19
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan pada bulan Maret 2015 sampai dengan bulan September 2015. Kegiatan penelitian ini mencakup perancangan dan
pembuatan alat, pengujian sampai dengan pengambilan dan pengolahan data. Lokasi pembuatan alat bertempat di Bengkel Las Rudi Karya Jalan Pasar
Baru No. 34 Padang Bulan Medan, Sumatera Utara dan Lokasi pengujian alat bertempat di Balai Riset dan Standarisasi Industri Medan yaitu di Jalan
Sisingamangaraja No. 24 Medan, Sumatera Utara.
3.2 Alat dan Bahan yang Digunakan 3.2.1 Alat
Adapun alat-alat yang digunakan dalam rancang bangun alat pengering bahan pertanian sistem pompa kalor dengan APK ini terbagi
menjadi 3 bagian yaitu: 1. Alat utama
Alat utama yang digunakan pada alat pengering bahan pertanian sistem pompa kalor dengan APK adalah sebagai berikut:
a.
Air conditioner
AC
Air conditioner
AC digunakan sebagai pompa kalor yang dirancang untuk mengeringkan bahan pertanian. Dimana AC yang
digunakan bermerek Polytron tipe PA-1105 dengan spesifikasi sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
20 Gambar 3.1
Air conditioner
AC Spesifikasi:
Kapasitas pendinginan : 9000 Btuh
Rata-rata tegangan dan frekuensi : 220 V dan 50 Hz Kuat arus rata-rata
: 4.3 A Konsumsi daya rata-rata
: 950 W Refrigeran
: R22
b. Alat Penukar Kalor Tipe
Flat Plate
Alat penukar kalor tipe
flat plate
ini digunakan untuk menaikkan temperatur udara yang berasal dari evaporator menuju
kondensor dengan cara memanfaatkan udara panas buangan yang berasal dari ruang pengering. Di dalam alat penukar kalor ini
terjadi perpindahan panas secara konveksi-konduksi melalui plat- plat yang tersusun di dalam alat penukar kalor. Yang mana
nantinya udara yang berasal dari evaporator akan diteruskan ke kondensor sedangkan udara yang berasal dari ruang pengering
akan dibuang ke lingkungan sekitar.
Universitas Sumatera Utara
21 Gambar 3.2 Alat Penukar Kalor Tipe
Flat Plate
c.
Exhaust fan Exhaust
fan
berfungsi untuk
menghasilkan udara bertekanan dan mensirkulasikan udara panas dan memberikan
kecepatan pada udara di ruang pengering. Model e
xhaust fan
yang digunakan BPT12-13B3
ceiling exhaust fan
dengan merek Visalux. Dimensinya adalah 265x185x265mm, dengan
daya 30 watt, tegangan 220V~50Hz serta memiliki berat 1,4kg.
Gambar 3.3
Exhaust Fan
Universitas Sumatera Utara
22 d. Kontrol Panel
Kontrol panel terdiri dari sekumpulan alat kontrol yang bertujuan untuk mengatur atau mensetting kerja pada alat
pengering bahan pertanian sistem pompa kalor dengan APK.
Gambar 3.4 Kontrol Panel Keterangan:
1.
Display
termostat 2. Lampu indikator
3. Saklar 4.
Voltmeter
5.
Amperemeter
6.
Switch exhaust fan
2. Alat Bantu Berikut adalah alat bantu pembuatan alat pengering bahan
pertanian sistem pompa kalor dengan APK. a. Mesin Las Listrik 900 Watt
Mesin las listrik 900 watt digunakan untuk menyambung besi
hollow
dalam pembuatan rangka alat pengering dan juga menyambung besi siku dalam pembuatan dudukan alat pengering
bahan pertanian sistem pompa kalor dengan APK.
4
5 1
2
3
6
Universitas Sumatera Utara
23 Gambar 3.5 Mesin Las Listrik 900 Watt
b. Gerinda Potong Gerinda potong digunakan untuk memotong besi
hollow
ataupun besi siku yang akan digunakan sebagai penyusun rangka alat pengering bahan pertanian sistem pompa kalor dengan APK.
Gambar 3.6 Gerinda Potong c. Gerinda Tangan
Gerinda tangan digunakan untuk merapikan bekas sambungan las dan juga digunakan utuk memotong pelat
aluminium dalam pembuatan alat pengering bahan pertanian ini.
Gambar 3.7 Gerinda Tangan
Universitas Sumatera Utara
24 d. Bor Tangan
Bor tangan digunakan untuk melubangi pelat aluminium yang digunakan sebagai dinding alat pengering. Bagian yang
telah dilubangi segera di rivet dengan alat tembak rivet.
Gambar 3.8 Bor Tangan e. Meteran
Meteran digunakan untuk mengukur bahan yang akan dipotong.
Gambar 3.9 Meteran f. Penggaris Siku
Penggaris siku digunakan untuk membuat tanda persegi ataupun sudut 45 derajat dan 90 derajt pada pelat, besi siku
ataupun besi
hollow
dalam proses pembuatan alat pengering sistem pompa kalor dengan APK.
Gambar 3.10 Penggaris Siku
Universitas Sumatera Utara
25 g. Spidol
Spidol digunakan untuk melukis ataupun menggambar pada pelat, besi siku dan juga besi
hollow
yang akan dipotong sesuai gambar yang telah dibuat.
Gambar 3.11 Spidol
h. Gunting Seng Gunting seng digunakan untuk memtong pelat aluminium
yang telah digambar sebelumnya dan juga digunakan untuk memotong
rockwool
sesuai dengan keinginan.
Gambar 3.12 Gunting Seng i. Alat Tembak Paku Rivet
Alat tembak paku rivet digunakan untuk menembakkan paku rivet pada pelat aluminium yang akan digunakan sebagai
dinding alat pengering. Dimana fungsi dari paku rivet itu sendiri adalah sebagai alat penyambung pada aluminium, sebab pelat
aluminium sangat sulit untuk disolder dan dilas.
Gambar 3.13 Alat Tembak Paku Rivet
Universitas Sumatera Utara
26 j. Alat Tembak Lem Silikon
Alat tembak lem silikon digunakan untuk menembakkan lem silikon pada sudut-sudut pelat yang terdapat celah. Dimana
fungsi dari lem silikon adalah mencegah terjadinya kebocoran.
Gambar 3.14 Alat Tembak Lem Silikon
3. Alat pendukung dan alat ukur Adapun alat pendukung dan alat ukur yang digunakan
dalam pengujian alat pengering bahan pertanian system pompa kalor dengan APK adalah:
a. Laptop Laptop digunakan untuk menyimpan dan mengolah data
yang telah diperoleh dari
Agilent
dan Rh
Relative Humidity
meter.
Gambar 3.15 Laptop
Universitas Sumatera Utara
27 b. Timbangan Digital
Timbangan digital digunakan untuk megukur berat produk yang dikeringkan secara berkala yaitu setiap satu jam sekali. Alat
ini digunakan selama pengeringan berlangsung tujuannya untuk menngetahui
pengurangan berat
produk selama
proses pengeringan. Jenis timbangan digital yang digunakan adalah
timbangan duduk digital.
Gambar 3.16 Timbangan Duduk Digital
c. Agilent 34972 A
Alat ini dihubungkan dengan termokopel yang dipasang pada titik-titik yang akan diukur temperaturnya. Pencatatan data
pengukuran disimpan pada
flashdisk
yang dihubungkan pada bagian belakang alat ini.
Gambar 3.17
Agilient 34972 A
Universitas Sumatera Utara
28 Spesifikasi Alat:
Daya 35 Watt Jumlah saluran termokopel 20 buah
Tegangan 250 Volt Mempunyai 3 saluran utama
Ketelitian termokopel 0,03
o
C Dapat memindai data hingga 250 saluran per detik
Mempunyai 8 tombol panel dan sistem kontrol Fungsional antara lain pembacaan suhu termokopel,
Resistance Temperature Detector
RTD, dan termistor, serta arus listrik AC
d. RH
Relative Humidity
Meter RH meter digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban udara
yang mengalir di dalam saluran udara pada pompa kalor. Jenis RH meter yang digunakan adalah EL-USB-2
High Accuracy Humidity, Temperature and Dew Point Data Logger
.
Gambar 3.18 RH Meter Spesifikasi:
Temperature range : -40
F to 158 F -40
C to 70 C
Humidity range : 0 to 100 RH
Long battery life : 1 year 3.6V Lithium battery
Comes with Windows 98, 2000, XP and Vista Compatible Analisys Software
Complete with Protective USB Cap, Mounting Bracket and Software
Universitas Sumatera Utara
29 e.
Hot Wire Anemometer
Digunakan untuk mengukur kecepatan aliran udara yang mengalir di dalam suatu aliran. Jenis
Anemometer
yang digunakan adalah
Hot wire anemometer
Krisbow KW0600653.
Gambar 3.19
Hot Wire Anemometer
General Spesifications
Display 46.7 mm x 60 mm LCD display
Dual function meter’s display
Measurement ms meters per second
Kmh kilometers per hour0 Ftmin feet per minute
MPH miles per hour Knot nautical miles per hour
Temp.
o
C,
o
F Data hold
Memory Maximum and minimum with recall
Sampling Approx. 0.8 sec
Universitas Sumatera Utara
30
Operating Humidity Less than 80 RH
Power Supply 9V battery
Power Current Approx. DC 60-90 mA
Weight 280g
Dimension 210mmx75mmx50mm
Accessories Hot wire sensor 9V battery
Electrical Specifications
Air Velocity Measurement:
Range: Resolution:
Accuracy: ms
0.1
–
25.0 ms 0.01 ms
±5+ 1d reading or
±1+ 1d full scale
Kmh 0.3
–
90.0 kmh 0.1 kmh Ftmin
20
–
4925min 1ftmin
MPH 0.2
–
55.8 MPH
0.1MPH
Knot 0.2
–
55.8knots 0.1knots
Temperature Measuring
Range
o
C to 50
o
C 32
o
F to 122
o
F
Accuracy ±1
o
C1.8
o
F
f.
Pressure Gauge
Digunakan untuk mengukur tekanan refrigran yang masuk kompresor, keluar kompresor dan juga masuk ke katup ekspansi.
Universitas Sumatera Utara
31 Gambar 3.20
Pressure Gauge
Spesifikasi : Dimensi
: diameter 66mm Kisaran tekanan : -1 …14 Bar -30”Hg… + 200 psi
Sambungan : 14 SAE
Bottom Connection
3.2.2 Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini terbagi menjadi 2 yaitu:
1. Bahan uji Yang menjadi bahan uji dalam proses pengeringan ini adalah
cabai merah keriting yang memiliki kadar air sekitar ±78,50 kadar air cabai sudah diteliti sebelumnya di Balai Riset dan Standarisasi
Industri Medan pada tanggal 3 September 2015. Sebelum dikeringkan cabai merah keriting dibuang tankainya dan dicuci
bersih, lalu cabai di rendam ke
waterbath
dengan temperatur 60 C
selama 10 menit. Hal ini dilakukan guna mempertahankan warna pada cabai merah keriting.
Universitas Sumatera Utara
32 Gambar 3.21 Cabai Merah Keriting
2. Bahan penyusun alat pengering bahan pertanian sistem pompa kalor dengan APK
Berikut adalah bahan penyusun alat pengering bahan pertanian sistem pompa kalor dengan APK.
a. Besi
hollow
galvanis Bahan ini digunakan sebagai rangka alat pengering bahan
pertanian sistem pompa kalor dengan APK dimana dimensi besi
hollow
yang digunakan adalah 40x40x5800mm dengan tebal 1.5mm.
Gambar 3.22 Besi
Hollow
Galvanis
Universitas Sumatera Utara
33 b. Besi
hollow stainless steel
Bahan ini digunakan sebagai rangka baki atau wadah daripada cabai yang akan dikeringkan. Dimana besi
hollow stainless steel
yang digunakan adalah 20x20x5800mm dengan tebal 1.5mm.
Gambar 3.23 Besi
Hollow Stainless Steel
c. Besi siku galvanis Bahan ini digunakan sebagai dudukan alat pengering bahan
pertanian sistem pompa kalor dengan APK dan juga sebagai dudukan baki atau wadah dari pada cabai yang akan dikeringkan.
Dimana dimensi besi siku yang digunakan untuk dudukan alat pengering ini adalah 40x40x5800mm sedangkan besi siku yang
digunakan untuk dudukan baki atau wadah cabai adalah 20x20x5800mm.
Gambar 3.24 Besi Siku Galvanis
Universitas Sumatera Utara
34 d. Pelat Aluminium
Bahan ini digunakan sebagai dinding ataupun penutup daripada alat pengering bahan pertanian sistem pompa kalor
dengan APK. Dimensi daripada pelat aluminium yang digunakan adalah 2000x900x0.8mm.
Gambar 3.25 Pelat Aluminium e.
Rockwool Insulation
Bahan ini digunakan untuk menahan panas keluar dari ruang kondensor, pipa-pipa dan ruang pengering pada alat
pengering bahan pertanian sistem pompa kalor dengan APK. Ukuran
rockwool
yang digunakan adalah 6000x1000x50mm dengan
density
60Kg.
Gambar 3.26
Rockwool Insulation
Universitas Sumatera Utara
35 f. Aluminium
foil
Bahan ini digunakan untuk membungkus atau membalut
rockwool
yang dipasang pada alat pengering. Sifat daripada aluminium
foil
itu sendiri mampu meredam panas sehingga panas yang ada di dalam ruangan tidak mudah untuk keluar atau
terbuang.
Gambar 3.27 Aluminium
foil
g. Kaca Bahan ini dipasang dibagian pintu depan dan pintu
belakang alat pengering pompa kalor dengan APK. Hal ini dibuat guna mempermudah kita untuk melihat dari luar bahan pertanian
yang dikeringkan dan juga untuk melihat komponen-komponen penyusun alat pengering pompa kalor dengan APK pada bagian
pintu belakang alat. Kaca yang digunakan adalah kaca dengan ketebalan 5mm.
Gambar 3.28 Kaca
Universitas Sumatera Utara
36 h. Kassa
stainless steel
Bahan ini digunakan sebagai wadah bahan pertanian yang akan dikeringkan. Hal ini dipilih dikarenakan bahan kassa
stainless steel
tidak akan merubah kandungan gizi maupun vitamin bahan pertanian yang akan dikeringkan walau pada
temperatur yang tinggi.
Gambar 3.29 Kassa S
tainless Steel
i. Roda
trolley
Roda
trolley
digunakan untuk memudahkan dalam memindahkan alat pengering bahan pertanian sistem pompa kalor
dengan APK ke tempat yang diinginkan. Roda
trolley
yang digunakan berdiameter 4 inchi dengan tipe hidup, mati dan rem.
Gambar 3.30 Roda
trolley
Universitas Sumatera Utara
37 j. Pipa PVC
Bahan ini digunakan sebagai penguhubung antara ruangan evaporator dengan APK, APK dengan ruang kondensor, ruang
kondensor dengan ruang pengering dan ruang penering dengan APK. Pipa PVC yang digunakan berdiameter 3 inchi dan 4 inchi.
Gambar 3.31 Pipa PVC
k. Sambungan
elbow
pipa PVC Bahan ini digunakan sebagai sambungan pipa PVC. Dalam
alat pengering ini sambungan pipa PVC yang digunakan berupa sambungan
elbow
dengan sudut 90 yang berdiameter 3 inchi dan
4 inchi.
Gambar 3.32 Sambungan
elbow
pipa PVC
Universitas Sumatera Utara
38 l. Kabel NYM
Kabel NYM digunakan sebagai media penghantar untuk menyalurkan arus listrik ke alat pengering. Kabel NYM dipilih
karena memiliki keunggulan yang lebih baik, dengan isolasi ganda yang mampu mencegah kerusakan.
Gambar 3.33 Kabel NYM
m. Gagang Pintu Gagang pintu digunakan untuk memudahkan kita dalam
membuka dan menutup pintu alat pengering bahan pertanian sistem pompa kalor dengan APK.
Gambar 3.34 Gagang Pintu
Universitas Sumatera Utara
39 n. Engsel Pintu
Engsel pintu digunakan sebagai alat bantu yang dipasang pada pintu agar mudah dibuka dan ditutup.
Gambar 3.35 Engsel Pintu
3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian
Dalam pelaksanaan penelitian ini dilakukan kegiatan yang meliputi beberapa tahapan yang digambarkan dalam bentuk diagram yang tergambar
seperti ditunjukkan pada gambar 3.36 di bawah ini.
Universitas Sumatera Utara
40
Usulan Penelitian Studi Literatur
Gambar 3.36 Diagram Alir Proses Pelaksanaan Penelitian
Buku Referensi,
Jurnal-jurnal Pendukung,
dan Internet
Start
Tahap Persiapan: 1. Membuat Alat Pengering Pompa Kalor
2. Pengujian Alat Pengering
ya
Finish
Kesimpulan Pembuatan Laporan
Pengolahan dan Analisis Data
Tidak
Validasi Merancang dan mendesain alat
pengering pompa kalor Tidak
Ya
Universitas Sumatera Utara
41
3.4
Experimental Set Up
Udara yang mengalir dalam sistem berlangsung secara terbuka, seperti terlihat pada gambar 3.37. Dimana udara sekitar dihisap oleh
blower
evaporator dan dialirkan melewati alat penukar kalor tipe
flat plate
menuju kondensor, udara yang dialirkan melewati kondensor merupakan udara
bersuhu rendah dan kering. Setelah melewati kondensor suhu udara menjadi naik kondensor melepaskan panas dan kelembaban udara turun. Kemudian
udara dihisap oleh
Exhaust fan
dan diteruskan ke ruang pengering untuk mengeringkan bahan pertanian. Setelah melewati ruang pengering suhu
udara mulai turun dan kelembaban udara naik, hal ini disebabkan udara menyerap uap air yang ada pada bahan pertanian yang dikeringkan
terjadinya perpindahan massa. Sebelum dibuang ke lingkungan sekitar udara yang melewati ruang pengering selanjutnya dialirkan melewati alat
penukar kalor tipe
flat plate
tujuannya untuk menaikkan suhu udara yang keluar dari evaporator menuju kondensor, selanjutnya udara yang berasal
dari ruang pengering dibuang ke lingkungan sekitar. Demikian selanjutnya proses ini berlangsung secara berulang.
Pada gambar 3.37 juga diperlihatkan titik-titik penempatan alat-alat ukur yang digunakan untuk mengukur variabel-variabel yang menjadi objek
penelitian dan selanjutnya menjadi bahan untuk proses analisis lebih lanjut.
Gambar 3.37
Eksperimental Set Up
Universitas Sumatera Utara
42 Pengukuran suhu dan kelembaban udara dilakukan pada titik 1 dan 2,
yaitu pada saat udara akan masuk ke ruang pengering dan keluar ruang pengering dengan menempatkan Rh meter pada masing-masing titik tersebut.
Sedangkan pengukuran kecepatan udara yang mengalir dalam saluran dilakukan pada tutuk dimana udara akan masuk ke dalam ruang pengering
dengan menempatkan
hot wire anemometer.
Untuk mengukur berat bahan pertanian yang dikeringkan dengan menggunakan timbangan duduk digital, Selanjutnya alat-alat pengukuran
tersebut akan dihubungkan ke Laptop untuk memindahkan data yang terekam pada alat-alat pengukuran tersebut. Data yang diperoleh ini
selanjutnya akan diolah dan dilakukan analisis untuk mendapatkan hasil dari penelitian
ini.
Universitas Sumatera Utara
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Rancang Bangun Alat