FRYING VACUUM MACHINE DESIGN AND VACUUM TUBE
THERMAL ANALYSIS USING CATIA P3 V5R14
Agung Dwi Sapto, Dr. Sri Poernomo Sari, ST., MT
Undergraduate Program, Industry Technology, 2010
Gunadarma University http://www.gunadarma.ac.id
Keywords: Vacuum, Design, Pressure, Temperature, CATIA
ABSTRACT: Vacuum frying machine is a food processing machine using a vacuum system.In operation the engine working at maximum temperature of 95 ° C with the primary vacuum tube. And the role of the main components is very important, because it is necessary for good design and one of them is in terms of strength, where the tube is received loads of temperature and vacuum pressure. In writing this essay, discussed the vacuum frying machine design and analysis of static pressure on the main tube through the simulation by using the CATIA V5R14 software. Static analysis is performed on the main tube with vacuum frying temperature variation of 27 ° C, 60 ° C and 95 ° C. Material main tube vacuum frying machine used is steel AISI 304 Stainless Steel. The results of some static pressure loading produced a maximum von mises stress 2.02 x 108 N/m2 with a value of 3.28 mm maximum shift. From the analysis of the voltage value obtained safety factor of 1.01.
PERANCANGAN MESIN VACUUM FRYING
DAN ANALISA THERMAL TABUNG
VACUUM MENGGUNAKAN SOFTWARE CATIA
P3 V5R14
NPM : 20405033
Nama : Agung Dwi Sapto
Pembimbing : Dr. Sri Poernomo Sari, ST., MT
Tahun Sidang : 2010
Subjek : Perancangan,
Judul
PERANCANGAN MESIN VACUUM FRYING DAN ANALISA THERMAL
TABUNG VACUUM
MENGGUNAKAN SOFTWARE CATIA P3 V5R14
Abstraksi
Mesin vacuum frying adalah mesin pengolahan makanan dengan menggunakan sistem
vacuum. Dalam pengoperasiannya mesin bekerja pada suhu maksimal 95°C dengan
tabung utama vacuum. Dan peranan dari komponen utama tersebut sangatlah penting,
karena itu perlu dilakukan perancangan yang baik dan salah satunya yaitu dari segi
kekuatan, dimana tabung tersebut menerima beban dari temperature dan tekanan vacuum.
Dalam penulisan skripsi ini, dibahas mengenai perencanaan mesin vacuum frying serta
analisa tekanan statik pada tabung utama melalui simulasi dengan menggunakan software
CATIA V5R14. Analisa statik tersebut dilakukan pada tabung utama mesin vacuum
frying
dengan variasi temperature 27°C, 60°C, dan 95°C. Material tabung utama mesin
vacuum frying yang dipakai adalah baja Stainless Steel AISI 304. Adapun hasil dari
beberapa pembebanan tekanan static tersebut menghasilkan tegangan von mises
maksimal 2,02 x 108 N/m2 dengan nilai peralihan maksimal sebesar 3,28 mm. Dari besar
tegangan yang dianalisa didapatkan nilai faktor keamanan sebesar 1,01.
PERANCANGAN MESIN VACUUM FRYING DAN ANALISA THERMAL TABUNG VACUUM MENGGUNAKAN SOFTWARE CATIA P3 V5R14
Dr. Sri Poernomo Sari, ST., MT *), Agung Dwi Sapto **)
*) Dosen Teknik Mesin Universitas Gunadarma **) Alumni Teknik Mesin Universitas Gunadarma
Abtraksi Mesin vacuum frying adalah mesin pengolahan makanan dengan menggunakan sistem
vacuum. Dalam pengoperasiannya mesin bekerja pada suhu maksimal 95°C dengan
tabung utama vacuum. Dan peranan dari komponen utama tersebut sangatlah penting,
karena itu perlu dilakukan perancangan yang baik dan salah satunya yaitu dari segi
kekuatan, dimana tabung tersebut menerima beban dari temperature dan tekanan
vacuum. Dalam penulisan skripsi ini, dibahas mengenai perencanaan mesin vacuum
frying serta analisa tekanan statik pada tabung utama melalui simulasi dengan
menggunakan software CATIA V5R14. Analisa statik tersebut dilakukan pada tabung
utama mesin vacuum frying dengan variasi temperature 27°C, 60°C, dan 95°C. Material
tabung utama mesin vacuum frying yang dipakai adalah baja Stainless Steel AISI 304.
Adapun hasil dari beberapa pembebanan tekanan static tersebut menghasilkan tegangan
von mises maksimal 2,02 x 108 N/m2 dengan nilai peralihan maksimal sebesar 3,28 mm.
Dari besar tegangan yang dianalisa didapatkan nilai faktor keamanan sebesar 1,01.
Kata Kunci: Vacuum, Perancangan, Tekanan, Temperatur, CATIA
I. Pendahuluan Makanan merupakan kebutuhan
vital bagi seluruh mahkluk hidup. Bagi
manusia makanan merupakan kebutuhan
pokok untuk itu makanan selain hanya
sebagai penghilang rasa lapar tetapi
sebagai penunjang semua kegiatan tubuh
manusia. Makanan juga mengandung
banyak zat gizi yang dibutuhkan tubuh
manusia terutama untuk pertumbuhan. Zat
gizi yang terkandung dalam makanan pun
sesuai dengan jenis bahan makanannya
sendiri sehingga tiap-tiap bahan makanan
mempunyai karakeristik yang berbeda.
Untuk mempertahankan zat gizi yang
dikandung dalam bahan makanan
dibutuhkan cara pengolahan yang tepat
agar zat tersebut tidak terbuang percuma.
Sistem pengolahan yang
dibutuhkan adalah yang cepat, murah,
higienis serta memiliki hasil yang baik.
Oleh karena itu sudah tidak asing lagi
bagi kelompok masyarakat dalam
penggunaan mesin pengolahan makanan
seperti mesin vacuum frying ini. Adapun
tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini
adalah mengetahui kekuatan tabung
vacuum pada mesin vaccum frying saat
beroperasi pada suhu maksimal.
II Landasan Teori 2.1 CATIA
Dari masa ke masa perkembangan
teknologi semakin pesat dan maju.
Demikian juga dengan perkembangan
software dalam bidang teknik yang salah
satunya adalah Program Catia. Catia
merupakan software dalam bidang gambar
teknik yang dapat dipergunakan untuk
mendisain suatu rancangan. Keberadaan
software Catia ini sangat membantu bidang
teknik karena perancangan yang dihasilkan
dilakukan secara komputerisasi.
Program CATIA (Computer Aided
Three-Dimensional Interactive Application)
juga merupakan program komputer yang
dibuat dengan mendasarkan pada teori
yang terdapat dalam perumusan metode
elemen hingga. Dengan program ini,
peneliti hanya membuat model tiga
dimensinya dan analisa dapat dilakukan
dengan hasil yang langsung dapat
diketahui. Pemodelan disini meliputi
diskritisasi benda kerja, pemilihan dan
penerapan elemen, pendevinisian
tumpuan, serta beban yang bekerja.
2.2 Sifat Mekanik Bahan [1]
1. Elastisitas
Dalam memilih material logam
untuk pembuatan tabung vacuum pada
mesin vacuum frying, yang harus
diperhatikan adalah sifat-sifat material,
antara lain kekuatan (strength), keliatan
(ductility), kekerasan (hardness), dan
kekuatan lelah (fatique strength).
2. Deformasi
Deformasi terjadi bila bahan
mengalami gaya. Selama deformasi,
bahan menyerap energi sebagai akibat
adanya gaya yang bekerja sepanjang
deformasi. Sekecil apapun gaya yang
bekerja, maka benda akan mengalami
perubahan bentuk dan ukuran.
Perubahan ukuran secara fisik ini disebut
sebagai deformasi. Deformasi ada dua
macam, yaitu deformasi elastis dan
deformasi plastis.
3. Kekuatan Tarik
Kekuatan tarik adalah
kemampuan beban menahan atau
menerima beban atau tegangan tarik
sampai putus. Kekuatan tarik suatu
bahan dapat ditetapkan dengan membagi
gaya maksimal dengan luas penampang
mula.
4. Kekuatan luluh
Kekuatan luluh yaitu harga
tegangan terendah dimana material
mengalami deformasi plastis.
5. Keuletan
Menyatakan energi yang di-
absorbsi (diserap) oleh suatu bahan
sampai titik patah.
6. Kekerasan
Yaitu adanya daya tahan suatu
bahan (permukaan bahan) terhadap
penetrasi / identasi (pemasukan dan
penusukan) bahan lain yang lebih keras
dengan bentuk tertentu dibawah pengaruh
gaya tertentu.
2.3 Stainless Steel [ 2] Baja steinless merupakan baja paduan
yang mengandung minimal 10,5 % Cr.
Sedikit baja steinless mengandung lebih
dari 30% Cr atau kurang dari 50% Fe.
Daya tahan Steinless Steel terhadap
oksidasi yang tinggi diudara ataupun dalam
suhu lingkungan biasanya dicapai karena
adanya tambahan minimal 13% (dari berat)
krom. Lapisan ini terlalu tipis untuk dilihat
sehingga logamnya akan tetap berkilau.
Lapisan ini tahan air dan udara sehingga
melindungi logam yang ada dibawah
lapisan tersebut.
Pada dasarnya untuk membuat
besi yang tahan karat krom merupakan
salah satu bahan paduan yang paling
penting. Penambahan kromium (Cr)
bertujuan untuk meningkatkan ketahanan
korosi dan membentuk lapisan oksida
(Cr2O3) dan ketahanan terhadap oksidasi
tempertur tinggi. Penambahan Nikel (Ni)
bertujuan untuk meningkatkan ketahanan
terhadap korosi tegangan dalam media
pengkorosi netral atau lemah, serta
meningkatkan keuletan atau mampu
bentuk logam. Sedangkan unsur aluminium
(Al) meningkatkan pembentukan lapisan
oksida pada temperatur tinggi.
2.4 Kondensor [4]
Kondensor merupakan alat yang
berfungsi untuk mengkondensasikan uap
menjadi air dan berubah fasanya dari uap
menjadi cair. Panas dari uap tersebut
keluar melalui dinding-dinding kondensor.
Menurut media system pendinginnya,
kondensor dibagi menjadi 3 jenis, yaitu: 1. Aircooled Condensor yaitu
kondensor yang didinginkan oleh
udara dibantu fan.
2. Watercooled Condensor yaitu
kondensor yang diinginkan oleh
air dibantu pompa.
3. Evaporator Condensor yaitu
kondensor yang didinginkan oleh
air dan udara.
Panas yang dibuang oleh uap
yang berkondensasi akan meningkatkan
temperatur media pendingin kondensor
yaitu air pada watercooled condenser dan
udara pada aircooled condenser.
2.5 Konsep Tekanan dan Temperatur
Tekanan (Pressure) Tekanan dan volume merupakan
hal yang saling berkaitan dimana tekanan
merupakan hasil dari tumbukan molekul-
molekul terhadap dinding kontainer
(wadah) atau pada permukaan
liquid. Meningkatnya volume cenderung
mereduksi tekanan karena hal ini berarti
memperlebar jarak antar molekul-molekul
dan juga jarak molekul untuk dapat
menumbuk dinding kontainer. Udara
terdiri dari macam-macam gas (Nitrogen,
Oksigen, Karbondioksida, dll.). Gas-gas
tersebut terdiri dari molekul-molekul dan
atom-atom.
Jadi tekanan udara pada suatu
ketinggian tertentu adalah gaya persatuan
luas yang diusahakan oleh udara - udara
pada ketinggian tersebut, maka :
Temperatur [5] Dalam fisika suhu adalah properti
fisik dari sebuah sistem yang mendasari
pengertian umum dari pana dan dingin.
Sesuatu yang terasa lebih panas umumnya
memiliki temperatur yang tinggi. Suhu
merupakan salah satu parameter
utama termodinamika. Jika tidak ada aliran
panas bersih terjadi antara dua benda,
objek memiliki suhu yang sama; jika panas
mengalir dari benda panas ke benda
dingin. Ini adalah isi dari hukum
termodinamika zeroth.
2.6 Silinder Dinding Tipis [6] Suatu tangki silinder berisi gas
atau fluida dengan tekanan P (N/m2)
mengalami gaya tarik yang menahan gaya
pecah yang terjadi sepanjang penampang
logitudinal dan melintang. Hal ini dapat
terlihat pada penampang longitudinal
silinder A-A yang dibebani tekanan dalam
serta diagram benda bebas setengah
silinder dengan arah penampang A-A.
Dari gambar dapat dilihat bahwa
total gaya pecah F, bekerja normal pada
bidang potong A-A, ditahan oleh gaya P
yang bekerja pada setiap permukaan
potong dinding silinder. Dari kesimpulan
tersebut didapatkan persamaan :
F = pDL = 2P
Kondisi silinder yang diisi dengan
fluida sebanyak setengah volume akan
mengalami tekanan. Hal ini karena fluida
memindahkan tekanan yang sama
kesemua arah, maka distribusi tekanan
pada silinder sama yang bekerja diatas
permukaan benda.
Sedangkan tegangan di
penampang longitudinal yang menahan
gaya pecah F diperoleh dengan
membaginya dengan luas kedua potong
permukaan. Tegangan ini biasanya
disebut dengan tegangan tangensial
karena bekerja menyinggung permukaan
silinder. Nama umum lainnya adalah
tegangan keliling, tegangan simpul dan
tegangan lilitan. Tegangan yang dihitung
dengan persamaan diatas adalah
tegangan rata-rata, untuk silinder yang
memiliki ketebalan dinding sama dengan
1/10 atau kurang dari jari-jari dalamnya,
prinsipnya sama dengan tegangan
maksimum pada permukaan dalam.
III. PERANCANGAN MESIN VACUUM FRYING DAN ANALISA THERMAL TA BUNG VACUUM 3.1 Perancangan Mesin Vacuum Frying Gambar 3.1 Rancangan Mesin Vacuum Frying
Data geometri mesin vacuum
frying yang digunakan dalam analisa ini
mengacu pada pengukuran langsung atau
manual yang peneliti lakukan. Satuan yang
dipakai untuk geometri ini adalah mm
(millimeter). Tabel 3.1 Spesifikasi Mesin Vacuum Frying
Material Tabung
Vacuum
Stainless Steel AISI 304
750 x 600 x 715 mm
(2mm)
Material Saringan
Dalam
Stainless Steel AISI 201
Ø 350 x 502 mm (0,4mm)
Material Rangka
dudukan Tabung
Besi Konstruksi AISI 1010
1400 x 600 x 780 mm
Kondensor Watercooled Condensor
Pompa / Sistem
Vacuum
Water Jet Pump
Burner LPG (2 Tungku)
Pengaturan
Temperatur
Otomatis
Goreng vakum (vacuum drying),
yakni menggoreng pada kondisi di bawah
normal tekanan atmosfer (1 atm) dengan
cara menyedot / mengeluarkan udara dari
dalam penggoreng yang tertutup. Pada
sistem vakum menyebabkan beberapa
kondisi sebagai berikut: suhu didih/uap
minyak goreng dan air menjadi turun,
seiring dengan derajat kevakuman. Untuk
prinsip kerja vacuum frying adalah
menghisap kadar air dalam sayuran dan
buah dengan kecepatan tinggi agar pori-
pori daging buah-sayur tidak cepat
menutup, sehingga kadar air dalam buah
dapat diserap dengan sempurna. Prinsip
kerja ini didapat dengan mengatur
keseimbangan suhu dan tekanan vakum.
Gambar 3.2 Proses Perancangan dan Analisis Mesin Vacuum Frying
3.2 Perancangan Tabung Vacuum
Tabung vacuum pada mesin
vacuum frying merupakan bagian vital
karena dalam tabung tersebut proses
pengolahan bahan makanan dilakuakan
dengan sistem vacuum. Oleh karena itu
besaran dimensi tabung menentukan
kapasitas produksi dari mesin serta hasil
yang dihasilkan oleh mesin. Material yang
digunakan untuk tabung vacuum pada
mesin vacuum frying adalah Stainless
Steel AISI Type 304.
Berikut ini adalah spesifikasi dari
perancangan tabung mesin vacuum frying :
3.3 Penentuan Parameter Analisis. Dalam skripsi ini, peneliti melakukan
analisa kekuatan struktur serta tegangan
luluh maksimal dari bagian utama pada
mesin vacuum frying yaitu tabung vacuum
pada mesin vacuum frying dengan
menggunakan bahan dasar Plate Stainless
Steel dengan ketebalan 2mm. Analisis
difokuskan pada tekanan yang dialami
tabung pada keadaan temperatur 27 °C, 60
°C, dan 95 °C.
Material Tabung Vacuum
Adapun kondisi-kondisi batas yang
telah dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Input Material.
Input material adalah penentuan
jenis bahan atau meterial yang digunakan
pada pembuatan produk. Hal ini sangat
berpengaruh pada nilai besaran hasil
analisis yang dilakukan pada produk.
Untuk material yang digunakan pada
mesin vacuum frying khususnya tabung
vacuum adalah Stainless Steel AISI Type
304 dengan spesifikasi sebagai berikut :
Tabel 3.5 Komposisi Elemen Material Tabung Stailess Steel SS Type 304 [7]
Tabel 3.6 Spesifikasi Elemen Material Tabung Stailess Steel SS Type 304 [7]
Material Tabung Stainless Steel AISI 304
Tebal Plate Tabung
2 mm
Diameter Tabung 500 mm
Panjang Tabung 650 mm
Dimensi Tabung (L x W x H)
750 x 600 x 715 mm
2. Restraint
Clamp Restraint adalah suatu
restraint yang diaplikasikan pada suatu
permukaan dimana semua titik nodal
dipermukaan tersebut diblokir pada analisis
yang dilakukan.
Clamp diberikan agar permukaan
tidak bergerak sesuai kondisi batas yang
sesuai dengan kondisi batas
sesungguhnya pada sistem yang
dianalisis.
3. Beban (Load).
Beban yang bekerja pada sistem
ini berupa beban tetap. Beban tetap yaitu
beban dengan besar yang konstan dan
dengan kedudukan yang tetap. Beban dari
tekanan (pressure) dan temperatur yang
dihasilkan oleh akibat proses pembakaran
saat mesin atau sistem vacuum
beroperasi.
Penentuan Posisi Kaku (Clamp) Suatu analisis statis selalu
terdapat bagian yang dianggap kaku (fix),
bagian tersebut menjadi pemegang
(clamp) dari struktur. Bagian yang
dianggap fix dapat berupa permukaan
yang rata atau terikat dengan komponen
lain. Penempatan posisi clamp sangat
menentukan hasil analisa. Apabila salah
dalam menetukan posisi clamp, dapat
berakibat fatal bagi keamanan dari
komponen yang digunakan setelah proses
analisa. Untuk itu penentuan posisi clamp
perlu diperhatikan lebih baik.
Gambar 3.14 Penentuan clamp
Pemberian Tekanan (pressure) Langkah berikutnya adalah
memberikan tekanan (pressure)
disesuaikan dengan tekanan yang
diterima komponen pada saat aplikasi
komponen tersebut. Jenis tekanan yaitu
tekanan terdistribusi rata.
Gambar 3.15 Pemberian Tekanan (Pressure)
Pemberian Temperatur Temperatur field adalah suatu
kondisi dimana benda tersebut dikenai oleh
temperatur. Jadi asumsinya adalah tabung
vacuum dikenai temperatur secara
homogen dengan posisi burner tepat
dibawah tabung.
Temperaturnya adalah 27°C, 60°C,
dan 95°C. Besar temperatur ini diambil dari
temperatur minimum, pertengahan dan
maksimal dari proses kerja mesin vacuum
frying.
Gambar 3.16 Pemberian Temperatur 3.4 Hasil Analisis Tabung Vacuum Frying.
Setelah proses perhitungan
dengan CATIA telah selesai sampai akhir,
maka hasil analisis dan simulasi dapat
diketahui yaitu harga-harga terendah
sampai harga tertinggi yang dapat dilihat
secara langsung pada tampilan CATIA.
Sedangkan untuk hasil yang lebih
detail dapat dilihat dalam basic analysis
report yang telah penulis susun dalam
lampiran. Dari hasil analisis statis dengan
software CATIA dapat diketahui tegangan
maksimal dan minimal yang terjadi pada
struktur obyek yang dianalisis tersebut.
Analisis tekanan tabung pada temperatur 27°C
Merupakan suatu kondisi tabung
vacuum berada pada temperatur ruangan
dimana mesin dalam keadaan mati atau
baru saja mulai beroperasi atau
dipanaskan. Kondisi ini dapat digunakan
untuk menguji kekuatan material dari
tabung dalam keadaan normal sehingga
dapat diketahui kekuatan maksimal dari
tabung vacuum saat menahan tekanan
pada temperatur 27°C.
Gambar 3.18 Translation displacement Temperatur 27°C.
Gambar 3.19 Von Misses Stress Stainlees Steel AISI 304
pada temperatur 27°C
Gambar 3.20 Aliran Panas Tabung Vacuum pada temperatur 27°C
Analisis tekanan tabung pada temperatur 60°C
Merupakan suatu kondisi tabung
vacuum berada pada temperatur mesin
saat beroperasi. Kondisi ini dapat
digunakan untuk menguji kekuatan
material dari tabung dalam keadaan panas
menengah sehingga dapat diketahui
kekuatan maksimal dari tabung vacuum
saat menahan tekanan pada temperatur
60°C.
Gambar 3.21 Translation displacement
Temperatur 60°C.
Gambar 3.22 Von Misses Stress
Stainlees Steel AISI 304 pada temperatur 60°C
Gambar 3.23 Aliran Panas Tabung Vacuum pada
temperatur 60°C Analisis tekanan tabung pada temperatur 95°C
Merupakan suatu kondisi tabung
vacuum berada pada temperatur
maksimal mesin saat beroperasi. Kondisi
ini dapat digunakan untuk menguji
kekuatan material dari tabung dalam
keadaan panas maksimal sehingga dapat
diketahui kekuatan maksimal dari tabung
vacuum saat menahan tekanan pada
temperatur 95°C.
Gambar 3.24 Translation displacement Temperatur 95°C.
Gambar 3.25 Von Misses Stress Stainlees Steel AISI 304 pada
temperatur 95°C
Gambar 3.26 Aliran Panas Tabung Vacuum pada
temperatur 95°C
Dari hasil analisis keseluruhan pada
tabung vacuum, mesin vacuum frying
dapat terlihat kenaikan tegangan Von
Misses Stress berdasarkan temperatur
analisis yang dikenakan. Semakin tinggi
temperatur yang dikenakan pada tabung
maka semakin tinggi juga tegangan Von
Misses Stress yang terjadi selain itu juga
Translation displacement dari tabung juga
ikut meningkat. Sedangkan untuk tabung
vacuum pada mesin vacuum frying saat
beroperasi temperatur maksimal yang
dikenakan adalah sekitar 95°C.
Perbandingan hasil analisis dapat dilihat
pada tabel dibawah ini.
Tabel 3.7 Perbandingan Hasil Analisis
Tabung Mesin Vacuum Frying
No Temperatur
(°C)
Von Misses Stress (N/m2)
Translation displacement
(mm)
1 27 4,716x107 0,764
2 60 1,146x108 1,86
3 95 2,02x108 3,28
Grafik 3.1 Von Misses Stress Tabung
Vacuum.
Von Misses Stress Tabung Vacuum
4,72E+07
1,15E+08
2,02E+08
0,00E+00
5,00E+07
1,00E+08
1,50E+08
2,00E+08
2,50E+08
27 60 95
Temperatur (°C)
Von
Mis
ses
Stre
ss (N
/m2)
Von Misses Stress(N/m2)
Grafik 3.2 Translation Displacement
Tabung Vacuum.
Translation Displacement Tabung Vacuum
0,764
1,86
3,28
00,5
11,5
22,5
33,5
27 60 95
Temperatur (°C)
Tran
slat
ion
Disp
lace
men
t (m
m)
Translationdisplacement(mm)
Grafik 3.3 Perbandingan Von Misses Tabung
Temperatur 27°C, 60°C, dan 95°C
Grafik 3.4 Perbandingan Translation Displacment Tabung
Temperatur 27°C, 60°C, dan 95°C
Jika dilihat dari hasil analisis
tabung secara keseluruhan dengan tingkat
tegangan von misses maksimum tabung
adalah sebesar 2,05x108N/m2 serta
translation displacement maksimal tabung
adalah 3,28 mm pada temperatur 95°C,
maka tabung dapat dinyatakan dalam
keadaan krisis.
Hal ini dapat menyebabkan tabung
meledak karena tekanan yang dihasilkan
saat tabung beroperasi sangat tinggi. Oleh
sebab itu peranan sistem vacuum pada
mesin vacuum frying saat beroperasi
adalah vital karena menjaga tekanan
vacuum tabung agar tidak melebihi batas
ketahanan bahan. Selain itu konsole
pengatur temperatur otomatis tabung juga
membantu mempertahankan temperatur
kerja saat mesin beroperasi agar tidak
lebih dari 85°C - 95°C.
Faktor Keamanan Dengan melakukan analisa
komputer tersebut, maka kita dapat
mengetahui faktor keamanan dari elemen
yang kita rancang. Ditinjau dari faktor
keamanan pada material yang digunakan
pada tabung mesin vacuum frying
haruslah lebih besar daripada 1,0 jika
harus dihindari kegagalan. Bergantung
pada keadaan, maka faktor keamanan
yang harganya sedikit diatas 1,0 hingga
10 yang dipergunakan.
Dengan menggunakan rumus
untuk mendapatkan faktor keamanan
dimana:
Sy = Tegangan luluh material
σe =Tegangan Von misses maksimum
Factor of safety :
Faktor keamanan yang
digunakan pada tabung mesin vacum
frying ini dihitung berdasarkan
perbandingan tegangan luluh maksimal
material tabung yang menggunakan
meterial jenis Stainless Steel AISI Type
304 dengan tegangan von misses
maksimum adalah sebesar 2,05x108N/m2
. Maka akan didapatkan nilai faktor
keamanan tabung untuk analisis pada
Sy (N/m2) η = σe (N/m2)
temperatur maksimal tabung vacuum saat
beroperasi (95°C).
Berikut ini adalah hasil perhitungan
faktor keamana tabung vacum pada
analisis temperatur 95°C dengan tegangan
maksimal sebesar 2,02x108 N/m2 adalah
sebagai berikut:
Temperatur 95°C, factor of safety :
IV PENUTUP Berdasarkan hasil dari analisa
pembebanan tekanan dengan
menggunakan software CATIA V5R14
pada tabung vacuum mesin vacuum frying
maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut
:
1. Dari hasil pembebanan tekanan pada
temperatur analisis 27°C, 60°C, dan
95°C pada tabung vacuum mesin
vacuum frying, maka diperoleh hasil
tegangan maksimal dari keseluruhan
yaitu:
− Tegangan maksimum von mises
sebesar: 2,02 x 108 N/m2
− Translasi vektor peralihan
maksimum sebesar: 3,28 mm
2. Dan dari hasil diatas didapat nilai faktor
keamanan untuk tabung vacuum
sesuai dengan jenis material yang
pakai Stailess Steel AISI 304, yaitu
sebesar: Factor of safety (η) = 1,01
3. Jika dilihat dari hasil analisis tabung
secara keseluruhan dengan tingkat
tegangan von misses maksimum
tabung adalah sebesar 2,05 x 108
N/m2 serta translation displacement
maksimal tabung adalah 3,28 mm
pada temperatur 95°C, maka tabung
dapat dinyatakan dalam keadaan
krisis.
4. Peranan sistem vaccuum pada mesin
vacuum frying saat beroperasi adalah
vital karena menjaga tekanan
vacuum tabung agar tidak melebihi
batas ketahanan bahan Stailess Steel
AISI 304.
5. Selain itu konsole pengatur
temperatur otomatis tabung juga
membantu mempertahankan
temperatur kerja saat mesin
beroperasi agar tidak lebih dari 85°C
- 95°C.
DAFTAR PUSTAKA 1. Sriwidharto., Ilmu Bahan, Cetakan
ketiga, Jakarta, Pradnya Paramita,
1996.
2. Surdia, T. dan Saito, S.,
Pengetahuan Bahan Teknik,
Jakarta, Pradnya Paramita, 1995.
3. Situs internet :
http://www.scribd.com/doc/9002232/S
tainless-Steel-1
4. E. Karyanto, Drs. Emon Parlingga.,
Teknik Mesin Pendingin, Jakarta,
Restu Agung, 2005.
5. Situs internet :
http://id.wikipedia.org/wiki/Panas
2,05x108 (N/m2) η = = 1,01 2.02x108 (N/m2)
6. Ferdinan L. Singer, Andrew Pytel.,
Ilmu Kekuatan Bahan, edisi Ketiga,
Ahli bahasa, Ir. Darwin Sebayang,
Jakarta, Erlangga, 1995.
7. Situs internet :
http://www.efunda.com/materials/alloys
/stainless_steels
8. Situs internet :
http://pdfdatabase.com/index.php.guid
e+catia+english+pdf