i
AT PENGHASIL GARAM BAK T
NGAN TAMBAHAN REFLEKTO
TUGAS AKHIR
iajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
ii
OPEN RE
Present
MECHANIC
SCIEN
SA
ii
RESERVOIR SALT MAKER MO
WITH REFLECTOR
FINAL PROJECT
sented as partitial fulfilment of the requirement
As to obtain the Sarjana Teknik degree
In Mechanical Engineering
By:
MARIUS GALIH JATIKUSUMA NIM : 085214026
ICAL ENGINEERING STUDY PROGR
ENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2012
ii
ODEL
nt
OGRAM
vi pangkalan data, mendi internet maupun medi injin dari saya ma mencantumkan nama sa
Demikian pernyataan i
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal : 25 Juni
Yang menyatakan
(Marius Galih Jatikusum
vi
EMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN ARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN A
an di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sa
: Marius Galih Jatikusuma
Mahasiswa : 085214026
kan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Dharma karya ilmiah dengan judul :
PENGHASIL GARAM BAK TERBUK FLEKTOR
saya memberikan kepada Universitas Sanata Dha galihkan dalam bentuk media lain, mengelolany
endistribusikan secara terbatas, dan mempubl edia lain untuk kepentingan akademis tanpa maupun memberikan royalti kepada saya
a saya sebagai penulis.
an ini yang saya buat dengan sebenarnya.
vii
INTISARI
Garam merupakan salah satu bahan dasar yang banyak dibutuhkan
manusia. Garam banyak digunakan sebagai salah satu bumbu dapur, bahkan
merupakan salah satu bahan dasar yg pokok dalam bidang kimia dan farmasi.
Pada umumnya, garam dibuat dengan cara mengumpulakan air pada suatu wadah
dan menguapkan airnya yang biasanya dijemur di bawah sinar matahari.
Melalui alat ini dapat diketahui seberapa jauh pengaruh penambahan
reflektor pada alat penghasil garam bak terbuka. Dilakukan pengujian
perbandingan antara alat penghasil garam bak terbuka tanpa reflektor dengan alat
penghasil garam bak terbuka dengan tambahan reflektor.
Alat penghasil garam tenaga surya dalam penelitian ini terdiri dari 2 (dua)
model alat yang meliputi alat penghasil garam tanpa reflektor dan alat penghasil
garam menggunakan reflektor. Dimensi alat penghasil garam (bak terbuka) yang
digunakan adalah panjang 1 meter, lebar 0,5 meter, dan tinggi 0,05 meter.
Dimensi reflektor yang digunakan (1 set) adalah 1 meter x 0,5 meter 2 (dua) buah
dan 0,5 meter 0,5 meter 2 (dua) buah dengan luasan aperture total 0,65 m2. Variasi volume yang diujikan adalah 3 liter, 4 liter, dan 5 liter serta 6 liter pada
pengujian pembuatan garam.
Pada pengujian alat berdasarkan variasi volume, yang ditinjau adalah
peningkatan kadar garam pada air laut hasil penjemuran. Persentase volume air
tertinggi yang diuapkan oleh alat pengasil garam menggunakan reflektor adalah
51,67% (alat tanpa reflektor 31,67%) pada variasi volume 3 liter (ketinggian
6mm). Efisiensi tertinggi alat penghasil garam menggunakan reflektor adalah
55,89% (alat tanpa reflektor 78,21%) pada variasi volume 3 liter (ketinggian air
6mm). Penambahan reflektor mengurangi efisiensi, namun dapat meningkatkan
laju penguapan air hingga 20%. Alat dengan tambahan reflektor dapat
menghasilkan garam dalam waktu 3 hari (penjemuran 3,5 jam per hari).
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya haturkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas
berkat dan rahmat-Nya tugas akhir yang berjudul “Model Alat Penghasil Garam
Bak Terbuka dengan Tambahan Reflektor” dapat diselesaikan dengan baik yang
merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program
studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
Dalam proses penyusunan naskah ini, banyak pihak yang telah membantu
dan secara khusus saya juga berterimakasih kepada :
1. Ibu Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Bapak Ir. P.K. Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik
Mesin.
3. Bapak I Gusti Ketut Puja, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing tugas
akhir yang telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing
akademik.
5. Bapak Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. selaku dosen mata kuliah pilihan
Rekayasa Surya yang telah membantu memberikan referensi serta
masukan dalam proses pengerjaan alat dan data.
6. Orang tua penulis St. Murwantoro dan Eleonora Nuryani yang telah
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
TITLE PAGE ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI... vi
INTISARI ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ... xv
BAB I. PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan ... 3
1.3 Manfaat ... 3
1.4 Batasan Masalah ... 3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 5
2.1 Garam ... 5
2.2 Perpindahan Kalor ... 7
xi
2.4 Alat Penghasil Garam Tenaga Surya ... 8
2.5 Reflektor ... 8
2.6 Unjuk Kerja Alat Penghasil Garam Tenaga Surya ... 9
2.7 Penelitian yang Pernah Dilakukan ... 10
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ... 12
3.1 Alt Penghasil Garam Tenaga Surya ... 12
3.2 Alat Tambahan ... 13
3.3 Variabel yang Divariasikan ... 15
3.4 Variabel yang Diukur ... 16
3.5 Langkah Penelitian ... 16
BAB IV. PEMBAHASAN ... 18
4.1 Data Penelitian ... 18
4.2 Perhitungan Data ... 18
4.3 Pembahasan ... 34
BAB V. PENUTUP ... 41
5.1 Kesimpulan ... 41
5.2 Saran ... 42
DAFTAR PUSTAKA ... 43
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Hasil Perhitungan Luas Aperture Reflektor Pada Alat
Penghasil Garam Menggunakan Reflektor 20
Tabel 4.2. Hasil Pengurangan Volume Air Pada Alat Penghasil Garam
Tenaga Surya 21
Tabel 4.3. Hasil Perhitungan Massa Air yang Diuapkan 21
Tabel 4.4. Hasil Perhitungan Rata-rata Radiasi Matahari 22
Tabel 4.5. Perhitungan Rata-rata Temperatur Selama Waktu Penjemuran
dari Tiap Variasi Pengambilan Data 28
Tabel 4.6. Hasil Perhitungan Efisiensi Alat Penghasil Garam 29
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1. Alat Penghasil Garam Tenaga Surya Tanpa Reflektor 12
Gambar 3.2. Alat Penghasil Garam Tenaga Surya Menggunakan
Reflektor 12
Gambar 3.3. Solar Meter 13
Gambar 3.4.Thermokopel Display 14
Gambar 3.5.Thermokoppel Channel 15
Gambar 3.6. Gelas Ukur 16
Gambar 3.7. Alat Ukur Kadar Garam Sederhana 17
Gambar 4.1a. Skema Alat Penghasil Garam Menggunakan Reflektor
(tampak atas) 26
Gambar 4.1b. Skema Alat Penghasil Garam Menggunakan Reflektor
(tampak samping) 26
Gambar 4.1c. Skema Alat Penghasil Garam Menggunakan Reflektor
(tampak depan) 27
Gambar 4.2a. Grafik Perubahan Temperatur dan Intensitas Radiasi
Matahari Terhadap Waktu Pada Percobaan Dengan Variasi
Ketinggian Air Awal 6mm (Volume Awal 3 liter) 33
Gambar 4.2b. Grafik Perubahan Temperatur dan Intensitas Radiasi
Matahari Terhadap Waktu Pada Percobaan Dengan Variasi
xiv
Gambar 4.2c. Grafik Perubahan Temperatur dan Intensitas Radiasi
Matahari Terhadap Waktu Pada Percobaan Dengan Variasi
Ketinggian Air Awal 10mm (Volume Awal 5 liter) 35
Gambar 4.3. Grafik Efisiensi Alat Penghasil Garam Tenaga Surya 37
Gambar 4.4. Grafik Perbandingan Volume Air Yang Diuapkan Antara
Alat Penghasil Garam Tanpa Reflektor dengan Alat
Penghasil Garam Menggunakan Reflektor 39
Gambar 4.5a. Grafik Perubahan Kadar Garam Dalam Percobaan
Penjemuran Selama 4 Hari Berturut-turut Pada Alat
Penghasil Garam Tenaga Surya 40
Gambar 4.5b. Grafik Perubahan Volume Air Laut Dalam Percobaan
Penjemuran Selama 4 Hari Berturut-turut Pada Alat
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Data Percobaan 52
Tabel 1. Data Percobaan Alat Penghasil Garam Tenaga Surya
Dengan Variasi Volume Awal Air Laut 3 liter 20
Tabel 2. Data Percobaan Alat Penghasil Garam Tenaga Surya
Dengan Variasi Volume Awal Air Laut 4 liter 21
Tabel 3. Data Percobaan Alat Penghasil Garam Tenaga Surya
Dengan Variasi Volume Awal Air Laut 5 liter 22
Tabel 4. Data Kadar Garam dan Volume Air Laut Pada Percobaan
Alat Penghasil Garam Tenaga Surya Berdasarkan Variasi
Masing-masing 23
Tabel 5. Data Intensitas Radiasi Matahari Pada Percobaan Alat
Penghasil Garam Selama 4 Hari 23
Tabel 6. Data Pengurangan Volume Air Laut dan Perubahan Kadar
Garam Berdasarkan Percobaan Penjemuran Selama 4 Hari 25
Lampiran 2. Proses Penjemuran Kedua Alat Penghasil Garam 52
Lampiran 3. Pengukuran Kadar Garam Air Laut Setelah Penjemuran 53
Lampiran 4. Mulai Terbentuk Kristal Garam (Hari ke-2 Alat Dengan
Reflektor) 54
Lampiran 5. Mulai Menjadi Garam (Hari ke-3, pukul 11:30. Alat Dengan
xvi
Lampiran 6. Sebagian Besar Telah Menjadi Garam (Hari ke-3, pukul
13:00. Alat Dengan Reflektor) 55
Lampiran 7. Telah Menjadi Garam (Akhir Hari Ke-3. Pukul 15:00. Alat
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air merupakan kebutuhan pokok bagi manusia. Dewasa ini, air bersih
sulit didapat terutama di daerah tandus, permukiman padat penduduk, daerah
perkotaan, daerah pinggiran kawasan industri, dan pesisir pantai. Di daerah
pesisir pantai, air yang tersedia mengandung garam yang apabila tetap
dikonsumsi terus menerus tidak baik bagi kesehatan.
Alat destilasi tenaga surya merupakan alat yang digunakan untuk
memurnikan air yang terkontaminasi agar menjadi air layak konsumsi dengan
memanfaatkan energi surya. Dengan memanfaatkan energi surya, maka tidak
diperlukan biaya tambahan selain pengadaan alat yang menjadikan sebuah
keuntungan penggunaan alat ini. Secara umum, alat destilasi tenaga surya
terdiri dari 2 (dua) komponen penting yaitu atap yang berupa kaca untuk
menangkap uap air dan absorber yang memiliki kemampuan menyerap radiasi
matahari sehingga dapat menaikkan temperatur air terkontaminasi.
Dewasa ini, mulai diteliti kembali mengenai unjuk kerja alat destilasi
air tenaga surya. Bila alat ini digunakan untuk air laut, maka selain air bersih
juga didapatkan air dengan kadar garam yang tinggi. Air dengan kadar garam
tinggi ini dapat menjadi garam bila diproses lebih lanjut.
Pada penelitian ini, awalnya dibuat alat destilasi air laut untuk
menghasilkan air bersih sekaligus garam. Alat destilasi ini juga dibandingkan
dengan bak terbuka (berukuran sama dengan bak dalam alat destilasi) untuk
mengetahui unjuk kerja penguapannya berkaitan dengan penghasilan garam.
Dari penelitian tersebut, air laut dalam bak terbuka dapat menguap lebih
banyak dari pada alat destilasi tertutup, meskipun temperatur air pada alat
destilasi tertutup jauh lebih tinggi (destilasi terbuka ± 35°C, destilasi tertutup
mencapai 60°C). Dengan laju penguapan yang lebih cepat, bak terbuka dapat
menguapkan air sampai 30% sehingga juga meningkatkan kadar garam dalam
air hingga 3% dalam waktu 2 jam (volume air laut mula-mula 3 liter).
Berdasarkan pegamatan tersebut, didapat sebuah fenomena menarik
bahwa sesungguhnya cara yang telah dilakukan oleh petani garam dengan
menjemur air laut begitu saja adalah benar. Pada awalnya diprediksi bahwa
alat destilasi tertutup dapat menguapkan air lebih banyak karena air dalam alat
destilasi dapat mencapai suhu tinggi sihingga dapat meningkatkan produksi
garam bila dikembangkan lebih lanjut, namun pada kondisi lapangan bak
terbuka yang justru dapat menguapkan air lebih banyak.
Garam merupakan salah satu bahan dasar yang banyak dibutuhkan
manusia. Garam banyak digunakan sebagai salah satu bumbu dapur, bahkan
merupakan salah satu bahan dasar yang pokok dalam bidang kimia dan
farmasi. Pada umumnya, garam dibuat dengan cara mengumpulakan air laut
pada suatu wadah dan menguapkan airnya dengan cara dijemur di bawah sinar
matahari. Berdasarkan fenomena di atas dan melihat cara sederhana untuk
peningkatan efisiensinya. Dalam penelitian ini, akan ditambahkan reflektor
pada alat destilasi terbuka dan akan dilihat seberapa besar pegaruhnya.
1.2 Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui unjuk kerja
model penghasil garam bak terbuka dengan tambahan reflektor yang dilihat
dari laju penguapan air, efisiensi alat, dan waktu yang dibutuhkan untuk
menghasilkan garam.
1.3 Manfaat
1. Menambah kepustakaan teknologi alat tenaga surya.
2. Dapat menjadi referensi bagi petani garam untuk meningkatkan produksi
garam.
1.4 Batasan Masalah
Pada penelitian ini, alat penghasil garam yang dibuat dan diteliti unjuk
kerjanya ada 2 (dua) jenis, yaitu: (1) alat penghasil garam tanpa reflektor, dan
(2) alat penghasil garam dengan menggunakan reflektor. Bak penampung air
laut menggunakan plat besi dengan lapisan cat hitam yang sekaligus
berfungsi sebagai absorber. Reflektor menggunakan aluminium foil sebagai
bahan yang berfungsi memantulkan cahaya matahari ke dalam bak. Reflektor
dilapangan mengenai arah pantulan cahaya matahari ke dalam bak. Kelebihan
alat penghasil garam dengan tambahan reflektor adalah jumlah radiasi
matahari yang diberikan kepada air dalam bak lebih banyak daripada alat
penghasil garam tanpa reflektor.
Variabel yang diatur pada penelitian ini adalah ketinggian awal air laut,
dengan 3 (tiga) variasi yakni 6mm, 8mm, dan 10mm. Pada saat pengujian,
penentuan ketinggian air dilakukan dengan menggunakan pendekatan volume
berdasarkan luas bak 0,5 m2, yaitu 3 liter untuk ketinggian air 6mm, 4 liter untuk ketinggian air 8mm, dan 5 liter untuk ketinggian air 10mm. Kedua alat
diletakkan di bawah sinar matahari langsung secara bersamaan pada jam yang
sama disetiap variasi pengambilan data, selain itu akan dicoba ketinggian
awal air laut 12mm dan dijemur selama 4 hari. Unjuk kerja alat penghasil
garam dapat ditunjukkan dari volume air yang mampu diuapkan dalam wadah
dan peningkatan kadar garam dalam air laut. Penggunaan reflektor pada
penelitian ini hanya ditujukan untuk mengetahui seberapa besar peningkatan
unjuk kerjanya yang terjadi, sehingga tidak ditinjau lebih dalam mengenai
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Garam
Secara fisik, garam adalah benda padatan berwarna putih berbentuk
kristal yang merupakan kumpulan senyawa dengan bagian terbesar natrium
klorida (>80 %) serta senyawa lainnya seperti magnesium klorida, magnesium
sulfat, kalsium klorida dan lain-lain. Garam mempunyai sifat mudah menyerap
air, density (tingkat kepadatan) sebesar 0,8 - 0,9 dan titik lebur pada tingkat
suhu 801°C (BRKP, 2001).
Selama ini garam di Indonesia diproduksi oleh Badan Usaha Milik
Negara (BUMN) dalam hal ini PT. Garam (Persero), dan petani-petani garam
atau yang dikenal sebagai penggaraman rakyat. Sebagian besar sumber garam
di Indonesia didapat dari air laut, dan dalam jumlah yang relatif sangat kecil
sekali didapat dari air garam dalam tanah. Teknologi pembuatan garam yang
digunakan adalah dengan sistem penguapan air laut menggunakan sinar
matahari (solar energy) diatas lahan tanah, namun ada beberapa daerah yang
memproduksi garam dengan cara memasak karena kondisi tanah yang porous
yaitu propinsi Aceh dan Bali. Produktivitas lahan garam tiap daerah tidaklah
sama, hal ini sangat dipengaruhi oleh kualitas tanah yang tersedia, kelembaban
udara, kecepatan angin dan sistem teknologi yang digunakan. Jumlah areal
penggaraman yang dimiliki oleh PT. Garam (Persero) relatif luas dan letaknya
menyatu (tidak berpencar-pencar). Berbeda dengan yang dimiliki oleh rakyat,
dimana meskipun total area penggaraman rakyat seluruh Indonesia adalah
relatif lebih luas namun karena merupakan milik-milik pribadi dengan luas
kepemilikan rata-rata < 3 Ha dan letaknya terpencar-pencar, maka satu tahapan
proses produksi dilakukan pada lahan yang sama. Tentu saja hal ini
berpengaruh pada kualitas produksi yang dihasilkan (BRKP, 2001).
Di Bali, garam diproduksi secara tradisional di ladang-ladang garam
yang terhampar di bibir-bibir pantai. Secara tradisional, proses pembuatan
garam di Bali sangat sederhana. Mula-mula petani garam menyiramkan air laut
ke ladang garam. Ladang garam adalah petak-petak yang dibuat di hamparan
pasir di tepi pantai. Penyiraman air laut itu dilakukan pada pagi hari. Setelah
terpanggang cahaya matahari sejak pagi hingga sore, pasir yang bercampur air
laut itu akan membentuk gumpalan-gumpalan. Oleh petani garam, gumpalan
pasir tersebut dikumpulkan lalu diletakkan pada bak yang tinggi, kemudian
disiram lagi dengan air laut. Air yang meresap turun ditampung dalam sebuah
wadah, lalu disiramkan kembali ke dalam bak tadi. Tampungan air resapan
yang kedua ditempatkan pada bak yang terbuat dari batang pohon kelapa, aren
atau pohon besar lainnya. Setelah beberapa lama, air tersebut akan mengristal
menjadi garam. Garam tersebut lalu diambil dan ditiriskan dan siap untuk
dijual. Pada cuaca baik, seluruh proses tersebut berlangsung selama lima
2.2 Perpindahan Kalor
Proses perpindahan kalor pada alat penghasil garam tenaga surya terjadi
melalui 3 (tiga) cara, yaitu:
1. Konduksi
Konduksi merupakan proses perpindahan energi kalor dari benda
yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah melalui
benda padat (solid, juga dapat fluida cair yang partikelnya tidak bergerak)
sebagai zat perantara.
2. Konveksi
Konveksi merupakan proses perpindahan energi kalor yang terjadi
antara zat cair atau fluida (fluida dengan partikel yang bergerak) dengan
benda padat yang bersentuhan secara langsung.
3. Radiasi
Radiasi merupakan proses perpindahan energi kalor yang terjadi
tanpa media perantara yang terpancar dari benda yang memiliki
termperatur lebih tinggi dan diserap oleh benda lain yang memiliki
temperatur lebih rendah.
2.3 Penguapan
Penguapan (evaporation), perubahan suatu cairan menjadi gas pada
permukaan yang terbuka dan kepada kelembaban udara. Menurut teori ilmu
daya gerak molekul benda, penguapan terjadi karena
molekul-molekul pada permukaan cairan mendapat cukup kecepatan hingga dapat
melepaskan diri dari tarikan molekul-molekul dalam cairan tsb.
Molekul-molekul yang keluar ke udara ini terhalang kembali ke tempat semula karena
adanya tumbukan-tumbukan dengan udara yang menyebabkan arah geraknya
berubah-ubah. Karena pertambahan daya gerak molekul memerlukan panas,
tenaga panas terpaksa diambil dari sekelilingnya sehingga mengakibatkan
penurunan temperatur, baik daripada cairan maupun daripada sekelilingnya
(Shadily,1977).
2.4 Alat Penghasil Garam Tenaga Surya
Komponen utama alat penghasil garam tenaga surya sederhana ini
adalah wadah penampung air laut. Wadah yang digunakan beragam, ada yang
menggunakan plastik, batang pohon aren, bak semen, tanah liat, dan
sebagainya. Wadah tersebut berfungsi untuk menampung air laut, yang
kemudian akan dijemur dibawah sinar matahari selama beberapa hari (sesuai
kondisi cuaca) sampai menjadi garam.
2.5 Reflektor
Reflektor dalam penelitian ini merupakan suatu bahan yang dapat
matahari sehingga memperbanyak radiasi matahari yang masuk ke dalam
bak/absorber pada alat penghasil garam tenaga surya.
2.6 Unjuk Kerja Alat Penghasil Garam Tenaga Surya
Unjuk kerja alat penghasil garam tenaga surya dinyatakan dengan
volume air yang dapat diuapkan selama proses penjemuran dan perubahan
kadar garam yang terjadi. Volume air yang diuapkan dilihat dari perbedaan
volume awal dan volume akhir penjemuran. Perhitungan efisiensi alat
penghasil garam ditinjau dengan persamaan efisiensi destilator yang
merupakan perbandingan antara jumlah energi yang digunakan selama proses
penguapan sejumlah air dalam destilator dengan jumlah radiasi surya selama
rentang waktu tertentu. Efisiensi alat penghasil garam dapat dihitung dengan
persamaan (Arismunandar, 1995) :
=
∫ (1)
Dengan :
Ad : Luasan bak/ luasan radiasi yang masuk (m2) dt : Lama waktu penguapan (s)
G : Radiasi surya (W/m2) hfg : Kalor laten air (J/kg)
2.7 Penelitian yang Pernah Dilakukan
Penelitian terkait mengenai pembuatan garam dengan cara penjemuran
seperti yang dilakukan oleh petani garam pada umumnya, belum ditemukan.
Pada mulanya, penelitian yang akan dilakukan berdasarkan pada destilasi air
tenaga surya namun dengan tujuan mengambil garam sebagai hasilnya.
Berdasarkan hal tersebut, penelitian destilasi tenaga surya dimasukkan sebagai
referensi penelitian yang pernah dilakukan.
Alat destilasi air energi surya konvensional umumnya tiap meter
persegi luasan destilator dapat menghasilkan air destilasi sebanyak 2 liter per
hari. Alat destilasi air energi surya memiliki keuntungan antara lain, murah
dalam pembuatan, serta mudah dalam pengoperasian dan perawatan (Kunze,
2001). Alat destilasi air laut energi surya menggunakan arang sebagai absorber
sekaligus sebagai sumbu pada alat destilasi jenis sumbu. Pada penilitian ini alat
destilasi diposisikan miing dan air laut dialirkan dari satu sisi alat ke sisi lain
yang lebih rendah (Naim et, al., 2002a). Penelitian alat destilasi energi surya
menggunakan penyimpan panas dengan material berubah fasa menghasilkan
air destilasi 4,536 l/m2 dalam 6 jam atau setara dengan efisiensi 36,2%. Material penyimpan panas yang digunakan adalah air lilin parafin dan minyak
parafin. Dengan menggunakan bahan penyimpan panas, alat destilasi ini dapat
bekerja siang dan malam (Naim et. al., 2002b). Penelitian alat destilasi surya
satu tingkat menggunakan aspal sebagai penyimpan panas dapat bekerja siang
dan malam. Efisiensi yang dihasilkan sampai 51%. Proses desilasi pada malam
dihasilkan. Alat destilasi ini dilengkapi dengan penyembur air (Badran, 2007).
Penelitian alat destilasi energi surya jenis kolam tunggal seluas 3m2di Amman, Yordania menggunakan campuran garam, pemberian warna lembayung dan
arang untuk meningkatkan daya serap air terhadap energi surya menghasilkan
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Alat Pengahasil Garam Tenaga Surya
Gambar 3.1. Alat Penghasil Garam Tenaga Surya Tanpa Reflektor
Gambar 3.2. Alat Penghasil Garam Tenaga Surya Menggunakan Reflektor Bak Penampung Air Laut
Reflektor
Alat penghasil garam tenaga surya yang digunakan pada penelitian ini
memiliki dimensi panjang 1m dan lebar 0,5m, sehingga memiliki luas 0,5m2. Reflektor yang digunakan menggunakan bahan aluminium foil berukuran
0,5m x 0,5m pada sisi lebar, sedangkan pada sisi panjang berukuran 1m x
0,5m. Luasapertureyang digunakan 0,65m².
3.2 Alat Tambahan
a. Solar Meter
Solar meter seperti pada Gambar 3.3 adalah alat yang digunakan
untuk mengukur intensitas radiasi matahari per satuan luas dengan satuan
watt/m2.
b. ThermometerDisplay(thermokoppel)
Thermokoppel display seperti pada Gambar 3.4 adalah alat
elektronik yang digunakan untuk menampilkan besar temperatur yang
ditangkap oleh kabel termokopel.
c. Thermokoppel Switch
Thermokoppel switch seperti pada Gambar 3.5 adalah alat yang
dibuat untuk memilih titik thermokoppel yang dikehendaki atau
memudahkan pemindahan kabel thermokoppel ke thermokoppel display,
karenathermokoppel display yang digunakan hanya dapat menampilkan 1
Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5
d. Gelas Ukur
Gelas ukur seperti pada Gambar 3.6 adalah wadah dengan skala
ukuran untuk mengukur volume cairan. Pada penelitian ini, gelas ukur
digunakan untuk mengukur volume air laut sebelum dan sesudah proses
penjemuran.
e. Alat Ukur Kadar Garam Sederhana
Alat ukur kadar garam yang digunakan pada penelitian ini seperti
pada Gambar 3.7 adalah alat ukur kadar garam sederhana buatan lokal
daerah Jepara dengan prinsip kerja gaya apung. Ini merupakan alat yang
digunakan untuk mengukur kadar garam air laut sebelum dan sesudah
penjemuran dalam penelitian. Alat ini memiliki skala 0 (nol) sampai
dengan 30 (tiga puluh). Angka tersebut menunjukkan persentase garam
jenis. Semakin tinggi kadar garam dalam air laut, maka massa jenisnya
juga semakin tinggi. Pada air tawar, alat pengukur kadar garam
menunjukan skala 0 (sudah dicoba). Skala yang digunakan pada alat ini
adalah BE dalam satuan persen (%).
Gambar 3.6 Gambar 3.7
3.3 Variabel yang Divariasikan
Variabel yang divariasikan dalam penelitian ini adalah perbedaan
volume awal air laut yang berada di dalam wadah. Pada penelitian ini,
volume air laut yang divariasikan adalah :
a. Volume air laut awal 3 liter (ketinggian air 6mm).
b. Volume air laut awal 4 liter (ketinggian air 8mm).
3.4 Variabel yang Diukur
Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah :
a. Temperatur air pada alat tanpa reflektor (T1).
b. Temperatur air pada alat dengan reflektor (T2).
c. Temperatur udara sekitar (T3).
d. Volume akhir air laut yang tersisa.
e. Intensitas radiasi matahari selama proses pengambilan.
f. Kadar garam (% dalam skala BE) air laut pada awal dan akhir
proses penjemuran.
3.5 Langkah Penelitian
Secara rinci langkah penelitian yng dilakukan adalah sebagai berikut:
a. Alat pembuat garam sepeti pada Gambar 3.1 dan Gambar 3.2
disiapkan. Alat diletakkan di daerah pesisir pantai, dan
peletakannya dipilih lokasi yang memungkinkan alat terkena sinar
matahari langsung (Lampiran 1).
b. Siapkan 2 (dua) ember air laut, masing-masing dengan volume
sesuai variasi yang telah ditentukan.
c. Pada jam yang telah ditentukan, air laut yang telah disiapkan
dimasukkan ke dalam alat bersamaan dengan dimulainya
penghitung waktu untuk pengambilan data. Pengambilan data
dilakukan setiap 3 menit selama 120 menit per hari untuk tiap
d. Data yang dicatat adalah temperatur air laut pada alat pembuat
garam tanpa menggunakan reflektor (T1), temperatur air laut pada
alat pembuat garam dengan menggunakan reflektor (T2),
temperatur udara sekitar (T3), intensitas radiasi matahari, kadar
garam (% dalam skala BE) dalam air laut sebelum dan sesudah
penjemuran, dan volume akhir air laut setelah penjemuran.
e. Selain pengambilan data dengan variasi volume, juga dilakukan
percobaan penjemuran 6 liter air laut pada alat penghasil garam
tanpa menggunakan reflektor dan alat penghasil garam
menggunakan kolektor selama 4 hari berturut-turut.
f. Data yang dicatat untuk percoban penjemuran selama 4 hari
berturut-turut adalah intensitas radiasi matahari, peningkatan
kadar garam (% dalam skala BE), dan penurunan volume air laut
BAB IV PEMBAHASAN
4.1 Data Penelitian
Data hasil percobaan alat penghasil garam tenaga surya dengan
tambahan reflektor dengan variasi ketinggian awal 6mm (volume 3 liter),
8mm (volume 4 liter), dan 10mm (volume 5 liter) berturut-turut dapat dilihat
pada lampiran 1. Tabel 1., Tabel 2., dan Tabel 3. Hasil pengukuran volume
akhir air laut dan kadar garam (BE) pada percobaan penjemuran dapa dilihat
pada Lampiran 1. Tabel 4. Dan Tabel 6. Data percobaan penjemuran selama 4
hari berturut-turut dapa dilihat pada Lampiran 1. Tabel 6.
Rentang waktu penjemuran alat penghasil garam tenaga surya pada
pada percobaan pembuatan garam selama 4 hari tidak sama. Hal ini
dikarenakan cuaca yang berbeda tiap harinya. Waktu yang telah digunakan
tetap dipertahankan, karena merupakan kondisi nyata ketika pengambilan
data (Tabel 5).
Pada hari ke-3 (tiga), air laut pada alat penghasil garam tenaga surya
dengan tambahan reflektor sudah menjadi garam seluruhnya. Garam yang
didapat adalah 230 gr.
4.2 Perhitungan Data
Berdasarkan data yang diperoleh, dapat dihitung volume air yang
diuapkan oleh alat penghasil garam tenaga surya tanpa reflektor, volume air
yang diuapkan oleh alat penghasil garam tenaga surya dengan menggunakan
reflektor, efisiensi alat penghasil garam tenaga surya tanpa reflektor, dan
efisiensi alat penghasil garam tenaga surya dengan menggunakan reflektor.
Perhitungan dituliskan sebagai berikut :
1. Perhitungan luasan aperture radiasi matahari yang masuk ke dalam bak
adalah sebagai berikut :
Gambar 4.1a. Skema Alat Penghasil Garam Menggunakan Reflektor (tampak
atas)
Gambar 4.1b. Skema Alat Penghasil Garam Menggunakan Reflektor (tampak
samping)
Gambar 4.1c. Skema Alat Penghasil Garam Menggunakan Reflektor (tampak depan)
Berdasarkan skema pada Gambar 4.1a, 4.1b, dan 4.1c di atas,
dapat dihitung luasan aperture yang merupakan luasan tegak lurus
permukaan air pada bak. Luasan tersebut merupakan pendekatan
mengenai jumlah radiasi matahari yang masuk ke dalam bak/absorber.
Dengan perhitungan luas sederhana dimana luas merupakan hasil sisi kali
panjang dengan sisi lebar, luasan aperture dapat dihitung dengan hasil
pada tabel 4.1 sebagai berikut:
Tabel 4.1. Hasil Perhitungan LuasApertureReflektor Pada Alat Penghasil Garam Menggunakan Reflektor
Reflektor
Dimensi Panjang
(m)
LebarAperture
(m)
LuasAperture
(m2)
a 1 0,35 0,35
b 1 0,08 0,08
c 0,5 0,22 0,11 d 0,5 0,22 0,11 Luasan TotalAperture 0,65
Dari hasil peritungan di atas, diketahui bahwa luasan aperture
2. Perhitungan volume air yang diuapkan merupakan selisih antara volume
awal dan akhir air laut dalam bak:
Dengan menganggap bahwa yang menguap hanyalah air, maka
selisih yang diperoleh antara volume awal dan akhir air laut dalam bak
merupakan volume air yang diuapkan. Volume air yang diuapkan oleh
kedua variasi alat penghasil garam tenaga surya dapat disajikan dalam
tabel 4.2 sebagai berikut :
Tabel 4.2. Hasil Pengurangan Volume Air Pada Alat Penghasil Garam Tenaga Surya
Volume Air (ml)
Volume Air yang Menguap (ml) Awal Akhir 3000 2050 1450 950 1550 4000 3140 2680 860 1320 5000 3990 3360 1010 1640
3. Perhitungan efisiensi alat penghasil garam tenaga surya tanpa reflektor :
Untuk menghitung efisiensi alat penghasil garam, dibutuhkan
konversi volume air yang diuapkan menjadi satuan massa dan nilai
rata-rata radiasi matahari. Bila volume air yang diuapkan dikonversi ke satuan
massa (massa jenis air 1000kg/m3) maka diperoleh hasil pada tabel 4.3 sebagai berikut :
Tabel 4.3. Hasil Perhitungan Massa Air yang Diuapkan Variasi Massa Air Yang Menguap (kg) Volume (ml) Tanpa Reflektor Menggunakan Reflektor
Tabel 4.4. Hasil Perhitungan Rata-rata Radiasi Matahari Rata-rata
Variasi Volume (ml) Radiasi Matahari (watt/m2) 3000 792,76 4000 726,15 5000 850,24
Perhitungan efisiensi alat penghasil garam tanpa reflektor sebagai
berikut:
a. Variasi volume awal air laut 3 liter.
mg = 0,92 kg
hfg = 2432,9·103J/kg (pada temperatur 28,9°C) (Chengel,2006) Ad = 0,5 m2
̅ = 792,76 watt/m2 t =7200s
= ℎ
∫ × 100%
= ℎ̅ × 100%
=
0,92 ∙ 2432,9 ∙ 10
0,5 ∙ 792,76 ∙ 7200 × 100%
b. Variasi volume awal air laut 4 liter.
mg = 0,82 kg
hfg = 2426,5·103J/kg (pada temperatur 31,7°C) (Chengel,2006) Ad = 0,5 m2
̅ = 726,15 watt/m2 t = 7200s
= ℎ
∫ × 100%
= ℎ̅ × 100%
=
0,82 ∙ 2426,5 ∙ 10
0,5 ∙ 726,15 ∙ 7200 × 100%
= 75,73%
c. Variasi volume awal air laut 5 liter.
mg = 0,91 kg
hfg = 2411,5·103J/kg (pada temperatur 38°C) (Chengel,2006) Ad = 0,5 m2
̅ = 850,24 watt/m2 t = 7200s
= ℎ
= ℎ̅ × 100%
=
0,91 ∙ 2411,5 ∙ 10
0,5 ∙ 850,24 ∙ 7200 × 100%
= 71,79%
4. Perhitungan efisiensi alat penghasil garam tenaga surya dengan
menggunakan reflektor :
Luasan bak yang digunakan dalam perhitungan dijumlahkan dengan
luasanaperturereflektor sehingga didapat luasan 1,15m2. a. Variasi volume awal air laut 3 liter.
mg = 1,52 kg
hfg = 2417,6·103J/kg (pada temperatur 35,4°C) (Chengel,2006) Ad = 1,15 m2
̅ = 792,76 watt/m2 t = 7200s
= ℎ
∫ × 100%
=
1,52 ∙ 2417,6 ∙ 10
1,15 ∙ 792,76 ∙ 7200 × 100%
= 55,89%
b. Variasi volume awal air laut 4 liter.
mg = 1,26 kg
hfg = 2409,8·103J/kg (pada temperatur 38,7°C) (Chengel,2006) Ad = 1,15 m2
̅ = 726,15 watt/m2 t = 7200s
= ℎ
∫ × 100%
= ℎ̅ × 100%
=
1,26 ∙ 2409,8 ∙ 10
1,15 ∙ 726,15 ∙ 7200 × 100%
c. Variasi volume awal air laut 5 liter.
mg = 1,52 kg
hfg = 2396,7·103J/kg (pada temperatur 44,2°C) (Chengel,2006) Ad = 1,15 m2
Grata-rata = 850,24 watt/m2 t = 7200s
= ℎ
∫ × 100%
= ℎ̅ × 100%
=
1,52 ∙ 2396,7 ∙ 10
1,15 ∙ 850,24 ∙ 7200 × 100%
= 51,71%
Berdasarkan perhitungan di atas, telah diperoleh nilai efisiensi
alat penghasil garam tanpa reflektor dan efisiensi alat penghasil garam
menggunakan reflektor. Untuk mempermudah pembacaan, data dan hasil
perhitungan akan ditampilkan dalam bentuk dan grafik sebagai berikut :
1. Perjalanan temperatur dari waktu ke-waktu selama proses
Gambar 4.2a. Grafik Perubahan Temperatur dan Intensitas Radiasi Matahari Terhadap Waktu Pada Percobaan Dengan Variasi Ketinggian Air Awal 6mm (Volume Awal 3 liter)
Gambar 4.2b. Grafik Perubahan Temperatur dan Intensitas Radiasi Matahari Terhadap Waktu Pada Percobaan Dengan Variasi Ketinggian Air Awal 8mm (Volume Awal 4 liter)
0
Temperatur Air Pada Alat Tanpa Reflektor Temperatur Air Pada Alat Dengan Reflektor
Temperatur Udara Sekitar Intensitas Radiasi Matahari
0
Temperatur Air Pada Alat Tanpa Reflektor Temperatur Air Pada Alat Dengan Reflektor
Gambar 4.2c. Grafik Perubahan Temperatur dan Intensitas Radiasi Matahari Terhadap Waktu Pada Percobaan Dengan Variasi Ketinggian Air Awal 10mm (Volume Awal 5 liter)
2. Perhitungan rata-rata temperatur dan radiasi matahari.
Tabel 4.5. Perhitungan Rata-rata Temperatur Selama Waktu Penjemuran dari Tiap Variasi Pengambilan Data
Variasi Volume
(ml)
Rata-rata Temperatur (°C) Rata-rata Selisih Tanpa Reflektor 3000 28,95 35,40 27,94 792,76 6,45 4000 31,68 38,67 26,87 726,15 6,99 5000 38,00 44,17 31,46 850,24 6,17
Berdasarkan perhitungan rata-rata temperatur alat penghasil
garam, diperoleh selisih antara temperatur air laut pada alat
penghasil garam tanpa reflektor dengan temperatur air laut pada alat
penghasil garam menggunakan reflektor. Dari selisih temperatur
tersebut, didapat bahwa temperatur air laut pada alat penghasil
0
Temperatur Air Pada Alat Tanpa Reflektor Temperatur Air Pada Alat Dengan Reflektor
garam yang menggunakan reflektor lebih tinggi 6,54 °C.
Berdasarkan selisih tersebut, berarti penambahan reflektor dapat
meningkatkan temperatur air laut dalam bak sebesar 6,5 °C
(pembulatan) dalam tiap variasi volume. Selisih temperatur tertinggi
terjadi pada variasi volume 4 liter (ketinggian air 8mm), padahal
radiasi rata-rata matahari dalam percoban dengan variasi volume
tersebut adalah yang terendah. Berdasarkan hal tersebut, berarti
penggunaan reflektor dapat maksimal pada variasi volume 4 liter
(ketinggian air 8mm). Dari Tabel 4.5. ditunjukkan bahwa semakin
besar volume air laut dalam bak maka semakin tinggi pula
temperatur yang dapat dicapai. Namun pada suatu kondisi pasti ada
batasan temperatur yang dapat dicapai karena berbagai faktor antara
lain, temperatur udara sekitar, intensitas radiasi matahari yang dapat
berubah-ubah, perpindahan panas keluar alat, dan sebagainya.
3. Efisiensi alat penghasil garam tenaga surya.
Tabel 4.6. Hasil Perhitungan Efisiensi Alat Penghasil Garam Variasi Volume Efisiensi Alat Pengahasil Garam
(mL) Tanpa Reflektor Menggunakan Reflektor 3000 78,21% 55,89%
Tabel 4.12. diatas dapat disajikan dalam bentuk grafik
sebagai berikut:
Gambar 4.3. Grafik Efisiensi Alat Penghasil Garam Tenaga Surya
Dari grafik efisiensi alat penghasil garam tenaga surya pada
Gambar 4.3. efisiensi alat penghasil garam tanpa reflektor lebih
tinggi dari alat penghasil garam yang menggunakan reflektor.
Efisiensi tertinggi alat penghasil garam tenaga surya tanpa reflektor
dicapai pada variasi volume awal 3 liter (ketinggian air 6mm),
sedangkan efisiensinya menurun pada variasi volume awal 4 liter
(ketingian air 8mm) dan semakin turun pada variasi volume awal 5
liter (ketinggian air 10mm). Efisiensi tertinggi alat penghasil garam
tenaga surya menggunakan reflektor juga terjadi pada variasi volume
awal 3 liter (ketinggian air 6mm), namun penurunan efisiensinya
tidak berbanding lurus dengan pertambahan jumlah volume.
Efisiensi
(ketinggi
4. Penguran
Tabel 4.7. Per
Volume Air (ml) Pengurangan Volume Air (ml) 3000 2050 1450 950 1550 31,67% 51,67% 4000 3140 2680 860 1320 21,50% 33,00% 5000 3990 3360 1010 1640 20,20% 32,80%
P
nsi terendah terjadi pada variasi volume
nggian air 8mm).
urangan volume air laut dalam proses pengambil
Persentase Air yang Menguap Pada Alat Pengh Volume Air (ml) Pengurangan Volume Air
(ml) 3000 2050 1450 950 1550 31,67% 51,67% 4000 3140 2680 860 1320 21,50% 33,00% 5000 3990 3360 1010 1640 20,20% 32,80%
Pengurangan volume air pada alat penghasi
di atas disajikan dalam grafik sebagai berikut:
ik Perbandingan Volume Air Yang Diuapka hasil Garam Tanpa Reflektor dengan Alat P nggunakan Reflektor
Dari Gambar 4.4. dapat dilihat bahwa a
pkan alat penghasil garam yang menggunakan
3000 4000 5000 Volume Air (ml) Pengurangan Volume Air
(ml) 3000 2050 1450 950 1550 31,67% 51,67% 4000 3140 2680 860 1320 21,50% 33,00% 5000 3990 3360 1010 1640 20,20% 32,80%
asil garam tenaga
t:
pkan Antara Alat Penghasil Garam
air yang dapat
kan reflektor lebih
tinggi dari alat penghasil garam tanpa reflektor. Pengurangan volume
air semakin menurun berbanding terbalik dengan besarnya variasi
volume air awal pada kedua alat penghasil garam tenaga surya.
5. Hasil percobaan penjemuran selama 4 hari.
Gambar 4.5a. Grafik Perubahan Kadar Garam % (BE) Dalam Percobaan Penjemuran Selama 4 Hari Berturut-turut Pada Alat Penghasil Garam Tenaga Surya
Air laut pada alat penghasil garam tenaga surya
menggunakan reflektor sudah menjadi garam seluruhnya pada hari
ke-3(tiga). Volume yang tertera pada grafik untuk alat penghasil
garam tenaga surya menggunakan reflektor merupakan konversi dari
massa garam ke satuan volume. Garam yang diperoleh adalah 230
gr. Bila dihitung dengan persamaan massa jenis zat yang merupakan
perbandingan antara massa terhadap volume (ρ=m/v) , dan massa
jenis air laut adalah 1025gr/l maka dengan kadar garam (asumsi
kadar garam sama dengan % (BE)) 3,2% serta volume air laut awal
6 liter dapat dihitung :
=
= × = 1025 × 6 ∙ 10 = 6150
Kadar garam dalam 6 liter air laut pada percobaan ini adalah
3,2%, sehingga dapat dihitung massa garam yang terkandung dalam
air laut tersebut :
= 6150 × 3,2% = 196,8
Massa garam yang didapat adalah 230gr, hasil ini lebih besar
dari massa teoritisnya. Massa yang lebih besar ini dimungkinkan
karena adanya kandungan kotoran berupa debu/pasir yang terbawa
angin pada saat pengujian berlangsung, selain itu juga ada cat yang
ikut terkelupas saat garam diambil.
Bila diasumsikan garam tersebut bersih dari kotoran, berarti
masih terdapat kandungan air di dalam garam. Garam yang terbentuk
belum merupakan 100% garam, sehingga kadar garam dapat
dihitung :
= = 196,8
230 × 100%
= 85,57%
4.3 Pembahasan
Berdasarkan data-data yang telah didapat dan hasil perhitungan
dalam penelitian ini, diperoleh hasil yang telah disampaikan baik dalam
bentuk tabel maupun grafik. Grafik tersebut ditujukan untuk mempermudah
dalam pembacaan hasil penelitian.
Temperatur air laut dalam alat penghasil garam mengalami
perubahan tiap waktunya, ini dikarenakan intensitas radiasi matahari juga
berubah-ubah. Temperatur yang berubah-ubah tersebut dapat dilihat dalam
grafik pada Gambar 4.2a, Gambar 4.2b, dan Gambar 4.2c. Perubahan
temperatur yang terjadi pun berbeda karakteristiknya. Semakin sedikit
volume air laut pada alat penghasil garam, maka temperaturnya akan lebih
cepat naik. Dalam grafik pada Gambar 4.2a, Gambar 4.2b, dan Gambar
4.2c. terilhat bahwa temperatur air laut di menit ke-0 (nol) berbeda antara
alat penghasil garam tanpa reflektor dengan alat penghasil garam
menggunakan reflektor. Perbedaan temperatur tersebut dikarenakan alat
temperaturnya sudah naik terlebih dahulu. Temperatur plat absorber pada
alat peghasil garam yang menggunakan reflektor dipastikan lebih tinggi dari
pada alat penghasil garam tanpa reflektor, hal ini menyebabkan terjadi
perpindahan panas secara cepat pada menit ke-0 (nol). Inilah yang membuat
adanya perbedaan temperatur awal air laut dari kedua alat penghasil garam.
Pada percobaan dengan variasi volume awal 4 liter (ketinggian air 8mm)
terjadi perbedaan temperatur menit ke-0 (nol) yang cukup banyak. Bila
dilihat pada Gambar 4.2b, temperatur udara sekitar juga rendah dan tidak
setinggi temperatur udara pada waktu percobaan lain. Temperatur udara
sekitar pada percobaan tersebut hanya 25,4°C, sedangkan pada percobaan
lain temperatur udara sekitar diatas 31,5°C. Temperatur udara sekitar yang
rendah tersebut mempengaruhi temperatur awal platabsorber, sehingga alat
panghasil garam yang menggunakan reflektor memiliki temperatur awal plat
absorber lebih tinggi karena jumlah radiasi matahari yang masuk lebih
besar. Perubahan temperatur air laut yang terjadi selama percobaan juga
memiliki karakteristik tertentu. Bila diamati dalam grafik pada Gambar 4.2a,
Gambar 4.2b, dan Gambar 4.2c, temperatur air laut pada alat penghasil
garam yang menggunakan reflektor lebih tinggi dari pada alat penghasil
garam tanpa refektor. Bila dirata-rata, temperatur air laut pada alat penghasil
garam tertinggi terjadi pada variasi volume 5 liter (ketinggian air 10mm)
yaitu 38°C (tanpa reflektor) dan 44,17°C (menggunakan reflektor). Air laut
adalah zat/bahan yang memiliki kapasitas panas cukup tinggi yaitu
dapat menyimpan panas. Alat penghasil garam memiliki luasan
(penampang/air yang terkena udara sekitar) yang tetap, sedangkan variasi
volume yang semakin tinggi membuat semakin tinggi pula massa air laut
yang ada dalam bak. Semakin banyak massa air laut dalam bak, maka panas
yang dapat dipertahankan pada bak juga semakin meningkat terlebih karena
luasan permukaan air laut yang bersentuhan dengan udara tetap sehingga
perpindahan panas yang terjadi tiap variasi volume juga sama. Rata-rata
perbedaan temperatur tertinggi terjadi pada variasi volume 4 liter
(ketinggian air 8mm) yaitu 6,99°C, padahal dalam percobaan tersebut
intensitas radiasi matahari rata-ratanya paling kecil yaitu 726,15 watt/m2. Pada Tabel 4.5, rata-rata temperatur alat penghasil garam yang
menggunakan reflektor lebih tinggi 6,54°C daripada alat penghasil garam
tanpa reflektor. Berdasarkan selisih tersebut, berarti penambahan reflektor
dapat meningkatkan temperatur air laut dalam bak sebesar 6,5 °C
(pembulatan) dalam tiap variasi volume. Berdasarkan Tabel 5., semakin
besar volume air laut dalam bak maka semakin tinggi pula temperatur yang
dapat dicapai. Namun pada suatu kondisi pasti ada batasan suhu yang dapat
dicapai karena berbagai faktor antara lain, temperatur udara sekitar,
intensitas radiasi matahari yang dapat berubah-ubah, perpindahan panas
keluar alat, dan sebagainya.
Berdasarkan Tabel 4.7 volume air yang diuapkan oleh alat penghasil
garam tenaga surya baik yang tidak menggunakan reflektor maupun yang
10mm) dan minimum pada variasi volume 4 liter (ketinggian air 8mm).
Pada percobaan dengan variasi volume air laut 3 liter (ketinggian air 6mm),
jumlah air yang diuapkan lebih banyak dari variasi volume 4 liter
(ketinggian air 8mm). Bila ditinjau dari banyaknya volume air yang
diuapkan, variasi volume 4 liter (ketinggian air 8mm) merupakan yang
terendah dan variasi volume 5 liter (ketinggian air 10mm) yang tertinggi,
namun berbeda jika ditinjau dari persentase jumlah air yang diuapkan
(dibandingkan dengan jumlah volume awal air laut). Persentase air yang
diuapkan maksimal pada variasi volume 3 liter (ketinggian air 6mm), dan
semakin menurun ketika volumenya semakin banyak. Alat penghasil garam
menggunakan reflektor dapat menguapkan air 51,67% pada variasi volume
3 liter (ketinggian air 6mm), sedangkan alat penghasil garam tanpa reflektor
hanya menguapkan air 31,67% saja. Pada variasi volume air laut 3 liter
(ketinggian air 6mm), penggunaan reflektor dapat meningkatkan 20%
volume air yang diuapkan. Pada variasi volume air laut 4 liter (ketinggian
air 8mm), penggunaan reflektor dapat meningkatkan 11,5% volume air yang
diuapkan. Pada variasi volume air laut 5 liter (ketinggian air 10mm),
penggunaan reflektor dapat meningkatkan 12,6% volume air yang diuapkan.
Berdasarkan hasil tersebut terlihat bahwa penambahan reflektor pada variasi
volume 4 liter (ketinggian air 8mm) tidak memberikan hasil jauh lebih baik,
karena pada variasi volume 5 liter (ketinggian air 10mm) justru memberikan
Nilai pengurangan volume air laut dalam alat penghasil garam
adalah sama dengan jumlah volume air yang diuapkan, dengan anggapan
bahwa yang menguap hanya air dan garam tetap tertinggal dalam bak. Kadar
garam dalam air laut meningkat karena kandungan air dalam air laut
berkurang setelah proses penguapan. Penggunaan reflektor dapat
meningkatkan kinerja penguapan air dalam air laut pada alat penghasil
garam, sehingga kenaikan kadar garam juga dapat lebih besar. Pada variasi
volume 3 liter (ketinggian air 6mm), alat penghasil garam tanpa reflektor
meningkatkan kadar garam (BE) dari 3,5% menjadi 5,5% sedangkan alat
penghasil garam yang menggunakan reflektor meningkat hingga 7% (Tabel
4). Semakin banyak volume air laut awal pada alat penghasil garam maka
semakin rendah juga peningkatan kadar garam nya. Pada variasi volume 5
liter (ketinggian air 10mm), alat penghasil garam tanpa reflektor
meningkatkan kadar garam (BE) dari 4,8% menjadi 5% dan pada alat
penghasil garam yang menggunakan reflektor meningkat dari 4,8% menjadi
6%.
Efisiensi alat penghasil garam tenaga surya merupakan perbandingan
antara panas yang dibutuhkan untuk menguapkan sejumlah volume air
dengan energi yang digunakan. Reflektor dapat meningkatkan jumlah
radiasi matahari yang masuk ke dalam bak, sehingga dengan jumlah radiasi
yang sama besar alat penghasil garam tenaga surya memiliki efisiensi yang
lebih baik daripada alat penghasil garamtanpa reflektor. Berdasarkan Tabel
tenaga surya tanpa reflektor adalah 78,21% pada variasi volume 3 liter
(ketinggian air 6mm), 75,73% pada variasi volume 4 liter (ketinggian air
8mm), dan 71,79% pada variasi volume 5 liter (ketinggian air 10mm).
Efisiensi alat penghasil garam tenaga surya yang menggunakan reflektor
adalah 55,89% pada variasi volume 3 liter (ketinggian air 6mm), 50,34%
pada variasi volume 4 liter (ketinggian air 8mm), dan 51,71% pada variasi
volume 5 liter (ketinggian air 10mm). Efisiensi alat penghasil garam yang
menggunakan reflektor lebih rendah dari alat penghasil garam tanpa
reflektor, namun persentase air yang dapat diuapkan dapat meningkat 20%
pada variasi volume 3 liter (ketinggian air 6mm), 11,5% pada variasi
volume 4 liter (ketinggian air 8mm), dan 12,6% pada variasi volume 5 liter
(ketinggian air 10mm).
Percobaan penjemuran 6 liter air laut (ketinggian air 12mm) selama
4 hari berturut-turut dengan rata-rata 3,5 jam penjemuran per hari
memberikan hasil yang ditunjukkan pada Tabel 6. Perjalanan peningkatan
kadar garam dan pengurangan volume air laut dari waktu ke-waktu dapat
dilihat pada Gambar 4.5a dan Gambar 4.5b. Berdasarkan Tabel 6, seluruh
air laut dalam alat penghasil garam tenaga surya yang menggunakan
reflektor telah menjadi garam pada hari ke-3 dengan massa 230gr (Lampiran
6). Secara teoritis massa garam yang seharusnya didapat adalah 196,8gr,
namun massa yang didapat lebih besar (33,2gr). Massa sebesar 33,2gr ini
dimungkinkan merupakan zat pengotor (debu, pasir) yang masuk karena
pengambilan garam. Namun, apabila garam yang didapat diasumsikan bebas
dari zat pengotor sehingga garam yang didapat mengandung dianggap masih
mengandung 33,2gr air, didapatkan hasil teoritis bahwa hasil akhir
merupakan endapan dengan kadar garam sebesar 85,57%. Pada hari ke-3,
alat penghasil garam tanpa reflektor masih berupa air laut dengan volume
1300ml dan kadar garamnya 15% (BE). Pada hari ke-4, alat penghasil
garam yang menggunakan reflektor tidak dijemur kembali. Pada alat
penghasil garam tanpa reflektor, air laut di dalam bak sebagian sudah mulai
mengkristal menjadi garam namun masih terdapat air dengan hasil akhir
volume yang tersisa adalah 380ml dengan kadar garam 27% (BE).
Perjalanan peningkatan kadar garam dan pengurangan volume air laut dapat
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Penambahan reflektor pada alat penghasil garam tenaga surya
dapat meningkatkan laju penguapan air sebesar 300ml/jam atau setara
dengan peningkatan 20% yang terjadi pada variasi ketinggian air awal
6mm/ volume awal 3 liter.
Efisiensi alat penghasil garam bak terbuka dengan tambahan
reflektor lebih rendah daripada alat penghasil garam bak terbuka tanpa
reflektor. Efisiensi tertinggi alat penghasil garam tenaga surya yang
menggunakan reflektor adalah 55,89% (pada alat tanpa reflektor 78,21 %)
pada variasi ketinggian 6mm/ volume awal 3 liter.
Alat penghasil garam tenaga surya menggunakan reflektor dapat
menghasilkan garam setelah dijemur 3 hari dengan ketinggian awal air
12mm (volume awal 6 liter). Waktu penjemuran total 15 jam 10 menit,
dengan rata-rata waktu penjemuran 3 jam 30 menit per-hari.
5.2 Saran
1. Perlu dikaji lebih lanjut mengenai bahan yang lebih tepat sebagai
bak/absorber pada alat ini, karena logam mudah terkorosi di daerah
pantai.
2. Pengecatan absorber dengan warna hitam adalah baik karena tujuannya
untuk meningkatkan kemampuan penyerapan radiasi matahari, namun
untuk pembuatan garam menjadi kurang tepat karena garam yang
mengkristal melekat pada dinding absorber sehingga pada waktu
pengambilan garam cat dapat terkelupas. Perlu diteliti lebih lanjut
mengenai bahanabsorberyang tepat untuk kondisi ini.
3. Kecepatan angin di daerah pesisir pantai yang cukup tinggi dapat
meningkatkan laju penguapan, namun juga dapat membawa kotoran/debu
masuk ke dalam bak/alat penghasil garam. Peletakan alat yang lebih
tinggi dapat membantu mengurangi masuknya kotoran/debu karena
DAFTAR PUSTAKA
Arismunandar, W. 1995.Teknologi Rekayasa Surya.PT Pradnya Paramita : Jakarta.
Badran, O.O., 2007,Experimental Study Of The Enhancement Parameters On A Single Slope Solar Still Productivity,Desalination, 209, pp 136-143
BRKP. 2001.Proceding Forum Pasar Garam Indonesia.Departemen Kelautan dan Perikanan : Jakarta. Hal : 1-18
Chengel, Y.A.; Boles, M.A., 2006,Thermodynamics : An engineering aproach. McGraw-Hill Higher Education : Michigan.
Kunze, H. H., 2001,A New Approach To Solar Desalination For Small- And Medium-Size Use In Remote Areas,Desalination,139, pp 35-41
Naim, M.M., Mervat, A., Kawi, A.E., 2002a,Non-Conventional 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. -Conventional Solar Stills With Energy Storage Element,Desalination,
153, pp 71-80
Nijmeh, S., Odeh, S., Akash, B., 2005,Eksperimental And Theoretical Study Of A Single-Basin Solar Still In Jordan,International Communications in Heat And Mass Transfer, 32, pp 565-572
LAMPIRAN
Lampiran 1. Data Hasil Percobaan
Data hasil penelitian ditampilkan dalam Tabel 1, Tabel 2, Tabel 3,
Tabel 4, Tabel 5, dan Tabel 6 sebagai berikut:
Tabel 1. Data Percobaan Alat Penghasil Garam Tenaga Surya Dengan Variasi Volume Awal Air Laut 3 liter
Waktu Temperatur Radiasi (menit) (°C) matahari
Tabel 1. (Lanjutan)
81 28,69 36,97 25,77 780 84 29,39 38,67 24,28 780 87 29,39 37,77 23,88 781 90 28,99 35,47 24,18 783 93 28,89 35,57 23,38 702 96 29,49 35,47 23,98 753 99 29,79 35,57 23,58 770 102 29,69 36,27 24,28 743 105 30,09 34,37 23,88 756 108 29,89 34,47 24,08 761 111 29,39 34,57 24,28 759 114 28,99 34,07 23,28 763 117 28,69 34,07 23,98 742 120 29,19 34,67 24,08 729
Tabel 2. Data Percobaan Alat Penghasil Garam Tenaga Surya Dengan Variasi Volume Awal Air Laut 4 liter
Waktu Temperatur Radiasi (menit) (°C) matahari
Tabel 2. (Lanjutan)
60 33,49 40,67 30,27 760 63 33,69 40,57 26,27 730 66 34,19 40,57 25,77 714 69 34,09 40,57 25,17 702 72 34,89 40,87 25,37 678 75 34,99 40,87 25,77 678 78 35,59 42,17 25,57 664 81 35,09 40,97 26,27 661 84 34,59 40,67 26,87 639 87 35,29 40,17 27,67 658 90 35,19 41,17 27,27 634 93 35,89 41,67 26,97 627 96 36,69 42,97 27,37 615 99 34,69 40,87 25,57 688 102 34,89 40,07 24,58 733 105 34,59 41,07 25,07 711 108 34,89 40,87 24,68 757 111 35,09 39,97 24,78 756 114 35,19 40,47 25,37 718 117 34,89 40,37 23,88 704 120 35,09 40,07 23,98 727
Tabel 3. Data Percobaan Alat Penghasil Garam Tenaga Surya Dengan Variasi Volume Awal Air Laut 5 liter
Waktu Temperatur Radiasi (menit) (°C) matahari
Tabel 3. (Lanjutan)
36 41,48 44,26 33,07 873 39 41,58 45,46 31,77 893 42 40,68 43,27 33,27 876 45 41,18 44,46 34,27 889 48 41,28 42,27 32,77 864 51 40,98 43,37 33,57 881 54 42,28 43,76 34,37 884 57 43,28 44,06 34,37 875 60 42,08 44,16 30,77 881 63 41,58 43,27 28,87 879 66 42,18 44,76 26,47 876 69 41,48 43,67 27,47 868 72 40,08 43,57 25,97 866 75 39,68 47,86 24,38 853 78 40,18 49,06 24,88 861 81 38,98 47,06 27,87 863 84 38,18 46,96 25,97 853 87 38,68 46,06 33,27 835 90 38,28 46,56 33,37 852 93 38,68 46,16 32,87 835 96 38,28 46,06 33,07 863 99 38,18 42,77 32,77 842 102 37,98 43,96 31,22 825 105 37,29 44,86 30,97 814 108 37,49 44,96 30,17 819 111 37,58 46,06 28,57 758 114 37,49 46,76 29,77 778 117 37,09 46,26 28,57 773 120 37,88 45,66 29,27 735
Tabel 4. Data Kadar Garam dan Volume Air Laut Pada Percobaan Alat Penghasil Garam Tenaga Surya Berdasarkan Variasi Masing-masing
Awal Akhir
Tabel 5. Data Intensitas Radiasi Matahari Pada Percobaan Alat Penghasil Garam Selama 4 Hari
Radiasi Matahari (watt/m2)
Hari 1 Hari 2 Hari 3 Hari 4 Waktu mulai 10:30 10:00 10:30 10:30 Menit Ke-100 896 871 655 945 110 837 784 613 867 120 833 822 218 921 130 834 780 506 927 140 772 819 688 887 150 770 782 631 835 160 784 769 622 874 170 763 800 602 842 180 743 780 606 768 190 693 726 260 689 200 608 710 480 774 210 595 700 565 795
220 661 332
Tabel 6. Data Pengurangan Volume Air Laut dan Perubahan Kadar Garam Berdasarkan Percobaan Penjemuran Selama 4 Hari
Volume (ml) Kadar Garam %(BE) Tanpa
Reflektor
Menggunakan Reflektor
Tanpa Reflektor
Menggunakan Reflektor awal 6000 6000 3,2% 3,2% hari 1 4320 3550 6% 7% hari 2 2510 1000 9% 17% hari 3 1300 Garam (230gr) 15% -hari 4 380 - 27%
Lampiran 4. Mulai Terbentuk Kristal Garam (Hari ke-2 Alat Dengan Reflektor)
Lampiran 6. Sebagian Besar Telah Menjadi Garam (Hari ke-3, pukul 13:00. Alat Dengan Reflektor)
