Rancang Bangun Mesin Pemarut Portable Menggunakan Motor Listrik AC Dengan Variasi Kecepatan Putaran (Rpm)

(1)

349 Rancang Bangun Mesin Pemarut Portable - Alfons G.D., dkk

Rancang Bangun Mesin Pemarut Portable Menggunakan

Motor Listrik AC Dengan Variasi Kecepatan Putaran (Rpm)

Gracia Deborah Alfons*, Bambang Dwi Argo, Musthofa Lutfi

Jurusan Keteknikan Pertanian - Fakultas Teknologi Pertanian - Universitas Brawijaya Jl. Veteran, Malang 65145

*Penulis Korespondensi, Email: gracealfons2012.gda@gmail.com ABSTRAK

Kelapa merupakan salah satu produk pertanian yang banyak dihasilkan di Indonesia.Sejauh ini pemarutan kelapa masih dilakukan secara manual, sehingga membutuhkan waktu yang lebih lama.Penelitian mengenai rancang bangun mesin pemarut kelapa portable menggunakan mesin motor AC telah dilakukan.Keunikan mesin pemarut ini adalah bentuknya lebih kecil dari mesin pemarut kelapa di pasaran, dilengkapi dengan variasi kecepatan putaran dan juga menawarkan output berupa produk jadi dan setengah jadi dari parutan daging kelapa. Produk setengah jadi yang dimaksud adalah hasil parutan daging kelapa yang akan diperas lagi untuk diambil santannya, sedangkan produk jadi adalah hasil parutan daging kelapa yang langsung dimanfaatkan. Sistem kerja dari variasi kecepatan putaran diatur oleh komponen TRIAC BTA 16 dan potensiometer.Pengujian performansi alat yang telah dirancang dioperasikan pada berbagai variasi kecepatan, yaitu 600, 1200, dan 1800 rpm. Dari pengujian alat, diperoleh data, yaitu: kapasitas alat pada kecepatan 600 rpm adalah sebesar 6,44 kg/jam, pada kecepatan 1200 rpm sebesar 9,44 kg/jam dan pada kecepatan 1800 rpm menghasilkan kapasitas pemarutan sebesar 12,84 kg/jam. Hasil tersebut menunjukkan bahwa kapasitas pemarutan paling tinggi diperoleh pada kecepatan yang paling tinggi (1800 rpm).Sedangkan kebutuhan energi listrik saat alat ini beroperasi adalah sebesar 0,15 KWh.

Kata kunci: kecepatan putaran, mesin, pemarut, potensiometer, rpm

Design Of Coconut Grater Portable Machine Using Electric AC

Motors With Speed Rotational Variations (Rpm)

ABSTRACT

Coconut is one of the agricultural products that are produced in Indonesia. So far pemarutan coconut is still done manually, thus requiring a longer time. Research on the design of portable coconut grater machines using AC motors engine has been carried out. The uniqueness of this grater machine is a smaller form of coconut grater machines on the market, equipped with a rotation speed variation and also offer the output of finished and semi-finished products of grated coconut meat. Semi-finished products in question is the result of grated coconut meat to be pressed again to be taken theirs coconut milk , while the finished product is the result of grated coconut meat that is directly utilized. Working system of varying the rotational speed is set by BTA TRIAC component 16 and a potentiometer. Performance testing tool has been designed to operate at various speeds, namely 600, 1200, and 1800 rpm. Of testing tools, the data obtained are: the capacity of the tool at a speed of 600 rpm is equal to 6.44 kg / hour, at a speed of 1200 rpm at 9.44 kg / h and at a speed of 1800 rpm gratering generating capacity of 12.84 kg / h. The results showed that the highest gratering capacity obtained at the highest speed (1800 rpm). While the electrical energy needs while the tool is in operation amounted to 0.15 KWh.

(2)

PENDAHULUAN

Indonesia merupakan negara agraris beriklim tropis yang memiliki area pertanian dan perkebunan yang luas.Untuk itu penanganan pasca panen hasil pertanian yang cepat harus dimaksimalkan dengan maksud untuk mengurangi kerusakan maupun penyusutan kualitas dan kuantitas hasil olah atau hasil akhir.Salah satu hasil pertanian yang sering dimanfaatkan hasilnya adalah kelapa.Menurut (Keteran, 1986), bagian terpenting dari buah kelapa sebagai bahan pangan adalah daging buahnya, terutama dimanfaatkan sebagai sumber lemak nabati.Komposisi daging buah kelapa yang terbesar adalah air dan lemak.

Pada industri rumah tangga, pembuatan hasil olahan bahan-bahan pertanian melalui proses pemarutan masih dilakukan secara manual yaitu dengan menggunakan tangan. Alat pemarut yang digunakan adalah alat pemarut tradisional dengan luas permukaan parut yang kecil.Penggunaan alat pemarut manual menghasilkan kapasitas rendah yaitu rata-rata 10 butir kelapa/jam (Zuhal, 1998) Artinya, memakan waktu yang lama dalam prosesnya dan menghabiskan tenaga.Sedangkan mesin pemarut yang tersedia di pasaran adalah sebuah mesin pemarut yang besar dengan banyak instrumen alat, sehingga tidak cocok dipakai untuk skala rumah tangga dan pemeliharaan alat sangatlah rumit.

Kaitannya dengan kenyataan diatas, memberi penulis ide untuk merancang dan membuat sebuah mesin pemarut bernama Mesin Pemarut Kelapa Portable Skala Rumah Tangga Menggunakan Motor Listrik AC Dengan Variasi Kecepatan Putaran (rpm).Mesin ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan masyarakat dalam mengolah (memarut) kelapa.Salah satu keunikan mesin pemarut ini adalah bentuknya yang lebih kecil dibanding mesin pemarut kelapa yang sudah ada, serta bisa dibongkar pasang saat membersihkan alat setelah pemakaian. Selain itu, mesin ini juga dilengkapi dengan variasi kecepatan putaran (rpm) pada silinder pemarut yang memungkinkan bahan pertanian lain selain kelapa dapat juga diparut.

METODE PENELITIAN

Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan dalam pembuatan kerangka mesin ini antara lain plat besi,

Stainless steel SS 306, alat pemotong plat, tachometer, stopwatch, mesin milling, mesin bor,

mesin las, mesin bubut dan mesin gerinda. Bahan-bahan yang digunakan dalam pengaturan kecepatan adalah TRIAC BTA 16, motor ac merk Singer, potensiometer dan, kelapa.

Metode Penelitian

Penelitian dilakukan dalam beberapa tahapan, yaitu perancangan alat, perangkaian alat dan pengujian alat.

Perancangan Alat

Pada perancangan alat, desain struktural dan fungsional yang akan dibuat adalah :

1. Kerangka alat, merupakan bagian yang berfungsi untuk menopang seluruh komponen-komponen utama dari mesin pemarut. Rangka alat terbuat dari plat besi dan stainless steel. Panjang, lebar dan tinggi alat yang direncanakan berturut-turut adalah: 27 cm, 30 cm dan 29 cm.

2. Motor listrik, adalah sebuah perangkat elektromagnetis yang merubah energi listrik menjadi energi mekanik (Zuhal, 1998)sebagai tenaga penggerak utama mesin, komponen motor listrik akan dipasang bersama dengan bearing dan pulley. Tujuannya untuk membantu transmisi gaya dari motor listrik ke silinder pemarut.

3. Silinder pemarut,proses pemarutan dilakukan oleh silinder pemarut dengan panjang dan diameter silinder pemarut berturut-turut 10 cm dan 6 cm. Silinder pemarut terbuat dari bahan stainless steel dengan ketebalan pemarut 2 mm.

(3)

4. Saklar pengatur variasi kecepatan,Komponen utama dari pengatur kecepatan motor AC ini adalah TRIAC BTA 16 yang didalamnya dilengkapi dengan resistor, kapasitor, potensiometer dan fuse.

5. Variasi Kecepatan Putar (rpm), Menurut Suradi (2011), asas kerja dari rangkaian pengontrol kecepatan motor listrik ini menggunakan triac adalah melalui perubahan tegangan dan arus yang diberikan oleh sumber arus melalui input dari rangkaian. Dari rangkaian input kemudian arus dan tegangan dikelola dan diumpan ke drive akhir selanjutnya pada drive akhir lalu diperkuat dan dikeluarkan melalui drive akhir menjauhi motor sebagai hasil akhir dari rangkaian ini.

Analisa Teknis

1. Kapasitas mesin (kg/jam)

Dengan memperhitungkan waktu dari proses, maka kita dapat menentukan kapasitas dari mesin tersebut, yakni dengan menghitung jumlah kelapa parut dalam satuan waktu tertentu atau dengan menggunakan persamaan (Santosa, 2004):

Ka = 𝐵𝑏

𝑡 ... (1)

Pengujian kapasitas mesin dilakukan melalui 3 pengulangan agar mendapat nilai rata-rata kapasitas untuk masing-masing kecepatan.

2. Kebutuhan Listrik

Daya listrik adalah energi yang dilepas muatan listrik tiap satuan waktu. Satuan daya listrik adalah watt. Jika daya yang dimiliki oleh suatu barang elektronik semakin besar maka energi yang dipakai semakin besar pula. Akibatnya biaya yang harus dikeluarkan untuk membayar rekening listrik semakin besar. Rumus daya listrik adalah (Fauziah, 2009):

P = V . I ... (2)

Menurut (Tung, 2002), untuk pengujian KWh meter dengan sistem prabayar agar diperoleh besar nilai beban listrik menggunakan perhitungan rumus:

W = P x T ...(3)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Rancangan Desain

Mesin pemarut portable skala rumah tangga ini dapat diaplikasikan untuk membantu mempermudah pekerjaan manusia dalam hal pemarutan kelapa di skala rumah tangga. Sumber tenaga utama mesin adalah motor listrik AC.Tenaga dari motor listrik ditransmisikan oleh sebuah poros ke silinder pemarut yang digunakan untuk memarut daging kelapa. Variasi kecepatan putaran diatur dengan menggunakan komponen TRIAC BTA 16 bersama potensiometer. Mesin pemarut portable yang dihasilkan ditunjukkan pada Gambar 1. Mesin pemarut portable skala rumah tangga ini memiliki 4 bagian utama, yaitu:

1. Hopper In,sebagai tempat pemasukan bahan 2. Silinder pemarut, sebagai pemarut daging kelapa

3. Saklar pengubah kecepatan (potensiometer), untuk memilih kecepatan pemarutan yang diinginkan

4. Motor listrik, sebagai sumber tenaga utama pada mesin Hasil Rancangan Struktural dan Fungsional

Adapun spesifikasi struktural mesin pemarut portable skala rumah tangga ini adalah: 1. Rangka alat

Terbuat dari sambungan-sambungan plat besi dengan diameter plat sebesar 0,5 mm, dibentuk sedemikian rupa menjadi suatu produk pemarut skala rumah tangga dengan dimensi alat sebagai berikut :

(4)

a. Panjang : 27 cm b. Lebar : 30 cm c. Tinggi : 29 cm

2. Komponen Pengatur Kecepatan

a. Menurut Wasito (2003), keunggulan dari TRIAC diantaranya :  Luwes dan sederhana dalam pemakaian

 Banyak ragam terapannya, termasuk pengemudian daya AC

 Triac memungkinkan pengemudian arus yang relatif besar dari sumber berdaya kecil

 Tidak terjadi benturan kontak karena Triac menggendel setiap arus daur tegangan arus bolak-balik

Dalam perakitannya juga dipasang bersama-sama dengan kapasitor untuk menyimpan arus listrik sementara, resistor sebagai penghambat arus listrik, potensiometer sebagai komponen pembagi tegangan dan fuse sebagai pengaman pada rangkaian

b. Potensiometer 20 ohm, secara manual potensiometer dibagi menjadi 2 jenis yaitu potensiometer dengan gerakan berputar (potensiometer putar) dan potensiometer linear. Pada alat ini potensiometer yang digunakan adalah potensiometer putar. Dimana wiper bergerak dengan jalan melingkar (memutar).

3. Silinder Pemarut

Silinder pemarut terhubung dengan poros dari motor yang membuat silinder dapat melakukan gerakan putar saat mesin sudah beroperasi. Komponen silinder pemarut mulai dari hopper input, penutup silinder maupun silinder pemarut, dihubungkan pada kerangka alat menggunakan mur dan baut. Tujuannya agar komponen-komponen ini dapat dibongkar pasang setelah pemakaian untuk pembersihan alat. Spesifikasi dari silinder pemarut yang digunakan pada alat ini adalah sebagai berikut :

Diameter : 6 cm Panjang : 10 cm

4. Hopper Input

Dibuat dengan kemiringan 45 derajat. Dengan spesifikasi sebagai berikut : Bahan : Stainless steel

Tipe : SS 306 Panjang : 9 cm Lebar : 11 cm Tinggi : 7,5 cm 5. Motor listrik

Motor yang dipakai adalah motor listrik AC dengan spesifikasi sebagai berikut: Merk : Singer

Tegangan : 220 volt Frekuensi : 50/60 Hz Daya : 150 watt Prinsip Kerja Mesin

Prinsip kerja mesin pemarut portable skala rumah tangga ini adalah menggunakan motor listrik AC sebagai sumber utama penggerak. Motor AC mengubah energi listrik menjadi energi gerak pada alat. Motor dihubungkan menggunakan pulley menuju ke porossilinder pemarut untuk melakukan pemarutan.

Cara Kerja Alat

Pertama-tama alat disambungkan ke sumber arus listrik danswitcher diubah ke posisi ON.Menyalanya lampu indikator pada alat adalah tanda jika alat sudah pada posisi ON atau siap dioperasikan.Selanjutnya, potensiometer diputar ke kecepatan yang diinginkan.Daging kelapa yang sebelumnya sudah disiapkan di hopper in kemudian didorong ke silinder pemarut. Hasil

(5)

parutan daging kelapa/output bahan akan keluar lewat bagian bawah silinder pemarut dan akan tertampung pada wadah yang sudah disiapkan sebelumnya, di tempat wadah output bahan diletakkan.

Gambar 1.Hasil Rancangan Alat Keterangan gambar :

1. Kerangka Alat 2. Motor Listrik AC

3. Saklar Pengubah Kecepatan (potensiometer)

4. Switcher On/Off Alat

5. Lampu Indikator

6. Handle

7. Silinder Pemarut

8. Hopper Input

9. Wadah Output Bahan diletakkan 10. Kaki-kaki Alat

Pengujian Kapasitas Mesin

Pengujian dilakukan selama 3 hari, dimana 1 hari mewakili satu pengulangan di tiap kecepatan putaran. Jadi total pengulangan adalah sebanyak tiga kali dengan waktu pengoperasian setiap harinya selama 1 menit. Rata-rata output selama 1 menit, kemudian dikalikan 60 untuk mendapatkan kapasitas mesin selama 1 jam pada masing-masing kecepatan. Kapasitas rata-rata yang dihasilkan pada kecepatan pertama (600 rpm) adalah sebesar 107,3 gr/menit; pada kecepatan kedua (1200 rpm) sebesar 157,3 gr/menit; dan kecepatan ketiga (1800 rpm) sebesar 214 gr/menit.

Kebutuhan Energi Listrik

Energi yang diperlukan untuk satu (1) jam pengoperasian adalah 0,15 KWh. Apabila diketahui biaya listrik per kWh-nya adalah Rp 600,- (Perpres, 2011), maka dapat diketahui biaya listrik untuk pengoperasian mesin pemarut kelapa portable tiap harinya adalah Rp 600,- x

3

4

2

1

6

5

10

7

8

9

(6)

0,15 kWh x 24 jam = Rp 2160,-/hari. Sedangkan perjamnya, mesin pemarut kelapa portable skala rumah tangga ini hanya mengeluarkan biaya listrik sebesar Rp 90,-/jam.

Kelebihan dan Kekurangan Mesin

Mesin pemarut kelapa portable dengan variasi kecepatan putaran ini memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan. Kelebihan dari mesin ini adalah :

1. Dimensi mesin yang lebih kecil dari pemarut kelapa pada umumnya dan cocok dipakai untuk skala rumah tangga.

2. Mesin pemarut ini dilengkapi dengan variasi kecepatan putaran (rpm) yang dapat dipilih oleh konsumen dengan cara memutar wiper potensiometer pada kecepatan yang diinginkan. 3. Mesin ini dapat dibongkar pasang khususnya pada komponen silinder untuk pembersihan

alat setelah pemakaian.

4. Output bahan yang ditawarkan oleh mesin ini dapat berupa produk jadi dan produk setengah jadi.

5. Mesin pemarut portable skala rumah tangga ini juga bisa memarut bahan pertanian lain seperti labu siam.

Kekurangan mesin ini adalah pada saat pengoperasian alat terjadi getaran pada alat yang disebabkan karena jumlah dan posisi bearing yang dipakai. Jika bearing yang dipakai adalah sebanyak 3 buah, maka dijamin alat ini tidak akan mengalami getaran saat beroperasi. Hanya saja pada alat ini tidak dipakai tambahan bearing di luar.Alasan penulis adalah mempertimbangan dimensi alat yang tidak terlalu besar. Selain itu, getaran juga terjadi karena mesin melakukan kerja yang besar sedangkan dimensi alat atau motor ac yang dipakai tidak terlalu besar. Oleh karenanya, penulis menambahkan kaki-kaki berbahan karet pada dasar kerangka alat dan handle pada bagian atas alat untuk mengurangi efek getaran saat alat beroperasi dan agar tetap dapat menghasilkan output yang maksimal

KESIMPULAN

Mesin pemarut portable skala rumah tangga ini dapat diaplikasikan sebagai inovasi baru pemarut kelapa skala rumah tangga yang menggunakan variasi kecepatan putaran (rpm) pada pengoperasiannya.Sistem kerja dari variasi kecepatan putaran diatur oleh komponen TRIAC BTA 16 dan potensiometer. Dari pengujian alat diperoleh data, yaitu: kapasitas alat pada kecepatan kesatu (600 rpm) adalah sebesar 6,44kg/jam, pada kecepatan kedua (1200 rpm) sebesar 9,44kg/jam dan pada kecepatan ketiga (1800 rpm) menghasilkan kapasitas pemarutan sebesar 12,84kg/jam. Sedangkan kebutuhan energi listrik saat alat ini beroperasi adalah sebesar 0,15 KWh. Perjamnya, mesin pemarut kelapa portable skala rumah tangga ini hanya mengeluarkan biaya listrik sebesar Rp 90,-/jam.

DAFTAR PUSTAKA

Fauziah, Puspita. 2009. Pengembangan Algoritma Logika Fuzzy Untuk Optimasi Daya Listrik

Pada Suatu Ruangan. Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah. Jakarta

Keteran, S. 1986. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. Ui Press. Jakarta.

Santosa dan Rinal, Yonanda. 2004. Evaluasi Teknis Mesin Pemeras Santan Kelapa. Jurusan Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Andalas. Padang

Suradi, M. Syahrir Habiba. 2011. Sistem Pengontrolan Kecepatan Motor AC Dengan Menggunakan TRIAC. ILTEK 6(12): 1-4

(7)

Tung, Lauw Lim Un, Henny Oktavia. 2009. KWh Meter dengan Sistem Prabayar.Universitas Gunadarma. Jakarta

Wasito, S. 2003. Vademekum Elektronika Edisi ke 2. PT. Gramedia Pustaka Utama : Jakarta Zuhal.1998. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya.Gramedia : Jakarta