BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan pada bulan Januari 2015 sampai dengan bulan Mei 2015. Kegiatan penelitian ini mencakup perancangan dan pembuatan alat,
pengujian sampai dengan pengambilan dan pengolahan data. Lokasi penelitian bertempat di Gedung Magister Pascasarjana Teknik Mesin, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara. 3.2.
Metode Desain
Perancangan merupakan kegiatan awal dari usaha merealisasikan suatu produk yang kebutuhannya dibutuhkan oleh masyarakat. Setelah perancangan
selesai maka kegiatan yang menyusul adalah pembuatan produk. Cara merancang terdiri dari 4 tahap atau fase, yang masing-masing terdiri dari beberapa langkah
Pahl dan Beitz. Ke-4 fase tersebut adalah :
1. Fase Perumusan Formulation Phase
2. Fase Fungsi Functional Phase
3. Fase Perancangan Design Phase
4. Hasil Result
Perencanaan alat pengering meliputi ruangan kondensor dan lemari pengering. Ruang kondensor dalam perancangan ini adalah terbuat dari plat seng.
Tujuan dari pembuatan ruangan kondensor ini untuk mencegah udara panas dari kondensor terbuang percuma kelingkungan. Pada lemari terdapat dudukan untuk
gantungan pakaianhanger. Gantungan pakaianhanger berfungsi sebagai tempat meletakkan sampel pengujian.
Perencanaan alat pengering bertujuan untuk membantu masyarakat dan usaha laundry dalam pengeringan pakaian. Oleh karena itu pertimbangan yang
perlu diperhatikan dalam perencanaan pengering, yaitu ekonomis, kuat, produktifitas tinggi, mudah pembuatan dan mudah dioperasikan.
Universitas Sumatera Utara
3.3. Perancangan Alat dan Pemilihan Bahan
3.3.1. Kaki Penyangga Alat Pengering
Untuk kaki penyangga alat pengering ini haruslah kuat dan kokoh karena memiliki fungsi sebagai tumpuan dudukan lemari yang dirangkai dan dilas.
Pemilihan bahan kaki penyangga mesin pengering ini mempertimbangkan beban yang akan dipikul oleh penyangga tersebut, oleh karena itu bahan yang dipilih
adalah besi siku 30 mm. Pada kaki penyangga alat pengering juga dipasang roda yang berfungsi untuk mempermudah memindahkan lemari pengering.
3.3.2. Perancangan Ruang Pengering
Lemari pengering adalah tempat terjadinya proses pengeringan, dimana udara panas yang dihasilkan oleh kondensor disalurkan ke dalam lemari pengering
untuk mengeringkan pakaian yang akan dikeringkan. Lemari pengering dirancang agar pada ruang lemari pengering dapat berada pada suhu minimal 45
C tujuannya untuk mendapatkan kualitas yang baik. Oleh karena itu dinding lemari
pengering ditambahkan isolator yaitu rockwool dan acrylic pada penutup pintu bagian depan, tujuannya agar panas yang diperoleh dari aliran kondensor pada
ruangan pengering dapat ditahan, tidak langsung terbuang ke lingkungan dari dinding lemari ketika proses pengeringan sehingga suhu pada lemari pengering
dapat terjaga dan dapat meningkatkan efisiensi pengeringan. Oleh karena itu bahan yang digunakan untuk lemari pengering ini harus
memiliki konduktivitas termal yang baik sehingga penyerapan panas dapat maksimal. Dari pertimbangan di atas maka bahan yang dipilih untuk lemari
pengering adalah plat dengan ketebalan 0,3 mm. Agar lemari pengering dapat kuat dan kokoh maka ditambahkan kerangka berbahan besi siku 30 mm yang
disambung dengan cara pengelasan. Pada lemari pengering dilengkapi dengan pintu untuk memasukkan dan
mengeluarkan produk yang dikeringkan, gantungan pakaian sebagai tempat peletakan sampel yang dikeringkan.
Universitas Sumatera Utara
3.3.3. Perancangan Isolasi
Isolasi berfungsi untuk memperkecil panas yang hilang dari ruangan pengering ke lingkungan pada bagian belakang dan samping ruangan pengering.
Pada isolasi terjadi perpindahan panas secara konduksi sehingga kehilangan panas dipengaruhi oleh sifat-sifat bahan. Isolasi yang digunakan adalah:
Konduktifitas termal bahan k kecil.
Mudah dibentuk dan praktis
harga murah dan ada dipasaran
Tahan lama.
Isolasi yang dirancang pada ruangan pengering terdiri dari 1 lapisan, tujuannya adalah agar dapat mengurangi panas yang terbuang ke lingkugan akibat
perpindahan panas konduksi, yaitu rockwoll yang berfungsi juga sebagai frame daripada ruang pengering.
3.3.4. Pemilihan Bahan yang Digunakan untuk Merancang Alat Pengering
1. Pelat Besi Pelat besi yang digunakan sebagai bahan alat model pengering ini adalah
jenis pelat besi rata dengan tebal pelat 2 mm, Dimana plat besi digunakan dalam perancangan ini dengan ukuran 1550 x 860 mm.
Bahan pelat besi seng ini dipilih sebagai bahan dasar pembuatan karena merupakan alat penghantar panas yang baik dan harganya relatif lebih murah
untuk menghemat dana.
Gambar 3.1 Pelat Besi 2. Besi Siku
Universitas Sumatera Utara
Besi siku adalah besi yang bentuknya siku atau memiliki sudut 90 derajat. Panjang besi siku ini adalah 6 meter. Biasanya, besi siku digunakan untuk
membuat rak besi, tower air, konstruksi tangga, dan konstruksi besi lainnya. Jenis besi ini banyak digunakan karena profilnya yang kokoh dan tahan lama sehingga
cocok untuk keperluan konstruksi jangka panjang karena bisa bertahan hingga bertahun – tahun. Besi siku juga memiliki ukuran lebar dan ketebalan yang
berbeda – beda sehingga konsumen bisa memilih sesuai dengan kebutuhan.
Gambar 3.2 Besi Siku 3. Aluminium Foil
Aluminium foil merupakan paduan aluminium yang dibuat dalam bentuk lembaran tipis. Ketebalan aluminium foil berkisar 0,2 mm dan mengandung
sekitar 92 sampai 99 aluminium. Aluminium foil tersedia dalam berbagai ukuran dan karakteristik dan terutama digunakan untuk mengemas berbagai
barang. Aluminium foil kadang juga dilapisi plastic sehingga membuatnya lebih kuat.
Gambar 3.3 Aluminium Foil 4. Roda
Universitas Sumatera Utara
Roda berfungsi untuk memudahkan dalam memindahkan alat pengering ketempat yang dibutuhkan. Roda yang digunakan berukuran 1.5 inci terbuat dari
besi paduan.
Gambar 3.4 Roda 5. Rockwool
Fungsi umum dari rockwool adalah untuk memberikan isolasi di rumah tinggal atau bangunan komersial. Rockwool juga dapat melindungi pipa, kapal,
rumah mobile dan peralatan memasak domestik. Meskipun paling umum dikenal untuk menyediakan isolasi di rumah,
orang juga
menggunakan rockwool dan glasswool sebagai media
tumbuh hortikultura.
Rockwool menyediakan berbagai keuntungan, termasuk tahan api dan serap suara. Karena serat yang tidak mudah terbakar dan memiliki titik leleh yang
ekstrim lebih dari 2.150 derajat F, isolasi wol batuan bertindak sebagai penghalang api. Karakteristik tahan apinya menunda penyebaran api, yang bisa
menambahkan menit berharga untuk melarikan diri saat kebakaran. Batu isolasi wol juga menolak air, anti membusuk dan jamur, termasuk berbagai jenis
pertumbuhan bakteri. Karena menolak air, rockwool tidak akan melemah atau kendur. Isi dari rockwool padat, sehingga mengurangi aliran udara dan transmisi
gelombang suara.
Universitas Sumatera Utara
Keuntungan rockwool : 1.
Cocok untuk aneka kebutuhan industri 2.
Memiliki daya konduksi termal yang rendah 3.
Dapat digunakan pada suhu 100° C sampai 820° C 4.
Tidak mudah terbakar 5.
Kedap suara 6.
Tidak berkarat berjamur
Gambar 3.5 Rockwool
3.4. Alat dan Bahan Pengujian yang Digunakan
3.4.1. Peralatan Pengujian
Setelah rancang bangun ini nantinya selesai, maka akan dilakukan pengujian untuk mendapatkan besarnya efisiensi ruang pengering. Efisiensi ini
diperoleh dari hasil perhitungan dengan menggunakan data-data yang diperoleh dari alat pengujian dan alat ukur seperti alat ukur massa pakaian yang diuji, alat
ukur temperatur dan yang lainnya. 1.
Laptop Digunakan untuk menyimpan dan mengolah data yang telah didapatkan dari
USB Loadcell dan juga RH Meter.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.6 Laptop 2. Load Cell
Load Cell digunakan untuk mengukur berat produk yang akan dikeringkan secara real time. Alat ini digunakan selama proses pengujian pengeringan
berlangsung. Tujuannya adalah untuk mengetahui pengurangan berat material selama proses pengeringan. Jenis Load Cell yang digunakan adalah Aluminium S
- Type Load Cell.
a b
Gambar 3.7 a Weight Display b load cell
Spesifikasi: Product size: 52 x 50 x 10 mm
Technical Parameter -
Rate load : 10 kg
- Rate ourput
: 1.0± 0.1mvv -
Zero balance : ± 0.04 mvv
- Temp. Effect on Sensitivity : ± 0.0310
o
C
Universitas Sumatera Utara
- Temp. Effect on Zero.
: ± 0.0310
o
C -
Nonlinearity Erro : ± 0.03
- Hysteresis Erro
: ± 0.03 -
Repeatability Erro : ± 0.03
- Creep
: ± 0.0320 min -
Input resistance : 405± 10Ω
- Output resistance
: 350± 5Ω -
Excitation voltage : 10V
- Insulation resistance
: ≥ 2000MΩ
3. RH Relative Humidity Meter RH Meter Merupakan alat ukur suhu dan kelembaban udara. Jenis Rh meter
yang digunakan adalah EL-USB-2-LCD High Accuracy Humidity, Temperature and Dew Point Data Logger with LCD.
Gambar 3.8 RH – Meter Sumber : http:www.datalogger shop.eushopproduct_info.
phpelusb2lcd-temperature-humidity-datalogger-p-40 Spesifikasi:
Relative Humidity: -
Measurement range : 0 – 100
- Repeatability short term RH
: ±0.1 -
Accuracy overall error RH : ±2.0 ±4
- Internal resolution RH
: 0.5 -
Long term stability RHyr : 0.5
Temperature -
Measurement range °C °F : -35-31 - +80+176
Universitas Sumatera Utara
- Repeatability °C°F
: ±0.1±0.2 -
Accuracy overall error °C °F : ±0.3±0.6 - ±1.5±3
- Internal resolution °C °F
: 0.51 Dew Point
- Accuracy overall error °C °F
: ±1.1 ±2 Logging rate
: every 10s every 12hr -
Operating temperature range °C°F : -35-31 - +80+176
4. Annemometer Digunakan untuk mengukur kecepatan aliran udara yang mengalir didalam
suatu aliran. Jenis Annemometer yang digunakan adalah Hot Wire Annemometer.
Gambar 3.9 Hot Wire Annemometer Sumber : http:www.ecutool.comDT-8880-Hot-Wire-Anemometer_7284.html
Spesifikasi: Measuring Range of Temperature
: -10
o
C to 45
o
C Wind Speed Measuring Range
: 0.3 to 30 ms Accuracy of temperature
: ±2 C Accuracy of Wind speed
: ±3±0.1dgts Wind Speed Unit Selection
: Ms,Ftmin,Knots, Kmhr,Mph Resolution
: 0.1ms 0.2 Data hold function
: 500 5. Blower
Blower digunakan untuk mentransfer udara panas dari kondensor kesaluran pengering sehingga proses pengeringan akan lebih cepat dan efektif.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.10 Blower 3 inch Blower merek Kairos
- Arus = 2 amper
- Ukuran Output = 3inc -
Frekuensi = 5060 Hz - Pase = 1
- Putaran = 30003600 Rpm - Tegangan = 220 Volt
- Daya = 370 watt
6. Pompa Kalor Heat Pump Pompa kalor yang dirancang untuk mengeringkan pakaian merupakan mesin
AC Air Conditioner merek Samsung model AS09TUUQX dengan spesifikasi sebagai berikut:
Tabel 3.1 Karakteristik Tipe AC-Split
Karakt erist ik Gam baran Teknik
Rat a-rat a t egangan dan frekuensi 220 – 240 V dan 50 Hz
Kapasit as Pendinginan 9000 Btu h
Konsumsi Daya rat a-rat a 800 Wat t
Refrigeran R-22
Kuat Arus rat a-rat a 4.0 A
Kuat Arus maks. 4.7 A
Universitas Sumatera Utara
3.4.2. Bahan Pengujian
Bahan yang digunakan dalam pengujian mesin pengering adalah : 1. Pakaian
Bahan yang menjadi objek pengeringan pada penelitian ini adalah pakaian. Pakaian yang akan dikeringkan merupakan pakaian yang umum dipakai oleh
masyarakat sehari-hari yang antara lain terbuat dari cotton, cotton kombed, linen, wool, dan denim bahan jeans.
a Kain Katun Cotton Kain katun adalah jenis kain rajut knitting yang berbahan dasar serat kapas.
Terdapat jenis kain yang mirip dengan kain katun yaitu kain PE. Cara mudah membedakannya adalah apabila kain katun dibakar maka baunya seperti kertas
atau kayu dibakar, akan menjadi abu, dan jalannya api lambat. Keunggulan:
Tidak kisut apabila dicuci
Tidak luntur untuk bahan berwarna
Mudah disablon
Menyerap keringat
Tidak berbulu
Kelemahan:
Bahan terasa dingin dan sedikit kaku
Mudah kusut
Pakaian kain akan rusak bila direndam lebih dari 2 jam dalam detergen
Rentan terhadap jamur
Gambar 3.11 Jenis Kain Berbahan KatunCotton sumber : www.bahankain.com
Universitas Sumatera Utara
b Katun Kombed Combed Cotton Adalah jenis kain katun yang diproduksi dengan finishing disisir combed
dengan tujuan agar serat-serat kapas halus dapat dipisahkan sehingga kain yang dihasilkan lebih halus dan tidak berbulu serat Benang lebih halus, hasil rajutan
dan penampilan lebih rata. Kain katun kombed tersedia dalam dua ukuran yaitu 20s dan 30s. Kain jenis ini biasa digunakan untuk bahan kaos distro-distro
bandung. Katun Kombed 20s adalah kain katun kombed yang terbuat dari Benang yang berukuran 20s. Katun Kombed 30s adalah kain katun kombed yang terbuat
dari Benang yang berukuran 30s. Kain katun kombed 20s lebih tebal daripada 30s. Sehingga kain katun 30s lebih lemas daripada kain katun 20s.
Gambar 3.12 Jenis Kain Katun Kombed Combed Cotton sumber : www.bahankain.com
c Linen, Yaitu serat dari sejenis alang-alang. Linen adalah jenis kain yang pertama kali
dibuat oleh manusia mulai zaman prasejarah 500-1000SM. Jenis kain linen cenderung kaku dan tebal dan sering digunakan sebagai kain sprei, serbet, tirai,
terpal. Bahan kain ini digunakan pada zaman Mesir Kuno untuk membungkus mumi karena dianggap sebagai lambang kesucian dan cahaya. Saat ini
penggunaan bahan linen sering digantikan dengan jenis kain bahan katun karena lebih mudah didapatkan.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.13 Jenis Kain Berbahan Linen sumber : www.fitinline.com
d Wool Serat wol berasal dari bulu – bulu binatang seperti domba atau biri – biri.
Serat ini biasa digunakan untuk pembuatan baju hangat karena sifatnya yang dapat menghangatkan karena serat wol memiliki daya kelenturan yang tinggi. Serat wol
dapat merenggang 35 dari panjang asalnya. Penggunan serat wol telah dilakukan sejak jaman perunggu 2500-3000 SM. serat wol bersisik dan keriting.
Wol mengandung protein dan juga belerang. Serat wol banyak digunakan ditempat yang dingin. Serat wol dapat menyerap uap air dengan baik serta tidak
mudah kusut tetapi serat wol mudah terserang ngengat.
Gambar 3.14 Jenis Kain Berbahan Wool Sumber : www.bahankain.com
Universitas Sumatera Utara
e Denim Denim biasa digunakan untuk celana jeans sehingga banyak orang
mengasosiasikan denim adalah jeans, padahal denim adalah jenis kain sedangkan jeans adalah salah satu merk celana yang tenar. Bahan denim banyak dipakai
untuk celana, rok, dan jaket. Sifat denim: - daya serap yang baik
- bahan tebal dan tahan lama Tips:
Semakin gelap warna denim maka semakin mudah mencari padanannya. Denim berwarna gelap terkesan lebih rapi dan formal. Warna usang dapat diwarnai
kembali agar terlihat baru.
Gambar 3.15 Jenis Kain Berbahan Denim Sumber :
www.bahankain.com
Universitas Sumatera Utara
3.5. Diagram Alir Proses Penelitian
Gambar 3.16 Diagram alir proses pelaksanaan penelitian Mulai
Studi Literatur
Usulan Penelitian
Tahap Persiapan:
1.
Persiapan Mesin Pengering pompa kalor
2.
Pengujian Mesin Pengering Pengumpulan data:
-
Massa Pakaian gram
-
Temperatur
o
C
-
Kelembaban udara
-
Kecepatan aliran ms
-
Waktu menit
KesimpulanLaporan
Tidak Ya
Pengolahan dan Analisis Data
Ya
Tidak
Selesai
Universitas Sumatera Utara
BAB IV RANCANG BANGUN DAN HASIL DATA
4.1. Rancang Bangun Alat Pengering
Gambar 4.1 Alat Pengering 4.1.1. Penyangga Alat Pengering
Seperti yang sudah dijelaskan pada bab sebelumnya, rangka alat pengering ini memiliki fungsi sebagai dudukan lemari pengering. Oleh karena itu haruslah
kuat dan kokoh, maka bahan yang dipilih yaitu besi siku 30 mm. Pada rancang bangun ini, rangka alat pengering memiliki dimensi dengan panjang 87cm, lebar
87cm dan tinggi dari rangka adalah 15cm.
blow er kondensor
kompresor Pipa
saluran udara
Lemari pengering
Ruang kondensor
Universitas Sumatera Utara