Analisa Konsumsi Dan Biaya Energi Pada Mesin Pengering Pakan Ternak Sistem Pompa Kalor Dengan Daya 1 PK

ANALISA KONSUMSI DAN BIAYA ENERGI PADA MESIN
PENGERING PAKAN TERNAK SISTEM POMPA KALOR DENGAN
DAYA 1 PK

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

RONAL P HUTAGALUNG
NIM : 110 421 061

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN

Universitas Sumatera Utara

2014


Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapakan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang
telah memberikan rahmat dan karunia-NYA yang begitu besar sehinggga penulis
dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini dari tahap awal sampai
akhir sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini tepat pada waktunya.

Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat untuk mendapat gelar sarjana di
Program Pendidikan Sarjana Ekstensi di Departemen Teknik Mesin, Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi ini adalah ANALISA
KONSUMSI DAN BIAYA ENERGI PADA MESIN PENGERING PAKAN
TERNAK SISTEM POMPA KALOR DENGAN DAYA 1 PK
Dalam menyelesaikan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan baik
berupa dukungan, perhatian, bimbingan, nasihat, dan juga doa. Penulis juga
menyadari bahwa skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya dukungan dari
berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada:
1. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, sebagai Ketua Departemen Teknik
Mesin Falkutas Teknik Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST, MT, sebagai dosen pembimbing
yang telah meluangkan banyak waktu serta menyumbangkan ilmu dan
nasehat kepada penulis sepanjang pengerjaan tugas sarjana ini hingga
selesai.
3. Bapak/Ibu dosen di Departemen Teknik Mesin Falkutas Teknik
Universitas Sumatera Utara yang telah mendidik penulis selama kuliah.
4. Bapak/Ibu staff pegawai yang banyak membantu penulis selama kuliah di
Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Teristimewa kepada Ayah dan Ibunda penulis, Saroha Hutagalung dan

Nurcahaya Simamora yang telah memberikan kasih sayang yang tak
terhingga dalam membesarkan, memelihara, mendukung secara moral dan
material, memberikan dorongan serta senantiasa mendoakan penulis dalam
setiap aktivitas, terutama selama menjalani perkuliahan di Fakultas Teknik
USU. Penulis tidak dapat membalas kebaikan mereka dengan apapun.
Penulis mengucapkan banyak terima kasih untuk orang tua yang sangat

Universitas Sumatera Utara

saya hormati dan cintai. Saya sangat bangga memiliki orang tua yang
sabar,

kuat,

dan

selalu

menyayangi


anak-anaknya.

Penulis

mempersembahkan skripsi ini untuk Ayah dan Ibu tercinta. Penulis sangat
menyayangi kalian, Ayah dan Ibu adalah segalanya bagiku.

Akhir kata, penulis menyadari skripsi ini jauh dari kesempurnaan. Oleh
karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang sifatnya
membangun untuk meyempurnakan isi skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat
menambah wawasan dan pengetahuan pembaca mengenai mesin pengering sistem
pompa kalor.

Medan, Februari 2014

Ronal Hutagalung
NIM: 110 421 061

Universitas Sumatera Utara


ABSTRAK
Analisa ini bertujuan untuk mengatasi masalah yang dihadapai para
produsen pakan ternak untuk mengeringkan pakan ternak yang sudah dicacah
dalam keadaan lembab menjadi kering agar tahan lebih lama. Oleh sebab itu
dilakukan perancangan yang bertujuan untuk menghasilkan suatu unit mesin
pengering pakan ternak portable dengan menggunakan AC rumah yang
berorientasikan pada upaya efisiensi energi listrik yang dapat diaplikasin pada
skala kecil dan besar . Analisa konsumsi dan biaya energi pada mesin pengering
pakan ternak sistem pompa kalor dengan daya 1 PK ini didasarkan pada hasil
perhitungan teoritis dan pompa kalor yang digunakan beroperasi menggunakan
siklus kompresi uap menjadi batasan masalahnya. Manfaat penelitian ini adalah
untuk memenuhi kebutuhan pengeringan pada sektor peternakan, pertanian,
maupun home industry khususnya bagi wilayah- wilayah yang memiliki tingkat
curah hujan yang tinggi di Indonesia. Kesimpulan perancangan ini diperoleh
bahwa nilai laju ekstraksi air spesifik (Spesific Moisture Extraction Rate) untuk
mesin pengering pakan ternak sistem pompa kalor adalah 0.0106 kg/kWh. SMER
berbanding lurus dengan temperatur udara keluaran evaporator dan berbanding
lurus terhadap waktu. Besarnya konsumsi energi spesifik (Spesific Energi
Consumption) pada mesin pengering pakan ternak ini adalah 22,787 kWh/kg. SEC
berbanding terbalik dengan laju ekstraksi air spesifik (Spesific Moisture

Extraction Rate) dan berbanding lurus dengan biaya produksi. Biaya Pokok
Produksi yang dibutuhkan untuk proses pengeringan 1 kg pakan ternak dengan
menggunakan sistem pompa kalor adalah Rp 20,012,- per kilogram.
Kata kunci: refrigerant, Spesific Energi Consumption (SEC), Spesific Moisture
Extraction Rate (SMER).

Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT

This analysis aims to address the problems faced by the producers of
fodder for drying forage in a state that has been chopped into dry so moist longer.
Therefore, to design that aims to produce a unit of animal feed portable dryer
machine using AC house oriented on electrical energy efficiency efforts can
diaplikasin on small and large scale . Analysis of energy consumption and costs in
a dryer feed system with a heat pump 1 PK power was based on the results of
theoretical calculations and the use of heat pumps operate using the vapor
compression cycle into a boundary problem . The benefits of this research is to
meet the drying requirements of the livestock sector , agriculture , and home
industry , especially for areas that have high levels of rainfall in Indonesia .

Conclusion This design is obtained that a specific value of the rate of water
extraction (Specific Moisture Extraction Rate) to feed the dryer heat pump system
was 0.0106 kg / kWh . Smer is directly proportional to the evaporator exit air
temperature and proportional to the time . The amount of specific energy
consumption (Specific Energy Consumption) to feed the dryer is 22,787 kWh/ kg
SEC inversely proportional to the specific water extraction rate (Specific Moisture
Extraction Rate ) and is directly proportional to the cost of production. Cost of
Goods Manufactured needed for drying 1 kg of animal feed by using a heat pump
system is Rp 20,012, - per kilogram.
Keywords : refrigerant , Specific Energy Consumption (SEC) , Specific Moisture
Extraction Rate ( SMER) .

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .................................................................................. i
DAFTAR ISI ................................................................................................ iii
DAFTAR NOTASI........................................................................................ v
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... vi

DAFTAR TABEL ........................................................................................ vii

BAB I

PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ........................................................................... 1
1.2. Rumusan Masalah...................................................................... 2
1.3. Rumusan Masalah....................................................................... 2
1.4. Tujuan Penelitian ........................................................................ 2
1.4.1. Tujuan Umum .................................................................. 2
1.4.2. Tujuan Khusus ................................................................. 2
1.5. Manfaat penelitian ..................................................................... 3
1.6. Sistematika Penulisan ................................................................ 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1.Proses Pengeringan .................................................................... 4
2.2. Pengeringan Buatan ................................................................... 5
2.2.1 .Jenis Jenis Pengeringan Buatan ....................................... 5
2.2.2 Proses Pengeringan ......................................................... 5
2.2.3 Faktor Yang Mempengaruhi Pengeringan......................... 6

2.3 Siklus Kompresi Uap .................................................................. 7
2.3.1. Komponen Utama Siklus Kompresi Uap ........................ 11
2.3.1.1 Kompresor .......................................................... 11
2.3.1.2 Kondensor .......................................................... 12
2.3.1.3 Katup Ekspansi ................................................... 15
2.3.1.4 Evaporator .......................................................... 16
2.4 Refrigrant ................................................................................. 17
2.4.1. Pengelompokan Refrigrant ............................................. 18

Universitas Sumatera Utara

2.4.2 Persyaratan Refrigrant ..................................................... 20
2.5 Pengering Pompa Kalor ............................................................. 23
2.6 Kinerja Alat Pengering .............................................................. 23
2.6.1 Efisiensi pengeringan ....................................................... 24
2.6.2. Kadar Air ......................................................................... 23
2.6.3 Pengertian Laju Pengeringan ............................................. 25
2.6.4. Nilai Laju Ekstraksi Air Spesifik ...................................... 26
2.6.5. Konsumsi Energi Spesifik ................................................ 27
2.6.6. Biaya Pokok Produksi ...................................................... 27

BAB III METODE PENENLITIAN
3.1. Tempat Dan Waktu Studi dan Pembuatan ................................. 28
3.2. Bahan Dan Alat ........................................................................ 28
3.2.1. Bahan ............................................................................. 29
3.2.2. Alat ................................................................................. 30
3.3. Data Penelitian .........................................................................32
3.4 Metode Pelaksanaan Penelitian ................................................. 33

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Data Hasil Penelitian ................................................................ 34
4.2. Laju Pengeringan ...................................................................... 35
4.3. Nilai Laju Ekstraksi Air Spesifik (SMER) ................................ 36
4.3. Konsumsi Energi Spesifik ......................................................... 41
4.4. Biaya Pokok Produksi............................................................... 43

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan .............................................................................. 46
5.2. Saran ....................................................................................... 46
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN


Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Siklus Kompresi Uap .................................................................

8

Gambar 2.2 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap pada Diagram P-h ..................

8

Gambar 2.3 Pembagian Kompresor ...............................................................

11

Gambar 2.4 Kondensor Pipa Ganda ..............................................................

13

Gambar 2.5 Kondensor Selubung dan Tabung Kompresor ............................

14

Gambar 2.6 Skema Pengeringan ...................................................................

23

Gambar 3.1 Pakan ternak yang sudah di cacah .............................................

29

Gambar 3.2 Hasil Pembuatan Mesin Pengering .............................................

29

Gambar 3.3 RH Meter...................................................................................

30

Gambar 3.4 Hot Wire Anemometer...............................................................

31

Gambar 3.5 Pressure Gauge ..........................................................................

31

Gambar 3.6 Diagram alir proses pelaksanaan penelitian ................................

33

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan kondensor berpendingin udara dan air ................... ......15
Tabel 2.2 Pembagian Refrigerant berdasarkan keamanan ............................ ......19
Tabel 2.3 Nilai ODP beberapa Refrigerant .................................................. …... 22
Tabel 3.1 Jadwal pelaksanaan penelitian ..................................................... ......28
Tabel 3.2 Specificatians dari Hot Wire Anemometer ................................... ......31
Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Mesin ........................................................ ......34
Tabel 4.2 AnalisaData Hasil Pengujian Mesin ............................................. ......45

Universitas Sumatera Utara