PERANCANGAN KONSTRUKSI TEMPERATURE CONTROL SYSTEM PADA ...... · case (pembungkus), inlet (saluran...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

PERANCANGAN KONSTRUKSI TEMPERATURE CONTROL SYSTEM PADA ALIRAN FLUIDA VISCOUS DI DALAM PIPA

(Studi Kasus Temperature Control System Tipe II untuk Lini Produksi Kecap PT. Lombok Gandaria)

Skripsi Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

WAHYU PRABAWATI P.H. I 1307058

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011


commit to user viii

ABSTRAK

Wahyu Prabawati P.H, NIM: I1307058. PERANCANGAN KONSTRUKSI TEMPERATURE CONTROL SYSTEM PADA ALIRAN FLUIDA VISCOUS DI DALAM PIPA (Studi Kasus Temperature Control System Tipe II untuk Lini Produksi Kecap PT. Lombok Gandaria). Skripsi. Surakarta : Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Oktober 2011.

Penurunan produktivitas sering terjadi akibat dari meningkatnya viskositas bahan pada suatu aliran pipa. Permasalahan ini terjadi pada PT. Lombok Gandaria, tepatnya pada lintasan produksi, ketika mengalirkan kecap dari tangki ke mesin filler. Untuk mengatasi hal tersebut, telah dirancang sebuah Temperature Control System. Hasil observasi menunjukkan Temperature Control System tersebut mampu meningkatkan temperatur output fluida viscous dari temperatur awal 29°C menjadi 34°C. Namun, kinerja Temperature Control System tersebut belum efisien terutama disebabkan oleh desain konstruksi yang belum sempurna. Penelitian ini bertujuan untuk merancang konstruksi Temperature Control System tipe II sebagai perbaikan dari Temperature Control System sebelumnya (yang disebut sebagai tipe I).

Penelitian ini merupakan perancangan produk dalam skala laboratorium yang dilengkapi dengan pengujian. Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini adalah metodologi perancangan produk yang diawali dengan tahap identifikasi dan deskripsi masalah. Setelah itu, dilakukan penentuan konsep rancangan yang merupakan jawaban atas kebutuhan perbaikan desain. Selanjutnya, konsep rancangan yang dihasilkan diwujudkan dalam sebuah prototipe. Pada tahap akhir, dilakukan pengujian terhadap Temperature Control System untuk mengetahui kinerjanya.

Konstruksi Temperature Control System tipe II menghasilkan rancangan yang mempunyai kinerja lebih efisien dengan sirip yang terbuat dari tembaga, isolasi panas yang lebih baik dan kebutuhan daya elemen pemanas yang diturunkan dari 1600 watt menjadi 1400 watt dapat menaikkan temperatur mencapai range 33°C-34°C dari kondisi awal 28°C dengan proses pre-heating 20 menit.

Kata kunci: heat exchanger, thermodinamika, perpindahan panas, performansi

sirip, mekanika fluida, fluida viscous xviii +111 halaman; 82 gambar; 9 tabel; 2 lampiran; daftar pustaka: 14 (1984-2010)


commit to user ix

ABSTRACT

Wahyu Prabawati P.H, NIM: I1307058. TEMPERATURE CONTROL SYSTEM DESIGN CONSTRUCTION OF VISCOUS FLUID FLOW IN PIPES (Temperature Control System Case Study for Type II Production Line Ketchup PT. Lombok Gandaria). Thesis. Surakarta: Department of Industrial Engineering Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, October 2011.

The productivity oftenly slow down as a result of the increased viscosity of the material in a pipe flow. This problem occur in PT. Lombok Gandaria, exactly on the production line when the ketchup is flowing from the tank to the filler machine. To overcome this situation, a Temperature Control System has been designed. The observation result show the design of Temperature Control System was able to increase the output temperature of the viscous fluid than the initial temperature of 29°C to 34°C. However, the performance of Temperature Control System was not efficient because of the design construction. This research aims to design the construction of Temperature Control System Type II as an improvement from the previous Temperature Control System (referred to as type I).

This research is a laboratory scale product design that is equipped with testing. This study used a product design methodology that begins with problem identification and description. After that, there was a determination of design concept which was a response of the needs of the design improvements. The next step, the design concept was realized in a detail design. At the final phase, there was a tests on Temperature Control System to determine its performance.

Construction of Temperature Control System Type II result designs that have a more efficient performance with fins that made of copper, the better heat insulator and heater requirement from 1600 watt to 1400 watt can increase the temperature up to range 33°C to 34°C from the initial conditions 28°C with pre-heating process 20 minutes. Key words: heat exchanger, thermodynamics, heat transfer, performance fins, fluid mechanics, viscous fluid xviii +111 pages; 82 pictures; 9 tables; 2 appendixes; references: 14 (1984-2010)


commit to user

x

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ....…………………………………….………............. i

HALAMAN PENGESAHAN………………………………………………. ii

HALAMAN VALIDASI……………………………………………………. iii

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH………….. iv

SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH………………. v

KATA PENGANTAR………………………………………………………. vi

ABSTRAK…………………………………………………………………… viii

ABSTRACT…………………………………………………………………. ix

DAFTAR ISI…………………………………………………………............ x

DAFTAR TABEL…………………………………………………………… xiii

DAFTAR GAMBAR…………………………………………………….….. xiv

DAFTAR LAMPIRAN…………………………………………….……….. xviii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah...………………………………..…… I-1

1.2 Perumusan Masalah…………………………………..……...... I-2

1.3 Tujuan Penelitian .………………………………..……...……. I-3

1.4 Manfaat Penelitian..………………………………..……...…... I-3

1.5 Batasan Masalah……………………………………………..... I-3

1.6 Asumsi…………………………………………………….…... I-4

1.7 Sistematika Penulisan……………………………………..…... I-4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Heat Exchanger…………………………….………………….. II-1

2.1.1 Heat Exchanger Shell and Tube……………...………..... II-1

2.1.2 Pemilihan Kriteria Heat Exchanger…………...………… II-2

2.2 Thermodinamika…………………………………..….……...... II-2

2.3 Perpindahan Panas…………………………………….………. II-3

2.3.1 Konduksi………………………………….……………... II-4


commit to user

xi

2.3.2 Konveksi……………….….……….…………............... II-5

2.3.3 Radiasi ……..…………………..……….………….….. II-5

2.3.4 Perpindahan Panas Pada Sirip…………………….….... II-6

2.3.5 Performansi Sirip…………………………………….… II-9

2.4 Mekanika Fluida…………………….……….…………........ II-12

2.4.1 Fluida…………………….……….…………................ II-13

2.4.2 Kerapatan (Density) Fluida…….………….…………... II-13

2.4.3 Kekentalan (Viskositas) Fluida. …….…………………. II-14

2.4.4 Tekanan Dalam fluida ………………………….……... II-15

2.4.5 Aliran Fluida Dalam Pipa…….……………………….. II-15

2.5 Kajian Pustaka…….………………………………………… II-16

2.5.1 Penelitian Terdahulu…………………………………... II-16

2.5.2 State Of The Art…….……………………………..….. II-18

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Identitas Penelitian……………………………….……….…. III-1

3.2 Kerangka Pikir……………………………………………….. III-1

3.3 Metodologi Penelitian…………………………………….…. III-3

3.3.1 Tahap Studi Awal........................................................... III-5

3.3.2 Tahap Pengolahan Data.................................................. III-6

3.3.3 Analisis dan Interpretasi Hasil........................................ III-11

3.3.4 Kesimpulan dan Saran.................................................... III-11

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

4.1 Identifikasi dan Deskripsi Permasalahan…………………….. IV-1

4.2 Kebutuhan Perbaikan Rancangan………………………….… IV-10

4.3 Spesifikasi Rancangan………………….………………….… IV-13

4.4 Bill of Material………………………………………………. IV-39

4.5 Estimasi Biaya……………………………………………….. IV-40

4.6 Realisasi Perbaikan Desain ………………………………….. IV-41

4.7 Pengujian Hasil Rancangan………………………………….. IV-50

4.8 Penyempurnaan Hasil rancangan………………………….…. IV-58


commit to user

xii

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

5.1 Analisis Hasil Penelitian………………………………….…... V-1

5.1.1 Analisis Hasil Rancangan………………………………. V-1

5.1.2 Analisis Hasil Pengujian……………………………..…. V-5

5.2 Interpretasi hasil penelitian.......………..…………………….... V-12

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan…………………………………….…………...… VI-1

6.2 Saran……………………………………………………….…. VI-2

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN


commit to user

I-1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG MASALAH

Heat exchanger adalah perangkat yang memberi efek transfer energi antara

dua atau lebih fluida pada temperatur yang berbeda (Kuppan, 2000). Salah satu

jenis heat exchanger berdasarkan konstruksinya meliputi tipe shell and tube

(selubung dibagian luar pipa dan tabung dibagian dalam) yang dalam berbagai

modifikasi konstruksinya banyak digunakan dalam proses industri. Hal ini sejalan

dengan apa yang dikatakan Ulaan (2008), yaitu tipe shell and tube mempunyai

keuntungan, antara lain dapat dibuat dengan berbagai jenis material yang

disesuaikan dengan temperatur, mudah membersihkannya, konstruksinya

sederhana dan prosedur pengoperasiannya mudah. Sedangkan salah satu aplikasi

dari heat exchanger tipe shell and tube adalah rancangan Temperature Control

System pada aliran fluida viscous di dalam pipa yang dikerjakan oleh Permatasari

(2010).

Permatasari (2010) mengembangkan Temperature Control System pada

aliran fluida viscous di dalam pipa yang digunakan untuk mengatur temperatur

aliran kecap dalam pipa dengan udara panas yang dihembuskan diantara pipa

kecap dan selubungnya. Hasil dari rancangan ini adalah Temperature Control

System mampu meningkatkan temperatur output fluida viscous dari temperatur

awal 29°C hingga temperatur 34°C. Namun, desain konstruksi Temperature

Control System yang ada saat ini belum efisien yang diindikasikan dari lamanya

proses pre-heating. Pre-heating berguna untuk mempersiapkan alat agar berfungsi

dengan baik saat produksi dimulai. Pada observasi awal dan perhitungan

perpindahan panas dari Temperature Control System dengan total daya elemen

pemanas 1600 watt, seharusnya proses pre-heating memerlukan waktu kurang

dari 10 menit untuk mencapai temperatur 33°C-34°C. Tetapi, kondisi aktual dari

desain konstruksi Temperature Control System pada aliran fluida viscous di dalam

pipa memerlukan waktu hingga 40 menit (Permatasari, 2010). Proses pre-heating

alat ini lebih lama dibandingkan dengan kondisi yang dipersyaratkan untuk proses


commit to user

I-2

pre-heating pada fasilitas produksi di PT. Lombok Gandaria yang berkisar antara

10-20 menit sehingga hal ini dapat berpotensi menimbulkan delay.

Setelah dilakukan observasi lebih lanjut, desain konstruksi Temperature

Control System ini masih terdapat beberapa kekurangan, khususnya pada bagian

case (pembungkus), inlet (saluran masuk udara), throttle pada exhaust (katup

saluran buang), isolasi panas, pipa untuk mengalirkan fluida viscous, dan fin

(sirip). Bagian-bagian tersebut diduga telah mengalami penurunan dari sisi fungsi

jika dibandingkan pada saat pertama kali Temperature Control System ini dibuat.

Disamping dilihat dari kinerjanya yang telah menurun, hal ini dapat dilihat secara

langsung dari menurunnya tingkat kerapatan pada bagian-bagian yang

berpasangan dan telah rusaknya beberapa komponen karena oksidasi. Jika bagian-

bagian tersebut dikaji kembali dan dilakukan perbaikan, Temperature Control

System akan dapat berfungsi seperti sediakala bahkan dapat bekerja lebih efisien

serta diperoleh sistem yang lebih reliabel, khususnya jika perbaikan diarahkan

pada aspek fungsionalitas (functionality) dan kemampurawatannya

(maintainability). Untuk mengukur seberapa besar peningkatan kinerja alat ini

tentu saja diperlukan pengujian, baik berupa pengujian kinerja sistem keseluruhan

maupun pengujian sistem secara parsial.

Berdasarkan uraian tentang permasalahan yang ada, pada dasarnya

penelitian ini memandang perlunya perancangan konstruksi Temperature Control

System yang baru untuk aliran fluida viscous di dalam pipa tersebut. Perancangan

Temperature Control System ini tidak dikerjakan dari awal tetapi lebih diarahkan

untuk perbaikan terhadap rancangan yang lama. Selanjutnya perancangan ini akan

dinamakan sebagai Temperature Control System tipe II yang merupakan

perbaikan dari rancangan Temperature Control System tipe I.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Perumusan masalah dari penelitian ini adalah bagaimana merancang

konstruksi (case, inlet, throttle pada exhaust, dan fin) Temperature Control

System tipe II pada aliran fluida viscous di dalam pipa supaya dapat bekerja lebih

efisien serta diperoleh sistem yang lebih reliabel, dengan mengacu pada kondisi

lini produksi kecap di PT. Lombok Gandaria.


commit to user

I-3

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Tujuan yang ingin dicapai oleh penelitian ini, yaitu menghasilkan

rancangan Temperature Control System tipe II dalam bentuk prototipe yang dapat

bekerja lebih efisien serta mempunyai sistem yang lebih reliabel.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Manfaat yang diperoleh dari hasil penelitian ini, sebagai berikut:

1. Memberi informasi ilmiah berupa hasil pengujian dan analisis untuk

pengembangan Temperature Control System.

2. Hasil dari penelitian ini dapat digunakan sebagai salah satu bahan

pertimbangan untuk PT. Lombok Gandaria dalam menjaga tingkat kestabilan

temperatur kecap.

1.5 BATASAN MASALAH

Dalam penelitian ini diperlukan pengembangan konsep untuk memperoleh

hasil rancangan yang memiliki kinerja lebih tinggi dan tidak mengabaikan konsep

dasarnya. Batasan masalah pada penelitian ini, sebagai berikut:

1. Penelitian ini merupakan perancangan produk dalam skala laboratorium yang

dilengkapi dengan pengujian. Sedangkan kasus PT. Lombok Gandaria hanya

dijadikan referensi untuk mendapatkan informasi yang berguna untuk

menghasilkan spesifikasi rancangan, bukan sebagai tempat pengujian.

2. Penelitian ini dibatasi dari sisi fungsionalitas (functionality) dan

kemampurawatan (maintainability) untuk mendapatkan sistem yang lebih

reliabel.

3. Kondisi aliran kecap optimal pada temperatur 33°C -34°C.

4. Perancangan Temperature Control System mengacu pada pipa fluida viscous

yang digunakan untuk mengalirkan kecap menuju filler machine (mesin

pengisi) di PT. Lombok Gandaria, yaitu merupakan pipa besi galvanis

dengan diameter luar 60 mm, panjang 1600 mm dan tebal 2,5 mm.

5. Penelitian ini menggunakan larutan Carboxymethyl Cellulose (CMC) sebagai

pengganti kecap yang memiliki beberapa karakteristik, khususnya

viskositasnya mendekati kecap.


commit to user

I-4

1.6 ASUMSI PENELITIAN

Asumsi penelitian yang digunakan dalam penelitian ini, sebagai berikut:

1. Temperatur kecap pada saat memasuki Temperature Control System bersifat

tetap dan merata dan tidak mempengaruhi hasil pengujian ruangan.

2. Kondisi aliran kecap lancar dan tidak berpotensi menimbulkan gelembung

pada kecap saat dikemas.

3. Sampel distribusi temperatur yang diambil mewakili penyebaran temperatur

kecap di sepanjang aliran pipa.

1.7 SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika penulisan dibuat agar dapat memudahkan pembahasan

penyelesaian masalah dalam penelitian ini. Penjelasan mengenai sistematika

penulisan, yaitu:

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini menguraikan berbagai hal mengenai latar belakang penelitian,

perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan

masalah, asumsi dan sistematika penulisan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menguraikan teori-teori yang akan dipakai untuk mendukung

penelitian, sehingga perhitungan dan analisis dilakukan secara teoritis.

Tinjauan pustaka diambil dari berbagai sumber yang berkaitan

langsung dengan permasalahan yang dibahas dalam penelitian.

BAB III : METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi identitas penelitian, kerangka pikir, dan metodologi

penelitian berupa tahapan yang dilalui dalam penyelesaian masalah

secara umum yang berupa gambaran terstruktur dalam bentuk

flowchart sesuai dengan permasalahan yang ada mulai dari studi

pendahuluan, pengumpulan data sampai dengan pengolahan data dan

analisis.


commit to user

I-5

BAB IV : PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Bab ini berisi identifikasi dan deskripsi permasalahan, kebutuhan

perbaikan rancangan, spesifikasi rancangan, bill of material, estimasi

biaya, realisasi perbaikan desain, pengujian hasil rancangan, dan

penyempurnaan hasil rancangan.

BAB V : ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

Bab ini memuat uraian analisis hasil penelitian yang terdiri dari análisis

hasil rancangan dan analisis hasil pengujian serta intepretasi dari hasil

pengolahan data yang telah dilakukan.

BAB VI : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini menguraikan target pencapaian dari tujuan penelitian dan

kesimpulan yang diperoleh dari pembahasan masalah. Bab ini juga

menguraikan saran dan masukan bagi kelanjutan penelitian.


commit to user

II-1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menguraikan tentang teori-teori dan kajian pustaka untuk

mendukung penelitian, sehingga pelaksanaan penelitian, pengolahan data dan

analisis permasalahan dapat dilakukan secara teoritis. Berikut diuraikan mengenai

teori yang berkaitan dengan penelitian.

2.1 HEAT EXCHANGER

Heat exchanger (alat penukar panas) merupakan perangkat yang memberi

efek pertukaran energi antara dua atau lebih fluida pada temperatur yang berbeda

(Kuppan, 2000). Dalam heat exchanger, fluida dipisahkan oleh permukaan

perpindahan panas, dan idealnya mereka tidak bergabung. Heat exchanger terdiri

dari elemen-elemen seperti inti atau matriks yang berisi permukaan heat

exchanger dan distribusi cairan elemen-elemen seperti headers atau tangki, pipa

saluran masuk dan keluar, nozzle, dan lain sebagainya. Secara umum, heat

exchanger diklasifikasikan menurut konstruksi, proses pertukaran panas, derajat

kekompakan permukaan, susunan katup, pengaturan aliran, fase dari proses fluida,

dan mekanisme pertukaran panas (Kuppan, 2000).

2.1.1 Heat Exchanger Shell and Tube

Heat exchanger shell and tube merupakan salah satu tipe penukar panas

menurut konstruksi yang paling banyak digunakan (Kuppan, 2000). Hampir tidak

ada batasan operasi temperatur dan tekanan pada heat exchanger jenis ini.

Gambar 2.1 menunjukkan bentuk spesifik dari shell and tube dengan beberapa

tabung satu fase shell and tube dan baffles.

Gambar 2.1 Shell and tube dengan beberapa tabung Sumber: Incropera dan Dewitt, 1996


commit to user

II-2

2.1.2 Pemilihan Kriteria Heat Exchanger

Pemilihan heat exchanger adalah proses seorang desainer memilih heat

exchanger jenis tertentu untuk diaplikasikan pada berbagai heat exchanger yang

ada (Kuppan, 2000). Pemilihan kriteria pada heat exchanger bermacam-macam,

namun kriteria utama heat exchanger adalah jenis fluida yang akan ditangani,

tekanan operasi dan temperatur, fungsi panas, dan biaya. Fluida yang terlibat

dalam perpindahan panas dapat dikarakteristikkan dari temperatur, tekanan, fase,

sifat fisik, toksisitas, korosivitas, dan kecenderungan fouling. Ketika memilih heat

exchanger maka beberapa hal yang dipertimbangkan (Kuppan, 2000), terdiri dari:

bahan konstruksi, arus tarif, skema aliran, kinerja parameter-efektivitas termal dan

penurunan tekanan, kecenderungan fouling, jenis dan fase cairan, perawatan,

inspeksi, pembersihan, ekstensi dan kemungkinan perbaikan, ekonomi secara

keseluruhan, teknik pembuatan, dan permintaan pengawasan.

2.2 THERMODINAMIKA

Istilah thermodinamika berasal dari bahasa Yunani yaitu therme (kalor) dan

dynamis (gaya), artinya kemampuan benda panas untuk menghasilkan kerja

(Moran dan Shapiro, 2006). Thermodinamika menggunakan konsep sistem dan

volume kendali. Sistem digunakan apabila terdapat bahan dalam jumlah yang

tetap. Volume kendali adalah ruang dimana massa dapat mengalir. Sedangkan

segala yang berada diluar sistem dikategorikan sebagai bagian dari lingkungan

sistem (Moran, dan Shapiro, 2006).

Menurut Moran dan Shapiro (2006) jenis sistem thermodinamika dasar ada

2 yaitu sistem tertutup (closed system) dan volume atur (control volume). Pada

sistem tertutup terdapat materi dalam jumlah yang tetap. Sistem tertutup

digunakan pada materi dalam jumlah tertentu saja. Sedangkan volume atur adalah

ruang dimana massa dapat mengalir (Moran dan Shapiro, 2006).

Thermodinamika merupakan fisik cabang ilmu pengetahuan yang

berhubungan dengan hukum yang mengatur aliran energi dari satu bentuk ke

bentuk lain (Haddad dkk., 2005). Hukum pertama thermodinamika menjelaskan

kesetaraan antara panas dan kerja serta menyatakan bahwa di antara semua sistem

transformasi, sistem energi adalah kekal. Oleh karena itu, energi tidak dapat


commit to user

II-3

diciptakan dari ketiadaan dan tidak dapat dimusnahkan, melainkan hanya bisa

dipindahkan dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Hukum kedua thermodinamika

menyatakan bahwa sistem energi adalah kekal (Haddad dkk., 2005).

2.3 PERPINDAHAN PANAS

Perpindahan panas adalah energi yang terjadi karena perbedaan temperatur

antara benda atau material (Incropera dan Dewitt, 1996). Sedangkan kalor

merupakan energi yang berpindah. Kalor berpindah dari satu benda ke benda yang

lain sebagai hasil dari perbedaan temperatur. Jika dua benda pada kondisi

temperatur yang berbeda disatukan maka kalor berpindah dari benda yang lebih

panas ke benda yang lebih dingin. Hal ini menyebabkan temperatur pada benda

yang dingin meningkat sedangkan temperatur pada benda yang panas menurun

(Incropera dan Dewitt, 1996). Menurut Arisworo dkk (2004), kalor dapat

dirumuskan dalam bentuk persamaan:

Q= m . c. ∆T………………………………………………...……..…... (2.1)

dengan keterangan rumus, sebagai berikut:

Q = kalor [J]

m = massa zat [kg]

c = kalor jenis [J/kg0C]

∆T = kenaikan suhu [0C]

Sedangkan untuk mengetahui jumlah perpindahan kalor yang digunakan pada

suatu benda yang mempunyai temperatur berbeda menggunakan rumus:

Q= Q1 + Q2 + Q3 …………………..……………………………….… (2.2)

Kemampuan untuk menyerap kalor ditentukan oleh sifat dari zat yang disebut

kalor jenis. Pengertian dari kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan

untuk menaikkan suhu setiap 1 kilogram zat sebesar 10 celcius. Setiap zat

mempunyai nilai kalor jenis yang berbeda. Semakin besar kalor jenis suatu zat,

maka kemampuan untuk mengubah suhu zat tersebut semakin sulit (Arisworo

dkk., 2004).


commit to user

II-4

Kalor jenis dirumuskan sebagai berikut:

TmQ

cD

=.

………………………………………...………...……..…… (2.3)

Satuan dari kalor jenis adalah kalori/gram0C atau dalam sistem SI adalah

joule/kilogram0C. Dalam pembagiannya, perpindahan kalor dibagi menjadi tiga

mekanisme perpindahan kalor yaitu konduksi, konveksi dan radiasi (Incropera dan

Dewitt, 1996).

Gambar 2.2 Konduksi, konveksi, dan radiasi dari jenis perpindahan panas

Sumber: Incropera dan Dewitt, 1996

Gambar 2.2 menjelaskan bahwa ketika sebuah gradient temperatur berada

dalam medium stasioner pada sebuah zat padat atau fluida maka digunakan syarat

konduksi untuk perpindahan panas yang terjadi melewati media. Syarat konveksi

digunakan untuk perpindahan panas yang terjadi antara sebuah permukaan dan

fluida yang bergerak ketika mereka berada pada temperatur yang berbeda. Jenis

ketiga dari perpindahan panas dinamakan radiasi panas dimana semua permukaan

panas dari temperatur yang terbatas memancarkan energi pada bentuk gelombang

elektromagnetik. Oleh karena itu, ketiadaan dari sebuah medium pada sebuah

aliran perpindahan panas menyebabkan radiasi antara dua permukaan pada

temperatur yang berbeda (Incropera dan Dewitt, 1996).

2.3.1 Konduksi

Konduksi merupakan zat gas sebuah gradient pada temperatur yang pada

gradient tersebut tidak terdapat gerakan (Incropera dan Dewitt, 1996).


commit to user

II-5

Gambar 2.3 menunjukkan zat gas yang menempati ruang antara dua permukaan

yang dipertahankan pada temperatur berbeda.

Gambar 2.3 Perpindahan panas konduksi akibat aktivitas molekul Sumber: Incropera dan Dewitt, 1996

2.3.2 Konveksi

Jenis konveksi perpindahan panas terdiri dari dua mekanisme. Dalam

perpindahan energi ke pergerakan acak molekul atau difusi, energi juga ditransfer

oleh bagian besar atau makroskopik, dan pergerakan dari fluida (Incropera dan

Dewitt, 1996). Perpindahan panas konveksi terjadi antara fluida yang bergerak

dan batas permukaan ketika keduanya berada pada temperatur yang berbeda

seperti gambar 2.4.

Gambar 2.4 Perpindahan panas konveksi fluida Sumber: Incropera dan Dewitt, 1996

2.3.3 Radiasi

Radiasi panas adalah energi yang dipancarkan oleh suatu zat yang berada

pada temperatur yang terbatas (Incropera dan Dewitt, 1996). Meskipun radiasi


commit to user

II-6

terjadi dari permukaaan benda padat namun aliran radiasi juga dapat terjadi dari

fluida dan zat gas. Perpindahan radiasi terjadi lebih efisien pada kondisi vakum

total seperti dalam media tertentu. Gambar 2.5 menunjukkan energi kalor yang

yang disebarkan secara radiasi serta radiasi antara permukaan dan lingkungan.

Gambar 2.5 Perpindahan panas radiasi (a) pada permukaan, dan (b) radiasi antara permukaan dan lingkungan Sumber: Incropera dan Dewitt, 1996

2.3.4 Perpindahan Panas Pada Sirip

Istilah permukaan yang diperluas (extended surface) biasa digunakan untuk

menggambarkan sebuah kasus khusus yang melibatkan perpindahan panas oleh

konduksi dan perpindahan panas oleh konveksi (Incropera dan Dewitt, 1996).

Kombinasi antara konduksi dan konveksi ditunjukkan pada gambar 2.6 yang

menjelaskan bahwa dengan T1 > T2, gradient temperatur pada arah x meneruskan

transfer panas oleh konduksi pada elemen panas.

Gambar 2.6 Kombinasi konduksi dan konveksi pada struktur elemen Sumber: Incropera dan Dewitt, 1996


commit to user

II-7

Meskipun situasi berbeda yang melibatkan pengaruh kombinasi konduksi,

penerapan yang paling sering adalah sebuah permukaan yang diperluas.

Permukaan yang diperluas digunakan untuk meningkatkan perpindahan panas

antara benda padat dan fluida. Seperti sebuah permukaan yang diperlukan dan

disebut dengan sirip (Incropera dan Dewitt, 1996). Gambar 2.7 menunjukkan

penggunaan sirip untuk meningkatkan perpindahan panas dari sebuah dinding

datar.

Gambar 2.7 Penggunaan sirip untuk meningkatkan perpindahan kalor dari sebuah dinding datar (a) permukaan rata/kosong (b) permukaan bersirip Sumber: Incropera dan Dewitt, 1996

Gambar 2.7a menunjukkan bahwa jika Ts dibuat tetap maka laju

perpindahan panas dapat ditingkatkan. Koefisien perpindahan kalor konveksi (h)

dapat ditingkatkan dengan menaikkan kecepatan fluida, dan temperatur fluida

(T∞) dikurangi. Untuk menaikkan h dilakukan dengan menggunakan fan atau

blower dengan menaikkan kecepatan gerakan fluida, tetapi memerlukan daya

untuk menggerakkannya. Gambar 2.7b menunjukkan bahwa laju perpindahan

panas dapat ditingkatkan dengan cara meningkatkan luas permukaan melintang

apabila terjadi konveksi. Hal ini dilakukan dengan cara menambahkan sirip pada

dinding lingkungan ke fluida. Konduktivitas termal bahan sirip mempunyai

pengaruh yang kuat pada distribusi temperatur sepanjang sirip, sehingga

mempengaruhi tingkat laju perpindahan panas yang akan dinaikkan. Idealnya,


commit to user

II-8

bahan sirip harus memiliki konduktivitas termal yang tinggi untuk

meminimalisasi variasi temperatur dari dasar sirip ke ujung sirip. Macam-macam

konfigurasi sirip ditunjukkan pada gambar 2.8.

Gambar 2.8 Konfigurasi sirip (a) sirip lurus penampang seragam (b) sirip lurus penampang tidak seragam (c) sirip annular (d) sirip pin Sumber: Incropera dan Dewitt, 1996

Kecepatan transfer panas dengan sebuah sirip dapat ditentukan dengan

mengetahui distribusi temperatur di sepanjang sirip, yaitu dengan keseimbangan

energi pada sebuah permukaan yang diperluas (ditunjukkan pada gambar 2.9) dan

mengasumsikan kondisi satu dimensi dalam arah longitudinal (x) meskipun

konduksi di dalam sirip sebenarnya dua dimensi (Incropera dan Dewitt, 1996).

Gambar 2.9 Keseimbangan energi pada sebuah permukaan yang diperluas Sumber: Incropera dan Dewitt, 1996


commit to user

II-9

2.3.5 Performansi Sirip

Efektifitas sirip merupakan perbandingan laju perpindahan kalor dengan

adanya sirip dengan laju perpindahan kalor tanpa adanya sirip. Efektifitas sirip

dilambangkan dengan fe . Rumus untuk efektifitas sirip, yaitu:

bc

ff OhA

q

b,

=e ……………………………………………..…………… (2.4)


fe = efektifitas sirip [%]

fq = perpindahan panas pada sirip [W]

h = koefisien konveksi [W/m2]

Ac = luas penampang yang bervariasi terhadap x [m2]

Ukuran lain untuk performansi sirip dinyatakan dengan efisiensi sirip ( fh ).

Potensi penggerak maksimum untuk konveksi adalah perbedaan temperatur antara

dasar (x = 0) dan fluida θb = Tb -T∞. Sehingga laju maksimum dimana sirip dapat

melepaskan energi adalah laju yang terjadi jika seluruh permukaan sirip berada

pada temperatur dasar sirip. Rumus dari efisiensi sirip adalah:

?bmax f

fff hA

q

q

q==h ………………………………………………..….. (2.5)

fA dirumuskan, sebagai berikut:

fA = 2 π (r22c – r2

1) ………………………..……...………………….... (2.6)

keterangan rumus:

fh = efisiensi sirip [%]

fq = perpindahan panas pada sirip [W]

h = koefisien konfeksi [W/m2]

fA = luas permukaan sirip [m2]

= temperatur [oK]

r22c = jari-jari yang bervariasi terhadap x [m]

r21 = jari-jari [m]


commit to user

II-10

Sedangkan langkah-langkah untuk mencari efisiensi sirip segi empat dengan

konveksi pada bagian ujungnya, sebagai berikut:

1. Menentukan luas pipa yang tidak tertutup sirip pada sirip segi empat, yaitu:

Aw = 2 π r1 (H - Nt) ……………………………………...…………(2.7)

keterangan rumus:

Aw = pipa yang tidak tertutup sirip [m2]

r1 = jari-jari [m]

H = panjang pipa bagian bersirip [m]

Nt = panjang penampang sirip yang menempel pada pipa [m]

2. Menentukan luas permukaan total pipa pada sirip segi empat, yaitu:

At = NAf + 2 π r1………………..……..…………...………........... (2.8)

keterangan rumus:

At = luas permukaan total pipa [m2]

N = luas sirip kecil [m2]

Af = luas permukaan sirip [m2]

r1 = jari-jari [m]

3. Menentukan luas permukaan extended, yaitu:

Ap = Lc x t……………..…..……………..……………................... (2.9)

keterangan rumus:

Ap = luas permukaan extended [m2]

Lc = panjang penampang yang bervariasi terhadap x [m]

t = tebal sirip [m]

Sehingga, efisiensi sirip segi empat dengan konveksi pada bagian ujungnya

dinyatakan dengan:

2/12/3 )/( pf kAhLc=h ………………………………………............ (2.10)




Lc = panjang penampang yang bervariasi terhadap x [m]

k = konduktivitas termal [W/m.K]

Ap = luas permukaan extended [m2]


commit to user

II-11

Efisiensi fin annular dengan profil segiempat dapat digambarkan secara grafis

seperti ditunjukkan pada gambar 2.10.

Gambar 2.10 Efisiensi sirip lurus (profil segiempat, segitiga, dan

parabolatik) Sumber: Incropera dan Dewitt, 1996

Sedangkan untuk efisiensi sirip annular dengan profil segiempat ditunjukan

dengan gambar 2.11.

Gambar 2.11 Efisiensi sirip lurus annular dengan profil segiempat

Sumber: Incropera dan Dewitt, 1996


commit to user

II-12

4. Mencari perpindahan panas menggunakan rumus, sebagai berikut:

qt = hAt [1 – t

f

ANA

(1- η)] θb………………………………........... (2.11)


qt = perpindahan panas keseluruhan [W]


At = luas permukaan total pipa [m2]

N = luas sirip kecil [m2]

Af = luas permukaan sirip [m2]


= temperatur [oK]

5. Perpindahan panas pada permukaan tanpa sirip, dinyatakan dengan rumus:

qw = h ( 2 π r1 H ) θb………………………………....................... (2.12)


qw = perpindahan panas pada permukaan tanpa sirip [W]


r1 = jari-jari [m]

H = panjang pipa bagian bersirip [m]

= temperatur [oK]

Sehingga perpindahan panas, dinyatakan dengan rumus:

Δq = qt - qw………………………………......................................... (2.13)


Δq = perpindahan panas total

qt = perpindahan panas keseluruhan [W]

qw = perpindahan panas pada permukaan tanpa sirip [W]

2.4 MEKANIKA FLUIDA

Mekanika fluida adalah ilmu yang menggunakan hukum dasar mekanika

dan thermodinamika untuk menggambarkan gerakan-gerakan fluida (Durst,

2008). Mekanika fluida mempelajari perilaku dari zat-zat cair dan gas dalam

keadaan diam ataupun bergerak (Munson dkk., 2006). Apabila terdapat

kompresibilitas yang cukup besar, prinsip-prinsip thermodinamika


commit to user

II-13

dipertimbangkan. Tekanan uap menjadi penting bila terdapat tekanan, dan tarikan

permukaan yang mempengaruhi kondisi statik dan kondisi aliran dalam lubang-

lubang kecil (Giles, 1984).

2.4.1 Fluida

Fluida adalah semua bahan yang cenderung berubah bentuknya walaupun

mengalami gaya luar yang sangat kecil (Soenoko dan Gunadiarta, 2009). Bila

berada dalam keseimbangan, fluida tidak dapat menahan gaya tangensial atau

gaya geser. Semua fluida memiliki suatu derajat kompresibilitas dan memberikan

tahanan kecil terhadap perubahan bentuk. Fluida dapat digolongkan ke dalam zat

cair atau zat gas. Perbedaan utama antara zat cair dan zat gas (Giles, 1984), yaitu:

1. Zat cair praktis tidak kompresibel, sedangkan zat gas kompresibel dan

seringkali harus diperlakukan demikian.

2. Zat cair mengisi volume tertentu dan mempunyai permukaan bebas sedangkan

zat gas dengan massa tertentu mengembang sampai mengisi seluruh bagian

wadah tempatnya.

2.4.2 Kerapatan (Density) Fluida

Kerapatan sebuah fluida didefinisikan sebagai massa fluida per satuan

volume. Kerapatan sebuah fluida dilambangkan dengan huruf Yunani ρ (rho) dan

digunakan untuk mengkarakteristikkan massa sebuah sistem fluida (Munson dkk.,

2006). Nilai kerapatan dapat bervariasi cukup besar diantara fluida yang berbeda

namun untuk zat-zat cair, variasi tekanan dan temperatur umumnya hanya

memberikan pengaruh kecil terhadap nilai ρ (Munson dkk., 2006). Rapat suatu zat

adalah massa dari volume suatu zat tersebut (Giles, 1984). Kerapatan dapat

dirumuskan, sebagai berikut:

ρ = vm

…..……..................................................................................... (2.14)


ρ = kerapatan [gram/cm3]

m = massa [gram]

v = volume [cm3]


commit to user

II-14

Bila kerapatan suatu benda lebih besar dari kerapatan air maka benda tersebut

tenggelam dalam air. Tetapi, bila kerapatannya lebih kecil maka benda tersebut

mengapung (Tipler, 1998).

2.4.3 Kekentalan (Viskositas) Fluida

Kekentalan (viskositas) suatu fluida adalah sifat yang menentukan besar

daya tahannya terhadap gaya geser (Giles, 1984). Kekentalan diakibatkan oleh

pengaruh antara molekul-molekul fluida. Kekentalan cairan berkurang dengan

bertambahnya temperatur tapi tidak dipengaruhi oleh perubahan tekanan. Giles

(1984), kekentalan kinematik berubah-ubah bersama tekanan secara berlawanan

karena rapat gas berubah bersama perubahan tekanan (temperatur tetap).

Nilai viskositas tergantung dari fluida tertentu, dan setiap fluida pula

viskositasnya tergantung pada temperatur. Fluida yang tegangan gesernya

berhubungan secara linier terhadap laju regangan geser sering disebut sebagai laju

deformasi angular dan digolongkan sebagai fluida Newtonian (dari Hukum I

Newton). Namun, kebanyakan fluida baik zat cair maupun zat gas adalah fluida

Newtonian (Munson dkk., 2003).

Fluida yang mengencer akibat geseran, viskositas nyatanya berkurang

dengan meningkatnya laju geseran, sehingga fluida tersebut semakin kuat

mengalami geseran (viskositasnya berkurang). Sedangkan fluida yang mengental

akibat geseran, viskositas nyatanya meningkat dengan peningkatan laju geseran

sehingga fluida semakin kuat mengalami geseran yang menyebabkan fluida

tersebut semakin kental (Munson dkk., 2003).

Viskositas bervariasi dari fluida yang satu ke fluida yang lain dan viskositas

bervariasi menurut temperatur untuk suatu jenis fluida tertentu. Viskositas dari zat

cair berkurang dengan kenaikan temperatur. Sementara untuk zat gas, peningkatan

temperatur menyebabkan peningkatan viskositas. Perbedaan dalam pengaruh

temperatur terhadap viskositas pada zat cair dan zat gas diakibatkan dari

perbedaan struktur molekulnya (Munson dkk., 2003). Molekul-molekul zat cair

jaraknya berdekatan dengan gaya kohesi yang kuat antara molekul dan hambatan

yang berhubungan dengan gaya antar molekul. Dengan meningkatnya temperatur,

gaya kohesi berkurang dan mengakibatkan berkurangnya hambatan terhadap


commit to user

II-15

gerakan. Viskositas adalah indeks dari hambatan maka viskositas berkurang

dengan menaikkan temperatur (Munson dkk., 2003).

2.4.4 Tekanan Dalam Fluida

Tekanan adalah suatu karakteristik yang sangat penting dari medan fluida

(Munson dkk., 2006). Tekanan fluida dipancarkan dengan kekuatan yang sama ke

semua arah dan bekerja tegak lurus pada suatu bidang. Dalam bidang datar yang

sama kekuatan tekanan dalam suatu cairan sama. Tekanan dinyatakan dengan

gaya dibagi dengan luas (Giles, 1984) seperti persamaan 2.15.

p (N/m2 atau Pa) =dAdP

…………………….……...………………..…... (2.15)

2.4.5 Aliran Fluida Dalam Pipa

Aliran dari suatu fluida nyata lebih rumit dari aliran suatu fluida ideal.

Gaya geser antara partikel fluida dengan dinding batasnya dan antara partikel

fluida itu sendiri dihasilkan dari kekentalan fluida nyata. Ada dua jenis aliran

mantap dari fluida nyata aliran itu (Giles, 1984), sebagai berikut:

1. Aliran laminer,

Dalam aliran laminer partikel fluidanya bergerak di sepanjang lintasan-

lintasan lurus, sejajar dalam lapisan atau laminae. Besarnya kecepatan dari

laminae yang berdekatan tidak sama. Aliran laminer diatur oleh hukum yang

menghubungkan tegangan geser ke laju perubahan bentuk sudut, yaitu hasil

kali kekentalan fluida dan gradient kecepatan atau τ = µ dv/dy. Kekentalan

fluida dominan yang berguna untuk mencegah setiap kecenderungan menuju

kondisi-kondisi turbulen.

2. Aliran turbulen,

Dalam aliran turbulen partikel bergerak secara serampangan ke semua arah.

Tegangan geser untuk aliran turbulen dapat dinyatakan:

dydv

)( hmt += ................................................................................... (2.16)

h merupakan sebuah faktor yang tergantung pada kerapatan fluida dan

gerakan fluida. Faktor pertama (µ) menyatakan efek-efek dari gerakan

kekentalan dan faktor kedua (h ) menyatakan efek-efek dari gerakan turbulen.


commit to user

II-16

2.5 KAJIAN PUSTAKA

Kajian pustaka terdiri dari penelitian yang telah dilakukan oleh peneliti

terdahulu dan state of the art penelitian yang mendukung adanya penelitian ini.

2.5.1 Penelitian Terdahulu

Beberapa penelitian yang mendasari perancangan konstruksi Temperature

Control System pada aliran fluida viscous di dalam pipa telah dilakukan oleh para

peneliti terdahulu. Permatasari (2010) meneliti tentang perancangan Temperature

Control System pada internal flow fluida viscous (Studi Kasus pada Perusahaan

Kecap dan Saus PT. Lombok Gandaria) yang memiliki masalah pada lintasan

produksi ketika mengalirkan kecap kental dari tangki ke filler machine (mesin

pengisi). Permasalahan menjadi lebih kompleks ketika temperatur melebihi titik

optimal yang menyebabkan timbulnya gelembung pada permukaan kecap.

Temperatur optimal tersebut pada kondisi 33°C-34°C. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa rancangan Temperatur Control System dengan konsep

perpindahan panas secara konveksi pada sistem heat exchanger terpilih sebagai

alternatif rancangan terbaik. Temperatur Control System dipasang di pipa aliran

pada jarak 1,2 m sebelum filler machine (mesin pengisi). Perangkat ini terdiri dari

pemanas, fan, fins, dan rangkaian sistem kontrol yang digunakan untuk mencapai

stabilitas temperatur fluida viscous yang optimal. Keterkaitan antara penelitian

Permatasari (2010) dengan penelitian ini adalah sebagai acuan untuk merancang

prototipe Temperatur Control System tipe II.

Priscilla (2010) melakukan penelitian mengenai penentuan setting level

optimal parameter Temperature Control System (Studi Kasus pada Perusahaan

Kecap dan Saus PT. Lombok Gandaria) untuk menjaga kondisi aliran fluida

dalam temperatur yang stabil dan optimal. Teknik yang digunakan adalah teknik

full factorial experiment yang digunakan untuk mendapatkan lokasi pemasangan

sensor LM35 dan konsumsi energi yang optimal dari Temperatur Control System.

Hasil eksperimen yang dilakukan terhadap lokasi pemasangan sensor LM35

didapatkan setting level optimal pemasangan sensor pada jarak 3,7 cm yang

mampu menghasilkan kestabilan temperatur output pada range 33,5 ± 0,5°C

dengan tingkat keberhasilan 94,44%. Sedangkan optimasi konsumsi energi


commit to user

II-17

dicapai melalui pengaktifan seluruh pemanas dan pengaturan putaran kipas pada

kecepatan tinggi. Mempertimbangkan besarnya rata-rata selisih temperatur output

dan target yang dicapai dan hasil eksperimen konfirmasi konsumsi energi, maka

setting level optimal yang dihasilkan dapat dijadikan rekomendasi untuk instalasi

Temperatur Control System. Keterkaitan antara penelitian Priscilla (2010) dengan

penelitian ini adalah sebagai acuan dalam pemasangan sensor LM35.

Fuadi dan Harismah (2004) melakukan penelitian tentang pengaruh

pemasangan sirip terhadap jumlah panas yang dipindahkan pada alat penukar

panas anulus. Studi kasus pada penelitian ini adalah pada industri kimia.

Penelitian ini memodifikasi alat penukar panas jenis annulus dengan cara

memasang sirip pada permukaan pipa. Penelitian ini dapat meningkatkan transfer

panas sehingga mengurangi biaya pemakaian alat penukar panas serta dapat

menekan biaya operasi dan perawatan. Hasil dari penelitian ini menunjukkan

bahwa penambahan sirip yang dipasang pada pipa dapat meningkatkan

kemampuan transfer panas sekitar 11,5% setiap satu sirip. Keterkaitan antara

penelitian Fuadi dan Harismah (2004) dengan penelitian ini adalah memberikan

referensi bahwa penambahan sirip yang dipasang pada pipa dapat meningkatkan

kemampuan transfer panas.

Sunu (2008) melakukan penelitian tentang analisis perbandingan

pemasangan sirip pada pipa bergetar terhadap perpindahan panas. Penelitian ini

bertujuan mengetahui perbandingan pemasangan sirip pada pipa bergetar terhadap

perpindahan panas dan pipa tanpa sirip dan tanpa bergetar. Hasil penelitian ini

menunjukkan bahwa sirip yang terpasang meningkatkan jumlah luasan panas pada

permukaan pipa. Penelitian ini memberikan referensi bahwa kecepatan aliran

fluida berpengaruh terhadap perpindahan panas dan pemasangan sirip pada

penukar kalor heat exchanger dapat mengefisienkan pemakaian energi.


commit to user

II-18

2.5.2 State Of The Art (SOTA)

Pada dasarnya, target yang ingin dicapai oleh PT. Lombok Gandaria adalah

produk kecap yang diproduksi tanpa cacat dan produktivitas tinggi. Faktor yang

perlu diperhatikan untuk mencapai target tersebut adalah kondisi filler machine

(mesin pengisi), kualitas bahan baku, proses penyimpanan, proses pengaliran

kecap dari pipa ke filler, temperatur optimum dan kondisi botol. Namun, target

yang ingin dicapai oleh PT. Lombok Gandaria ini pada kenyataannya belum

berhasil.

Kondisi produksi pada PT. Lombok Gandaria menggambarkan ketika

temperatur keluaran kecap berada dibawah 33°C maka hasil produksi kecap

cenderung menurun dan tidak memenuhi target. Kendala dalam sistem aliran

fluida viscous di dalam pipa ini berdampak akhir pada penurunan tingkat

produktivitas kecap filler (Permatasari, 2010). Oleh sebab itu, Permatasari (2010)

merancang suatu alat yang berfungsi untuk menjaga kestabilan Temperatur

Control System yang diharapkan dapat menjaga kestabilan temperatur kecap

sehingga aliran dalam kecap lancar dengan tetap menjaga kualitas produk kecap.

Akan tetapi, desain konstruksi Temperatur Control System yang ada saat

ini belum optimum, sehingga dirancang tipe II untuk konstruksi Temperatur

Control System. Keterkaitan antara penelitian tipe I dan tipe II akan dijelasakan

secara detail dengan menggunakan SOTA pada gambar 2.13. Sedangkan target

yang ingin dicapai PT. Lombok Gandaria ditunjukkan pada gambar 2.12.


commit to user

II-19

Gambar 2.12 Target PT. Lombok Gandaria


commit to user

II-20

State of the art (SOTA) merupakan pencapaian paling tinggi dari sebuah

proses pengembangan. State of the art pada penelitian ini menjelaskan keterkaitan

penelitian antara Temperatur Control System tipe I dengan Temperatur Control

System tipe II.

Gambar 2.13 menunjukkan state of the art penelitian Temperatur Control

System, sehingga dapat dilihat keterkaitan antara hubungan penelitian yang sedang

diteliti saat ini, yaitu pada Temperatur Control System tipe II dengan penelitian

yang sudah diteliti sebelumnya, yaitu pada Temperatur Control System tipe I.

Pada tipe I, penelitian dilakukan oleh Permatasari dan Priscilla (2010). Penelitian

ini membahas desain konstruksi, uji performansi dan desain kontrol dari

Temperatur Control System. Bagian-bagian tersebut saling berkaitan satu sama

lain.

Penelitian Temperatur Control System tipe II merupakan lanjutan dari

penelitian Temperatur Control System tipe I. Seperti halnya dengan penelitian

Temperatur Control System tipe I, pada penelitian Temperatur Control System

tipe II ini juga membahas tentang desain konstruksi, uji performansi dan desain

kontrol. Namun pada penelitian tipe II dibahas pula mengenai simulasi dan desain

optimasi yang bertujuan untuk memperoleh rekomendasi perbaikan alat

Temperatur Control System tipe III pada penelitian selanjutnya.

Fokus dari skripsi mengenai perancangan konstruksi temperature control

system pada aliran fluida viscous di dalam pipa adalah pada desain konstruksi dan

uji performansi untuk mengukur seberapa besar peningkatan kinerja alat berupa

pengujian kinerja sistem keseluruhan maupun pengujian sistem secara parsial. Hal

ini bertujuan supaya Temperature Control System dapat bekerja lebih efisien serta

diperoleh sistem yang lebih reliabel, khususnya jika perbaikan diarahkan pada

aspek fungsionalitas (functionality) dan kemampurawatannya (maintainability).


commit to user

II-21

Sedangkan untuk state of the art penelitian temperature control system internal flow fluida viscous ditunjukkan pada gambar 2.13.

Gambar 2.13 State Of The Art (SOTA) penelitian temperature control system


commit to user

III-1

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Pada bab ini membahas identitas penelitian, kerangka pikir yang mendasari

adanya penelitian ini, dan metode yang digunakan dalam penelitian beserta

penjelasan setiap tahapannya.

3.1 IDENTITAS PENELITIAN

Penelitian yang akan dibahas pada skripsi ini adalah perancangan

konstruksi Temperature Control System pada aliran fluida viscous di dalam pipa.

Penelitian ini tidak dikerjakan dari awal tetapi lebih diarahkan untuk perbaikan

terhadap rancangan penelitian dari Permatasari (2010) yang berjudul perancangan

Temperature Control System pada internal flow fluida viscous. Oleh sebab itu,

penelitian ini disebut juga dengan penelitian Temperature Control System tipe II.

Penelitian ini merupakan perancangan produk dalam skala laboratorium yang

dilengkapi dengan pengujian.

Fokus dari penelitian Temperature Control System tipe II adalah pada

desain konstruksi dan uji performansi. Desain konstruksi membahas perbaikan

terhadap rancangan Temperature Control System tipe I yang masih dapat

disempurnakan, sedangkan uji performansi membahas pengujian kinerja sistem

keseluruhan maupun pengujian sistem secara parsial. Hasil dari penelitian adalah

Temperature Control System tipe II diharapkan dapat bekerja lebih efisien serta

diperoleh sistem yang lebih reliabel, khususnya dari sisi fungsionalitas

(functionality) dan kemampurawatannya (maintainability).

3.2 KERANGKA PIKIR

Kerangka pikir yang mendasari penelitian Temperature Control System tipe

II karena beberapa faktor yang terkait dengan kondisi rancangan Temperature

Control System tipe I, seperti case (pembungkus), inlet (saluran masuk udara),

throttle pada exhaust (katup saluran buang), isolasi panas, pipa untuk mengalirkan

fluida viscous, dan fin (sirip). Gambar 3.1 adalah model kerangka pikir yang

mendasari adanya penelitian ini.


commit to user

III-2

Gambar 3.1 Kerangka pikir penelitian

Input Process Output


commit to user

III-3

Gambar 3.1 disimpulkan bahwa target yang dicapai pada penelitian

Temperature Control System tipe II adalah Temperature Control System yang

reliabel, khususnya jika perbaikan diarahkan pada aspek fungsionalitas

(functionality) dan kemampurawatannya (maintainability) sehingga Temperature

Control System dapat berfungsi dengan baik dalam kondisi dan jangka waktu

tertentu.

3.3 METODE PENELITIAN

Metode penelitian pada perancangan konstruksi Temperature Control

System pada aliran fluida viscous di dalam pipa, sebagai berikut:

Gambar 3.2 Diagram alir metode penelitian


commit to user

III-4

Gambar 3.2 Diagram alir metode penelitian (lanjutan)

Metode penelitian pada gambar 3.2 diuraikan dalam beberapa tahap dan

tiap tahapnya dijelaskan melalui langkah-langkah yang dilakukan. Uraian lebih

lengkap tiap tahapnya akan dijelaskan berikut ini.


commit to user

III-5

3.3.1 TAHAP STUDI AWAL

Tahap studi awal merupakan tahap identifikasi masalah paling awal yang

digunakan dalam penelitian ini karena tahap ini sangat diperlukan untuk

mengetahui perlunya sebuah penelitian pada Temperature Control System tipe II.

Tahap studi awal dilakukan di Laboratorium Perencanaan dan Perancangan

Produk Teknik Industri UNS.

Tahap studi awal ini dimulai dengan observasi lapangan dan tinjauan

pustaka. Observasi lapangan dilakukan untuk mendapatkan data-data, informasi,

dan gambaran lebih lanjut mengenai kondisi rancangan awal Temperature Control

System tipe I. Observasi lapangan dilakukan dengan cara melihat secara langsung

(observasi langsung) kondisi alat Temperature Control System tipe I. Sedangkan

tinjauan pustaka dilakukan untuk memperkuat teori-teori yang berhubungan

dengan Temperature Control System tipe II yang didapat dari beberapa buku

ataupun jurnal penelitian yang terkait dengan heat exchanger, thermodinamika,

perpindahan panas pada sirip, dan mekanika fluida. Alat dan bahan yang

digunakan dalam tahap studi awal ini, sebagai berikut:

1. Prototipe Temperature Control System tipe I

a. Case (pembungkus)

b. Inlet (saluran masuk udara)

c. Exhaust (saluran pembuangan udara panas)

d. Isolasi panas

e. Pipa untuk mengalirkan fluida viscous (kecap)

f. Fin (sirip)

g. Klem

h. Elemen pemanas

2. Drei

Langkah-langkah dalam tahap studi awal ini, sebagai berikut:

1. Mengurai komponen yang terdapat pada prototipe Temperature Control

System tipe I.

2. Menganalisis komponen dan sistem kerja yang menyusun Temperature

Control System tipe I.


commit to user

III-6

3.3.2 TAHAP PENGOLAHAN DATA

Tahap pengolahan data merupakan suatu tahapan untuk mendapatkan hasil

rancangan Temperature Control System tipe II pada aliran fluida viscous di dalam

pipa. Tahap pengolahan data dimulai dengan melakukan identifikasi

permasalahan pada Temperature Control System untuk mengetahui masalah-

masalah yang ada pada Temperature Control System. Tahap selanjutnya,

penentuan konsep rancangan, detail desain, bill of material dan estimasi biaya

yang kemudian digunakan untuk realisasi perbaikan desain.

A. Identifikasi dan Deskripsi Masalah

Identifikasi dan deskripsi masalah bertujuan untuk mengetahui masalah-

masalah yang ada pada Temperature Control System tipe I. Identifikasi dan

deskripsi masalah pada penelitian ini dilakukan dengan cara perhitungan waktu

yang diperlukan untuk melakukan proses pre-heating dan melihat serta

mengoperasikan Temperature Control System kemudian mengamati kelemahan-

kelemahan yang ada pada Temperature Control System. Langkah-langkah yang

dilakukan dalam tahap identifikasi dan deskripsi masalah ini, sebagai berikut:

1. Mengamati data waktu pre-heating yang digunakan untuk pengujian

Temperature Control System tipe I.

2. Melakukan perhitungan waktu teoritis yang seharusnya diperlukan untuk

proses pre-heating menggunakan rumus persamaan 2.1 sehingga diperoleh

rumus untuk menghitung waktu proses pre-heating, sebagai berikut:

tpre-heating = 60Px

Qtotal ……………………………………………………………….… (3.1)

3. Menganalisis dan mendeskripsikan permasalahan yang ada pada Temperature

Control System tipe I.

B. Konsep Rancangan

Konsep rancangan pada Temperature Control System tipe II digunakan

dengan metode study literatur dari penelitian yang telah dilakukan sebelumnya

dan dari beberapa buku yang berkaitan dengan penelitian ini.


commit to user

III-7

Pada tahap penentuan konsep rancangan ini dapat diketahui bahwa dalam

merancang Temperature Control System tipe II diperlukan spesifikasi rancangan

yang diharapkan dapat meningkatkan kinerja dan material-material yang

diharapkan dapat meningkatkan perpindahan panas. Langkah-langkah dalam

menentukan konsep rancangan, sebagai berikut:

1. Menguraikan kekurangan yang ada pada Temperature Control System tipe I.

2. Menguraikan kebutuhan perbaikan yang digunakan untuk merancang

konstruksi Temperature Control System tipe II.

3. Menentukan spesifikasi material sesuai dengan kebutuhan perbaikan

rancangan Temperature Control System tipe II.

4. Menentukan dan membuat konsep rancangan untuk Temperature Control

System tipe II.

C. Detail Desain

Apabila konsep rancangan untuk konstruksi Temperature Control System

tipe II sudah ditetapkan maka diperlukan detail desain untuk mengetahui

gambaran rancangan Temperature Control System tipe II. Detail desain ini berupa

gambar rancangan konstruksi Temperature Control System tipe II yang sudah

diberi dimensi. Data-data tersebut kemudian digunakan sebagai bahan acuan

dalam pembuatan prototipe Temperature Control System tipe II.

Alat dan bahan yang digunakan dalam penentuan detail desain ini berupa

software solidwork. Sedangkan langkah-langkah dalam penentuan detail desain

ini, sebagai berikut:

1. Mencari referensi untuk menentukan dimensi konstruksi yang akan dibuat.

2. Menentukan dimensi untuk konstruksi Temperature Control System tipe II.

3. Membuat gambaran rancangan konstruksi Temperature Control System tipe II

menggunakan software solidwork.

D. Bill of Material

Bill of material digunakan untuk menentukan komponen-komponen

penyusun Temperature Control System tipe II. Bill of material ditentukan dengan

menyusun komponen penyusun Temperature Control System tipe II berupa

material-material yang digunakan. Dengan adanya bill of material maka diketahui


commit to user

III-8

komponen utama dan komponen pendukung dari Temperature Control System

tipe II. Langkah-langkah dalam penentuan bill of material ini, sebagai berikut:

1. Mengurai material dan jumlah material yang akan digunakan untuk

merancang konstruksi Temperature Control System tipe II.

2. Mengelompokkan komponen-komponen penyusun Temperature Control

System tipe II berdasakan level sub-assembly (gambar 3.3) dengan keterangan,

sebagai berikut:

a. Level 0 = digunakan untuk pengisian produk yang akan dirancang.

b. Level 1 = digunakan untuk pengisian material yang menyusun produk

yang akan dirancang.

c. Level 2 = digunakan untuk pengisian komponen dari suatu material yang

menyusun produk.

Gambar 3.3 Bagan bill of material

E. Estimasi Biaya

Estimasi biaya digunakan untuk mengetahui biaya yang dikeluarkan untuk

memperbaiki prototipe Temperature Control System tipe II. Estimasi biaya

ditentukan dari bill of material Temperature Control System tipe II. Dengan

adanya bill of material maka dapat diketahui estimasi biaya yang diperlukan

untuk perbaikan Temperature Control System tipe II. Langkah-langkah dalam

penentuan estimasi biaya, sebagai berikut:

1. Melakukan survey harga terhadap komponen dari suatu material berdasarkan

data bill of material yang digunakan untuk membuat konstruksi Temperature

Control System tipe II.


commit to user

III-9

2. Membuat daftar tabel kebutuhan, jumlah satuan dan harga per unit.

3. Menjumlahkan harga per unit masing-masing kebutuhan yang akan digunakan

untuk membuat Temperature Control System tipe II.

4. Setelah kebutuhan dijumlahkan maka total biaya rancangan untuk konstruksi

Temperature Control System tipe II dapat diketahui.

F. Realisasi Perbaikan Desain

Perbaikan rancangan desain Temperature Control System tipe I

direalisasikan dalam bentuk prototipe Temperature Control System tipe II pada

aliran fluida viscous di dalam pipa. Prototipe dibuat sesuai dengan gambar detail

desain yang ada pada Temperature Control System tipe II pada aliran fluida

viscous di dalam pipa.

Alat dan bahan yang digunakan dalam realisasi perbaikan desain

Temperature Control System tipe II, yaitu:

1. Plat tembaga (50 cm x 100 cm)

2. Plat alumunium (120 cm x 100 cm)

3. Elemen pemanas

4. Multiguard

5. Engsel piano stainless

6. Thermal pasta

7. Lem Araldite standart

8. Lem Araldite rapid

9. Serat fiber

10. Gasket RTV Silicone Tipe 650

11. Kertas pack

12. Resin

13. Katalis

14. Lem isarplast

15. Sock 2,5 dim

16. Klem

17. Amplas 150 cw

18. Amplas 400 cw


commit to user

III-10

19. Kuas

20. Perekat

Langkah yang dilakukan dalam realisasi perbaikan desain, sebagai berikut:

1. Melakukan perbaikan terhadap case Temperature Control System tipe II

berupa pengamplasan, penggantian isolasi panas, dan pemasangan engsel pada

case.

2. Meratakan pipa yang digunakan untuk mengalirkan fluida viscous (kecap).

3. Membuat desain throttle pada saluran pembuangan udara panas (exhaust) dan

memasang throttle pada case.

4. Membuat desain sirip dan memasang sirip pada pipa besi.

5. Memasang elemen pemanas pada inlet.

6. Memasang pipa besi yang sudah diberi sirip pada case.

7. Menutup case dan memberi gasket supaya case dapat menutup dengan rapat.

8. Memasang klem pada case luar.

G. Uji Performansi

Uji performansi dilakukan untuk mengetahui performansi dari Temperature

Control System tipe II. Uji performansi Temperature Control System tipe II ini

terdiri dari dua, yaitu pengujian kinerja sistem keseluruhan maupun pengujian

sistem secara parsial. Uji performansi yang dimaksud dalam penelitian ini adalah

membandingkan kinerja Temperature Control System apabila menggunakan sirip

dan throttle ditutup dengan menggunakan sirip dan throttle dibuka, serta kinerja

Temperature Control System apabila tanpa menggunakan sirip dan throttle dibuka

dengan throttle ditutup. Pembacaan output temperatur pada saat pengujian

dilakukan setiap 10 detik karena sebelum detik ke 10, temperatur yang dihasilkan

belum mengalami perubahan.

Alat dan bahan yang digunakan dalam uji performansi Temperature

Control System tipe II, yaitu:

1. Prototipe Temperature Control System tipe II

2. Larutan Carboxymethyl Cellulose (CMC)

3. Ember penampung

4. Thermometer infrared


commit to user

III-11

5. Pompa

Langkah-langkah dalam uji performansi ini adalah:

1. Menyiapkan larutan Carboxymethyl Cellulose (CMC) dan air.

2. Mencampur larutan Carboxymethyl Cellulose (CMC) dengan air

menggunakan perbandingan 10,55 gram larutan Carboxymethyl Cellulose

(CMC) dengan 1000 ml air untuk mendapatkan viskositas CMC sebesar 8,39

gr/cm s (viskositas kecap 8,555 gr/cm s) dan massa jenis CMC sebesar 1,08

gr/cm3 (massa jenis kecap 1,42 gr/cm3).

3. Memasukkan larutan yang sudah jadi ke dalam ember bak penampung

sebelum dialirkan kedalam Temperature Control System tipe II pada kondisi

menggunakan sirip dan throttle ditutup.

4. Menset-up controller pada Temperature Control System tipe II.

5. Melakukan proses pre-heating pada Temperature Control System tipe II.

6. Mengalirkan larutan Carboxymethyl Cellulose (CMC) kedalam ember

penampung input menggunakan pompa menuju Temperature Control System

tipe II.

7. Mengukur larutan Carboxymethyl Cellulose (CMC) pada saat dimasukkan ke

dalam Temperature Control System tipe II dan pada saat keluar dari

Temperature Control System tipe II dengan menggunakan thermometer

infrared.

8. Mencatat hasil pengujian hingga mendapatkan data yang dibutuhkan dengan

range waktu 10 detik.

9. Apabila data yang dibutuhkan sudah selesai didapatkan, maka melakukan

pengujian untuk mendapatkan data Temperature Control System apabila

menggunakan sirip dan throttle dibuka, Temperature Control System tanpa

menggunakan sirip dan throttle dibuka serta Temperature Control System

tanpa menggunakan sirip throttle ditutup.

3.3.3 ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

Analisis data dilakukan dalam memperkuat hasil penelitian. Analisis yang

dilakukan meliputi analisis hasil rancangan dan analisis hasil pengujiannya.

Sedangkan interpretasi hasil merupakan gambaran hasil penelitian.


commit to user

III-12

3.3.4 KESIMPULAN DAN SARAN

Langkah terakhir adalah membuat kesimpulan dari hasil proses penelitian,

dimana sangat diharapkan bahwa kesimpulan tersebut dapat menjawab semua

tujuan dan manfaat yang ingin dicapai oleh peneliti. Selain itu akan diberikan

saran-saran yang terkait dengan pengembangan rancangan Temperature Control

System.


commit to user

IV-1

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Pada bab ini akan diuraikan mengenai pengumpulan dan pengolahan data

yang digunakan dalam penelitian perancangan prototipe Temperature Control

System pada aliran fluida viscous di dalam pipa. Pengumpulan dan pengolahan

data ini meliputi identifikasi dan deskripsi permasalahan, kebutuhan perbaikan

rancangan, spesifikasi rancangan, bill of material, estimasi biaya, realisasi

perbaikan desain, pengujian hasil rancangan, dan penyempurnaan hasil rancangan.

Berikut akan diuraikan tahapan pengumpulan dan pengolahan data.

4.1 IDENTIFIKASI DAN DESKRIPSI PERMASALAHAN

Perancangan konstruksi merupakan kegiatan awal dari suatu rangkaian

kegiatan dalam proses pembuatan produk Temperature Control System pada

aliran fluida viscous di dalam pipa. Dalam hal ini, fungsi perancangan memainkan

peranan penting agar Temperature Control System yang dirancang diperoleh

sistem yang lebih reliabel. Kegiatan perancangan dimulai dengan

mengidentifikasi dan mendeskripsikan permasalahan yang ada pada Temperature

Control System kemudian dijabarkan dan disusun dengan spesifik.

Temperature Control System digunakan untuk mengatur temperatur aliran

kecap dalam pipa dengan udara panas yang dihembuskan guna menjaga kestabilan

temperatur kecap sehingga aliran dalam pipa lancar dengan tetap menjaga kualitas

produk kecap itu sendiri. Akan tetapi, desain konstruksi Temperature Control

System tipe I ini belum efisien karena dengan efisiensi sebesar 45% dan total daya

elemen pemanas 1600 watt masih memerlukan waktu 40 menit untuk proses pre-

heating, padahal kondisi aktual yang diperlukan untuk proses pre-heating di PT.

Lombok Gandaria hanya mencapai 10 - 20 menit. Seharusnya dengan total daya

elemen pemanas 1600 watt dan efisiensi 45%, waktu yang diperlukan untuk

melakukan proses pre-heating adalah 6 menit. Hal ini dapat ditunjukkan dengan

perhitungan, sebagai berikut (persamaan 2.2):

Q total = Qudara dalam kecap + Qsirip + Qpipa yang digunakan untuk mengalirkan fliuda viscous (kecap) +

Qudara dalam pipa + Qisolasi panas + Qklem

Dimana perhitungan dari Q total akan dijabarkan, sebagai berikut (persamaan 2.1):


commit to user

IV-2

Qudara dalam kecap =

=

=

=

=

muc x Cuc x ΔT

(V x ρ) x Cuc x ΔT

((π x r2 x t) x ρ) x Cuc x ΔT

((3,14 x (0,03 m)2 x 0,8 m) x 1,225 kg/m3) x 1,012 J/kg K x

75 K

0,21 J

Qsirip =

=

=

=

=

Msirip x Csirip x ΔT

(V x ρ) x Csirip x ΔT

((p x l x t) x ρ) x Csirip x ΔT

((0,2 m x 0,1 m x 0,00015 m) x 2698 kg/m3) x 900 J/kg K x

75 K

546,34 J

Qpipa =

=

=

=

=

mpipa x Cpipa x ΔT

(V x ρ) x Cpipa x ΔT

((π x r2 x t) x ρ) x Cpipa x ΔT

((3,14 x (0,03 m)2 x 0,8 m) x 7873 kg/m3) x 448 J/kg K x 75 K

598055,75 J

Qudara dalam pipa =

=

=

=

=

mup x Cup x ΔT

((Vcase – Vpipa untuk mengalirkan fluida viscous) x ρ) x Cup x ΔT

((π x r2 x tcase - π x r2 x tpipa) x ρ) x Cup x ΔT

(((3,14 x (0,08 m)2 x 0,8 m) - (3,14 x (0,03 m)2 x 0,8 m)) x

1,225 kg/m3) x 1,012 J/kg K x 75 K

1,28 J

Q isolasi panas =

=

=

=

=

misolasi panas x Cisolasi panas x ΔT

(V x ρ) x Cisolasi panas x ΔT

((p x l x t) x ρ) x Cisolasi panas x ΔT


75 K

480,78 J


commit to user

IV-3

Qklem =

=

=

=

=

mklem x Cklem x ΔT

(V x ρ) x Cklem x ΔT

((π x r2 x t) x ρ) x Cklem x ΔT

((3,14 x (0,03 m)2 x 0,01 m) x 7873 kg/m3) x 448 J/kg K x

75 K

7475,70 J

Sehingga,

Q total = Qudara dalam kecap + Qsirip + Qpipa yang digunakan untuk mengalirkan fliuda viscous (kecap) +

Qudara dalam pipa + Qisolasi panas + Qklem

= 0,21 J + 546,34 J +598055,75 J + 1,28 J + 480,78 J +7475,70 J

= 606560,06 J

Jika Q total = 606560,06 J, maka waktu yang diperlukan untuk proses pre-heating

adalah:

tpre-heating = menitxPx

Qtotal 660160006,606560

60==

Setelah dilakukan observasi dan analisa lebih lanjut Temperature Control

System tipe I juga mempunyai beberapa permasalahan pada rancangannya.

Bahkan, ketika Temperature Control System dioperasikan, panas masih keluar

dari sistem. Gambar 4.1 merupakan Temperature Control System tipe I.

Gambar 4.1 Temperature control system tipe I


commit to user

IV-4

Permasalahan yang ada pada Temperature Control System tipe I, sebagai

berikut:

1. Case (pembungkus),

Fungsi dari case adalah sebagai elemen pembungkus. Case pada

Temperature Control System tipe I terbuat dari material pipa paralon (PVC) yang

dilapisi dengan serat fiber dan aluminium foil. Kekurangan yang terdapat dalam

case adalah masih terdapat banyak celah diantara case bagian atas dan case

bagian bawah ketika case tersebut ditutup. Selain itu, pada bagian sisi ujung di

kedua pipa tidak rapi karena pipa paralon yang dijadikan sebagai tempat untuk

meletakkan pipa besi tidak sesuai dengan ukuran diameter pipa besi sehingga

banyak diberi perekat untuk menutup celah yang ada pada sisi ujung supaya case

rapat. Case yang digunakan untuk elemen pembungkus pada Temperature Control

System tipe I ditunjukkan pada gambar 4.2.

Gambar 4.2 Case temperature control system tipe I

Case pada Temperature Control System tipe I juga diberi perapat sehingga

pada saat ditutup tidak terdapat kebocoran, namun kenyataannya masih terdapat

kebocoran pada sistem. Hal ini dikarenakan pemberian perapat yang tidak rata.

Selain itu Temperature Control System juga dilengkapi dengan engsel yang

berfungsi sebagai pengunci case supaya case tertutup dengan rapat. Tipe engsel

yang digunakan untuk pengunci Temperature Control System tipe I adalah engsel

kecil yang biasanya dipakai untuk engsel pintu dan hanya dipasang 2 engsel pada

Celah pada case


commit to user

IV-5

sisi ujung sehingga pada bagian tengah sisi case kurang rapat. Hal ini

menyebabkan case tidak dapat menutup rapat dan terjadi kebocoran pada sistem.

2. Inlet (saluran masuk udara),

Inlet merupakan saluran masuknya udara panas. Pada inlet ini terdapat

elemen pemanas dan blower. Elemen pemanas berfungsi untuk mengalirkan panas

ke sistem, sedangkan blower berfungsi sebagai pendingin sistem. Kekurangan

yang ada pada inlet Temperature Control System tipe I adalah pada bagian inlet

dilapisi isolasi panas berupa kertas anti panas yang tipis sehingga pada waktu

Temperature Control System dioperasikan, inlet mudah meleleh akibat panas yang

dihasilkan dari elemen pemanas tinggi. Selain itu pemasangan kertas anti panas

juga tidak rapi karena kertas anti panas tidak direkatkan dengan inlet. Gambar 4.3

merupakan gambar inlet pada Temperature Control System tipe I.

Gambar 4.3 Inlet pada temperature control system tipe I

3. Exhaust (saluran pembuangan udara panas),

Exhaust (saluran pembuangan udara panas) pada Temperature Control

System tipe I telah dimodifikasi dengan throttle (katup lubang pembuangan).

Material yang digunakan terbuat dari pipa paralon yang dilapisi dengan

aluminium foil. Kekurangan yang ada pada exhaust (saluran pembuangan udara

panas) ini adalah throttle belum dapat diatur dengan akurat. Sehingga pada waktu

throttle membuka, throttle tidak dapat membuka sempurna dan pada waktu

Isolasi panas tipis dan tidak rapi

Fan Isolasi panas

Tempat elemen pemanas


commit to user

IV-6

throttle menutup, throttle tidak dapat menutup dengan rapat. Gambar 4.4

merupakan exhaust (saluran pembuangan udara panas).

Gambar 4.4 Throttle pada exhaust

4. Isolasi panas case,

Isolasi panas yang terdapat pada rancangan Temperature Control System

tipe I terbuat dari serat fiber dan aluminium foil. Kekurangan yang terdapat pada

isolasi panas Temperature Control System tipe I adalah serat fiber yang digunakan

untuk pelapis sangat tipis dan pada bagian yang dilapisi dengan aluminium foil

banyak permukaan yang robek. Selain itu pemasangan isolasi panas juga tidak

rapi. Gambar 4.5 merupakan gambar isolasi panas Temperature Control System

tipe I.

Gambar 4.5 Isolasi panas temperature control system tipe I

Isolasi panas tipis, mudah robek dan tidak rapi

Throttle belum bisa diatur akurat


commit to user

IV-7

5. Pipa untuk mengalirkan fluida viscous (kecap),

Pipa untuk mengalirkan fluida viscous (kecap) digunakan untuk memasang

sirip serta mengalirkan fluida viscous (kecap) dengan udara panas yang dihasilkan

dari sirip. Kekurangan yang ada pada pipa untuk mengalirkan fluida viscous

(kecap) adalah permukaannya kasar sehingga apabila sirip dipasang pada pipa,

kontak yang terjadi antara pipa dengan sirip tidak sempurna. Gambar 4.6

merupakan gambar pipa untuk mengalirkan fluida viscous (kecap) pada


Gambar 4.6 Pipa untuk mengalirkan fluida viscous (kecap)

6. Fin (sirip),

Fin (sirip) digunakan untuk menghasilkan udara panas. Sirip yang

digunakan pada Temperature Control System tipe I menggunakan sirip tipe

annular. Kekurangan yang terdapat pada sirip Temperature Control System tipe I

adalah terbuat dari plat aluminium tipis berukuran 0,15 mm yang menyebabkan

sirip mudah bengkok dan mudah patah. Selain itu, pada pemasangannya masih

terdapat celah antara pipa dengan sirip (kontak yang terjadi tidak sempurna)

sehingga belum dapat meningkatkan perpindahan panas secara optimum.

Permukaannya kasar


commit to user

IV-8

Gambar 4.7 merupakan sirip Temperature Control System tipe I.

Gambar 4.7 Sirip temperature control system tipe I

7. Klem pada sirip,

Klem digunakan untuk pengunci pada sirip. Desain klem tersebut pada

dasarnya sudah sesuai dengan kriteria perancangan yang diinginkan. Namun klem

yang digunakan pada Temperatur Control System tipe I mempunyai spesifikasi

mudah berkarat (Gambar 4.8).

Gambar 4.8 Klem temperature control system tipe I

8. Klem yang digunakan untuk case luar,

Klem yang digunakan untuk case luar digunakan untuk mengunci case

dengan rapat sehingga tidak terdapat kebocoran sistem pada case. Kekurangan

Terdapat celah antara sirip dan pipa serta terbuat dari plat aluminium

Klem mudah berkarat


commit to user

IV-9

yang terdapat pada klem yang digunakan untuk case luar adalah terlalu tebal dan

kaku serta tidak fleksibel sehingga apabila digunakan untuk mengunci tidak dapat

menutup dengan rapat.

Gambar 4.9 Klem pada case luar

9. Elemen pemanas,

Kekurangan yang terdapat pada elemen pemanas Temperatur Control

System tipe I adalah dengan konsumsi daya 1600 watt yang terdapat pada elemen

pemanas ternyata belum dapat mencukupi energi pemanasannya karena panas

yang dihasilkan dari elemen pemanas hanya diawal. Gambar 4.10 adalah gambar

elemen pemanas yang digunakan pada Temperature Control System tipe I.

Gambar 4.10 Elemen pemanas

Lilitan-lilitan kawat dengan daya 1600 watt

yang energi pemanasannya belum

optimal

Klem yang digunakan untuk case luar tebal

dan kaku


commit to user

IV-10

4.2 KEBUTUHAN PERBAIKAN RANCANGAN

Rancangan Temperature Control System pada aliran fluida viscous di dalam

pipa tipe I masih terdapat banyak kekurangan, oleh sebab itu perlu adanya

perbaikan rancangan dengan harapan sistem pada Temperature Control System

lebih reliabel. Berikut adalah tabel kekurangan dan perbaikan rancangan yang ada

pada Temperature Control System pada aliran fluida viscous di dalam pipa.

Tabel 4.1 Kekurangan dan perbaikan desain temperature control system pada aliran fluida viscous di dalam pipa

No Item/komponen Kekurangan Perbaikan rancangan 1

Case (pembungkus)

• Terdapat kebocoran sistem pada case karena case tidak dapat menutup rapat.

• Case pada bagian atas dan bagian bawah diamplas supaya rata, serta pada permukaan case diberi kertas pack dan resin dengan tujuan supaya case dapat menutup dengan rapat.

• Pemasangan pipa paralon yang dijadikan sebagai tempat untuk meletakkan pipa besi tidak sesuai dengan ukuran diameter pipa besi.

• Mengganti pipa paralon yang dijadikan sebagai tempat untuk meletakkan pipa besi dengan ukuran yang sesuai dengan diameter pipa besi.

• Perapat yang digunakan untuk merapatkan case tidak rata, kurang rapi dan tidak rapat.

• Memberi perapat pada case dengan rata. Selain itu mengganti dari silicone rubber menjadi gasket karena gasket mampu tahan panas hingga mencapai kondisi 3430C.

• Engsel yang digunakan tidak dapat mengunci case dengan rapat karena hanya berupa 2 engsel pendek yang dipasang pada bagian tepi atau sisi ujung case.

• Mengganti engsel yang digunakan dengan tipe engsel yang mempunyai dimensi panjang sama seperti dimensi panjang case sehingga case tidak bocor.


commit to user

IV-11

Lanjutan Tabel 4.1 Kekurangan dan perbaikan desain temperature control system pada aliran fluida viscous di dalam pipa

No Item/komponen Kekurangan Perbaikan rancangan

2 Inlet (saluran masuk udara)

Inlet mudah meleleh pada saat Temperature Control System dioperasikan karena isolasi panas yang terdapat dalam inlet hanya berupa kertas panas yang tipis.

Mengganti isolasi panas pada inlet dengan isolasi panas yang lebih baik, yaitu aluminium 0,3 mm.

3 Exhaust (saluran pembuangan udara panas)

Isolasi panas terbuat dari aluminium foil yang tipis serta throttle yang ada pada exhaust (saluran pembuangan udara panas) tidak dapat menutup sempurna.

Mengganti isolasi panas yang berupa aluminium foil menjadi aluminium dengan ketebalan 1 mm. Selain itu mengganti model throttle yang ada sehingga throttle dapat menutup dengan rapat dan membuka dengan sempurna.

4 Isolasi panas case

• Serat fiber yang digunakan sebagai pelapis tipis.

• Menambah serat fiber yang digunakan sebagai pelapis case.

• Pada case dilapisi dengan alumunium foil yang tipis sehingga banyak permukaan isolasi panas pada case yang robek.

• Isolasi panas yang terbuat dari aluminium foil diganti dengan isolasi panas yang terbuat dari aluminium 0,3 mm supaya isolasi tidak mudah robek.

5 Pipa yang digunakan untuk untuk mengalirkan fluida viscous (kecap)

Permukaan pipa kasar sehingga apabila sirip dipasang pada pipa, kontak yang terjadi tidak sempurna.

Perlu adanya proses pengamplasan pada pipa supaya kontak yang terjadi sempurna.

6

Fin (sirip)

• Terbuat dari plat alumunium dengan ketebalan 0,15 mm sehingga tipis dan mudah patah.

• Material aluminium dengan ketebalan 0,15 mm diganti menjadi tembaga dengan ketebalan 0,5 mm karena tembaga mempunyai konduktivitas termal yang lebih tinggi daripada aluminium.


commit to user

IV-12

Lanjutan Tabel 4.1 Kekurangan dan perbaikan desain temperature control system pada aliran fluida viscous di dalam pipa

No Item/komponen Kekurangan Perbaikan rancangan

• Pemasangan pada pipa kurang rapat.

• Sebelum sirip dipasang pada pipa maka sirip diluruskan dahulu supaya pemasangannya pada pipa mudah dan tidak terdapat celah.

7 Klem Klem mudah berkarat. Material untuk klem diganti dengan klem yang tidak mudah berkarat yang dilapisi dengan stainless steel.

8 Klem yang digunakan untuk case luar

Klem yang digunakan untuk case luar kurang fleksibel. Selain itu case pada Temperature Control System tidak dapat menutup sempurna.

Klem luar pada case diganti dengan perekat yang lebih fleksibel supaya case pada Temperature Control System dapat menutup dengan rapat.

9 Elemen pemanas

• Panas belum maksimal dengan daya yang digunakan 1600 watt. Terbukti dari adanya proses pre-heating yang mencapai 40 menit untuk mendapatkan temperatur output pada range 33°C-34°C.

• Elemen pemanas dengan total daya 1600 watt diganti dengan elemen pemanas yang mempunyai daya lebih kecil tetapi dapat menghasilkan panas yang efisien sehingga proses pre-heating cepat.

Tabel 4.1 mentransformasikan kekurangan yang terdapat pada komponen-

komponen Temperature Control System serta kebutuhan yang diperlukan untuk

perbaikan perancangan konstruksi Temperature Control System. Dari kekurangan-

kekurangan yang ada maka perlu adanya perancangan konstruksi yang diharapkan

dapat meningkatkan efektivitas perpindahan panas dari Temperature Control

System. Perancangan ini dinamakan perancangan konstruksi Temperature Control

System tipe II pada aliran fluida viscous di dalam pipa.


commit to user

IV-13

4.3 SPESIFIKASI RANCANGAN

Spesifikasi rancangan digunakan untuk mengetahui secara detail

komponen-komponen yang digunakan untuk merancang ulang konstruksi

Temperature Control System. Spesifikasi rancangan yang digunakan pada

Temperature Control System tipe II, sebagai berikut:

1. Case (pembungkus),

Konsep rancangan

Konsep rancangan yang terdapat pada case Temperature Control System tipe

II pada aliran fluida viscous di dalam pipa adalah mencegah adanya kebocoran

sistem pada case akibat potongan yang tidak rapi dan tidak presisi sehingga

waktu pemanasan lebih efektif. Hal ini dikarenakan pada rancangan

Temperature Control System tipe I masih terdapat kebocoran akibat case

bagian atas dan bagian bawah tidak dapat menutup rapat. Oleh sebab itu, case

pada Temperature Control System tipe II dirancang supaya bagian atas dan

bagian bawah case dapat menutup dengan rapat dan tidak terdapat celah

sehingga diharapkan pemanasannya lebih efisien karena tidak ada panas yang

keluar dari sistem. Hal ini dilakukan dengan cara penambahan kertas pack

pada case bagian atas dan bawah dengan tujuan supaya case bagian atas dan

bawah rata, serta penambahan resin dengan tipe Unsaturated Polyester Resin

(UPRs) 15 BTQN karena resin jenis ini memiliki ketahanan panas mencapai

110-1400°C. Selain itu, pemasangan pipa paralon yang dijadikan sebagai

tempat untuk meletakkan pipa besi diganti dengan ukuran diameter pipa

paralon yang sesuai dengan ukuran pipa besi. Penggantian bagian sisi ujung

case ini diharapkan supaya panas tidak keluar melalui celah yang ada pada

bagian sisi ujung case akibat diameter yang tidak sesuai dengan pipa besi.

Namun, rancangan case pada Temperature Control System tipe II pada

dasarnya sama dengan case Temperature Control System tipe I jika dilihat dari

dimensi, material yang digunakan maupun bentuk desainnya.

Dimensi

Dimensi yang digunakan untuk perancangan case Temperature Control

System tipe II tidak berubah dari penelitian Temperature Control System tipe I,


commit to user

IV-14

yaitu mempunyai panjang dimensi 800 mm. Dimensi dari case tidak berubah

karena dimensi case yang ada pada Temperature Control System tipe I telah

disesuaikan dengan layout produksi kecap filler tempat alat Temperature

Control System ini diletakkan. Oleh sebab itu, tidak ada perubahan pada

dimensi Temperature Control System tipe II. Menurut Permatasari (2010)

dimensi yang terdapat pada Temperature Control System diperoleh dari

perhitungan kecepatan aliran kecap dikalikan dengan waktu pemanasan yang

tersedia. Perhitungan dimensi Temperature Control System, sebagai berikut:

Waktu pengisian kecap ke botol = 45,09 s

Volume pada setengah fase = 12 botol

Volume botol kecap = 0,625 liter

Jari-jari pipa penampang = 0,30375 dm

Sehingga,

a. Rata-rata pengisian setengah fase:

09,4521´ s 545,22= s

Volume yang dikeluarkan pada setengah fase:

12 x 0,625 liter = 7,5 liter

Luas pipa penampang untuk mengalirkan fluida viscous:

π x r2 = 3,14 x (0,30375 dm)2 = 0,289 dm2

Debit kecap:

fasesetengahpengisianratarata

fasesetengahvolume

-= 3327,0

545,225,7

= liter/s

Kecepatan aliran kecap:

1512,1289,0

3327,0==v dm/s = 115,12 mm/s

Sehingga kecepatan alir kecap 115,12 mm/s

b. Waktu pemanasan yang tersedia adalah 7,5 s.

Diperoleh dari waktu rata-rata yang diperlukan untuk menaikkan

temperatur kecap sebesar 10°C adalah 15 s. Waktu rata-rata sebesar 10°C

didapat dari eksperimen pengukuran temperatur kecap, yaitu walaupun

temperatur awal setiap larutan berbeda tetapi perlakuan yang diberikan


commit to user

IV-15

sama-sama dapat menghasilkan perkiraan waktu (s) yang diperlukan untuk

meningkatkan temperatur pada 10°C. Sedangkan 15 s didapat dari

eksperimen temperatur awal air panas sebesar 90°C pada selisih kenaikan

temperatur kecap 10°C. Temperatur output kecap yang diinginkan adalah

34°C dan temperatur awal kecap rata-rata berkisar 29°C. Sehingga

kenaikan temperatur yang diperlukan ± 5°C.

Jadi, waktu pemanasan yang diperlukan untuk menaikkan kecap sebesar

5°C adalah 15105´ s = 7,5 s

c. Panjang case:

= kecepatan aliran x waktu pemanasan yang tersedia

= 115,12 mm/s x 7,5 s

= 863,4 mm ≈ 800 mm

Pembulatan dari bilangan panjang case adalah kebawah karena lantai

produksi pada filler produksi yang akan digunakan untuk memasang

Temperature Control System sangat sempit sehingga apabila panjang case

dibulatkan keatas maka tempat yang digunakan untuk memasang

Temperature Control System belum tentu sesuai dengan panjang case yang

ada.

Gambar 4.11 merupakan gambar teknik dimensi rancangan case pada

Temperature Control System tipe II.

(a)


commit to user

IV-16

(b)

(c)

Gambar 4.11 Rancangan case temperature control system tipe II (a) tampak atas, (b) tampak depan, dan (c) tampak samping

Sedangkan gambar 4.12 menunjukkan gambar teknik case pada Temperature


Gambar 4.12 Case temperature control system tipe II

Material

Material yang digunakan untuk case pada Temperature Control System tipe II

sama dengan material yang digunakan untuk pembuatan Temperature Control


commit to user

IV-17

System tipe I yaitu terbuat dari pipa PVC karena tidak ada perubahan terhadap

bentuk rancangan case. Hal ini dikarenakan pipa PVC mempunyai isolasi

listrik yang baik dan daya rekat yang baik dengan logam. Selain itu pipa PVC

mempunyai sifat baik dalam tahanan terhadap panas, air, minyak, bahan kimia

dan abrasi, serta sulit terdegradasi dengan meningkatnya temperatur. Selain

itu, pipa PVC mempunyai sifat yang ringan, kekuatan tinggi, dan reaktivitas

rendah sehingga apabila material yang digunakan untuk case diganti maka

biaya yang dikeluarkan mahal. Namun pipa PVC mempunyai kelemahan

seperti pemasangannya yang membutuhkan banyak sambungan dan masih

rentan bocor. Material yang digunakan untuk pembuatan case dapat

ditunjukkan pada gambar 4.13.

Gambar 4.13 Pipa PVC sebagai material case

Perapat

Perapat yang digunakan untuk case pada Temperature Control System tipe II

berbeda dengan yang digunakan pada Temperature Control System tipe I.

Pada tipe I perapat yang digunakan menggunakan silicone rubber, sedangkan


commit to user

IV-18

untuk tipe II menggunakan gasket RTV silicone tipe 650 karena apabila

dibandingkan dengan silicone rubber, gasket tipe ini mampu tahan panas

mencapai 343oC. Gambar 4.14 merupakan gambar gasket yang digunakan

untuk perapat case pada Temperature Control System tipe II.

Gambar 4.14 Gasket RTV silicone tipe 650

Engsel

Tipe engsel yang digunakan pada Temperature Control System tipe I adalah

engsel kecil dengan dimensi seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.15.

Gambar 4.15 Engsel temperature control system tipe I


commit to user

IV-19

Akan tetapi tipe engsel seperti pada gambar 4.15 apabila digunakan untuk

pengunci Temperature Control System belum efektif karena terlalu kecil

digunakan sebagai pengunci dan pada case yang ada hanya dipasang 2 engsel

pada sisi ujung sehingga pada bagian tengah sisi case kurang rapat. Oleh

sebab itu, engsel pada Temperature Control System tipe II ini diganti dengan

engsel piano stainless yang mempunyai dimensi lebih panjang (Gambar 4.16).

Penggantian engsel ini diharapkan case Temperature Control System tipe II

dapat menutup dengan rapat karena dimensi engsel yang mempunyai panjang

sesuai dengan dimensi panjang case.

Gambar 4.16 Dimensi engsel temperature control system tipe II

Sedangkan gambar 4.17 menunjukkan gambar teknik engsel pada


Gambar 4.17 Engsel temperature control system tipe II

2. Inlet (saluran masuk udara),

Konsep rancangan

Konsep rancangan yang terdapat pada inlet Temperature Control System tipe

II adalah tidak mudah meleleh ketika sistem dijalankan akibat panas yang


commit to user

IV-20

dihasilkan dari elemen pemanas. Jumlah penempatan inlet pada Temperature

Control System dibuat empat dengan posisi menyebar karena pada prinsipnya

panas yang ada pada heat exchanger tidak terkonsentrasi pada satu titik saja.

Rancangan inlet pada Temperature Control System tipe II pada dasarnya sama

dengan inlet Temperature Control System tipe I jika dilihat dari material yang

digunakan, dimensi maupun bentuk desainnya.

Dimensi

Dimensi inlet yang digunakan pada Temperature Control System tipe II sama

dengan Temperature Control System tipe I. Hal ini terjadi karena dimensi case

yang ada pada Temperature Control System tipe I telah disesuaikan dengan

layout produksi kecap filler tempat alat Temperature Control System ini

diletakkan sehingga dimensi case pada Temperature Control System tipe II

sama dengan Temperature Control System tipe I (Gambar 4.18).

Gambar 4.18 Dimensi inlet pada temperature control system tipe II

Sedangkan gambar 4.19 menunjukkan gambar teknik inlet pada Temperature


Gambar 4.19 Inlet pada temperature control system tipe II


commit to user

IV-21

Material

Seperti halnya dengan case, material yang digunakan untuk inlet pada

Temperature Control System tipe II sama dengan Temperature Control System

tipe I terbuat dari pipa PVC karena pipa PVC mempunyai sifat baik dalam

tahanan terhadap panas, air, minyak, bahan kimia dan abrasi, serta sukar

terdegradasi dengan meningkatnya temperatur.

Isolasi panas pada inlet

Isolasi panas pada inlet Temperature Control System tipe II berbeda dengan

isolasi panas inlet yang digunakan pada Temperature Control System tipe I.

Hal ini dikarenakan isolasi panas yang digunakan pada Temperature Control

System tipe I hanya menggunakan kertas anti panas yang tipis, sehingga inlet

yang ada mudah meleleh akibat panas dari sistem pada saat Temperature

Control System dijalankan. Oleh karena itu, isolasi panas yang digunakan pada

Temperature Control System tipe II diganti dengan menggunakan aluminium

0,3 mm (Gambar 4.20). Pemilihan material isolasi panas berupa aluminium

dikarenakan aluminium mempunyai sifat tahan panas yang tinggi atau

cenderung melepas panas dari pada kertas anti panas yang tipis. Selain itu,

aluminium 0,3 mm lebih tebal jika dibandingkan dengan kertas anti panas.

Adanya penggantian material ini diharapkan inlet tidak mudah meleleh akibat

panas yang dihasilkan dari sistem.

Gambar 4.20 Aluminium 0,3 mm sebagai isolasi panas pada inlet temperature control system tipe II


commit to user

IV-22

Pemberian isolasi panas berupa aluminium 0,3 mm ke inlet ini menggunakan

lem araldite rapid warna merah karena lem araldite rapid warna merah

mempunyai dua epoxy adhesive yang mempunyai performansi tinggi untuk

merekatkan dan cepat kering. Selain itu, lem araldite juga mempunyai kualitas

tahan air, tahan minyak dan tahan kimia. Waktu pengesetan untuk lem araldite

tipe ini adalah 5 menit. Lem araldite rapid ditunjukkan pada gambar 4.21.

Gambar 4.21 Lem araldite rapid

3. Exhaust (saluran pembuangan udara panas),

Konsep rancangan

Konsep rancangan yang terdapat pada exhaust (saluran pembuangan udara

panas) Temperature Control System tipe II adalah sebagai saluran

pembuangan udara dari sistem apabila temperatur melebihi kondisi yang

dicapai, yaitu antara 33°C-34°C. Saluran pembuangan udara panas (exhaust)

berada pada sisi yang berlawanan dengan inlet. Rancangan saluran

pembuangan udara panas (exhaust) pada Temperature Control System tipe II

dimodifikasi supaya throttle (katup lubang pembuangan) dapat diatur secara

akurat, yaitu apabila throttle membuka maka dapat membuka sempurna dan

pada waktu throttle menutup maka throttle dapat menutup dengan rapat.


commit to user

IV-23

Gambar 4.22 adalah gambar throttle pada Temperature Control System tipe II.

Gambar 4.22 Rancangan throttle

Dimensi

Dimensi exhaust (saluran pembuangan udara panas) yang digunakan pada

Temperature Control System tipe II sama dengan exhaust (saluran

pembuangan udara panas) Temperature Control System tipe I. Hal ini karena

case yang digunakan untuk Temperature Control System tipe II sama dengan

case Temperature Control System tipe II. Namun, pada Temperature Control

System tipe II, rancangan saluran pembuangan udara panas (exhaust) terdapat

sedikit modifikasi yang digunakan untuk throttle (katup lubang pembuangan).

Dimensi throttle pada Temperature Control System tipe II dapat ditunjukkan

pada gambar 4.23.

Gambar 4.23 Dimensi throttle


commit to user

IV-24

Sedangkan gambar 4.24 menunjukkan gambar teknik throttle yang sudah

dirakit dengan Temperature Control System tipe II.

Gambar 4.24 Throttle pada temperature control system tipe II

Material

Material yang digunakan untuk exhaust (saluran pembuangan udara panas)

pada Temperature Control System tipe II sama dengan Temperature Control

System tipe I, yaitu terbuat dari pipa PVC. Namun, material yang digunakan

untuk throttle (katup lubang pembuangan) berbeda. Pada Temperature

Control System tipe I terbuat dari aluminium 0,15 mm, sedangkan pada tipe II

terbuat dari aluminium 1 mm. Penggantian ketebalan pada material throttle ini

karena semakin tebal ukuran ketebalan maka throttle semakin kuat, tidak

mudah rusak dan terbakar akibat panas yang dikeluarkan dari sistem.

Isolasi panas pada exhaust

Isolasi panas yang digunakan untuk saluran pembuangan udara panas pada

Temperature Control System tipe II berbeda dengan Temperature Control

System tipe I. Pada Temperature Control System tipe I, saluran pembuangan

udara panas hanya dilapisi dengan kertas anti panas. Namun, pada

Temperature Control System tipe II ini dilapisi dengan aluminium 0,3 mm

(Gambar 4.25). Penggantian material serta ketebalan pada isolasi panas ini

karena aluminium 0,3 mm mempunyai sifat tahan panas yang tinggi atau

cenderung melepas panas daripada kertas anti panas sehingga diharapkan

exhaust tidak mudah meleleh akibat panas yang dihasilkan dari sistem. Seperti


commit to user

IV-25

halnya pada inlet, untuk merekatkan isolasi panas pada exhaust juga

digunakan lem araldite warna merah.

Gambar 4.25 Aluminium 0,3 mm sebagai isolasi panas pada exhaust temperature control system tipe II

4. Isolasi panas case,

Material

Material yang digunakan untuk isolasi panas pada Temperature Control

System tipe II berbeda dengan Temperature Control System tipe I. Isolasi

panas pada case Temperature Control System tipe I terbuat dari serat fiber dan

aluminium foil. Sedangkan pada Temperature Control System tipe II ini,

isolasi panas terbuat dari serat fiber dan aluminium dengan ketebalan 0,3 mm.

Hal ini terjadi karena serat fiber dan alumunium 0,3 mm mempunyai sifat

tahan panas yang tinggi daripada aluminium foil sehingga diharapkan case

Temperature Control System tipe II dapat menyerap panas dari sistem yang

dihasilkan. Gambar 4.26 adalah isolasi panas yang digunakan pada case


(a)


commit to user

IV-26

(b)

Gambar 4.26 Isolasi panas yang digunakan pada temperature control system tipe II (a) serat fiber, (b) aluminium 0,3 mm

Pemberian isolasi panas berupa serat fiber dan aluminium 0,3 mm pada case

ini menggunakan lem araldite standart warna biru karena lem araldite standart

warna biru mempunyai dua epoxy adhesive yang mempunyai performansi

tinggi untuk merekatkan. Selain itu lem araldite juga mempunyai kualitas

tahan air, tahan minyak dan tahan kimia. Waktu pengesetan untuk lem araldite

tipe ini adalah 90 menit. Lem araldite standart ditunjukkan pada gambar 4.27.

Gambar 4.27 Lem araldite standart


commit to user

IV-27

5. Pipa untuk mengalirkan fluida viscous (kecap),

Konsep rancangan

Konsep rancangan yang terdapat pada pipa adalah mengalirkan fluida viscous

(kecap) dengan udara panas yang dihembuskan diantara pipa kecap dan

selubungnya. Pipa pada rancangan Temperature Control System tipe I

mempunyai permukaan yang kasar sehingga apabila sirip dipasang pada pipa,

kontak yang terjadi tidak sempurna. Oleh karena itu, pipa yang berfungsi

untuk mengalirkan fluida tersebut perlu diamplas permukaannya hingga

benar-benar rata. Amplas yang digunakan untuk meratakan pipa ini

menggunakan amril 150 cw dan 400 cw (ditunjukkan pada gambar 4.28).

Semakin kecil ukuran amril, maka permukaan amril semakin kasar. Ukuran

amril yang digunakan adalah 150 cw terlebih dahulu karena kondisi pipa

sangat kasar sehingga untuk meratakannya dipilih amril dengan ukuran yang

kasar. Setelah sedikit halus digunakan amril dengan ukuran 400 cw.

(a)

(b)

Gambar 4.28 Amril (a) 150 cw, (b) 400 cw

Dimensi

Dimensi pipa yang digunakan untuk mengalirkan fluida viscous (kecap) pada

Temperature Control System tipe II sama dengan Temperature Control System

tipe I. Hal ini dikarenakan case dan pipa yang digunakan untuk mengalirkan

fluida viscous (kecap) pada Temperature Control System tipe II sama dengan



commit to user

IV-28

Material

Material yang digunakan untuk pipa mengalirkan fluida viscous (kecap) tipe II

sama dengan Temperature Control System tipe I, yaitu terbuat dari pipa besi.

6. Fin (sirip),

Konsep rancangan

Konsep rancangan yang terdapat pada sirip Temperature Control System tipe

II bertujuan untuk meningkatkan efisiensi panas pada Temperature Control

System. Rancangan sirip pada Temperature Control System tipe II pada

dasarnya sama dengan sirip Temperature Control System tipe I jika dilihat dari

bentuk desainnya, yaitu berbentuk sirip segi empat. Pemilihan desain sirip ini

disesuaikan dengan rancangan casenya. Sirip pada Temperature Control

System tipe II ini dirancang dengan 10 sirip yang masing-masing memiliki 2

buah sisi sehingga Temperature Control System mempunyai total sirip

sebanyak 20 buah. Sirip tersebut direkatkan pada pipa dengan lapisan thermal

paste dan klem. Jumlah fase putaran udara dalam satu sirip = 3 fase. Besarnya

sudut yang terbentuk pada masing-masing sirip, sebagai berikut:

Besar sudut =

=

=

=

360° ÷ (jumlah fase x jumlah sirip)

360° ÷ (3 x 20)

360° ÷ 60

6°

Sehingga pembentukan sudut oleh sirip pada sumbu vertikal adalah 6°.

Gambar 4.29 Tiga fase putaran udara

Fase 2

Fase 1

Fase 3

Fase 2

Fase 1

Fase 3


commit to user

IV-29

Perbedaan sirip Temperature Control System tipe II dengan Temperature

Control System tipe I terletak pada dimensi dan material yang digunakan.

Dimensi

Dimensi yang digunakan untuk perancangan sirip pada Temperature Control

System tipe II ini berbeda dengan penelitian Temperature Control System tipe

I. Pada Temperature Control System tipe II ini tidak diberi allowance pada

panjang penampang karena terdapat penambahan dimensi pada case akibat

penambahan isolasi panas. Dimensi sirip yang digunakan pada temperature

control system tipe II adalah sebagai berikut:

Panjang penampang =

=

=

=

=

=

keliling pipa

π . d

3,14 . 60,75 mm

190,755 mm

190 mm

0,19 m

Dengan panjang penampang 190 mm maka dapat dibagi dalam 18 sirip kecil

dengan lebar masing-masing 10,556 mm.

Lebar bagian yang menempel pada pipa besi 20 mm disesuaikan dengan lebar

klem 12,5 mm.

Lebar penampang =

=

=

=

(2 x panjang sirip) + lebar bagian yang

menempel

(2 x 37 mm) + 20 mm

74 mm + 20 mm

Panjang sirip

=

=

=

=

=

=

=

Disesuaikan dengan ketersediaan ruang

Jari-jari dalam case – jari-jari pipa besi

70 mm – 30,375 mm

39,625 mm

39 mm – allowance

39 mm – 2 mm

37 mm


commit to user

IV-30

=

=

94 mm

0,094 m

Gambar 4.30 menunjukkan gambar penampang dan dimensi dari sirip pada

rancangan Temperature Control System tipe II.

Gambar 4.30 Rancangan penampang sirip

Sedangkan gambar 4.31 menunjukkan gambar teknik pada sirip Temperature


Gambar 4.31 Sirip pada temperature control system tipe II


commit to user

IV-31

Untuk perhitungan efisiensi sirip, sebagai berikut:

Panjang pipa bagian bersirip = 0,8 m

Diameter silinder/pipa = 0,06 m

Jari-jari silinder = 0,03 m

Panjang sirip kecil = 0,037 m

L + t/2 = 0,037 m + 0,00025 m

= 0,03725 m

r2 = jari-jari sirip + silinder

= 0,03 m + 0,03 m

= 0,06 m

Jumlah sirip = 20 buah

Tebal sirip = 0,0005 m

r2c = r2 +t/2

= 0,06 m + 0,00025 m

= 0,06025 m

Koefisien konveksi udara = 50 W/m2

Konduktivitas termal tembaga = 401 W/m.K pada temperatur

350K

Efisiensi :

Luas permukaan sirip (persamaan 2.6):

Pipa yang tidak tertutup sirip (persamaan 2.7):

Aw =

=

=

=

=

2 π r1 (H - Nt)

2 π 0,03 (0,8 – (0,02 x 10))

0,06 π (0,8 – 0,2)

0,06 π (0,6)

0,113 m2

Af =

=

=

=

2 π (r22c – r2

1)

2 π [(0,06025) 2 – (0,03)2]

2 π (2,730 x 10-3)

0,017 m2


commit to user

IV-32

Luas permukaan total (persamaan 2.8):

At =

=

=

=

NAf + 2 π r1

((36 x 10) 0,025)) + 2 π 0,03

(9) + 0,1884

9,1884 m2

Luas permukaan extended (persamaan 2.9):

Ap =

=

=

Lc x t

0,03725 m x 0,0005 m

1,8625 x 10-5 m2

Efisiensi (persamaan 2.10):

η = Lc3/2 (h/kAp)1/2

= (0,03725)3/2 (50 / 401 x 1,8625 x 10-5) 1/2

= 7,189 x 10-3 (81,821)

= 0,588 à 82 %

Perpindahan panas (persamaan 2.13):

qt =

=

=

=

hAt [1 – t

f

A

NA(1- η)] θb

50 x 9,1884 [1 – 9,1884

0,017 . 10) x (36(1-0,82 )] (100 K - 34 K)

459,42 [0,880] 66

26.686,44 W

qw =

=

=

=

h ( 2 π r1 H ) θb

50 ( 2 . π . 0,03. 0,8 )(100 K - 34 K)

50 x 0,15072 x 66

497,376 W


commit to user

IV-33

Δq =

=

=

qt - qw

26.686,44 W - 497,376 W

26.189,06 W

Material

Material yang digunakan untuk pembuatan sirip pada Temperature Control

System tipe I berbeda dengan Temperature Control System tipe II. Pada

Temperature Control System tipe I menggunakan aluminium 0,15 mm. Tetapi,

pada Temperature Control System tipe II ini menggunakan material tembaga

0,5 mm. Penggantian material pada Temperature Control System tipe II ini

karena tembaga mempunyai konduktivitas termal yang cukup baik

dibandingkan dengan aluminium sehingga diharapkan panas yang dihasilkan

akan lebih besar jika dibandingkan dengan aluminium. Tembaga mempunyai

konduktivitas termal 401 W/m K, sedangkan aluminium mempunyai

konduktivitas termal 237 W/m K. Penggantian ukuran ketebalan material sirip

adalah karena dengan ketebalan 0,15 mm pada Temperature Control System

tipe I mudah patah sehingga pada Temperature Control System tipe II

ketebalan sirip diganti dengan ukuran 0,5 mm dengan tujuan supaya sirip tidak

mudah patah.

7. Klem,

Konsep rancangan

Klem pada Temperature Control System berfungsi sebagai pengunci sirip pada

saat sirip dipasang dibagian pipa yang digunakan untuk mengalirkan fluida

viscous. Konsep rancangan yang terdapat pada klem ini adalah mengunci

bagian tengah yang berfungsi sebagai belt pada sirip Temperature Control

System tipe II.

Dimensi klem

Dimensi yang digunakan untuk perancangan klem ini tidak berubah dari

penelitian temperature control system tipe I, yaitu mempunyai diameter 60

mm. Dimensi klem tidak berubah karena dimensi pipa yang digunakan untuk

mengalirkan fluida viscous (kecap) yang menempel pada case tidak berubah.


commit to user

IV-34

Klem ditunjukkan pada gambar 4.32.

Gambar 4.32 Klem pada temperature control system tipe II

Material

Material yang digunakan pada klem yang ada pada Temperature Control

System tipe I adalah terbuat dari besi yang menyebabkan klem mudah

berkarat. Oleh sebab itu, pada Temperature Control System tipe II

menggunakan material dari stainless steel dengan tujuan supaya klem tidak

mudah berkarat.

8. Klem yang digunakan untuk case luar,

Konsep rancangan

Konsep rancangan klem yang terdapat pada Temperature Control System tipe

II berbeda dengan klem pada Temperature Control System tipe I. Pada

Temperature Control System tipe I menggunakan klem yang terbuat dari pipa

PVC yang besar dan tidak fleksibel (ditunjukkan pada gambar 4.33),

sedangkan pada Temperature Control System tipe II menggunakan perekat.

Penggantian material ini dikarenakan perekat mempunyai sifat lebih fleksibel,

tipis, dan kecil sehingga case dapat tertutup rapat.

Gambar 4.33 Klem luar pada temperature control system tipe I


commit to user

IV-35

Material

Material yang digunakan pada klem yang digunakan untuk case luar

Temperature Control System tipe I adalah terbuat dari pipa PVC yang sangat

tebal dan tidak fleksibel. Oleh sebab itu, pada Temperature Control System

tipe II menggunakan material yang lebih fleksibel yang terbuat dari kain

(perekat) dengan tujuan dapat menyesuaikan kondisi case sehingga case dapat

tertutup dengan rapat.

9. Elemen pemanas,

Konsep rancangan

Konsep rancangan yang terdapat pada elemen pemanas adalah mengalirkan

panas pada Temperature Control System. Elemen pemanas yang terdapat pada

Temperature Control System tipe II berbeda dengan yang terdapat pada

Temperature Control System tipe I. Pada Temperature Control System tipe I,

panas yang dihasilkan belum maksimal dengan daya yang digunakan 1600

watt sehingga pada Temperature Control System tipe II elemen pemanas

diganti dengan elemen pemanas yang mempunyai daya lebih kecil tetapi dapat

menghasilkan panas yang efisien. Elemen pemanas Temperature Control

System tipe II ditunjukkan dengan gambar 4.34.

Gambar 4.34 Elemen pemanas pada temperature control system tipe II


commit to user

IV-36

Dimensi elemen pemanas

Dimensi yang digunakan untuk elemen pemanas Temperature Control System

tipe II ini sama dengan Temperature Control System tipe I. Namun berbeda

pada total daya. Hal ini dikarenakan dimensi inlet yang terdapat pada case

tidak mengalami perubahan. Untuk menentukan daya pada Temperature

Control System tipe II, maka terlebih dahulu menentukan nilai kapasitas kalor

fluida total. Berikut adalah uraian perhitungan kapasitor kalor total fluida

(persamaan 2.2).

Q total = Qudara dalam kecap + Qsirip + Qpipa yang digunakan untuk mengalirkan fliuda viscous

(kecap) + Qudara dalam pipa + Qisolasi panas + Qklem

Perhitungan dari Q total dijabarkan sebagai berikut (persamaan 2.1),

Qudara dalam kecap =

=

=

=

=

muc x Cuc x ΔT

(V x ρ) x Cuc x ΔT

((π x r2 x t) x ρ) x Cuc x ΔT

((3,14 x (0,03 m)2 x 0,8 m) x 1,225 kg/m3) x 1,012 J/kg K x

75 K

0,21 J

Qsirip =

=

=

=

=

Msirip x Csirip x ΔT

(V x ρ) x Csirip x ΔT

((p x l x t) x ρ) x Csirip x ΔT


75 K

2579, 40 J

Qpipa =

=

=

=

=

mpipa x Cpipa x ΔT

(V x ρ) x Cpipa x ΔT

((π x r2 x t) x ρ) x Cpipa x ΔT

((3,14 x (0,03 m)2 x 0,8 m) x 7873 kg/m3) x 448 J/kg K x

75 K

598055,75 J


commit to user

IV-37

Qudara dalam pipa =

=

=

=

=

mup x Cup x ΔT

((Vcase – Vpipa untuk mengalirkan fluida viscous) x ρ) x Cup x ΔT

((π x r2 x tcase - π x r2 x tpipa) x ρ) x Cup x ΔT

(((3,14 x (0,08 m)2 x 0,8 m) - (3,14 x (0,03 m)2 x 0,8

m)) x 1,225 kg/m3) x 1,012 J/kg K x 75 K

1,28 J

Q isolasi panas =

=

=

=

=

misolasi panas x Cisolasi panas x ΔT

(V x ρ) x Cisolasi panas x ΔT

((p x l x t) x ρ) x Cisolasi panas x ΔT

((0,8 m x 0,132 m x 0,0003 m) x 2698 kg/m3) x 900

J/kg K x 75 K

5769,40 J

Qklem =

=

=

=

=

mklem x Cklem x ΔT

(V x ρ) x Cklem x ΔT

((π x r2 x t) x ρ) x Cklem x ΔT

((3,14 x (0,03 m)2 x 0,01 m) x 7873 kg/m3) x 448 J/kg K

x 75 K

7475,70 J

Sehingga,

Q total = Qudara dalam kecap + Qsirip + Qpipa yang digunakan untuk mengalirkan fliuda viscous (kecap)

+ Qudara dalam pipa + Qisolasi panas + Qklem

= 0,21 J + 2579, 40 J +598055,75 J + 1,28 J + 5769,40 J +

7475,70 J

= 613881,74 J

Jika Q total = 613881,74 J dan waktu yang diperlukan untuk proses pre-heating

di PT. Lombok Gandaria mencapai 10-20 menit, maka daya elemen pemanas

yang digunakan, sebagai berikut:

tW

=P , W = Q

60 x 20J 613881,74

=P = 511,56 watt ≈ 600 watt


commit to user

IV-38

Dari perhitungan diatas dapat diketahui bahwa sistem sebenarnya hanya

membutuhkan daya 600 watt untuk elemen pemanas, apabila terdapat empat

titik pemanas pada alat maka dibutuhkan elemen pemanas masing-masing

sebesar 150 watt. Namun di pasaran, elemen pemanas yang berhasil

ditemukan paling kecil adalah 350 watt. Sehingga jika terdapat empat titik

pemanas pada alat, maka dibutuhkan elemen pemanas dengan total daya 1400

watt. Berikut adalah spesifikasi yang terdapat pada elemen pemanas:

Daya = 1400 watt

Tegangan = 220-240 volt

Dimensi = panjang 80 mm, diameter 54 mm

Fan

Konsep rancangan yang terdapat pada fan adalah berbentuk aksial karena fan

dengan bentuk aksial dapat menghasilkan flow yang lebih besar dibanding

dengan tipe sentrifugal. Fan yang terdapat pada Temperature Control System

tipe II sama dengan yang terdapat pada Temperature Control System tipe I.

Hal ini dikarenakan case serta inlet yang digunakan pada Temperature

Control System tipe II sama dengan Temperature Control Sistem tipe I.

Dimensi yang digunakan untuk fan Temperature Control System tipe II ini

memiliki dimensi yang sama dengan Temperature Control System tipe I.

Berikut adalah spesifikasi yang terdapat pada fan:

Diameter luar elemen pemanas : 54 mm

Ketebalan dudukan elemen : 0,015 mm

Gambar 4.35 Fan yang digunakan temperature control system tipe II


commit to user

IV-39

4.4 BILL OF MATERIAL

Bill of material merupakan suatu diagram yang menggambarkan material yang digunakan untuk membuat suatu produk termasuk

bahan-bahan pelengkapnya. Bill of material untuk pembuatan prototipe Temperature Control System tipe II, sebagai berikut:

Gambar 4.36 Bill of material temperature control system

Level 2

Level 0

Level 1


commit to user

IV-40

4.5 ESTIMASI BIAYA

Estimasi biaya yang digunakan untuk pembuatan prototipe temperature

control system tipe II, yaitu:

Tabel 4.2 Estimasi biaya temperature control system

No Komponen Biaya Harga/unit Jumlah Satuan Biaya

1 Plat tembaga (50

cm x 100 cm) Rp 250,000.00 1 buah Rp 250,000.00

2 Plat alumunium

(120 cm x 100 cm) Rp 55,000.00 1 buah Rp 55,000.00

3 Elemen pemanas Rp 85,000.00 4 buah Rp 340,000.00

4 Multiguard Rp 35,000.00 1 buah Rp 35,000.00

5 Engsel piano

stainless Rp 15,000.00 3.6 meter Rp 54,000.00

6 Thermal pasta Rp 15,000.00 1 buah Rp 15,000.00

7 Lem Araldite

standart Rp 15,000.00 4 buah Rp 60,000.00

8 Lem Araldite rapid Rp 20,000.00 4 buah Rp 80,000.00

9 Serat fiber Rp 5,000.00 5 buah Rp 25,000.00

10 Gasket RTV

Silicone Tipe 650 Rp 20,000.00 1 buah Rp 20,000.00

11 Kertas pack Rp 15,000.00 1 buah Rp 15,000.00

12 Resin Rp 30,000.00 1 kg Rp 30,000.00

13 Katalis Rp 5,000.00 1 ons Rp 5,000.00

14 Lem isarplast Rp 7,000.00 2 buah Rp 14,000.00

15 Sock 2,5 dim Rp 8,000.00 4 buah Rp 32,000.00

16 Klem Rp 3,000.00 15 buah Rp 45,000.00

17 Amplas 150 cw Rp 3,000.00 1 buah Rp 3,000.00

18 Amplas 400 cw Rp 7,000.00 1 buah Rp 7,000.00

19 Kuas Rp 5,000.00 3 buah Rp 15,000.00

20 Perekat Rp 10,000.00 2 meter Rp 20,000.00

Total Biaya Rp 1,120,000.00


commit to user

IV-41

4.6 REALISASI PERBAIKAN DESAIN

Realisasi perbaikan desain dalam perancangan konstruksi Temperature

Control System pada aliran fluida viscous di dalam pipa tipe II adalah dengan

memperbaiki prototipe Temperature Control System tipe I sesuai dengan detail

desain yang telah ditentukan. Tahapan dalam melakukan perbaikan prototipe

Temperature Control System tipe II, yaitu:

1. Memperbaiki case Temperature Control System,

a. Mengamplas case bagian atas dan bawah dengan menggunakan amril yang

mempunyai tingkat kekasaran 150 cw dan 400 cw.

Gambar 4.37 Hasil case yang sudah diamplas

b. Memberi kertas pack dan resin UPRs 15 BQTN pada case bagian atas dan

case bagian bawah dengan tujuan supaya case rata sehingga case dapat

menutup rapat.

Gambar 4.38 Case yang sudah diberi kertas pack dan resin


commit to user

IV-42

c. Memasang sock berdiameter 2 dim pada sisi ujung (pipa paralon) yang

terdapat pada case sebagai tempat penyangga pipa besi untuk mengalirkan

fluida viscous.

Gambar 4.39 Sock pada case

d. Menambah isolasi panas pada bagian case dengan menggunakan serat

fiber.

Gambar 4.40 Serat fiber pada case


commit to user

IV-43

e. Memberi multiguard pada case yang telah dilapisi serat fiber dengan

tujuan supaya serat fiber dapat menyatu dan tidak terdapat celah.

Gambar 4.41 Serat fiber berlapis multiguard pada case

f. Memberi isolasi panas berupa aluminium dengan ketebalan 0,3 mm pada

case yang sudah diberi serat fiber dan multiguard. Aluminium foil ini

direkatkan dengan serat fiber yang sudah diberi multiguard menggunakan

lem araldite standart.

Gambar 4.42 Isolasi panas berupa aluminium 0,3 mm pada case


commit to user

IV-44

g. Memasang isolasi panas berupa aluminium 0,3 mm pada inlet

Temperature Control System menggunakan lem araldite rapid.

Gambar 4.43 Isolasi panas berupa aluminium 0,3 mm pada inlet

h. Memasang isolasi panas berupa aluminium 0,3 mm pada exhaust

Temperature Control System menggunakan lem araldite rapid.

Gambar 4.44 Isolasi panas berupa aluminium 0,3 mm pada exhaust


commit to user

IV-45

i. Memasang engsel pada case menggunakan lem araldite rapid.

Gambar 4.45 Engsel pada case

2. Meratakan pipa yang digunakan untuk untuk mengalirkan fluida viscous

(kecap) menggunakan amril 150 cw dan 450 cw.

Gambar 4.46 Pipa yang sudah diamril


commit to user

IV-46

3. Memasang throttle pada case.

Gambar 4.47 Case yang sudah dipasang throttle

4. Memasang sirip pada pipa besi,

a. Mempersiapkan dan mengukur tembaga sebagai material yang digunakan

untuk membuat sirip sesuai dimensi yang telah ditentukan kemudian

memotong plat tembaga.

Gambar 4.48 Plat tembaga yang sudah dipotong


commit to user

IV-47

b. Meratakan/meluruskan tembaga yang sudah dipotong supaya diperoleh

permukaan sirip yang lurus.

Gambar 4.49 Plat tembaga yang diluruskan

c. Membentuk plat tembaga yang sudah dipotongi menjadi sirip supaya

kontak yang terbentuk dengan pipa sempurna dan tidak terdapat celah.

Setelah itu melapisi sirip yang menempel pada pipa dengan menggunakan

termal paste.

Gambar 4.50 Sirip yang diberi termal paste


commit to user

IV-48

d. Memasang sirip pada pipa besi dan menguncinya dengan menggunakan

klem.

Gambar 4.51 Sirip yang dipasang pada pipa

e. Membentuk sirip pada sudut 6°.

Gambar 4.52 Sudut 6° pada sirip


commit to user

IV-49

5. Memasang elemen pemanas pada inlet.

Gambar 4.53 Elemen pemanas dimasukkan pada inlet

6. Memasang pipa besi yang sudah diberi sirip pada case.

Gambar 4.54 Pipa besi dimasukkan pada case


commit to user

IV-50

7. Menutup case dan memberi gasket RTV silicone tipe 650 supaya case dapat

menutup dengan rapat.

Gambar 4.55 Gasket pada case

8. Memasang klem pada case luar.

Gambar 4.56 Klem pada case luar

4.7 PENGUJIAN HASIL RANCANGAN

Pengujian hasil rancangan pada prototipe Temperature Control System

dilakukan sesuai dengan simulasi terhadap cara kerja yang disesuaikan dengan


commit to user

IV-51

sistem transportasi kecap dari tangki menuju mesin filler. Sedangkan larutan yang

digunakan untuk menggantikan posisi kecap dalam eksperimen menggunakan

larutan Carboxymethyl Cellulose (CMC) karena larutan Carboxymethyl Cellulose

(CMC) memiliki nilai kekentalan mendekati kecap, yaitu sebesar 8,39 gr/cm s.

Gambar 4.57 merupakan rangkaian sistem pengujian alat.

Gambar 4.57 Rangkaian sistem pengujian alat

Spesifikasi kondisi percobaan, sebagai berikut:

a. Temperatur awal larutan CMC adalah 28°C.

b. Debit aliran CMC disesuaikan dengan debit kecap di PT. Lombok Gandaria,

yaitu 0,3327 liter/s.

c. Pre-heating dilakukan selama 20 menit sesuai kondisi di PT. Lombok

Gandaria.

d. Elemen pemanas di setting pada level pemanasan tinggi.

e. Permukaan pipa galvanis yang tidak tertutup Temperature Control System

dibungkus dengan lateks sebagai isolator yang berfungsi untuk meminimalkan

kalor yang terbuang karena pengaruh faktor lingkungan.

Sedangkan cara kerja Temperature Control System, sebagai berikut:

a. Fluida dari bak penampung fluida dipompa menuju bak penampung input.

b. Fluida mengalir dari bak penampung input menuju ke Temperature Control

System melewati pipa besi.

c. Fluida di dalam Temperature Control System mendapatkan treatment yang

menyebabkan temperaturnya meningkat.


commit to user

IV-52

d. Fluida keluar dari Temperature Control System melewati kran menuju bak

penampung output.

Pengujian hasil rancangan pada prototipe Temperature Control System ini

terdiri dari pengujian kinerja sistem keseluruhan maupun pengujian sistem secara

parsial. Pengujian kinerja sistem keseluruhan berupa pengujian pada prototipe

Temperature Control System dimana prototipe dikondisikan pada keadaan

sempurna, yaitu terdapat sirip dengan throttle ditutup. Sedangkan pengujian

sistem secara parsial terdiri dari 3 pengujian, yaitu:

a. Pada kondisi prototipe menggunakan sirip namun throttle dibuka

b. Pada kondisi tanpa menggunakan sirip dengan throttle ditutup

c. Pada kondisi tanpa menggunakan sirip dengan throttle dibuka

Sebelum dilakukan pengujian, maka dilakukan proses pre-heating yang

berguna untuk mempersiapkan alat agar berfungsi dengan baik saat produksi

dimulai. Pengujian untuk proses pre-heating ada dua, yaitu pre-heating ketika

kondisi Temperature Control System menggunakan sirip dengan pre-heating

kondisi Temperature Control System tanpa menggunakan sirip. Pre-heating

menggunakan sirip digunakan sebelum melakukan pengujian terhadap

Temperature Control System pada kondisi menggunakan sirip dengan throttle

ditutup dan pengujian pada kondisi menggunakan sirip dengan throttle dibuka.

Sedangkan pre-heating tanpa menggunakan sirip digunakan sebelum melakukan

pengujian terhadap Temperature Control System pada kondisi tanpa menggunakan

sirip dengan throttle ditutup dan pengujian pada kondisi tanpa menggunakan sirip

dengan throttle dibuka.

Titik yang menjadi tolak ukur untuk pengukuran proses pre-heating, baik

pada kondisi menggunakan sirip maupun pada kondisi tanpa menggunakan sirip

terdiri dari 7 titik, yaitu pada input, heater 1, heater 2, heater 3, heater 4, output,

dan exhaust.


commit to user

IV-53

Berikut adalah hasil pengujian proses pre-heating:

Tabel 4.3 Pre-heating kondisi menggunakan sirip

Waktu (menit) 5 10 15 20Input 28.3 31.3 31.3 32.9Heater 1 29.4 30.3 30.6 31.6Heater 2 29.9 30.7 30.7 31.4Heater 3 38.5 40.2 45.9 49.3Heater 4 38.3 39.8 46.8 49.6Output 31.9 34.1 41.3 44.7Exhaust 42.3 47.6 50.3 54.5

Pre -heating menggunakan sirip

Dari ke-7 titik tolak ukur, maka temperatur tertinggi untuk pre-heating

pada kondisi menggunakan sirip adalah pada exhaust. Sedangkan kondisi pre-

heating tanpa menggunakan sirip, yaitu:

Tabel 4.4 Pre-heating kondisi tanpa menggunakan sirip

Waktu (menit) 5 10 15 20Input 29.8 31.8 32.6 33Heater 1 30.3 32.4 31.6 32.6Heater 2 30.7 32.6 32.3 32.6Heater 3 38.9 41 43.2 43Heater 4 39.2 41.3 43.5 43.3Output 30.8 33.5 36.5 37.1Exhaust 40.6 43.4 48.8 52.2

Pre -heating tanpa sirip

Temperatur tertinggi pada kondisi tanpa menggunakan sirip adalah pada

titik exhaust. Setelah dilakukan proses pre-heating selama 20 menit maka

pengujian alat dijalankan dengan menggunakan larutan CMC. Pengujian alat ini

berlangsung selama 1 jam, baik dalam kondisi menggunakan sirip ataupun dalam

kondisi tanpa menggunakan sirip.


commit to user

IV-54

Data yang diperoleh dari pengujian menggunakan larutan CMC, yaitu:

a. Pengujian prototipe Temperature Control System dengan menggunakan sirip

dan throttle ditutup,

Tabel 4.5 Hasil pengujian Temperature Control System dengan menggunakan sirip dan throttle ditutup

Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C)0:00:10 32.5 0:10:20 33.3 0:20:30 33.3 0:30:40 33.4 0:40:50 33.3 0:51:00 33.30:00:20 32.4 0:10:30 33.4 0:20:40 33.5 0:30:50 33.4 0:41:00 33.3 0:51:10 33.40:00:30 32.3 0:10:40 33.4 0:20:50 33.4 0:31:00 33.5 0:41:10 33.3 0:51:20 33.30:00:40 32.5 0:10:50 33.3 0:21:00 33.4 0:31:10 33.7 0:41:20 33.4 0:51:30 33.30:00:50 32.7 0:11:00 33.3 0:21:10 33.4 0:31:20 33.7 0:41:30 33.1 0:51:40 33.30:01:00 32.8 0:11:10 33.2 0:21:20 33.4 0:31:30 33.8 0:41:40 33.3 0:51:50 33.30:01:10 33.1 0:11:20 33.1 0:21:30 33.4 0:31:40 33.8 0:41:50 33.2 0:52:00 33.30:01:20 33 0:11:30 33.2 0:21:40 33.4 0:31:50 33.7 0:42:00 33.3 0:52:10 33.30:01:30 33.2 0:11:40 33.4 0:21:50 33.1 0:32:00 33.7 0:42:10 33.3 0:52:20 33.20:01:40 33.1 0:11:50 33.1 0:22:00 33.1 0:32:10 33.6 0:42:20 33.3 0:52:30 33.20:01:50 33 0:12:00 33.2 0:22:10 33.2 0:32:20 33.8 0:42:30 33.3 0:52:40 33.20:02:00 33.2 0:12:10 33 0:22:20 33.2 0:32:30 33.5 0:42:40 33.3 0:52:50 33.20:02:10 33 0:12:20 33.2 0:22:30 33.2 0:32:40 33.5 0:42:50 33.3 0:53:00 33.30:02:20 33 0:12:30 33.3 0:22:40 33.3 0:32:50 33.5 0:43:00 33.2 0:53:10 33.30:02:30 33.1 0:12:40 33.4 0:22:50 33.3 0:33:00 33.5 0:43:10 33.1 0:53:20 33.20:02:40 33.2 0:12:50 33.4 0:23:00 33.3 0:33:10 33.5 0:43:20 33.1 0:53:30 33.20:02:50 33.1 0:13:00 33.3 0:23:10 33.3 0:33:20 33.5 0:43:30 33.1 0:53:40 33.30:03:00 33 0:13:10 33.3 0:23:20 33.3 0:33:30 33.4 0:43:40 33.1 0:53:50 33.30:03:10 33 0:13:20 33.3 0:23:30 33.4 0:33:40 33.4 0:43:50 33.1 0:54:00 33.40:03:20 33.1 0:13:30 33.3 0:23:40 33.5 0:33:50 33.3 0:44:00 33.1 0:54:10 33.30:03:30 33 0:13:40 33.4 0:23:50 33.3 0:34:00 33.3 0:44:10 33.2 0:54:20 33.30:03:40 33 0:13:50 33.3 0:24:00 33.3 0:34:10 33.3 0:44:20 33.2 0:54:30 33.20:03:50 33 0:14:00 33.3 0:24:10 33.3 0:34:20 33.3 0:44:30 33.2 0:54:40 33.20:04:00 33.1 0:14:10 33.4 0:24:20 33.5 0:34:30 33.3 0:44:40 33.1 0:54:50 33.20:04:10 33 0:14:20 33.3 0:24:30 33.3 0:34:40 33.3 0:44:50 33.3 0:55:00 33.20:04:20 33 0:14:30 33.3 0:24:40 33.3 0:34:50 33.3 0:45:00 33.3 0:55:10 33.30:04:30 33 0:14:40 33.3 0:24:50 33.3 0:35:00 33.2 0:45:10 33.3 0:55:20 33.30:04:40 33.1 0:14:50 33.3 0:25:00 33.4 0:35:10 33.2 0:45:20 33.3 0:55:30 33.30:04:50 33.3 0:15:00 33.3 0:25:10 33.5 0:35:20 33.2 0:45:30 33.3 0:55:40 33.30:05:00 33.3 0:15:10 33.3 0:25:20 33.5 0:35:30 33.3 0:45:40 33.3 0:55:50 33.30:05:10 33.2 0:15:20 33.3 0:25:30 33.5 0:35:40 33.2 0:45:50 33.4 0:56:00 33.10:05:20 33.1 0:15:30 33.3 0:25:40 33.5 0:35:50 33.2 0:46:00 33.4 0:56:10 33.30:05:30 33 0:15:40 33.3 0:25:50 33.4 0:36:00 33.2 0:46:10 33.4 0:56:20 33.40:05:40 33 0:15:50 33.3 0:26:00 33.3 0:36:10 33.2 0:46:20 33.3 0:56:30 33.30:05:50 33 0:16:00 33.3 0:26:10 33.3 0:36:20 33.1 0:46:30 33.5 0:56:40 33.30:06:00 33.2 0:16:10 33.3 0:26:20 33.4 0:36:30 33.3 0:46:40 33.3 0:56:50 33.20:06:10 33 0:16:20 33.3 0:26:30 33.3 0:36:40 33.3 0:46:50 33.3 0:57:00 33.30:06:20 33 0:16:30 33.3 0:26:40 33.2 0:36:50 33.3 0:47:00 33.3 0:57:10 33.30:06:30 33 0:16:40 33.4 0:26:50 33.3 0:37:00 33.3 0:47:10 33.5 0:57:20 33.30:06:40 33.2 0:16:50 33.3 0:27:00 33.3 0:37:10 33.3 0:47:20 33.3 0:57:30 33.40:06:50 33.1 0:17:00 33.3 0:27:10 33.3 0:37:20 33.3 0:47:30 33.3 0:57:40 33.30:07:00 33.1 0:17:10 33.3 0:27:20 33.4 0:37:30 33.3 0:47:40 33.3 0:57:50 33.30:07:10 33.2 0:17:20 33.4 0:27:30 33.4 0:37:40 33.3 0:47:50 33.3 0:58:00 33.30:07:20 33.1 0:17:30 33.5 0:27:40 33.4 0:37:50 33.4 0:48:00 33.3 0:58:10 33.30:07:30 33.2 0:17:40 33.3 0:27:50 33.3 0:38:00 33.3 0:48:10 33.3 0:58:20 33.30:07:40 33.3 0:17:50 33.3 0:28:00 33.3 0:38:10 33.3 0:48:20 33.3 0:58:30 33.50:07:50 33.3 0:18:00 33.5 0:28:10 33.3 0:38:20 33.3 0:48:30 33.3 0:58:40 33.30:08:00 33.5 0:18:10 33.3 0:28:20 33.3 0:38:30 33.4 0:48:40 33.4 0:58:50 33.20:08:10 33.4 0:18:20 33.4 0:28:30 33.3 0:38:40 33.4 0:48:50 33.4 0:59:00 33.40:08:20 33.5 0:18:30 33.3 0:28:40 33.3 0:38:50 33.4 0:49:00 33.4 0:59:10 33.40:08:30 33.5 0:18:40 33.3 0:28:50 33.3 0:39:00 33.3 0:49:10 33.4 0:59:20 33.40:08:40 33.3 0:18:50 33.3 0:29:00 33.2 0:39:10 33.3 0:49:20 33.4 0:59:30 33.50:08:50 33.3 0:19:00 33.2 0:29:10 33.2 0:39:20 33.3 0:49:30 33.3 0:59:40 33.40:09:00 33.4 0:19:10 33.3 0:29:20 33.3 0:39:30 33.3 0:49:40 33.4 0:59:50 33.40:09:10 33.4 0:19:20 33.4 0:29:30 33.3 0:39:40 33.4 0:49:50 33.4 1:00:00 33.40:09:20 33.4 0:19:30 33.3 0:29:40 33.4 0:39:50 33.4 0:50:00 33.3 1:00:10 33.30:09:30 33.3 0:19:40 33.3 0:29:50 33.4 0:40:00 33.4 0:50:10 33.3 1:00:20 33.30:09:40 33.3 0:19:50 33.3 0:30:00 33.5 0:40:10 33.4 0:50:20 33.3 1:00:30 33.30:09:50 33.3 0:20:00 33.3 0:30:10 33.3 0:40:20 33.4 0:50:30 33.3 1:00:40 33.40:10:00 33.3 0:20:10 33.3 0:30:20 33.4 0:40:30 33.6 0:50:40 33.3 1:00:50 33.40:10:10 33.3 0:20:20 33.3 0:30:30 33.4 0:40:40 33.3 0:50:50 33.3 1:01:00 33.4

Tabel 4.5 menunjukkan bahwa Temperature Control System dengan

menggunakan sirip dan dalam keadaan throttle ditutup dapat meningkatkan

temperatur fluida hingga mencapai 33,8°C dari kondisi awal 28°C.


commit to user

IV-55

b. Pengujian prototipe Temperature Control System dengan menggunakan sirip

dan throttle dibuka,

Tabel 4.6 Hasil pengujian Temperature Control System dengan menggunakan sirip dan throttle dibuka

Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C)0:00:10 32.3 0:10:10 32.4 0:20:10 32.4 0:30:10 32.3 0:40:10 32.2 0:50:10 32.30:00:20 32.4 0:10:20 32.4 0:20:20 32.5 0:30:20 32.2 0:40:20 32.3 0:50:20 32.30:00:30 32.3 0:10:30 32.5 0:20:30 32.3 0:30:30 32.2 0:40:30 32.2 0:50:30 32.30:00:40 32.1 0:10:40 32.4 0:20:40 32.2 0:30:40 32.3 0:40:40 32.2 0:50:40 32.10:00:50 32.5 0:10:50 32.4 0:20:50 32.2 0:30:50 32.4 0:40:50 32.2 0:50:50 32.30:01:00 32.3 0:11:00 32.4 0:21:00 32.4 0:31:00 32.2 0:41:00 32.2 0:51:00 32.40:01:10 32.4 0:11:10 32.3 0:21:10 32.4 0:31:10 32.2 0:41:10 32.3 0:51:10 32.40:01:20 32.3 0:11:20 32.3 0:21:20 32.1 0:31:20 32.3 0:41:20 32.2 0:51:20 32.30:01:30 32.4 0:11:30 32.3 0:21:30 32.3 0:31:30 32.3 0:41:30 32.1 0:51:30 32.10:01:40 32.4 0:11:40 32.4 0:21:40 32.1 0:31:40 32.2 0:41:40 32.1 0:51:40 31.90:01:50 32.4 0:11:50 32.3 0:21:50 32.3 0:31:50 32.2 0:41:50 32.1 0:51:50 32.10:02:00 32.4 0:12:00 32.3 0:22:00 32.4 0:32:00 32.4 0:42:00 32.1 0:52:00 320:02:10 32.3 0:12:10 32.4 0:22:10 32.4 0:32:10 32.4 0:42:10 32.3 0:52:10 31.90:02:20 32.3 0:12:20 32.2 0:22:20 32.4 0:32:20 32.4 0:42:20 32.1 0:52:20 320:02:30 32.3 0:12:30 32.3 0:22:30 32.4 0:32:30 32.4 0:42:30 32.1 0:52:30 320:02:40 32.3 0:12:40 32.3 0:22:40 32.4 0:32:40 32.3 0:42:40 32.1 0:52:40 32.10:02:50 32.3 0:12:50 32.3 0:22:50 32.4 0:32:50 32.3 0:42:50 32.1 0:52:50 31.90:03:00 32.3 0:13:00 32.4 0:23:00 32.4 0:33:00 32.4 0:43:00 32.2 0:53:00 31.90:03:10 32.4 0:13:10 32.3 0:23:10 32.5 0:33:10 32.4 0:43:10 32.2 0:53:10 320:03:20 32.4 0:13:20 32.3 0:23:20 32.3 0:33:20 32.4 0:43:20 32.1 0:53:20 32.10:03:30 32.4 0:13:30 32.3 0:23:30 32.3 0:33:30 32.3 0:43:30 32.2 0:53:30 32.10:03:40 32.5 0:13:40 32.4 0:23:40 32.2 0:33:40 32.3 0:43:40 32.2 0:53:40 32.10:03:50 32.5 0:13:50 32.4 0:23:50 32.2 0:33:50 32.3 0:43:50 32.2 0:53:50 320:04:00 32.4 0:14:00 32.4 0:24:00 32.4 0:34:00 32.3 0:44:00 32.2 0:54:00 320:04:10 32.3 0:14:10 32.5 0:24:10 32.3 0:34:10 32.2 0:44:10 32.1 0:54:10 31.90:04:20 32.4 0:14:20 32.5 0:24:20 32.4 0:34:20 32.2 0:44:20 32.3 0:54:20 31.90:04:30 32.4 0:14:30 32.5 0:24:30 32.2 0:34:30 32.1 0:44:30 32.3 0:54:30 31.90:04:40 32.3 0:14:40 32.5 0:24:40 32.2 0:34:40 32.1 0:44:40 32.1 0:54:40 31.90:04:50 32.4 0:14:50 32.5 0:24:50 32.4 0:34:50 32.1 0:44:50 32.2 0:54:50 320:05:00 32.5 0:15:00 32.4 0:25:00 32.4 0:35:00 32.1 0:45:00 32.2 0:55:00 32.10:05:10 32.5 0:15:10 32.5 0:25:10 32.4 0:35:10 32.1 0:45:10 32.2 0:55:10 32.10:05:20 32.5 0:15:20 32.4 0:25:20 32.3 0:35:20 32.1 0:45:20 32.2 0:55:20 32.10:05:30 32.5 0:15:30 32.4 0:25:30 32.3 0:35:30 32.1 0:45:30 32.2 0:55:30 320:05:40 32.4 0:15:40 32.4 0:25:40 32.4 0:35:40 32.1 0:45:40 32.2 0:55:40 32.10:05:50 32.4 0:15:50 32.5 0:25:50 32.4 0:35:50 32.1 0:45:50 32.1 0:55:50 32.10:06:00 32.4 0:16:00 32.5 0:26:00 32.3 0:36:00 32.1 0:46:00 32.3 0:56:00 320:06:10 32.5 0:16:10 32.5 0:26:10 32.4 0:36:10 32.1 0:46:10 32.3 0:56:10 31.90:06:20 32.5 0:16:20 32.5 0:26:20 32.3 0:36:20 32.3 0:46:20 32.2 0:56:20 31.90:06:30 32.4 0:16:30 32.5 0:26:30 32.3 0:36:30 32.2 0:46:30 32.2 0:56:30 31.80:06:40 32.4 0:16:40 32.4 0:26:40 32.2 0:36:40 32.2 0:46:40 32.1 0:56:40 31.90:06:50 32.3 0:16:50 32.3 0:26:50 32.2 0:36:50 32.2 0:46:50 32.2 0:56:50 320:07:00 32.4 0:17:00 32.3 0:27:00 32.2 0:37:00 32.2 0:47:00 32.2 0:57:00 31.80:07:10 32.4 0:17:10 32.4 0:27:10 32.1 0:37:10 32.2 0:47:10 32.2 0:57:10 31.80:07:20 32.5 0:17:20 32.5 0:27:20 32.4 0:37:20 32.2 0:47:20 32.2 0:57:20 31.70:07:30 32.5 0:17:30 32.5 0:27:30 32.4 0:37:30 32.3 0:47:30 32.1 0:57:30 31.80:07:40 32.5 0:17:40 32.5 0:27:40 32.3 0:37:40 32.3 0:47:40 32.1 0:57:40 31.90:07:50 32.4 0:17:50 32.4 0:27:50 32.3 0:37:50 32.2 0:47:50 32 0:57:50 31.90:08:00 32.4 0:18:00 32.4 0:28:00 32.4 0:38:00 32.2 0:48:00 32 0:58:00 31.90:08:10 32.4 0:18:10 32.5 0:28:10 32.3 0:38:10 32.2 0:48:10 32.1 0:58:10 31.90:08:20 32.4 0:18:20 32.4 0:28:20 32.3 0:38:20 32.2 0:48:20 32.1 0:58:20 31.90:08:30 32.5 0:18:30 32.4 0:28:30 32.3 0:38:30 32.2 0:48:30 32.2 0:58:30 31.90:08:40 32.5 0:18:40 32.4 0:28:40 32.2 0:38:40 32.2 0:48:40 32.2 0:58:40 31.80:08:50 32.5 0:18:50 32.3 0:28:50 32.2 0:38:50 32.2 0:48:50 32.1 0:58:50 31.80:09:00 32.4 0:19:00 32.4 0:29:00 32.1 0:39:00 32.1 0:49:00 32.1 0:59:00 31.80:09:10 32.3 0:19:10 32.4 0:29:10 32.2 0:39:10 32.3 0:49:10 32.1 0:59:10 31.80:09:20 32.4 0:19:20 32.4 0:29:20 32.2 0:39:20 32.1 0:49:20 32.1 0:59:20 31.70:09:30 32.4 0:19:30 32.4 0:29:30 32.2 0:39:30 32.1 0:49:30 32.1 0:59:30 31.90:09:40 32.3 0:19:40 32.4 0:29:40 32.1 0:39:40 32.2 0:49:40 32.2 0:59:40 31.90:09:50 32.3 0:19:50 32.3 0:29:50 32.1 0:39:50 32.2 0:49:50 32.1 0:59:50 31.90:10:00 32.4 0:20:00 32.3 0:30:00 32.2 0:40:00 32.2 0:50:00 32.3 1:00:00 31.8

Tabel 4.6 menunjukkan bahwa Temperature Control System dengan

menggunakan sirip dan dalam keadaan throttle dibuka tidak dapat meningkatkan

temperatur fluida mencapai 33°C dari kondisi awal 28°C. Namun hanya mampu

menaikkan temperatur fluida menjadi 32,5°C dan semakin lama terjadi penurunan

temperature menjadi 31,7°C.


commit to user

IV-56

c. Pengujian prototipe Temperature Control System tanpa menggunakan sirip

dan throttle ditutup,

Tabel 4.7 Hasil pengujian Temperature Control System tanpa menggunakan sirip dan throttle ditutup

Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C)0:00:10 30.9 0:10:10 30.6 0:20:10 30.4 0:30:10 30.5 0:40:10 30.4 0:50:10 30.30:00:20 30.9 0:10:20 30.6 0:20:20 30.5 0:30:20 30.4 0:40:20 30.5 0:50:20 30.40:00:30 30.9 0:10:30 30.5 0:20:30 30.5 0:30:30 30.5 0:40:30 30.6 0:50:30 30.40:00:40 30.8 0:10:40 30.6 0:20:40 30.5 0:30:40 30.5 0:40:40 30.6 0:50:40 30.50:00:50 30.9 0:10:50 30.6 0:20:50 30.4 0:30:50 30.5 0:40:50 30.5 0:50:50 30.40:01:00 30.8 0:11:00 30.4 0:21:00 30.4 0:31:00 30.5 0:41:00 30.3 0:51:00 30.30:01:10 30.8 0:11:10 30.6 0:21:10 30.4 0:31:10 30.3 0:41:10 30.4 0:51:10 30.30:01:20 30.7 0:11:20 30.6 0:21:20 30.4 0:31:20 30.5 0:41:20 30.4 0:51:20 30.30:01:30 30.7 0:11:30 30.6 0:21:30 30.4 0:31:30 30.4 0:41:30 30.6 0:51:30 30.30:01:40 30.8 0:11:40 30.6 0:21:40 30.4 0:31:40 30.5 0:41:40 30.3 0:51:40 30.30:01:50 30.8 0:11:50 30.4 0:21:50 30.2 0:31:50 30.5 0:41:50 30 0:51:50 30.30:02:00 30.7 0:12:00 30.5 0:22:00 30.3 0:32:00 30.4 0:42:00 30.4 0:52:00 30.40:02:10 30.5 0:12:10 30.6 0:22:10 30.4 0:32:10 30.4 0:42:10 30.6 0:52:10 30.30:02:20 30.6 0:12:20 30.6 0:22:20 30.2 0:32:20 30.4 0:42:20 30.5 0:52:20 30.40:02:30 30.6 0:12:30 30.6 0:22:30 30.4 0:32:30 30.5 0:42:30 30.3 0:52:30 30.30:02:40 30.6 0:12:40 30.6 0:22:40 30.4 0:32:40 30.6 0:42:40 30.5 0:52:40 30.30:02:50 30.6 0:12:50 30.4 0:22:50 30.3 0:32:50 30.6 0:42:50 30.3 0:52:50 30.40:03:00 30.6 0:13:00 30.4 0:23:00 30.3 0:33:00 30.5 0:43:00 30.2 0:53:00 30.30:03:10 30.6 0:13:10 30.4 0:23:10 30.1 0:33:10 30.5 0:43:10 30.4 0:53:10 30.40:03:20 30.7 0:13:20 30.6 0:23:20 30.1 0:33:20 30.3 0:43:20 30.4 0:53:20 30.40:03:30 30.7 0:13:30 30.6 0:23:30 30.4 0:33:30 30.5 0:43:30 30.4 0:53:30 30.30:03:40 30.7 0:13:40 30.6 0:23:40 30.4 0:33:40 30.5 0:43:40 30.4 0:53:40 30.30:03:50 30.7 0:13:50 30.4 0:23:50 30.3 0:33:50 30.5 0:43:50 30.4 0:53:50 30.30:04:00 30.7 0:14:00 30.4 0:24:00 30.3 0:34:00 30.4 0:44:00 30.4 0:54:00 30.30:04:10 30.6 0:14:10 30.6 0:24:10 30.3 0:34:10 30.4 0:44:10 30.5 0:54:10 30.40:04:20 30.6 0:14:20 30.6 0:24:20 30.4 0:34:20 30.4 0:44:20 30.4 0:54:20 30.50:04:30 30.7 0:14:30 30.6 0:24:30 30.4 0:34:30 30.4 0:44:30 30.4 0:54:30 30.40:04:40 30.4 0:14:40 30.4 0:24:40 30.5 0:34:40 30.5 0:44:40 30.4 0:54:40 30.40:04:50 30.5 0:14:50 30.5 0:24:50 30.4 0:34:50 30.6 0:44:50 30.4 0:54:50 30.30:05:00 30.5 0:15:00 30.5 0:25:00 30.4 0:35:00 30.4 0:45:00 30.4 0:55:00 30.30:05:10 30.6 0:15:10 30.6 0:25:10 30.4 0:35:10 30.5 0:45:10 30.5 0:55:10 30.50:05:20 30.5 0:15:20 30.4 0:25:20 30.1 0:35:20 30.3 0:45:20 30.5 0:55:20 30.40:05:30 30.4 0:15:30 30.4 0:25:30 30.4 0:35:30 30.4 0:45:30 30.5 0:55:30 30.40:05:40 30.6 0:15:40 30.5 0:25:40 30.3 0:35:40 30.6 0:45:40 30.4 0:55:40 30.40:05:50 30.6 0:15:50 30.3 0:25:50 30.4 0:35:50 30.6 0:45:50 30.6 0:55:50 30.30:06:00 30.6 0:16:00 30.4 0:26:00 30.4 0:36:00 30.3 0:46:00 30.6 0:56:00 30.40:06:10 30.6 0:16:10 30.4 0:26:10 30.4 0:36:10 30.4 0:46:10 30.6 0:56:10 30.40:06:20 30.6 0:16:20 30.3 0:26:20 30.3 0:36:20 30.5 0:46:20 30.6 0:56:20 30.40:06:30 30.6 0:16:30 30.3 0:26:30 30.4 0:36:30 30.6 0:46:30 30.4 0:56:30 30.40:06:40 30.6 0:16:40 30.3 0:26:40 30.4 0:36:40 30.6 0:46:40 30.3 0:56:40 30.50:06:50 30.4 0:16:50 30.4 0:26:50 30.4 0:36:50 30.6 0:46:50 30.3 0:56:50 30.40:07:00 30.4 0:17:00 30.6 0:27:00 30.4 0:37:00 30.6 0:47:00 30.4 0:57:00 30.50:07:10 30.4 0:17:10 30.6 0:27:10 30.4 0:37:10 30.6 0:47:10 30.3 0:57:10 30.40:07:20 30.6 0:17:20 30.4 0:27:20 30.4 0:37:20 30.6 0:47:20 30.3 0:57:20 30.40:07:30 30.6 0:17:30 30.4 0:27:30 30.3 0:37:30 30.4 0:47:30 30.3 0:57:30 30.40:07:40 30.6 0:17:40 30.4 0:27:40 30.3 0:37:40 30.6 0:47:40 30.4 0:57:40 30.40:07:50 30.6 0:17:50 30.5 0:27:50 30.4 0:37:50 30.6 0:47:50 30.4 0:57:50 30.40:08:00 30.6 0:18:00 30.4 0:28:00 30.3 0:38:00 30.6 0:48:00 30.3 0:58:00 30.50:08:10 30.6 0:18:10 30.5 0:28:10 30.3 0:38:10 30.4 0:48:10 30.3 0:58:10 30.50:08:20 30.4 0:18:20 30.5 0:28:20 30.4 0:38:20 30.6 0:48:20 30.4 0:58:20 30.40:08:30 30.6 0:18:30 30.5 0:28:30 30.5 0:38:30 30.4 0:48:30 30.5 0:58:30 30.30:08:40 30.6 0:18:40 30.4 0:28:40 30.4 0:38:40 30,3 0:48:40 30.1 0:58:40 30.20:08:50 30.6 0:18:50 30.5 0:28:50 30.5 0:38:50 30.4 0:48:50 30.2 0:58:50 30.30:09:00 30.4 0:19:00 30.5 0:29:00 30.5 0:39:00 30.4 0:49:00 30.4 0:59:00 30.20:09:10 30.6 0:19:10 30.5 0:29:10 30.5 0:39:10 30.6 0:49:10 30.5 0:59:10 30.30:09:20 30.4 0:19:20 30.4 0:29:20 30.5 0:39:20 30.6 0:49:20 30.5 0:59:20 30.10:09:30 30.6 0:19:30 30.5 0:29:30 30.4 0:39:30 30.4 0:49:30 30.5 0:59:30 30.40:09:40 30.6 0:19:40 30.4 0:29:40 30.3 0:39:40 30.4 0:49:40 30.4 0:59:40 30.40:09:50 30.6 0:19:50 30.4 0:29:50 30.4 0:39:50 30.3 0:49:50 30.4 0:59:50 30.50:10:00 30.4 0:20:00 30.4 0:30:00 30.4 0:40:00 30.4 0:50:00 30.4 1:00:00 30.3

Tabel 4.7 menunjukkan bahwa Temperature Control System tanpa menggunakan

sirip dan dalam keadaan throttle ditutup tidak dapat meningkatkan temperatur

fluida mencapai 33°C dari kondisi awal 28°C. Namun hanya mampu menaikkan

temperatur fluida menjadi 30,9°C.


commit to user

IV-57

d. Pengujian prototipe Temperature Control System tanpa menggunakan sirip

dan throttle dibuka,

Tabel 4.8 Hasil pengujian Temperature Control System tanpa menggunakan sirip dan throttle dibuka

Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C) Waktu Temperature (⁰C)0:00:10 30.9 0:10:10 30.4 0:20:10 30.2 0:30:10 30.1 0:40:10 30.1 0:50:10 29.90:00:20 30.9 0:10:20 30.4 0:20:20 30.2 0:30:20 30.1 0:40:20 30.1 0:50:20 30.10:00:30 30.9 0:10:30 30.4 0:20:30 30.2 0:30:30 30.1 0:40:30 30.1 0:50:30 30.10:00:40 30.9 0:10:40 30.4 0:20:40 30.2 0:30:40 30 0:40:40 30.1 0:50:40 29.90:00:50 30.7 0:10:50 30.2 0:20:50 30 0:30:50 30 0:40:50 30 0:50:50 29.90:01:00 30.4 0:11:00 30.2 0:21:00 30.2 0:31:00 30.1 0:41:00 30.2 0:51:00 29.90:01:10 30.4 0:11:10 30.3 0:21:10 30.2 0:31:10 30.1 0:41:10 30.1 0:51:10 29.70:01:20 30.4 0:11:20 30.3 0:21:20 30.2 0:31:20 30.1 0:41:20 30 0:51:20 29.80:01:30 30.4 0:11:30 30.4 0:21:30 30 0:31:30 30.1 0:41:30 30 0:51:30 29.90:01:40 30.4 0:11:40 30.4 0:21:40 30.2 0:31:40 30.1 0:41:40 30 0:51:40 29.90:01:50 30.4 0:11:50 30.4 0:21:50 30 0:31:50 30 0:41:50 30 0:51:50 29.90:02:00 30.3 0:12:00 30.4 0:22:00 30 0:32:00 30.1 0:42:00 30.1 0:52:00 29.90:02:10 30.3 0:12:10 30.4 0:22:10 30.2 0:32:10 30.1 0:42:10 30.1 0:52:10 300:02:20 30.3 0:12:20 30.3 0:22:20 30.2 0:32:20 30.1 0:42:20 30.1 0:52:20 300:02:30 30.4 0:12:30 30.3 0:22:30 30.2 0:32:30 30.1 0:42:30 30.1 0:52:30 29.90:02:40 30.4 0:12:40 30.3 0:22:40 30.2 0:32:40 30.2 0:42:40 30.1 0:52:40 29.80:02:50 30.4 0:12:50 30.3 0:22:50 30.1 0:32:50 30.2 0:42:50 30.1 0:52:50 29.80:03:00 30.4 0:13:00 30.2 0:23:00 30.2 0:33:00 30.1 0:43:00 30 0:53:00 29.90:03:10 30.3 0:13:10 30.3 0:23:10 30.2 0:33:10 30 0:43:10 30 0:53:10 29.90:03:20 30.4 0:13:20 30.4 0:23:20 30.1 0:33:20 30 0:43:20 30 0:53:20 300:03:30 30.4 0:13:30 30.4 0:23:30 30.1 0:33:30 30.1 0:43:30 30.1 0:53:30 300:03:40 30.4 0:13:40 30.4 0:23:40 30 0:33:40 30.1 0:43:40 30.1 0:53:40 300:03:50 30.4 0:13:50 30.4 0:23:50 30 0:33:50 30.1 0:43:50 30.2 0:53:50 30.10:04:00 30.3 0:14:00 30.2 0:24:00 30.1 0:34:00 30.1 0:44:00 30.1 0:54:00 29.90:04:10 30.4 0:14:10 30.2 0:24:10 30.1 0:34:10 30.1 0:44:10 30.1 0:54:10 300:04:20 30.4 0:14:20 30.2 0:24:20 30.1 0:34:20 30.1 0:44:20 30.1 0:54:20 29.90:04:30 30.4 0:14:30 30.2 0:24:30 30.1 0:34:30 30.1 0:44:30 30.1 0:54:30 29.90:04:40 30.4 0:14:40 30.2 0:24:40 30.1 0:34:40 30.1 0:44:40 29.9 0:54:40 300:04:50 30.4 0:14:50 30.2 0:24:50 30 0:34:50 30.1 0:44:50 29.9 0:54:50 29.90:05:00 30.4 0:15:00 30.2 0:25:00 30.1 0:35:00 30.1 0:45:00 29.9 0:55:00 29.90:05:10 30.4 0:15:10 30.1 0:25:10 30.1 0:35:10 30.1 0:45:10 29.9 0:55:10 29.90:05:20 30.4 0:15:20 30.2 0:25:20 30.1 0:35:20 30 0:45:20 29.9 0:55:20 29.90:05:30 30.4 0:15:30 30.1 0:25:30 30.1 0:35:30 30 0:45:30 30.1 0:55:30 29.90:05:40 30.4 0:15:40 30.1 0:25:40 30.1 0:35:40 30.1 0:45:40 29.8 0:55:40 29.90:05:50 30.4 0:15:50 30.1 0:25:50 30.1 0:35:50 30 0:45:50 29.8 0:55:50 29.90:06:00 30.3 0:16:00 30.1 0:26:00 30.1 0:36:00 30.1 0:46:00 29.9 0:56:00 29.90:06:10 30.3 0:16:10 30.1 0:26:10 30 0:36:10 30.1 0:46:10 30.1 0:56:10 29.90:06:20 30.3 0:16:20 30.1 0:26:20 30.1 0:36:20 30.1 0:46:20 30.1 0:56:20 29.90:06:30 30.4 0:16:30 30.1 0:26:30 30.1 0:36:30 29.9 0:46:30 30 0:56:30 29.90:06:40 30.4 0:16:40 30.1 0:26:40 30.1 0:36:40 30.1 0:46:40 30 0:56:40 29.90:06:50 30.4 0:16:50 30.2 0:26:50 30.1 0:36:50 30.1 0:46:50 30 0:56:50 29.90:07:00 30.4 0:17:00 30.1 0:27:00 30.1 0:37:00 30.1 0:47:00 30 0:57:00 29.90:07:10 30.4 0:17:10 30.1 0:27:10 30.1 0:37:10 30 0:47:10 29.9 0:57:10 29.90:07:20 30.3 0:17:20 30.1 0:27:20 30 0:37:20 30.1 0:47:20 29.9 0:57:20 30.10:07:30 30.2 0:17:30 30.2 0:27:30 30 0:37:30 30.1 0:47:30 29.9 0:57:30 29.90:07:40 30.2 0:17:40 30.2 0:27:40 30 0:37:40 30 0:47:40 30 0:57:40 29.90:07:50 30.2 0:17:50 30.2 0:27:50 30 0:37:50 30 0:47:50 30 0:57:50 30.10:08:00 30.2 0:18:00 30.2 0:28:00 30 0:38:00 30.1 0:48:00 30 0:58:00 29.80:08:10 30.2 0:18:10 30.2 0:28:10 30 0:38:10 30 0:48:10 30 0:58:10 30.10:08:20 30.3 0:18:20 30.1 0:28:20 30 0:38:20 30 0:48:20 29.9 0:58:20 29.90:08:30 30.4 0:18:30 30.2 0:28:30 30 0:38:30 30.1 0:48:30 30.1 0:58:30 29.90:08:40 30.4 0:18:40 30.3 0:28:40 30 0:38:40 30.1 0:48:40 30.2 0:58:40 29.60:08:50 30.2 0:18:50 30.3 0:28:50 30 0:38:50 30.1 0:48:50 29.9 0:58:50 29.60:09:00 30.2 0:19:00 30.3 0:29:00 30.1 0:39:00 30.1 0:49:00 29.9 0:59:00 29.40:09:10 30.2 0:19:10 30.3 0:29:10 30.1 0:39:10 30.1 0:49:10 29.9 0:59:10 29.40:09:20 30.2 0:19:20 30.3 0:29:20 30.1 0:39:20 30.1 0:49:20 30 0:59:20 29.30:09:30 30.2 0:19:30 30.3 0:29:30 30.1 0:39:30 30.1 0:49:30 29.9 0:59:30 29.30:09:40 30.2 0:19:40 30.3 0:29:40 30.1 0:39:40 30.1 0:49:40 30.1 0:59:40 290:09:50 30.2 0:19:50 30.3 0:29:50 30.1 0:39:50 30.1 0:49:50 30.1 0:59:50 28.80:10:00 30.3 0:20:00 30.3 0:30:00 30.1 0:40:00 30.1 0:50:00 29.9 1:00:00 28.7

Tabel 4.8 menunjukkan bahwa Temperature Control System tanpa menggunakan

sirip dan dalam keadaan throttle dibuka tidak dapat meningkatkan temperatur

fluida mencapai 33°C dari kondisi awal 28°C. Namun hanya mampu menaikkan

temperatur fluida menjadi 30,9°C dan semakin lama terjadi penurunan

temperature menjadi 28,7°C.


commit to user

IV-58

4.8 PENYEMPURNAAN HASIL RANCANGAN

Pada Temperature Control System tipe II terdapat penyempurnaan hasil

rancangan pada isolasi panas case berupa pengecatan pada bagian isolasi panas

case. Pengecatan pada isolasi panas case ini berfungsi supaya panas yang

dihasilkan dari elemen pemanas tidak seluruhnya diserap oleh isolasi panas case

akibat material isolasi panas yang mempunyai sifat penyerapan yang baik

sehingga Temperature Control System dapat menaikkan temperatur fluida ketika

proses eksperimen berlangsung. Gambar 4.58 menunjukkan hasil pengecatan

isolasi panas pada case Temperature Control System tipe II.

Gambar 4.58 Pengecatan pada isolasi panas case

Selain pengecatan pada bagian isolasi panas case, penyempurnaan hasil

rancangan Temperature Control System tipe II berupa pengecetan case luar.

Proses pengecatan terhadap case luar ini tidak dilakukan pada saat realisasi

pembuatan prototipe berlangsung namun dilakukan setelah proses eksperimen

berlangsung. Hal ini dikarenakan apabila pada saat proses eksperimen, hasil

pengujian kinerja sistem keseluruhan belum mencapai temperatur sesuai yang

ditargetkan, yaitu pada range 33°C-34°C maka terdapat perbaikan terhadap detail

desain hingga mendapatkan temperatur sesuai target sehingga proses pengecatan

terhadap case luar dikerjakan pada proses akhir.


commit to user

IV-59

Gambar 4.59 merupakan hasil pengecatan case luar Temperature Control

System tipe II.

Gambar 4.59 Pengecatan pada case luar


commit to user

V-1

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

Pada bab ini dilakukan analisis dan interpretasi hasil terhadap hasil olahan

data pada bab sebelumnya. Analisis dan interpretasi hasil pada bab ini meliputi

analisis terhadap hasil rancangan, analisis terhadap hasil pengujian dan

interpretasi hasil terhadap penelitian.

5.1 ANALISIS HASIL PENELITIAN

Pada sub bab ini akan diuraikan mengenai analisis terhadap hasil rancangan

dan analisis hasil pengujiannya. Analisis hasil perancangan adalah analisis yang

dilakukan terhadap konstruksi Temperature Control System sedangkan analisis

hasil pengujian digunakan untuk mengetahui performansi konstruksi Temperature

Control System dalam menjaga temperatur.

5.1.1 Analisis Hasil Rancangan

Temperature Control System tipe II terdiri dari beberapa bagian,

diantaranya adalah case (pembungkus), inlet (saluran masuk udara), exhaust

(saluran pembuangan udara panas), isolasi panas case, pipa untuk mengalirkan

fluida viscous (kecap), fin (sirip), klem pada sirip, klem yang digunakan untuk

case luar dan elemen pemanas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Temperature

Control System tipe II yang berfungsi untuk mengatur temperatur aliran kecap

dalam pipa dapat bekerja lebih efisien dibanding dengan Temperature Control

System tipe I. Terbukti dari proses pre-heating yang hanya 20 menit dapat

mencapai temperatur 33°C-34°C. Padahal pada Temperature Control System tipe

I, untuk mencapai temperatur 33°C-34°C dibutuhkan proses pre-heating selama

40 menit. Tabel 5.1 merupakan tabel perbandingan hasil rancangan antara

Temperature Control System tipe I dengan Temperature Control System tipe II.


commit to user

V-2

Tabel 5.1 Perbandingan hasil rancangan pada Temperature Control System tipe I dan Temperature Control System tipe II

No. Aspek pembanding

Temperature Control System tipe I

Temperature Control System tipe II

1 Case Terdapat kebocoran sistem pada case Temperature Control System tipe I karena case tidak dapat menutup rapat serta engsel yang ada pada case kecil dan hanya dipasang pada kedua ujung case yang menyebabkan adanya celah pada bagian case sehingga case banyak diberi perapat. Namun pemberian perapat ini tidak rata. Selain itu, pada bagian sisi ujung di kedua pipa tidak rapi dan masih terdapat celah karena pipa paralon yang dijadikan sebagai tempat untuk meletakkan pipa besi tidak sesuai dengan ukuran diameter pipa besi.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara fungsionalitas, case yang berfungsi sebagai pembungkus sistem dapat menjaga kalor yang dihasilkan dari sistem. Hal ini terbukti dari kebocoran sistem akibat case yang tidak dapat menutup rapat, engsel yang terlalu kecil dan adanya celah pada sisi ujung di kedua pipa yang dapat diminimalkan. Selain itu, case mudah untuk perawatannya karena perapat direkatkan hanya pada satu sisi case sehingga case dapat dibuka dan ditutup. Namun terdapat kekurangan berupa pemasangan perapat yang terlalu tebal.

2 Inlet Inlet mudah meleleh pada saat Temperature Control System dioperasikan karena isolasi panas yang terdapat dalam inlet hanya berupa kertas panas yang tipis.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara fungsionalitas, inlet yang berfungsi sebagai tempat elemen pemanas dapat menahan panas yang dihasilkan dari elemen pemanas ketika sistem sedang dijalankan. Isolasi panas yang terdapat dalam inlet ini mudah perawatannya, karena materialnya yang tebal dan tidak mudah robek.


commit to user

V-3

Lanjutan Tabel 5.1 Perbandingan hasil rancangan pada Temperature Control System tipe I dan Temperature Control System tipe II

No Aspek

pembanding Temperature Control

System tipe I Temperature Control

System tipe II

3 Saluran pembuangan udara panas (exhaust)

Isolasi panas terbuat dari aluminium foil yang tipis serta throttle yang ada pada exhaust (saluran pembuangan udara panas) tidak dapat diatur secara akurat.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara fungsionalitas, exhaust dapat menjalankan fungsinya sebagai saluran pembuangan udara dari sistem apabila temperatur tinggi. Selain itu, throttle pada exhaust dapat diatur secara akurat, yaitu throttle dapat membuka sempurna dan menutup dengan rapat. Namun masih terdapat kekurangan berupa throttle yang belum dapat membuka dan menutup secara otomatis.

4 Isolasi panas case

Serat fiber yang digunakan untuk pelapis sangat tipis dan pada bagian yang dilapisi dengan aluminium foil banyak permukaan yang robek.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara fungsionalitas, isolasi panas yang terdapat pada Temperature Control System tipe II dapat menyerap panas dari sistem yang dihasilkan. Terbukti pada saat sistem dijalankan, permukaan luar case tidak panas. Selain itu isolasi panas yang terdapat pada Temperature Control System tipe II mudah untuk perawatannya karena tidak mudah robek.

5 Pipa untuk mengalirkan fluida viscous (kecap)

Permukaannya kasar sehingga apabila sirip dipasang pada pipa, kontak yang terjadi antara pipa dengan sirip tidak sempurna.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa pipa untuk mengalirkan fluida viscous (kecap) terdapat kontak yang sempurna dengan sirip, terbukti dari sirip yang dapat menempel sempurna pada pipa.


commit to user

V-4


No Aspek



System tipe II

6 Fin (sirip) Terbuat dari plat aluminium tipis berukuran 0,15 mm yang menyebabkan sirip mudah bengkok dan mudah patah.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara fungsionalitas, fin (sirip) yang berfungsi untuk meningkatkan efisiensi panas dapat menaikkan temperatur mencapai 33°C -34°C karena materialnya mempunyai konduktivitas tinggi. Selain itu sudut pada sirip dapat dijaga konsistennya karena materialnya mempunyai dimensi yang tebal. Namun, terdapat kekurangan akibat adanya penggantian material sirip, yaitu Temperature Control System tipe II lebih berat jika dibandingkan dengan Temperature Control System tipe I.

7 Klem pada sirip

Klem yang terdapat pada Temperatur Control System tipe I mempunyai spesifikasi mudah berkarat.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa tidak terjadi perkaratan pada klem Temperature Control System tipe II walaupun sudah melalui tahap pengujian.

8 Klem yang digunakan untuk case luar

Terlalu tebal dan kaku serta tidak fleksibel sehingga apabila digunakan untuk mengunci case maka case Temperature Control System tidak dapat menutup dengan rapat.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa klem yang digunakan untuk case luar pada Temperatur Control System tipe II dapat mengunci case dengan rapat karena terbuat dari perekat yang tipis dan tidak kaku sehingga dapat menyesuaikan dengan bentuk case.


commit to user

V-5


No Aspek



System tipe II 9 Elemen

pemanas Konsumsi daya 1600 watt yang terdapat pada elemen pemanas belum dapat mencukupi energi pemanasannya karena panas yang dihasilkan dari elemen pemanas hanya diawal.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara fungsionalitas, elemen pemanas yang berfungsi untuk menghasilkan panas dapat dicapai, terbukti dengan konsumsi daya yang hanya 1400 watt dan pre-heating 20 menit sudah dapat menaikkan temperatur hingga mencapai 33°C -34°C. Namun terdapat kekurangan berupa temperatur yang dihasilkan pada saat proses pre-heating belum bisa mencapai panas hingga 90°C.

Tabel 5.1 mentransformasikan perbandingan rancangan Temperature

Control System tipe I dan Temperature Control System tipe II setelah dilakukan

perbaikan. Namun, masih terdapat beberapa kekurangan pada rancangan

Temperatur Control System tipe II, diantaranya pemasangan perapat yang terlalu

tebal, throttle pada exhaust yang belum dapat membuka dan menutup secara

otomatis, temperatur yang dihasilkan pada saat proses pre-heating belum bisa

mencapai panas hingga 90°C dan over weight pada Temperature Control System

tipe II.

5.1.2 Analisis Hasil Pengujian

Analisis hasil pengujian terdiri dari analisis proses pre-heating, analisis

pengujian kinerja sistem keseluruhan dan analisis pengujian sistem secara parsial.

Berikut adalah hasil pengujian Temperature Control System tipe II.

1. Analisis proses pre-heating,

Proses pre-heating pada penelitian ini terdiri dari pre-heating dengan

menggunakan sirip dan pre-heating tanpa menggunakan sirip.


commit to user

V-6

Gambar 5.1 menunjukkan grafik pengujian proses pre-heating menggunakan

sirip.

Gambar 5.1 Grafik pengujian pre-heating menggunakan sirip

Titik pengukuran pengujian pre-heating dengan menggunakan sirip

diperoleh hasil bahwa titik yang paling tinggi pada pengujian ini adalah pada

exhaust di menit ke-20 yaitu sebesar 54,5°C. Panas yang dihasilkan pada exhaust

ini lebih tinggi dibandingkan dengan titik yang lainnya karena mendapat udara

dari hembusan elemen pemanas 1, elemen pemanas 2, elemen pemanas 3, maupun

elemen pemanas 4. Sedangkan hasil pengujian pre-heating tanpa menggunakan

sirip ditunjukkan pada gambar 5.2.

Gambar 5.2 Grafik pengujian pre-heating tanpa menggunakan sirip


commit to user

V-7

Pre-heating pada pengujian ini dikondisikan sama dengan pre-heating

menggunakan sirip, yaitu throttle sama-sama ditutup. Namun pada pengujian pre-

heating ini, Temperature Control System dikondisikan tanpa menggunakan sirip.

Tujuannya adalah untuk mengetahui performansi Temperature Control System

jika dalam keadaan tanpa sirip apakah dapat mencapai temperatur optimum pada

range 33°C-34°C. Dari ke-7 titik pengukuran pengujian pre-heating tanpa

menggunakan sirip diperoleh hasil bahwa titik yang paling tinggi pada pengujian

ini adalah pada exhaust pada menit ke-20 yaitu sebesar 52,5°C. Seperti pada

pengujian pre-heating dengan menggunakan sirip, panas yang dihasilkan exhaust

pada pengujian pre-heating tanpa menggunakan sirip ini lebih tinggi

dibandingkan dengan titik yang lainnya karena mendapat udara dari hembusan

elemen pemanas 1, elemen pemanas 2, elemen pemanas 3, maupun elemen

pemanas 4.

Jika dibandingkan antara kondisi menggunakan sirip dengan kondisi tanpa

menggunakan sirip, temperatur yang dihasilkan oleh Temperature Control System

pada saat proses pre-heating lebih tinggi pada saat menggunakan sirip. Hal ini

terjadi karena pada kondisi menggunakan sirip, sistem mendapatkan tambahan

kalor dari sirip sedangkan pada kondisi tanpa sirip, sistem hanya mendapat kalor

dari elemen pemanas saja. Namun jika dilihat dari temperatur yang dihasilkan

pada proses pre-heating, temperatur pada proses pre-heating Temperature Control

System tipe I lebih tinggi daripada temperatur yang dihasilkan pada Temperature

Control System tipe II. Hal ini karena daya yang digunakan pada Temperature

Control System tipe I lebih besar dibandingkan dengan daya yang digunakan

untuk Temperature Control System tipe II. Selain itu kalor yang dihasilkan oleh

Temperature Control System tipe II diserap oleh isolasi panas akibat material yang

mempunyai kecenderungan untuk menyerap panas lebih besar dibandingkan

dengan isolasi panas yang ada pada tipe I.

2. Analisis pengujian kinerja sistem keseluruhan,

Analisis pengujian kinerja sistem keseluruhan berupa pengujian

Temperature Control System dengan menggunakan sirip dan pada kondisi throttle

ditutup. Pengujian dengan kondisi seperti ini telah dilakukan pada penelitian

Temperature Control System tipe I dengan menggunakan larutan CMC. Data


commit to user

V-8

pengujian menggunakan sirip dengan kondisi throttle ditutup pada Temperature

Control System tipe I, ditunjukkan pada gambar 5.3.

Gambar 5.3 Grafik pengujian dengan menggunakan sirip dan throttle ditutup pada temperature control system

Sedangkan untuk hasil pengujian Temperature Control System tipe II

dengan menggunakan sirip dan pada kondisi throttle ditutup ditunjukkan pada

gambar 5.4.

Gambar 5.4 Grafik pengujian dengan menggunakan sirip dan throttle ditutup


commit to user

V-9

Gambar 5.3 dan 5.4 hasil pengujian menggunakan sirip dan throttle ditutup

pada Temperature Control System tipe I diperoleh hasil bahwa temperatur target

optimum pada range 33°C-34°C dapat dicapai pada saat pertama kali CMC

masuk ke dalam Temperature Control System (Gambar 5.3). Namun terdapat

beberapa titik yang mempunyai temperatur keluaran di luar area optimal.

Sedangkan pada pengujian Temperature Control System tipe II menunjukkan

bahwa pada menit pertama, temperatur target optimum pada range 33°C-34°C

belum dapat dicapai (Gambar 5.4). Hal ini dikarenakan larutan CMC yang telah

menerima kalor dari Temperature Control System dan mencapai target temperatur

kehilangan kalor akibat kalor diserap oleh pipa galvanis yang tidak tertutup

Temperature Control System. Pada dasarnya pipa galvanis tersebut sudah diberi

lateks sebagai isolator yang berfungsi untuk meminimalkan kalor yang terbuang

karena pengaruh faktor lingkungan. Namun kenyataannya pengaruh faktor

lingkungan sangat kuat, sehingga pada awal pengujian, sistem kehilangan kalor

karena diserap oleh pipa galvanis. Selain itu, daya yang ada pada elemen pemanas

Temperature Control System tipe II diganti dengan daya yang lebih kecil dari

elemen pemanas Temperature Control System tipe I.

Pergeseran range temperatur pada tipe II meningkat pada menit ke-30. Hal

ini disebabkan karena perubahan karakteristik larutan fluida. Fluida yang dipompa

dan digunakan secara berulang mempengaruhi tingkat kekentalan dan

kemampuannya dalam menyerap kalor. Selain itu, exhaust dari konstruksi yang

tertutup rapat juga mengakibatkan temperatur terus meningkat. Untuk mencegah

kenaikan temperatur yang tinggi maka Temperature Control System dilengkapi

dengan fan sebagai pendingin dan throttle yang dapat dibuka hingga temperatur

stabil kembali.

3. Analisis pengujian kinerja sistem secara parsial,

Analisis pengujian kinerja sistem secara parsial digunakan untuk

membandingkan performansi Temperature Control System jika dalam keadaan

menggunakan sirip namun throttle dalam keadaan dibuka, tanpa sirip dan throttle

dalam keadaan ditutup serta tanpa sirip dan throttle dalam keadaan dibuka.


commit to user

V-10

a. Pengujian dengan menggunakan sirip dan throttle dibuka

Gambar 5.5 Grafik pengujian dengan menggunakan sirip dan throttle dibuka

Pada pengujian dengan menggunakan sirip dan throttle dibuka

menunjukkan bahwa temperatur target optimum pada range 33°C-34°C tidak

dapat dicapai (Gambar 5.5). Hal ini dikarenakan kondisi sirip yang lebih baik

akibat material yang ada pada sirip lebih tebal sehingga sudut bisa dijaga

konsistennya yang menyebabkan aliran lebih lancar dan pada waktu exhaust

dibuka kalor yang keluar melalui exhaust terbuang dengan lancar.

Pada kondisi awal setelah dilakukan proses pre-heating, temperatur yang

dihasilkan oleh pengujian menggunakan sirip dengan throttle dibuka ini memiliki

output temperatur yang sama dengan pengujian pada kondisi menggunakan sirip

dan throttle ditutup. Namun dengan kondisi throttle yang dibuka maka semakin

lama temperatur semakin mengalami penurunan karena sistem kehilangan kalor.

Pergeseran range temperatur juga menurun pada menit ke-52. Hal ini

disebabkan karena kalor yang dihasilkan pada Temperature Control System

semakin lama semakin menghilang dengan kondisi throttle yang dibuka karena

panas dari elemen pemanas dan sirip langsung keluar menuju throttle.


commit to user

V-11

b. Pengujian tanpa menggunakan sirip dan throttle ditutup

Gambar 5.6 Grafik pengujian tanpa menggunakan sirip dan throttle ditutup

Hasil pengujian Temperature Control System tanpa menggunakan sirip dan

throttle ditutup menunjukkan bahwa temperatur target optimum pada range 33°C-

34°C tidak dapat dicapai. Pada menit awal hingga menit ke-5, temperatur yang

dihasilkan oleh Temperature Control System mencapai 30,9°C namun pada menit

ke-5 hingga menit seterusnya, temperatur semakin mengalami penurunan. Hal ini

dikarenakan sirip yang ada pada Temperature Control System dilepas sehingga

larutan CMC hanya menerima kalor dari elemen pemanas saja.

c. Pengujian tanpa menggunakan sirip dan throttle dibuka

Gambar 5.7 Grafik pengujian tanpa menggunakan sirip dan throttle dibuka


commit to user

V-12

Hasil pengujian Temperature Control System tanpa menggunakan sirip dan

throttle dibuka menunjukkan bahwa temperatur target optimum pada range 33°C-

34°C tidak dapat dicapai (Gambar 5.7). Hal ini dikarenakan sistem kehilangan

kalor karena sirip yang ada pada Temperature Control System dilepas dan throttle

pada exhaust dibuka sehingga kalor yang dikeluarkan dari elemen pemanas hilang

dengan kondisi throttle yang dibuka karena panas dari elemen pemanas langsung

keluar menuju throttle.

5.2 INTERPRETASI HASIL PENELITIAN

Temperature Control System dibuat untuk meningkatkan dan menjaga

temperatur fluida hingga mencapai temperatur 33°C-34°C. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa pada rancangan Temperatur Control System tipe II masih

terdapat beberapa kekurangan, diantaranya pemasangan perapat yang terlalu tebal,

throttle pada exhaust yang belum dapat membuka dan menutup secara otomatis,

temperatur yang dihasilkan pada saat proses pre-heating belum bisa mencapai

panas hingga 90°C dan over weight pada Temperature Control System tipe II.

Pengujian Temperatur Control System tipe II menunjukkan bahwa proses

pre-heating dengan waktu 20 menit pada pengujian kinerja sistem keseluruhan,

yaitu pada kondisi Temperature Control System menggunakan sirip dan throttle

ditutup dapat menaikkan dan menjaga temperatur dari temperatur awal 28°C. Pada

kondisi awal Temperature Control System belum dapat menaikkan temperatur

karena kalor diserap oleh pipa galvanis yang tidak tertutup oleh Temperature

Control System terlalu panjang. Namun pada menit pertama, Temperature Control

System dapat meningkatkan temperatur fluida dari temperatur awal 28°C menjadi

33°C. Sedangkan untuk pengujian sistem secara parsial yang berupa pengujian

pada kondisi menggunakan sirip dengan throttle dibuka, pengujian tanpa

menggunakan sirip dengan throttle ditutup dan pengujian tanpa menggunakan

sirip dengan throttle dibuka maka diperoleh hasil bahwa temperatur target

optimum pada range 33oC-34oC tidak dapat dicapai karena sistem terlalu banyak

kehilangan kalor akibat kondisi throttle yang dibuka dan tidak adanya sirip yang

berfungsi untuk meningkatkan efisiensi panas.


commit to user

VI-1

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini menjelaskan tentang kesimpulan mengenai hasil perancangan

konstruksi Temperature Control System tipe II setelah dilakukan perbaikan.

Sedangkan saran berisi tentang hal-hal yang harus dipertimbangkan bagi

pengembangan Temperature control system tipe selanjutnya.

6.1 KESIMPULAN

Hasil penelitian mengenai Temperature control system tipe II dapat diambil

kesimpulan, sebagai berikut:

1. Temperature control system tipe II menghasilkan rancangan yang memiliki

sirip yang terbuat dari tembaga, isolasi panas yang terbuat dari aluminium,

throttle pada exhaust serta case yang dapat menutup rapat, klem pengunci

sirip yang tidak cepat korosi dan kebutuhan daya elemen pemanas yang

diturunkan dari 1600 watt menjadi 1400 watt namun dapat menaikkan

temperatur.

2. Hasil pengujian Temperatur Control System dengan menggunakan CMC

sebagai pengganti kecap dan dengan pre-heating 20 menit dapat menaikkan

temperatur pada range 33oC-34oC dari kondisi awal 28oC.

3. Pengujian secara parsial menunjukkan bahwa faktor keberadaan sirip dan

bukaan throttle mempengaruhi kinerja Temperature Control System.

6.2 SARAN

Saran yang dapat diberikan untuk pengembangan penelitian Temperature

Control System tipe selanjutnya, sebagai berikut:

1. Pemberian perapat pada case Temperature Control System tipis dan rata.

2. Pada penelitian selanjutnya dapat dirancang sebuah throttle yang dapat

membuka dan menutup secara otomatis sehingga sistem selalu dalam keadaan

temperatur optimal pada range 33°C-34°C.

3. Penggantian tipe elemen pemanas yang mempunyai daya lebih kecil namun

mempunyai kemampuan untuk memanaskan lebih baik dari elemen pemanas


commit to user

VI-2

yang ada saat ini sehingga dapat mencapai panas hingga 90°C pada saat proses

pre-heating.

4. Pada penelitian selanjutnya dapat dilakukan penggantian material sirip yang

mempunyai berat material lebih ringan, namun konduktivitas termalnya tinggi

supaya tidak terjadi over weight pada Temperature Control System.

PERANCANGAN KONSTRUKSI TEMPERATURE CONTROL SYSTEM PADA ...... · case (pembungkus), inlet (saluran...

Documents

Transcript of PERANCANGAN KONSTRUKSI TEMPERATURE CONTROL SYSTEM PADA ...... · case (pembungkus), inlet (saluran...