431/TEKNIK MESIN

USUL PENELITIANHIBAH KOMPETENSI

DESAIN DAN PEMBUATAN MESIN PENGERING METODE VAKUM DENGAN PEMANAS ENERGI TERBARUKAN

TIM PENGUSULKetua :Dr. Muhammad Sakti Muhammadiah, S.T.,M.T.NIDN : 0001107011Anggota:Dr. A. Munisa S.Si.,M.Si.NIDN : 0026057203Andi Muhammad Idham, S.T.,M.T.NIDN : 0007106602

UNIVERSITAS NEGERI MAAKASSARApril 2016

DESAIN DAN PEMBUATAN MESIN PENGERING KAYU METODE VAKUM DENGAN PEMANAS ENERGI TERBARUKANDAFTAR ISI

RINGKASAN Muh. Sakti Muhammadiah dan A Muhammad Idkhan : Desain Dan Pembuatan Mesin Pengering Kayu Metode Vakum Dengan Pemanas Energi Terbarukan Proposal Penelitian Kompetensi 2016-2017. Universitas Negeri Makassar. Pengeringan metode vakum mempunyai keunggulan dibandingkan pengeringan dengan metode konvesional dari segi waktu pengeringan dapat dipersingkat dari waktu yang di gunakan dengan mesin kiln konvensional, penggunaan suhu pengeringan yang rendah sehingga kualitas kayu dapat di tingkatkan. Pengering yang saat ini banyak digunakan pelaku usaha furniture kebanyakan pada skala besar yaitu pengeringan konvensional yang membutuhkan investasi besar dan volume pengeringan kayu > 25 m3, ini menjadi permasalahan bagi pengrajin kecil (UKM), karena pada produknya pengrajin hanya membutuh pengeringan kayu ukuran (skala) kecil,industri kayu rumah tangga hanya mampu mengeringkan kayu secara alami dengan menumpukkan kayu sehinga dapat di sinari cahaya matahari serta di angin-anginkan, kadar air kayu yang dapat dicapai dengan menggunakan pengeringan alami 12% - 15%,kebutuhan kayu untuk kualitas export kadar kayu di bawa 8%, Komoditi industri kehutanan merupakan salah satu produk sumberdaya alam yang perlu dikembangkan. Melihat kekuatan sumberdaya kehutanan cukup besar, hal ini menunjukkan bahwa Indonesia dapat memainkan peran yang penting sebagai negara penentu pasaran kayu khususnya menyangkut barang kerajinan dan bangunan. Kepentingan pengembangannya tidak hanya bertumpu pada perkembangan permintaan dalam negeri, tetapi juga pada potensi ekspor yang cukup besar.. Selama ini banyak kerugian yang dialami pihak eksportir karena produk mereka dikembalikan oleh pihak pemesan. Hal ini dikarenakan barang kerajinan mengalami cacat keretakan setelah berada di negara pemesan. Hal ini disebabkan oleh perbedaan kadar air seimbang. Perubahan kelembaban udara dan temperatur yang ekstrim di negara tujuan, yang umumnya memiliki empat musim dengan kadar air seimbang mencapai 10%, menyebabkan terjadinya penyesuaian kadar air kayu, sehingga mengakibatkan barang kerajinan tersebut mengalami penyusutan dan pengembangan sehingga menjadi retak Tujuan penelitian ini untuk mendesain dan membuat model mesin pengeringan vakum kayu,mengetahui kinerja dari model mesin pengering vakum kayu,Mengetahui mekanisme pengeringan vakum kayu dan mendesain sistem pengeringan kayu vakum skala kecil . Manfaat penelitian dapat meningkatkan kualitas kayu lokal, mempersingkat waktu pengeringaan, industri kayu skala kecil (rumah tangga) dapat membuat produk untuk pangsa pasar export dan sebagai dasar pengembangan suatu sistem pengeringan kayu metode vakumBAB 1. PENDAHULUANIndustri pengolahan kayu merupakan barometer peningkaan perekonomian nasional dan factor kunci dalam upaya meningkatkan penerimaan negara dari sector kehutanan. Praktik-praktik eksploratif terhadap sumberdaya hutan telah dilakukan sejak diterbitkannya UU No.5 Tahun 1997, tentang pokok-pokok ketentuan tentang kehutanan. Berbagai fasilitas dan kemudahan diprioritaskan untuk mendorong tercapainya tujan menjadi industri pengolah kayu sebagai primadota konstributor rill sektor indstri non migas terhadap pembangunan ekonomi nasional (Greenomic Indonesia,2004). Sebagai gambaran kebutuhan produk mebel terbesar dunia adalah Europen Union (EU), diperkirakarakan memiliki 376 juta konsumen dari 15 anggota EU, dengan total biaya pengeluaran belanja sebesar US$ 62.489. Pasar furniture potensial dan pembeli terbesar di UE terletak di 5 negara (83%), negara pasar pembeli furniture adalah Jerman (45%), Italia (17%), Perancis (13%), Inggris (12%), Spanyol (7 %), dan Belanda 5% (Dr. Agus H Canny,Ma.,M.Sc, Deputi Bidang Pemasaran dan Jaringan Usaha Menembus Pasa rInternasional Eropa: Furniture). Isue lingkungan (Environmental Friendliness) menjadi faktor utama didalam proses pengambilan keputusan konsumen di negara-negara EU, trend yang berkembang bagi produsen furniture dunia bahwa penting dan perlunya pelestarian lingkungan, sehingga pemerintah dan LSM negara-negara EU telah kampanye di media agar produsen mebel untuk tetap mengindahkan produksi yang berlandaskan subtainable woods, natural and environmental Friendly (Agus Madani Canny,2004) Data BPS (ASMINDO, 2006), ekspor mebel dari Indonesia meningkat dari tahun ke tahun. Data ekspor tahun 2005 menunjukkan total volume ekspor mebel dari Indonesia sebanyak 1.800 ton dengan nilai US$ 1.800 juta. Kontribusi terhadap total pertumbuhan hanya sekitar 2,6% yang membuat peringkat Indonesia (no. 11) jauh di bawah China yang menempati urutan pertama dari 20 besar eksportir mebel dunia. Salah satu masalah krusial yang sering ditemukan di industri permebelan skala UKM/pengrajin adalah mendapatkan produk yang berdaya saing tinggi. Hal ini karena lemahnya penguasaan teknologi. Produk berupa mebel dan kerajinan selalu dituntut harus berkualitas baik, terutama untuk ekspor. Agar ini bisa terwujud maka faktor yang perlu diperhatikan adalah kondisi bahan baku kayu dan penerapan teknologi pengolahan yang sesuai dengan keadaan dan sifat kayu tersebut. Selama ini banyak kerugian yang dialami pihak eksportir karena produk mereka dikembalikan oleh pihak pemesan. Hal ini dikarenakan barang kerajinan mengalami cacat keretakan setelah berada di negara pemesan. Hal ini disebabkan oleh perbedaan kadar air seimbang. Perubahan kelembaban udara dan temperatur yang ekstrim di negara tujuan, yang umumnya memiliki empat musim dengan kadar air keseimbangan mencapai 10% basis kering, menyebabkan terjadinya penyesuaian kadar air kayu, sehingga mengakibatkan barang kerajinan tersebut mengalami penyusutan dan pengembangan sehingga menjadi retak. Pengeringan kayu adalah proses untuk mengeluarkan air yang terdapat di dalam kayu. Untuk memperoleh kayu dengan kualitas baik, pengeringan kayu mutlak diperlukan. Pengeringan kayu bertujuan antara lain untuk : 1). memperkecil kandungan air di dalam kayu, 2). mencegah serangan terhadap kayu oleh jamur dan serangga, 3). meningkatkan kekuatan kayu, 4). mempermudah pengerjaan. Beberapa faktor yang mempengaruhi pengeringan antara lain: suhu dan kelembaban udara pengering yang dialirkan, debit aliran udara pengering, kadar air awal bahan, bentuk, ukuran dan jaringan sel bahan, bentuk kurva sorbsi-desorbsi bahan, dan perlakuan/cara pengeringan, yaitu secara kontinyu (pengeringan secara terus-menerus) atau adanya tempering (penundaan antara waktu-waktu pengeringan berlangsung) (Anonim 1994) Pengering yang saat ini banyak digunakan pelaku usaha furnitur kebanyakan pada skala besar yaitu pengeringan konvensional yang membutuhkan investasi besar dan volume pengeringan kayu > 25 m3, ini menjadi persoalan bagi pengrajin kecil (UKM), karena pada produknya pengrajin hanya membutuh pengeringan kayu ukuran (skala) kecil. 3 M3.Energi surya adalah energi yang berupa panas dan cahaya yang dipancarkan matahari. Energi surya (matahari) merupakan salah satusumber energi terbarukanyang paling penting. Indonesia mempunyai potensi energi surya yang melimpah. Namun melimpahnya sumber energi surya di Indonesia belum dimanfaatkan secara optimal.Sebagai negara yang berada di kawasan khatulistiwa, potensienergi surya di Indonesiasangat besar. Indonesia memiliki sekitar 4.8 KWh/m2 atau setara dengan 112.000 GWp energi surya. Sayangnya, seperti berbagai energi terbarukan lainnya, energi surya ini belum dimanfaatkan secara optimal. Dari total potensi energi surya tersebut, Indonesia baru memanfaatkan sekitar 10 MWp.Energi radiasi yang dipancarkan matahari dapat ditangkap oleh sel photovoltaik untuk sumber energi listrik dan oleh kolektor yang digunakan untuk memanaskan air atau udara. Pemanas air mempunyai kelebihan dalam hal air mempunyai kapasitas termal yang tinggi sehingga dapat menyimpan panas lebih lama daripada udara.Penelitian ini direncanakan kurung waktu 2 tahun, ditahun pertama mendesain dan membuat mesin pengering metode vakum dengan pemanas energi matahari serta menguji kinerjanya,desain berupa ruang pengering, pengarah udara panas,Kondensor,blower, rel dan dudukan kayu, pintu kedap ruang pengering, koletor surya. Tahun kedua, memetahkan karakteristik pengeringan kayu beberapa jenis kayu specsifik Indonesia dengan menggunakan mesin pengering metode vakum.Tujuan Penelitian 1) Desain mesin pengeringan kayu metode vakum dengan pemanas energi terbarukan skala industri rumah tangga (kecil) 2) Membuat mesin pengeringan kayu metode vakum dengan pemanas energi terbarukan skala industri rumah tangga (kecil)3) Mengetahui kinerja mesin pengeringan kayu metode vakum dengan pemanas energi terbarukan skala industri rumah tangga (kecil)Penerapan Hasil Penelitian 1) Industri kayu skala kecil(rumah tangga) dapat membuat produk untuk pangsa pasar export 2) Industri kayu skala besar dapat mempersingkat waktu pengeringan dan pengeringan kayu yang mempempunyai karakteristik pengeringan specsifik(khusus).3) Meningkatkan kualitas kayu pada kayu yang mudah retak pada proses pengeringanLuaran Kegiatan Tahun I: Luaran kegiatan yang akan diperoleh pada tahun 2016 adalah sebagai berikut:

1. Produk Iptek berupa mesin pengeringan kayu metode vakum vakum dengan pemanas energi terbarukan.2. Jurnal ilmiah terakreditasi nasional (CIVIL ENGEINEERING DIMENSION ISSN : 1410-9530)Tahun II: Luaran kegiatan yang akan diperoleh pada tahun 2017 adalah sebagai berikut : 1. Jurnal ilmiah bereputasi internasional (AEJ - Alexandria Engineering ISSN : 11100168).2. Bahan ajar.3. HKI

BAB 2. URAIAN KEGIATAN

MulaiDesain Ruang PengeringDesain Pintu VakumDesain Kontrol OtomatisDesain MesinDesain Kolektor SuryaDesain Rel Dudukan KayuDesain EvaporatorDesain Pengarah Aliran Udara PanasPembuatan Komponen MesinPerakitan Komponen MesinKinerja Mesin PengeringPengambilan Data-Temperatur- Tekanan- Waktu Analisa DataSelesaiGambar 1. Peta Jalan Penelitian Tahun Pertama

PETA JALAN PENELITIANDesain Ruang PengeringRuang pengering yang digunakan di desain menggunakan plat yang tipis berbentuk silinder dengan keliling lingkaran silinder 7.32 m diameter 2.2 m. Sebelum ruang pengering digunakan,terlebih dulu dilakukan perhitungan tebal plat baja yang sesuai dengan kemampuan daya vakum.Penekanan pada dinding ruang pengering terjadi karena perbedaan antara tekanan di dalam ruang pengering pv dan di luar ruang pengering patm. Karena tekanan di dalam ruang pengering sangat kecil (vakum) sedangkan tekanan di luar ruang adalah tekanan atmosfir maka terjadi pembebanan tekan ke dalam. Pada desain ini digunakan ruang pengering yang terbuat dari baja karbon. Tegangan yiel bahan y baja adalah 340 Mpa dan faktor keamanan n yang digunakan 1.67 (Gere et al.1987). Dengan data kekuatan bahan ini, dapat dicari tegangan ijin i. Jika tekanan vakum pv = 10 cmHg atau 13.3 Kpa dan tekanan atmosfir patm = 101.3 kpa, maka tekanan dinding ruang pengering p = patm + pv = 114.625 kpa Diameter ruang pengering yang digunakan 2.2 m dan panjang 5 m, maka dapat dicari tebal dindingnya dengan mempertimbangkan beberapa macam pembebanan.Beban radial Maka, Beban axial Dari hasil perhitungan dengan pembebanan radial di dapat tebal plat dinding ruang pengering yang di perlukan 1.178 mm, sedangkan dengan pembebanan axial tebal yang di perlukan 0.86 mm.Desain Pintu Ruang PengeringPintu pengering dibuat dari baja karbon yang lingkaran ujungnya di beri karet agar dapat menahan tekanan vakum. Tegangan yiel bahan y baja adalah 340 Mpa dan faktor keamanan n yang digunakan 1.67 (Gere et al.1987). Dengan data kekuatan bahan ini, dapat dicari tegangan ijin i. Ketebalan pintu ditentukan dengan menggunakan persamaan 5 dengan mengganti variabel xdp menjadi xpp dan d = 4.5 m Karena hasil perhitungan kekuatan bahan menunjukkan tebal pintu baja karbon yang dibutuhkan adalah 1.988 mm pada desain pengeringan kayu vakum skala kecil di gunakan tebal plat 3 mm agar dudukan ensel pintu dapat lebih kuat untuk dilas.Tekanan VakumPompa vakum yang digunakan adalah pompa rotari model 2X, 2 fasa, dengan daya listrik 0.18 kw. Pompa ini mampu mengalirkan udara dengan laju 0.5 liter/detik dan menghasilkan 0.07 Pa. Untuk mengalirkan udara bertekanan rendah digunakan pipa flexibel berdiameter inchi.Dimensi Pipa KondesorPenurunan temperatur uap air di dalam ruang pengering dilakukan dengan mengalirkan air didalam pipa yang dipasangkan dengan pompa air celup. Dimensi pipa dan bahan pipa ditentukan dengan mempertimbangkan perubahan uap air menjadi air pada dinding pipa. Dimensi pipa yang di pilih inchi dari bahan tembaga yang memiliki konduktifitas yang baik di banding logam-logam lainnyaPemanas Pemanas pengeringan yang digunakan dalam desain pengeringan vakum skala kecil menggunakan air panas yang berasal dari kolektor surya dan dialirkan ke heat exchanger yang berada didalam ruang pengering. Agar uap panas yang masuk ke heat exchanger dapat di kendalikan di gunakan katup selenoid yang dihubungkan dengan micro kontroller.Kontrol suhu dan tekananSuhu dan tekanan dipertahankan dengan menggunakan system control. Mikrokontroller yang digunakan adalah DT AVR Low Cost Micro System dengan kapasitas memori pemrograman sebesar 8 kb. Skema pengontrolan dapat di lihat pada gambar 52. Sehingga sensor yang digunakan adalah modul SHT 11 dengan kemampuan pengukuran suhu antara 0 130 oC dan juga memiliki kemampuan untuk mengukur kelembaban.Untuk mendeteksi besarnya tekanan dalam ruang pengering yang dapat dihubungkan dengan mikrokontroller maka digunakan DT-Sense Barometric Pressure & Temperature Sensor yang merupakan sebuah modul sensor berbasis sensor HP03 yang dapat digunakan untuk mendeteksi besarnya tekanan dan temperatur udara di sekitar sensor.Suhu dan tekanan dipertahankan dengan menggunakan system control. Mikrokontroller yang berupa DT-AVR Low Cost Micro System menerima input setpoin suhu dan tekanan, selanjutnya setiap satu detik data pembacaan suhu dari SHT 11 dan tekanan dari Barometric akan dibandingkan dengan setpoin yang diberikan. Jika suhu yang terbaca lebih rendah maka mikrontroller akan memberikan sinyal on untuk mengarahkan katup dari steam ke heat exchanger pada ruang pengering dan jika setpoin suhu telah tercapai maka akan diberikan sinyal off untuk mengarahkan panas dari steam langsung ke kondensator tanpa masuk keruang pengering untuk mempertahankan suhu sesuai dengan setpoin

Gambar 62. Skema sistem pengotrolan mesin pengering vakumUntuk kelembaban, jika kelembaban yang terbaca lebih besar dari tekanan setpoin, maka motor akan dinyalakan untuk menggerakkan pompa vakum sehingga tercapai setpoin yang diberikan.Untuk memudahkan dalam interaksi dengan mikrokontroler, maka ditambahakan display berupa LCD dan input setting dengan menggunakan keypad.

Gambar 63. Desain structural mesin pengering metoda vakum pemanas energi terbarukan

Keterangan :1. Ruang pengering vakum2. Blower3. Rel dudukan kayu4. Kondesor5. Pendingin kipas6. Heatexcanger7. Kabel sensor suhu dan tekanan8. Conrol panel9. Komputer PC10. Selenoid valve11. Recervoir uap air12. Pompa vakum13. Pendingin kipas14. Boiler15. Kolektor Surya

Gambar 59. Tampak depan pengering kayu metode vakum skala kecil

Gambar 60. Tampak samping kanan pengering kayu metode vakum skala kecil

Gambar 61. Tampak atas pengering kayu metode vakum skala kecilPengembangan mesin pengering metode vakum yang akan datang dapat dilakukan berupa sistem pemanas ruang pengering yang lebih efesien dan volume kayu yang di keringkan sesuai dengan kebutuhan masyarat Indonesia, sehingga 400 jenis kayu yang perjual belikan di Indonesia dapat di tinggkatkan kualitasnya khususnya jenis kayu spesifik yang mudah retak dan bekok pada saat di keringkan dengan metode pengeringan konvensional. Desain Kolektor SuryaKolektor surya pemanas air adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengubah energi dan radiasi matahari menjadi energi panas air. Radiasi matahari ditransmisikan melalui penutup yang transparan dan diubah menjadi panas pada pelat penyerap[1]. Selanjutnya, energi panas pada pelat absorber ditransfer ke air yang mengalir dalam pipa.

Gambar 2.3. Kolektor SuryaKolektor surya pemanas air memiliki komponen utama yang terbuat dari selembar bahan konduktif termal yang disebut pelat penyerap (absorber) yang kepadanya menempel atau menjadi satu pipa-pipa pembawa cairan (Air) atau lazim disebut pipa pemanas (riser pipe). Absorber dibuat dari lembaran metal tipis dan permukaannya berwarna hitam karena benda hitam adalah penyerap radiasi yang sempurna. Penghitaman bisa dilakukan dengan pengecatan warna hitam sebagai cara yang paling mudah, atau dengan metoda yang lebih canggih dengan proses pelapisan seperti elektroplating, anodizing, dan lain-lain. Cara pelapisan canggih tersebut, misal dengan black chrome atau black nickel, dimasudkan selain untuk mempertinggi absortivitasnya terhadap radiasi surya juga untuk memperendah emitansinya terhadap gelombang sinar inframerahPembuatan Komponen MesinPembuatan dinding ruangan pengering dengan memakai besi plat dengan ukuran tebal 2 mm, lebar 1.2 m dan panjang 2.1 m, menggunakan mesin roll plat yang berada di Laboratorium Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Makassar, pintu ruang pengering dan penutup belakang ruang pengering di pesan di BLK Kota Makassar, kondensor mengunakan radiator mobil, kolektor surya di buat di Laboratorium Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri MakassarPerakitan Komponen MesinPerakitan komponen mesin berupa ruang pengering,pintu ruang pengering, kondesor, pompa vakum, kolektor surya,micro kotroler, PC,rel dudukan kayu, dudukan kayu dan termokopel di lakukan di Laboratorium Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Makassar.Kinerja Mesin PengeringSetelah pembuatan peralatan pengering vakum kayu kemudian dilakukan uji kinerja untuk memeriksa apakah kriteria yang di butuhkan pada sistem pengering dapat dipenuhi. Sistem pengering ini kriteria keberhasilannya ditentukan dengan kemampuan untuk mencapai suhu permukaan bahan (kayu) pada tiga kondisi temperatur yaitu suhu 45oC, 55oC dan 75oC dan suhu dapat dikendalikan selama proses pengeringan demikian pula tekanan vakum pada ruang pengering terdiri dari 3 tekanan yaitu 34 cmHG, 49 cmHg dan 64 cmHg. Untuk distribusi temperatur di dalam ruang pengering, menggunakan blower dan pengarah aliran udara dari pemanas(heater), pengukuran distribusi temperatur menggunakan 7 termokopel , penempatan termokopel masing-masing berjarak 2.5 cm di mulai dari dasar dudukan kayu.Analisa DataUJI VALIDITASValiditas adalah tingkat keandalah dan kesahihan mesin pengering metode vakum yang digunakan. Intrumen dikatakan valid berarti menunjukkan alat ukur yang dipergunakan untuk mendapatkan data itu valid atau dapat digunakan untuk mengukur apa yang seharusnya di ukur (Sugiyono, 2004:137). Dengan demikian, instrumen yang valid merupakan instrumen yang benar-benar tepat untuk mengukur apa yang hendak di ukur.UJI RELIABILITASUji reliabilitas berguna untuk menetapkan apakah instrumen yang dalam hal ini mesin pengering dapat digunakan lebih dari satu kali, paling tidak oleh respon yang sama akan menghasilkan data yang konsisten. Dengan kata lain, reliabilitas instrumen mencirikan tingkat konsistensiKriteria suatu instrumen penelitian dikatakan reliabel dengan menggunakan teknik ini, bila koefisien reliabilitas (r11)> 0,6.

URAIAN KEGIATAN YANG TELAH DILAKSANAKAN DAN YANG AKAN DIKERJAKAN 1. Desain dan pembuatan mesin pengering vakum dengan kapasitas pengeringan 0.25 m3,sirkulasi udara panas menggunakan 8 buah fan ukuran 4 cm2,pintu kedap terbuat dari kaca agar pemantauan proses pengeringan dapat lebih jelas dengan ketebalan kaca 12 mm,cool trap yang terbuat dari pipa tembaga didalamnya dialiri air untuk mecegah terjadinya uap jenuh di ruang pengering, 3 buah kamera pemantau proses pengeringan telah dilaksanakan.

Gambar 27. Mesin pengering vakum skala laboratoriumYang akan dikerjakan mendesain dan membuat mesin pengering metode vakum dengan pemanas menggunakan energi surya melalui kolektor surya dengan kapasitas pengeringan kayu 3 m32. Desain kontrol temperatur, tekanan dan waktu pengeringan menggunakan system control. Mikrokontroller yang digunakan adalah DT AVR Low Cost Micro System dengan kapasitas memori pemrograman sebesar 8 kb. Sensor yang digunakan adalah modul SHT 11 dengan kemampuan pengukuran suhu antara 0 130 oC dan juga memiliki kemampuan untuk mengukur kelembaban.Untuk mendeteksi besarnya tekanan dalam ruang pengering yang dapat dihubungkan dengan mikrokontroller maka digunakan DT-Sense Barometric Pressure & Temperature Sensor yang merupakan sebuah modul sensor berbasis sensor HP03 yang dapat digunakan untuk mendeteksi besarnya tekanan dan temperatur udara di sekitar sensor. Hasil suhu dan tekanan dapat dipertahankan dengan menggunakan system control, yang akan dikerjakan mendesain sistem kontrol yang dapat mengendalikan tekanan vakum, temperatur pengeringan dan waktu pengeringan menggunakan mikrokontroler yang di hubungkan seperangkat personal computer(PC).3. Desain kolektor surya dengan pemilihan plat absober berdasarkan konduktivitas termal yang tinggi, pelat absorber yang digunakan adalah pelat absorber yang terbuat dari bahan aluminium dengan konduktivitas termal (k) sebesar 211.0 W/mK [1]. Selain mempunyai konduktivitas termal yang tinggi, aluminium banyak dijual dipasaran dengan harga yang relatif murah. Penentuan dan perhitungan absorbsivitas sudut-V ditentukan berdasarkan tabel 4.2[2].Absorbsivitas untuk setiap angle of incident, dengan menggunakan persamaan:

Sinar MatahariKaca PenutupPelat Absorber-VPipa AirUntuk menentukan absortivitas dari beberapa variasi sudut-V seperti pada gambar 4.1 yaitu:

tl

Gambar 4.1 Proses radiasi pada Sudut-V dengan =60

21o4 cm4 cmSebagai contoh perhitungan dilakukan perhitungan dengan =21o, t = 4 cm dan l = 4 cm, dengan sinar datang (=60) maka:

Perhitungan absortivitas untuk sudut lainnya dilakukan dengan cara yang sama tersebut diatas.Dengan cara yang sama, diperoleh nilai () untuk sudut-V yang lain seperti pada tabel berikut :Tabel 4.3 Hasil Perhitungan dan Penentuan Sudut-V

No.Sudut Gelombang()Sinar Datang()Absorptivitas()AbsorptivitasRata-RataDimensi-V

(average)(t dan l), cm

1Pelat datar00.9625646360.936-

300.950695839

600.893956709

2Sudut V-4100.9853884550.9714 dan 2

300.967558371

600.960875273

3Sudut V-3200.9797102310.9734 dan 3

300.974438162

600.963470255

4Sudut V-2100.9704808180.9754 dan 4

300.972836184

600.980813891

5Sudut V-4900.9660414360.9653 dan 2

300.966130401

600.962636436

6Sudut V-4000.9790575350.9683 dan 3

300.960311252

600.965812727

7Sudut V-2700.9700128180.9693 dan 4

300.968010422

600.969786109

Penentuan sudut optimun dilakukan dengan melihat hasil perhitungan absorbtivitas pada tabel 4.3 di atas.Dari hasil perhitungan diperoleh absorbsivitas rata-rata sudut-V optimum yaitu : sudut-V dengan =21 dengan dimensi pelat absorber t = 4 cm dan l = 4 cm, yang akan di lakukan adalah pembuatan kolektor surya dengan mengunakan pelat absorber yang terbuat dari bahan aluminium dengan konduktivitas termal (k) sebesar 211.0 W/mK dengan sudut absorber V 21 derajat, pipa masuk air ke kolektor terbuat dari tembaga, ukuran kolektor surya lebar 1m panjang 2 m.

URAIAN TENTANG KEBARUAN DALAM BIDANG PENELITIAN, DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKATTekanan vakum dapat meningkatkan laju pengeringan (Bazyma et al. 2006; Jena dan Das 2007; Montgometry et al. 1997). Chen dan Lamb (2004), merancang dan membuat pengering vakum untuk pengeringan kayu segar dimana rancangannya sederhana, mudah dibuat, dioperasikan dan pemeliharaan (maintenace). Hasil penelitiannya membuktikan pengering vakum dapat menguapkan air di dalam kayu, yang utama pada laju pengeringan adalah perbedaan tekanan vakum. Pengeringan kayu segar red oak sampai mencapai kadar air kesimbangan 6% membutuhkan waktu 30 jam pada suhu 50 oC dan tekanan 12 mmHg. Distribusi penguapan kadar air arah ketebalan kayu pada pengeringan vakum tidak teratur dibandingkan pengeringan konvensional yang berbentuk parabola. Pengeringan vakum tidak mengubah warna kayu dan keretakan tidak terjadi pada pangkal kayu hanya terjadi pada ujung sekitar 5 mm. Martawijaya dan Barly (1995), Rasmussen (1961), He dan Lin (1989) menyarankan percepatan pengeringan dengan melakukan kombinasi pengeringan alami dan pengeringan konvensional. Selain itu, pemberian uap air panas (pengukusan) kayu selama 12-24 jam menjelang akhir pengeringan dapat memulihkan cacat collapse (McMillen 1978, diacu dalam Basri 2000), namun demikian teknik ini tidak selalu cocok untuk setiap jenis kayu, terutama kayu muda. Pengaruh suhu pengeringan yang tinggi dalam waktu yang lama juga dikhawatirkan akan menurunkan kekuatan kayu tersebut (Basri et al 2000). Salah cara untuk mengatasi masalah tersebut cacat pada proses pengeringan dapat dilakukan dengan menggunakan oven (kiln drying). Pengeringan dengan oven dapat mengatur pengurangan kadar air didalam kayu, sehingga kayu tidak mengalami stress, rusak karena panas yang tinggi secara mendadak. Dan yang paling penting dalah menjaga kelembaban udara didalam oven, panas tinggi dengan kelembaban rendah menyebabkan kayu rusak (Hariyanto Yudodibroto,1983). Pada proses pengeringan kayu menggunakan oven, pengaturan parameter (variabel) sebelum proses merupakan hal penting yang perlu dilakukan untuk mencapai hasil moisture content yang lebih baik. Lin (1994) berpendapat bahwa pendekatan dengan percobaan dapat dilakukan untuk mencapai kondisi permesinan yang optimal terutama dalam prosesnya. Akan tetapi hal itu akan menghabiskan banyak waktu untuk mengidentifikasi proses pengeringan kayu yang optimum. A. Vairis dan M. Petousis (2009) berpendapat, design of eksperimen (DOE) telah menjadi suatu metodologi yang penting yang dapat memaksimalkan pengetahuan yang diperoleh dari data eksperimen dengan menggunakan posisi cerdas titik dalam ruang. Metodologi ini menyediakan alat kuat untuk mendesain dan menganalisis percobaan bahkan menghilangkan pengamatan berlebihan dan mengurangi waktu dan sumber daya untuk melakukan percobaan. Pendekatan ini telah terbukti mampu untuk memilih parameter dari proses manufakturing yang dapat menghasilkan kualitas produk yang lebih baik dengan biaya dan waktu yang minimum (Muhammad Agung Sumarno). Mesin pengering kayu metode vakum dengan pemanas menggunakan energi surya di Indonesia belum pernah di buat dan diteliti lebih jauh, pemberian tekanan vakum pada ruang pengering akan menaikkan beda tekanan uap di permukaan bahan dengan lingkungannya sehingga laju pindah massa uap air juga akan meningkatPeran industri rumah tangga atau industri kecil memiliki pengaruh yang besar pada perekonomian di Indonesia karena untuk membangun sebuah industri kecil ini tidak membutuhkan modal yang besar dan mampu menyerap tenaga kerja banyak. Keberadaan Industri kecil juga memiliki kontribusi yang besar pada perkembangan perekonomian suatu daerah, karena dengan jumlah unit usaha yang banyak akan menciptakan lapangan pekerjaan serta mampu menyerap tenaga kerja sehingga berpotensi untuk mengurangi pengangguran di suatu daerah.Industri Kecil didefinisikan sebagai kegiatan ekonomi yang mengolah bahan mentah, bahan baku, barang setengah jadi dan/atau barang jadi menjadi barang dengan nilai yang lebih tinggi untuk penggunaanya, termasuk kegiatan rancang bangun dan perekayasaan industri. Industri kecil adalah jenis usaha mikro dengan modal dasar dibawah 500 juta, dan menggunakan peralatan yang sederhana untuk proses produksinya (Peraturan Presiden No 28 Tahun 2008).Industri meubel kayu adalah istilah yang digunakan untuk perabot rumah tangga yang berfungsi sebagai tempat penyimpan barang, tempat duduk, tempat tidur, tempat mengerjakan sesuatu dalam bentuk meja atau tempat menaruh barang di permukaannya, misalnya Meubel kayu sebagai tempat penyimpan biasanya dilengkapi dengan pintu, laci dan rak, contoh lemari pakaian, lemari buku dan lain-lain. Meubel Kayu dapat terbuat dari kayu, bambu, logam, plastik dan lain sebagainya. Meubel Kayu sebagai produk artistik biasanya terbuat dari kayu pilihan dengan warna dan tekstur indah yangdikerjakan dengan penyelesaian akhir yang halus.Industri kayu skala kecil (rumah tangga) kesulitan dalam pengeringan kayu karena tidak tersedianya pengering kapasitas kecil. Selama ini biasanya digunakan pengeringan konvensional skala besar >25 m3 , waktu pengeringan menunggu lama hingga mencapai kapasitas dari pengeringan konvensional tersebut, pengeringan dengan metode konvesional masih membutuhkan waktu pengeringan yang cukup lama,mekanisme pengeringan kayu kumea batu dengan metode vakum belum diketahui karakteristiknya dan belum adanya pengeringan kayu metode vakum komersil di pasaran domesticMesin pengering metode vakum dengan pemanas energi surya dengan kapasitas kecil digunakan oleh industri kecil dalam peningkatan kualitas produk kayu yang dihasilkannya, kayu dengan jenis tertentu yang mudah retak dengan pengeringan konvensional dapat dikeringkan dengan mesin metode vakum sehingga hasilnya tidak retak, dengan produk kayu dengan kualistas bahan baku yang baik industri kecil dapat mengekspor ke luar negeri.BAB 3. METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian ini dilaksanakan mulai April 2016 sampai Mei 2017. Desain dan pembuatan mesin pengering metode vakum dengan pemanas energi terbarukan dilakukan di Jurusan Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Makassar. Tahapan dan metode tahapan penelitian yang akan dilakukan pada tahun I ini adalah sebagai berikut:1. Desain kontruksi model mesin pengering metode vakum dengan pemanas energi terbarukan dengan tahapan :a. Desain ruang pengering b. Desain pintu kedap ruang pengeringc. Desain dudukan kayu yang akan di keringkand. Desain kondesor ruang pengeringe. Desain kolektor surya2. Analisis head transfer dan sirkulasi udara panas di ruang pengering3. Desain kontrol temperatur, tekanan dan waktu pengeringan pada mesin pengering metode vakum4. Pembuatan mesin pengering metode vakum 5. Uji kinerja model mesin pengeringan metode vakum dengan tahapan :a. Uji kinerja tekanan bekerja pada ruang pengeringb. Uji kinerja temperatur yang terjadi pada ruang pengeringc. Uji kinerja distribusi panas pada ruang pengering

Tahapan dan metode tahapan penelitian yang akan dilakukan pada tahun II ini adalah sebagai berikut:1. Evaluasi dan peningkatan kinerja mesin pengering metode vakum2. Karakteristik pengeringan 5 jenis kayu dengan menggunakan mesin pengering metode vakumLuaran kegiatan yang dilakukan selama 2 tahun dan kemajuan yang telah diperoleh adalah sebagai berikut : Tahun I: 1. Desain mesin pengering metode vakum (Masih berlangsung). 2. Pembuatan mesin pengering metode vakum (Belum berlangsung).3. Kinerja mesin pengering metode vakum (Belum berlangsung).4. Bahan ajar5. Jurnal terakreditasi nasional(Belum berlangsung).Tahun II: 1. Evaluasi dan peningkatan kinerja mesin pengering metode vakum(Belum berlangsung).2. Penelitian karakterik pengeringan 5 jenis kayu dengan menggunakan mesin pengering metode vakum. (Belum berlangsung).3. Jurnal terakreditasi internasional(Belum berlangsung).4. HKI(Belum berlangsung).

Gambar 4. Bagan Penelitian

BAB 4. BIAYA DAN JADWAL PELAKSANAAN4.1 Anggaran BiayaJustifikasi anggaran disusun secara rinci dan dilampirkan sesuai denganformat pada Lampiran 2. Ringkasan anggaran biaya disusun seperti pada Tabel 1.Tabel 1. Format Ringkasan Anggaran Biaya Penelitian Kompetensi yangDiajukan Setiap Tahun4.2 Jadwal PenelitianJadwal pelaksanaan penelitian dibuat dengan tahapan yang jelas selama maksimumtiga tahun dalam bentuk bar chart seperti pada Lampiran 3 pada Panduan Umum.DAFTAR PUSTAKADaftar Pustaka disusun berdasarkan sistem nama dan tahun, dengan urutanabjad nama pengarang, tahun, judul tulisan, dan sumber. Hanya pustaka yangdikutip dalam usulan penelitian yang dicantumkan di dalam Daftar Pustaka.LAMPIRAN-LAMPIRANLampiran 1. Justifikasi Anggaran Penelitian (Lampiran 2 pada Panduan Umum)Lampiran 2. Susunan organisasi tim peneliti dan pembagian tugas (Lampiran 4 padaPanduan Umum)Lampiran 3. Biodata ketua dan anggota (Lampiran 5 pada Panduan Umum)Lampiran 4. Surat pernyataan ketua peneliti dan anggota (Lampiran 6 pada PanduanUmum)6. Sumber Dana PenelitianSumber dana Penelitian Kompetensi dapat berasal dari:a. Dana dari Ditlitabmas Ditjen Dikti termasuk BOPTN;b. Dana kerjasama penelitian dengan industri atau lembaga pemerintah/swasta daridalam dan/atau luar negeri.