17
BAB III METODE PENELITIAN
Penelitian ini merupakan kegiatan rancang-bangun dengan menerapkan metode perancangan baku. Ide dasar perancangan didasarkan pada rancang-bangun mesin pengering tipe efek rumah kaca
ERK yang sudah ada dengan modifikasi pada bagian-bagian tertentu sesuai dengan kebutuhan untuk pengeringan irisan singkong.
3.1. Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan pada bulan Februari sampai Juni 2012, bertempat di Laboratorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian dan Laboratorium Lapang Leuwikopo, Departemen Teknik Mesin
dan Biosistem, FATETA-IPB.
3.2. Alat Dan Bahan
Bahan yang akan digunakan adalah umbi singkong segar yang berasal dari daerah sekitar Darmaga. Untuk pembuatan gambar-gambar dalam proses perancangan digunakan software
AutoCAD 2010 dan SolidWorks Educational Version 2010. Peralatan yang digunakan adalah
beberapa peralatan bengkel untuk mengkonstruksi. Peralatan untuk pengujian mesin pengering ERK- Hibrid tipe rak diberikan pada Tabel 6.
Tabel 6. Peralatan yang digunakan untuk pengujian
Peralatan yang digunakan untuk membuat pengering ini adalah peralatan perbengkelan yang umum digunakan. Peralatan utama diantaranya adalah : las listrik dan las karbid, gerinda, bor,
meteran, dan perkakas lainnya yang disesuaikan dengan kebutuhan dilapangan.
No Alat
Jumlah Spesifikasi
Ketelitian
1 Termokopel
20 buah CA Ø0.1 mm
2 Termometer Alkohol
4 buah 1
o
C 3
Termometer Standar Hg 1 buah
0.5
o
C 4
Hybrid Recorder 1 buah
Model 30813 Yokogawa
0.1
o
C 5
Anemometer 1 buah
Model 6011 Kanomax
0.01 mdtk 6
Piranometer 2 buah
7 Multimeter Digital
1 buah 0.01 mV
8 Timbangan Digital
1 buah Tipe EK-1200 A
0.01 gr, kapasitas 1200 gr
9 Oven Pengering
1 unit Tipe SS-204D
10 Oil Bath
1 unit OSK
11 Kain kasa
2 gulung
18
3.3. Prosedur Penelitian
Langkah-langkah penelitian ini sebagaimana ditunjukkan diagram alir pada Gambar 9.
Gambar 9. Diagram alir prosedur penelitian Tahap 1
Tahap 4 Tahap 2
Tahap 3
Ya
Tidak Ya
Tidak
Mulai
Identifikasi Kebutuhan
Perancangan Konsep Pengering
Analisis Teknik
Gambar Teknik Layak
Konstruksi Uji Kinerja
Selesai Perancangan Bentuk
Embodiment Design Mesin Pengering
Kapasitas, Lama Pengeringan
Kondisi Proses : Suhu T, Kelembaban Relatif
RH, Jumlah air yang diupakan W
uap
, KA
awal
, KA
akhir
Kondisi Lingkungan : Suhu T, Kelembaban Relatif
RH, Kecepatan Angin v, Iradiasi Rata-rata I
Asumsi : Aliran udara
seragam
Sesuai Analisis Masalah,
Spesifikasi Produk,
Struktur Fungsi dan Alternatif Solusi
19
1. Tahap pertama ini merupakan tahap awal dimana kebutuhan didentifikasi, kemudian masalah didefinisikan, spesifikasi produk ditentukan dan dicari alternatif solusi yang mungkin untuk
masalah tersebut. Input pada tahap ini adalah : a. Kapasitas pengering yang diharapkan dan lama proses pengeringan tersebut
b. Kondisi lingkungan dimana pengering tersebut akan diletakkan,yang terdiri atas : 1 iradiasi surya harian rata-rataI
, 2 kecepatan angin rata-rata V
a
, 3 suhu lingkungan T
a
, 4 kelembaban udara relatif RH
a
c. Kondisi proses pengeringan yang diharapkan, terdiri atas : 1 suhu pengeringan T
d
, 2 kelembaban relatif udara pengering RH
d
, 3 laju penguapan ṁ
v
, Kadar air awal m ,
Kadar air akhir m
1
2. Tahap kedua dimulai dengan pembuatan rancangan konseptual. Tahapan ini meliputi perancangan fungsional, yang terdiri atas analisis atas fungsi-fungsi bagian dari ruang pengering. Kemudian
dilanjutkan dengan rancangan struktural yang meliputi rancangan utuh dari pengering. Pembuatan rancangan struktural ini bersifat iterative, sehingga akan banyak gambar konsep hingga akhirnya
dipilih satu yang paling dianggap layak baik dari segi sirkulasi udara dan juga feasible dari segi ukuran. Tahap kedua ini meliputi juga perhitungan awal yaitu kebutuhan total panas Q
total
untuk mengeringkan produk dari kadar air awal m
hingga kadar air akhir m
1
termasuk di dalamnya menghitung suplai panas total dari matahari dengan tingkat iradiasi yang ada dan sisa panas yang
yang harus disuplai dari tungku biomassa melalui heat exchanger. Sehingga disinilah ditentukan dimensi tungku dan heat exchanger yang mampu menyuplai sisa kebutuhan panas sehingga lama
pengeringan yang ditargetkan dapat tercapai. Analisis teknik mengenai kekuatan bahan dan pemilihan bahan juga dilakukan pada tahapan ini.
3. Tahap ketiga meliputi pembuatan detil gambar teknik dan pembuatan mesin pengering ini. 4. Tahap keempat dari penelitian ini adalah melakukan uji kinerja dari pengering yang telah
dirancang tersebut. Melalui uji kinerja maka dilakukan perbandingan dan analisis apakah pengering ini telah sesuai dengan target awal yang telah ditentukan sebelumnya. Parameter-
parameter yang akan diukur dalam tahap pengujian ini adalah : a. Suhu, yaitu meliputi suhu udara pada rak atas, rak tengah, dan rak bawah dan suhu udara
lingkungan. b. Kecepatan udara yang meliputi kecepatan udara pada inlet sebelum dan setelah lewat heat
exchanger dan outlet.
c. RH udara lingkungan. d. Massa produk awal dan massa produk akhir setelah pengeringan.
e. Kadar air awal ditentukan dengan metode oven pd suhu 105 ± 1
o
C selama 5 jam sebanyak 5 gr, dan kadar air akhir. Kadar air selama proses diukur berdasarkan penurunan massa sampel
produk. f.
Massa bahan bakar kayu bakar selama proses pengeringan. g. Radiasi surya di lingkungan luar pengering dan di dalam pengering untuk mencari
transmisivitas atapdinding transparan.
20
h. Waktu pengeringan dari awal hingga produk mencapai kadar air akhir yang diharapkan 13 bb.
3.4. Perhitungan Performansi Kinerja Pengering
1. Beban Uap Air
Beban uap air yang harus dikeluarkan dari bahan dapat dihitung dengan persamaan 1 : =
2 2 2
2
…………………………………………………………………...1
2. Laju Pengeringan Rata-rata
Laju pengeringan rata-rata dihitung dengan persamaan 2 : _
`
=
a
b
a
c
`
………………………………………………………………………………………2
3. Energi untuk Penguapan Air pada Bahan
Energi untuk menguapkan air pada bahan dihitung dengan persamaan 3 :
1 = e ℎ
…………………………………………………………………………….3
4. Energi Untuk Pemanasan Bahan
Energi untuk pemanasan bahan dihitung dengan persamaan 4 :
2 = e -
fg
e h2 − h1
..........................................................................................4
5. Panas yang Dihasilkan Kayu Bakar
Panas yang dihasilkan dari pembakaran kayu bakar dihitung dengan persamaan 5 :
3 = e ℎ
2
…………………………………………………………………………...5
6. Laju Pengeringan
Laju pengeringan dihitung dengan persamaan 6 :
gi jk2
=
a a `
…………………………………………………………….………….6
7. Efisiensi Total Pengering
Efisiensi Total dari pengering dihitung dengan persamaan 7 :
l =
m
b
m
n
om
p
e 100
…………………………………………………………………...7
21
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Kategori