TUGAS AKHIR PERANCANGAN MESIN PENGERING BIJI KAKAO. DENGAN KAPASITAS 250 Kg/Jam

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PERANCANGAN MESIN PENGERING BIJI KAKAO DENGAN KAPASITAS 250 Kg/Jam Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan dalam Menyelesaikan Pendidikan Tingkat Sarjana (S1) pada JurusanTeknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang OLEH : FAHMI KURNIAWAN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2016

2 ii

3 iii

4 iv

5 v

6 vi

7 ABSTRAK PERANCANGAN MESIN PENGERING BIJI KAKAO DENGAN KAPASITAS 250 KG/JAM Penulis :Fahmi Kurniawan Dosen Pembimbing I:Ir. Eko Hariyadi, MT Dosen Pembimbing II: Iis Siti A.,ST., MT.,PhD Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp (0341) Fax. (0341) Malang Kakao (Theobroma cacao) merupakan merupakan salah satu komoditas andalan perkebunan yang memiliki peran penting dalam perekonomian nasional. Perubahan cuaca di Indonesia bisa dikatakan tidak stabil dan dapat mengganggu aktivitas para petani kakao dalam hal proses pengeringan, sehingga hal ini mendorong manusia untuk berinovasi merancang alat. Maka dirancang sebuah alat pengering biji kakao kapasitas 250 kg/jam. Dalam merancang alat pengering terlebih dahulu harus diketahui kadar air biji kakao yaitu sekitar 60%, dan akan diturunkan dalam proses pengeringan ini menjadi 6-7%. Dalam proses pengeringan matahari (sun drying) diperlukan waktu sekitar 3-4 hari dengan suhu rata-rata 27 o C dengan menggunakan alat pengering yang dirancang dapat mengurangi waktu pengeringan tersebut menjadi lebih efisiensi. Dari perancangan yang telah dilakukan didapatkan dimensi drum pengering diameter 0,5 meter, panjang 1,8 meter, tebal 3 mm. Dimensi rangka penyanggah drum panjang 2,2 meter, tinggi 1 meter, lebar 0,6 meter menggunakan besi hollow 40 mm x 40 mm x 3 mm. Menggunakan motor listrik dengan daya 2 Hp dengan putaran 2800 rpm. Kata Kunci : pengering,biji kakao,mesin pengering biji kakao vii

8 ABSTRACT DRYER MACHINE DESIGN OF COCOA BEANS WITH CAPACITY 250 KG / HOUR. Writer: Fahmi Kurniawan Advisor I:Ir. Eko Hariyadi, MT. Advisor II: Iis Siti A.,ST., MT.,PhD Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University of Muhammadiyah Malang Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp (0341) Fax. (0341) Malang Cocoa (Theobroma cacao) is one of the plantation pledge commodities which have an important role in the national economy. Changes of weather in Indonesia can be told unstable and can bother the activity of the cocoa farmers of the draining process, so that it encourages people to innovate designing tools. Hence,designed a dryer cocoa beans capacity of 250 kg / h. In designing dryer beforehand have to know the cocoa bean moisture content is about 60%, and will be degraded in the draining process becomes 6-7%. In the process of draining in the sun (sun draining) it takes about 3-4 days with an average temperature of 27 C by using designed dryer to reduce the draining time to be more efficient. The scheme that has been done obtained dimension dryer drum diameter of 0.5 meters, long1.8 meters, thick3 mm. Dimensional frame buffer longdrum 2.2 meter, high1 meter, wide0.6 meters using hollow steel 40 mm x 40 mm x 3 mm. Using an electric motor with power 2 hp at 2800 rpm rotation. Keywords: dryer, cocoa beans, cocoa beans draining machine viii

9 KATA PENGANTAR Assalamu alaikumwr. Wb Allhamdulillah, Segala puji syukur kepada Allah SWT beserta shalawat serta salam semoga senantiasa tercurahkan kepada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW dan keluarga, sahabat, beserta pengikutnya hingga akhir zaman karena dengan rahmat dan Hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir (Skripsi). Penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak. Tugas Akhir ini dapat terwujud atas bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Kedua orang tuaku tercinta, yang jasa-jasa mereka tidak dapat terwakilkan beserta saudara saudari saya sekeluarga yang selalu mendoakan saya sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir. 2. Ir. Eko Hariyadi, MT. dan Iis Siti A.,ST., MT.,PhD. yang telah dengan sabar membimbing penulis dalam menempuh perkuliahan serta penyusunan Tugas Akhir. 3. Seluruh dosen teknik mesin yang telah sabar membimbing penulis selama duduk dibangku perkuliahan. 4. Teman- Teman Teknik Mesin terima kasih atas bantuan dan motivasinya,terutama teman-teman saya seperjuangan angkatan Semoga cepat menyusul. ix

10 5. Teman Teman satu kos pondok bamboo terima kasih atas dukungannya semua yang sering menanyakan kapan wisuda. Sehingga saya termotivasi untuk menyelesaikan Tugas Akhir. 6. Teman Teman seperjuangan dari Banyuwangi (Rea-Reo) semoga cepat menyusul. 7. Terima kasih banyak atas semua do a dan dukungannya. Kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan. Penulis berharap Tugas Akhir ini berguna bagi semua pihak agar dapat hasil yang baik. Wassalamu alaikumwr.wb Malang, 1 Februari 2016 Fahmi Kurniawan x

11 DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL... i POSTER... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii LEMBAR ASISTENSI/KONSULTASI... iv SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT... v ABSTRAKSI INDONESIA... vii ABSTRAKSI ENGLISH... viii KATA PENGANTAR... ix DAFTAR ISI... x DAFTAR GAMBAR... xv DAFTAR TABEL... xvii BAB I PENDAHULUAN... 1 I.1 Latar Belakang... 1 I.2 Rumusan masalah... 2 I.3 Tujuan perancangan... 3 I.4 Manfaat perancangan... 3 I.5 Batasan masalah... 3 BAB II TINJAUAN TEORI... 4 II.1 Pengertian kakao... 4 II.2 Pengertian pengeringan... 6 II.3 Alat pengering buatan... 6 II.3.1 Klasifikasi dan perkembangan alat pengering buatan... 7 II Alat pengering untuk zat padat... 7 II Alat pengering untuk larutan dan bubur II.4 Prinsip kerja alat pengering II.5 Faktor- yaktor yang mempengaruhi pengeringan II.6 Pengaruh suhu pengeringan pada proses pengeringan II.7 Kadar air bahan xi

12 II.8 Pengertian kalor II.8.1 Kalor jenis II.8.2 Kalor penguapan II.9 Proses perpindahan kalor II.9.1 Perpindahan kalor konduksi II.9.2 Perpindahan kalor konveksi II.9.3 Perpindahan kalor radiasi II.10 Koefisien perpindahan panas menyeluruh II.11 Komponen-komponen perancangan mesin II.11.1 Motor listrik II.11.2 Air heater (pemanas udara) II.11.3 Gear reducer II.11.4 Pulley dan v-belt II.11.5 Blower II.11.6 Transmisi rantai (chain and sprocket) II.11.7 Bantalan (bearing) II.12 Dasar teori pengelasan II.12.1 Jenis-jenis pengelasan II Proses pengelasan busur logam terbungkus II Proses pengelasan busur terendam II Proses pengelasan busur logam gas II Proses pengelasan busur berinti fluks II Proses pengelasan busur tungsten gas II.12.2 Desain sambungan las BAB III METODOLOGI PERANCANGAN III.1 Diagram alir perancangan III.2 Perancangan kapasitas pengering III.3 Perhitungan dan pemilihan komponen III.3.1. Pulley dan sabuk III.3.2. Motor penggerak III.3.3. Bantalan (bearing) xii

13 III.3.4 Rangka utama III.3.5. Elemen pemanas III.3.6. Blower III.3.7. Bak penampung III.3.8. Pengaduk (rip) III.3.9. Chamber(ruang pengering) III Gear reducer III Transmisi rantai (chain and sprocket) III.4 Perhitungan komponen mesin III.5 Perancangan komponen mesin III.5 Konsep desain III.6 Cara kerja mesin BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN IV.1 Data perancangan IV.2 Kecepatan putaran biji kakao melewati tabung IV.3 Kapasitas biji kakao dalam tabung pengering IV.4 Torsi akibat adanya beban pengering IV.5 Torsi drum tabung pengering IV.6 Volume tabung IV.7 Volume rib(pengaduk) IV.8 Volume kerucut IV.9 Volume ruang pengering IV.10 Spesifikasi motor IV.11 Transmisi pulley dan sabuk v (v-belt) IV.12 Daya yang dibutuhkan mesin IV.13 Perhitungan pulley dan sabuk v (v-belt) IV.14 Perhitungan beban kalor ruang pengering IV.15 Perhitungan beban ruang pengering IV.16 Kecepatan massa udara di dalam ruang pengering BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan xiii

14 V.2 Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiv

15 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Biji kakao... 5 Gambar 2.2 Pengering putar... 8 Gambar 2.3 Pengering talam... 9 Gambar 2.4 Pengering menara Gambar 2.5 Pengering film tipis Gambar 2.6 Pengering tromol Gambar 2.7 Perpindahan kalor konduksi Gambar.2.8 Perpindahan kalor konveksi Gambar 2.9 Perpindahan kalor konveksi Gambar 2.10 Perpindahan kalor radiasi Gambar 2.11 Motor listrik Gambar2.12 Air heater (pemanas udara) Gambar2.13 Gear reducer Gambar2.14 Pulley bentuk v Gambar 2.15 Kontruksi pulley v Gambar 2.16 Sabuk v-belt Gambar 2.17 Diagram pemilihan sabuk v-belt Gambar 2.18 Forward curved blade Gambar 2.19 Backward curved blade Gambar 2.20 Rantai transmisi daya Gambar 2.21 Rantai pena Gambar 2.22 Bantalan luncur Gambar 2.23 Bantalan gelinding Gambar 2.24 Proses pengelasan busur logam terbungkus Gambar 2.25 Proses pengelasan busur terendam Gambar 2.26 Proses pengelasan busur logam gas Gambar 2.27 Proses pengelasan busur tungsten gas xv

16 Gambar 2.28 Proses pengelasan busur tungsten gas Gambar 2.29 Jenis-jenis alur sambungan las Gambar 3.1 Konsep mesin pengering biji kakao Gambar 4.1 Sudut kemiringan tabung Gambar 4.2 Rangkaian sistem transmisi v-belt Gambar 4.3 Gambar diagram alir untuk memilih sabuk V-belt Gambar 4.4 Macam-macam ukuran sabuk V-Belt Gambar 4.5 Panjang keliling v-belt Gambar 4.6 Panjang keliling rantai Gambar 4.7 Sudut kontak v-belt dengan pulley Gambar 4.8 Sudut kontak gear dengan rantai xvi

17 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Tabel T, ρ dan Cp xvii

18 DAFTAR PUSTAKA Suprapti, Direktorat Jenderal Perkebunan,2011. Statistik Perkebunan Kakao Direktorat Jenderal Perkebunan Kementerian Pertanian, Jakarta. Jurnal Dinamis,Volume II, No.10, Januari Perancangan Dan Pengujian Alat Pengering Kakao Hendrata dan Sutardi, Kedudukan Biji Dalam Buah Kakao Mc Cabe, W.L Unit Operation of Chemical Engineering. Internationalbook. Warren L.McCabe,Julian C Operasi teknik kimia jilid 1, Jakarta : Erlangga. Widharto,2003. Wiryosumarto dan Okumura,2004. Teknologi Pengelasan Logam. Romi Bastian,2010.Perancangan Mesin Pengering Rotary Dryer Untuk Tepung Mocaf (Modified cassava flour) Kapasitas 200 kg/ Jam:Skiripsi UMM Holman J.P dan Jasjfi, E. 1994, Perpindahan Kalor. Jakarta: PT Gelora aksara Pratama. Sularso dan Kiyokatsu Suga, Dasar Perencanan Dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradya Paramita: Jakarta. Sularso dan kiyokatsu suga, Perancangan dan pemilihan elemen-elemen mesin Susanto,1994.Tanaman Kakao Budidaya dan Pengolahan Hasil. Kanisius,Yogyakarta. xviii