BAB IIIMETODE PERANCANGAN3.1 Diagram Alir Proses PerancanganDiagram alir adalah suatu gambaran utama yang dipergunakan untuk dasar dalam bertindak. Padaperancangan diperlukan suatu diagram alir yang bertujuan untuk mempermudah dalam pelaksanaanproses perancangan.1. Perencanaan dan penjelasan tugas2. Perencanaan konsep produk3. Perencanaan produk (embodiment design)Berdasarkan kasus masalah yang dihadapi yaituperencanaan pelebur cokelat batangan, pendekatankonsep yang digunakan adalah perencanaan produkdengan perencanaan simultan atau perencanaandengan pendekatan proses produksi.Konsep perencanaan simultan terdapat empat elemenutama, yaitu: fungsi, bentuk, material, dan produksi.Fungsi merupakan elemen penting diantara keempatelemen perencanaan simultan. Bentuk harusdisesuaikan juga dengan keadaan. Materialmenentukan bagaimana kualitas mesin yang akandibuat dan ketahanannya. Setelah semuanya terdesaindengan baik produksi baru bisa berjalan.

Mulai

Tinjauan Literatur

Menentukan Kapasitas Wadah

Perhitungan Arus Listrik dan Suhu Pelelehan Cokelat

Pemilihan Material Alat Peleleh Cokelat

Tidak Perancangan Konsep dan Desain Produk

Ya

Pembuatan Produk Rancangan

Tidak Percobaan Alat

Ya

Finishing

Pembuatan Laporan

Selesai

Gamabar 3.1 Diagram alir

3.1.1 Rincian Diagram Alir1. Tinjauan LiteraturStudi literatur dilakukan dengan jalan mempelajari buku-buku pedoman serta hasil publikasikan ilmiah, serta melalui penelitian yang dilakukan penelitian lain yang berhubungan dengan perencanaan alat peleleh coklat dalam memperoleh dasar teori dan melengkapi perancangan.

2. Menentukan Kapasitas WadahMenentukan kapasitas wadah dalam paracangan alat peleleh cokelat ini ditentukan dalam perhitung yang akan didapat setelah perhitungan kapasitaswadah tertentu karena dalam menentukan kapasitas wadah ini di bagi menjadi tiga wadah yaitu:a) Wadah cokelatWadah cokelat ini digunkan tempat untuk meletakan cokelat yang akan di lelehkanb) Wadah airWadah air ini digunakan untuk menampung air yang akan di panaskan untuk melelehkan cokelat melalui heat transefer dari wadah air atau wadah dua ke wadah satu yang menampung cokelat agar cokelat tersebut tidak hangus saat dipanaskan karena tidak terkena kontak langsung dari elemen pemanas yang utama.c) Wadah casighWadah casigh ini hanya berfungsi untuk melindungi panas atau arus listrik yang dialiri dari luar wadah dua agar tidak panas saat disentuh.3. Perhitungan Arus Listrik dan Suhu Pelelehan CokelatPerhitungan arus listrik sangat penting dalam perancangan alat peleleh cokelat ini dikarenakan dalam menentukan arus listrik harus sesuai arus listrik yang dibutuhkan supaya saat penentukan elemen yang akan dialiri listrik cepat menggalirkan arus listrik dan tidak terjadi titik leleh pada elemen yang akan dialirkan.

4. Pemilihan Material Alat Peleleh CokelatMemilih material dan teknik produksi merupakan alternatif kedua perencanaanproduk jika produk jadi hasil konsep produk tidak ditemukan di pasar. Beberapa faktor yang perlu diperhatikan pada proses pemilihan material dan teknik produksi adalah:a) Kuantitas produk yang harus dibuatFaktor tersebut merupakan pertimbangan proses produksi. Jika produk yang dirancang hanya sebuah, maka perlu dihindari penggunaan tooling atau alat produksi yang mahal harganya.b) Pengetahuan tentang penggunaan material pada aplikasi terdahulu Informasi pemakaian material serupa merupakan faktor pertimbangan proses produksi terkait pada bagaimana teknik produksi material yang baik, sifat dan kinerja material terhadap beban yang diderita.c) Pengetahuan dan pengalamanPengetahuan dan pengalaman yang terbatas akan berpengaruh pada keterbatasan pemilihan material dan teknik produksi pula, oleh karena itu perlu didukung dengan literatur aplikasi material.d) Syarat-syarat teknis tentang material Syarat-syarat teknis tentang material merupakan pertimbangan yang dapat membatasi pemilihan material dan teknis produksi. Solusi untuk memenuhi syarat-syarat teknis material dapat dipecahkan dengan mementingkan esensial fungsi produk.Faktor ketersediaane) Faktor ketersediaan material merupakan hambatan utama setiap perencanaan, oleh karena itu beberapa alternatif pemilihan material maerupakan solusi penting perencanaan produk.

5. Perancangan Konsep dan Desain ProdukPerancangan konsep produk berguna untuk memberikan beberapa solusi alternatif konsep produk selanjutnya dievaluasi berdasarkan persyaratan teknis, ekonomis, dan lain-lain. Tahapan ini dapat diawali dengan mengenal dan menganalisis spesifikasi produk yang telah ada. Hasil analisis spesifikasi produk dilanjutkan dengan memetakan struktur fungsi komponen sehingga dapat disimpulkan beberapa varian solusi pemecahan masalah konsep produk. Dalam tahap ini konsep rancangan alat peleleh coklat adalah:0. Menggunakan elemen pemanas utamanya 0. Menggunakan tiga buah wadah0. Menggunakan pipa untuk mengeluarkan coklat cairPerancangan bentuk memerlukan beberapa pertimbangan untuk menentukan keputusan atau solusi setiap proses perencanaan. Berdasarkan kasus masalah yang dihadapi yaitu perencanaaan produk alat peleleh coklat, pendekatan konsep yang digunakan adalah pendekatan produk dengan perencanaan simultan atau perencanaan dengan pendekatan proses produksi.Apabila perencanan konsep tidak sesuai dengan konsep produk yang diinginkan, maka dilakukan pemilihan material ulang.

6. Pembuatan Produk Rancanganpembuatan produk ada dua tahap yaitu:a) Pembuatan wadah Dalam pembuatan wadah ini dibuat dispesialis pembuat wadah atau wajan dan bisa juga dibuat di bengkel bubut.b) Pembuatan rangkaUntuk pembuatan rangka dilakukan dibengkel las dikarena saat pembuatan alat ini menggunakan las listrik atau elektroda yang akan menyatukan rangka yang telah didesain.

7. Percobaan AlatPercobaan dilakukan setelah produk selesai dirancang, atau sesuai dengan perhitungan yang telah dilakukan. Apabila alat tersebut tidak sesuai dengan yang diinginkan maka dapat dilakukan perhitung ulang atau desain baru.8. FinishingFinishing dilakukan setelah produk seselai dirancang dengan melakukan penambahan bagian-bagian seperti valve, termokopel dan proses pengcatan.

9. Pembuatan LaporanPembuatan laporan ini dilakukan setelah semua proses dan perhitungan telah sesuai yang dinginkan tidak terjadi perubahan lagi.

3.2. Menentukan kapasitas WadahDalam menetukan kapasitas wadah ini dibagi menjadi tiga wadah yaitu :a. Wadah cokelatb. Wadah Airc. Wadah Casigh (Pelindung elemen pemanas)Persamaan :Luas diding = 2Volume = (Edwin j dan Dale 1991)Keterangan : A1= Luas dinding wadah cokelatA2= Luas dinding wadah airA3= Luas dinding casighV1= Volume wadah cokelatV2= Volume wadah airr= Luas alas selinderh= Tinggi selinder3.2.1Wadah CokelatWadah atau wajan ini yang digunakan terbuat daribahan anti karat atau korosi, agar mesin atau alattersebut dapat tahan lama dan tidak cepat rusak yangdisebabkan oleh karat atau korosi, karena wajanutama ini adalah sebagai komponen utama dari mesinpeleburan cokelat tersebut. Bagian ini harus terbuatdari bahan yang mudah menghantarkan panas ataupenghantar panas yang baik, karena dalamperencanaannya wajan utama akan berhubunganlangsung dengan media pemanas atau berhubunganlangsung dengan elemen pemanas, oleh sebab itubagian ini harus diperhitungkan dalam pemilihanbahannya.Wadah cokelat ini berfungsi untuk menempatkan cokelat yang akan di cairkan. dengan kapasitas yang diinginkan sebagai berikut.1) Luas dinding dan volume total wadah cokelat

Gambar 3.3. Dimensi tabung pada wadah cokelat

a. Luas wadah dinding cokelat (A1)A1= = 2 = 1004,8= 10,04 b. Volume total wadah cokelat (V2)V1= = 3,14 20= 4019,2 = 4,0192 literJadi volume total dari wadah cokelat yang didapat adalah 4,0192 liter3.2.2Wadah AirBagian ini spesifikasinya juga harus sama denganbagian dari wajan atau wadah utama, bagian ini juga harusterbuat dari bahan yang mudah menghantarkan panasdan terbuat dari bahan antikarat atau korosi, karnabagian ini akan berhubungan langsung dengan bahanmakanan atau cokelat yang akan dilelehkan, akantetapi wajan atau panci ini berukuran lebih kecil dariwajan utama, karena wajan kedua ini penempatannyaberada di dalam wajan utama.Wadah air berfungsi untuk menempatkan air yang akan di panaskan, dimana kapasitas yang di inginkan sebagai berikut.1) Luas dinding dan volume total wadah air

Gambar 3.4 Dimensi tabung pada wadah air

a. Luas wadah dinding Air (A2)A2= = 2 = 1318,8 b. Volume toal wadah air (V1)V2= = 3,14 21 = 6594 = V2 V1= 6594- 4019,2 = 2574,9 V2= 2.57 literUntuk volume total wadah air yang didapat setelah dikurangi dari volume total dari wadah cokelat adalah 2,57 liter3.2.3Wadah casighBagian ini tidak terlalu penting dari wadah yang lainnya dikarenakan wadah ini berfungsi untuk melindungi panas dari wadah air atau wadah kedua yang dililiti kawat nikelin, dimana kapasitas yang di inginkan sebagai berikut.1) Luas dinding dari wadah casigh atau wadah pelindung elemen pemanas.

Gambar 3.5 Dimensi tabung casigh atau pelindung komponen pemanas

a. Luas dinding casigh tanpa alas (A3)A3= = 2 = 1846,32

3.3 Perencanaan Alat PemanasDalam perancanaan alat peleleh cokelat ini ada tiga elemen pemanas yaitu:,1) Kawat Nikelin2) Kompor Gas 3) Kompor ListrikDimana elemen pemanas ini mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing, tetapi elemen yang digunakan disini adalah elemen pemanas kawat nikelin, dikarenakan kawat nikelin nilai ekonomisnya lebih tinggi dan cara mengoprasiannya lebih simple dengan mengunkan control pemanas atau penggatur daya listrik yang masuk.3.3.1 Perhitungan kalor panasDalam perencanaan alat peleleh cokelat elemen pemanas yang digunkan adalah kawat nikelin dimana kawat nikelin lebih murah dari pada elemen pemanas lainnya dan kawat nikelin lebih simple untuk penempatannya.,Q = m keterangan :Q = jumlah kalor ( j atau kalori)m = massa benda (kg)L = zat lebur (j/kg)C = Kalor = Perbedaan kalorDiketahui : m = 1 kgL = 21,6 joule/grQ = m L = 21,6 103 kj/kg = 21,6 j x 0,24 = 6464 kalJumlah air dibutuhkan mencapai 21,6 x 103 jQ = 21,6 x 103 jC = 4,2 x 103 j/kg= 40 - 25 = 15 m = = = 0,34 kg =0,34 liter

3.3.2Perhitungan Energi ListrikMerupakan komponen vital dari alat yang telahdirancang maka perlu dilakukan perhitungan untukmengetahui daya listrik yang bekerja pada elemenpemanas, serta untuk mengetahui kalor yangdihasilkan elemen pemanas tersebut.Penulis menggunakan kawat nikelin (pemanasdispenser) yang memiliki daya 350 watt dan waktupemanasan 180 detik.Diketahui :P = 350 WattV = 220 vR =R= 160 I =I= 1,37 AWaktu yang dibutuhkan untuk mencapai panas/kalor(Q) 22227 Kal adalah.,Q = 0.24 . I . R . tt= = 578,8 detik3.3.3 PipaBagian ini berfungsi sebagai saluran buang atau tempat keluar dari coklat yang telah melebur, bagian ini behubungan dengan wajan atau panci kedua, bagian ini juga harus terbuat dari bahan anti karat. Karna bagian ini akan berhubungan langsung dengan cokelat yang telah melebur.Untuk mengalirkan cokelat yang telah di cairkan di dalam wadah satu adalah pipa jenis stainless stell seri 201, dikarenakan pipa stainless stell ini mudah didapat di toko bagunan, selain itu pipa ini memiliki keuntungan ekonomis dan tahan korosi. Nilai gesekan lebih rendah dari pipa lainnya antara lain 0,013 0,014 gesekan.Diketahui : D : 10 mm L: 150 mm t: 50 mmsuhu cokelat 20 ( V = ml/dt )head loses liminer = 0,046 / 200 = 0,00023= 0,046 / 300 = 0,00015 Gesekan = 0,014 dan 0,0133.3.4. Volume PipaVolume pipa yang di alirkan cokelat sebagai berikut: V1 = = 3,14 = 15700 =15,7 ml V2 = = 3,14 = 47100 = 47.1 ml3.3.5. Laju Aliran Dalam Pipalaju aliran yang ada dalam pipa diketahui sebagai berikut: = = = 0,3563,14 = 3,14 = 0,785Luas penampang pipa 0,785Q = V1 A1 + V2 A20,2 = 0,785 V1 = 2,4 m/dtAngka angka reynold yang bersangkutanRe1 = 2,14 dan f1 0,156Head lossh1 = = = 23,5 mm3.3.6rangkaBahan rangka yang digunakan adalah baja dengan profil L, rangka ini berfungsi untuk menahan beban dari wadah peleleh cokelat sehingga dapat di perhtungkan sebagai berikut:3.5.1 sambungan Las

Gambar 3.6. Penampang rangka 3.7 Penyambungan Tebal dengan las

Direncanakan menggunakan elektroda yang digunakan adalah E6010/High titania potassium (klasifikasi AWS) dengan data data sebagai berikut

Tegangan Tarik Kampuh las

Tegangan Geser ijin kampuh las Bahan rangka adalah baja dengan profil L, memiliki dimensi (30x30x3) mm untuk mencari teganganyang terjadi pada sambungan las yaitu : Tegangan geser pada sambungan las adalah :

Tebal kampuh las adalah

Proses pengelasan harus memenuhi syarat Keterangan :F= beban pada sambungan lasa= tebal kampuh las l = panjang kampuh laS= tebal plat Perhitungan kekuatan las diberikan hanya untuk rangka 3, karena reaksi pada salah satu tumpuan motor listrik dan mesin pengolah dengan berat total saat mesin bekerja adalah sebagai berikut:Berat wadah coklat, wadah air dan pelindung (Fm): 1,5 kgBerat kontrol pemanas (Fr) : 0,5 kgBerat beban menyeluruh (Ft): 5 kgJika percepatan grafitasi bumi (g): 9,81 kgm/s2Maka berat total yang dialami rangka (RF) adalah :

RF: (Fm + Fr + Ft) g

: (1,5 + 0.5 + 5)kg 9,81 kgm/s2: 51.05 NRangka tersebut kekuatan lasnya adalah :

Diketahui :

Maka konstruksi pengelasan tersebut aman digunakan.3.4 Pemilihan Material3.4.1 Perencanaan Material Wadah

Gambar 3.2 pemilihan bahanTabel Konduktivitas thermalNo.Bahan LogamW/m.C Btu/h . ft . F

1perak ( murni ) 410 237

2tembaga ( murni ) 385223

3aluminium ( murni ) 202 117

4nikel ( murni ) 93 54

5besi ( murni )73 42

6Baja karbon, 1% C 43 25

7Timbal (murni) 35 20,3

8baja karbon-nikel16,39,4

9Stainless Steel158,7

(J.P.Holman, hal: 7)Dalam perencanaan wadah ini bahan yang digunakan ada tiga pilihan yaitu:1) Alumunium 2014 - T62) Kuningan3) Besi tuangBahan yang dipilih adalah bahan alumunium 2014-T6. Dikarena bahan ini modul elisitasnya lebih baik dari bahan yang lain dipilih, bahan alumunium 2014-T6 memiliki modul elisitas (E) Ksi 10.600, Gpa 7. Modul elisitas geser (G) Ksi,4000, Gpa 28 dan poisions rasio 0,33. Jadi bahan ini cocok digunakan untuk wadah cokelat dan air peleleh cokelat yang dirancang.(GeredanTimoshenko,2000:462).