Jurnal Ilmiah Mustek Anim Ha Vol. 5 No. 3, Desember 2016 ISSN 2089-6697 RANCANG BANGUN MESIN PENGERING BIJI-BIJIAN (DRYER) Andriyono, Rusli Email : [email protected], [email protected] Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Musamus ABSTRAK Produk-produk pertanian yang berbentuk butiran, seperti: gabah jagung, padi, kacang kacangan, kopi, dan lain-lain memerlukan perhatian yang lebih serius, terutama pada proses pengawetan. Proses pengeringan memegang peranan penting dalam pengawetan produk hasil pertanian. Karakteristik pengeringan suatu bahan sangat diperlukan dalam merancang dan mengoperasikan alat pengering yang digunakan. Pada penelitian ini, biji-bijian hasil pertanian dikeringkan dengan dryer buatan sendiri yang menggunakan media pengering berupa udara kering yang dipanaskan dengan panas elemen pemanas listrik. Penentuan tingkat kekeringan biji-bijian ditentukan berdasarkan pengujian kadar air yang terkandung pada biji-bijian tersebut. Kata Kunci : Produk Pertanian, Pengeringan, Elemen Pemanas dalam proses kerjanya, hasil produksi juga PENDAHULUAN Pada era globalisasi saat ini dituntut hasil yang cepat, biaya rendah, menuntut orang untuk berperan aktif, dan menggunakan kreatifitas dan kemampuan konsumen sehingga usahanya dapat terus berinovasi suatu berjalan. Pengembangan dan penerapan produk yang berkualitas. Oleh karena itu, teknologi ini diharapkan akan mampu banyak pihak yang berlomba-lomba untuk mendukung program nasional pemerintah membuat atau mengembangkan teknologi dalam memajukan industri-industri kecil yang lebih maupun menengah, sehingga diharapkan peralatan-peralatan dengan ketersediaan teknologi ini akan guna memiliki ekonomis. menghasilkan manfaat Banyak dan dapat memenuhi bantu baru yang dibuat orang. Hal ini dapat dimaksudkan agroindustri di Indonesia. untuk membantu dan mempermudah dalam proses kerja. Selain 246 memicu permintaan berkembanganya Jurnal Ilmiah Mustek Anim Ha Vol. 5 No. 3, Desember 2016 ISSN 2089-6697 Perlakuan gabah selepas panen yaitu terdapat di distrik Kurik, Tanah Miring, harus segera dikeringkan karena kadar air Semangga dan Areal Wasur II. (BPS pada gabah setelah panen masih cukup Merauke, 2009). tinggi sekitar 24% - 26% bahkan bisa lebih. Apabila Kegiatan bercocok tanam pada gabah disimpan tanpa lahan sawah di Kabupaten Merauke yang proses pengeringan terlebih dahulu maka selalu dilaksanakan pada saat musim gabah jelas akan mengalami kerusakan penghujan, dikarenakan (Daulay, 2005). Penanganan pasca panen merupakan sawah yang dilakukan petani dalam melakukan meyebabkan musim panen raya terjadi proses pengeringan gabah masih dengan pada saat curah hujan yang cukup tinggi cara sehingga metode pengeringan alami sulit pemanfaatan matahari secara tenaga surya/sinar tadah hujan, Proses dilakukan dan menjadi kurang efektif. pengeringan secara alami ini sering Oleh karena itu hasil-hasil pertanian yang dilakukan dengan cara meletakan gabah di dihasilkan oleh para petani di kabupaten atas permukaan terpal atau hamparan Merauke harus segera dikeringkan agar lantai semen secara terbuka. tidak menjadi rusak. Untuk mengatasi Kabupaten langsung. sawahnya Merauke memiliki masalah tersebut, maka harus ada usaha jumlah penduduk sebanyak 195.747 jiwa pengembangan yang terbagi dalam beberapa distrik. terhadap pembuatan alat pengering biji- Jumlah luas areal persawahan di Merauke bijian. mencapai 26.849 hektar dan serta perencanaan hasil Dari uraian diatas maka kami coba produksi maksimal yang dapat dicapai tuangkan dalam suatu kajian ilmiah adalah 101.161 ton/tahun untuk gabah. berupa Kabupaten “RANCANG Merauke mempunyai visi yaitu menjadi lumbung pangan nasional di kawasan merupakan Kabupaten timur indonesia. komoditi Merauke, Gabah unggulan sehingga di perlu adanya upaya penanganan yang tepat agar mutu dari gabah tetap terjaga. Adapun sentra produksi tanaman padi di Merauke penelitian dengan BANGUN judul MESIN PENGERING BIJI-BIJIAN (DRYER)”. 1. Desain Perancangan Perancangan adalah kegiatan awal dari suatu rangkaian dalam proses pembuatan produk. Tahap perancangan tersebut dibuat keputusan-keputusan 247 Jurnal Ilmiah Mustek Anim Ha Vol. 5 No. 3, Desember 2016 ISSN 2089-6697 penting yang mempengaruhi kegiatan- kurang lebih 430 rpm diharapkan kadar air kegiatan menyusulnya luar dari gabah dapat dihilangkan. Kadar (Dharmawan, 1999: 1). Sehingga sebelum air luar adalah air yang menempel pada sebuah produk dibuat terlebih dahulu kulit gabah dan mempunyai prosentase dilakukan yang berat sampai dengan 75 % dari berat nantinya menghasilkan sebuah gambar gabah yang terkena hujan saat pemanenan. sketsa atau gambar sederhana dari produk Setelah kurang lebih 5 menit, lepaskan yang akan dibuat. Gambar sketsa yang flens poros dan matikan mesin. Kemudian telah dibuat kemudian digambar kembali nyalakan dengan aturan gambar sehingga dapat memutar tabung penampungan. Nyalakan dimengerti oleh semua orang yang ikut juga elemen pemanas. Hubungkan flens terlibat dalam proses pembuatan produk poros tersebut. Desain dan konstruksi alat memutar tabung penampungan sebesar 5 – perajang multifungsi dapat ditentukan 7 rpm selama kurang lebih 30 – 45 menit. berdasarkan pertimbangan Putaran rendah disertai dengan meniupkan antara lain dari segi tenaga penggerak, udara panas yang dihasilkan oleh elemen ukuran yang nyaman pemanas ini dilakukan untuk menurunkan tingkat kesulitan lain yang proses perancangan beberapa bagi operator, pengoperasian dan dynamo putaran kadar air penggerak rendah gabah yaitu sehingga untuk dengan gabah perawatannya, hasil dari pengeringan, memenuhi syarat untuk disimpan. (Gabah factor kering simpan). Setelah selesai, matikan kebisingan dan bahan yang digunakan. Gambar hasil perancangan dynamo adalah pemanasnya. Buka saluran pengeluaran hasil akhir dari proses penggerak dan elemen perancangan. untuk mengeluarkan gabah dari tabung 2. penampungan. Kadar air setelah proses Prinsip Kerja Alat Prinsip kerja alat ini berdasarkan putaran dan temperature pemanasan. pengeringan harus dibawah 14%. 3. Poros Gabah yang basah dimasukkan pada Poros merupakan salah satu bagian tabung penampungan. Tutup kembali terpenting dari setiap mesin, hampir saluran putar semua mesin merupakan tenaga bersama- mesin pemutar dan kaitkan flens poros sama dengan putaran. Putaran pertama agar tabung berputar. dalam trasmisi seperti itu dipegang oleh 248 pemasukan. Kemudian Pada putaran Jurnal Ilmiah Mustek Anim Ha Vol. 5 No. 3, Desember 2016 ISSN 2089-6697 poros, poros macam ini mendapat beban poros ini melalui kopling, roda gigi, puntir dan lentur. Daya ditrasmisikan puli sabuk, atau sprocket rantai dll. kepada poros mesin.poros ini melalui Poros transmisi yang relative mekanis yang mentransmisikan gerak pendek, seperti poros utama mesin berputar dan daya. Poros merupakan satu perkakas, dimana beban utamanya kesatuan dari sembarang sistem mekanis berupa di spindel.Syarat daya komponen b. Spindel alat mana adalah putaran ditransmisikan dari puntiran yang utama yang disebut harus penggerak utama, misalnya motor listrik dipenuhi poros ini adalah deformasi atau motor bakar, ke bagian lain yang harus berputar dari sistem. Oleh karenanya ukurannya harus teliti. poros memegang peranan utama dalam kecil dan bentuk serta c. Gandar transmisi dalam sebuah mesin. Poros seperti yang dipasang diantara roda-roda kereta barang, Tabel 1. Penggolongan Bahan Poros Golongan Baja lunak Kadar C (%) dimana tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak boleh berputar, disebut -0,15 gandar. Gandar Baja liat 0,2-0,3 hanya memperoleh Baja agak keras 0,3-0,5 kecuali Baja keras 0,5-0,8 penggerak dia akan mengalami beban Baja sangat keras 0,8-1,2 puntir jika juga beban lentur digerakkan oleh Perhitungan yang digunakan dalam merancang poros (Sularso, 1978:4) utama yang mengalami beban puntir Poros dibedakan menjadi tiga macam berdasarkan penerusan dayanya dan beban lentur antara lain: a. Besar tegangan bahan yang di (Sularso, 1991:1) yaitu: ijinkan a. σ =( Poros transmisi Poros macam ini mendapatkan beban puntir murni atau puntir dan lentur. Daya ditransmisikan kepada ) (Sularso, 1991:23) Keterangan: σ = tegangan yang diijinkan σ = kekuatan tarik (N/mm²) (N/mm²) 249 Jurnal Ilmiah Mustek Anim Ha Vol. 5 No. 3, Desember 2016 ISSN 2089-6697 S T = factor keamanan C = faktor pemakaian b. Perhitungan gaya – gaya pada 4. Bantalan Bantalan merupakan elemen mesin poros 1) Menghitung daya rencana P f . P (kW) (Sularso, 1991:7) Keterangan: yang mampu menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolakbaliknya dapat berlangsung secara halus, Pd = daya rencana (kW) aman, Fc = faktor koreksi 1991:103). Bantalan harus cukup kokoh P untuk memungkinkan poros serta elemen = daya nominal (kW) mesin dan panjang umur (Sularso, lainnya bekerja dengan baik. 2) Menghitung momen yang terjadi Adapun jenis-jenis dari bantalan dapat pada poros diklasifikasikan sebagai berikut : T = 9,74 x 10 (Sularso, 1) Atas Dasar Gerakan Bantalan Terhadap Poros. 1991:7) a. Bantalan luncur (Sliding Keterangan: T Contact Bearing) = momen rencana b. Bantalan gelinding (Rolling (kg.mm) n = putaran poros (rpm) c. Menentukan diameter poros d= , Contact Bearing) 2) Atas Dasar Arah Beban Terhadap Poros. a. Bantalan radial (K M) + (K T) b. Bantalan aksial dan c. Bantalan khusus (Sularso, 1991:18) Pemasangan Keterangan: d = diameter poros (mm) bantalan poros diantara poros dan dudukan bertujuan Km = faktor koreksi momen untuk lentur mengurangi gesekan dan mengurangi memperlancar serta putaran menambah poros, M = momen lentur (kgmm) panas Kt = faktor koreksi momen poros.Syarat bantalan poros harus presisi puntir 250 = momen puntir (kgmm) ketahanan Jurnal Ilmiah Mustek Anim Ha Vol. 5 No. 3, Desember 2016 ISSN 2089-6697 ukuran yang tinggi sehingga tidak kocak Rasio kecepatan yang puli dalam bekerja. penggerak Perhitungan yang digunakan dalam berbanding terbalik dengan rasio diameter perancangan bantalan antara lain: jarak bagi puli. Asumsi ini dengan a. Beban ekivalen dan antara digerakkan menganggap tidak ada selip (di bawah P = (X. F ) + (Y. F )(G. Niemann, beban normal). Jadi kecepatan linier garis 1999:261) jarak bagi dari kedua puli adalah sama dan keterangan: sama dengan kecepatan sabuk, P = Beban eqivalen L. Mott, P.E., 2009: 241). (Robert X = Faktor radial Y = Faktor Aksial Fr = Beban radial (kg) Fa = Beban aksial (kg) b. Umur nominal, L adalah : L= Gambar 1. Pulley Type – V (G.Niemann, 1999:265) L = 10 . ( 1999:265) (G.Niemann, 1999:260) . ) (G.Niemann, 6. Keterangan: Sabuk Sabuk adalah elemen transmisi gaya L = Umur nominal (rpm) yang fleksibel yang dipasang secara ketat C = Beban nominal dinamis (kg) pada puli atau cakra (Robert L. Mott, P.E., P = Beban eqivalen (kg) 2009: 240). Ada beberapa jenis sabuk yang sering dipakai antara lain: 5. Puli (Pulley) a. Sabuk rata (Flat belt) Alur melingkar untuk membawa sabuk, disebut sheave. (sheave) dinyatakan Ukuran Adalah jenis paling sederhana, puli sering terbuat dari kulit atau berlapis dengan diameter karet. Permukaan pulinya juga rata jarak bagi, sedikit lebih kecil dari pada dan diameter luar puli. penggeraknya dibatasi oleh gesekan halus, sehingga gaya murni antara sabuk dan puli. 251 Jurnal Ilmiah Mustek Anim Ha Vol. 5 No. 3, Desember 2016 ISSN 2089-6697 b. Sabuk sinkron (Synchronous belt) yang memisahkan antara dua buah Sering juga disebut sabuk gilir poros (timing memungkinkannya bellt), yang bergerak mengakibatkan tidak mengunakan bersama puli (juga disebut sprocket) transmisi langsung dengan roda yang mempunyai alur-alur yang gigi.V-belt merupakan sebuah solusi sesuai dengan gigi-gigi pada sisi yang dapat digunakan.V-belt adalah dalam sabuk.Hanya dibatasi oleh salah satu transmisi penghubung kekuatan tarik sabuk dan kekuatan yang geser gigi-giginya. mempunyai penampang trapesium. c. Sabuk bergigi terbuat Dalam dari karet penggunaannya dan V-belt Sabuk ini digunakan pada puli dibelitkan mengelilingi alur puli standar ini yang berbentuk V pula. Bagian belt mempunyai yang membelit pada puli akan V. menyebabkan gigi-gigi sabuk fleksibilitas dan efisiensi yang lebih mengalami tinggi dibandingkan dengan sabuk- lebar sabuk standar. Sabuk ini dapat bertambah beropesari pada diameter puli yang 1991:163).V-belt banyak digunakan kecil. karena V-belt sangat mudah dalam d. Sabuk-V penangananya dan murah harganya. bagian sehingga dalamnya besar akan (Sularso, Bentuk-V menyebabkan sabuk-V Selain itu V-belt juga memiliki dapat terjepit alur dengan kencang, keungulan lain dimana V-belt akan memperbesar dan menghasilhan transmisi daya yang memungkinkan torsi yang tinggi besar pada tegangan yang relatif dapat ditransmisikan sebelum terjadi rendah selip.Sebagian besar sabuk memiliki dengan transmisi roda gigi dan senar-senar rantai, V-belt bekerja lebih halus gesekan serabut berkekuatan tarik tinggi yang ditempatkan pada diameter jarak bagi dari penampang melintang sabuk, yang berguna untuk meningkatkan kekuatan tarik pada sabuk.Jarak yang cukup jauh 252 lengkungan serta jika dan tak bersuara. dibandingkan Jurnal Ilmiah Mustek Anim Ha Vol. 5 No. 3, Desember 2016 ISSN 2089-6697 Keterangan: P = daya (kW) Pd= daya rencana (kW) fc = factor koreksi b. Momen rencana (T1,T2) T = 9,74x10 x Gambar 2. Penampang V-belt (kg.mm) (Sularso, 1991:7) (G.Niemann, 1999:276) Keterangan: Penampang V-belt dapat diperoleh atas dasar daya rencana dan putaran poros pengerak. Daya rencana dihitung dengan mengalikan daya yang diteruskan dengan Pd= daya rencana (kW) n1= putaran poros penggerak (rpm) c. Kecepatan sabuk (v) dapat menghubungkan poros-poros yang v= sejajar dengan arah putaran yang sama. V- v = kecepatan puli (m/s) belt selain juga memiliki keungulan dp= diameter puli kecil (mm) dibandingkan dengan transmisi-transmisi n1= putaran puli kecil (rpm) faktor koreksi. Transmisi V-belt hanya yang lain, kelemahan V-belt juga dimana memiliki V-belt dapat memungkinkan untuk terjadinya slip. Oleh karena itu, maka perencanaan V-belt (Sularso, 1991: 166) Keterangan: d. Panjang keliling (L) L = 2C + D −d D +d + (Sularso, 1991: 170) f. Sudut kontak () perlu dilakukan untuk memperhitungkan jenis sabuk yang digunakan dan panjang sabuk yang akan digunakan. Perhitungan yang digunakan dalam perancangan Vbelt antara lain: Perhitungan yang θ = 180 − 1991: 173) Faktor koreksi (kθ) = 0,99° Keterangan: digunakan dalam perancangan V-belt L = panjang keliling antara lain: = sudut kontak a. Daya rencana (Pd) P = f xP (Sularso, 1991:7) (Sularso, C = jarak sumbu poros (mm) Dp= diameter puli besar (mm) 253 Jurnal Ilmiah Mustek Anim Ha Vol. 5 No. 3, Desember 2016 ISSN 2089-6697 dp= diameter puli kecil (mm) Gambar 4. Pasak Jika momen rencana dari poros adalah T (Kg.mm) dan diameter poros adalah ds (mm), maka gaya tangensial F Gambar 3. Sabuk V (Kg) pada permukaan poros adalah 7. Pasak Benam Pasak adalah suatu elemen mesin F= / Menurut lambang pasak, gaya yang dipakai untuk menetapkan bagian- geser bekerja pada penampang mendatar b bagian mesin seperti roda gigi, spocket, x 1 (Kg/mm2) oleh gaya F (Kg). Dengan puli, dll pada poros. Pasak benam demikian tegangan geser τk (Kg/mm2) mempunyai yang ditimbulkan adalah: bentuk segi empat, sisi sampingnya harus pas dengan alur pasak agar tidak menjadi koyak dan rusak. Untuk pasak, umumnya dipilih bahan yang mempunyai kekuatan tarik lebih 60 kg/mm2 , lebih kuat dari pada porosnya. Kadang-kadang sengaja dipilih bahan yang lemah untuk pasak, sehingga pasak akan lebih dulu rusak dari pada poros atau nafnya. Ini disebabkan karena harga pasak yang murah dan dapat menggantinya. τk= Ɩ Tegangan geser yang diinginkan t ka (Kg/mm2) panjang pasak L1 (mm) yang diperlukan dapat diperoleh :τ Ka Harga τ Ka adalah harga yang diperoleh dengan membagi kekuatan tarik σb dengan faktor keamanan SFk1 x SFk2. Harga SFk1 umumnya diambil 6 dan SFk2 diambil antara1-1,5 jika beban dikenakan secara perlahan-lahan antara 1,5-3 jika dikenakan dengan tumbukan ringan, dan antara 2-5 jika dikenakan secara tiba-tiba dan dengan tumbukan berat.Gaya keliling F (Kg) yang sama dikenakan pada luas permukaan samping pasak. Kedalam alur 254 Jurnal Ilmiah Mustek Anim Ha Vol. 5 No. 3, Desember 2016 ISSN 2089-6697 pasak pada poros dinyatakan dengan t1 benda kerja yang akan dilas. Setelah dapat dan kedalam alur pasak dengan naf dipastikan bahwa ada arus listrik mengalir dengan t2. dari elektroda kebenda kerja, elektroda Harga Pa adalah sebesar 8 (kg/mm2) ditarik sedikit menjauhi benda kerja ± 3 untuk poros diameter kecil, 10 kg mm. Jarak benda kerja dan elektroda (kg/mm2) untuk poros berdiameter besar disebut panjang busur nyala, suhu busur dan setengah dari harga-harga diatas nyala sekitar 38000 C, oleh suhu yang untuk poros berputaran tinggi. Perlu tinggi tersebut diperhatikan bahwa lebar pasak yang melemah. sebaiknya antara 25-35 % dari diameter elektroda dan logam Terjadinya busur nyala tersebut poros dan panjang pasak jangan terlalu disebabkan panjang dengan dibandingkan dengan listrik antara kedua kutub (elektroda dan diameter pooros (antara 0,75-1,5 ds). benda Karena lebar dan tinggi pasak sudah tegangan busur nyala. Tinggi tegangan distandarkan, busur nyala ini adalah antara 25-36 Volt, maka gaya yang oleh kerja), las belum perbedaan tegangan tegangan ini digunakan disebut ditimbulkan oleh gafa F yang besar bila tegangan hendaknta diatasi dengan menyesuaikan tersebut lebih tinggi lagi yaitu 70-85 Volt. panjang pasak. Namun demikian, pasak Terdapat dua macam las listrik, yang terlalu panjang tidak dapat menahan dilihat dari arah arusnya yaituarus listrik tekanan yang merata pada permukaannya. AC dan arus listrik DC. Arus listrik AC Jika terdapat pembatasan pada ukuran (Alternating Current) disebut juga arus atau poros dapat dipakai ukuran yang bolak- balik, disebut demikian karena arah tidak setandar atau diameter moros harus arusnya bolak- balik dari + ke – dan – ke dikoreksi. +. Arus listrik DC juga disebut arus searah karena arah arusnya bergerak sepanjang 8. Pengelasan Mengelas penghantar hanya dalam satu arah. listrik adalah menyambung dua bagian logam atau lebih dengan jalan perlahan menggunakan busur nyala listrik. Cara membangkitkan busur nyala adalah elektroda disentuhkan ke 255 Jurnal Ilmiah Mustek Anim Ha Vol. 5 No. 3, Desember 2016 ISSN 2089-6697 A. Diagram Alir Penelitian Gambar 5. Sketsa Alat Pengering Biji – Bijian Tabel 2. Keterangan Gambar 1.5 No. Nama Bagian No Saluran 1 Masuk Biji- 7 bijian 2 3 4 5 6 Tabung Penampungan Elemen Pemanas Bantalan Pully / Kopling Flens 8 9 10 11 Nama Bagian Mesin Penggerak Saluran Pengeluaran Rangka Rantai Penggerak Dinamo Penggerak V- Belt Gambar 6. Diagram Alir Penelitian 256 Jurnal Ilmiah Mustek Anim Ha Vol. 5 No. 3, Desember 2016 ISSN 2089-6697 PENUTUP sederhana dan draf publikasi ilmiah A. Kesimpulan nasional. Dari uraian laporan kemajuan penelitian penerapan produk terapan ini, DAFTAR PUSTAKA dapat 1. Daulay, Saipul Bahri. 2005. Pengering disimpulkan beberapa hal diantaranya: Padi, Universitas Sumatra Utara 1. Produk dan desain dari alat pengering biji-bijian telah terbuat dengan 2. Frans Jusuf Daywin dkk. 2008. Mesin – Mesin Budidaya Pertanian dimensi PxLxT adalah 225 x 110 x di Lahan Kering, Graha Ilmu. 140 (cm). Yogyakarta 55511. 2. Kapasitas alat pengering biji-bijian 3. G.Niemann dan Ir Anton Budiman. dapat menampung 200 s/d 250 kg biji- 1999. Elemen Mesin jilid I, PT bijian hasil pertanian (padi, jagung, ERLANGGA, Cicaras Jakarta 13740. kedelai, kacang tanah dll). 4. Hermawan, Yuni. 2005. Sistem Pengering Gabah dengan Efek Tarikan Cerobong Berbahan Bakar Limbah B. Saran Adapun saran dikemukakan dari yang laporan akan kemajuan Sekam, Universitas Jember, Jember. 5. Mochammad Machrus Adhim, Dkk. penelitian ini adalah: 2013.Spin Dry_Pad: 1. Dalam pendanaan penelitian, perlu Pengering Biji-Bijian Berbasis Sistem Putar diperhatikan waktu pencairan dana Otomasi penelitian besaran dana yang akan Kualitas Dan Produktivitas Ud Sumber diberikan bagi peneliti agar penelitian Rejeki, Institut Teknologi Sepuluh dapat dilaksanakan secara maksimal Nopember, Surabaya. dan target luarannya dapat tercapai. 2. Karena keterbatasan dana penelitian (Pengajuan Dana 73.960.000, dan Untuk Mesin Meningkatkan 6. Sularso dan Suga Kiyokatsu. 1997. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Awal Rp. Elemen Mesin, PT. Pradnya Paramita, disetujui Rp. Jakarta. 50.000.000,-), beberapa hasil luaran untuk tahun pertama belum dapat dicapai, diantaranya draf paten 257