
6
Besi Siku
1 Lonjor
250.000
250.000
8
Roda Pangkon
4 pcs
37.500
150.000
9
Pegangan Pintu Besar
2 pcs
100.000
200.000
10
Thermo Control Digital
1 pcs
900.000
900.000
11
Pipa
1 Lonjor
100.000
100.000
12
Blower
1 pcs
500.000
500.000
13
Selang + Regulator
1 set
100.000
100.000
14
Kabel
2 meter
8.000
16.000
15
Kaca anti Panas
2
50.000
100.000
16
Beton Neser
6 meter
150.000
150.000
Jumlah
4.256.000
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan 1. Kontruksi mesin oven pengering memiliki spesifikasi rangka: pipa besi kotak 2x4 cm, nampan : kapasitas 5 kg, dimensi (pxlxt) cm : 52x65x50 cm, daya listrik maksimal : 120 w, proses bahan bakar panas: LPG, thermo control digital : 170°c 2. Teknik pengoperasian mesin oven pengering dengan kapasitas produksi 5 kg membutuhknan 25 menit. Ccukup mudah yaitu dengan cara menekan tombol on untuk menghidupkan mesin, menempatkan bahan adonan yang akan di oven pada nampan, kemudian mengatur besar nyala kompor gas dan mengatur temperature sesuai standartnya. 3. Untuk mendukung produktivitas industri kecil rumah tangga, untuk kerja mesin oven pengering tersebut dapat digunakan untuk pengeringan awal roti yang ditaruh pada nampan dengan bahan tambah khususnya di olesi dengan kuning telur setelah 10 menit pengovenan secara merata. 4. Mesin ini cukup steril dan aman karena semua dinding terlindungi dengan plat stainless dan galvalum dengan nyala api bisa disetel sesuai dengan keperluan. Pada nampan mengunakan bahan yang higenis dan tidak membahayakan kesehatan.
46
47
5.2 Saran a. Perlu dilakukan pengujian efektifitas kinerja alat lebih lanjut, terutama untuk meningkatkan kapasitas pengovenan. b. Agar hasil pengovenan secara mekanis yang diperoleh lebih baik, maka harus dicari solusi/cara untuk perataan udara pada ruang oven yang lebih maksimal. c. Beberapa cara yang dapat dicoba adalah dengan mengatur perpindahan nampan dan mengatur suhu temperatur dengan sumber panas agar kinerja alat dapat menjadi lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
Anwar, H.C., Lanya, B., Haryanto, A., Tamrin, 2012, Rancang Bangun Alat Pengering Energi Surya Dengan Kolektor Keping Datar, Jurnal Teknik Pertanian Lampung Vol. 1, No. 1, Oktober 2012 : 29- 36 Astuti, 2012.kadar abu. https://astutipage.wordpress.com/tag/kadar-abu/. Diakses pada hari minggu, 22 November 2015. Surabaya. Arinal, Suryadiwansa, Gusri, 2013, IbPE Kopi Lampung siap ekspor, Program Iptek bagi Produk Ekspor, Fakultas Teknik Universitas Lampung. Hasyim , B. A., 2011. Rancang Bangun Alat Pengering Yang Memanfaatkan Gas Buang Berdasarkan Kajian Perpindahan Panas Dan Karakteristik Koefisien Difusivitas Kerupuk.Jurnal Teknika, Universitas Negeri Surabaya, Vol. 12 No. 1 Gusri, Suryadiwansa, Arinal, 2013, Teknologi pengering kopi atap ganda rmaha lingkungan, Laporan Program Iptekda LIPI tahun 2012, Universitas Lampung. (https://www.google.com/#q=Introduction+to+Coffee+Drying). Syafriyudin dan Dwi Prasetyo Purwanto, 2009. Mikroprosesor. Pemrograman Mikrokontroler AT89S51 dengan C/C++ dan Assembler, Yogyakarta. http://jurtek.akprind.ac.id/sites/default/files/70_79syafriyudin.pdf Suryadiwansa, Gusri, Arinal, Yanuar. 2012, Sistem produksi bersih dan terintegrasi untuk pengolahan kopi lampung dalam rangka meningkatkan daya saing dan mutu produk, Hiba Laporan Program Hi-Link tahun 2012, Universitas Lampung. (http://iccri.net/pengolahan-kopi/) Tjatoer Welasih, 2006. Penentuan Koefisien Perpindahan Massa Liquid Solid dalam Kolom Packed Bed dengan Metode Adsorpsi. http://anktetan.blogspot.co.id/2009/07/perhitungan-blower.html?m=1 Wijoyo, Nurhidayat, A., Sugiyanto, 2010, Rekayasa Alat Pengering Untuk Meningkatkan Produktivitas UKM Emping Mlinjo, Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2010, Fakultas Teknik Universitas Wahid Hasyim, Semarang Yeffrichan. 2010. Cara Menghitung Daya dan Blower Fan. Surabaya: Universitas Petra.
LAMPIRAN
Gambar Sketsa Rancang Mesin Oven Pengering Roti
Gambar Perhitungan Kekuatan Penyangga Mesin Oven Pengering Roti
Gambar Waktu Pengerjaan Penyangga Mesin Oven Pengering Roti
Gambar Waktu Pengerjaan Penyangga Mesin Oven Pengering Roti
1 2
3
4
9 10
8
5
6 7
Gambar Mesin Oven Pengering Roti
Keterangan : 1. blower
6. Roda
2. stavolt
7. Tabung elpiji
3. kaca depan
8. Kerangka besi
4. dinding plat stenles stell
9. Handle pintu
5. Box control
10. Termokopel
