Rancang Bangun Mesin Pemarut Portable Menggunakan Motor

Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem
Vol. 3 No. 3, Oktober 2015, 349-355
Rancang Bangun Mesin Pemarut Portable Menggunakan
Motor Listrik AC Dengan Variasi Kecepatan Putaran (Rpm)
Gracia Deborah Alfons*, Bambang Dwi Argo, Musthofa Lutfi
Jurusan Keteknikan Pertanian - Fakultas Teknologi Pertanian - Universitas Brawijaya
Jl. Veteran, Malang 65145
*Penulis Korespondensi, Email: [email protected]
ABSTRAK
Kelapa merupakan salah satu produk pertanian yang banyak dihasilkan di Indonesia.Sejauh ini
pemarutan kelapa masih dilakukan secara manual, sehingga membutuhkan waktu yang lebih
lama.Penelitian mengenai rancang bangun mesin pemarut kelapa portable menggunakan mesin
motor AC telah dilakukan.Keunikan mesin pemarut ini adalah bentuknya lebih kecil dari mesin
pemarut kelapa di pasaran, dilengkapi dengan variasi kecepatan putaran dan juga menawarkan
output berupa produk jadi dan setengah jadi dari parutan daging kelapa. Produk setengah jadi
yang dimaksud adalah hasil parutan daging kelapa yang akan diperas lagi untuk diambil
santannya, sedangkan produk jadi adalah hasil parutan daging kelapa yang langsung
dimanfaatkan. Sistem kerja dari variasi kecepatan putaran diatur oleh komponen TRIAC BTA
16 dan potensiometer.Pengujian performansi alat yang telah dirancang dioperasikan pada
berbagai variasi kecepatan, yaitu 600, 1200, dan 1800 rpm. Dari pengujian alat, diperoleh data,
yaitu: kapasitas alat pada kecepatan 600 rpm adalah sebesar 6,44 kg/jam, pada kecepatan 1200
rpm sebesar 9,44 kg/jam dan pada kecepatan 1800 rpm menghasilkan kapasitas pemarutan
sebesar 12,84 kg/jam. Hasil tersebut menunjukkan bahwa kapasitas pemarutan paling tinggi
diperoleh pada kecepatan yang paling tinggi (1800 rpm).Sedangkan kebutuhan energi listrik
saat alat ini beroperasi adalah sebesar 0,15 KWh.
Kata kunci: kecepatan putaran, mesin, pemarut, potensiometer, rpm
Design Of Coconut Grater Portable Machine Using Electric AC
Motors With Speed Rotational Variations (Rpm)
ABSTRACT
Coconut is one of the agricultural products that are produced in Indonesia. So far pemarutan
coconut is still done manually, thus requiring a longer time. Research on the design of portable
coconut grater machines using AC motors engine has been carried out. The uniqueness of this
grater machine is a smaller form of coconut grater machines on the market, equipped with a
rotation speed variation and also offer the output of finished and semi-finished products of grated
coconut meat. Semi-finished products in question is the result of grated coconut meat to be pressed
again to be taken theirs coconut milk , while the finished product is the result of grated coconut meat
that is directly utilized. Working system of varying the rotational speed is set by BTA TRIAC
component 16 and a potentiometer. Performance testing tool has been designed to operate at
various speeds, namely 600, 1200, and 1800 rpm. Of testing tools, the data obtained are: the
capacity of the tool at a speed of 600 rpm is equal to 6.44 kg / hour, at a speed of 1200 rpm at 9.44
kg / h and at a speed of 1800 rpm gratering generating capacity of 12.84 kg / h. The results showed
that the highest gratering capacity obtained at the highest speed (1800 rpm). While the electrical
energy needs while the tool is in operation amounted to 0.15 KWh.
Key words: speed lap, machine, shredders, potentiometer, rpm
Rancang Bangun Mesin Pemarut Portable - Alfons G.D., dkk
349
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem
Vol. 3 No. 3, Oktober 2015, 349-355
PENDAHULUAN
Indonesia merupakan negara agraris beriklim tropis yang memiliki area pertanian dan
perkebunan yang luas.Untuk itu penanganan pasca panen hasil pertanian yang cepat harus
dimaksimalkan dengan maksud untuk mengurangi kerusakan maupun penyusutan kualitas dan
kuantitas hasil olah atau hasil akhir.Salah satu hasil pertanian yang sering dimanfaatkan
hasilnya adalah kelapa.Menurut (Keteran, 1986), bagian terpenting dari buah kelapa sebagai
bahan pangan adalah daging buahnya, terutama dimanfaatkan sebagai sumber lemak
nabati.Komposisi daging buah kelapa yang terbesar adalah air dan lemak.
Pada industri rumah tangga, pembuatan hasil olahan bahan-bahan pertanian melalui
proses pemarutan masih dilakukan secara manual yaitu dengan menggunakan tangan. Alat
pemarut yang digunakan adalah alat pemarut tradisional dengan luas permukaan parut yang
kecil.Penggunaan alat pemarut manual menghasilkan kapasitas rendah yaitu rata-rata 10 butir
kelapa/jam (Zuhal, 1998) Artinya, memakan waktu yang lama dalam prosesnya dan
menghabiskan tenaga.Sedangkan mesin pemarut yang tersedia di pasaran adalah sebuah mesin
pemarut yang besar dengan banyak instrumen alat, sehingga tidak cocok dipakai untuk skala
rumah tangga dan pemeliharaan alat sangatlah rumit.
Kaitannya dengan kenyataan diatas, memberi penulis ide untuk merancang dan membuat sebuah
mesin pemarut bernama Mesin Pemarut Kelapa Portable Skala Rumah Tangga Menggunakan
Motor Listrik AC Dengan Variasi Kecepatan Putaran (rpm).Mesin ini diharapkan dapat
memenuhi kebutuhan masyarakat dalam mengolah (memarut) kelapa.Salah satu keunikan mesin
pemarut ini adalah bentuknya yang lebih kecil dibanding mesin pemarut kelapa yang sudah ada,
serta bisa dibongkar pasang saat membersihkan alat setelah pemakaian. Selain itu, mesin ini
juga dilengkapi dengan variasi kecepatan putaran (rpm) pada silinder pemarut yang
memungkinkan bahan pertanian lain selain kelapa dapat juga diparut.
METODE PENELITIAN
Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan dalam pembuatan kerangka mesin ini antara lain plat besi,
Stainless steel SS 306, alat pemotong plat, tachometer, stopwatch, mesin milling, mesin bor,
mesin las, mesin bubut dan mesin gerinda. Bahan-bahan yang digunakan dalam pengaturan
kecepatan adalah TRIAC BTA 16, motor ac merk Singer, potensiometer dan, kelapa.
Metode Penelitian
Penelitian dilakukan dalam beberapa tahapan, yaitu perancangan alat, perangkaian alat
dan pengujian alat.
Perancangan Alat
Pada perancangan alat, desain struktural dan fungsional yang akan dibuat adalah :
1. Kerangka alat, merupakan bagian yang berfungsi untuk menopang seluruh komponenkomponen utama dari mesin pemarut. Rangka alat terbuat dari plat besi dan stainless steel.
Panjang, lebar dan tinggi alat yang direncanakan berturut-turut adalah: 27 cm, 30 cm dan
29 cm.
2. Motor listrik, adalah sebuah perangkat elektromagnetis yang merubah energi listrik
menjadi energi mekanik (Zuhal, 1998)sebagai tenaga penggerak utama mesin, komponen
motor listrik akan dipasang bersama dengan bearing dan pulley. Tujuannya untuk
membantu transmisi gaya dari motor listrik ke silinder pemarut.
3. Silinder pemarut,proses pemarutan dilakukan oleh silinder pemarut dengan panjang dan
diameter silinder pemarut berturut-turut 10 cm dan 6 cm. Silinder pemarut terbuat dari
bahan stainless steel dengan ketebalan pemarut 2 mm.
Rancang Bangun Mesin Pemarut Portable - Alfons G.D., dkk
350
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem
Vol. 3 No. 3, Oktober 2015, 349-355
4. Saklar pengatur variasi kecepatan,Komponen utama dari pengatur kecepatan motor AC ini
adalah TRIAC BTA 16 yang didalamnya dilengkapi dengan resistor, kapasitor,
potensiometer dan fuse.
5. Variasi Kecepatan Putar (rpm), Menurut Suradi (2011), asas kerja dari rangkaian
pengontrol kecepatan motor listrik ini menggunakan triac adalah melalui perubahan
tegangan dan arus yang diberikan oleh sumber arus melalui input dari rangkaian. Dari
rangkaian input kemudian arus dan tegangan dikelola dan diumpan ke drive akhir
selanjutnya pada drive akhir lalu diperkuat dan dikeluarkan melalui drive akhir menjauhi
motor sebagai hasil akhir dari rangkaian ini.
Analisa Teknis
1. Kapasitas mesin (kg/jam)
Dengan memperhitungkan waktu dari proses, maka kita dapat menentukan kapasitas
dari mesin tersebut, yakni dengan menghitung jumlah kelapa parut dalam satuan waktu
tertentu atau dengan menggunakan persamaan (Santosa, 2004):
Ka =
𝐵𝑏
𝑡
................................................................................ (1)
Pengujian kapasitas mesin dilakukan melalui 3 pengulangan agar mendapat nilai ratarata kapasitas untuk masing-masing kecepatan.
2. Kebutuhan Listrik
Daya listrik adalah energi yang dilepas muatan listrik tiap satuan waktu. Satuan daya
listrik adalah watt. Jika daya yang dimiliki oleh suatu barang elektronik semakin besar maka
energi yang dipakai semakin besar pula. Akibatnya biaya yang harus dikeluarkan untuk
membayar rekening listrik semakin besar. Rumus daya listrik adalah (Fauziah, 2009):
P = V . I ................................................................................. (2)
Menurut (Tung, 2002), untuk pengujian KWh meter dengan sistem prabayar agar
diperoleh besar nilai beban listrik menggunakan perhitungan rumus:
W = P x T ..........................................................................................(3)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Rancangan Desain
Mesin pemarut portable skala rumah tangga ini dapat diaplikasikan untuk membantu
mempermudah pekerjaan manusia dalam hal pemarutan kelapa di skala rumah tangga. Sumber
tenaga utama mesin adalah motor listrik AC.Tenaga dari motor listrik ditransmisikan oleh
sebuah poros ke silinder pemarut yang digunakan untuk memarut daging kelapa. Variasi
kecepatan putaran diatur dengan menggunakan komponen TRIAC BTA 16 bersama
potensiometer. Mesin pemarut portable yang dihasilkan ditunjukkan pada Gambar 1. Mesin
pemarut portable skala rumah tangga ini memiliki 4 bagian utama, yaitu:
1. Hopper In,sebagai tempat pemasukan bahan
2. Silinder pemarut, sebagai pemarut daging kelapa
3. Saklar pengubah kecepatan (potensiometer), untuk memilih kecepatan pemarutan yang
diinginkan
4. Motor listrik, sebagai sumber tenaga utama pada mesin
Hasil Rancangan Struktural dan Fungsional
Adapun spesifikasi struktural mesin pemarut portable skala rumah tangga ini adalah:
1. Rangka alat
Terbuat dari sambungan-sambungan plat besi dengan diameter plat sebesar 0,5 mm,
dibentuk sedemikian rupa menjadi suatu produk pemarut skala rumah tangga dengan dimensi
alat sebagai berikut :
Rancang Bangun Mesin Pemarut Portable - Alfons G.D., dkk
351
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem
Vol. 3 No. 3, Oktober 2015, 349-355
2.
3.
4.
5.
a. Panjang : 27 cm
b. Lebar
: 30 cm
c. Tinggi : 29 cm
Komponen Pengatur Kecepatan
a. Menurut Wasito (2003), keunggulan dari TRIAC diantaranya :
 Luwes dan sederhana dalam pemakaian
 Banyak ragam terapannya, termasuk pengemudian daya AC
 Triac memungkinkan pengemudian arus yang relatif besar dari sumber berdaya
kecil
 Tidak terjadi benturan kontak karena Triac menggendel setiap arus daur tegangan
arus bolak-balik
Dalam perakitannya juga dipasang bersama-sama dengan kapasitor untuk menyimpan
arus listrik sementara, resistor sebagai penghambat arus listrik, potensiometer sebagai
komponen pembagi tegangan dan fuse sebagai pengaman pada rangkaian
b. Potensiometer 20 ohm, secara manual potensiometer dibagi menjadi 2 jenis yaitu
potensiometer dengan gerakan berputar (potensiometer putar) dan potensiometer linear.
Pada alat ini potensiometer yang digunakan adalah potensiometer putar. Dimana wiper
bergerak dengan jalan melingkar (memutar).
Silinder Pemarut
Silinder pemarut terhubung dengan poros dari motor yang membuat silinder dapat
melakukan gerakan putar saat mesin sudah beroperasi. Komponen silinder pemarut mulai
dari hopper input, penutup silinder maupun silinder pemarut, dihubungkan pada kerangka
alat menggunakan mur dan baut. Tujuannya agar komponen-komponen ini dapat dibongkar
pasang setelah pemakaian untuk pembersihan alat. Spesifikasi dari silinder pemarut yang
digunakan pada alat ini adalah sebagai berikut :
Diameter
: 6 cm
Panjang
: 10 cm
Hopper Input
Dibuat dengan kemiringan 45 derajat. Dengan spesifikasi sebagai berikut :
Bahan
: Stainless steel
Tipe
: SS 306
Panjang
: 9 cm
Lebar
: 11 cm
Tinggi
: 7,5 cm
Motor listrik
Motor yang dipakai adalah motor listrik AC dengan spesifikasi sebagai berikut:
Merk
: Singer
Tegangan : 220 volt
Frekuensi : 50/60 Hz
Daya
: 150 watt
Prinsip Kerja Mesin
Prinsip kerja mesin pemarut portable skala rumah tangga ini adalah menggunakan motor
listrik AC sebagai sumber utama penggerak. Motor AC mengubah energi listrik menjadi energi
gerak pada alat. Motor dihubungkan menggunakan pulley menuju ke porossilinder pemarut
untuk melakukan pemarutan.
Cara Kerja Alat
Pertama-tama alat disambungkan ke sumber arus listrik danswitcher diubah ke posisi
ON.Menyalanya lampu indikator pada alat adalah tanda jika alat sudah pada posisi ON atau siap
dioperasikan.Selanjutnya, potensiometer diputar ke kecepatan yang diinginkan.Daging kelapa
yang sebelumnya sudah disiapkan di hopper in kemudian didorong ke silinder pemarut. Hasil
Rancang Bangun Mesin Pemarut Portable - Alfons G.D., dkk
352
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem
Vol. 3 No. 3, Oktober 2015, 349-355
parutan daging kelapa/output bahan akan keluar lewat bagian bawah silinder pemarut dan akan
tertampung pada wadah yang sudah disiapkan sebelumnya, di tempat wadah output bahan
diletakkan.
6
5
7
4
8
3
2
9
1
10
Gambar 1.Hasil Rancangan Alat
Keterangan gambar :
1.
Kerangka Alat
2.
Motor Listrik AC
3.
Saklar Pengubah Kecepatan (potensiometer)
4.
Switcher On/Off Alat
5.
Lampu Indikator
6.
Handle
7.
Silinder Pemarut
8.
Hopper Input
9.
Wadah Output Bahan diletakkan
10.
Kaki-kaki Alat
Pengujian Kapasitas Mesin
Pengujian dilakukan selama 3 hari, dimana 1 hari mewakili satu pengulangan di tiap
kecepatan putaran. Jadi total pengulangan adalah sebanyak tiga kali dengan waktu
pengoperasian setiap harinya selama 1 menit. Rata-rata output selama 1 menit, kemudian
dikalikan 60 untuk mendapatkan kapasitas mesin selama 1 jam pada masing-masing kecepatan.
Kapasitas rata-rata yang dihasilkan pada kecepatan pertama (600 rpm) adalah sebesar 107,3
gr/menit; pada kecepatan kedua (1200 rpm) sebesar 157,3 gr/menit; dan kecepatan ketiga (1800
rpm) sebesar 214 gr/menit.
Kebutuhan Energi Listrik
Energi yang diperlukan untuk satu (1) jam pengoperasian adalah 0,15 KWh. Apabila
diketahui biaya listrik per kWh-nya adalah Rp 600,- (Perpres, 2011), maka dapat diketahui
biaya listrik untuk pengoperasian mesin pemarut kelapa portable tiap harinya adalah Rp 600,- x
Rancang Bangun Mesin Pemarut Portable - Alfons G.D., dkk
353
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem
Vol. 3 No. 3, Oktober 2015, 349-355
0,15 kWh x 24 jam = Rp 2160,-/hari. Sedangkan perjamnya, mesin pemarut kelapa portable
skala rumah tangga ini hanya mengeluarkan biaya listrik sebesar Rp 90,-/jam.
Kelebihan dan Kekurangan Mesin
Mesin pemarut kelapa portable dengan variasi kecepatan putaran ini memiliki beberapa
kelebihan dan kekurangan. Kelebihan dari mesin ini adalah :
1. Dimensi mesin yang lebih kecil dari pemarut kelapa pada umumnya dan cocok dipakai untuk
skala rumah tangga.
2. Mesin pemarut ini dilengkapi dengan variasi kecepatan putaran (rpm) yang dapat dipilih oleh
konsumen dengan cara memutar wiper potensiometer pada kecepatan yang diinginkan.
3. Mesin ini dapat dibongkar pasang khususnya pada komponen silinder untuk pembersihan
alat setelah pemakaian.
4. Output bahan yang ditawarkan oleh mesin ini dapat berupa produk jadi dan produk setengah
jadi.
5. Mesin pemarut portable skala rumah tangga ini juga bisa memarut bahan pertanian lain
seperti labu siam.
Kekurangan mesin ini adalah pada saat pengoperasian alat terjadi getaran pada alat yang
disebabkan karena jumlah dan posisi bearing yang dipakai. Jika bearing yang dipakai adalah
sebanyak 3 buah, maka dijamin alat ini tidak akan mengalami getaran saat beroperasi. Hanya
saja pada alat ini tidak dipakai tambahan bearing di luar.Alasan penulis adalah
mempertimbangan dimensi alat yang tidak terlalu besar. Selain itu, getaran juga terjadi karena
mesin melakukan kerja yang besar sedangkan dimensi alat atau motor ac yang dipakai tidak
terlalu besar. Oleh karenanya, penulis menambahkan kaki-kaki berbahan karet pada dasar
kerangka alat dan handle pada bagian atas alat untuk mengurangi efek getaran saat alat
beroperasi dan agar tetap dapat menghasilkan output yang maksimal
KESIMPULAN
Mesin pemarut portable skala rumah tangga ini dapat diaplikasikan sebagai inovasi baru
pemarut kelapa skala rumah tangga yang menggunakan variasi kecepatan putaran (rpm) pada
pengoperasiannya.Sistem kerja dari variasi kecepatan putaran diatur oleh komponen TRIAC
BTA 16 dan potensiometer. Dari pengujian alat diperoleh data, yaitu: kapasitas alat pada
kecepatan kesatu (600 rpm) adalah sebesar 6,44kg/jam, pada kecepatan kedua (1200 rpm)
sebesar 9,44kg/jam dan pada kecepatan ketiga (1800 rpm) menghasilkan kapasitas pemarutan
sebesar 12,84kg/jam. Sedangkan kebutuhan energi listrik saat alat ini beroperasi adalah sebesar
0,15 KWh. Perjamnya, mesin pemarut kelapa portable skala rumah tangga ini hanya
mengeluarkan biaya listrik sebesar Rp 90,-/jam.
DAFTAR PUSTAKA
Fauziah, Puspita. 2009. Pengembangan Algoritma Logika Fuzzy Untuk Optimasi Daya Listrik
Pada Suatu Ruangan. Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah. Jakarta
Keteran, S. 1986. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. Ui Press. Jakarta.
Santosa dan Rinal, Yonanda. 2004. Evaluasi Teknis Mesin Pemeras Santan Kelapa. Jurusan
Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Andalas. Padang
Suradi, M. Syahrir Habiba. 2011. Sistem Pengontrolan Kecepatan Motor AC Dengan
Menggunakan TRIAC. ILTEK 6(12): 1-4
Rancang Bangun Mesin Pemarut Portable - Alfons G.D., dkk
354
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem
Vol. 3 No. 3, Oktober 2015, 349-355
Tung, Lauw Lim Un, Henny Oktavia. 2009. KWh Meter dengan Sistem Prabayar.Universitas
Gunadarma. Jakarta
Wasito, S. 2003. Vademekum Elektronika Edisi ke 2. PT. Gramedia Pustaka Utama : Jakarta
Zuhal.1998. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya.Gramedia : Jakarta
Rancang Bangun Mesin Pemarut Portable - Alfons G.D., dkk
355