Rancang Bangun Pompa Kalor Pada Alat Pengering Hibrida Pompa Kalor dan Surya
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Letak geografis Indonesia di daerah khatulistiwa mejadikan Indonesia negara yang
subur dan juga iklimnya yang menjadikan segala hasil pertanian dan perkebunan yang
berlimpah dan banyak jenisnya. Banyaknya komoditas hasil pertanian dan perkebunan
menjadi penyumbang devisa yang cukup signifikan untuk Indonesia. Kakao yang sebagai
salah satu komoditas andalan Indonesia mempunyai peran strategis dalam perekonomian
Indonesia. Indonesia merupakan negara penghasil kakao terbesar ke 3 dunia setelah Pantai
Gading dan Ghana. Ditinjau dari segi produktivitas, Indonesia masih berada dibawah
produktivitas rata-rata negara lain penghasil kakao. Selama ini kakao lebih banyak diekspor
dalam wujud biji kering kakao dibandingkan hasil olahannya. Pada tahun 2012, komoditas
kakao telah menyumbangkan devisa sebesar USD1,053,446,947 dari ekspor biji kakao dan
produk kakao olahan. Kualitas biji kakao yang masih rendah membuat harga biji kering dan
olahan kakao masih belum bisa memakmurkan petani Indonesia. Bukan karena jumlah
pohon kakao sedikit namun teknologi pengolahannya yang memadai belum menyentuh
seluruh petani, yang masih menggunakan cara konvensional. Yaitu menjemur biji kakao
langsung dibawah matahari. Dengan perlakuan berupa pengeringan yang tidak merusak
kakao adalah dengan menggunakan teknologi pengolahan. Solusi yang tepat adalah memiliki
dan menggunakan alat pengering sendiri yang murah ,sederhana dan tepat guna serta ramah
lingkungan.
Oleh karena itu, melihat dan mempelajari penelitian-penelitian sebelumnya tentang
prinsip heat pump sederhana dan solar collector yang memenuhi konsep alat pengering.
Maka dalam penelitian ini digunakanlah prinsip heat pump sederhana namun juga
modifikasinya dengan prinsip solar collector. Dewasa ini dinamakan solar heat pump drier
atau alat pengering hibrida pompa kalor dan surya. Mengingat energi surya menjadi energi
yang menjanjikan untuk masa ke depan. Sehingga pemanfaatan energi surya menjadi
maksimal dalam dunia keteknikan, khususnya teknik pengeringan. Konsep alat pengering ini
murah (dengan menggunakan bahan-bahan yang mudah didapat di pasaran), mudah dirakit
(di assembling) dan ukurannya bisa di sesuaikan untuk usaha berskala kecil ataupun besar.
Universitas Sumatera Utara
Peralatan pengering yang berkapasitas besar memerlukan lahan atau tempat yang
begitu luas. Dimana lahan tersebut harus mendapat cahaya matahari sepenuhnya seluas
lahan tersebut untuk di manfaatkan oleh solar collector ,serta heat pump yang berkapasitas
besar. Selain itu ruang pengering yang besar setidaknya membutuhkan alat angkat dalam
memindahkannya. Dalam penelitian ini, digunakan kaki roda pada alat pengeringnya agar
dapat memindahkannya, serta ruangan pengering yang berukuran 2x2x1 meter. Tentunya
alat pengering dalam penelitian ini tidak kapasitas besar namun sangat mudah di
modifikasinya bila rancangan selanjutnya untuk kapasitas besar. Sehingga tidak
mematokkan ukuran alat pengeringnya.
Sistem ini juga tidak menggunakan temperatur yang tinggi bagi seperti perusahaan
pengering yang sebagaimana sistem yang lain (misalnya sistem boiler). Telah diketahui
bahwa temperatur pengeringan kakao tidak memerlukan temperatur yang tinggi namun
temperatur sedang (40⁰C-70⁰C) dengan kelembapan udara yang rendah (udara kering).
Konsep utama pengeringannya adalah mendapat suhu dan kelembapan yang diinginkan serta
COP pompa kalor yang baik.
Berawal dari konsep-konsep sederhana ini, sangat menjanjikan untuk kedepannya
dapat juga dikembangkan sistem yang lebih efektif dan efisien dalam pengeringan semua
bahan untuk pengolahan berbagai produk serta menjawab isu global dengan menghasilkan
produk yang ramah lingkungan.
1.2. Tujuan Rancang Bangun
Tujuan rancang bangun pompa kalor ini yaitu :
1. Membuat pompa kalor untuk alat pengering hibrida pompa kalor dan surya.
2. Menganalisis kinerja pompa kalor .
3. Menentukan desain alat pengering hibrida pompa kalor dan surya.
1.3. Batasan Masalah
Dalam rancang bangun ini,memiliki beberapa batasan masalah,yaitu :
1. Pembahasan desain dan rancang bangun hanya komponen pompa kalor
2. Fisiologis sampel pada saat pengeringan dengan alat pengering tidak dibahas detail.
3. Perhitungan hanya untuk pompa kalor (heat pump).
Universitas Sumatera Utara
4. Sampel yang dikeringkan hanya kakao.
1.4. Manfaat Rancang Bangun
1. Rancang bangun ini merupakan suatu upaya agar dapat dihasilkan pompa kalor untuk
teknologi pengolahan pengeringan pada petani maupun perusahaan berskala kecil hingga
besar.
2. Untuk membantu pemerintah dalam mendukung peningkatan hasil pertanian dan
perkebunan sebagai penyumbang devisa negara.
3. Tidak hanya untuk kakao, sistem pengering ini juga bisa dilakukan untuk jenis hasil
pertanian dan perkebunan lain yang perlu perlakuan pengeringan.
1.5 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut :
a. Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku dan tulisan-tulisan
yang terkait.
b. Browsing internet, berupa studi artikel-artikel, gambar-gambar dan buku elektronik
(e-book) serta data-data lain yang berhubungan.
c. Metode studi lapangan, yaitu dengan mengambil data dari hasil pengujian yang
dilakukan di lingkungan teknik mesin fakultas teknik.
d. Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk oleh
Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
1.6. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan ini disajikan dalam tulisan yang terdiri dari 5 bab. BAB I
merupakan pendahuluan. Bab ini memberikan gambaran menyeluruh mengenai tugas akhir
yang meliputi pembahasan latar belakang, tujuan penulisan, perumusan masalah, manfaat
penulisan dan sistematika penulisan. BAB II adalah tinjauan pustaka, dimana pada bab ini
berisikan landasan teori dan studi literatur yang berkaitan dengan pokok permasalahan serta
metode pendekatan yang digunakan untuk menganalisa persoalan. BAB III merupakan
metode penelitian yang berisikan metode dari pengerjaan meliputi langkah-langkah
Universitas Sumatera Utara
pengolahan dan analisa data. BAB IV adalah hasil dan pembahasan yang berisi tentang hasil
pengujian eksperimental. BAB V merupakan kesimpulan dan saran yang berisikan jawaban
dari tujuan penelitian.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Letak geografis Indonesia di daerah khatulistiwa mejadikan Indonesia negara yang
subur dan juga iklimnya yang menjadikan segala hasil pertanian dan perkebunan yang
berlimpah dan banyak jenisnya. Banyaknya komoditas hasil pertanian dan perkebunan
menjadi penyumbang devisa yang cukup signifikan untuk Indonesia. Kakao yang sebagai
salah satu komoditas andalan Indonesia mempunyai peran strategis dalam perekonomian
Indonesia. Indonesia merupakan negara penghasil kakao terbesar ke 3 dunia setelah Pantai
Gading dan Ghana. Ditinjau dari segi produktivitas, Indonesia masih berada dibawah
produktivitas rata-rata negara lain penghasil kakao. Selama ini kakao lebih banyak diekspor
dalam wujud biji kering kakao dibandingkan hasil olahannya. Pada tahun 2012, komoditas
kakao telah menyumbangkan devisa sebesar USD1,053,446,947 dari ekspor biji kakao dan
produk kakao olahan. Kualitas biji kakao yang masih rendah membuat harga biji kering dan
olahan kakao masih belum bisa memakmurkan petani Indonesia. Bukan karena jumlah
pohon kakao sedikit namun teknologi pengolahannya yang memadai belum menyentuh
seluruh petani, yang masih menggunakan cara konvensional. Yaitu menjemur biji kakao
langsung dibawah matahari. Dengan perlakuan berupa pengeringan yang tidak merusak
kakao adalah dengan menggunakan teknologi pengolahan. Solusi yang tepat adalah memiliki
dan menggunakan alat pengering sendiri yang murah ,sederhana dan tepat guna serta ramah
lingkungan.
Oleh karena itu, melihat dan mempelajari penelitian-penelitian sebelumnya tentang
prinsip heat pump sederhana dan solar collector yang memenuhi konsep alat pengering.
Maka dalam penelitian ini digunakanlah prinsip heat pump sederhana namun juga
modifikasinya dengan prinsip solar collector. Dewasa ini dinamakan solar heat pump drier
atau alat pengering hibrida pompa kalor dan surya. Mengingat energi surya menjadi energi
yang menjanjikan untuk masa ke depan. Sehingga pemanfaatan energi surya menjadi
maksimal dalam dunia keteknikan, khususnya teknik pengeringan. Konsep alat pengering ini
murah (dengan menggunakan bahan-bahan yang mudah didapat di pasaran), mudah dirakit
(di assembling) dan ukurannya bisa di sesuaikan untuk usaha berskala kecil ataupun besar.
Universitas Sumatera Utara
Peralatan pengering yang berkapasitas besar memerlukan lahan atau tempat yang
begitu luas. Dimana lahan tersebut harus mendapat cahaya matahari sepenuhnya seluas
lahan tersebut untuk di manfaatkan oleh solar collector ,serta heat pump yang berkapasitas
besar. Selain itu ruang pengering yang besar setidaknya membutuhkan alat angkat dalam
memindahkannya. Dalam penelitian ini, digunakan kaki roda pada alat pengeringnya agar
dapat memindahkannya, serta ruangan pengering yang berukuran 2x2x1 meter. Tentunya
alat pengering dalam penelitian ini tidak kapasitas besar namun sangat mudah di
modifikasinya bila rancangan selanjutnya untuk kapasitas besar. Sehingga tidak
mematokkan ukuran alat pengeringnya.
Sistem ini juga tidak menggunakan temperatur yang tinggi bagi seperti perusahaan
pengering yang sebagaimana sistem yang lain (misalnya sistem boiler). Telah diketahui
bahwa temperatur pengeringan kakao tidak memerlukan temperatur yang tinggi namun
temperatur sedang (40⁰C-70⁰C) dengan kelembapan udara yang rendah (udara kering).
Konsep utama pengeringannya adalah mendapat suhu dan kelembapan yang diinginkan serta
COP pompa kalor yang baik.
Berawal dari konsep-konsep sederhana ini, sangat menjanjikan untuk kedepannya
dapat juga dikembangkan sistem yang lebih efektif dan efisien dalam pengeringan semua
bahan untuk pengolahan berbagai produk serta menjawab isu global dengan menghasilkan
produk yang ramah lingkungan.
1.2. Tujuan Rancang Bangun
Tujuan rancang bangun pompa kalor ini yaitu :
1. Membuat pompa kalor untuk alat pengering hibrida pompa kalor dan surya.
2. Menganalisis kinerja pompa kalor .
3. Menentukan desain alat pengering hibrida pompa kalor dan surya.
1.3. Batasan Masalah
Dalam rancang bangun ini,memiliki beberapa batasan masalah,yaitu :
1. Pembahasan desain dan rancang bangun hanya komponen pompa kalor
2. Fisiologis sampel pada saat pengeringan dengan alat pengering tidak dibahas detail.
3. Perhitungan hanya untuk pompa kalor (heat pump).
Universitas Sumatera Utara
4. Sampel yang dikeringkan hanya kakao.
1.4. Manfaat Rancang Bangun
1. Rancang bangun ini merupakan suatu upaya agar dapat dihasilkan pompa kalor untuk
teknologi pengolahan pengeringan pada petani maupun perusahaan berskala kecil hingga
besar.
2. Untuk membantu pemerintah dalam mendukung peningkatan hasil pertanian dan
perkebunan sebagai penyumbang devisa negara.
3. Tidak hanya untuk kakao, sistem pengering ini juga bisa dilakukan untuk jenis hasil
pertanian dan perkebunan lain yang perlu perlakuan pengeringan.
1.5 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut :
a. Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku dan tulisan-tulisan
yang terkait.
b. Browsing internet, berupa studi artikel-artikel, gambar-gambar dan buku elektronik
(e-book) serta data-data lain yang berhubungan.
c. Metode studi lapangan, yaitu dengan mengambil data dari hasil pengujian yang
dilakukan di lingkungan teknik mesin fakultas teknik.
d. Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk oleh
Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
1.6. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan ini disajikan dalam tulisan yang terdiri dari 5 bab. BAB I
merupakan pendahuluan. Bab ini memberikan gambaran menyeluruh mengenai tugas akhir
yang meliputi pembahasan latar belakang, tujuan penulisan, perumusan masalah, manfaat
penulisan dan sistematika penulisan. BAB II adalah tinjauan pustaka, dimana pada bab ini
berisikan landasan teori dan studi literatur yang berkaitan dengan pokok permasalahan serta
metode pendekatan yang digunakan untuk menganalisa persoalan. BAB III merupakan
metode penelitian yang berisikan metode dari pengerjaan meliputi langkah-langkah
Universitas Sumatera Utara
pengolahan dan analisa data. BAB IV adalah hasil dan pembahasan yang berisi tentang hasil
pengujian eksperimental. BAB V merupakan kesimpulan dan saran yang berisikan jawaban
dari tujuan penelitian.
Universitas Sumatera Utara