DESTILASI AIR ENERGI SURYA JENIS VERTIKAL DENGAN MENGGUNAKAN EFEK KAPILARITAS ABSORBER KAIN TUNGGAL TUGAS AKHIR - Destilasi air energi surya jenis vertikal dengan menggunakan efek kapilaritas absorber kain tunggal - USD Repository

(1)

DESTILASI AIR ENERGI SURYA

JENIS VERTIKAL DENGAN MENGGUNAKAN

EFEK KAPILARITAS ABSORBER KAIN TUNGGAL

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan

Mencapai derajat Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan oleh

CHARISTCA EKAPUTRA BUDIONO

NIM: 125214015

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

(2)

DESTILASI AIR ENERGI SURYA

JENIS VERTIKAL DENGAN MENGGUNAKAN

EFEK KAPILARITAS ABSORBER KAIN TUNGGAL

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan

Mencapai derajat Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan oleh

NIM: 125214015

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

(3)

VERTICAL SOLAR WATER DISTILATION

WITH CAPILLARIES EFFECT

OF SINGLE FABRIC ABSORBER

FINAL PROJECT

Presented as partitial fulfillment of the requirement

To Obtain The Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering

By

NIM: 125214015

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

INTISARI

Permasalahan yang ada pada destilasi air energi surya saat ini adalah masih rendahnya efisiens. Salah satu faktor yang sangat berpengaruh pada rendahnya efisiensi penyerapan air untuk mempertahankan air di dalam bak penampung. Air dalam bak penampung biasanya tidak terpapar matahari dan menguap secara merata dan menyeluruh pada bagian bak penampung. Sehingga diperlukan absorber sebagai media meratakan air secara menyeluruh pada bagian bak penampung. Destilasi vertikal dalam hal ini khususnya sangat memerlukan adanya absorber yang berguna untuk mempertahankan air dalam bak supaya dapat terpapar matahari. Publikasi tentang alat destilasi air energi surya jenis vertikal yang ada sangat sedikit, sejauh ini dari penelusuran pustaka yang telah dilakukan, penulis belum menemukan penelitian mengenai alat destilasi air energi surya jenis vertikal di Indonesia.

Tujuan penelitian ini adalah membuat model alat destilasi air energi surya jenis vertikal, menganalisis pengaruh jumlah energi surya yang didapat terhadap efisiensi yang dihasilkan alat destilasi air energi surya jenis vertikal. Alat destilasi air energi surya pada penelitian ini terdiri dari tiga konfigurasi yaitu alat destilasi berpendingin udara tanpa reflektor dengan aliran kapilaritas alami, alat destilasi berpendingin air tanpa reflektor dengan aliran kapilaritas alami, alat destilasi berpendingin air dengan reflektor dengan aliran kapilaritas alami. Parameter dari alat ini adalah temperatur air (TW), temperatur kaca penutup

(TC), temperatur udara (TA), temperatur pendingin air (TS), jumlah massa air

destilasi yang dihasilkan alat destilasi (mD), energi surya yang datang (G) dan

lama waktu pencatatan data (t).

Hasil penulis menunjukan destilasi model vertikal dengan absober kain tunggal dapat menghasilkan 0.22 liter rata rata per hari dengan pendigin udara, sedangkan dengan pendingin air diperoleh 0.52 liter. Penambahan reflektor menghasilkan 0.51 liter tiap harinya dengan luas penampang pada alat 0.82705 m2. Sedangkan model destilasi konvensional dapat menghasilkan rata rata 0.83 liter perharinya dengan luas penampang alat 0.856 m2. Alat destilasi vertikal dengan pendingin udara dapat mencapai efisiensi teoritis rata rata perharinya sebesar 21.35 % dan aktual sebesar 17.65%. Destilasi vertikal dengan pendingin air dapat mencapai efisiensi teoritis rata rata perharinya sebesar 23,05 % dan aktual sebesar 14.63%. Destilasi vertikal dengan pendingin air dan penamahan reflektor kaca mencapai efisiensi teoritis rata rata perharinya sebesar 35 % dan aktual sebesar 13.4%. Destilasi konvensional dapat mencapai efisiensi teoritis sebesar 49.17% dan 22.47%

(9)

Abstract

The matters do exist of solar water distillation is the result of the efficiency of the distillation still very low. This efficiency is one of the factors that really affected of low produces. Water in container usually kept it away from the sun and it should be evaporating in the container and spread all over inside the container. Which absorber needed as a media to spread all the water in the container. In this case vertical distillation need an absorber for keeping the water inside the container even be in touched with the sun. Information about this solar water distillation is still slightly . As far as this search for the reference, the writer hasn’t yet found any research about this vertical solar water distillation in Indonesia.

The purpose of this project is to make vertical solar water distillation, analyzing the affect of glass temperature and the amount of solar that can be obtain toward with this efficiency’s result which can be produce using vertical solar distillation. Solar water distillation in this project consist of three configuration such as air cooler distillation without reflector with natural capillary flow, water cooler distillation without reflector with natural capillary flow, and water cooler distillation with reflector with natural capillary flow. The parameter that need to be recorded is water temperature (Tw), glass closure temperature (Tc), air temperature (Ta),water cooler temperature (Ts),the amount of distillated water that has been produced with distillation (m),the amount of solar (G) and time (t)

The result of this project showing that this vertical distillation with a lot of air cooler variation product 0.22 litre average per day, water cooler variation product until 0.52 litre average per day, reflector additional produce 0.51 litre average per day with 0.82705 m2 broad of board. Whereas conventional distillation can produce until 0.83 litre average per day with 0.8656 m2 broad of board . Conventional distillation be able average theoretic efficient per week is 49.17 % and actually is 22.47%. Vertical distillation with air cooler process be able theoretic efficient until 21.35% and actually until 17.65 % , vertical distillation with water cooler be able theoretic efficient until 23.05% and actually until 14.63 %. Vertical distillation with air cooler process and additional reflector be able theoretic efficient until 35% and actually until 13.4 %

(10)

KATA PENGANTAR

Puji Syukur kepada Allah Bapa di Surga atas segala berkah dan

anugerah-Nya, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini merupakan salah

satu persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Destilasi Air

Energi Surya Jenis Vertikal Dengan Menggunakan Efek Kapilaritas

Absorber Kain Tunggal” ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai

pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas

Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik

Mesin.

3. I Gusti Ketut Puja, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir

yang telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam

menyelesaikan Tugas Akhir

4. A. Prasetyadi S.Si., M.Si. selaku Dosen Pembimbing Akademik.

5. Seluruh staf pengajar Program Studi Teknik Mesin yang telah

memberikan materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

6. Ag. Rony Windaryawan selaku Laboran yang telah membantu

memberikan izin dalam penggunaan fasilitas yang diperlukan dalam

(11)

7. Orang tua penulis, Yohanes Anandh Sunar Budiono dan Phoa Kiki

Felisa yang telah memberi motivasi dan dukungan kepada penulis.

8. Prima Nugroho Aji Purnomo, Selaku tim yang membantu dalam

perancangan, pembuatan, perbaikan alat dan pengambilan data.

9. Pihak – pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah

memberikan dorongan dan bantuan dalam wujud apapun selama

penyusunan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa masih terdapat kekurangan dalam penyusunan

laporan ini karena keterbatasan pengetahuan yang belum diperoleh, oleh karena

itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari berbagai pihak yang

bersifat membangun dalam penyempurnaan laporan ini. Semoga karya tulis ini

berguna bagi mahasiswa pembaca. Apabila terdapat kesalahan dalam penulisan

naskah ini penulis mohon maaf. Terima Kasih.

Yogyakarta,18 Agustus 2014

(12)

DAFTAR ISI

Halaman Sampul ... i

Title Page ... iii

Halaman Pengesahan ... iv

Daftar Dewan Penguji ... .v

Pernyataan Keaslian Karya ... vi

Lembar Publikasi ... vii

Intisari ... viii

Abstract ... ix

Kata Pengantar ... xi

Daftar Isi... xiii

Daftar Tabel ... xiv

Daftar Gambar ... xvi

BAB 1 Pendahuluan ... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Tujuan Penelitian ... 2

1.3 Manfaat Penelitian ... 3

1.4 Batasan Masalah... 3

BAB 2 Tinjauan Pustaka ... 4

2.1 Landasan Teori ... 4

2.2 Jenis Destilasi ... 5

(13)

BAB 3 Metode Penelitian ... 10

3.1 Alat Penelitian ... 10

3.2 Parameter Yang Divariasikan ... 10

3.3 Variabel Yang Diukur ... 11

3.4 Langkah Penelitian ... 14

BAB 4 Hasil dan Pembahasan ... 15

4.1Hasil Penelitian ... 15

4.2 Pembahasan ... 15

BAB 5 Kesimpulan dan Saran ... 27

5.1 Kesimpulan ... 27

(14)

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi vertikal

absorber kain tunggal dengan pendinginan udara hari pertama ... 17

absorber kain tunggal dengan pendinginan air hari kedua ... 17

absorber kain tunggal dengan pendinginan air dan reflektor hari

ketiga ... 18

absorber kain tunggal dengan pendinginan air dan reflektor hari

keempat ... 18

absorber kain tunggal dengan pendinginan air hari kelima... 18

absorber kain tunggal dengan pendinginan udara hari ke enam ... 19

Tabel 7 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi

konvensional hari pertama ... 19

konvensional hari kedua ... 19

(15)

konvensional hari keempat ... 20

konvensional hari kelima ... 20

(16)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Skema alat destilasi air energi surya jenis vertikal ... 7

Gambar 2. Skema alat destilasi air energi surya dengan pendingin udara tanpa

reflektor dengan kapilaritas alami ... 11

Gambar 3. Mekanisme aliran kapilaritas alami... 12

Gambar 4. Skema alat destilasi air energi surya dengan pendingin air tanpa

Gambar 5. Skema alat destilasi air energi surya dengan pendingin air dengan

Gambar 6. Grafik perbandingan ketinggian air hasil destilasi yang didapat antara

destilasi konvensional dan vertikal ... 21

Gambar 7. Grafik efisiensi teoritis dan aktual terhadap penambahan variasi

pendingin air pada destilasi vertikal ... 22

pendingin air pada destilasi vertikal ... 23

pendingin air dan reflektor pada destilasi vertikal ... 24

Gambar 10. Grafik perbandingan antara efisiensi teoritis dan aktual tiap harinya

pada destilasi vertikal ... 25

Gambar 11. Grafik perbandingan antara efisiensi teoritis dan aktual tiap harinya

(17)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Air merupakan kebutuhan hidup bagi setiap makhluk hidup. Beberapa

daerah di indonesia sering mengalami kesulitan penyediaan air bersih,

terutama pada musim kemarau. Kelangkaan air sungguh ironis dengan

predikat bumi sebagai "Planet Air" sebab 70% permukaan bumi tertutup air.

Sebagian besar air di bumi merupakan air asin (yaitu lautan dan samudra)

sehingga tidak bisa digunakan untuk air minum serta kebutuhan lainnya dan

hanya sekitar 2,5% saja yang berupa air tawar. Dengan melihat wilayah

Indonesia yang merupakan negara kepulauan dengan memiliki luas wilayah

5.193.252 km2, dan dua pertiga wilayah Indonesia merupakan lautan, yaitu

sekitar 3.288.683 km2. Melihat bahwa Indonesia terletak di garis khatulistiwa,

sehingga Indonesia mempunyai sumber energi surya yang berlimpah dengan

intensitas radiasi matahari rata rata sekitar 4.8 kWh/_m2 tiap harinya di seluruh

wilayah Indonesia.

Melihat Potensi Indonesia akan ketersediaan cahaya matahari dan air laut

yang melimpah penulis ingin menyalurkan ketrampilan dan keahlian yang

dimiliki untuk mengabdi pada masyarakat dengan membuat aplikasi model

penjernihan air. Salah satu alternatif yang ditawarkan untuk pengadaan air

bersih adalah dengan menggunakan teknologi destilasi. Teknologi destilasi

memanfaatkan pemisahan komponen suatu bahan berdasarkan perbedaan

(18)

dengan teknologi destilasi sederhana yang dapat memanfaatkan energi radiasi

matahari tersebut berupa destilasi tenaga surya.

Keuntungan alat destilasi air energi surya diantaranya adalah murah dalam

pembuatan dan pengoperasian serta perawatan yang mudah (Kunze, 2001).

Penulis tertarik memilih model destilasi jenis vertikal. Dikarenakan alat

destilasi air energi surya jenis vertikal mempunyai keunggulan dalam hal

konstruksi yang sederhana dibandingkan beberapa jenis alat destilasi air energi

surya lain.

Permasalahan umum pada alat destilasi air energi surya jenis vertikal saat

ini adalah masih rendahnya efisiensi yang dihasilkan. Banyak faktor yang

mempengaruhi efisiensi alat destilasi air energi surya diantaranya adalah sifat

kapilaritas absorber. Penelitian ini akan meneliti pengaruh sifat kapilaritas

absorber terhadap efisiensi yang dihasilkan. Selain pengaruh sifat kapilaritas

penelitian ini juga akan meneliti beberapa faktor lain yang mempengaruhi

efisiensi alat destilasi air energi surya jenis vertikal yakni temperatur kaca

penutup dan jumlah energi surya yang diterima.

1.1Tujuan Penelitian

1. Membuat model alat destilasi air energi surya jenis vertikal dengan

metode kapilaritas.

2. Membandingkan hasil air destilasi antara alat destilasi konvensional

dengan alat destilasi vertikal menggunakan absober kain tunggal

(19)

3. Membandingkan hasil efisiensi relatif teoritis dan aktual antara alat

destilasi konvensional dengan alat destilasi vertikal menggunakan

absober kain tunggal dengan aliran alami

1.2Manfaat Penelitian

1. Menambah kepustakaan teknologi destilasi air energi surya jenis

vertikal sehingga hasil penelitian ini dapat dikembangkan menjadi alat

destilasi air energi surya bagi masyarakat.

2. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat

prototipe dan produk teknologi alat destilasi energi surya.

1.3 Batasan Masalah

Agar topik tidak meluas penulis membatasi penelitian khusus untuk alat

destilasi surya jenis vertikal dengan menggunakan arbsorber kain tunggal

dengan kapilaritas alami. Membandingkan ada tidaknya reflektor pada alat

yang akan di bangun. Penulis juga akan menambahkan beberapa jenis model

pendingin dengan media air dan udara yang akan di aplikasikan pada variasi

alat.

Penulis juga menambahkan satu variasi alat lagi berupa destilasi horizontal

sederhana. Dimana destilasi horizontal sederhana ini dapat dijadikan sebagai

pembanding sehingga diperoleh hasil pemodelan mana yang lebih efektif untuk

(20)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1Landasan Teori

Destilasi adalah metode pemisahan bahan kimia berdasarkan

perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan. Suatu

campuran dapat dipisahkan dengan cara destilasi untuk memeroleh

senyawa murninya. Senyawa – senyawa yang terdapat dalam campuran

akan menguap pada saat mencapai titik didih masing – masing (Atmojo,

2011).

Prinsip kerja alat destilasi air energi surya adalah evaporasi dan

kondensasi. Dalam proses destilasi air kotor masuk akan menguap karena

mendapat kalor dari bak penampung yang melewati kaca transparan,

bagian yang menguap hanya air sedangkan bahan kontaminasi yang

terkandung dalam air tertinggal di absorber. Absober dalam hal ini berupa

kain jenis spandex yang telah di rendam kaporit selama 5 menit, guna

meningkatkan ukuran lubang pada pori pori permukaan kain.

Proses yang terjadi di dalam absorber adalah menguapnya air karena

temperatur bagian luar kaca lebih rendah dari temperatur bagian dalam

absorber. Air yang menguap bergerak ke atas dan bersentuhan dengan

dinding kaca. Air yang telah menguap dan menempel di kaca akan

mengembun dan jatuh di bak penampungan air bersih.

Dalam proses destilasi khususnya menggunakan energy surya,

(21)

Perpindahan panas atau alih bahang (heat transfer) ialah ilmu untuk

meramalkan perpindahan energy yang terjadi karena adanya perpindahan

suhu diantara benda atau material.

2.2Jenis Destilasi

Menurut jenis pemisahnya terdapat 4 jenis destilasi yaitu :

1. Destilasi Sederhana

Pada dasarnya destilasi ini memiliki pemisah yang jelas

beruapa perbedaan titik didih yang jauh. Jika campuran

dipanaskan maka komponen yang titik didihnya lebih rendah akan

lebih menguap lebih dahulu. Destilasi ini dilakukan pada tekanan

atmosfer. Aplikasi ini sering dignakan untuk memisahkan air dan

alkohol.

2. Destilasi Fraksionisasi

Fungsi destikasi fraksionasi adalah memisahkan

komponen–komponen cair, dua atau lebih, dari suatu larutan

berdasarkan perbedaan titik didihnya. Destilasi ini juga dapat

digunakan untuk campuran dengan perbedaan titik didih kurang

dari 200 C dan bekerja pada tekanan atmosfer dan tekanan rendah.

Aplikasi dari destilasi jenis ini biasa digunakan pada industri

minyak mentah, untuk memisahkan komponen–komponen dalam

minyak mentah. Perbedaan destilasi fraksionisasi dengan destilasi

(22)

terjadi pemanasan secara bertahap dengan suhu berbeda – beda

pada setiap pelatnya.

3. Destiliasi Uap

Destilasi uap digunakan pada campuran senyawa – senyawa

yang memiliki titik didih mencapai 2000C atau lebih. Destilasi

uap dapat menguapkan uap atau air mendidih. Sifat yang

fundamental dari destilasi uap adalah dapat mendestilasi

campuran senyawa dibawah titih didih dari masing – masing

senyawa campurannya. Aplikasi dari destilasi uap adalah untuk

mengenstrak beberapa produk alam seperti eucalyptus, minyak

sitrus, lemon dan jeruk, dan untuk mengekstrraksi minyak parfum

dari tumbuhan

4. Destilasi Vakum

Destilasi vakum biasanya digunakan jika senyawa yang

ingin didestilasi dalam kondisi tidak stabil, dengan pengertian

dapat terdekomposis sebelum atau mendekati titik didihnya atau

(23)

Gambar 1. Skema alat destilasi air energi surya jenis vertikal

Komponen utama yang terdapat pada sebuah alat destilasi air

energi surya jenis vertikal (Gambar 1) adalah (1) absorber dan (2) kaca

penutup (3) kotak destilasi, (4) saluran buang air kotor yang tidak

menguap, (5) konstruksi pendukung, (6) keran pengatur aliran air kotor,

(7) kotak air kotor, (8) bak pengatur ketinggian air, (9) pipa

pendistribusi air kotor ke absorber, (10) saluran suplai air kotor dan (11)

bak penampung air bersih. Absorber berfungsi sebagai penyerap energi

surya untuk memanasi air yang akan diuapkan (didestilasi). Kaca

penutup berfungsi sebagai tempat mengembunnya uap air sehingga

dihasilkan air bersih yang dapat langsung dikonsumsi. Absorber

terbuat dari bahan yang memiliki sifat kapilaritas seperti kain atau

(24)

Efisiensi alat destilasi energi surya didefinisikan sebagai

perbandingan antara jumlah energi yang digunakan dalam proses

penguapan air dengan jumlah energi surya yang datang selama waktu

pemanasan (Arismunandar, 1995):

∫

dengan adalah luas alat destilasi ( , dt adalah lama waktu

pemanasan (detik), G adalah energi surya yang datang (W/ ), adalah

panas laten air (J/(kg)) dan adalah massa uap air (kg). Massa uap

air ( ) dapat diperkirakan dengan persamaan matematis berikut

(Arismunandar, 1995):

= 16,27. . ( )

. * +

⁄

dengan adalah bagian energi matahari yang digunakan

untuk proses penguapan (W/ ), bagian energi matahari yang

hilang karena konveksi (W/ ), adalah adalah tekanan parsial uap air

pada temperatur air (N/ ), adalah tekanan parsial uap air pada temperatur kaca penutup ((N/ ), adalah temperatur air (OC) dan

adalah temperatur kaca penutup (OC).

2.3Peneltian yang Pernah dilakukan

Publikasi tentang alat destilasi air energi surya jenis vertikal yang

ada sangat sedikit (Kiatsiriroat, 1989). Hanya terdapat empat alat destilasi (1)

(25)

air energi surya jenis vertikal yang dibuat sampai saat ini. Pertama kali di

buat di Florida (Bloemer,1965). Penelitian disain Australia (Coffey, 1975).

Di Thailand (KMITT) sebuah alat destilasi yang mempunyai absorber

silinder vertikal telah dibuat dan diuji (Wibulswas, 1981). Sejauh ini

dari penelusuran pustaka yang telah dilakukan, penulis belum menemukan

penelitian mengenai alat destilasi air energi surya jenis vertikal di

(26)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1Alat Penelitian

Skema alat penelitian alat destilasi air energi surya jenis vertikal pada

penelitian ini terdiri dari tiga konfigurasi sebagai berikut:

1. Alat destilasi berpendingin udara tanpa reflektor dengan aliran

kapilaritas alami (Gambar 3)

2. Alat destilasi berpendingin air tanpa reflektor dengan aliran

3. Alat destilasi berpendingin air dengan reflektor dengan aliran

3.2Parameter yang Divariasiakan

Terdapat beberapa jenis parameter yang akan divariasikan diantaranya

sebagai berikut :

1. Jenis aliran kapilaritas sebanyak 1 variasi yaitu secara alami

2. Pendinginan kaca penutup sebanyak 2 variasi (dengan udara dan air)

3. Jumlah energi surya yang diterima sebanyak 2 variasi (dengan

menggunakan dan tidak menggunakan reflektor)

3.3Variabel yang Diukur

Terdapat beberapa jenis variabel yang akan diukur diantaranya sebagai

(27)

1. Temperatur air ( )

2. Temperatur air pendingin (

3. Temperatur kaca penutup ( )

4. Temperatur udara sekitar ( )

5. Kelembaban udara sekitar ( )

6. Jumlah massa air destilasi yang dihasilkan ( )

7. Energi surya yang datang (G)

8. Lama waktu pencatatan data (t)

Gambar 2. Skema Alat destilasi berpendingin udara

tanpa reflektor dengan aliran kapilaritas alami

Komponen alat destilasi berpendingin udara tanpa reflektor dengan aliran

kapilaritas alami terdiri dari (1) absorber, (2) kaca penutup, (3) kotak destilasi, (4)

saluran buang air kotor yang tidak menguap, (5) konstruksi pendukung, (6) keran

(28)

air, (9) pipa pendistribusi air kotor ke absorber, (10) saluran suplai air kotor dan

(11) bak penampung air bersih.

Gambar 3. Mekanisme aliran kapilaritas alami

Pada aliran alami, air dari bak pendistribusi mengalir ke arah atas

terlebih dahulu sebelum ke arah bawah. Mengalirnya air hanya disebabkan

sifat kapilaritas.

Gambar 4. Skema Alat destilasi berpendingin air

tanpa reflektor dengan aliran kapilaritas alami

Komponen alat destilasi berpendingin air tanpa reflektor dengan aliran

(29)

pengatur aliran air kotor, (7) kotak air kotor, (8) bak pengatur ketinggian

air, (9) pipa pendistribusi air kotor ke absorber, (10) saluran suplai air kotor dan

(11) bak penampung air bersih, (12) pipa pendingin kaca

Gambar 5. Alat destilasi berpendingin air

dengan reflektor dengan aliran kapilaritas alami

Komponen alat destilasi berpendingin air dengan reflektor dengan aliran

saluran buang air kotor yang tidak menguap, (5) konstruksi pendukung, (6) keran

pengatur aliran air kotor, (7) kotak air kotor, (8) bak pengatur ketinggian

air, (9) pipa pendistribusi air kotor ke absorber, (10) saluran suplai air kotor, (11)

bak penampung air bersih, (12) reflektor dan (13) pipa pendingin kaca.

Untuk pengukuran temperatur digunakan sensor temperatur DS18B20,

untuk pengukuran kelembaban digunakan sensor kelembaban DHT22 dan

untuk pengukuran intensitas energi surya yang datang digunakan photovoltaic

yang dikalibrasi dengan pyranometer. Untuk pengukuran air bersih yang

(30)

diperlukan juga beberapa peralatan penunjang dalam pengambilan data yakni

WSN, Xbee dan Stalker. WSN berfungsi untuk memonitor pengambilan data,

Xbee untuk mentransfer data dari Stalker ke WSN. Stalker berfungsi untuk

mengatur pengambilan data dan menyimpan data untuk keperluan analisis.

Sensor dan peralatan penunjang merupakan komponen penting dalam penelitian

ini.

Kegiatan penelitian dimulai dengan survey dan pembelian bahan untuk

pembuatan alat destilasi. Konfigurasi alat destilasi yang diteliti berjumlah 2

(dua) konfigurasi seperti pada Gambar 3, 5 dan 6. Setelah pembuatan alat perlu

dilakukan uji coba. Tujuan uji coba adalah untuk mengevaluasi apakah alat

destilasi yang dibuat dapat bekerja dengan baik atau tidak. Jika dari uji coba

diperoleh data yang menyatakan alat destilasi dapat bekerja dengan baik maka

langkah selanjutnya adalah pengambilan data tetapi jika tidak maka dilakukan

perbaikan dan uji coba kembali.

3.4Langkah Penelitian

Secara rinci langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti Gambar 3, 5, dan 6

2. Ketiga konfigurasi alat di panasi dengan energi surya secara bersamaan.

Pengambilan data diperkirakan akan dimulai pada akhir Juli, pada bulan

tersebut matahari berada dibelahan bumi utara maka kedua alat

dihadapkan ke arah utara.

3. Pengambilan data dilakukan tiap 10 detik selama 6 jam dari jam 10.00

(31)

selama 2 hari sehingga memerlukan waktu 6 hari dalam melakukan

pengambilan data setiap variasinya

4. Data yang dicatat adalah temperatur air ( ), temperatur kaca penutup

( ), temperatur udara sekitar ( ), kelembaban udara sekitar ( ), jumlah massa air destilasi yang dihasilkan ( ), energi surya yang

datang (G) dan lama waktu pencatatan data (t)

5. Sebelum melanjutkan pengambilan data untuk hari berikutnya kondisi alat

destilasi harus diperiksa untuk memastikan ketinggian air saat awal dan

tidak ada masalah seperti kebocoran atau alat ukur yang terlepas.

Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan pada

parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (1)

sampai dengan (3). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik

hubungan parameter-parameter yang berpengaruh pada efisiensi dengan efisiensi

(32)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Berikut ini adalah data keseluruhan hasil penelitian dari tiga variasi,

yaitu:

1. Destilasi vertikal dengan absorber kain tunggal dengan pendingin udara

dibandingakan dengan destilasi konvensional di uji secara bersamaan

pada dua hari pertama

2. Destilasi vertikal dengan absorber kain tunggal dengan pendingin air

dibandingakan dengan destilasi konvensional di uji secara bersamaan

pada dua hari berikutnya

3. Destilasi vertikal dengan absorber kain tunggal dengan pendingin air dann

reflektor dibandingkan dengan destilasi konvensional di uji secara

bersamaan pada dua terakhir

Secara lengkap data dari tiga variasi tersebut dapat dilihat secara berurutan

pada tabel 1 sampai tabel 12

4.2 Pembahasan

Setelah mendapatkan data penulis terlebih dahulu melakukan perhitungan

dengan menggunakan persamaan (1) sampai (3) untuk menentukan besar efisiensi

dari data yang telah diperoleh. Sebagai contoh perhitungan penulis mengambil

(33)

diketahui:

Tc pada jam pertama = 50.84°C = 323.84°K

Tw pada jam pertama = 64.10°C = 337.10°K

vair jam pertama =0.029 liter

jam pertama = 529.19 ⁄ alat destilasi vertikal =0.82075

Bagian energi matahari ke kaca penutup karena konvensi: (pers. 2)

* +

⁄

( )

= [ ⁄

⁄

] ⁄ ( )

⁄

Bagian energi matahari yang digunakan untuk proses penguapan: (Pers. 3)

( )

₍ ⁄ )

⁄

Massa uap air perjamnya pada proses destilasi vertikal: (pers. 2)

(34)

Proses perhitungan efisiensi teoritis dan aktual alat destilasi: (pers. 1)

Dengan cara yang sama hasil penelitian disajikan selengkapnya pada tabel 1

sampai tabel 12

Tabel 1 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi vertikal absorber kain tunggal dengan pendinginan udara hari pertama

Tabel 2 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi vertikal absorber kain tunggal dengan pendinginan air hari kedua

Hari

Rata Rata G 428.95 Hasil Destilasi dan Rata Rata Efisiensi 0.27 22.3 13.2

Hari

(35)

Tabel 3 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi vertikal absorber kain tunggal dengan pendinginan air dan penambahan reflektor hari pertama

Tabel 4 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi vertikal absorber kain tunggal dengan pendinginan air dan penambahan reflektor hari kedua

Tabel 5 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi vertikal absorber kain tunggal dengan pendinginan air reflektor hari kelima

Hari

(36)

Tabel 6 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi vertikal absorber kain tunggal dengan pendinginan udara reflektor hari keenam

Tabel 7 Datahasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi konvensional hari pertama

Tabel 8 Datahasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi konvensional hari kedua

Hari

(37)

Tabel 9 Datahasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi konvensional hari ketiga

Tabel 10 Datahasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi konvensional hari keempat

Tabel 11 Datahasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi konvensional hari kelima

Hari

(38)

Tabel 12 Datahasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi konvensional hari keenam

Dari hasil perhitungan tabel 1 sampai 12 perhitungan teoritis terkadang

menjadi lebih besar terhadap perhitungan aktual dikarenakan ada air kotor yang

masuk ke kotak air bersih dan hasil perhitungan G horizontal berbeda dengan G

vertikal. Sinar matahari yang masuk kedalam kotak melalui kaca pada destilasi

vertikal lebih sedikit karene sudut pencahayaan matahari lebih optimal pada

destilasi konvensional yang dapat menyerap lebih banyak

Gambar 6. Grafik perbandingan air hasil destilasi yang didapat antara destilasi konvensional dan vertikal

0

(39)

Melihat grafik di halaman sebelumya destilasi vertikal belum bisa menyamai

hasil dari destilasi konvensional, Hal ini terjadi dikarenakan perbedaan selisih

temperatur pada kedua konfigurasi alat tersebut yang dapat kita lihat pada tabel 1

sampai 12, dimana temperatur tersebut sangat berpengaruh pada intensitas

matahari tiap harinya. Setiap batang hijau yang menunjukan intensitas cahaya

matahari (G) yang di rata-rata dalam sehari. Hasil menunjukan setiap batang

merah dan biru mengalami kenaikan maka instensitas matahari mengalami

kenaikan.

Gambar 7. Grafik efisiensi teoritis dan aktual terhadap pendingin udara pada destilasi vertikal

Grafik diatas menunjukan bahwa pendingin udara memang belum mampu

meningkatkan kerja alat destilasi. Hasil tersebut terlihat pada efisiensi actual yang

(40)

hasil yang sangat rendah terlihat pada tabel 1 destilasi dengan pendingin udara ini

hanya dapat menghasilkan 0.27 liter perhari selama 6 jam. Sedangkan intensitas

cahaya matahari pada saat itu lumayan tinggi yaitu sekitar 700 Watt/m2 – 800 Watt/m2, tapi alat destilasi dengan konfigurasi pendingin udara ini belum dapat

menghasilkan secara maksimal

Gambar 8. Grafik efisiensi teoritis dan aktual terhadap penambahan variasi pendingin air dan reflektor pada destilasi vertikal

.

Gambar diatas menunjukan hasil yang lebih baik dibandinkan gambar 7

terjadinya kenaikan efisiensi actual menunjukan adanya kenaikan beda temperatur

yang cukup tunggu pada alat dengan variasi pendingin air. Terbukti pada tabel 1

dan 2 hasil dari air destilasi pun meningkat menjadi 0.65 liter dengan intesitas

(41)

Gambar 9. Grafik efisiensi teoritis dan aktual terhadap penambahan variasi pendingin air pada destilasi vertikal

Penambahan variasi reflektor dan pendingin air menjadi variasi yang paling

baik diantara variasi lainnya. Meningkatnya temperatur air sangat berpengaruh

pada selisih hasil temperatur kerja alat destilasi vertikal dan berkaitan erat dengan

penambahan hasil kerja destilasi. Meskipun hasil efisiensi yang tidak menunjukan

hasil yang begitu bagus dan melihat intesitas cahaya matahari yang kurang

maksimal pada hari itu ( hanya menyampai kisaran 800 watt/m2 ) tetapi alat

destilasi dengan penambahan reflector dan pendingin air ini dapat menghasilkan

air destilasi yang hampir sama dengan destilasi air dengan variasi pendingin air

yang pada saat itu mendapatkan intensitas matahari yang lebih banyak yaitu

sekitar 0.34 liter dalam sehari

(42)

Gambar 10. Grafik perbandingan antara efisiensi teoritis dan aktual tiap harinya pada destilasi vertikal

Pada grafik diatas terlihat perhitungan teoritis yang kurang dapat

memprediksi hasil yang di dapat. Terbukti pada hari pertama efisiesnsi yang

teoritis yang tinggi dan actual yang rendah. Diprediksi terjadinya kebocoran pada

pipa sambungan air sehingga menambah hasil pada hasil teoritis. Hal lain yang

cukup berpengaruh adalah cuaca yang cenderung panas pada hari 3 dan ke 4.

Penambahan reflektor pada kondisi cuaca ini menjadi sangat membantu

menambah hasil kerja alat destilasi yang sangat bergantung intensitas sinar

matahari. Tabel 1 dan 2 menunjukan hasil terbanyak dalam keseluruhan

penganmbilan data selam seminggu, yaitu sekitar 0.6 liter perharinya.

Penambahan variasi pada pendingin air dan reflector menjadi varian yang sangat

(43)

Gambar 11. Grafik perbandingan antara efisiensi teoritis dan aktual tiap harinya pada destilasi konvensional

Grafik yang terlihat pada destilasi konvensional menunjukan hasil yang lebih

stabil daripada grafik pada destilasi vertikal. Secara teoritis kita dapat melihat

pada hari hari awal dan selanjutnya pencatatan efisiensi dapat sesuai antara teori

dan hasil yang di dapat. Selama melakukan pengujian ini dan melihat efisiensi

berupa grarik alat destilasi vertikal memang belum dapat mengungguli alat

destilasi konvensional yang sudah ada. Semoga penelitian selanjutnya dapat

mendapatkan lebih baik pada destilasi vertikal dan dapat menimalisir

(44)

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Alat destilasi air energi surya jenis vertikal dengan metode kapilaritas

telah berhasil dibuat dan bekerja dengan baik.

2. Destilasi model vertikal dengan absober kain tunggal dapat

menghasilkan 0.22 liter rata rata per hari dengan pendigin udara,

sedangkan dengan pendingin air diperoleh 0.52 liter. Penambahan

reflektor menghasilkan 0.51 liter tiap harinya dengan luas penampang

pada alat 0.82705 m2. Sedangkan model destilasi konvensional dapat

menghasilkan rata rata 0.83 liter perharinya dengan luas penampang

alat 0.856 m2.

3. Alat destilasi vertikal dengan pendingin udara dapat mencapai

efisiensi teoritis rata rata perharinya sebesar 21.35 % dan aktual

sebesar 17.65%. Destilasi vertikal dengan pendingin air dapat

mencapai efisiensi teoritis rata rata perharinya sebesar 23,05 % dan

aktual sebesar 14.63%. Destilasi vertikal dengan pendingin air dan

penamahan reflektor kaca mencapai efisiensi teoritis rata rata

perharinya sebesar 35 % dan aktual sebesar 13.4%. Destilasi

konvensional dapat mencapai efisiensi teoritis sebesar 49.17% dan

(45)

5.2 Saran

1. Pada penelitian berikutnya untuk mengurangi jumlah sambungan pipa

serta mengurangi dan memeriksa kebocoran sehingga meminimalisir

kerugian-kerugian.

2. Pada Penelitian berikutnya hendaknya benar benar mencari absorber

(46)

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, Wiranto, 1995. Teknologi Rekayasa Surya, Jakarta : Pradnaya Paramita.

Badran, O.O., 2007. Experimental Study Of The Enhancement Parameters On A Single Slope Solar Still Productivity, Desalination, 209, pp 136–143 Cengel, Yunus A.,1998. Heat Transfer: A Practical Approach,

WCB/McGraw-Hill: Boston

Fath, H.E.S; Elsherbiny, S.M.,; Ghazy, A., 2004. A Naturally Circulated Humidifying/Dehumidifying Solar Still With A Built-In Passive Condenser, Desalination, 169, pp 129–149

Kapita, Mayang, 2014. Unjuk Kerja Destilasi Air Energi Surya Dengan Penambahan Kondesor Pasif Pada Posisi di Belakang Bak Destilator,

Yogyakarta

Kunze, H.H.,(2001),A New Approach To Solar Desalination For Small- And Medium-Size Use In Remote Areas, Desalination, 139, pp 35–41

Malick, M.A.S., Tiwari, G.N., Sodha, M.S., 1982, Solar Distillation. Pergamon Press.

Mardiyanto, Markos Totok, 2011. Peningkatan Unjuk Kerja Destilasi Air Energi Surya Menggunakan Kolektor Pelat Datar Pipa Paralel,

Yogyakarta

Naim, M.M.; Mervat, A.; Kawi, A. E., 2002a. Non-Conventional Solar Stills Part 1. Non-Conventional Solar Stills With Charcoal Particles As Absorber Medium, Desalination, 153, pp 55–64

Naim, M.M.; Mervat, A.; Kawi, A. E., 2002b. Non-Conventional Solar Stills Part 2. Non-Conventional Solar Stills With Energy Storage Element, Desalination, 153, pp 71–80

Nijmeh, S.; Odeh, S.; Akash, B., 2005. Experimental And Theoretical Study Of A Single-Basin Solar Still In Jordan, International Communications in Heat and Mass Transfer, 32, pp 565–572

(47)

Ramli, M., Wibulswas, P., 1984, Solar stills with vertical and flat absorbing surface, Regional seminar on simulation and design in solar energy applications, UNESCO-USAID, Bangkok.

Singh, S.K., Bhatnan, V.P., Tiwari, G.N., 1996, Design parameters for concentrator assisted solar distillation system, Energy Conves. Mgmt.,

37(2), 242–252.

Tanaka, K., Yamashita, A., Watanabe, K., 1982, Experimental and analytical study of the tilted wick type solar still, in: Solar World Forum, Vol. 2,

Pergamon Press, Oxford.

Tiwari, G.N., 1992, Recent advances in solar distillation. In R. Kamal, K.P. Maheshwari and R.L. Sawhney, eds., Solar Energy and Energy Conservation. Chapter 2, Wiley Eastern Limited.

Wibulswas, P., 1982, Development of solar stills having acrylic plastic covers in Thailand, Alternative Energy Sources IV, Ann Arbor Science, Michigan, pp. 13–393.

Wibulswas, P., Tadtiam, S., 1984, Improvement of a basin type solar still by means of vertical back wall. Internat. Symp. Workshop on Renewable Energy Sources, Lahore.

(48)

(49)

(50)