Untitled - Universitas Pelita Harapan Institutional Repository
advertisement
ABSTRACT Daryl (03320070012) REBUILD AND REDESIGN A SOLAR COOKER USING 3M SCOTCHLITE REFLECTIVE SHEET Final Project, Faculty of Industrial Technology 2010. (xvi + 88 pages, 5 tables, 31 figures, 13 formulas) Cooking is a routine activity in humanlife. Solar cooker can be an alternative cooking device used by the residents who have difficulty of access to gas, electricity, and firewood. Solar cooker with a parabolic reflector shape is a kind of solar cooker that will be used in this study and it can generally produce the highest temperatures through its focus. This study aims to create a solar cooker and determine the results of performance of solar cooker. This stove is produced with a lenght of 105 cm, width 102 cm, height 64 cm, and weight 19 kilograms. This solar cooker has 182,5 cm of reflector’s diameter, with 67,5 cm focal point. The method of unattended cooking power will be performed by 2 (two) different conditions (with windshield and without windshield). Based on the test results, the value of standard cooking power can’t be calculated accurately because the value of R2 is quite small/low. Standard stagnation temperature is 279°C, Standard sensible heating time is 114,1 seconds, the value of unattended cooking time are 84,3 minutes (with windshield) and 77,3 minutes (without windshield). Keyword Reference : solar cooker, parabolic solar cooker : 17 vii ABSTRAK Daryl (03320070012) RANCANG BANGUN KOMPOR TENAGA SURYA DENGAN MENGGUNAKAN LAPISAN REFLEKTIF 3M SCOTCHLITE Tugas Akhir, Fakultas Teknologi Industri 2010. (xvi + 88 halaman, 5 tabel, 31 gambar, 13 persamaan rumus) Memasak menjadi suatu kegiatan rutin dalam kehidupan manusia. Kompor tenaga surya (solar cooker) dapat menjadi alat memasak alternatif yang dapat digunakan oleh penduduk yang mengalami kesulitan akses terhadap kompor gas, listrik, dan kayu bakar. Kompor tenaga surya dengan bentuk reflektor parabola adalah jenis kompor tenaga surya yang akan digunakan pada penelitian ini dan umumnya dapat menghasilkan temperatur paling tinggi karena panas matahari difokuskan pada satu titik. Penelitian ini bertujuan untuk membuat sebuah kompor tenaga surya dan mengetahui hasil performa dari kompor tenaga surya. Pada pembuatan kompor ini dihasilkan kompor yang memiliki panjang 105 cm, lebar 102 cm, tinggi 64 cm, dan berat keseluruhan alat 19 kilogram. Diameter reflektor 182,5 cm dengan titik fokus 67,5 cm dari dasar reflektor. Pengujian dilakukan dengan menggunakan beberapa metode. Pada pengujian dengan metode unattended cooking power dilakukan dengan 2 kondisi yang berbeda, yaitu menggunakan windshield dan tidak menggunakan windshield. Berdasarkan hasil pengujian, nilai standard cooking power belum dapat dihitung secara akurat karena nilai R2 masih tergolong cukup kecil. Nilai standard stagnation temperature adalah 279,11oC. Nilai standard sensible heating time adalah 114,1 detik. Nilai unattended cooking time menggunakan windshield dan tidak menggunakan windshield secara berturutan adalah 84,3 menit dan 77,3 menit. Kata Kunci : solar cooker, parabolic solar cooker Referensi : 17 vi KATA PENGANTAR Pertama Saya mengucapkan puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah senantiasa memberikan berkat-Nya kepada Saya dalam bentuk kesehatan, semangat, dan hal penting lainnya sehingga Saya bisa mengerjakan dan menyelesaikan tugas akhir ini. Laporan Tugas Akhir yang berjudul “RANCANG BANGUN KOMPOR TENAGA SURYA DENGAN MENGGUNAKAN LAPISAN REFLEKTIF 3M SCOTCHLITE” ini dibuat untuk memenuhi sebagian dari syarat kelulusan jurusan Teknik Industri, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pelita Harapan. Waktu yang diberikan untuk melakukan penelitian dan pembuatan alat dengan tujuan agar dapat melihat manfaat nyata dari pembelajaran yang dilakukan adalah satu semester. Penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Laurence, MT selaku Dosen Pembimbing I, atas seluruh masukan, bimbingan, dan dukungannya dalam pembuatan laporan ini. 2. Bapak Eric Jobiliong, Ph.D selaku Dosen Pembimbing II, atas seluruh masukan, bimbingan, dan dukungannya dalam pembuatan laporan ini. 3. Bapak Dr. Ing Anthony Riman selaku koordinator Tugas Akhir. 4. Ibu Agustina Christiani, M.Eng.Sc yang telah membantu penyediaan alat yang dibutuhkan. 5. Semua anggota keluarga yang selalu memberikan dukungan dan bantuan selama pembuatan laporan ini. 6. Sally Theresia yang senantiasa memberikan dukungan penuh dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 7. Teman-teman Teknik Industri UPH yang selalu memberikan dukungan dan informasi selama pembuatan laporan ini. 8. dan pihak-pihak lainnya yang tidak mungkin disebutkan satu per satu. Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk meningkatkan kualitas dari laporan ini. Semoga laporan ini berguna bagi kita semua, akhir kata saya ucapkan terima kasih. Karawaci, 17 Desember 2010 Penulis viii DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL PERNYATAAN KEASLIAN KARYA TUGAS AKHIR PERSETUJUAN DOSEN PEMBIMBING TUGAS AKHIR PERSETUJUAN TIM PENGUJI TUGAS AKHIR ABSTRAK ......................................................................................................... vi ABSTRAK INGGRIS ........................................................................................ vii KATA PENGANTAR ...................................................................................... viii DAFTAR ISI ...................................................................................................... ix DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................xiii DAFTAR RUMUS ............................................................................................ xv DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xvi BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ................................................................................... 1 1.2 Pokok Permasalahan ........................................................................... 2 1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................ 3 1.4 Pembatasan Masalah........................................................................... 3 1.5 Sistematika Penulisan ......................................................................... 3 BAB II LANDASAN TEORI .............................................................................. 5 2.1 Desain Produk ................................................................................. 5 2.1.1 Rancangan (Design) ............................................................. 5 2.1.2 Produk (Product) ................................................................. 6 2.1.3 Proses Rancangan (Design Process) ..................................... 7 2.2 Desain Konseptual ........................................................................... 7 2.3 Kompor Tenaga Surya ..................................................................... 8 2.3.1 Prinsip Dasar Kompor Tenaga Surya .................................... 8 2.3.2 Tipe Kompor Tenaga Surya ................................................. 9 2.3.3 Keuntungan Kompor Tenaga Surya .................................... 12 2.3.4 Kekurangan Kompor Tenaga Surya .................................... 14 2.4 Kompor Tenaga Surya Parabola..................................................... 14 ix 2.5 Parabola......................................................................................... 15 2.6 Standar Pengujian Kompor Tenaga Surya ...................................... 16 2.6.1 Kondisi Pengujian .............................................................. 17 2.6.1.1 Faktor Lingkungan .............................................. 17 2.6.1.2 Faktor Terkontrol................................................. 18 2.6.1.3 Standar Pengukuran ............................................. 19 2.6.2 Jenis Pengujian .................................................................. 21 2.6.2.1 Standard Cooking Power ..................................... 21 2.6.2.2 Standard Stagnation Temperature........................ 22 2.6.2.3 Standard Sensible Heating Time .......................... 23 2.6.2.4 Unattended Cooking Time ................................... 25 2.7 Insolasi Horizontal......................................................................... 25 2.8 Gaya .............................................................................................. 26 2.9 Momen .......................................................................................... 27 2.10 Kesetimbangan Benda Tegar ......................................................... 27 BAB III METODE PENELITIAN ..................................................................... 29 3.1 Penelitian Pendahuluan ................................................................. 29 3.2 Identifikasi Masalah...................................................................... 29 3.3 Tujuan Penelitian .......................................................................... 30 3.4 Studi Pustaka ................................................................................ 30 3.5 Kajian bahan & Material ............................................................... 30 3.6 Konsep Desain .............................................................................. 30 3.7 Desain Detail ................................................................................ 31 3.8 Pembuatan Alat ............................................................................ 31 3.9 Pengujian Alat .............................................................................. 31 3.10 Analisis dan Pembahasan .............................................................. 31 3.11 Revisi Alat .................................................................................... 31 3.12 Kesimpulan dan Saran .................................................................. 32 BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA ............................... 34 4.1 Sejarah Penggunaan Kompor Tenaga Surya .................................. 34 4.2 Konsep Perancangan Alat ............................................................. 35 4.2.1 Kajian Bahan................................................................... 36 x 4.3 Diagram Fungsi ............................................................................ 36 4.3.1 Fungsi Menghasilkan Tenaga Panas ................................ 37 4.3.2 Fungsi Pengaturan Suhu .................................................. 42 4.3.3 Fungsi Memposisikan Wadah Makanan .......................... 47 4.4 Diagram Struktur .......................................................................... 48 4.5 Evaluasi Kesetimbangan Alat ....................................................... 49 4.6 Pengujian Kompor Tenaga Surya .................................................. 54 4.6.1 Standard Cooking Power................................................. 57 4.6.2 Standard Stagnation Temperature ................................... 62 4.6.3 Standard Sensible Heating Time ...................................... 64 4.6.4 Unattended Cooking Time ............................................... 65 4.6.4.1 Unattended Cooking Time Without Windshield .... 65 4.6.4.2 Unattended Cooking Time With Windshield ......... 67 BAB V ANALISIS DAN PEMBAHASAN ....................................................... 69 5.1 Analisis Pengujian Kompor Tenaga Surya .................................... 69 5.1.1 Aspek Lingkungan .......................................................... 69 5.1.2 Aspek Terkontrol ............................................................ 70 5.1.3 Standard Cooking Power................................................. 71 5.1.4 Standard Stagnation Temperature ................................... 72 5.1.5 Standard Sensible Heating Time ...................................... 73 5.1.6 Unattended Cooking Time ............................................... 73 5.1.7 Faktor Kelemahan ........................................................... 74 5.2 Analisis Biaya .............................................................................. 75 5.3 Evaluasi Performansi Kompor Tenaga Surya ................................ 77 5.4 Prosedur Penggunaan Kompor Tenaga Surya ................................ 77 5.5 Analisis Komponen Pendukung .................................................... 78 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 82 6.1 Kesimpulan .................................................................................. 82 6.2 Saran ............................................................................................ 83 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 86 LAMPIRAN ...................................................................................................... 88 xi DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Tabel Plotting .................................................................................... 39 Tabel 4.2 Tabel Plotting y’................................................................................ 41 Tabel 4.3 Data Panjang Bayangan ..................................................................... 43 Tabel 4.4 Data Waktu dan Sudut Per 15 menit .................................................. 45 Tabel 4.5 Data Insolasi Horizontal Rata-rata ..................................................... 55 xii DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Box Cooker ..................................................................................... 10 Gambar 2.2 Panel Cooker .................................................................................. 11 Gambar 2.3 Parabolic Cooker ........................................................................... 11 Gambar 2.4 Hybrid Solar Cooker ....................................................................... 12 Gambar 2.5 Parabola .......................................................................................... 16 Gambar 3.1 Metodelogi Penelitian ..................................................................... 32 Gambar 3.2 Metodelogi Penelitian Lanjutan ...................................................... 33 Gambar 4.1 Diagram Fungsi Kompor Tenaga Surya Parabola ............................ 36 Gambar 4.2 Contoh Parabola ............................................................................. 38 Gambar 4.3 Cahaya Datang................................................................................ 38 Gambar 4.4 Hasil Polynomial Fitting ................................................................. 40 Gambar 4.5 Pengukur Bayangan ........................................................................ 44 Gambar 4.6 Plotting sudut ................................................................................. 46 Gambar 4.7 Diagram Struktur Kompor Tenaga Surya Parabola .......................... 49 Gambar 4.8 Sketsa Rangka Awal ....................................................................... 50 Gambar 4.9 Free Body Diagram ........................................................................ 51 Gambar 4.10 Free Body Diagram (tampak atas) ................................................ 52 Gambar 4.11 Grafik Standard Cooking Power 15 April 2011............................. 58 Gambar 4.12 Grafik Standard Cooking Power 29 April 2011............................. 59 Gambar 4.13 Grafik Standard Cooking Power 3 Mei 2011 ................................ 60 Gambar 4.14 Grafik Standard Cooking Power 9 Mei 2011 ................................ 61 Gambar 4.15 Grafik Standard Cooking Power Gabungan .................................. 62 Gambar 4.16 Standard Stagnation Temperature ................................................. 63 Gambar 5.1 Reflektor......................................................................................... 77 Gambar 5.2 Lapisan Reflektif ............................................................................ 78 Gambar 5.3 Penyangga Wadah Masak ............................................................... 78 Gambar 5.4 Positioner ....................................................................................... 79 Gambar 5.5 Besi Alur Pengunci ......................................................................... 79 Gambar 5.6 Kaki Penyangga .............................................................................. 80 Gambar 5.7 Roda ............................................................................................... 80 xiii Gambar 5.8 Windshield ...................................................................................... 81 Gambar 5.9 Wadah Masak ................................................................................. 81 xiv DAFTAR RUMUS Persamaan 2.1 Persamaan Parabola Titik Pusat 0,0 ......................................... 16 Persamaan 2.2 Persamaan Parabola Titik Pusat Tidak 0,0 ............................... 16 Persamaan 2.3 Rumus Daya Kekuatan Masak ................................................. 21 Persamaan 2.4 Rumus Daya Kekuatan Masak Normalisasi.............................. 22 Persamaan 2.5 Rumus Standard Stagnation Temperature................................ 23 Persamaan 2.6 Persamaan Keseimbangan Energi Termal ................................ 23 Persamaan 2.7 Persamaan Waktu untuk Mencapai Keseimbangan Energi ....... 24 Persamaan 2.8 Rumus Standard Sensible Heating Time ................................... 24 Persamaan 2.9 Rumus Unattended Cooking Time ............................................ 25 Persamaan 2.10 Hukum Newton ...................................................................... 26 Persamaan 2.11 Momen ................................................................................... 27 Persamaan 2.12 Resultan Gaya ........................................................................ 28 Persamaan 2.13 Resultan Momen Gaya............................................................ 28 xv DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Data Pengujian Standard Cooking Power Lampiran 2 Data Pengujian Standard Sensible Heating Time Lampiran 3 Data Pengujian Standard Stagnation Temperature Lampiran 4 Data Pengujian Unattended Cooking Time Lampiran 5 Tabel Evaluasi Performansi Kompor Tenaga Surya Lampiran 6 Gambar Teknik xvi
