TUGAS AKHIR PERANCANGAN PENGERING TERIPANG DENGAN MENGGUNAKAN METODA VDI 2221

TUGAS AKHIR PERANCANGAN PENGERING TERIPANG DENGAN MENGGUNAKAN METODA VDI 2221 Diajukan Guna Melengkapi Sebagian Syarat Dalam Mencapai Gelar Sarjana Strata satu (S1)

Disusun Oleh : Nama : Sukri Helmi Nasution NIM : 0130312-011 Program Studi : Teknik Mesin

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2008

LEMBAR PENGESAHAN PERANCANGAN PENGERING TERIPANG DENGAN MENGGUNAKAN METODA VDI 2221

Disusun Oleh : Nama

: Sukri Helmi Nasution

NIM

: 0130312-011

Jurusan

: Teknik Mesin

Pembimbing

Mengetahui Koordinator TA / KaProdi

( Rully Nutranta )

( Nanang Ruhiyat, ST. MT)

LEMBAR PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini, Nama N. I. M Jurusan Fakultas Judul Skripsi

: : : : :

Sukri Helmi Nasution 0130312-011 Teknik Mesin Teknologi Industri Perancangan Pengering Teripang Dengan Menggunakan Metoda VDI 2221

Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Skripsi yang telah saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata dikemudian hari penulisan Skripsi ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Universitas Mercu Buana.

Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan.

Penulis,

Sukri Helmi Nasution

ABSTRAK Tujuan dari perancangan pengering teripang adalah proses pengeringan teripang yang bisa dilakukan kapan saja tidak tergantung akan cuaca. Biasanya para petani teripang melakukan pengeringan sangat tergantung akan sinar matahari.

Metoda yang akan digunakan dalam perancangan pengering teripang dengan akan menggunakan metoda VDI ( Verein Deutscher Ingenieure) 2221. Cara dari metoda ini adalah merancang beberapa varian dari alat yang kita inginkan. Kemudian dari beberapa varian tersebut kita pilih satu uraian yang terbaik menurut nilai dan sudah sesuai dengan kaidah-kaidah dalam merancang atau mendesign suatu mesin yang baik. Temperatur maksimal yang bekerja pada pengering teripang ini adalah 70 derajat. Kadar air yang diuapkan berkisar 50% dari berat teripang. Waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan teripang sebanyak 5 Kg adalah 3 jam.

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur saya ucapkan atas Allah Subahanahu wa ta’ala yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang merupakan syarat akhir studi pada program kuliah strata ( S1 ) perkuliahan karyawan sabtu dan minggu di Universitas Mercubuana, Jakarta. Dalam kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesarsebesarnya kepada : 1. Ibunda Siti Arus Lubis atas dukungan morilnya pada ananda untuk segera menyelesaikan kuliah secepatnya, 2. Adinda Anik Nuraeni dan anakku tercinta Naura Azzahra Nasution atas dukungan moril serta doanya serta Nasution family, 3. Bapak Ir. Ruly Nutranta, M. Eng sebagai dosen pembimbing tugas akhir dan Ketua Jurusan Teknik Mesin di Universitas Mercubuana, 4. Bapak Nanang Ruhiyat, MT sebagai koordinator Tugas Akhir Program Studi Teknik Mesin di Universitas Mercubuana, 5. Dosen-dosen perkuliahan sabtu minggu Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercubuana

6. Teman-teman perkuliahan sabtu minggu angkatan 4 dan semua pihak yang secara langsung atau tidak langsung telah memberikan dukungan dalam hal penyelesaian skripsi ini, yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu namanya.

Penulis sangat menyadari atas keterbatasan kemampuan penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Masih banyak terdapat kekurangan, penulis mengharapkan kritik dan saran untuk kesempurnaan tugas akhir ini dengan segala kerendahan hati.

Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan semoga Allah ta’ala selalu melimpahkan rahmat-Nya buat kita semua. Segala sesuatu yang benar datangnya hanya dari Allah, sesuatu yang buruk berasala dari kebodohan dan kehilafan saya. Wassalam.

Jakarta, 31 Agustus 2008 Penulis

(Sukri Helmi Nasution )

DAFTAR ISI

Halaman Judul ........................................................................................... i Halaman Pernyataaan................................................................................ ii Halaman Pengesahan ............................................................................... iii Abstraksi .................................................................................................. iv Kata Pengantar .......................................................................................... v Daftar Isi.................................................................................................. vii Daftar Tabel ........................................................................................... viii Daftar Gambar.......................................................................................... ix

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1 1.2 Tujuan Penulisan.................................................................................. 2 1.3 Batasan Masalah................................................................................... 2 1.4 Metoda Penulisan ................................................................................. 2 1.5 Sistematika Penulisan .......................................................................... 3

BAB II LANDASAN TEORI .................................................................... 4 2.1 Dasar Teori............................................................................................ 4 2.2 Tujuan VDI 2221 .................................................................................. 6

2.3 Penjabaran Tugas (Clarificatiffin of the Task) .................................... 9 2.4 Perancangan Konsep ............................................................................ 11 2.4.1 Abstraksi ...................................................................................... 13 2.4.2 Pembuatan Struktur Fungsi .......................................................... 13 2.4.2.1 Struktur Fungsi Keseluruhan (Overall Function) ............ 13 2.4.2.2 Sub Fungsi........................................................................ 14 2.4.3 Pencarian dan Kombinasi Prinsip Solusi ..................................... 15 2.4.4 Pemilihan Kombinasi yang Sesuai............................................... 16 2.4.5 Pembuatan Varian Konsep........................................................... 17 2.4.6 Evaluasi ........................................................................................ 18 2.4.7 Perancangan Wujud ..................................................................... 20 2.5 Perancangan Terinci.............................................................................. 21 2.6 Prinsip dasar Perpindahan Panas........................................................... 21 2.6.1 Konduksi (Conduction)................................................................ 22 2.6.2 Radiasi (Radiation) ...................................................................... 24 2.6.3 Konveksi (convection) ................................................................. 25 2.7 Proses Pengeringan ............................................................................... 26 2.7.1 Klassifikasi Proses Pengeringan .................................................. 27 2.7.2 Bebearapa Jenis Pengering Buatan .............................................. 28 2.7.2.1 Parallel Flow Tray........................................................... 28 2.7.2.2 Through Circulation Tray................................................ 29 2.7.2.3Vacuum Shelf Dryer .......................................................... 30

2.8 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Proses Pengeringan ..................... 30 2.9 Analisa Energi....................................................................................... 32 2.9.1 Pengaruh Suhu Udara pada proses pengeringan .......................... 32 2.9.2 Panas Pengering ........................................................................... 35 2.9.3 Laju Perpindahan Panas Dari Heater Ke Ruang Pengering ......... 38 2.9.4 Laju Perpindahan Panas Dari Ruang Pengering .......................... 38 2.9.4.1 Perhitungan Kadar Air……………………………………41 2.9.4.2 Perhitungan Berat Air Berdasarkan Berat Kering............ 41 2.9.4.3 Perhitungan Kadar Air Berdasarkan Berat Basah ............ 41 2.9.4.4 Effisiensi Termal.............................................................. 42

BAB III KONSEP PERANCANGAN PENGERING TERIPANG ........... 3.1 Tugas ..................................................................................................... 43 3.2 Penjabaran Tugas (Clarrification of Task)............................................ 43 3.2.1 Latar Belakang Perancangan Pengeringan Teripang. .................. 43 3.2.2 Daftar Kehendak Pengering Teripang.......................................... 44 3.2.3 Abstraksi Pengering Teripang...................................................... 48 3.2.3.1 Abstrak 1 dan 2 Pengering Teripang................................ 48 3.2.4 Struktur Fungsi............................................................................. 51 3.2.4.1 Fungsi Keseluruhan.......................................................... 51 3.2.4.2 Sub Struktur Fungsi ......................................................... 52 3.2.4.3 Fungsi Bagian dan Struktur Fungsi Bagian Pengering

Teripang ........................................................................... 53 3.2.4.3.1 Fungsi Bagian Ditinjau Dari Rangka ................ 53 3.2.4.3.2 Fungsi Bagian Ditinjau Dari Rak...................... 53 3.2.4.3.3 Fungsi Bagian ditinjau dari Pintu...................... 54 3.2.4.3.4 Fungsi Bagian ditinjau dari Dudukan Kipas ..... 54 3.2.4.3.5 Fungsi Bagian ditinjau dari Box Kontrol Panel 54 3.2.4.3.6 Fungsi Bagian ditinjau dari Signal.................... 55 3.2.5 Prinsip Solusi untuk Sub fungsi ................................................... 55 3.2.6 Memilih Variasi Kombinasi yang Terbaik................................... 57 3.2.7 Kombinasi dari Prinsip Solusi...................................................... 61 3.2.8.Pemilihan Kombinasi Terbaik...................................................... 66 3.2.9 Meneguhkan Varian Konsep........................................................ 71

BAB IV PERHITUNGAN KEBUTUHAN MATERIAL, PROSES PENGERJAAN DAN ANALISA................................................ 75 4.1 Kebutuhan Material............................................................................... 75 4.2 Gambar Keseluruhan............................................................................. 76 4.3 Gambar Bagian...................................................................................... 77 4.3.1 Rangka ....................................................................................... 77 4.3.2 Rak ............................................................................................. 78 4.3.3 Pintu ........................................................................................... 79 4.3.4 Dudukan Kipas........................................................................... 80

4.3.5 Box Kontrol Panel...................................................................... 82 4.3.6 Pengunci Pintu ........................................................................... 84 4.3.7 Pemegang Pintu.......................................................................... 85 4.3.8 Tutup Kipas................................................................................ 86 4.3.9 Landasan .................................................................................... 86 4.3.10 Dudukan Rumah Heater............................................................. 87 4.4 Analisa Perhitungan .............................................................................. 88 4.4.1 Menentukan Kekuatan Rak Pengering....................................... 90 4.4.2 Menentukan Kekuatan Las......................................................... 92 4.4.3 Tegangan geser yang diijinkan................................................... 92 4.4.4 Beban maksimum yang ditahan oleh las-lasan .......................... 93 4.4.5 Panjang Lasan ............................................................................ 94 4.4.6 Kekuatan Geser Las ................................................................... 94 4.4.7 Dimensi Rak............................................................................... 95 4.4.8 Luas Penampang Tiap Saluran yang Dilalui Aliran Udara........ 96 4.4.9 Debit Udara (Q udara)................................................................ 96 4.4.10 Laju Aliran Massa Udara ........................................................... 96 4.4.11 Massa Air yang Diuapkan.......................................................... 97 4.4.12 Tingkat Keadaan Udara Pada Temperature Film....................... 97 4.4.13 Tingkat Keadaan Udara Pada Temperatur Evaporasi ................ 98 4.4.14 Bilangan Reynolds ..................................................................... 98 4.4.15 Koefisien Perpindahan Panas Konveksi..................................... 99

4.4.16 Perpindahan Panas Konveksi Paksa Dari Udara Kering Ke Produk ................................................................................. 99 4.4.17 Balans Energi System Perpindahan Panas ................................. 99 4.4.18 Laju Aliran Massa Evaporasi ..................................................... 100 4.4.19 Waktu Pengeringan .................................................................... 101 4.4.20 Daya Yang Dibutuhkan Oleh Heater ......................................... 101 4.4.21 Effisiensi Pengeringan ............................................................... 101

5. Kesimpulan dan Saran............................................................................. 103 5.1 Kesimpulan .................................................................................... 103 5.2 Saran – saran ................................................................................. 104 Daftar Pustaka ............................................................................................. 105 Lampiran……………………………………………………………………106

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Daftar Pengecekan Untuk Pedoman Spesifik ........................ ..... 8 Tabel 2.2 Korelasi Harga Kualitatif Dengan Nilai Nominal .................. ..... 10 Tabel 2.3 Besaran Konduktivitas Termal ......... ........ ............................ ..... 19 Tabel 3.1 Daftar Spesifikasi Pengering Teripang ................................... ..... 23 Tabel 3.2 Daftar Spesifikasi Pengering Teripang Abstraksi 1............... ..... 49 Tabel 3.3 Prinsip Solusi Pengering Teripang.... ..................................... ..... 56 Tabel 3.4 Variasi Kombinasi.......... .................. ..................................... ..... 58 Tabel 3.5 Kombinasi Prinsip Solusi Varian 1... ..................................... ..... 61 Tabel 3.6 Kombinasi Prinsip Solusi Varian 2... ..................................... ..... 63 Tabel 3.7 Kombinasi Prinsip Solusi Varian 3... ..................................... ..... 65 Tabel 3.8 Kombinasi Prinsip Solusi Varian 4... ..................................... ..... 66 Tabel 3.9 Tabel Nilai Evaluasi ...... .................. ..................................... ..... 69 Tabel 3.10 Hasil Evalausi Varian 1 .................. ..................................... ..... 69 Tabel 3.11 Hasil Evalausi Varian 2 .................. ..................................... ..... 70 Tabel 3.12 Hasil Evalausi Varian 3 .................. ..................................... ..... 72 Tabel 3.13 Hasil Evalausi Varian 4 ........................................................ ..... 73

DAFTAR GAMBAR

Gambar. 2.1 Prosedur Pemecahan Masalah Secara Umum ..................... ..... 5 Gambar. 2.2 Tahap-Tahap Perancangan Sistematis Menurut VDI 2221.. ..... 8 Gambar. 2.3 Tahap-Tahap Perancangan Dengan Konsep ...................... .. ..... 12 Gambar. 2.4 Pembuatan Sub Fungsi ................. ........ ............................ .. ..... 14 Gambar 2.5 Proses Pengeringan Buatan ........... ........ ............................ .. ..... 28 Gambar 2.6 Paralel Flow Tray ...... .................. ........ ............................ .. ..... 29 Gambar 2.7 Through Circulation Tray ............. ........ ............................ .. ..... 30 Gambar 2.8 Vaccum Shelf Dryer... .................. ........ ............................ .. ..... 30 Gambar 3.1 Varian 1 ...................... .................. ........ ............................ .. ..... 62 Gambar 3.2 Varian 2 ...................... .................. ........ ............................ .. ..... 64 Gambar 3.3 Varian 3 ...................... .................. ........ ............................ .. ..... 66 Gambar 3.4 Varian 4 ...................... .................. ........ ............................ .. ..... 68 Gambar 4.1 Gambar Rancangan .... ........................... ..................................... 76 Gambar 4.2 Rangka Utama ............ ........................... ..................................... 77 Gambar 4.3 Kaki Penyangga.......... ........................... ..................................... 77 Gambar 4.4 Rangka Atas ............... ........................... ..................................... 78 Gambar 4.5 Rak Pengeringan ........ ........................... ..................................... 78 Gambar 4.6 Pintu ........................... ........................... ..................................... 80 Gambar 4.7 Dudukan Penyangga Kipas .................... ..................................... 81

Gambar 4.8 Dudukan Kipas........... ........................... ..................................... 81 Gambar 4.9 Dudukan Assembly Kipas ...................... ..................................... 81 Gambar 4.10 Potongan Pelat Box .. ........................... ..................................... 82 Gambar 4.11 Assembly Potongan Pelat Box ............ ..................................... 82 Gambar 4.12 Potongan Pelat ......... ........................... ..................................... 83 Gambar 4.13 Assembly Potongan Pelat ..................... ..................................... 83 Gambar 4.14 Assembly Potongan Pelat Pengunci pintu.......................... ........ 84 Gambar 4.15 Pemegang Pintu ....... ........................... ..................................... 85 Gambar 4.16 Tutup Kipas .............. ........................... ..................................... 86 Gambar 4.17 Landasan................... ........................... ..................................... 87 Gambar 4.18 Dudukan Rumah Heater ....................... ..................................... 88 Gambar 4.19 Pembebanan ............. .................. ........ ............................ ........ 89 Gambar 4.20 Diagram Pembebanan ................. ........ ............................ ........ 89 Gambar 4.21 Diagram Pembebanan Pada Rak .......... ..................................... 91 Gambar 4. 22 Balans energi ........... .................. ........ ............................ ........ 100

BAB I Pendahuluan

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Teknologi yang berkembang di Indonesia saat ini belum selalu berpihak kepada masyarakat menegah ke bawah. Kalaupun ada teknologi yang baru tentu harganya mahal dan pasti sangat susah sekali akan bisa dinikmati masyarakat kecil khususnya. Teknologi tepat guna adalah teknologi yang pengaplikasiannya bisa digunakan oleh siapa saja serta mudah dalam penggunaan. Teripang merupakan salah satu produk yang akan diolah oleh petani menjadi makanan. Dalam melakukan pengolahan seperti pengasinan, pengeringan maupun pengasapan akan meningkatkan daya simpan yang lebih lama tanpa diproses menjadi lebih tahan lama dan tidak terjadi penurunan harga dan kualitas.

1

BAB I Pendahuluan

1.2 Tujuan Penulisan Tujuan penulisan tugas akhir ini untuk lebih memahami perancangan dan cara kerja pengering teripang. Sehingga nantinya mesin ini bisa dibuat atau di produksi dengan harga yang terjangkau dan proses pemakaian yang mudah.

1.3 Batasan Masalah Dalam penyusunan ini penulis menitik beratkan pada perancangan pada bagian utama saja serta perhitungan kekuatan bahan serta proses pengeringannya

1.4 Metoda Penulisan Metoda penulisan yang akan digunakan pada skripsi ini ada dua metoda, yaitu : A. Metoda penulisan. 1. Penelitian kepustakaan (Library Research Method) Metoda ini digunakan penulis untuk mengumpulkan data melalui buku-buku yang ada di perpustakaan and internet

2. Diskusi Metoda inidipakai penulis untuk mengumpulkan data-data primer dan skunder dengan mengadakan tanya jawab serta orang-orang yang memiliki wawasan pengetahuan tentang pembuatan mesin.

2

BAB I Pendahuluan

B. Metoda Perhitungan Dengan mengacu pada data-data dari hasil perhitungan dan pernyataan langsung

1.5 Sistematika Penulisan BAB I Pendahuluan Pada bab ini dibahas mengenai latar belakang penulisan, tujuan penulisan, batasan masalah,metoda penulisan dan sistematika penulisan. BAB II Landasan Teori Pada bab ini dibahas mengenai teori metoda perancangan sistematis dengan metoda VDI 2221 BAB III Perancangan Pengering Teripang Dengan metoda VDI 2221 , pada bab ini dibahas mengenai perancangan mesin pengering teripang, menyusun daftar kehendak, abstraksi, struktur fungsi, fungsi keseluruhan, fungsi bagian, prinsip solusi,memilih varian kombinasi yang terbaik, mengkombinasikan prinsip solusi, memilih kombinasi terbaik menggunakan varian konsep BAB IV Perhitungan Komponen Rancangan Pada bab ini dibuat perhitungan komponen pengering teripang BAB V Kesimpulan dan Saran Berisi tentang kesimpulan dan saran tentang perancangan pengering teripang

3

BAB II lANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Dasar Teori Metode perancangan sistematis pada dasarnya adalah metode pemecahan suatu masalah teknik yang menggunakan tahap demi tahap analisa data sintesis. Analisa adalah penguraian suatu system yang kompleks menjadi elemen-elemennya dan mempelajari karakteristik masing-masing elemen tersebut beserta korelasinya, sedangkan sintesis adalah penggabungan elemen-elemen yang telah diketahui karakteristiknya untuk menciptakan suatu system baru. Pada metode perancangan sistematis, suatu tahap merupakan kelanjutan dari tahap sebelumnya dan menjadi acuan bagi tahap berikutnya.Dengan tahap-tahap itu informasi yang bersifat kuantitatif diproses menjadi data yang bersifat kualitatif, dengan kata lain hasil suatu langkah baru selalu lebih nyata dari pada langkahlangkah sebelumnya.

4


Dalam kenyataannya kondisi ini tidak selalu tercapai sehingga seringkali dibutuhkan pengulangan kerja (iterasi). Prosedur pemecahan masalah secara umum dapat ditunjukkan dalam skema pada gambar 2.1 dibawah ini :

Tugas (Problem)

Konfrontasi

Informasi

Definisi

Kreasi

Evaluasi

Penyelesaian

Keputusan

Gambar. 2.1 Prosedur pemecahan masalah secara umum

Merancang dapat dikatakan sebagai usaha untuk memenuhi suatu permintaan dengan cara yang dianggap paling baik yang memungkinkan untuk dilakukan. Merancang merupakan kegiatan teknik yang meliputi berbagai segi

5


kehidupan manusia, bergantung pada penemuan dan hukum-hukum dari ilmu pengetahuan dan teknologi. Merancang

juga

dapat

membuat

suatu

keadaan

yang

dapat

mengaplikasikan hukum-hukum tersebut menjadi suatu produk yang berdaya guna. Dalam merancang banyak dilibatkan berbagai disiplin ilmu seperti matematika, fisika, thermodinamika, mekanika, teknik produksi, ilmu logam, dan lain sebagainya.

2.2 Tujuan VDI 2221 Persaingan yang terjadi dalam membuat system dan produk teknik sangat ditentukan oleh ketepatgunaan / efektivitas proses design, berbagai kebutuhan harus disesuaikan terhadap perusahaan atau pabrik, situasi pasar dan perkembangan teknologi. Ketiga macam kriteria tersebut harus dapat diatasi oleh suatu metoda design VDI 2221 bersama dengan prinsip-prinsip design umum yang berlaku hingga saat ini memmbentuk suatu pedoman/metoda yang tidak terkait kepada salah satu cabang industri tertentu. Tujuan

yang

ingin

dicapai

adalah

untuk

merumuskan

dan

menyarankan berbagai macam metoda design yang berkembang pesat akibat kegiatan riset. Diharapkan seorang pemakai dapat dengan cepat menguasai metoda tanpa harus mempelajari secara terperinci. Selain itu dalam merancang perlu juga dipelajari adanya keterkaitan yang ada pada sistem benda teknik yang akan dirancang.

6


Kaitan-kaitan tersebut pada umumnya dapat berupa : a. Kaitan Fungsi (Functional Interrelationship) Maksudnya adalah keterkaitan antara masukan dan keluaran dan suatu sistem untuk melakukan kerja tertentu yang berhubungan dengan lingkungan sekitarnya. b. Kaitan Kerja (Physical Interrelationship) Maksudnya adalah adanya hubungan dimana kerja yang dilakukan adalah bagian dari proses fisika. Proses fisika ini berdasarkan pada efek fisika. Adapun efek fisika dapat digambarkan secara kuantitatif artinya hukum fisika menentukan banyaknya efek fisika yang terlibat. Fenomena kimia dan biologi termasuk didalamnya. c. Kaitan Bentuk (Form Interrelationship) Maksudnya adalah perwujudan nyata dari bentuk dasar dan bahan suatu struktur bangunan, lengkap dengan penataan lokasi serta pemilihan gerak kinematika. d. Kaitan System (System Interrelationship) Bentuk teknik hasil rancangan merupakan suatu system yang berinteraksi dengan system yang lebih menyeluruh, yaitu lingkungan yang ada disekitarnya.

Langkah-langkah dalam metode sistematis dapat dikelompokkan menjadi empat tahap utama, antara lain ; Penjabaran Tugas, Perancangan Konsep, Perancangan Wujud dan Perancangan Terinci. Tahap-tahap utama tersebut dibahas pada sub bab-bab berikut beserta diagram alirnya.

7


Menentukan masalah-masalah yang penting Membuat struktuir fungsi Mencari prinsip-prinsip solusi Mengkombinasikan dalam varian konsep Evaluasi terhadap kriteria teknis dan ekonomis

Konsep

Persncangan Rinci

Spesifikasi

Persncangan Konseptual

Penjabaran tugas Menguraikan spesifikasi

Persncangan Tugas

Tugas

Mengoptimalkan dan melengkapi rancangan bentuk Memeriksa kesalahan dan harga efektif Menyiapkan daftar bawah dan dokumen produksi

Optimasi rancangan dan bentuk

Rancangan awal

Persncangan Wujud

Mengembangkan rancangan awal dan rancangan bentuk Memilih rancangan awal yang terbaik Evaluasi terhadap kriteria teknis dan ekonomis

Detail akhir Melengkapi gambar-gambar detail dan dokumen produksi yang lengkap Memeriksa seluruh dokumen

Persncangan Rinci

Rancangan yang pasti

Dokumentasi

Solusi

Gambar. 2.2 Tahap-tahap perancangan sistematis menurut VDI 2221

8


2.3 Penjabaran Tugas (Clarificatiffin of the Task) Tahap ini meliputi pengumpulan informasi tentang syarat-syarat yang diharapkan dipenuhi oleh solusi akhir. Informasi ini akan menjadi acuan penyusunan spesifikasi. Spesifikasi adalah daftar yang berisi persyaratan yang diharapkan dipenuhi oleh konsep yang sedang dibuat. Pada saat membuat daftar persyaratan, hal yang penting adalah membedakan sebuah persyaratan, apakah sebagai suatu tuntutan (demand) atau keinginan (wishes) Demand adalah persyaratan yang harus terpenuhi pada setiap kondisi, atau dengan kata lain apabila persyaratan itu tidak terpenuhi maka perancangan dianggap tidak benar. Wishes adalah persyaratan yang diinginkan apabila memungkinkan. Jadi misalnya suatu persyaratan membutuhkan biaya yang cukup tinggi tanpa memberikan pengaruh teknik yang besar, maka persyaratan tesebut dapat diabaikan. Untuk mempermudah penyusunan spesifikasi, dapat dilakukan dengan meninjau aspek-aspek tertentu, seperti aspek geometri, kinematika, gaya, energi dan sebagainya. Selanjutnya dari aspek-aspek tersebut dapat diuraikan syarat-syarat yang bersangkutan. Daftar aspek-aspek beserta penguraiannya ditunjukkan pada table 2.1.

9


Daftar spesifikasi sebaiknya ditulis dalam bentuk kuantitatif bila memungkinkan. Untuk produk yang membutuhkan perawatan, daftar spesifikasi perlu didokumentasikan untuk digunakan apabila ada kerusakan dan akan diperbaiki. Format dan daftar spesifikasi ditunjukkan pada table 2.1.

Tabel 2.1 Daftar Pengecekan Untuk Pedoman Spesifik Judul Utama

Contoh-contoh

Geometrik

Lebar, tinggi, panjang, diameter, jarak, jumlah

Kinematik

Type gerakan, arah gerakan, kecepatan, percepatan Arah gaya, besar gaya, frekuansi, berat, deformasi,

Gaya kekuatan, elastisitas, gaya inersia, resonansi Output, efisiensi, kerugian energi, gesekan, ventilasi, Energi

tekanan, temperature, pemanasan, pendinginan, pemasokan, kapasitasm konvensi Aliran dan transportasi material, pengaruh fisika dan kimia

Material

dari material pada awal dan akhir produk, material tambahan

Sinyal

Input, output, bentuk, display, peralatan control System proteksi langsung, keselamatan operasional dan

Keselamatan lingkungan Ergonomik

Hubungan operator mesin, type pengoperasian, penerangan

10


dan keserasian bentuk Batasan pabrik, kemungkinan dimensi maksimum, produksi Produksi yang dipilih Kontrol kualitas

Kemungkinan dilakukan kalibrasi dan standarisasi

Perakitan

Aturan khusus, instalasi, pondasi Jangka waktu servis, penggantian dan reparasi, pengecatan,

Perawatan pembersihan Biaya

Biaya maksimum produksi

Jadual

Tanggal penyerahan

2.4 Perancangan Konsep Perancangan konsep mencakup tahap-tahap yang diperlihatkan pada gambar 2.3 dan akan dibahas pada sub-sub bab berikut ini :

11


Spesifikasi

Informasi Abstraksi untuk menentukan masalah-masalah yang penting

Definisi

Mencari prinsip solusi untuk memenuhi sub fungsi

Mengkombinasikan prinsip solusi untuk menentukan fungsi keseluruhan

Perancangan Konseptual

Menetapkan struktur fungsi, fungsi keseluruhan, sub fungsi

Kreasi

Memilih kombinasi yang cocok

Menyatukan menjadi konsep varian Evaluasi analisis

Mengevaluasi konsep varian terhadap criteria teknis dan ekonomis

Konsep

Keputusan

Gambar. 2.3 Tahap-tahap Perancangan Dengan Konsep

12


2.4.1 Abstraksi Tujuan abstarksi adalah mengetahui masalah utama yang dihadapi dalam perancangan. Prinsipnya adalah mengabaikan hal-hal yang bersifat khusus dan memberikan penekanan pada hal-hal yang bersifat umum dan perlu. Dengan demikian daftar spesifikasi yang sudah dibuat analisa dan dihubungkan dengan fungsi yang diinginkan serta kendala-kendala yang ada. Abstraksi dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut : 1. Mengesampingkan persyaratan-persyaratan yang tidak mempenyai pengaruh besar terhadap produk. 2. Mengubah data kuantitatif menjadi data kualitatif. 3. Generalisasi (pengambilan kesimpulan umum) atas langkah sebelumnya. 4. Merumuskan masalah utama.

2.4.2 Pembuatan Struktur Fungsi 2.4.2.1 Struktur Fungsi Keseluruhan (Overall Function) Setelah masalah utama diketahui, kemudian dibuat struktur fungsi secara keseluruhan. Struktur fungsi ini digambarkan dengan alur diagram yang menunjukkan hubungan antara input dan output. Input dan output berupa aliran energi, material atau sinyal.

13


2.4.2.2 Sub Fungsi Apabila fungsi keseluruhan cukup rumit, maka cara untuk mengatasinya adalah dengan membagi beberapa sub fungsi pada gambar 2.4 dibawah ini. Pembagian ini akan memberikan keuntungan ; 1. Memberikan kemungkinan untuk melakukan pencarian solusi lebih lanjut. 2. Memberikan beberapa buah kemungkinan solusi dengan melihat kombinasi solusi sub fungsi. Energi

Energi

Overall Function

Material

Material

Signals

Signals

Sub Function

Sub Function

Sub Function

Sub Function

Sub Function

Sub Function

Gambar. 2.4 Pembuatan Sub Fungsi

14


Pada saat pembuatan struktur fungsi harus dibedakan antara perancangan murni (original design) dengan perancangan ulang (adaptive design). Pada perancangan murni yang menjadi dasar struktur fungsi adala spesifikasi dan masalah utama, sedang pada perancangan ulang perancangan dimulai dari struktur fungsi yang kemudian dianalisis. Analisis

ini

akan

memberikan

kemungkinan

bagi

pengembangan variasi solusi sehingga diperoleh solusi baru.

2.4.3 Pencarian dan Kombinasi Prinsip Solusi Dasar-dasar pemecahan masalah diperoleh dengan mencari prinsipprinsip solusi masing-masing sub fungsi. Dalam tahap ini dicari sebanyak mungkin variasi solusi. Ada beberapa metode yang dapat dipakai antara lain : a. Metode Konvensional Pencarian dalam literatur, text book, jurnal-jurnal teknik dan brosur yang dikeluarkan oleh perusahaan, menganalisa gejala alam atau perilaku mahluk hidup dengan membuat analogi atau model, dimana model ini diharapkan dapat mewakili karakteristik produk b. Metode Intuitif Pencarian solusi untuk masalah yang rumit bisa pula diperoleh dari intuisi atau suara hati. Solusi ini datang setelah periode pencarian dan

15


pemikiran yang panjang. Solusi ini kemungkinan dikembangkan dan diperbaiki.

Ada

beberapa

cara

yang

dapat

dilakukan

untuk

mengembangkan kemampuan intuisi ini, antara lain dengan cara berdiskusi dengan orang lain. c. Metode Dengan Pemikiran Diskusi Pencarian dengan solusi ini dilakukan dengan cara menyimpang dari kebiasaan pemikiran yang biasa. Solusi ini diperoleh dengan cara mempelajari proses fisika, emncari sistematika dengan bantuan klasifikasi ataupun dengan memakai bantuan katalog.

2.4.4 Pemilihan Kombinasi yang Sesuai Bila kombinasi yang ada terlalu banyak maka waktu untuk memilih kombinasi terbaik menjadi terlalu lama. Agar tidak terlalu lama maka bila memungkinkan, jumlah kombinasi harus dikurangi. Prosedur yang dapat dilakukan adalah dengan mengeliminasi dan memilih yang terbaik. Beberapa kriteria yang perlu diperhatikan adalah : a. Kesesuaian dengan fungsi keseluruhan b. Terpenuhinya demand yang tercantum dalam daftar spesifikasi c. Dapat dibuat atau diwujudkan d. Informasi atau pengetahuan tentang konsep yang bersangkutan memadai e. Kebaikan dalam hal kinerja dan kemudahan produksi

16


f. Faktor biaya Apabila kombinasi yang ada masih cukup banyak, maka usaha selanjutnya adalah pemilihan kombinasi terbaik dengan memperhatikan : •

Segi keamanan dan kenyamanan

•

Kemungkinan pengembangan lebih lanjut.

2.4.5 Pembuatan Varian Konsep Sebuah konsep apabila mungkin harus memenuhi beberapa persyaratan seperti keamanan, kenyamanan, kemudahan diproduksi, kemudahan dirakit, kemudahan perawatan dan lain sebagainya. Informasi lebih lanjut sangat diperlukan untuk pembuatan varian konsep yang akan dilakukan. Informasi ini dapat diperoleh dari : 1. Gambar atau sketsa untuk melihat kemungkinan keserasian 2. Perhitungan kasar berdasarkan asumsi yang dipakai 3. Pengujian awal berupa pengujian model untuk menentukan sifat utama atau pendekatan kuantitatif untuk pernyataan kualitatif mengenai kinerja dari suatu produk jadi. 4. Konstruksi model untuk visualisasi dan analisis. 5. Analogi model dan simulasi yang sering dilakukan dengan bantuan computer 6. Penelitian lebih lanjut dari literature.

17


2.4.6 Evaluasi Evaluasi berarti menentukan nilai, kegunaan atau kekuatan yang kemudian dibandingkan dengan sesuatu yang dianggap ideal. Dalam keteknikan, salah satu metode yang biasa digunakan adalah Metode VDI 2225. Secara garis besar, langkah yang ditempuh adalah sebagai berikut : 1. Menentukan kriteria (identification of evaluation criteria) yang didasarkan pada spesifikasi yang dibuat, 2. Pemberian bobot criteria evaluasi (weighing of evaluation criteria) Merupakan criteria yang dipilih yang mempunyai tingkat pengaruh yang berada pada tingkat varian konsep. Sebaiknya evaluasi dititikberatkan pada sifat utama yang diinginkan dan solusi akhir, 3. Menentukan parameter kriteria evaluasi (compiling parameter) Perbandingan setiap variasi konsep dapat dilihat dengan jelas, maka dipilih suatu parameter atau besaran yang dipakai oleh varian konsep, 4. Memasukkan nilai parameter (assessing value), sebaiknya harga yang dimasukkan

adalah

harga nominal,

tetapi

bila hal

ini

tidak

memungkinkan, maka VDI 2225 memberikan harga korelasi dan harga kualitatif tersebut, contoh ditunjukkan pada table 2.2 (ref; G.PahlW.Bits. hal ; .50) 5. Memperlihatkan

ketidak pastian evaluasi (evaluation uncertainties)

yaitu kesalahan evaluasi bisa disebabkan oleh beberapa hal diantaranya :

18


a. Kesalahan subyektif, seperti kurangnya informasi. b.Kesalahan perhitungan parameter. Dalam hal ini kerja yang dilakukan oleh suatu tim akan memberikan kemungkinan kesalahan yang lebih kecil dibandingkan dengankerja perorangan. Tabel 2.2 Korelasi harga kualitatif dengan nilai nominal Value scale

Parameter Magnitudes

Use value

VDI 2225

Fuel

Mass per

Simplicity of

Service life

analysis

Pts

consumption

unit power

components

km

g/kWh

kg/kW

400

3.5

Extremely

20

380

3.3

complicated

30

360

3.1

Complicated

40

340

2.9

320

2.7

300

2.5

280

2.3

260

2.1

240

1.9

Extremely

200

9

220

1.7

simple

300

10

200

1.5

Pts 0

0

1 2

1

3 4

2

5 6

3

7 8

4

.103

60 Average

80 100

Simple

120 140

500 .103

19


2.4.7 Perancangan Wujud Tahap perancangan ini meliputi beberapa langkah perancangan, yaitu : Langkah penguraian ke modul-modul (modul structure), pembentukan lay out awal (preliminary lay out), dan penentuan lay out jadi ( definity lay out). Perancangan wujud dimulai dari konsep produk teknik, kemudian denganmenggunakan

kriteria

teknik

dan

ekonomi,

perancangan

dikembangkan dengan menguraikan struktur fungsi ke dalam struktur model untuk memperoleh elemen-elemen pembangun struktur fungsi yang memungkinkan dapat dimulainya perancangan yang lebih terinci. Hasil dari tahap ini berupa lay out, yaitu penggambaran dengan jelas rangkaian dengan bentuk elemen suatu produk dan bahannya, pembuatan prosedur produksi dan membuat solusi untuk fungsi tambahan. Hasil ini kemudian dianalisa untuk mendapatkan informasi lebih lanjut tentang kekuatan, getaran, kinematika, dinamika, pemilihan material, proses dan sebagianya. Langkah ini dapat menjadi umpan balik pada langkah sintesis untuk pencarian alternatif solusi yang lebih baik. Analisa diikuti evaluasi dimana dapat timbul kemungkinan perlu dibuatnya model atau prototype untuk dapat mengukur kinerja, kualitas, kemudahan dan beberapa criteria lain dari hasil perancangan.

20


2.5 Perancangan Terinci Tahap ini merupakan akhir metode perancangan sistematis yang berupa prosentase hasil perancangan dalam bentuk gambar lengkap (susunan dan detail), daftar komponen, spesifikasi bahan, toleransi, perlakuan panas, perlakuan terhadap permukaan bahan (heat and surface treatment) dan sebagainya yang secara keseluruhan merupakan dokumen lengkap untuk pembuatan mesin atau system teknik lainnya. Pada tahap akhir ini dilakukan evaluasi kembali untuk melihat apakah produk mesin atau system teknik tersebut benar-benar sudah memenuhi spesifikasi, dan semua gambar-gambar dokumen produk lainnya telah selesai dan lengkap.

2.6 Prinsip dasar Perpindahan Panas Perpindahan panas dapat didefinisikan sebagai berpindahnya energi dari suatu daerah ke daerah lainnya sebagai akibat dari beda suhu antara daerah-daerah tersebut. Selain itu perpindahan panas terdiri dari beberapa proses, yaitu proses dalam keadaan steadi (stabil) dan tak steadi (tak stabil). Proses steadi adalah bila laju aliran panas dalam suatu sistem tidak berubah dengan waktu, yaitu bila laju itu konstan, maka suhu dititik manapun tidak berubah. Dengan kondisi steadi, kecepatan fluck masuk panas pada titik mana pun harus tetap sama dengan kecepatan fluck keluar. Dan tidak terdapat atau terjadi perubahan energi dalam. Contohnya adalah aliran panas dari hasil-hasil pembakaran ari didalam pipa-pipa

21


kerel, pendingin bola lampu listrik oleh udara sekitar atau perpindahan panas dari fluida yang panas ke fluida yang dingin didalam penukar panas. Sedangkan yang dimaksud dengan proses tak steady adalah bila suhu diberbagai titik dari system tersebut berubah dengan waktu. Karena perubahan suhu menunjukkan perubahan energi dalam, kita berkesimpulan bahwa penyimpanan energi bagian yang tidak terpisahkan dari aliran proses tak steady. Contohnya adalah waktu pemanasan pada tanur, ketel dan turbin. Kepustakaan perpindahan panas pada umumnya mengenal tiga cara perpindahan panas yang berbeda : konduksi (conduction), juga yang dikenal dengan istilah hantaran, radiasi (radiation) dan konvenksi (convection).

2.6.1 Konduksi (Conduction) Konduksi adalah proses dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah didalam suatu mediam (padat, cair, gas) atau antara medium-medium yang berlainan yang bersinggungan secara langsung. Dalam aliran perpindahan panas secara konduksi, perpindahan energi terjadi karena hubungan molekul yang cukup besar. Menurut teori kinetik, suhu elemen zat sebanding dengan energi kinetik rata-rata molekul yang membentuk elemen itu. Energi yang dimiliki oleh suatu elemen zat yang disebabkan oleh kecepatan dan posisi relative molekul-molekulnya disebut energi dalam. Jadi semakin cepat molekul-

22


molekul bergerak, semakin tinggi suhu maupun energi dalam eleman zat tersebut. Persamaan dasar untuk konduksi dalam keadaan stedi dapat dituliskan sebagi berikut : ∂T qt = -K.A —— ∂x

……………………….(2.1)

Dimana :

qt .= Perpindahan pansa konduksi (W) K = Konduktivitas termal bahan (W/mC) A = Luas penampang yang dilalui aliran panas (m²) ∂T / ∂x = Gradien shu pada penampang

Tabel 2.3 Besaran konduktivitas termal K Bahan

Btu/h ft K

W/m K

Gas pada tekanan atmosfer

0,004 – 0,10

0,0069 – 0,17

Bahan isolasi

0,012 – 0,12

0,034 – 0,21

Cairan bukan logam

0,05 – 0,4

0,086 – 0,69

Zat padat bukan logam

0,02 – 1,5

0,034 – 2,6

Logam cair

5 – 45

8,6 – 76

Paduan

8 – 70

12 – 120

Logam Murni

30 – 240

52 - 410

23


Persamaan perpindahan secara konduksi dalam keadaan stedi untuk silinder berlubang : A= 2. Π . r . L …………………………………(2.2) Dimana : A = Luas penampang (m²) r. = Jari-jari (m) L = Panjang silinder (m)

Maka Laju aliran panas untuk silinder berlubang adalah : ∂T qk = -2k Π —— ……………………………….(2.3) ∂r Dimana : Qk = Laju aliran panas untuk silinder berlubang (Watt/m) K = kondutivitas termal bahan (W /m.K)

2.6.2 Radiasi (Radiation) Radiasi adalah proses dimana panas mengalir dari benda yang bertemperatur tinggi ke benda yang bertemperatur rendah tanpa melalui zat perantara. Kalor juga dapat berpindah melalui daerah-daerah hampa. Panas radiasi dipancarkan oleh suatu benda dalam bentuk kumpulan energi yang terbatas atau kuanta. Gerakan panas radiasi di dalam ruangan mirip perambatan cahaya dan dapat diuraikan dengan teori gelaombang. Bila

24


gelombang radiasi menjumoai benda lain, maka energinya akan disetap di dekat permukaan benda tersebut. Perpindahan panas secara radiasi semakin penting dengan meningkatkan suhu suatu benda. Adapun persamaan perpindahan panas secara radiasi adalah sebagai berikut : qr = σ A. T4………………………………….(2.4) Dimana : qr = Jumlah energi radiasi yang dipancarkan (W) σ = Konstanta Boltzman (5,67 x 10 -8) A = Luas permukaan (m²) T = Beda temperature antara permukaan dengan temperature fluida (K)

2.6.3 Konveksi (convection) Konveksi adalah proses perpindahan energi dengan kerja gabungan dari konduksi panas, penyimpanan energi dan gerakan mencampur, perpindahan panas dengan cara konveksi dari suatu permukaan yang suhunya diatas suhu fluida sekitarnya berlangsung dalam beberapa tahap. Pertama panas akan mengalir secara konduksi dari permukaan partikelpartikel fluida yang terbatas. Energi berpindah dengan cara demikian akan menaikkan suhu dan energi dalam pertikel-pertikel fluida. Kemudian pertikel-partikel fluida tersebut akan bergerak ke daerah yang bersuhu lebih

25


rendah didalam fluida dimana meraka akan bercampur dengan dan memindahkan sebagian energinya kepada pertikel-partikel lainnya. Perpindahan panas konveksi diklasifikasikan dalam konveksi bebas dan konveksi paksa menurut cara pergerakan alirannya. Maka bila gerakan mencampur berlangsung semata-mata sebagai akibat dari perbedaan kerapatan yang disebabkan oleh gradient suhu disebut sebagai konveksi bebas. Dan bila gerakan mencampur disebabkan oleh suatu alat dari luar, seperti pompa atau kipas, maka prosesnya disebut sebagai konveksi paksa. Laju perpindahan panas dengan cara konveksi antara suatu permukaan dengan suatu fluida dapat dihitung dengan hubungan : qc = hc.A. ∆T …………………………….(2.5) Dimana : qc = Perpindahan panas konveksi

2.7 Proses Pengeringan Proses pengeringan adalah proses pengurangan kandungan air atau menguapkan air dalam suatu produk sehingga mencapai kadar air yang diinginkan. Proses pengeringan dilakukan untuk berbagai tujuan diantaranya untuk pengawetan serta menghindari kerusakan produk akibat udara yang lembab.

26


2.7.1 Klassifikasi Proses Pengeringan Proses pengeringan pada umunya terbagi menjadi dua jenis yaitu pengeringan dengan cara alamiah dan pengeringan buatan. 1. Pengeringan Alami Pengeringan alami adaalah pengeringan yang dilakukan di tempat terbuka dengan cara menghamparkan produk diatass suatu alas. Kemudian disinari cahaya matahari dan dibantu oleh udara sekitarnya. Pada proses pengeringan jenis ini terdapat berbagai kekurangan diantaraanya : a. Proses pengeringan sangat dipengaruhi oleh keadaan cuaca b. Memerlukan tempat yang luas dan tenaga kerja yang banyak c. Produk yang dikeringkan mudah tercemar.

Proses pengeringan jenis ini juga memiliki kelebihan-kelebihan diantaranya : a. Biaya yang dikeluarkan untuk proses ini relatif lebih kecil. b. Kapasitas pengeringan sangat tidak terbatas. c. Proses lebih mudah

2. Pengering buatan Pengering buatan dilakukan dengan cara mengalirkan atau mensirkulasi udara panas yang berasal dari sumber panas ke dalam ruang pengering yang berfungsi untuk menguapkan kadar air yang terkandung dalam produk. Seperti halnya pengeringan buatan juga memiliki beberapa kelebihan, diantaranya :

27


a. Proses pengeringan tidak dipengaruhi oleh faktor cuaca sehingga proses pengeringan bisa lebih cepat dan efisien. b. Tidak memerlukan tenaga kerja yang banyak

qe

qc

Udara Basah Udara Kering

Produk

Rak

Gambar 2.5 Proses pengeringan buatan Pada proses pengeringan buatan ini juga memmiliki kekurangan diantaranya : a. Kapasiatas pengeringan terbatas, b. Memerlukan investasi yang relative cukup besar.

2.7.2 Bebearapa Jenis Pengering Buatan 2.7.2.1 Parallel Flow Tray Parallel flow tray atau yang lazim disebut compartment dryer terdiridari suatu ruang yang didalamnya tersusun rak-rak tempat menempatkan produk yang akan dikeringkan. Alat pengering ini biasanya dilengkapi dengan kipas yang berfungsi untuk mensirkulasi udara di dalam ruangan dan pemanas yang berfungsi sebagai

28


sumber panas untuk memanaskan udara di ruang pengegring. Produk yang akan dikeringkan diletakkan diatas rak-rak yang dapat diambil dan dipasang kembali, udara pengering dialirkan secara sejajar dengan permukaan rak

Rak

Ruang Pengering

Produk

Arah Aliran Udara

Gambar 2.6 Paralel Flow Tray 2.7.2.2 Through Circulation Tray Jenis ini hampir sama dengan parallel flow tray, namun yang membedakan hanya terletak pada arah aliran udara pengeringnya. Pada alat jenis ini aliran udara pengering dialirkan secara paksa untuk menembus permukaan rak can produk yang akan dikeringkan. Rak berupa lubang-lubang atau saringan sehingga udara pengering bisa dipaksa untuk menenbus produk

29

BAB II lANDASAN TEORI Ruang Arah Aliran Udara

Produk Rak

Gambar 2.7 Through Circulation Tray 2.7.2.3Vacuum Shelf Dryer Vacum shelf dryer adaalah jenis alat pengegring yang bekerja dibawah tekanan satu atmosfer. Alat jenis ini biasanya digunakan apabila diinginkan pengeringan secara cepat tetapi temperature pengegringan dipertahaankan rendah

Ruang Pengering

Produk Rak Gambar 2.8 Vaccum shelf Dryer

2.8 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Proses Pengeringan Cepat atau lambatnya proses pengeringan suatu bahan dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya :

30


a. Temperatur Udara Pengeringan Permukaan bahan sangat dipengaruhi oleh pengaturan, temperatur udara, makin tinggi suhu udara pengeringan maka semakin banyak jumlah cairan yang diuapkan dari permukaan bahan yang dikeringkan. Didalam udara lembab biasanya dibedakan dua temperatur yaitu temperatur bola basah dan temperatur bola kering. Temperature bola kering adalah temperatur udara yang di tunjukkkan pada saat pengukuran temperaturnya tekanan uap parsial belum mencapai tekanan jenuh. Sedangkan temperatur bola basah adalah temperatur udara pada keadaan tekanan uap airnya sama dengan tekanan jenuh.

b. Kecepatan udara pengering Sistem pengering produk sangat dipengaruhi oleh sirkulasi udara dimana fungsi dari udara pada sistem pengering adalah sebagai media perantara

c. Pembawa uapair keluar dari permukaan produk Pada prakteknya kecepatan sirkulasi udara sangat menunjang pada proses pengeringan semakin tinggi kecepatan udara pengering maka proses pengeringan akan berjalan lebih cepat, hal ini disebabkan oleh cepatnya massa uap air dipindahkan dari produk ke udara sekitar. d. Kelembaban relatif udara pengering

31


Kelembaban relatif udara pengering adalah prosentase air yang dikandung udara. Kelembaban relatif udara akan menurun jika dipanaskan dan akan meningkat jika didinginkan

e. Dimensi Produk Dimensi produk akan mempengaruhi proses pengeringan, karena pada saat permukaan produk mulai kering akan terjadi proses difusi menuju permukaan produk. Waktu yang diperlukan molekul air mencapai permukaan tergantung pada dimensi produk. Semakin tebal produk maka proses pengeringan akan berlangsung lama.

f. Kadar air produk Kadar air produk (moisture content) adalah kandungan air yang terdapat didalam produk. Makin tinggi kadar air dari suatu produk maka makin lama proses pengeringan berlangsung.

2.9 Analisa Energi 2.9.1 Pengaruh Suhu Udara pada proses pengeringan Laju air dalam bahan pengeringan sangat ditentukan oleh kenaikan suhu. Bila suhu pengeringan dinaikkan naka panas yang dibutukan untuk penguapan air bahan menjadi berkurang. Pada proses pengeringan diperlukan adanya penghantar udara dalam pengeringan secara mekanis penggerak udara ini dapat dibantu dengan

32


menggunakan pipa-pipa penghantar panas. Pada proses pengeringan, udra berfungsi untuk : 1. Mengambil uap disekitar penguapan 2. Sebagi penghantar panas ke dalma bahan yang dikeringkan 3. Sebagai zat pembakar 4. Sebagi tempat membuang uap yang telah diambil dari tempat pengeringan

Pada proses pengeringan harus diperhatikan suhuudara pengering, semakin besar perbedaan antara suhu media pemanas dengan bahan yang dikeringkan, semakin besar pula kecepatan perpindhana panas kedalma bahan sehingga penguapan air dari dari bahan akan lebih banyak dan cepat. Karena air yang dikeluarkan dari dalam bahan bentuk uap air harus segera dipindahkan da dijauhkan dari bahan. Jika tidak, uap air tersebut akan menjenuhkan atmosfer pada permukaan bahan sehingga memperlambat proses penguapan selanjutnya. Proses pengeringan yang menggunkan suhu tinggi dalam waktu singkat lebih kecil kemungkinannya merusak bahan dari ada proses pengeringan dengan suhu rendah dalma waktu yang lama. Jadi bahan yang dikeringkan dalma oven selama beberapa jam akan lebih baik mutunya dari pad pengeringan dengan sinar matahari. Banyaknya kadar air yang harus dikeluarkan dari bahan dapat dihitung dnegan menggunakn persamaan sebagai berikut :

33


m = ma – mb …………………………………(2.6 Murisalim) dimana, m

= banyaknya kadar air yang harus dikeluarkan

(Kg)

ma

= Kadar air sebelum pengeringan

(Kg)

mb

= Kadar air sesudah pengeringan

(Kg)

Dengan mengetahui kadar air yang dikeluarkan dari bahan, maka laju perpidahan air dapat dihitung dengan menggunkan persamaan sebagi berikut : W = m / t ………………………..(2.7 Murisalim) Dimana : W = laju perpindahan air (Kg/s) m = kadar air yang dikeluarkan dari bahan (Kg) t = waktu pengeringan (s)

Kebutuhan aliran udara kering untuk membebaskan uap air dapat dihitung dengan menggunakn persamaan sebagai berikut : W V = ————— x Vs ………………………………..(2.8) ( Hb – Ha )

dimana : V

= Laju aliran udara kering

(m3/s)

W

= Laju perpindahan air

(Kg/s)

34


Vs

= Volume spesifik udara pengering

(M3/kg)

Hb

= Kelembaban udara akhir

(Kg/Kg’)

Ha

= Kelambaban udara awal

(Kg/Kg’)

Dengan menggunakn grafik psikometrik, kebutuhan udara pengering dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : V Q = —— x (hb – ha ) …………………………………(2.9) Vs dimana : Q

= Kebutuhan udara pengering

(K/s)

Vs

= Volume spesifik udara pengering

(m3/Kg)

V

= Laju aliran udara kering

(m3/s)

hb

= Entalpi udara pada lingkungan

(KJ/Kg)

ha

= Entalpi udara pada ruang pengering

(KJ/Kg)

2.9.2 Panas Pegering Panas pengering adalah panas yang dibutuhkan untuk mengeringkan suatu produk akan dibutukan energi sebagi berikut : 1. Menaikkan temperatur teripang , 2. Menaikkan temperatur air ke temperatur operasi pengeringan, 3. Menguapkan air.

35


Jumlah dari yang disebutkan pertama dan kedua dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : Qt

= m x Ch x (Tb – Ta ) …………………………………(2.10)

Dimana : Qt

= Panas untuk menaikkan temperatur

(KJ)

M

= Massa tripang

(Kg)

Ch

= Panas jenis bahan

(KJ/KgoC)

Tb

= Temperatur udara pengering

(oC)

Ta

= Temperatur udara lingkungan

(oC)

Qw

ka = M x —— x (Tb – Ta ) ................................................(2.11) 100

dimana : Qw

= Panas untuk memanaskan tripang

(KJ)

M

= Massa tripang

(Kg)

ka

= Kadar air awal

(%)

Tb

= Temperatur udara pengering

(oC)

Ta


(oC)

Qa

= ma x h1 .....................………………………………(2.12)

Dimana : Qa

= Panas untuk menguapkan air

(KJ)

36


ma

= Massa air yang dikeluarkan dari tripang

(Kg)

dari persamaan (2.10),(2.11),(2.12) maka didapat jumlah panas pengeringan dan dirumuskan sebagai berikut : Qtotal = Qt + Qw + Ql .....................................................................(2.13) Dimana :

Qt

= Panas untuk menaikkan temperatur

(KJ)

Qw

= Panas untuk memanaskan tripang

(KJ)

Ql

= Panas untuk menguapkan air

(KJ)

Sedangkan kalor yang dilepaskan oleh udara pengering dirumuskan sebagai berikut : q

= ρ x Cp x v x (T2 – T1) ………………………………(2.14)

dimana ; q

= Kalor yang dilepaskan udara pengering

(KJ)

ρ

= Kerapatan udara pada temperatur pengeringan

(Kg/m3)

Cp

= Panas jenis pada temperatur pengeringan

(KJ/Kg oC)

v

= Laju udara pengering selama proses pengeringan

(m3/Kg)

T2

= Temperatur udara pengeringan

(oC)

T1


(oC)

37


2.9.3 Laju Perpindahan Panas Dari Heater Ke Ruang Pengering Dalam alat pengering yang dirancang, panas yang dihasilkan oleh heater pengering dialirkan ke ruang pengering dengan menggunakn penghantar kipas. Dalam perancanagn ini perlu diketahui koefisien perpindahan panas, koefisien perpindahan panas konveksi bebas ha dapat dihitung dengan menggunakn persamaan sebagai berikut :

ha

K x Nu = ———— ……………………………………………(2.15) d

dimana : (W/m2 oC)

ha

= Koefisien perpindahan panas

Nu

= Bilangan Nusselt

d

= diameter silinder

(m)

K

= Konduktivitas termal

(W/moC)

Bilangan Nusselt dihitung dari bilangan Reynold, Re sebagai berikut : Nu = 0.027 x Re0.8 x Pr0.33 Dan bilangan reynold dirumuskan sebagai berikut :

Re

VxρxL = ——————

……………………………………..(2.16)

µ Dimana :

µ

= Viskositas udara

(Kg/m.det)

v

= Kecepatan udara

(m/det)

38


ρ

= Kerapatan udara

(Kg/m3)

L

= Panjang silinder

(m)

2.9.4 Laju Perpindahan Panas Dari Ruang Pengering Koefisien perpindahan panas konveksi bebas hc dapat dihitung dengan persamaan sebagi berikut : K x Nu hc

= ———————

……………………………………(2.17)

L

Dimana : (W/m2oC)

hc

= koefisien perpindahan panas

Nu

= Bilangan Nusselt

L

= Dimensi karakteristik

(m)

K

= Konduktivitas termal

(w/moC)

Bagi aliran di dalam pipa atau saluran, hal terpenting dlam bilangan Nusselt adalah garis tengah hidroliknya (DH), yang berdefinisi : DH

Luas penampang aliran = 4 —————————— Keliling

............................(2.18)

39


Untuk pipa luas penampang alirannya adalah :

A

πD2 = ——— ……………………………………….(2.19) 4

Bilangan Reynold yang berdasarkan garis tengah hidroliknya serta sifat-sifat suhu curahan fluida, dapat didefinisikan sebagai berikut :

ρvDH ReDH = ————

…………………………………….(2.20)

µ dimana :

µ

= Viskositas udara

(Kg/m.det)

v

= Kecepatan udara

(m/det)

ρ

= Kerapatan udara

(Kg/m3)

DH

= Ggaaris tengah hidrolik

(m)

Sementara untuk bilangan Nusselt sendiri, dipilih secara cepat rumus yang tepat guna memperoleh koefisien perpindahan panas konveksi bebas untuk aliran dalam saluran : Nu = 0.027 x Re0.8 x Pr0.33

..............................................(2.21)

40


2.9.4.1 Perhitungan Kadar Air Perhitungan kadar air dapat dilakuakan dengan dua cara, yaitu berdasarkan berat kering dan berdasarkan berat basah. Pada umumnya yang dimaksud dengan kadar air benih adalah kadar air yang dihitung berdasarkan berat basah.

2.9.4.2 Perhitungan Berat Air Berdasarkan Berat Kering Untuk menghitung kadar air berdasarkan berat kering, digunakan rumus sebagai berikut : w KA = — x 100% …………………………………………………….(2.22) W Dimana : KA = Kadar air berdasarkan berat kering (%) W = berat kering produk (Kg) w = jumlah air yang diuapakn dlama prose pengeringan (Kg) dan dapat diperoleh dengan cara mengurangi berat basah produk dengan berat kering produk setelah dikeringkan.

2.9.4.2 Perhitungan Kadar Air Berdasarkan Berat Basah Untuk menghitung kadar air berdasarkan berat basah, digunakan rumus sebagai berikut : m KA = — x 100%.......................................................................(2.23) M

41


Dimana : KA

= Kadar air berdasarkan berat basah (%)

m

= Jumlah air yang diuapkan (Kg)

M

= Berat produk sebelum dikeringkan (Kg)

Nilai m dapat diperoleh dengan cara mengurangi berat produk sebelum dikeringkan dengan berat produk setelah dikeringkan.

2.9.4.3 Effisiensi Termal Effisiensi termal adalah perbandingan antara panas penguapan dengan panas yang dihasilkan dari sumber panas, dan dapat ditulis dalam persamaan sebagai berikut :

ηp =

Q — x 100%...........................................................................(2.24) q

Dimana :

ηp

= effesiensi pengeringan (%)

Q

= Jumlah panas yang digunakan untuk memanaskan dan penguapan air (KJ)

q

= Panas sumber panas (KJ)

42

BAB III KONSEP PERANCANGAN PENGERING TERIPANG

BAB III KONSEP PERANCANGAN PERANCANGAN PENGERING TERIPANG

3.1 Tugas Melakukan perancangan pengeringan teripang yang mempunyai nilai lebih, dapat diaplikasikan ke lingkungan petani teripang. Pengeringan tersebut dirancang memiliki media pemanas yang mampu mengeringkan dengan kapasitas 5 kg.

3.2 Penjabaran Tugas (Clarrification of Task) 3.2.1 Latar Belakang Perancangan Pengeringan Teripang. Teripang adalah jenis timun laut (sea cucumber) merupakan hewan laut yang lunak yang hidup di dasar laut. Memiliki nilai gizi berupa protein. Teripang yang sudah dipanen akan dicuci, direndam, dibersihkan, direbus, diasap, dikeringkan dan siap dipasarkan. Proses pengeringan teripang dilakukan setelah proses pengasapan. Dalam proses pengeringan teripang dipanaskan dalam suhu

43


pengeringan yaitu : 400 – 700C. pengeringan selama ini dilakukan dibawah terik matahari sampai sisa kadar air teripang mencapai 20%. Jadi lama pengeringan secara konvensional tergantung dari kondisi cuaca/kondisi sinar matahari. Dengan kondisi seperti ini, penulis berkeinginan untuk merancang pengering yang bisa digunakan kapan saja (siang/malam) dan dapat digunakan untuk mengatur kadar air yang hilang, sehingga nilai jual bisa menjadi lebih tinggi.

3.2.2 Daftar Kehendak Pengering Teripang Sebelum kita mencapai spesifikasi, kita belum mengetahui gambaran secara garis besar mengenai bagaimana bentuk pengering teripang yang sederhana dan dapat digunakan oleh siapa saja, maka disusun daftar kehendak pengering teripang. Daftar kehendak mula-mula dicantumkan secara acak, kemudian disusun secara sistematik dan akhirnya dicetak ke dalam suatu format yang disebut sebagai spesifikasi. Tahap pertama dikumpulkan ide-ide yang dikehendaki, yang keadaannya masih belum teratur. Ide-ide tersebut adalah sebagai berikut : a. Pengering teripang dapat dipindahkan-pindahkan b. Mampu menampung 5 kg teripang c. Mudah dalam proses perakitan d. Bentuk untuk melakukan perakitan e. Menggunakan tenaga listrik/api f. Mudah digunakan siapa saja g. Komponen tidak terlalu mahal

44


h. Proses pengeringan lebih tepat i. Ukurannya tidak terlalu besar j. Rangka kokoh k. Bisa dibuat dibengkel menengah. Seluruh data yang berkaitan dengan tugas yaitu tujuan pemecahan, sifat yang harus dimiliki, didefinisikan secara lengkap dan jelas menjadi daftar kehendak seperti pada tabel 3.1 berikut ini :

Tabel 3.1 Daftar Spesifikasi Pengering Teripang

FTI. PKSM UMB

DAFTAR SPESIFIKASI

HALAMAN

Teknik Mesin

PENGERING TERIPANG

I

D/W

DAFTAR KEHENDAK

GEOMETRI D

Dimensi Pengering Teripang Panjang : 1085 mm

D

Lebar

: 706 mm

Tinggi

: 1070 mm

Rangka utama sederhana/simple

45


ERGONOMI D

Bentuk sederhana/simple

D

Mudah digunakan

D

Tidak memakan tempat

W

Dapat dipindahkan

MATERIAL D

Rangka kokoh tanpa

D

Komponen mudah dalam

D

Tahan karat

D

Produk lokal

SINYAL D

Tanda-tanda proses pengoperasian mudah diingat

GAYA DAN MOMEN D

Gaya dan momen tidak terlalu besar

PRODUKSI D

Dapat dibuat secara masal

D

Tidak menuntut proses produksi yang rumit

W

Bisa dibuat di bengkel menengah

46


W

Tidak tergantung taknologi yang terlalu tinggi

PERAKITAN D

Proses perakitan mudah

D

Komponen tidak rumit

W

Tidak terlalu kompleks

KONTROL KUALITAS W

Menggunakan komponen standard

BIAYA W

Biaya investasi

D

Biaya pembuatan tidak terlalu mahal

TRANSPORTASI W

Bisa diangkut dengan kendaraan

PERAWATAN D

Perawatan mudah

D

Bila terjadi kerusakan bisa diperbaiki di tempat

47


LINGKUNGAN D

Bebaspolusi

D

Bebas pencemaran udara dan air

Keterangan : D

= Permintaan yang merupakan kehendak yang harus dipenuhi

W = Harapan yang merupakan kehendak yang akan diambil bilamana memungkinkan

3.2.3 Abstraksi Pengering Teripang Setelah daftar kehendak selesai dibuat, maka dilakukan abstraksi I dan II. Langkah demi langkah untuk mendefenisikan komponen pokoknya hasil dari abstraksi daftar kehendak yang dapat dilihat pada sub bab berikut ini. 3.2.3.1 Abstrak 1 dan 2 Pengering Teripang Pada abstrak I seluruh keinginan pada daftar kehendak dihilangkan untuk sementara waktu. Pada abstarksi II keharusan yang tidak memiliki hubungan langsung pada fungsi dan kehendak pokok dapat diabaikan. Hasil abstraksi I dan II dapat dilihat pada tabel 3.2 berikut :

Tabel 3.2 Daftar spesifikasi pengering teripang abstraksi

48


FTI. PKSM UMB

DAFTAR SPESIFIKASI

HALAMAN

Teknik Mesin

PENGERING TERIPANG

I

D

DAFTAR KEHENDAK

GEOMETRI D

Dimensi Pengering Teripang Panjang : 1085 mm

D

Lebar

: 706 mm

Tinggi

: 1070 mm

Rangka utama sederhana/simple

ERGONOMI D

Bentuk sederhana/simple

D

Mudah digunakan

D

Tidak memakan tempat

MATERIAL D

Rangka kokoh

D

Komponen mudah dalam

49


D

Tahan karat

D

Produk lokal

SINYAL D

Tanda-tanda proses pengoperasian mudah diingat

GAYA DAN MOMEN D

Gaya dan momen tidak terlalu besar

PRODUKSI D

Dapat dibuat secara masal

D

Tidak menuntut proses produksi yang rumit

PERAKITAN D

Proses perakitan mudah

D

Komponen tidak rumit

BIAYA D

Biaya pembuatan tidak terlalu mahal

50


D

PERAWATAN Bila terjadi kerusakan bisa diperbaiki di tempat LINGKUNGAN

D

Bebas polusi

D

Bebas pencemaran udara dan air

3.2.4 Struktur Fungsi Struktur fungsi didefinisikan sebagai hubungan secara umum antara input dan output suatu sistem teknik yang akan mejalankan satu tugas tertentu, sedangkan fungsi keseluruhan adalah kegunaan dari suatu alat tersebut. Fungsi keseluruhan ini kemudian diuraikan menjadi beberapa sub fungsi yang mempunyai tingkat kesulitan lebih rendah. Sehingga sub fungsi merupakan tugas yang harus dijalankan oleh komponen-komponen yang akan menyusun alat tersebut. Rangkaian dari beberapa sub fungsi untuk menjalankan suatu tugas keseluruhan disebut sebagai struktur fungsi. Tujuan menetapkan sruktur fungsi adalah memperoleh suatu defenisi yang jelas dari sub sistem yang ada dapat diuraikan secara terpisah.

3.2.4.1 Fungsi Keseluruhan Fungsi ini digambarkan dengan diagram balok yang akan menunjukkan hubungan antara masukan dan keluaran dimana masukan dan keluaran tersebut berupa aliran energi, material dan sinyal. Ei

Eo PENGERING TERIPANG 51


Mi

Mo

Si

So

Keterangan : Ei

:

Energi Input

Si

:

Sinyal Input

Mi

:

Material Input

Eo

:

Energi Output

So

:

Sinyal Output

Mo

:

Material Output

3.2.4.2 Sub Struktur Fungsi Struktur fungsi keseluruhan yang terdapat pada gambar 3.1 masih kurang jelas, sehingga perlu diperjeas lagi dengan menguraikan menjadi subfungsi yang dapat dilihat pada gambar 3.2 Energi

Energi Listrik

Pengering Teripang Dirakit

Alat Pengering

Waktu Pengerjaan

Efisiensi waktu

Gambar 3.1 Sub Struktur Fungsi 3.2.4.3 Fungsi Bagian dan Struktur Fungsi Bagian Pengering Teripang

52


Pada bagian ini kita harus menentukan fungsi-fungsi bagian dan strukturnya, perlu diperhatikan terlebih ahulu unsur-unsur utama yang terlibat didalam sistem pengering teripang.

3.2.4.3.1 Fungsi Bagian Ditinjau Dari Rangka

Ei Rangka

Eo Penyangga Menahan Beban So

Si

Perlu dicari prinsip solusi untuk bentuk dan ukuran rangka agar mampu menahan beban dan enak untuk dilihat.

3.2.4.3.2 Fungsi Bagian Ditinjau Dari Rak Ei Rak

Eo Dudukan

Si

Tempat pengering teripang So

Perlu di cari prinsip solusi untuk bentuk, ukuran rak, sehingga proses pengeringan bisa berlangsung dengan baik.

3.2.4.3.3 Fungsi Bagian ditinjau dari Pintu Ei Pintu Si

Eo Pembatas luar dan dalam

Keluar masuk teripang 53 So


Perlu dicari prinsip solusi pintu, untuk mengetahui ukuran serta bentuk pintu sehingga mudah untuk memasukkan atau mengeluarkan teripang

3.2.4.3.4 Fungsi Bagian ditinjau dari Dudukan Kipas

Ei Dudukan Kipas

Memberi kemudahan Peletakan kipas

Si

Eo Mampu menerima beban So

Perlu dicari prinsip solusi dudukan kipas, sehingga bisa diketahui bentuk dudukan kipas, dan kipas bisa ditempatkan dengan kokoh.

3.2.4.3.5 Fungsi Bagian ditinjau dari Box Kontrol Panel ` Ei Box Kontrol Panel Si

Eo Alat-alat pengontrol

Pengendali system kerja So

54


Perlu dicari prinsip solusi box kontrol panel, untuk mengetahui bentuk dan ukurannya, sehingga alat-alat kontrol bisa tertata dengan baik.

3.2.4.3.6 Fungsi Bagian ditinjau dari Energi dan signal

Ei

Eo

Energi

Menggunakan Listrik

Sumber Penggerak

Si

So

Perlu

di

cari

prinsip

solusi

sumber

penggerak

untuk

menggeringkan teripang, energi yang akan digunakan adalah energi listrik. Dimana energi listrik tersebut akan berproses dengan rangkaian elektronika dan dihubungkan pada heater yang akan menghasilkan energi panas dan nantinya mengeringkan teripang.

3.2.5 Prinsip Solusi untuk Sub fungsi Setelah struktur fungsi keseluruhan beserta sub fungsinya, maka mencari prinsip solusi untuk memenuhi sub fungsi tersebut. Metoda yang akan digunakan dalam mencari prinsip solusi adalah metoda kombinasi, yaitu metoda yang mengkombinasikan semua solusi yang ada dalam bentuk matriks. Prinsip solusi dibuat sebanyak mungkin, akan tetapi prinsip solusi itu dianalisa lagi, dimana prinsip solusi yang tidak berguna dapat dieliminasi atau diabaikan dengan tujuan

55


agar dalam tahap perancangan konsep selanjutnya tidak terlalu banyak konsep yang harus dievaluasi.

Tabel 3.3 Prinsip solusi pengering teripang PRINSIP SOLUSI

ITEM

UNSUR

A

Rangka

B

Rak

C

Pintu

D

Dudukan Kipas

1

2

3

4

56


E

Box Kontrol Panel

F

Signal

baterai

matahari

listrik

Angin

3.2.6 Memilih Variasi Kombinasi yang Terbaik Karena jumlah variabel yang banyak, harus dilakukan seleksi sehingga gambar-gambar perencanaan dan kalkulasi tiap dibuat untuk kalkulasi yang kurang baik. Variasi-variasi kombinasi tersebut dikaji dan diseleksi berdasarkan kriteriakriteria sebagai berikut : •

Sesuai dengan fungsi kebutuhan,

•

Sesuai dengan daftar kehendak,

•

Secara prinsip dapat diwujudkan

•

Dalam batasa biaya produksi,

•

Pengetahuan tentang konsep memadai,

•

Kesesuaian dengan keinginan perencanaan,

•

Memenuhi syarat keamanan

57


Pengkajian variasi-variasi kombinasi untuk mendapatkan kombinasi terbaik didalam tabel lembar seleksi seperti yang terdapat pada tabel berikut :

Tabel 3.4 Variasi Kombinasi FTI PKSM UNIVERSITAS MERCUBUANA

Tabel Pemilihan Variasi Struktur Fungsi

TEKNIK MESIN

Untuk Pengering Teripang

V A R I A N P R I N S I P

Kriteria Pemilihan

Keputusan

+

Ya

(+)

Solusi yang dicari

-

Tidak

(-)

Hapuskan solusi

?

Kurang Informasi

(?)

Kumpulkan informasi

!

Periksa spesifikasi

(!)

lihat spesifikasi

Sesuai dengan fungsi kebutuhan Sesuai dengan daftar kehendak

S O L U S I

Secara prinsip dapat diwujudkan Dalam batas biaya produksi Pengetahuan tentang konsep Sesuai keinginan perancang Memenuhi syarat keamanan Penjelasan

A

B

C

D

E

F

G

A1

+

+

+

+

+

+

+

+

A2

+

+

-

-

+

-

+

-

A3

+

+

+

-

+

-

+

-

A4

+

-

-

-

+

-

+

-

B1

+

+

+

+

-

-

+

-

B2

+

+

+

+

+

+

+

+

B3

+

+

-

-

-

-

+

-

B4

+

+

+

-

-

-

+

-

Tanggal

Initial

58


FTI PKSM UNIVERSITAS MERCUBUANA


TEKNIK MESIN



Kriteria Pemilihan

Keputusan

+

Ya

(+)

Solusi yang dicari

-

Tidak

(-)

Hapuskan solusi

?

Kurang Informasi

(?)

Kumpulkan informasi

!

Periksa spesifikasi

(!)

lihat spesifikasi


S O L U S I


A

B

C

D

E

F

G

C1

+

+

+

+

+

+

+

+

C2

+

+

+

+

+

-

+

-

C3

+

+

+

+

+

-

+

-

C4

+

+

+

+

+

-

+

-

D1

+

+

+

+

+

+

+

+

D2

+

-

+

+

-

-

-

-

D3

-

-

+

+

+

+

+

-

D4

-

-

+

+

+

-

+

-

Tanggal

Initial

59


FTI PKSM UNIVERSITAS MERCUBUANA


TEKNIK MESIN



Kriteria Pemilihan

Keputusan

+

Ya

(+)

Solusi yang dicari

-

Tidak

(-)

Hapuskan solusi

?

Kurang Informasi

(?)

Kumpulkan informasi

!

Periksa spesifikasi

(!)

lihat spesifikasi


S O L U S I


A

B

C

D

E

F

G

E1

+

+

+

+

+

+

+

+

E2

+

+

-

+

+

?

+

-

E3

+

+

-

+

+

?

+

-

E4

+

+

-

+

+

?

+

-

F1

-

-

-

-

-

-

+

-

F2

-

-

-

-

-

-

+

-

F3

-

-

+

+

-

-

+

-

F4

+

+

+

+

+

+

+

+

Tanggal

Initial

60


3.2.7 Kombinasi dari Prinsip Solusi Setelah prinsip solusi sub fungsi dibuat, maka perlu dilakukan kombinasi sehingga terbentuk suatu sisitem yang menunjan. Kombinasi prinsip solusi akan dibagi dalam beberapa varia-varian yang dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel 3.5 Kombinasi prinsip solusi varian 1 PRINSIP SOLUSI

ITEM

UNSUR

A

Rangka

B

Rak

C

Pintu

1

2

3

4

61


D

Dudukan Kipas

E

Box Kontrol Panel

F

Signal

baterai

matahari

listrik

Angin

Gambar 3.1 Varian 1

62



ITEM

UNSUR

A

Rangka

B

Rak

C

Pintu

D

Dudukan Kipas

E

Box Kontrol Panel

1

2

3

4

63


F

Signal

baterai

matahari

listrik

Angin

Gambar 3.2 Varian 2

64



ITEM

UNSUR

A

Rangka

B

Rak

C

Pintu

D

Dudukan Kipas

E

Box Kontrol Panel

1

2

3

4

65


F

Signal

baterai

matahari

listrik

Angin

Gambar 3.3 Varian 3

66



ITEM

UNSUR

A

Rangka

B

Rak

C

Pintu

D

Dudukan Kipas

E

Box Kontrol Panel

1

2

3

4

67


F

Signal

baterai

matahari

listrik

Angin

Gambar 3.4 Varian 4

Dari hasil kombinasi prinsip solusi yang terdapat pada tabel-tabel diatas,maka dihasilkan varian-varian sebagi berikut : 1. Varian 1 = A1 B2 C1 D1 E1 F4 2. Varian 2 = A2 B1 C2 D4 E3 F4 3. Varian 3 = A4 B4 C3 D2 E3 F4 4. Varian 4 = A3 B3 C2 D3 E2 F3

68


3.2.8. Pemilihan Kombinasi Terbaik Dari masing-masing kombinasi akan dinilai berdasarkan acuan yang terdapat dalam tabel berikut : Tabel 3.9 Tabel Nilai Evaluasi Nilai

Memiliki arti

1

Solusi yang benar-benar tidak berguna

2

Solusi yang tidak cukup

3

Solusi yang dapat ditoleransi

4

Solusi yang cukup

5

Solusi yang memenuhi

6

Solusi yang baik dengan sedikit kekurangan

7

Solusi yang baik

8

Solusi yang sangat baik

9

Solusi yang memenuhi syarat

10

Solusi yang ideal

Tabel 3.10 Hasil Evalausi Varian 1 No

Wi

Parameter

Varian Vi 1

Wvi

1

Nyaman digunakan

0,12

Faktor kenyamanan

7

0,84

2

Indah dilihat

0,18

Kepuasan konsumen

7

1,26

3

Mudah dirakit dan

0,07

Kecepatan dan

7

0,49

69


dibongkar

ketepatan merakitn

4

Jumlah komponen

0,06

Jumlah kmponen

7

0,42

5

Bentuk komponen

0,13

Kesederhanaan

7

0,91

komponen 6

Komponen mudah

0,14

Memenuhi standard

7

0,98

0,9

Faktor transportasi

7

0,63

0,8

Faktor keamanan

7

0,56

0,5

Biaya perawatan

7

0,35

0,4

Ketepatan ukuran

7

0,28

7

0,28

didapat 7

Ringkas dan tidak terlalu berat

8

Aman bagi konstruksi

9

Mudah dalam perawatan

10

Toleransi bentuk dan dimensi

11

bentuk

Komponen mudah

0,4

dibuat

Mudah dalam pengerjaan

1

7

Tabel 3.11 Hasil Evalausi Varian 2 No

Wi

Parameter

Varian Vi 1

Wvi

1

Nyaman digunakan

0,11

Faktor kenyamanan

7

0,77

2

Indah dilihat

0,12

Kepuasan konsumen

7

0,84

70


3

Mudah dirakit dan

0,09

dibongkar

Kecepatan dan

6

0,54

ketepatan merakitn

4

Jumlah komponen

0,08

Jumlah kmponen

6

0,48

5

Bentuk komponen

0,1

Kesederhanaan

6

0,6

komponen 6

Komponen mudah

0,11

Memenuhi standard

6

0,66

0,1

Faktor transportasi

6

0,6

0,09

Faktor keamanan

7

0,63

0,06

Biaya perawatan

7

0,42

0,07

Ketepatan ukuran

6

0,42

6

0,42

didapat 7


8


9


10


11

bentuk

Komponen mudah

0,07

dibuat


1

6,38

Tabel 3.12 Hasil Evalausi Varian 3

71


No

Wi

Parameter

Varian Vi 1

Wvi

1

Nyaman digunakan

0,11

Faktor kenyamanan

7

0,77

2

Indah dilihat

0,11

Kepuasan konsumen

6

0,66

3

Mudah dirakit dan

0,07

Kecepatan dan

7

0,49

dibongkar

ketepatan merakitn

4

Jumlah komponen

0,09

Jumlah kmponen

7

0,63

5

Bentuk komponen

0,08

Kesederhanaan

6

0,48

komponen 6

Komponen mudah

0,12

Memenuhi standard

7

0,84

0,11

Faktor transportasi

7

0,77

0,06

Faktor keamanan

7

0,42

0,08

Biaya perawatan

7

0,56

0,08

Ketepatan ukuran

6

0,48

7

0,63

didapat 7


8


9


10


11

bentuk

Komponen mudah

0,09

dibuat


1

6,73

Tabel 3.13 Hasil Evalausi Varian 4

72


No

Wi

Parameter

Varian Vi 1

Wvi

1

Nyaman digunakan

0,1

Faktor kenyamanan

7

0.7

2

Indah dilihat

0,13

Kepuasan konsumen

6

0,78

3

Mudah dirakit dan

0,09

Kecepatan dan

6

0,54

dibongkar

ketepatan merakitn

4

Jumlah komponen

0,08

Jumlah kmponen

6

0,48

5

Bentuk komponen

0,09

Kesederhanaan

6

0,54

komponen 6

Komponen mudah

0,1

Memenuhi standard

6

0,6

0,11

Faktor transportasi

6

0,66

0,08

Faktor keamanan

7

0,56

0,06

Biaya perawatan

7

0,42

0,08

Ketepatan ukuran

6

0,48

6

0,48

didapat 7


8


9


10


11

Komponen mudah

bentuk 0,08

dibuat


1

6,24

73


3.2.9

Meneguhkan Varian Konsep Berdasarkan hasil yang diperoleh oleh masing-masing varian, maka varian

ke-1 adalah varian yang akan dikembang atau lebih baik dari varian-varian yang lain.

74

BAB IV Pengerjaan, Perhitungan,dan Analisa Kekuatan Bahan

BAB IV

PERHITUNGAN KEBUTUHAN MATERIAL, PROSES PENGERJAAN DAN ANALISA KEKUATAN MEJA KERJA

4.1 Kebutuhan Material Dalam perencanaan suatu produk, kita harus mengetahui kebutuhan material, jenis material yang dibutuhkan. Sehingga nantinya mudah untuk menganalisa dan mengorganisasi dalam proses pembuatan kepada orang lain. Untuk dapat mengetahui ukuran daan kebutuhan material dalam pembuatan produk, perlu digambar untuk setiap komponen secara lengkap.

75


4.2 Gambar Keseluruhan

Gambar 4.1 Gambar Rancangan

76


4.3 Gambar Bagian Gambar bagian adalah gambar yang menunjukkan komponen dari suatu gambar keseluruhan. Fungsi dari gambar bagian adalah untuk audit cek dimension, kesesuaian dalam perhitungan, kebutuhan material serta pengerjaan yang digunakan.

4.3.1 Rangka Rangka disini menggunakan besi holo 30x30x5

Gambar 4.2 Rangka Utama Proses Pengerjaannya sebagai berikut : 1. Besi holo dipotong berdasarakan ukurannya masing masing, - Empat buah kaki penyangga dengan panjang 1000 mm

Gambar 4.3 Kaki Penyangga

2. Rangka atas dipotong dengan panjang 1085 mm dan dilakukan pengeboran dengan lubang 3,3 mm dengan jarak antar lubang 100 mm

77


Gambar 4.4 Rangka Atas

3. Beri penandaan berdasarkan lubangnya 4. Pengeboran dengan diameter 3,3 mm 5. Perakitan dengan menggunakan pengelasan pada setiap sambungan Mesin yang digunakan : - Mesin potong (circular saw) - Penitik - Bor tangan atau mesin bor

4.3.2 Rak Rak menggunaka tray dari besi solid atau besi behel. Rak tidak menggunakan pelat sebab akan memudahkan dalam proses penguapan .

Gambar 4.5 Rak Pengeringan

78


Proses pembuatannya sebagai berikut : Potong besi solid berdiameter 2 mm sebanyak 35 buah dan lakukan pengelasa dengan jarak 20 mm

Mesin yang digunakan :

Mesin potong (circular saw)

Mesin las

4.3.3Pintu Pintu digunakan sebagai jalur keluar masuk media yang akan dikeringkan. Proses pembuatan pintu, sebagai berikut :

Potong pelat dengan ukuran 1085x430 mm denagn menggunakn pelat setebal 2 mm,

Potong pelat siku dengan ukuran 20x20x1085 sebanyak 2 buah,



Posisikan pelat yang telah di potong sesuai dengan gambar, kemudian beri penandaan/marking untuk lubang pengeboran,

Klem besi siku dengan pelat sebelum dilakukan pengeboran, agar lubanganya menjadi satu sumbu,

Lakukan pengeboran dengan menggunakan mata bor berdiameter 3,3 mm untuk sisi kiri kanan, sedangkan untuk lubang engsel di bor dengan mata bor berdiameter 4,1 mm

79


Gambar 4.6 Pintu


4.3.4


Penitik

Bor tangan atau mesin bor

Mesin las

Dudukan Kipas Untuk pemasangan kipas, menggunakan besi siku

dengan ukuran

20x20x225. proses pengerjaanya sebagai berikut : -

Potong besi siku dengan panjang 225 mm, dan setiap ujungnya di buat lubang

alur dengan diameter lubang 7 mm dan panjang alur

15 mm

80


Gambar 4.7 Dudukan Penyangga Kipas

-Potong besi siku dengan panjang 100 mm dan lakukan pengeboran dengan diameter 7 mm (sesuai gambar detail)

Gambar 4.8 Dudukan Kipas

-Kemudian dilakukan pengelasan antara ke dua bidang, dengan jarak pengelasan dari sisi atas 145 mm

Gambar 4.9 Dudukan Assembly Kipas



81


4.3.5

Penitik


Mesin las

Box Kontrol Panel Box kontrol panel terbuat dari kombinasi pelat dan besi siku. Proses pengerjaannya sebagai berikut :

Potong pelat dengan ukuran 200x150 mm

Gambar 4.10 Potongan Pelat

Potong pelat siku 20x20x150 sebanyak 4 buah

Potongan tersebut disambung dengan pengikatan secara pengelasan

Gambar 4.11 Assembly Potongan Pelat

82



Gambar 4.12 Potongan Pelat -

Kemudian potong besi siku dengan ukuran 20x20x116

-

Penyambunga pelat dan besi siku menggunakan ikatan pengelasan.




Penitik


Mesin las

83


4.3.6 Pengunci Pintu Pengunci pintu dibuat dengan menggunakn pelat setebal 2mm, proses pembuatannya sebagai berikut :

Potong pelat dengan ketebalan 2mm,

Tekukan pelat diperhatikan agar hasil yang terbentuk bisa maksimal.

Sebelum melakukan pengeboran sebaiknya dilakukan marking terlebih dahulu, agar hasilnya lebih baik.

Lakukan pengeboran dengan menggunakan diameter mata bor 3,3 mm




Penitik


84


4.3.7 Pemegang Pintu Pemegang pintu dibuat untuk memudahkan menutup dan membuka pintu. Proses pembautannya tidak terlalu sulit, sebagai berikut:

potong pelat sepanjang 220 meter.

Berilah penandaan sebagi tempat tekukan

Penekukan bisa menggunakan landasan besi dan palu atau kalau ada mesin tekuk bisa menggunakn mesin tekuk

Marking untuk pengeboran dengan mengguakan penitik

-

Pengeboran hasil marking dengan mengunakn mata bor berdiameter 7 mm

Gambar 4.15 Pemegang Pintu



Penitik


Mesin tekuk

85


4.3.8

Tutup Kipas Tutup kipas sebagi pelindung kipas dari benda-benda asing, proses pembuatannnya sebagai berikut :


Lakukan marking sesuai gambar

Pengeboran denagn menggunkan mata bor berdiameter 4 mm

Gambar 4.16 Tutup Kipas



Penitik


Mesin tekuk

4.3.9 Landasan Landasan dibuat sebagi dudukan roda, sehingga roda dapat denga kokoh tersambung ke kaki penyangga. Proses pembuatnnya sebagi berikut :

86


-Potong pelat dengan ukuran 40x40mm dengan ketebalan 6 mm

-Lakukan marking untuk bagian yang akan di lubangi

-Pengeboran dengan menggunakn mata bor berdiameter 5 mm sebanyak 4 buah lubang denagn jarak antara lubang 26 mm

Gambar 4.17 Landasan Mesin yang digunakan :


Penitik


4.3.10 Dudukan Rumah Heater Dudukan rumah heater digunakan sebagai tempat pemasanagn heater. Proses pembuatannya sebagai berikut :

Potong pelat dengan ukuran 80x25 mm denag ketebalan pelat 2mm

Lakukan

marking

untuk

tekukan

pelat

dan

pengeboran

Pengeboran menggunakan mata bor berdiameter 7 mm

87


Gambar 4.18 Dudukan Rumah Heater Mesin yang digunakan :


Penitik


4.4 Analisa Perhitungan Pada perhitungan ini akan di bahas mengenai pembebanan yang terjadi pada rangka, sehingga bisa diketahui berapa besar daya tahan rangka terhadap gaya yang bekerja. Sehingga diharapkan bisa diketahui kekuatan secara lebih detail dan akurat. Pada saat rangka menerima beban, akan diketahui tumpuan beban yang bekerja pada kaki rangka sehingga akan mengalami pembebanan tekanan. Untuk mendapatkan gaya tekan pada kaki rangka didapatkan persamaan sebagai berikut :

88


∑ MB =0

1085 1085

25 Kg

575

1000

1000

575

1055 1060

Gambar 4.19 Pembebanan Bila diketahui : Beban (W)

= 25 Kg (assumsi)

Besaran gravitasi

= 9,81 m/s2

Tinggi rangka kaki

= 1000 mm

Jarak beban ke titik tumpuan

= 542,5 mm

Jarak antar dua rangka kaki

= 1060 mm

Diagram pembebanan :

F

L (1055) X (527,5) A

B

Ra

Gambar 4.20 Diagram Pembebanan Rb

89


Persamaan keseimbangan : Ra-F+Rb = 0 Dengan menghitung momen terhadap B didapat : ∑MB=L.Ra + (L-X) .25 = 0 ∑MB=1055.Ra + (1055 – 527,5).25=0 13187,5 Ra = ———— 1055 Ra= 12,5 Kg Ra= 122,63 N Besarnya beban yang di terima oleh tumpuan di Ra adalah 122,63 N Bila tumpuan berada di titik O, maka akan di dapat : ∑MO = -x.F + L.Rb = 0 ∑MO = -527,5 . 25 + 1055.Rb = 0 13187,5 Rb = ———— 1055 Rb = 12,5 Kg Rb = 122,63 N Besarnya beban yang di terima oleh tumpuan di Rb adalah 122,63 N

4.4.1 Menentukan Kekuatan Rak Pengering Untuk mengetahui beban yang diterima rak saat pengeringan teripang berlangsung sebagai berikut, Bila diketahui : Beban (W)

= 5 Kg (teripang)

Besaran gravitasi

= 9,81 m/s2

90


Jarak beban ke titik tumpuan

= 495 mm

F

L (990) X (495) O

B

Ro

Rb

Gambar 4.21 Diagram Pembebanan Pada Rak Persamaan keseimbangan : Ra-F+Rb = 0 Dengan menghitung momen terhadap B didapat : ∑MB=L.Ra + (L-X) .100 = 0 ∑MB=990.Ra + (990 – 495).5=0 2475 Ra = ———— 990 Ra= 2.5 Kg Ra= 24,53 N Besarnya beban yang diterima pada tumpuan Ra adalah 24,53 N Sedangkan bila momen di titik O, maka : ∑MO = -x.F + L.Rb = 0 ∑MO = -495 .5 + 990.Rb = 0

91


2475 Rb = ———— 990 Rb = 2,5 Kg Rb = 24,53 N Besarnya beban yang diteima di titik Rb adalah 24,53 N

4.4.2 Menentukan Kekuatan Las Pada kontruksi pengering teripang ada bagian yang menggunakan ikatan secara pengelasan. Pengelasan yang dilakukan adalah jenis sambungan las sudut (fillet weld). Saat proses pengelasan berlangsung akan timbul panas, dalam hal ini perubahan panas ini akan diabaikan. Perhitungan hanya di lakukan pada panjang lasan pada sambungan nya saja. (sambungan yang lain dianggap sama) Bila diketahui sambungan pada besi siku dan pelat untuk bagian rangka, sebagai berikut : -Tebal pelat (bp)

: 2 mm = 0,2 cm

-Lebar besi siku (t1)

: 25 mm = 2,5 cm

-Berdasarkan tabel, tegangan tarik masimum yang diijinkan (Ft) = 350 Kg/cm2

4.4.3 Tegangan geser yang diijinkan Tegangan geser yang diijinkan pada pengelasan diambil 75% dari tegangan tarik maksimum yang diijinkan. Hal tersebut dapat dilihat dari persamaan berikut :

92


75 Fs = —— . Ft 100

Maka

(R.S Khurni hal 284)

75 Fs = —— . 350 100 Fs = 262,5 kg/cm2

4.4.4

Beban maksimum yang ditahan oleh las-lasan Beban maksimum yang ditahan oleh las-lasan dapat dilihat dengan

menggunakan persamaan berikut : P1 = bp. tp . Ft

(R.S Khurni hal 282)

Dimana : Lebar pelat (bp)

= 25 mm = 2,5 cm

Tebal pelat (tp)

= 2 mm = 0,2 cm

Tegangan tarik maksimum yang diijinkan

= 350 Kg/cm2

Beban maksimum (Pl)

=

Kg

Maka : P1 = 2,5 . 0,2 . 350 P1 = 437,5 Kg Dari perhitungan sebelumnya telah diketahui bahwa beban rangka pengering teripang sebesar 25 Kg, maka dari perhitungan ini terlihat bahwa komponen ini dapat menahan beban tersebut, atau dengan kata lain beban sebenarnya < beban maksimum ( 25 Kg < 437,5 Kg )

93


4.4.5

Panjang Lasan Pengertian panjang lasan adalah panjang dari kampuh lasan yang terdapat

pada benda yang dikenai lasan. Untuk mengetahui panjangnya kampuh dapat dilihat dari persamaan berikut : Pt = √2. tt . ls. Ft Dimana : Beban maksimum (Pt)

= 437,5 Kg

Tebal pelat (tt)

= 2 mm = 0,2 cm

Tegangan tarik maksimum yang diijinkan (Ft)

= 350 Kg/cm2

Panjang lasa (ls)

=

mm

Maka : Pt ls = —————— √2. tt . ls. Ft 437,5 ls = —————— √2. 0,2 . 350 ls = 4,42 cm = 44 mm

4.4.6

Kekuatan Geser Las Penegrtian kekuatan geser las adalah kekuatan dari lasan bila dikenai

penggeseran. Hal tersebut dapat dilihat melalui persamaan berikut ini : Pg = √2 . tt . ls . Fs Dimana : Tebal pelat (tt)

= 0,2 Cm

94


Tegangan geser yang diijinkan (fs)

= 262,5 Kg

Panjang lasan (ls)

= 4,4 Cm

Maka : Pg = √2 0,2 . 4,4 . 262,5 Pg = 326,68 Kg Dari perhitungan sebelumnya telah diketahui bahwa beban rangka pengering teripang adalah sebesar 25 Kg. maka dari perhitungan ini terlihat bahwa komponen ini dapat menahan beban tersebut, atau dengan kata lain beban sebenarnya < beban geser ( 25 Kg < 326, 68 Kg )

4.4.7 Dimensi Rak Dalam perancangan ini besarnya rak adalah : P = Panjang = 0,99 m L = Lebar = 0,7 m Sehingga diperoleh luas rak sebagai berikut : L rak = P x L = 0,99 x 0,76 = 0,693 M² Jumlah rak yang digunakan sebanyak 2 rak, sehingga total luas rak adalah 1,386 m²

95


4.4.8 Luas Penampang Tiap Saluran yang Dilalui Aliran Udara Luas penampang aliran udara dapat didefenisikan sebagai perkalian lebar dan tinggi dari masing-masing saluran udara, sebagai berikut : A tiap saluran = w x h = 0,7 x 0,18 = 0,126 m²

4.4.9 Debit Udara (Q udara) Dengan memilih kecepatan aliran udara sebesar 2 m/s maka debit udara yang dibutuhkan sebagai berikut : Q udara = V. A. Σsaluaran udara = V . ( Π x 0,145² / 4) = 2 x 1,386 x ( Π x 0,145² / 4) = 0,04

4.4.10 Laju Aliran Massa Udara Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut : mu = ρ.Q mu = 1,0915 x 0,04 = 0,04 Kg/s

96


4.4.11 Massa Air yang Diuapkan Massa air yang diuapkan maksudnya air yang terkandung pada teripang yang akan dikeringkan, dan dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut : Berat yang hilang setelah dikeringkan (assumsi = 50% dari berat basah) Me = mbasah – m kering Mbasah = 2,5 (Kg/rak) . 2 rak = 5 Kg Mkering = 1.25 (kg/rak) . 2 rak = 2,5 Kg Sehingga ; me = 5 – 2,5 = 2,5 Kg Massa air yang bisa diuapkan sebesar 2,5 Kg

4.4.12 Tingkat Keadaan Udara Pada Temperatur Film Diketahui : -

Temperatur ruang pengering (T1) = 70 ºC (batas temperatur kontrol)

-

Temperatur ruang pengering (T2) = 30 ºC

Maka temperature film yang terjadi : Tr = (70 ºC + 30 ºC) / 2 = 50 ºC Berdasarkan table property udara pada temperature 50 ºC atau 323 K, didapat harga sebagai berikut :

ρ = 1,0877 Kg/m³ µ = 1,9606 x 10¯5 Ns/m² k = 0,028135 W / mK Cp = 1,00735 Kj / Kg K

97


Pr = 0,702

4.4.13 Tingkat Keadaan Udara Pada Temperatur Evaporasi Dengan menggunakan table property udara keadaan jenuh pada temperature 323 K didapat : Hfg = 2382,7 KJ / Kg

4.4.14 Bilangan Reynolds Untuk menghitung bilangan Reynolds pada saluran, digunakan persamaan sebagai berikut : ρ.V.d ReDH = ———— µ Maka diperoleh : 1,0877 x (2x1,386) x (0,145) ReDH = ———————————— 1,9606 x 10¯5 = 22298,79 Karena aliran ini merupakan aliran turbulen maka persamaan bilangan Nusselt yang mendekati syarat batas diatas adalah : Nu = 0,027Re 0,8 . Pr 04 = 0,027 x 22298,79 0,8 x 0,702 0,4 = 70.55

98


4.4.15 Koefisien Perpindahan Panas Konveksi Koefisien perpindahan panas konveksi rata-rata, dpat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagi berikut : Nu . K hc = ———— d 70,55 x 0,028135 hc = ———————— 0,145 = 13,69 W / m² K

4.4.16 Perpindahan Panas Konveksi Paksa Dari Udara Kering Ke Produk Untuk mengetahui besarnya perpindahan panas konveksi paksa dari udara kering ke produk dapat kita gunkan persamaan dibawah ini :

qc = hc. A . (T1-T2) = 13,69 x 1,386 x (70-30) = 758,97 W

4.4.17 Balans Energi System Perpindahan Panas Analisa perpindahan panas antar udara kering dengan teripang pada keadaan stedi ditunjukkan seperti gambar dibawah ini :

99


T = 70 C

T = 30 C

Gambar 22. Balans energi

Persamaan untuk balans energi system perpindahan panas tersebut ditulis dalam bentuk sebagai berikut : qe = qc me . hfg = hc. A . (T1-T2)

4.4.18 Laju Aliran Massa Evaporasi Laju aliran massa evaporasi adalah laju kandungan air yang diuapkan dari produk per detik, dapat dihitung dengan persamaan sebagi berikut :

me . hfg = hc. A . (T1-T2) hc. A . (T1-T2) me = ———————— hfg 13,69 x 1,386 x (70-30)

me = ———————— 2382,7

= 0,32 Kg/s

100


4.4.19 Waktu Pengeringan Waktu pengeringan adalah waktu yang dibutuhkan untuk menguapkan kandungan air pada teripang 5 kg adalah :

me tp = ——— me 1 = ——— 0,32 = 3,125 s = 187,5 menit = 3 jam

4.4.20 Daya Yang Dibutuhkan Oleh Heater Daya yang dibutuhkan untuk menguapkan air pada suhu 30 C sampai dengan 70 C adalah :

q = m. Cp. ∆T q = 0,32 x 4,208 x (70-30) = 53,86 watt Dimana qout adalah qout = 758,97 + 53,86 = 812,83 watt

4.4.21 Effisiensi Pengeringan Effisiensi termal adalah perbandingan antara panas yang dibutuhkan untuk menaikkan emperatur (qinput) dengan panas yang dibutuhkan untuk menguapkan

101


kandungan air di dalam produk (qoutput), dan dapat ditulis dalam persamaan sebagai berikut : qout

qH

ηth = ——— x 100% = ——— x 100% qin

qe

812,83

ηth = ——— x 100% 220 x 5 = 73,89 %

102

BAB II KESIMPULAN DAN SARAN

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN Setelah penulis menyelesaikan perancangan ini, dapat disimpulkan bahwa pembuatan perancangan pengering teripang dapat dibuat dengan menggunakan metoda VDI 2221 yang sudah baku, proses perancangan berjalan secara terstruktur, tahap-demi tahap. Berdasarkan data-data yang diperoleh dari literature dan pengolahan data serta perhitungan, maka dihasilkan meja kerja dengan spessifikasi sebagai berikut : 1. Pengering teripang memiliki dimensi sebagai berikut : Panjang = 1085 mm Lebar = 745 mm Tinggi = 1070 mm

103

BAB II KESIMPULAN DAN SARAN

2. Berdasarkan analisa perhitungan kekuatan dengan pembebanan maksimal 25kg, yang meliputi berat rangka dan berat teripang yang dikeringkan 3. Waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan teripang sebanyak 25 Kg adalah 3 jam. 4. Daya yang dibutuhkan selama proses pengeringan berlangsung adalah 812,83 Watt 5. Rangkaian elektronika aman, karena memiliki box kontrol panel

5.2 SARAN-SARAN Berdasarkan atas hasil perancangan, maka penulis mencoba memberikan beberapa saran, antara lain : 1. Sebaiknya dinding menggunakan lapisan anti panas untuk menghindari panasa dari luar, 2. Pemanas dihindarkan dari air, karena mudah putus, 3. Pengering ini bisa diaplikasikan untuk mengeringkan media lain seperti ikan.

104

DAFTAR PUSTAKA

1. Kreith, Frank. Prijono, Arko “ Prinsip-prinsip perpindahan panas” Edisi ketiga. Jakarta Erlangga, 1991. 2. Holman J.P, “ Perpindahan Kalor” Edisi keenam. Jakarta. Erlangga, 1991 3. Ruly Nutranta, “Modul Kuliah”, Jakarta 2004 4. Nieman G, “Elemen Mesin”, Penerbit Erlangga, Jakarta 1994 5. Verein Deutscher Ingeniure, “Systematic approach to Design of Technical System and Product (VDI 2221)”, VDI society for product Development, Design Marketing, Berlin 1987.

105

TUGAS AKHIR PERANCANGAN PENGERING TERIPANG DENGAN MENGGUNAKAN METODA VDI 2221

Recommend Documents