Document

RANCANG BANGUN SISTEM PEMANASPADAALAT PENGERING GABAHTUGAS AKHIRDiajukan untuk memenuhi syaratmemperoleh gelar Sarjana TeknikOLEH :GLENN GIOVANNI97-41-023JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS KATOLIK INDONESIA ATMA JAYAJAKARTA2004

iABSTRAKAlat pengering gabah dan palawija adalah sarana yang sangat penting untukmendapatkan olahan hasil pertanian yang berkualitas unggul. Pada musimpenghujan menyebabkan pengeringan gabah tidak baik, hal ini karenamengandalkan sinar matahari. Salah satu bagian utama alat ini adalah sistempemanas yang berperan menghantarkan panas yang diperlukan dalam prosespengeringan gabah agar memenuhi syarat gabah kering. Air panas dialirkanmelalui pipa tembaga yang dirancang berbentuk rangkaian U bertingkat dua.Hawa panas dari pipa akan mengeringkan gabah. Alat pengering inimenggunakan minyak tanah sebagai bahan bakarnya. Setelah diuji coba, alat inimemenuhi target yang ditentukan.

iiABSTRACTIN ORDER TO HAVE THE BEST QUALITY OF AGRICULTURE PRODUCT,THE PADDY AND GRAIN DRIER MACHINE WOULD BECOME VERYIMPORTANT. ESPECIALLY DURING THE RAINY SEASON, COUNT ON THESUNSHINE TO DRY THE PADDY AND GRAIN IS NOT RECOMMENDED ASIT WOULD NOT BE WELL DRIED. THE MOST IMPORTANT PART OF THISDRIER MACHINE USING PARAFFIN IS THE HEATER TRANSPORTATIONSYSTEM THAT IS NEEDED TO HAVE THE PADDY AND GRAIN WELL DRIEDTO FULFIL IT IS HIGHEST STANDARD. HOT WATER FLOWS THROUGHTHE U SHAPE BRONZE PIPE DESIGNED IN TWO LEVELS. PADDY ANDGRAIN WILL BE WELL DRIED BY THE HEAT COMES OUT OF THE PIPE.AFTER THE MECHANICAL FUNCTION TEST, THIS HEATERTRANSPORTATION SYSTEM IS PROVED AND FULFILLED THEDESIGNATED TARGET.

DAFTAR ISIHalamanABSTRAKiKATA PENGANTARiiDAFTAR ISIiiiDAFTAR GAMBARvDAFTAR NOTASIviBAB I PENDAHULUAN1.1.Latar Belakang Masalah11.2.Maksud dan Tujuan21.3.Batasan Masalah31.4.Metodologi31.5.Sistematika Penulisan4BAB II TEORI DASAR2.1.Pengertian Umum52.2. Klasifikasi Alat Pengering Padi52.2.1. Dapur Pemanas62.3. Penggunaan Bahan Komponen72.4. Klasifikasi Pengelasan92.4.1 Posisi Pengelasan13BAB III PERANCANGAN3.1. Klarifikasi Tugas143.2. Perancangan Konseptual143.2.1. Daftar Spesifikasi143.2.2. Struktur Fungsi163.2.3. Menyeleksi Kombinasi Yang Sesuai213.3. Perancangan Wujud223.3.1. Kerangka Pipa Pemanas223.3.2. Kerangka Tabung223.3.3. Kerangka Pompa223.4. Perancangan23

BAB IV PERHITUNGAN4.1. Spesifikasi sistem pemanas244.2. Perhitungan pengelasan264.3. Analisa pengaruh berat pipa tembaga274.4. Perhitungan biaya bahan334.5. Perhitungan dasar perpindahan panas pada pipa38BAB V PENUTUP5.1. Analisa445.2. Kesimpulan445.3. Saran45BAB VI LAMPIRANDAFTAR PUSTAKA

vDAFTAR GAMBARhalamanGambar 2.1.Posisi pipa horizontal13Gambar 2.2.Posisi pipa vertikal13Gambar 3.1.Daftar Kehendak16Gambar 3.2.Fungsi alat pengering gabah17Gambar 3.3.Struktur fungsi alat pengering gabah18Gambar 3.4.Struktur fungsi terbaik19Gambar 3.5.Kombinasi prinsip solusi20Gambar 3.6.Selection chart21Gambar 4.1.Tabung pemanas24Gambar 4.2.Rangkaian pipa25Gambar 4.3.Pipa tembaga30Gambar 4.4.Pipa diberikan tumpuan30Gambar 4.5.Diagram benda bebas pipa31Gambar 4.6.Sambungan pipa U35Gambar 4.7.Tabung pemanas air35Gambar 4.8.Pompa36Gambar 4.9.Tabel sifat jenis tembaga38Gambar 4.10.Tabung air yang dipanaskan39Gambar 4.11.Aliran air didalam pipa41Gambar 4.12.Aliran didalam pipa posisi horizontal42Gambar 4.13.Tabel pengujian temperatur pada sistempemanas43

viDAFTAR NOTASINotasiKeteranganSatuanPTekanan pompaBarpPanjangmmlLebarmmDDiameter pipammALuas penampangmmdBerat jeniskg/mmmMassakgFGayakghTebal pipammVVolume jenismTTemperaturc?Massa jenisKg/mVKecepatan aliran airm/sWDaya alirankWQJumlah panaskJ/s

1BAB IPENDAHULUAN1.1Latar Belakang MasalahSalah satu negara di asia tenggara terbesar dalam bidang pertaniannya adalahIndonesia. Dimana penghasil beras yang sangat baik sampai diekspor ke negara-negaratetangga.Untuk memperoleh hasil gabah yang baik, harus memperhatikan beberapa halyaitu; bibit yang unggul, pengolahan tanah, sumber daya pekerja dan alat-alat pertanianyang sesuai.Alat pengering padi dan palawija adalah sarana yang sangat penting untukmendapatkan olahan hasil pertanian yang berkualitas unggul.Masa panen raya di Indonesia yang sering kali jatuh pada musim penghujan, tidakbisa mengandalkan pengeringan dengan sistem matahari.Pada saat panen raya musim penghujan, banyak daerah yang memiliki lumbungpadi mengalami kerugian besar hal ini disebabkan oleh sistem pengeringan padi dilumbung-lumbung tidak memadai yang berakibat kualitas beras rusak.Alat pengering padi yang ada di balai benih dan pembibitan dinas pertanianIndramayu yaitu milik kelompok tani teladan menggunakan sistem tumpuk, dimana alatpengering padi tersebut berbentuk kotak persegi empat yang dibagi dua ruangan.

2Kedua ruangan tersebut dipisahkan oleh lembaran plat dari baja berpori-pori.Ruang atas tempat untuk menumpuk padi basah akan dikeringkan dan ruangbagian bawah untuk sirkulasi udara panas dari hasil pembakaran minyak bakar yangditambah hembusan udara dari blower. Ketebalan tumpukan padi basah pada ruang atasbiasanya mencapai satu meter, sehingga proses pengeringan timbul masalah baru, yaitupadi pada bagian atas belum mencapai tingkat pengeringan yang diinginkan.Pengalaman di daerah lumbung padi di Indramayu dan Karawang pada tahun1999 dimana harga jual gabah jatuh dari harga Rp 1.400,-/Kg menjadi Rp 800,-/Kg, halini menunjukkan terjadinya penyusutan harga jual Rp 600,-/Kg yang disebabkan olehkualitas beras yang rusak karena sistem pengeringan hasil padi yang tidak baik.Dengan maksud untuk mengatasi masalah tersebut diatas, maka diciptakan alat pengeringgabah sistem kontinu dengan bahan bakar cair (contoh; minyak tanah) bahan ini karenamudah diperoleh.1.2Maksud Dan TujuanAdapun maksud dan tujuan dibuatnya alat pengering gabah ini untuk mengatasipadi basah akibat musim penghujan pada saat panen, dimana tidak ada matahari sebagaimedia pengeringnya.

3Alat pengering gabah ini memiliki nilai ekonomis, yaitu:-efisiensi tinggi-mudah dalam pengoperasiannya serta perawatan-masa pakai lama1.3Batasan MasalahYang dibahas di dalam tugas akhir ini adalah proses pembuatan sistem pemanaspada alat pengering gabah. Dalam hal ini dilakukan perhitungan kekuatan las padapenyambungan pipa pemanas dan perhitungan biaya yang dibutuhkan dalam sistempemanas pada alat pengering gabah ini dan perhitungan perpindahan panas secara dasarpada pipa pemanas.1.4MetodologiLangkah-langkah yang dilakukan dalam penulisan ini adalah sebagai berikut:1.Studi kepustakaan2.Studi lapangan mengenai alat pengering gabah yang telah ada3.Perancangan alat pengering gabah4.Pembuatan komponen-komponen alat pengering gabah

45.Perakitan alat pengering gabah6.Uji coba alat7.Penulisan laporan tugas akhir1.5Sistematika PenulisanSistemtika penulisan tugas akhiir ini dibagi dalam beberapa bab yang meliputi:Bab I : PendahuluanMembahas latar belakang masalah, batasan masalah dan sistematika penulisanBab II : Teori dasarMengenai proses perancangan aliran kerja selama proses perancangan bahan-bahan yang digunakan serta pengelasannya.Bab III : Perancangan wujudMengenai pemilihan bahan yang sesuaiBab IV : PerhitunganMencari kekuatan pengelasan pada rangkaian pipa, menghitung biaya yangdiperlukan untuk sistem pemanas rangkaian pipa ini dan perhitungan perpindahanpanas secara dasar pada pipa pemanas.Bab V : PenutupMembahas hasil rancangan beserta kesimpulan dan saran

5BAB IITEORI DASAR2.1. Pengertian UmumPada alat pengering padi ini berhubungan dengan prinsip kerja mesinpenggiling padi atau Huler, dimana padi basah diangkat dengan ban berjalan atauBelt Conveyor masuk ke kotak pendistribusi atau Bin yang mempunyai pintukeluaran yang dilengkapi dengan alat pendistribusi keluaran atau feeder agar padibasah yang masuk meja getar bisa terdistribusi secara merata ketebalannya.2.2. Klasifikasi Alat Pengering PadiAlat pengering padi ini memiliki bagian-bagian yang dapat diatur sesuaidengan keperluan, dimana terdiri dari tiga bagian, yaitu:1.Sistem alat pengering padi, berupa sistem pemanas sertarangkaian pipa air panas sebagai media pengeringnya.2.Sistem alat angkut padi , berupa kotak-kotak atau Bucket yangterpaut pada ban berjalan atau belt conveyor yang bergeraksecara vertikal dengan alat bantu gerak motor.3.Sistem mesin Huler, berupa meja getar berpori-pori yangdisusun secara vertikal dalam satu rangkaian yang mempunyaidudukan di kerangka utama.

62.2.1 Dapur PemanasDalam hal ini akan dibahas tentang Sistem alat pengering atau dapurpemanas serta bagian-bagian yang berkaitannya.Untuk setiap bagian dari meja getar memiliki rangkaian pipa yang berisiair panas sebagai media pengering.Sistem pemanasan udara pengering padi basah, digunakan bahan bakarcair memiliki beberapa bagian utama, yaitu; bahan bakar, pembakar, dapur daninstalasi pemanas sebagai pengering padi.Nilai ilmiah dari proses pembuatan sistem pemanas pada alat pengeringpadi ini apabila ditinjau dari peminatan produksi, terdiri atas:1.Pemilihan material2.Pembentukan3.PengelasanUntuk dapur pemanas ini memiliki komponen-komponen yang sangatpenting dalam penggunaannya, yaitu:a.Pembentukan plat baja menjadi tabung dimana tabung ini menjadipusat tempat air untuk dipanaskan.b.Pembentukan pipa-pipa tembaga yang diatur menyerupai radiatordimana pipa-pipa ini menjadi rangkaian yang berisi air panas daritabung.Dalam perancangan alat pengering padi ini mengalami beberapa tahappengerjaan, apabila ditinjau dari segi peminatan produksi terdiri dari; pemilihanbahan dan pembentukan bahan.

72.3. Penggunaan Bahan KomponenUntuk pembuatan alat pengering ini menggunakan dua jenis logamsebagai komponennya.Logam tersebut, ialah:a.Tembaga ( Cu)Tembaga berwarna merah muda kemerah-merahan bila dipolis tapiterbentuk permukaan coklat bila dipanaskan. Temperatur leburnya1083C, kekerasannya berubah-ubah dengan derajat dingin.Tembaga mempunyai tahanan korosi yang tinggi terhadap sebagianbesar asam tapi diserang dengan dahsyat oleh asam-asam pengoksidaseperti nitrat dan hidroklorat.Korosi elektro kimia terjadi apabila dua logam yang tidak serupabersama-sama dalam suatu larutan yang berasam, menyebabkan logamyang satu merusak dengan merugikan logam yang lain.Salah satu logam bertindak sebagai katoda dan logam yang lainmerusak merupakan anoda. Apabila tembaga atau paduan-paduannyadihubungkan dengan logam-logam lain pada lingkungan-lingkunganyang korosif, korosi elektro kimia merupakan factor yang penting.Gabungan aluminium dan tembaga jika mungkin harus dicegah,mengingat tembaga sangat bersifat katoda terhadap aluminium danmenyebabkan aluminium cepat rusak.

8Pembentukan tembaga dengan membengkokkan memerlukanpelunakan dengan perlakuan panas pada taraf antara 500-600Cdimana untuk menghilangkan efek pengerasan kerja.b.Baja Karbon RendahBaja Karbon Rendah (BKR) merupakan bahan yang sebagian besardigunakan untuk pembuatan umum, baja ini sedehana karena memilikihampir semua sifat-sifat pengerjaan yang diinginkan.Sifat-sifat tersebut diakibatkan oleh komposisi dari baja ini. Besi(ferit) memberi keuletan, kemampuan tempa, plastisitas, kemagnetan,kelunakan dan sejumlah tertentu elastisitas tapi dengan mudahmembentuk oksida yang mengakibatkan karat dan pembentukan kerakyang tebal jika dalam keadaan berpijar.Semua asam dapat menyerang BKR ini dan dimana saja terdapatuap lembab yang dikombinasikan dengan oksigen berlangsungpengkaratan.Garam (klorida sodium) akan mempercepat korosi jikadikombinasikan dengan air contohnya garam untuk jalan pada mobil-mobil dan untuk kaki-ki dermaga dalam air.Komposisi khas BKR maksimum C-0,25%, maksimum S0,05%,maksimum P0,05% sisanya Fe (bisa juga disediakan agar mengandung0,2 sampai 0,5% Cu)Daerah temperatur lebur adalah sekitar 1460C sampai 1500C.

9Proses penyambungan dilakukan pengelasan pada BKR ini, dimanauntuk penampang yang sangat tebal digunakan metode-metode teraklistrik sedangkan pelat-pelat yang relatif tipis disambung denganmemakai busur api metal yang dilindungi gas CO2 dan busur apilogam manual.Dalam proses pemotongan BKR adalah bahan yang paling mudahdipotong dengan gas oksi bahan bakar (oxi-fuel gas) karenamengandung besi yang sangat tinggi.Untuk pelat tebal dan bagian-bagian yang berat serta bentuk ya ngruwet proses pemotongan tersebut paling sering dipakai.Dalam keadaan yang tepat menghasilkan sisi (tepi) potong yangsangat halus dimana karbon cenderung berpindah ke sisi potong dandalam pendinginan mengakibatkan terbentuknya suatu kulit keras padasisi potong.2.4 Klasifikasi PengelasanAda beberapa macam jenis pengelasan, tentunya setiap jenis bahanberbeda pengelasannya. Berikut di bawah ini pengelasan yang dilakukan pada:a.TEMBAGAPematrian adalah cara penyambungan dengan menggunakan logampengisi atau logam patri di antara permukaan logam induk yangdisambung.

10Logam pengisi selalu mempunyai titik cair lebih rendah dari padalogam induk. Ada dua macam logam patri, yaitu:1.Logam patri lunak, dimana logamnya mempunyai titik cairlebih rendah dari 450C.2.Logam patri keras, dimana logamnya mempunyai titik cairlebih dari 450C.Karena logam patri pada umumnya mempunyai kekuatan yang lebihrendah dari pada logam dasar, maka dianjurkan agar rongga antara keduapermukaan logam induk yang akan dipatri diusahakan sekecil mungkin.Oleh AWS dianjurkan agar rongga tersebut terletak antara 5/100sampai 13/100 inci.Selama proses pematrian suhu harus cukup tinggi agar logam patricair mempunyai derajat kecairan yang tinggi sehingga dapat mengalir kedalam rongga aantara kedua logam induk.Sifat-sifat patri dapat diperbaiki dengan menggunakan fluks ataudengan mengatur atmosfir sekitar patrian pada saat pematrian berlangsung.Berdasarkan cara pengadaan energi panasnya, pematrian dibagi:1)Patri busur, dimana panas dihasilkan dari busur listrik denganelektroda karbon atau dengan elektroda wolfram.2)Patri gas, dimana panas ditimbulkan karena adanya nyala api gas.3)Patri solder, dimana panas dipindahkan dari solder besi atau tembagayang dipanaskan.4)Patri tanur, dimana tanur digunakan sebagai sumber panas.

115)Patri induksi, dimana panas dihasilkan karena induksi listrik frekwensitinggi.6)Patri resistansi, dimana panas dihasilkan karena resistansi listrik.7)Patri celup, dimana logam yang dicelupkan ke dalam logam patri cair.b.BAJA KARBON RENDAHLas elektroda terbungkus, las ini menggunakan kawat elektrodalogam yang dibungkus fluks.Busur listrik terbentuk diantara logam induk dan ujung elektroda,karena panas dari busur ini maka logam induk dan ujung elektrodatersebut mencair lalu membeku bersaman.Dalam pengelasan yang terjadi pada dapur pemanas ini harusmemiliki ketelitian tinggi atau tidak boleh ada celah sedikit pun, hal inidapat menyebabkan kebocoran udara panas maupun keluarnya air.Material yang digunakan pada pipa adalah Tembaga (Cu), sifat umum darimaterial ini adalah logam yang memiliki daya hantar listrik serta daya hantarpanas yang tinggi serta mempunyai daya tahan korosi yang baik terhadap air laut,beberapa zat kimia dan bahan makanan.Sedangkan paduan tembaga mempunyai daya hantar listrik dan dayahantar panas yang lebih rendah dari pada tembaga murni, tetapi kekuatannya lebihbaik.

12Untuk pembuatan saluran pipa adalah suatu alat transportasi untukmemindahkan cairan atau gas seperti minyak mentah, air dan gas. Dalampembuatan dapur pemanas ini, saluran pipa berfungsi sebagai alat transportasi airyang dipanaskan.Saluran pipa pasti ada pengelasannya, pengelasan saluran pipa adalahpengelasan penyambungan yang dilakukan di lapangan. Pengelasan pipa harusmemperhatikan hal berikut ini:01. Pengelasan hanya dilakukan pada pihak bagian luar, maka mutudari las harus diperhatikan dengan teliti.02. Apabila ada kerusakan maka akan mengganggu seluruh sistem,oleh sebab itu harus memperhatikan kemudahan dalamreparasinya.Untuk sistem pemanas pada alat pengering gabah ini menggunakanrangkaian pipa tembaga yang disambung.Jenis pengelasan yang dilakukan adalah las tembaga atau yang seringdisebut las patri.Bentuk sambungan yang digunakan adalah las temu ( butt welding ),dimana kedua bagian pipa tembaga disatukan dengan menggunakan las gas( acetilene + oksigen ) dengan nyala api netral yaitu pada temperatur las sekitar3000C.Sebagai bahan pengikat dari penelasan patri ini menggunakan borax.

132.4.1. Posisi PengelasanUntuk posisi pengelasan tergantung dari penempatan pipanya yaitupenempatan mendatar dan tegak seperti gambar di bawah ini:a. Pipa datar diamGambar 2.1 Posisi Pipa Horizontalb. Pipa tegak diamGambar 2.2 Posisi Pipa Vertikal

14BAB IIIPERANCANGAN3.1. Klarifikasi TugasAlat pengering gabah ini merupakan prototipe dan digerakkan olehmotor listrik. Dari motor listrik, kecepatan putar motor direduksi oleh speedreducer yang dihubungkan dengan menggunakan sabuk. Kemudian speed reducermenggerakkan poros yang terhubung dengan kem. Kem ini akan menggerakkanmeja getar ke atas dan ke bawah.Di bawah meja getar tertentu dipasang pipa-pipa pemanas. Pada saatmeja getar naik turun, diberikan kejutan dengan menambahkan pegas tekan padakeempat sudut bagian bawah.Fungsi dari kejutan ini yaitu agar gabah pada meja getar dapat terlempar sehinggapemanasannya dapat terdistribusi dengan merata. Gabah yang terlempar tersebutakan turun ke meja getar berikutnya hingga pada bak penampungan. Gabahtersebut turun dikarenakan meja getar dipasang dengan sudut kemiringan tertentudan juga karena hentakan atau kejutan yang dihasilkan oleh pegas.3.2. Perancangan Konseptual3.2.1. Daftar SpesifikasiSpesifikasi adalah daftar persyaratan kemampuan / performa dan sifat-sifat yang harus dimiliki oleh alat yang akan dirancang. Persyaratan dalamspesifikasi dibagi menjadi dua kategori, yaitu demand dan wish.

15Tabel 3.1 Daftar SpesifikasiD/WDAFTAR KEHENDAK DDDWDDDWWGEOMETRIDimensi alat :Berbentuk : persegi panjangPanjang : 900 mmLebar : 1600 mmTinggi : 2250 mmKINEMATIKAKecepatan putaran40rpmMekanismenya mudah dioperasikanKecepatan putaran konstanKESELAMATANBagian yang berbahaya harus ditutupLINGKUNGANDapat dipergunakan dimana sajaMATERIALKerangka Alat:Kokoh, mudah dibongkar pasang, tahan korosi, dan murahMudah diperoleh, dan mudah diprosesMenggunakan produk dalam negeri

16WDDWDDWPRODUKSIDapat dibuat oleh pabrik lokalSuku cadang / komponen mudah diperolehERGONOMIAlat mudah digunakanPERAWATANPerawatan dilakukan secara teratur dan berkala untuk menghindariterjadinya kerusakanPenggantian komponen yang rusak dapat dilakukan dengan mudahBIAYABiaya produksi seekonomis mungkinGAYADapat menahan gaya / beban yang besar Gambar 3.1 Daftar KehendakKeterangan : D = Demand (keharusan) ; W = Wishes (keinginan)3.2.2. Struktur FungsiFungsi didefinisikan sebagai hubungan secara umum antara input danoutput dari suatu sistem teknik yang akan menjalankan suatu tugas tertentu,sedangkan fungsi keseluruhan adalah kegunaan dari suatu alat tersebut. Fungsikeseluruhan diuraikan menjadi beberapa sub fungsi. Rangkaian dari beberapa subfungsi disebut struktur fungsi.Pembuatan struktur fungsi dari alat pengering gabah ini, terdiri dari :

171. Fungsi keseluruhan alat pengering gabahPada tahap ini jenis mekanisme alat pengering gabah berupa rangkaian pipapemanas. Masukan energi untuk alat pengering gabah ini dapat berupa energiyang berasal dari motor listrik, motor bakar, mekanis dan juga tenaga manusia.Input sinyal adalah berupa tindakan operator yang bekerja mengoperasikan alatatau bisa disebut juga sebagai tindakan pengendalian. Sedangkan input materialberupa gabah basah. Keluaran utama alat pengering gabah ini yaitu gabah dengankandungan air sebesar 14 %, atau lebih dikenal dengan gabah kering. Keluaranenergi menghasilkan getaran pada meja getar dengan perantara pegas yangdihubungkan dengan motor listrik dan juga panas dengan perantara air. Fungsikeseluruhan untuk alat pengering gabah :Gambar 3.2 Fungsi Keseluruhan Alat Pengering Gabah2. Sub struktur fungsiTugas utama yang terdapat pada struktur diuraikan menjadi fungsi bagian. Dengandemikian didapatkan sub struktur fungsi dari alat pengering gabah. Untukmemudahkan proses penggabungan dari berbagai prinsip pemecahan masalah PENDISTRIBUSIAN GABAHPADA MEJA GETAR MENGHASILKAN PANASDAN MENGGERAKKANMEJA GETARALATPENGERINGGABAHENERGIGABAH BASAHSINYAL/PENGENDALIGABAH KERING

18untuk sub fungsi-sub fungsi yang terdapat pada struktur fungsi, maka prinsippemecahan masalah yang akan dicari terlebih dahulu adalah yang berhubunganlangsung dengan penggetaran meja getar dan pengeringan melalui air yangdipanaskan. Struktur fungsi dari alat yang dirancang :Gambar 3.3 Struktur Fungsi Alat Pengering Gabah UBAH ENERGIMENGHASILKANPANAS E PUTARAN KEMMENGGERAKKANMEJA GETARGABAH DIAPUNGKANGABAH KERING

193. Memilih struktur fungsi alat pengering gabah terbaik DIAPUNGKAN PADI DIPANASKANAIR DIPANASKANDIMASUKKAN KETEMPAT PENAMPUNGAN UBAH ENERGI

EENERGI PANASRUGI ENERGIENERGI MEKANIKDIANGKUT DIDISTRIBUSIDI MEJA GETAR GABAHBASAHPUTARAN KEM

Gambar 3.4 Struktur Fungsi Alat Pengering Gabah Terbaik

204. Pemilihan kombinasi prinsip solusiPrinsip solusi adalah mekanisme yang dapat melaksanakan sub fungsi yang telahditentukan pada struktur fungsi. Untuk memenuhi fungsi keseluruhan, maka subfungsi-sub fungsi tersebut harus dikombinasikan. Varian 1Roda gigi Belt ConveyorVertikal 6 5Pipa pemanasPegas TarikReduksi putaranPenerus gerakan Energi masukanNo43211Prinsip SolusiSub FungsiPengangkut SabukMotor Varian 2 Tekan Speed reducer Tenaga manusia2PuliRantaiTenaga manusiaBelt Konveyordengan kemiringan 3 Gambar 3.5 Kombinasi Prinsip SolusiVarian 1 : 1-1, 2-2, 3-2, 4-2, 5-1, 6-1Varian 2 : 1-1, 2-1, 3-1, 4-3, 5-2, 6-2

213.2.3.Menyeleksi Kombinasi Yang SesuaiSebagaimana solusi sub fungsi yang telah ada, pemilihan varian yangterbaik harus ditentukan dengan berbagai kalkulasi atau seleksi dari berbagaivarian. Varian yang memenuhi kriteria terbaik akan menentukan hasil varian yangterbaik. Penentuan atau seleksi varian ini akan menggunakan selection chart. TABEL PEMILIHANSTRUKTUR FUNGSI TERBAIKMESIN PENGERING PADIsesuai keinginan perancangtidak sesuai keinginan perancang PENJELASAN KEPUTUSAN (KEP) :(+) solusi yang dicari(-) hapuskan solusi(?) kumpulkan informasi(!) lihat spesifikasi untuk perubahan Sesuai dengan keinginan perancang++B+V1V2+SvAPerawatan dan keselamatan++--++++DCEF++Biaya yang diijinkanG FAKULTAS TEKNIKJURUSAN TEKNIK MESINUNIKA ATMA JAYAMemenuhi tugas keseluruhan KRITERIA PEMILIHAN(+) ya(-) tidak(?) kurang informasi(!) periksa spesifikasi Secara prinsip dapat diwujudkanEfisiensi waktuMemenuhi daftar kehendak- + KEP Gambar 3.6 Selection Chart

223.3. Perancangan Wujud3.3.1. Kerangka Pipa-pipa PemanasKerangka dirancang dengan menggunakan besi profil lingkaran.Antara besi yang satu dengan yang lain dihubungkan dengan baut. Hal inibermaksud untuk mempermudah proses bongkar pasang. Untuk membuatdudukan baut digunakan proses pengelasan. Untuk membuat lubang bautdigunakan proses pengeboran. Lubang baut yang digunakan yaitu diameter 10mm.3.3.2. Kerangka TabungKerangka tabung dirancang untuk memegang tabung sehingga dapatberdiri sendiri dan tidak tergantung dari kerangka utama. Kerangka tabung iniberupa kompor miyak tanah yang telah ada di pasaran.3.3.3. Kerangka PompaKerangka ini dibuat dari kayu yang bentuknya seperti bangku kecil.Pada dasarnya kerangka ini tidak perlu, tetapi karena faktor keamanan pompa danfaktor estetika maka dibuat kerangka pompa ini. Pembuatan dilakukan dengancara pemotongan dan pemakuan.

233. 3.4. PerancanganProses terakhir dari perancangan alat pengering gabah digambarkansecara terperinci dan pada gambar diberikan ukuran-ukuran sehingga padaakhirnya dilanjutkan pada pembuatan dari alat yang dirancang.Hasil perancangan detail dari komponen-komponen dan gambarsusunan alat pengering gabah ini secara lengkap dapat dilihat pada lampiran.

24BAB IVPERHITUNGANPERANCANGAN SISTEM PEMANAS4.1Pada perancangan sistem pemanas ini memiliki beberapa bagian, yaitu:a.Tabung PemanasBahan plat baja 0,6 mm, tabung ini terbuat dari bahan baja karbonrendah st-37. Tinggi tabung ( T ) = 450 mm dan Diameter tabung ( D ) =350 mm.450350Gambar 4.1 Tabung Pemanasb.Rangkaian Pipa pemanasPipa-pipa ini terbuat dari bahan tembaga yang disambung satu samalain dengan menggunakan sambungan union (U) yang berbentuk sudut 180diatur sedemikian rupa hingga menyerupai rangkaian pipa pada radiator.

25Untuk 1 set rangkaian pipa, memiliki:Panjang( P )=900 mmLebar( L ) =450 mmDiameter( D )=12,7 mmTebal( T )=0,8 mmJumlah pipa=10 batangJumlah union (U)=9 buah Gambar 4.2 Rangkaian Pipa

264.2Perhitungan PengelasanPengelasan yang dilakukan pada sistem pemanas pada rangkaian pipadengan bentuk sambungan las Temu (Butt Welding)Pada setiap sambungan pipa berbentuk union (U), maka perhitunganpengelasan secara analitis menjadi:a.Gaya yang bekerja pada sambunganRumus ;P = af(1)Dimana ( P ) merupakan tekanan pompa yaitu tekanan rencana maksimum7 bar, sedangkan ( A ) merupakan luas penampang pipa. Denganmenggunakan data diatas, maka:A = 4.Dh(2)Diketahui Diameter pipa = 12,7 mm, maka:A =)( 47,12.mmhA = 126,677 mm= 0,126 x 10 mSehinggaF = P . A(3)Maka gaya yang diperoleh menjadi:F = ( 700 x 10 )Nm ( 0,126. 10 )m= 88,2 N

27b.Perhitungan KoreksiDimana tegangan rata-rata pada las temu ( butt welding ) karena pembebanangeser pada pipa tembaga:t= lh.F(4)Dimana dari data diatas diperoleh: Gaya ( F ) = 88,2 N, Tebal pipa ( h ) = 0,8mm dan Diameter pipa ( l ) = 12,7 mm. Maka:t= mmmmN7,12.8,02,88= 8,681 N/mmDari tabel diperoleh tembaga untuk pipa memiliki kekuatan teganganmaksimum sebesar 200 N/mm.Maka dibandingkan dengan hasil perhitungan tegangan rata-rata sebesar8,681 N/mm < 200 N/mm.4.3Analisa pengaruh berat pipa tembaga dan berat ir di dalam pipa pada tumpuanterhadap sambungan las adalah sebagai berikut:a.Pipa TembagaUntuk mengetahui berat sebuah pipa tembaga:Rumus :wpipa = A . d tembaga(5)Dimana (w) merupakan berat bahan, (A) merupakan luas penampang dan(d) merupakan berat jenis bahan.

28Dari data diperoleh luas penampang (A1) adalah 0,126 x 10msedangkan berat jenis tembaga (d) adalah 2,80 x 10 kg/m.Pipa tembaga ini memiliki diameter (D) 12,7 mm dan memiliki ketebalan(T) 0,8 mm, maka untuk diameter luar pipa tembaga (D1) 12,7 mmsedangkan diameter dalam pipa tembaga (D2) adalah:12,7 mm (0,8 mm x 2) = 11,1 mmUntuk luas penampang diameter dalam pipa (D2) adalah:A2 =)( 41,111,11mmmmxh= 96,72 mmMaka luas penampang pipa utuh:Rumus :A1 A2 = Au(6)Dimana luas penampang diameter luar (D1) = 126,677 mm dan luaspenampang diameter dalam (D2) = 96,72 mmMaka luas penampang utuh (Au) dalam persamaan (6) menjadi:126,677 mm - 96,72 mm = 29,957 mmDari data tersebut diatas dapat dihitung berat sebuah pipa tembaga dimanapanjang pipa 900 mm pada persamaan rumus (5), menjadi:

29? = ( 29,957 x 106-)mx ( 2,80 x 10)Kg/m= 83,88 x 10 Kg/mb.Air di dalam pipaUntuk mengetahui berat air di dalam pipa tembaga:Rumus :? air = A . d air(7)Dimana (A) merupakan luas penampang air di dalam pipa,maka digunakan.A = 96,72 mm sedangkan berat jenis air ( d ) adalah 10 Kg/m.Dari data diatas maka diperoleh berat air:? air = ( 96,72 x 106)m x ( 10) Kg/m= 96,72 x 10 Kg/mMaka dari data-data berat pipa tembaga dan air diperoleh ? tembaga dapatdilambangkan ?1 = 83,88 x 10 Kg/msedangkan ? air dapat dilambangkan ?2 = 96,72 x 10 Kg/mMaka dari data-data tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:

30?1?2Gambar 4.3 Pipa TembagaGambar diatas menunjukkan berat air dan pipa tembaga menjadi beratterdistribusi, yaitu:(83,88 x 10) Kg/m + (96,72 x 10) Kg/m = 180,6 x 10Kg/mPada sebuah batang pipa tembaga yang berisi air apabila diberikantumpuan, dapat digambarkan sebagai berikut ini:?ABLGambar 4.4 Pipa diberikan Tumpuan

31Batang pipa AB dengan bentangan L ditumpu sederhana memikul bebanterdistribusi seragam ? .Dari gambar tersebut menunjukkan bahwa pipa tembaga yang berisi airmengalami pembebanan yang merata pada setiap bidang.Maka dapat dibuat Diagram Benda Bebas dari keseluruhan pip a dimanadapat ditentukan besarnya reaksi pada penumpu:?ABGambar 4.5 Diagram Benda Bebas PipaDimana reaksi penumpu di A dan B:Rumus :Ra = Rb = 2.Lw(8)Dari data diperoleh, maka berat terkonsentrasi maksimum pada bagiantengah batang pipa adalah:Rumus :( ?1 + ?2 ) . L(9)

32Dimana ( ?1 + ?2 ) = 180,6 x 10 Kg/m dan L merupakan panjang pipa= 900 mm = 0,9 m maka rumus persamaan (9) menjadi:(180,6 x 10) Kg/m x 0,9m = 162,54 x 10 KgReaksi gaya-gaya pada tumpuan untuk sumbu X :S Fx = 0Dimana :Fxa = Fxb = 0(10)Reaksi gaya-gaya pada tumpuan untuk sumbu Y :S Fy = 0Dimana :Fya + Fyb (?1+?2)L = 0(11)Apabila momen di titik A diperoleh (searah jarum jam),S Ma = 0Maka:Fyb =() 2212L/+ww(12)LDari persamaan rumus (12) diperoleh :Fyb =())(29,0/106,18023mmKgx-0,9 m

33= 2/10286,1463mKgx-0,9 m=81,27 x 10 KgSehingga :Fya = ( ?1 + ?2 ) L Fyb(13)Dimana :Fyb = 81,27 x 10 KgMaka :Fya= 162,54 x 10 Kg 81,27x 10 Kg= 81,27 x 10 KgDari perhitungan gaya-gaya yang terjadi pada bagian kiri, dalam hal ini titik tumpu(a) dengan kanan titik tumpu (b) pada batang pipa memiliki nilai yang sama.4.4Perhitunga n Biaya BahanDalam perancangan sistem pemanas pada alat pengering gabah inimenggunakan bahan-bahan sebagai berikut:a.Pipa tembagab.Union (U)c.Tabungd.Pompa

34e.Kompor minyak tanahAdapun jumlah biaya yang diperlukan adalah:1.Pipa Tembagaa.Untuk 1 buah rangkaian pipa tembagaJumlah pipa = 10 batangP pipa = 900 mmJadi panjang pipa seluruhnya 900 mm x 10 batang =9000 mmHarga untuk 1 m pipa tembaga = Rp 15.500,-Maka untuk panjang pipa 9000mm( 9m ) x Rp 15.500,- = Rp 139.500,-Jumlah union (U) = 9 buahHarga 1 buah union = Rp 13.000,-Untuk 9 buah union x Rp 13.000,- = Rp 117.000,-Maka harga total untuk 1 buah rangkaian pipa tembaga adalahRp 139.500,- + Rp 117.000,- = Rp 256.500,-b.Untuk 2 buah rangkaian pipa tembagaRp 256.500,- x 2 buah rangkaian pipa = Rp 513.000,-c.Pipa-pipa tembaga yang berfungsi sebagai penghubung diperkirakanmemiliki panjang 3250 mm.3,25 m x Rp 15.500,- = Rp 50.375,-

35d.Sambungan pipa Gambar 4.8 Sambungan U10 buah x Rp 10.000,- = Rp 100.000,-2.Tabung Pemanas Gambar 4.7 Tabung PemanasTabung ini sudah ada di pasaran seharga Rp 35.000,-memiliki dimensi:

36D=350 mmT=450 mm3.Pompa Gambar 4.8 PompaPompa merek DAB tipe AQ UA125 B dengan size 1 x 1 sehargaRp 250.000,-

374.Kompor Minyak TanahKompor ini berbahan bakar minyak tanah dilengkapi tabungsebagai penampungan udara yang berfungsi menambah tekanan api.Kompor ini seharga Rp 65.000,5.Lain-lainBahan-bahan pendukung, antara lain:-borax-kran air-baut,mur-kerangka (pompa,rangkaian pipa)seharga Rp 150.000,-** Jadi total pengeluaran sistem pemanas pada alat pengering gabah ini adalahRp 513.000,-Rp 50.375,-Rp 100.000,-Rp 35.000,-Rp 250.000,-Rp 65.000,-Rp 150.000,-TOTALRp 1.163.375,-

384.5Perhitungan Dasar Perpindahan Panas Sistem PemanasSuatu sistem perpindahan panas yang terjadi, terdiri dari oksigenyang berupa bentuk gas, cairan dan padat merupakan bahan murni.Dalam system pemanas ini medianya adalah air. Massa air dengan komposisikimianya akan memiliki volume tertentu.Dimana tekanan (p), volume jenis (V) dan temperatur (T) dari air dihubungkansecara fungsional yang berbentuk:F (?,V,T) = 0Dalam hal ini pipa yang digunakan adalah pipa tembaga, maka tabel : Gambar 4.11 Tabel Sifat Jenis Tembaga

394.5.1. Perhitungan Tekanan Air Panas pada TabungPada sistem pemanas alat pengering gabah ini, berdasarkan hasilpengujianalat bahwa uap air panas yang dipindahkan serta kerja saling seimbang.Hal ini yang dinamakan suatu proses energi dalam yang konstan, dimana:RumusdQ = d . W(14)AtaudQ = p .dv(15)Dimana (p) merupakan tekanan konstan. Gambar 4.12 Tabung air yang DipanaskanMaka dari data diperoleh air yang dipanaskan di dalam sebuah tabungpemanas yang memiliki tekanan (p) maksimum = 700 kPa.Volume air (v1) mula-mula = 0,05 m. Lalu mengalami perubahanenergi dalam sebesar 70 kJ yang pada akhirnya volumenya (v2) menjadi 0,1 m.

40RumusQ = (U2-U1) + W(16)(U2-U1) diperoleh dari perubahan energi panas dalam sebesar 70 kJ.RumusW = p (v2-v1)(17)Dari data diperoleh, maka:W = 700 kN/m ( 0,1-0,05 ) m= 35 kJMaka dengan rumus persamaan (16 ) menjadi:Q = 70 + 35 kJ= 105 KjDari perhitungan tersebut diatas dalam proses tekanan tetap dan bersifat reversibleyaitu turbulensi pada tekanan dan gesekan diabaikan.4.5.2.Perhitungan kecepatan air pada pipaDari hasil pengujian diperoleh massa jenis air panas yang mengalirpada pipa didalamnya saat awal ( ?1 ) = 1,2 Kg/m.Setelah mengalir didalam pipa, akhirnya keluar menuju tempat awal, dalam hal initabung pemanas, massa jenisnya menurun ( ?2) menjadi = 0,88 Kg/m.Kecepatan awal aliran air panas ini ( V1 ) = 6 m/s.

41Maka persamaan kontinuitas pada pipa pemanas, menjadi:Rumus (?.V.A)in = (?.V.A)out(18)Apabila posisi in dilambangkan dengan (1) dan posisi out dilambangkan dengan (2),maka persamaanrumus (18) menjadi:Rumus?1. V1 .A1 = ?2. V2 .A2(19)Dimana luas penampang pipa seragam, maka dianggap bernilai 1.Maka: 2112rr=VV(20) smV/18,888,02,162==INOUTGambar 4.13 Aliran Air di dalam Pipa

42Perpindahan panas yang terjadi pada pipa tembaga termasuk aliranlaminar dimana mekanisme aliran air panas ini adalah konduksi.Dapat dilihat pada gambar berikut yang menunjukkan konveksi paksapada pipa tembaga tersebut: Gambar 4 .14 Aliran di dalam Pipa Posisi Horizontal

43Dalam pengujian sistem pemanas pada alat pengering padi ini,pengukuran panas yang dihasilkan sebagai berikut:No.BAGIAN SISTEM PEMANASTEMPERATUR (c)1.Tabung Pemanas902.Rangkaian Pipa I843.Rangkaian Pipa II80Gambar 4.15 Tabel Pengujian Temperatur pada Sistem Pemanas

44BAB VPENUTUP5.1 Analisa1.Pada pengelasan sambungan temu di pipa tembaga dengan union, kadangmengalami kebocoran yang disebabkan oleh penggunaan borax sebagaiperekat yang tidak murni dan nyala busur api yang tidak konstan.2.Pipa tembaga yang memiliki ketebalan 0,8 mm ternyata dapat beresikopatah saat berisi air, hal ini dapat diatasi dengan penggunaan rangka-rangka.3.Pemanasan air pada tabung pemanas mencapai 90c, saat dialirkan padarangkaian pipa berkurang suhunya yang disebabkan perbedaan suhusekitar.5.2. Kesimpulan1.Alat pengering gabah yang didesain pada akhirnya telah berhasil dibuat. Darihasil-hasil rancangan yang telah dilakukan ternyata pada saat prosespembuatan tidak semuanya dapat berjalan dengan lancar, hal ini terjadi karenaada kendala-kendala yang harus dilewati. Namun dengan demikian dapatdiatasi.

452.Bahan-bahan yang digunakan dalam proses pembuatan rangkaian pipa sertasistem pemanasnya sangat berpengaruh terhadap kondisi desain. Bahan-bahanyang tidak sesuai standar kualitasnya jauh dari yang diharapkan.3.Alat pengering gabah ini secara mekanik sudah bekerja sesuai dengan desain,karena gabah sudah cukup kering saat keluar dari alat pengering ini, dimanasaat masuk gabah dalam keadaan basah.5.3. Saran1.Ketika alat dioperasikan sirkulasi air pada rangkaian pipa cukup baik, hal iniperan pompa yang dapat mengatur cepat atau lambat dari sirkulasi air, hanyapompa tidak dapat dinyalakan terus menerus karena cepat panas, oleh sebabitu pompa diaktifkan berkala.2.Air di dalam tabung saat sistem pemanas yang diaktifkan semakin lama akanberkurang, maka tabung pada bagian atas diberikan tutup yang dapat dibukauntuk mempermudah dalam pengisian air.3.Sebaiknya digunakan panel box, hal ini untuk mempermudah pengoperasianalat pengering gabah ini.4.Gunakan plat yang lebih tebal untuk tabung penampung air.5.Gunakan pipa tembaga yang memiliki ketebalan > 0,8 mm.6.Permudah proses perakitan.

BAB VILAMPIRAN01.Tabel Tembaga dan paduannya

02.Diagram Fasa Cu O

03.Diagram Tembaga Ulet

04. Tabel simbol Pengelasan

DAFTAR PUSTAKA1.Johnston, Beer, MEKANIKA UNTUK INSINYUR STATIKA,Edisi Keempat, Jakata : Erlangga, 1991.2.Prof. DR.IR. Harsono Wiryosumarto, TEKNOLOGIPENGELASAN LOGAM, Edisi Ketujuh, Jakarta : 1996.3.Prof. Ir. Tata Surdia, PENGETAHUAN BAHAN TEKNIK, EdisiKedua, Jakarta : 19924.Frank Keith, PRINSIP -PRINSIP PERPINDAHAN PANAS, EdisiKetiga, Jakarta : 1994