## RANCANG BANGUN TUNGKU BIOMASSA MESIN PENGERING RUMPUT LAUT KAPASITAS 600 KILOGRAM PER PROSES

## Design of Biomass Furnace for Seaweed Drying Machine with Capacity of 600 Kilograms per Process
Dhimas Satria 1, *) , Ririn Irnawati 2 , Sirajuddin 3 , Sakinah Haryati 4 , Adi Susanto 5 , Imron Rosyadi 6 , Moch Maulana Rizky Wicaksono 7
1,7 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa
3 Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa 4,5,6 Jurusan Perikanan Fakultas Pertanian Universitas Sultan Ageng Tirtayasa
E-mail *) : dhimas@untirta.ac.id
Diterima: 12 Agustus 2017 Disetujui: 30 Agustus 2017

## ABSTRACT
Drying of seaweed in Indonesia, especially in Lontar village, Serang still using manual and  traditional  way.  Manual  drying  in  the  rainy  season  often  results  in  farmers  often failing to dry out the harvested. Using an artificial dryer on the market adds considerable production costs because it uses petroleum, gas and electric energi. Therefore, it takes a cost-effective artificial drier, so the final task is to make the seawater biomass fireplace furnace.  The  research  methodology  used  is  the  design  method  of  Pahl  and  Beitz  with QFD.  The  result  of  this  research  is  this  biomass  furnace  fueled  rice  husk.  Furnace dimension 700 mm x 700 mm x 1200 mm and combustion chamber 600 mm x 650 mm x 1000 mm, the volume of the combustion chamber 0.39 m3 and the volume of hot air space used  0.141229  m 3 ,  wall combustion  chamber  as  heat  exchangers  using  materials  mild steel  with  1.9  m2  surface  area  and  wall  thickness  of  4  cm  and  air  delivered  fan  with 4053.6 CMH capacities.
Keywords: Pahl and Beitz, QFD, seaweed, biomass furnace

## ABSTRAK
Pengeringan rumput laut di Indonesia, khususnya di desa Lontar Kabupaten Serang masih menggunakan cara manual dan tradisional. Pengeringan secara manual pada musim hujan sering mengakibatkan petani sering gagal mengeringkan hasil. Menggunakan pengering buatan  yang  ada  dipasaran  menambahkan  biaya  produksi  yang  cukup  besar  karena menggunakan  energi  minyak  bumi,  gas  dan  enargi  listrik.  Oleh  karena  itu,  diperlukan pengering  buatan  yang  hemat  biaya,  maka  dari  itu  tugas  akhir  ini  membuat  tungku biomassa  mesin  pengering  rumput  laut    .  Metodologi  penelitian  yang  dipakai  adalah metode  perancangan  Pahl  and  Beitz  dengan  QFD.  Hasil  penelitian  adalah  tungku biomassa ini berbahan bakar sekam padi. Tungku berdimensi 700 mm x 700 mm x 1200 mm  dan ruang bakar berdimensi 600 mm x 650 mm x 1000 mm, volume ruang bakar 0,39 m 3 dan volume ruang udara panas yang dipakai 0,141229 m 3 , dinding ruang bakar
sebagai penukar kalor menggunakan material mild steel dengan luas permukaan 1,9 m 2 dan tebal dinding 4 cm serta udara yang dihantarkan kipas dengan kapasita 4053,6 CMH.
Kata kunci: Pahl and Beitz, QFD, rumput laut, tungku biomassa

## PENDAHULUAN
Kabupaten  serang  merupakan  salah satu  willayah  di  Provinsi  Banten  yang memiliki 36 desa pesisir yang tersebar di perairan  Teluk  Banten  dan  Laut  Jawa. Selain sektor perikanan tangkap, budidaya laut  telah  menjadi  sektor  andalan  bagi nelayan  dan  masyarakat  pesisir  di  daerah ini  untuk  menggantungkan  hidupnya. Komoditas  budidaya  yang  dilakukan antara  lain  kerang  hijau  dan  rumput  laut. Luas lahan budidaya di Kabupaten Serang mencapai  5.821  ha  dengan  produksi  di tahun 2013 mencapai 62,5 ribu ton (BPS, 2014)
Budidaya  rumput  laut  menjadi banyak  pilihan  para  masyarakat  Desa Lontar  untuk  menambah  penghasilan hidup  selain  sebagai  negaian,  akan  tetapi proses  pengeringan  rumput  laut  secara alami menggunakan bantuan sinar matahari  yang  membutuhkan  waktu pengeringan 3 sampai dengan 4 hari sering menghambat kerja petani, sehingga petani rumput laut sering mengeluh karena cuaca yang tidak menentu terutama pada musim penghujan, petani sering gagal mengeringkan hasil panennya. Proses  pengeringan  buatan  dengan menggunakan mesin pengering salah satu solusi untuk menghadapi proses pengeringan  disaat  cuaca  tidak  menentu, mesin  pengering  yang  ada  dipasaran banyak  menggunakan  enegi  dari  minyak bumi, gas bumi dan menggunakan enaegi listrik,  dengan  menggunakan  mesin pengering tersebut maka akan menambahkan biaya produksi petani Penelitian terkait pengeringan sudah banyak dilakukan diantaranya oleh Madani,  (2002)  tentang  pengeringan kerupuk  udang,  Putra,  GMD  (2014) mengenai  pengeringan  biji  pala  dan
Saravana,  dkk  (2014)  mengenai  alat pengering hybri Pada penelitian ini berusaha
merancang  tungku  biomassa  pada  mesin pengering  rumput  laut  untuk  membantu proses  pengolahan  rumput  laut  yaitu proses  pengeringan.  Dengan  adanya tungku  biomassa  pada  mesin  pengering rumput  laut  yang  menggunakan  energi akan mengatasi masalah
biaya pengeringan  dan  mempermudah  proses pengeringan  rumput  laut  yang  sering terkendala oleh keadaan cuaca.

## METODE PENELITIAN
Metodologi  penelitian  yang dipakai adalah  metode Pahl  and  Beitz dengan QFD , mengemukakan bahwa suatu perancangan adalah suatu proses kreatifitas  tetapi  jika  tidak  diarahkan secara  sistematis  maka  kemungkinan untuk  mengeluarkan  hasil  rancangan melalui  proses  kreatifitas  tersebut  akan terbatas. (Pahl, G. and Beitz, 2004).

## Tahapan Penelitian
Penelitian  ini  dimulai  dengan  studi literatur dengan mencari sumber dari buku referensi  dan  jurnal  ilmiah.  Kemudian menentukan requirement  list ,  membuat house  of  quality ,  menentukan  spesifikasi tungku biomassa mesin pengering rumput laut, menentukan varian terbaik, merancang tungku biomassa mesin pengering rumput, dan proses pembuatan serta  pengujian  tungku  biomassa  pada mesin pengering rumput laut.
Gambar 1. Bagan alir penelitian
Gambar 2 . House of Quality
Tabel 1. Requirement List

## Data Spesifikasi Perencanaan
Tungku  biomassa  mesin  pengering rumput  laut  yang  akan  direncanakan berdasarkan  hasil  metode House  of Quality adalah sebagai berikut: 1. Temperatur  yang dihasilkan: Berkisar
70°C sampai dengan 90 °C
2. Bahan Bakar: Kayu, batok dan serabut kelapa serta biomassa lainnya

## Penentuan Varian Terbaik
Tabel 2. Varian Bentuk
N o Varian Bentuk A B
1 Tungku Pembakara
n
Ruang Segiempat Ruang
Silinder
2 Saluran Masuk Udara Pemanas ke ruang Pengering Ducting Inlet Segiempat Ducting Inlet Silinder
3 Saluran Keluar Gas Buang Pembakara n 1 cerobong asap 2 cerobong asap 4 Sakuran masuk bahan bakar Ducting Inlet Segiempat Ducting Inlet
Silinder 5
Mekanisme Penggerakk an Udara Masuk Ruang Pengering Fan Sentrifugal Fan Aksial 6 Saluran Sirkulasi 1 Saluran Tidak Ada Saluran
Setelah  dievaluasi  kelebihan  dan kekurangan  masing-masing  varian,  maka dari  21  varian  yang  mungkin,  dipilih varian  terbaik  yaitu  1  Varian  1:  (1A-2A- 3A-4A-5A-6A):  Ruang  Segiempat  – Ducting  Inlet Segiempat  –  1  Cerobong Asap  – Ducting  Inlet Segiempat  –  Fan Sentrifugal – 1 Saluran.

## Solusi dan Subbentuk
Gambar 3. Tabel Solusi dan Subbentuk
Desain Rancangan
Gambar 4. Desain Tungku Biomassa

## HASIL &PEMBAHASAN

## Prinsip Kerja Tungku Biomassa Mesin Pengering Rumput Laut
Prinsip  kerja  dari  tungku  biomassa mesin  pengering  rumput  laut  ini  adalah biomassa  yang  berada  pada  ruang pembakaran  menghasilkan  udara  panas lalu udara panas itu dialirkan kepada ruang pengering dengan bantuan fan centrifugal . Panas  yang masuk ke ruang pengering di stabilkan dengan adanya saluran sirkulasi pada tungku biomassa.
Gambar 5. Prinsip kerja Tungku Biomassa

## Pemilihan Material
Terpilih  material  akrilik  sebagai material dinding ruang pengering.
Material akrilik terpilih karena memenuhi kriteria, yaitu:
 Kuat dan tahan lama: Material mild steel cukup  kuat  dan  dapat menahan panas yang diterima
 Produksi: Material mild steel dapat diproduksi  dengan  metode  yang mudah.
 Assembly :  Material mild  steel dapat di- assembly dengan mudah.
 Biaya:  Biaya  material  rendah, maka  diharapkan  dapat  menekan biaya dalam pembuatannya.

## Pemilihan  Fan  Penekan  Udara  ke
Ruang Pengering Kapasitas udara dihitung menggunakan persamaan berikut: Q̇ = v x A Q̇
= 0,09 m s ⁄  (direncanakan)x (5m x 2,5m)
Q̇ = 1,125  m 3 s ⁄ = 67,5  m 3 min ⁄
= 4050 CMH Berdasarkan  hasil  dari  perhitungan kapasitas udara, yaitu 4050 CMH, dipilih kipas  sentrifugal  untuk  menembuskan udara  panas  yaitu  model  YYF7112 tersebut.

## Laju Aliran Udara Pengering
Laju  udara  pengering  dihitung menggunakan persamaan berikut:
ṁ = ̇ Q̇ x ρ @70 0 C ṁ = ̇ 1,125  m 3 s ⁄ x 1,028  kg m 3 ⁄
ṁ = ̇ 1,1565 kg s ⁄

## Perhitungan Dudukan Fan
Gambar 6. Simulasi Tegangan Aktual

## Dudukan Fan
Hasil  yang  diperoleh  dari  simulasi, yaitu  dudukan blower mendapatkan tegangan  aktual  von  mises  maksimum sebesar  1,04766e  +007  N/m 2 ,  jauh  lebih kecil  dibandingkan  dengan yield  strength
material sebesar 2,500e + 008 N/m 2 . Maka bisa dikatakan aman.
Hasil  yang  diperoleh  dari  simulasi yaitu  hopper  mendapatkan displacement aktual maksimum  ialah sebesar 0,081224 mm. Dicplacement maksimum  ini  sangat kecil dan dapat dikatakan aman.
Gambar 7. Simulasi Displacement Aktual Dudukan Fan

## Perpindahan kalor
Perpindahan kalor dihitung menggunakan persamaan berikut:
Q =  wi . A wi . B o . σ .(T 1 4 – T 2 4 ) (Cangel, 2006)
 wi = 0,97 (tabel emisivitas) A wi = 1,9 m 3
B o = 4,9 : 4,97
 g =  g = σ = 5,67 x 10-8 T f = 200C = 473K
T wi
= 80C = 353K
Q = 0,97 . 1,9 . 4,9 . 5,67x10 -8 . (473 4 - 353 4 ) Q = 17.679,363 J/s = 17,679 KJ/s

## Perhitungan Tebal Dinding Pembatas
Tebal  dinding  ruang bakar dihitung menggunakan persamaan berikut:
L = -kA (𝑇 1 − 𝑇 2 ) 𝑞
L = 40 w/mk  1,9m 2 (353 K − 343 𝐾) 17679.363 J/s L = 0.042 m = 4.2 cm
Maka tebal dinding ruang bakar adalah 4 cm.

## KESIMPULAN
Dari hasil perhitungan pada perencanaan  tungku  biomassa  mesin pengering  rumput  laut,  maka  didapatkan spesifikasi sebagai berikut: 1. Desain  tungku  biomassa  adalah dengan  ruang  bakar  berada  di  dalam tungku  dan  memanfaatkan  dinding ruang bakar sebagai perubah kalor . 2. Dimensi  tungku  (panjang  x  lebar  x tinggi)  =  700  mm x  700  mm x  1200 mm. 3. Dimensi ruang bakar (panjang x lebar x tinggi) = 600 mm x 650 mm x 1000 mm.
4. Besar  Volume  ruang  bakar  0,39  m 3
dan  Volume  ruang  udara  panas  yang dipakai 0,141229 m 3 .
5. Dinding ruang bakar sebagai penukar kalor menggunakan Mild Steel dengan  luas  permukaan  1,9  m 2 dan tebal dinding 4 cm.
6. Udara  panas  di  hantarkan  oleh  kipas dengan kapasitas udara 4053,6 CMH

## DAFTAR PUSTAKA
BPS.  2014. Banten  dalam  Angka  Tahun 2013 . Serang: BPS Provinsi Banten
Cangel,Y. A. 2006. Heat Transfer, Second Edition . New York:  Mc Graw – Hill
Book Company
Madani,  Sudarmaji.  2002. Uji  Kinerja
Lapang Alat pengering Efek Rumah kaca  (ERK)  Tipe  Rak  Dengan Energi  Surya  Untuk  Pengeringan Kerupuk Udang . Skripsi. Departemen Teknik Pertanian,IPB,Bogor.
Pahl,  G.  and  Beitz.  2004. Engineering
Design, Third edition.
Putra, G.M.D., Sutoyo, E. dan Hartini, S. 2014. Uji  Kinerja  Alat  Pengering Efek  Rumah  Kaca  (ERK)  Hybrid
dengan  Tungku  Biomassa  sebagai Sistem  Pemanas  Tambahan  untuk
Pengeringan  Biji  Pala  (Myristica sp). Jurnal  Teknologi  Pertanian Lampung 3 (2): 183-194. Saravanan, D., Wilson, V.H. dan Kamarasamy,  S.  2014. Design  and Thermal  Performance  of  Solar Biomass  Hybrid  Dryer  for  Cashew Drying. Jurnal Mechanical Engineering 12 (3): 277-288.