Destilasi air energi surya jenis vertikal menggunakan absorber kain tunggal dengan aliran paksa - USD Repository

(1)

i

DESTILASI AIR ENERGI SURYA JENIS VERTIKAL MENGGUNAKAN

ABSORBER KAIN TUNGGAL DENGAN ALIRAN PAKSA

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan

Mencapai derajat Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan oleh

PRIMA NUGROHO AJI PURNOMO

NIM: 125214100

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

2014

(2)

i

DESTILASI AIR ENERGI SURYA JENIS VERTIKAL MENGGUNAKAN

ABSORBER KAIN TUNGGAL DENGAN ALIRAN PAKSA

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan

Mencapai derajat Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan oleh

NIM: 125214100

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

(3)

ii

VERTICAL SOLAR WATER DISTILATION

WITH FORCED CAPILARITY SINGLE FABRIC ABSORBER

FINAL PROJECT

Presented as partitial fulfillment of the requirement

To obtain The Sarjana Teknik Degree In Mechanical Engineering

By

NIM: 125214100

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2014

(4)

(5)

iv

(6)

v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir ini tidak terdapat karya

yang pernah diajukan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya,

juga tidak terdapat karya ada pendapat yang pernah di tulis atau diterbitkan oleh

orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan

(7)

vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma

Nama : Prima Nugroho Aji Purnomo

Nomor Mahasiswa : 125214100

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah dengan judul :

DISTILASI AIR ENERGI SURYA JENIS VERTIKAL DENGAN

MENGGUNAKAN EFEK KAPILARITAS ABSORBER KAIN TUNGGAL

Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,

mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan

data, mendistribusikan secara terbatas dan mempublikasikannya di internet atau

media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta izin dari saya

maupun memberi royalti kepada saya selama masih mencantumkan nama saya

sebagai penulis

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya

(8)

vii

INTISARI

Terdapat beberapa langkah untuk memisahkan atau menjernihkan air dari bahan kontamina, salah satunya dengan cara destilasi air energi surya. Kelebihan destilasi energi surya dikarenakan ramah lingkungan, murah dalam hal biaya, serta pemakaian dan perawatan yang mudah.

Tujuan penelitian ini adalah membuat model 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 paksa, alat destilasi berpendingin air tanpa reflektor dengan aliran kapilaritas paksa, alat destilasi berpendingin air dengan reflektor dengan aliran kapilaritas paksa. Variabel yang bisa diukur dalam penelitian ini, meliputi : 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).

Penelitian menunjukan destilasi model vertikal destilasi model vertikal dengan absober kain tunggal dapat menghasilkan 1.34 liter rata rata per hari dengan pendingin udara, sedangkan dengan pendingin air diperoleh 0.49 liter. Penambahan reflektor menghasilkan 0.63 liter tiap harinya dengan luas penampang pada alat 0.83 m2. Sedangkan model destilasi konvensional dapat menghasilkan rata rata 1 liter perharinya dengan luas penampang alat 0.87 m2.

(9)

viii

ABSTRACT

There are several steps to separate or purify water from contamination materials, one of them is solar energy water distillation. The adventages of solar energy distillation are environmentally friendly solar energy, cheap in terms of cost, as well as usage and easy maintenance.

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 used to obtain toward with this efficiency’s result which can be produce using vertical solar distillation. The parameters to be recorded are 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 show that the vertical distillation with a lot of air cooler variation product 1,34 litre average per day, water cooler variation product until 0,49 litre average per day. Addition of reflektor average 0,63 litre per day with 0.83m2 of board area. Meanwhile, the conventional can produce average 1 litre average per day with 0.87 m2 of board area.

Keyword : Water Distillation, Solar Energy, Natural Capillaries, Efficiency

(10)

ix

KATA PENGANTAR

Puji Syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa 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

energy surya menggunakan absorber kain tunggal dengan aliran paksa” 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 dan Dosen pembimbing akademik.

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. Ir. Franciscus Asisi Rusdi Sambada, M.T., atas bantuan selama proses

penelitian.

5. Seluruh staf pengajar Program Studi Teknik Mesin yang telah

(11)

x

6. RB Dwiseno Wihadi, ST, M.Si selaku kepala Laboran yang telah

membantu memberikan izin dalam penggunaan fasilitas yang diperlukan

dalam penelitian ini.

7. Orang tua penulis, Sudjimo S.E dan Sri Sunarti yang telah memberi

motivasi dan dukungan kepada penulis.

8. Teman-teman Solar Project, Charisca Ekaputra Budiono, Naftanel Dani

dan Heripson atas kerjasama dan kebersamaan dari awal pengerjaan

tugas akhir sampai penulisan tugas akhir selesai.

9. Teman-teman obrolan Indah Widyaningsih, Cahyo, Damar, Adventus,

Daniel Ramos, Felix, dan Yuda yang senantiasa memberi semangat

untuk menyelesaikan penulisan Tugas Akhir

10.Teman-teman Teknik Mesin Angkatan 2011 sampai angkatan 2012

Universitas Sanata Dharma dan teman-teman saya lainnya yang tidak

bisa disebutkan satu per satu, terima kasih.

11.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

(12)

xi

berguna bagi mahasiswa pembaca. Apabila terdapat kesalahan dalam penulisan

(13)

xii

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 Pengertian Destilasi ... 5

2.2 Landasan Teori ... 6

2.3 Peneltian yang Pernah dilakukan ... 8

BAB III METODE PENELITIAN ... 9

3.1 Alat Penelitian ... 9

3.2 Parameter yang Divariasikan ... 9

3.3 Variabel yang Diukur ... 9

3.4 Langkah Penelitian ... 14

(14)

xiii

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 17

4.1 Hasil Penelitian ... 17

4.2 Pembahasan ... 18

BAB V PENUTUP ... 34

5.1 Kesimpulan... 34

5.2 Saran ... 35

DAFTAR PUSTAKA ... 36

(15)

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi vertikal

absorber kain tunggal dengan pendinginan udara hari pertama. ... 20

absorber kain tunggal dengan pendinginan air hari pertama ... 20

absorber kain tunggal dengan pendinginan air di hari ketiga ... 21

absorber kain tunggal dengan pendinginan air dan penambahan

reflektor dihari keempat ... 21

absorber kain tunggal dengan pendinginan air dan penambahan

reflektor hari kelima ... 22

absorber kain tunggal ... 22

Tabel 7 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi

konvensional hari pertama ... 23

konvensional hari kedua ... 23

konvensional hari ketiga ... 24

(16)

xv

Tabel 10 perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi konvensional hari

keempat ... 24

konvensional hari kelima ... 24

Tabel 12 Datahasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi

konvensional hari keenam ... 25

(17)

xvi

DAFTAR GAMBAR

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

Gambar 2. Skema Alat destilasi berpendingin udara ... 10

Gambar 3.Mekanisme aliran kapilaritas paksa ... 11

Gambar 4. Skema Alat destilasi berpendingin air ... 12

Gambar 5.Alat destilasi berpendingin air... Error! Bookmark not defined.13 Gambar 6. Grafik perbandingan efisiensi aktual antara alat destilasi jenis vertikal dengan alat destilasi konvensional ... 26

Gambar 7.Grafik hubungan antara efisiensi aktual dan enrgi surya yang datang (G) terhadap alat destilasi jenis vertikal pada variabel yang divariasikan ... 27

Gambar 8. Grafik perbandingan antara efisiensi teoritis dan aktual pada alat destilasi jenis vertikal terhadap variabel yang divariasikan ... 28

Gambar 9Grafik perbandingan hasil air alat destilasi jenis vertikal pada variabel yang divariasikan dengan alat destilasi konvensional ... 29

Gambar 10.Grafik hubungan hasil air destilasi yang didapat (mD) dan enrgi surya yang datang (G) terhadap alat destilasi jenis vertikal pada variabel yang divariasikan ... 30

Gambar 11. Grafik perbandingan antara hasil air destilsasi pada efisiensi teoritis (mg) dan aktual (mD) tiap harinya pada destilator jenis vertikal terhadap variabel yang divariasikan... 32

(18)

xvii

Gambar L1.Konfigurasi alat penelitian destilasi vertkal dan destilasi

horisontal ... 37

Gambar L2.Destiasi Konvensional ... 38

Gambar L3. Logger (Biru) ... 39

Gambar L4. Sensor pengukur suhu kaca... 40

Gambar L5. Sensor intesitas cahaya ... 41

Gambar L6. Reflektor ... 42

Gambar L7. Bak penampung air ... 43

(19)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di dalam kehidupan, air merupakan kebutuhan yang sangat penting

bagi kehidupan manusia, terutama air bersih yang pada saat ini

ketersediaannya semakin terbatas untuk ditemui disekitar kita. Sering kali

sumber air yang ada dikonsumsi terkontaminasi oleh bahan tak kasat mata,

seperti bahan kimia, bakteri, kuman penyakit, tanah, garam, dan komponen

lain yang dapat membahayakan untuk dikonsumsi. Selain itu, air yang

terkontaminasi dapat menyebabkan penyakit di dalam tubuh kita. Sehingga

diperlukan tindakan untuk membersihkan air tersebut dari bahan kontamina

yang terkandung di dalamnya.

Terdapat beberapa langkah untuk memisahkan atau menjernihkan air

dari bahan kontamina, salah satunya dengan cara destilasi energi surya.

Kelebhihan destilasi energi surya dikarenakan ramah lingkungan, murah dalam

hal biaya, serta pemakaian dan perawatan yang mudah. Alat destilasi air energi

surya pada umumnya terdiri dari dua komponen utama, yaitu bak air dan kaca

penutup. Bak air juga berfungsi sebagai absorber yang menyerap energi surya

untuk menguapkan air sehingga air terpisah dari zat kontaminasi. Kaca

penutup juga berfungsi sebagai tempat menempelnya uap air dan proses

pengembunan sehingga dihasilkan air bersih.

Unjuk kerja alat destilasi surya ditunjukan oleh jumlah air destilasi

yang dihasilkan, efisiensi kolektor, dan efisiensi destilator. Faktor yang

(20)

2

mempengaruhi oleh unjuk kerja alat destilasi dihasilkan diantaranya :

kefektifan absorber dalam menyerap radiasi surya, kefektifan kaca dalam

mengembunkan uap air, jumlah massa atau volume air yang berada dalam

kotak destilator dan temperature awal air yang terkontaminasi masuk kedalam

alat destilator.

Absorber terbuat dari bahan dengan absorbtivitas termal yang baik

sehingga dapat memaksimalkan dalam penyerapan radiasi surya.Temperatur

kaca penutup tidak boleh terlalu panas karena akan mengakibatkan uap air sulit

untuk mengembun. Jumlah massa air di dalam bak tidak boleh terlalu banyak

karena menyebabkan waktu penguapan menjadi lebih lama. Akan tetapi jika

jumlah massa air di dalam bak terlalu sedikit akan memperbesar resiko

kerusakan alat destilator karena temperatur didalam destilator menjadi tinggi,

Temperatur air masuk alat destilasi diusahakan tinggi untuk mempercepat

proses penguapan. Semakin cepat proses penguapan, maka jumlah air bersih

yang dihasilkan akan meningkat sehingga efisiensi alat destilasi juga akan

meningkat.

Dalam penelitian ini dipilih 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. Faktor

yang mempengaruhi efisensi alat destilasi air energi surya.Dari penelitian alat

(21)

3

penelitian mengenai adanya sifat kapilaritas ini 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. Penulis ingin mengembangkan variasi dengan penambahan

aliran paksa, penambahan variasi ini diharapkan semakin mempercepat proses

penguapan sehingga dapat meningkatkan hasil efisiensi.

1.2 Rumusan Masalah

Dari ulasan diatas maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut :

1. Bagaimana unjuk kerja dari alat destilasi jenis vertikal dengan menggunakan

absorber kain tunggal ?

2. Berapa jumlah effisiensi aktual dan teoritis dari alat destilasi jenis vertikal

dengan menggunakan absorber kain tunggal ?

3. Bagaimana perbandingan hasil air dan efisiensi alat destilasi jenis vertikal

dengan destilasi jenis konvensional ?

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah penelitian ini adalah :

1. Agar topik tidak meluas penulis membatasi penelitian khusus untuk alat

destilasi air energi surya jenis vertikal dengan menggunakan efek kapilaritas

absorber kain tunggal.

2. Pengaruh adanya penambahan model pendingin dengan media udara dan air

yang akan diaplikasikan pada variasi alat.

(22)

4

3. Menambahkan satu variasi alat lagi berupa destilasi konvensional sederhana.

destilasi horizontal sederhana ini dapat dijadikan sebagai pembanding sehingga

diperoleh hasil pemodelan yang lebih efektif untuk di terapkan pada penelitian

selanjutnya

1.4 Tujuan

Tujuan yang ingin diperoleh dalam penelitian ini adalah:

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

kapilaritas dan penambahan aliran paksa.

2. Mengetahui unjuk kerja alat destilasi vertikal. Unjuk kerja alat destilasi

vertikal dapat ditunjukan oleh jumlah hasil air destilasi dan efisiensi destilator.

3. Membandingkan unjuk kerja alat destilasi konvensional dan alat destilasi air

tenaga surya jenis vertikal.

1.5 Manfaat

Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah:

1. Menambah kepustakaan teknologi alat destilasi air energi surya.

2. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototype

dan produk teknologi alat destilasi air energi surya yang dapat diterima dengan

baik di masyarakat.

(23)

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Destilasi

Destilasi air energi surya merupakan salah satu metode untuk

memisahkan air dari bahan kontaminasi sehingga diharapkan mampu

menghasilkan air yang jernih. Alat destilasi air dengan energi surya ini

merupakan salah satu alternatif untuk memenuhi kebutuhan masyarakat

terhadap air bersih terutama untuk daerah yang tidak terjangkau sumber

energi listrik. Unjuk kerja alat destilasi energi surya tergantung pada

beberapa variabel diantaranya, suhu air masuk dan radiasi surya Metode

yang dilakukan adalah pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan

kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan.Proses destilasi air

meliputi dua proses yaitu evaporasi dan kondensasi. Air terkontaminasi

yang masuk akan menguap karena mendapat kalor dari absorber, bagian

yang menguap hanya airnya saja sedangkan bahan kontaminasi yang

terkandung dalam air tertinggal di absorber. Uap akan bergerak ke dinding

kaca, karena temperatur bagian luar kaca lebih rendah dari temperatur

bagian dalam maka uap akan mengembun pada kaca. Air yang mengembun

akan mengalir kebawah, menuju pipa saluran ke bak penampung air

destilasi.

(24)

6

2.2 Landasan Teori

Menurut Arismunandar (1995) efisiensi alat destilasi energi surya

didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang digunakan

dalam proses penguapan air dengan jumlah radiasi surya yang datang

selama waktu tertentu:

∫ (2.1)

dengan Ac adalah luas alat destilasi, dt adalah lama waktu pemanasan, G

adalah energi surya yang datang, hfg adalah panas laten air dan mg adalah massa uap air. Massa uap air (muap) dapat diperkirakan dengan persamaan

matematis berikut (Arismunandar, 1995):

( ) (2.2)

konveksi, PW adalah tekanan parsial uap air pada temperatur air, PC adalah

tekanan parsial uap air pada temperatur kaca penutup, TW adalah

(25)

7

Gambar 1 Skema alat destilasi air energi surya jenis vertical

Komponen utama yang terdapat pada sebuah alat destilasi air

energi surya jenis vertikal seperti terlihat pada (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 dengan kapilaritas paksa, (7) saluran suplay air paksa , (8)

pipa saluran aiir paksa, (9) pipa pendistribusi air kotor ke absorber dengan

kapilaritas paksa, (10) bak penampung air bersih.

1

(26)

8

Komponen utama yang terdapat pada sebuah alat destilasi air

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

penutup. Absorber berfungsi sebagai penyerap energi surya untuk

memanasi air yang akan diuapkan (didestilasi). Absorber terbuat dari

bahan yang memiliki sifat kapilaritas seperti kain atau spon. Kaca

penutup berfungsi sebagai tempat mengembunnya uap air sehingga

dihasilkan air bersih yang dapat langsung dikonsumsi.

2.3 Peneltian yang Pernah dilakukan

Penelitian Publikasi tentang alat destilasi air energi surya jenis

vertikal yang ada sangat sedikit (Kiatsiriroat, 1989). Hanya terdapat

empat alat destilasi 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

(27)

9

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 paksa.

2. Alat destilasi berpendingin air tanpa reflektor dengan aliran paksa

3. Alat destilasi berpendingin air dengan reflektor dengan aliran paksa.

3.2Parameter yang Divariasikan

Terdapat beberapa jenis parameter yang akan divariasikan diantaranya

sebagai berikut :

1. Jenis kapilaritas dengan absorber kain tunggal

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

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

menggunakan dan tidak menggunakan reflektor)

3.3 Variabel yang Diukur

Terdapat beberapa jenis variabel yang akan diukur diantaranya sebagai

berikut :

1. Temperatur air ( )

2. Temperatur air pendingin ( )

(28)

10

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 paksa

Komponen alat destilasi berpendingin udara tanpa reflektor dengan aliran

kapilaritas paksa terdiri dari (1) absorber dan (2) kaca penutup (3) kotak destilasi,

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

(29)

11

keran pengatur aliran air kotor dengan kapilaritas paksa, (7) saluran suplay air

pendingin,8) pipa saluran air pendngin, (9) pipa pendistribusi air kotor ke absorber

dengan kapilaritas paksa, (10) bak penampung air bersih. Dalam metode ini tidak

disertai aliran air pendingin tetapi dengan aliran udara sebagai pendingin .

Gambar 3.Mekanisme aliran kapilaritas paksa

Mekanisme metode aliran paksa (Gambar 3), air dari bak penampungan

didistribusi mengalir langsung ke arah bawah. Mengalirnya air tergantung pada

tinggi bak air penampungan. Jika volume air banyak maka jumlah debit air yang

mengalir pada kain absorber juga tinggi. Diusahakan jumlah debit air yang

mengalir pada kain bisa rata membasahi, sehingga pada pipa alumunium dibuat

lubang-lubang kecil.

(30)

12

Gambar 4. Alat destilasi berpendingin air tanpa reflektor dengan aliran kapilritas paksa

Komponen alat destilasi berpendingin air tanpa reflektor dengan aliran

kapilaritas paksa (Gambar 4) terdiri dari (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 dengan kapilaritas paksa, (7)

saluran suplay air pendingin, (8) pipa saluran air pendngin, (9) pipa pendistribusi

air kotor ke absorber dengan kapilaritas paksa, (10) bak penampung air

bersih.Mekanisme pengaturan debit air pendingin harus sesuai.

ALIRAN PAKSA

(31)

13

Gambar 5. Alat destilasi berpendingin air dengan reflektor dengan aliran kapilaritas paksa

Komponen alat destilasi berpendingin air dengan reflektor dengan aliran

kapilaritas paksa (paksa) terdiri dari (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 dengan kapilaritas paksa, (7)

saluran suplai air pendingin, (8) pipa saluran air pendngin, (9) pipa pendistribusi

air kotor ke absorber dengan kapilaritas paksa, (10) bak penampung air bersih,

(11) reflektor.

11

1

(32)

14

Dalam penelitian ini tentunya digunakan alat untuk mengukur dan menyimpan

data pengukuran. Untuk pengukuran temperatur digunakan sensor temperatur

DS18B20 yang berjumlah 4 buah diantaranya untuk mengukur temperatur kaca,

temperatur air, temperatur lingkungan, dan temperatur kain absorber. Untuk

pengukuran kelembaban digunakan sensor kelembaban DHT22 dan untuk

pengukuran intensitas energi surya yang datang digunakan photovoltaic yang

dikalibrasi dengan pyranometer untuk mendapatkan persamaannya.

Untuk pengukuran air bersih yang dihasilkan digunakan E-tape. Setiap

harinya dilakukan pencatatan tinggi level air awal dan akhir, sehingga dapat

diketahui berapa rata-rata jumlah air bersih yang dihasilkan. Angka yang tercatat

pada e-tape akan dikalibrasi dengan akumulasi pertambahan volume air

perjamnya. Selain sensor-sensor tersebut, untuk analisis diperlukan juga

beberapa peralatan penunjang dalam pengambilan data yakni WSN, Xbee pro dan

Stalker. WSN berfungsi untuk memonitor pengambilan data dari jarak yang jauh,

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

mengatur pengambilan data dan menyimpan data. Sensor dan peralatan penunjang

merupakan komponen penting dalam penelitian ini untuk keperluan analisis.

3.4 Langkah Penelitian

Secara rinci langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Kegiatan penelitian dimulai dengan survey dan pembelian bahan untuk

(33)

15

2. 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. Untuk pengambilan data diawali dengan penyiapan alat seperti Gambar 3,

5, dan sudah 6 masing-masing dilakukan selama 2 kali uji pengambilan

data.

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

Pengambilan data diperkirakan akan dimulai pada awal agustus, pada bulan

tersebut matahari terlihat dibelahan utara dikarenakan letak kota

Yogyakarta berada 7,7o LS , maka kedua alat dihadapkan ke arah utara. 5. Pengambilan data dilakukan tiap 10 detik selama 6 jam dari jam 10.00

sampai dengan jam 16.00. Tiap Variasi dilakukan pengambilan data selama

(34)

16

7. 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.

8. Saat melakukan pengambilan data setiap 2 jam sekali dllakukan monitoring

pengecekan data, untuk mengatahui apakah alat ukur berfungsi dengan

baik.

9. Setiap selesai pengambilan data dalam seharinya akan dilakukan

penyimpanan data yang sudah tercatat pada memori yang sudah terpasang

pada alat stalker.

Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan pada

parameter-parameter yang diperlukan. Untuk menganalisa data agar lebih mudah

dibuat berupa grafik pada parameter-parameter yang berpengaruh dalam efisiensi

(35)

17

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Berikut ini adalah data keseluruhan hasil penelitian dari ketiga variasi, yaitu:

1. Destilasi vertikal dengan absorber kain tunggal dengan pendingin udara

dibandingkan dengan destilasi konvensional di uji pada dua yaitu hari

pertama dan hari keenam.

2. Destilasi vertikal dengan absorber kain tunggal dengan pendingin air

dibandingkan 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 diuji secara

bersamaan diharapkan keempat dan hari kelima.

Secara lengkap data dari tiga variasi tersebut dapat dilihat secara berurutan

pada tabel dengan keterangan sebagai berikut :

Tw : temperatur pada air destilasi

Tc : temperatur pada kaca penutup

Pw : tekanan parsial uap air pada temperatur air

Pc : tekanan parsial uapair pada temperature kaca

Hfg : kalor laten air

Mg : massa uap air

Qkonv : bagian energi matahari yang digunakan untuk konveksi

Quap : bagian energi matahari yang digunakan untuk proses penguapan.

(36)

18

4.2 Pembahasan

Langkah berikutnya setelah pengumpulan data yang dilakukan yaitu mencari

persamaan dan menghitung dengan rumus yang sudah ditentukan. Sebagai contoh

perhitungan penulis mengambil data yang tercantum pada tabel (1) yang

merupakan data dari alat destilasi vertikal :

diketahui:

Tc pada jam pertama = 32.68°C = 305.68°K

Tw pada jam pertama = 49.36°C = 322.36°K

vair jam pertama =0.22 liter

jam pertama = 698.62 ⁄

alat destilasi vertikal =0.82075

Bagian energi matahari ke kaca penutup karena konvensi (pers. 2.2) :

[ ]

Bagian energi matahari yang digunakan untuk proses penguapan (Pers. 2.3) :

(37)

19 ₍

)

⁄

Massa uap air perjamnya pada proses destilasi vertikal (pers. 2.2) :

⁄

=0.44 ⁄

Proses perhitungan efisiensi teoritis dan aktual alat destilasi (pers. 2.1) :

(38)

20

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

(39)

21

Tabel 3 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi vertikal absorber kain tunggal dengan pendinginan air di hari ketiga

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

(40)

22

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

(41)

23

Tabel 7 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi kovensional absorber kain tunggal dengan pendinginan udara hari pertama

Tabel 8 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi kovensional absorber kain ganda dengan pendinginan udara hari kedua

(42)

24

Tabel 9 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi kovensional absorber kain tunggal dengan pendinginan udara hari ketiga

(43)

25

Tabel 11 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi kovensional absorber kain tunggal dengan pendinginan udara hari kelima

Tabel 12 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi kovensional absorber kain ganda dengan pendinginan udara hari keenam

(44)

26

Gambar 6 menunjukan perbandingan hasil efisiensi aktual per hari

yang dihasilkan pada masing-masing variasi alat destilasi jenis vertikal dan

efisiensi aktual dari alat destilasi konvensional rata-rata 3 hari.

Gambar 6. Grafik perbandingan efisiensi aktual antara alat destilasi jenis vertikal dengan alat destilasi konvensional

Melihat grafik pada (gambar 6) menjelaskan jumlah volume air yang

dihasilkan, terlihat bahwa destilasi konvensional lebih banyak hasil efisieansi

aktualnya, Efisiensi aktual pada alat destilasi jenis vertikal dengan variasi

pendingin udara diperoleh efisiensi aktual mencapai 26,26 %, variasi pendingin air

menggunakan reflektor diperoleh efisiensi aktual mencapai 12,79% , dan variasi

pendingin air diperoleh efisiensi aktual mencapai 6,78%. Dari ketiga variasi alat

destilasi jenis vertikal pada garafik, hasil efisiensi aktualnya lebih rendah

26,26

(45)

27

dibandingkan dengan hasil efisiensi aktual rata-rata 3 hari dari alat destilasi

konvensional yang mencapai 29,30 %.

Gambar 7 menunjukan hubungan antara efisiensi aktual dan energi

surya yang datang (G) terhadap alat destilasi jenis vertikal pada variabel yang

divariasikan.

Gambar 7.Grafik hubungan antara efisiensi aktual dan enrgi surya yang datang (G) terhadap alat destilasi jenis vertikal pada variabel yang divariasikan

Efisiensi aktual dari masing-masing variasi alat destilasi jenis

vertikal rata-rata perharinya, variasi pendingin udara menunjukan hasil yang

lebih Hasil efisiensi aktual tertinggi ditunjukan pada variasi pendingin udara

menunjukan hasil efisiensi aktual mencapai 26,26 % dengan rata-rata radiasi

matahari pada hari tersebut sebesar 682,16 W/m2. Besarnya intensitas cahaya

6,78

(46)

28

sangat berpengaruh terhadap hasil efisiensi, jika intensitas cahaya tinggi maka

pertambahan hasil efisiensi juga sebanding.

Gambar 8 menunjukan antara efisiensi teoritis dan aktual pada alat

destilasi jenis vertikal terhadap variabel yang divariasikan.

Gambar 8. Grafik perbandingan antara efisiensi teoritis dan aktual pada alat destilasi jenis vertikal terhadap variabel yang divariasikan

Penambahan variasi dengan berpendingin air justru menunjukan

hasil efisiensi yang tidak begitu bagus disbanding variasi yang lainnya. Pada

variasi pendingin air efisiensi teoritis yang dihasilkan mencapai 57,90%

dengan efisiensi aktual 6,78 %. Pada variasi pendingin airmenggunakan

reflektor efisiensi teoritis yang dihasilkan mencapai 42,63% dengan efisiensi

aktual 12,78%. Sedangkan hasil yang diperoleh pada variasi pendingin udara,

47,81

(47)

29

memperoleh hasilyang lebih baik, efisiensi teoritis yang diperoleh mencapai

47,81 % dengan efisiensi aktual mencapai 26,26 %. Dari keseleluruhan hasil

efisiensi teoritis dan efisiensi aktual,efisiensi teoritis yang lebih tinggi dari

pada efisiensiaktual terlihat pada grafik (Gambar 8). Perhitungan grafik

(Gambar 8) dapat dilihat padatabel 1,3, dan 5.

Pada Gambar 9 menunjukan perbandingan hasil air alat destilasi jenis

vertikal pada variabel yang divariasikan dengan alat destilasi konvensional.

Gambar 9 Grafik perbandingan hasil air alat destilasi jenis vertikal pada variabel yang divariasikan dengan alat destilasi konvensional

Hasil air destilasi yang diperoleh dari rata-rata per hari pada alat

destilasi konvensional menunjukan hasil air bersih yang lebih banyak

dibandingkan dengan alat destilasi jenis vertikal pada variasi-variasinya

1,12

(48)

30

(Gambar 11). Hasil air bersih yang diperoleh dari alat destilasi konvensional

mencapai 1,32 liter per hari. Sedangkan pada alat destilasi jenis vertikal

dengan variasi pendingin udara, hasil air bersih yang dihasilkan mencapai 1,12

liter per hari. Pengambilan data pada variasi pendingin air menggunkan

reflektor diperoleh hasil air bersih mencapai 0,63 liter per hari, dan variasi

pendingin air reflektor memperoleh hasil air bersih mencapai 0,33 liter per

hari.

Gambar 12 menunjukan hasil rata-rata per hari efisiensi actual dengan

intesnsitas cahaya yang masuk kedalam alat destilasi pada masing-masing

variasi alat destilasi jenis vertikal.

Gambar 10. Grafik hubungan hasil air destilasi yang didapat (mD) dan enrgi surya yang datang (G) terhadap alat destilasi jenis vertikal pada variabel yang divariasikan

(49)

31

Pada Gambar 10 hasil air destilasi yang diperoleh dari rata-rata per

hari pada alat destilasi jenis vertikal dengan variasi pendingin udara

menunjukan hasil air bersih yang lebih banyak dari keseluruhan variasi pada

alat destilasi jenis vertikal. Hasil air bersih yang diperoleh dari variasi

pendingin air menggunakan reflektor mencapai 0,63 liter per hari dengan

rata-rata radiasi matahari pada hari tersebut sebesar 657,55 W/m2. Sedangkan pada alat destilasi jenis vertikal dengan variasi pendingin air, hasil air bersih

yang dihasilkan mencapai 0,33 liter per hari dengan rata-rata radiasi matahari

pada hari tersebut sebesar 616,8W/m2. Pada variasi pendingin udara memperoleh hasil air bersih mencapai 1,12 liter per hari dengan rata-rata

radiasi matahari pada hari tersebut sebesar 582,2W/m2.

Gambar 11menunjukan hasil rata-rata per hari air destilasi

menggunakan perhitungan efisiensi teoritias (mg) dan aktual (mD) yang dihasilkan pada masing-masing variasi alat destilasi jenis vertikal.

(50)

32

Gambar 11. Grafik perbandingan antara hasil air destilsasi pada efisiensi teoritis (mg) dan aktual (mD) tiap harinya pada destilator jenis vertikal terhadap variabel yang divariasikan

Gambar 11menunjukan hasil rata-rata per hari air destilasi

menggunakan perhitungan efisiensi teoritias (mg) dan aktual (mD) yang dihasilkan pada masing-masing variasi alat destilasi jenis vertikal. Saat data

diambil, pada variasi pendingin air diperoleh hasil air destilsasi pada

perhitungan efisiensi teoritis (mg) mencapai 2,80 liter dan volume air destilasi

yang dihasilkan saat pengambilan data (mD) mencapai 0,33 liter. Saat pengambilan data pada variasi pendingin air menggunakan reflektor diperoleh

hasil air destilsasi pada perhitungan efisiensi teoritis (mg) mencapai 2,1liter

dan volume air destilasi yang dihasilkan saat pengambilan data (mD) mencapai

2,44

pendingin udara pendingin air pendingin air

(51)

33

0,63 liter. Sedangkan hasil yang diperoleh pada variasi pendingin udara, hasil

air destilsasi pada perhitungan efisiensi teoritis (mg) mencapai 2,44 liter dan

volume air destilasi yang dihasilkan saat pengambilan data (mD) mencapai 1,12 liter.

(52)

34

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Alat destilasi air energi surya jenis vertikal menggunakan absorber kain

tunggal dengan kapilaritas paksa telah berhasil dan dapat melakukan

penelitian dengan baik.

2. Destilasi model vertikal dengan absober kain tunggal dapat

menghasilkan 1,34 liter rata rata per hari dengan pendingin udara,

sedangkan dengan pendingin air diperoleh 0,49 liter. Penambahan

reflektor menghasilkan 0,63 liter tiap harinya dengan luas penampang

pada alat 0,83 m2. Sedangkan model destilasi konvensional dapat menghasilkan rata rata 1 liter perharinya dengan luas penampang alat

0,87 m2.

3. Untuk hasil teoritisnya alat destilasi vertikal dengan pendingin udara

dapat mencapai efisiensi teoritis rata rata perharinya sebesar 47,26%

dan aktual sebesar 26,26%. Destilasi vertikal dengan pendingin air

dapat mencapai efisiensi teoritis rata rata perharinya sebesar 33,49 %

dan aktual sebesar 7,60 %. Destilasi vertikal dengan pendingin air dan

penambahan reflektor kaca mencapai efisiensi teoritis rata rata

perharinya sebesar 42,63 % dan aktual sebesar 12,79%. Destilasi

konvensional dapat mencapai efisiensi teoritis sebesar 52,74% dan

(53)

35

5.2 Saran

1. Pada penelitian berikutnya untuk mengurangi jumlah sambungan pipa

serta mengurangi dan memeriksa kebocoran sehingga meminimalisir

kerugian-kerugian.

2. Sebelum melakukan pengambilan data dalam setiap harinya usahakan

melakukan pengecekan pada saluran pipa maupun dinding alat

destilasi untuk mengantisipasi adanya kebocoran agar dapat ditangani

terlebih dahulusebelum penelitian.

3. Alat destilasi air energi surya jenis vertikal menggunakan absorber

kain tunggal Untuk kerja kainnya sedikit kendala untuk

mempertahankan kapilaritas kain absorber agar dapat bertahan basah

secara merata, Sehingga setiap harinya sebelum pengambilan data kain

harus dibasahi secara manual. Jadi, memilih jenis absorber kain yang

sesuai dan memiliki daya serap dan tetes yang lebih maksimal.

4. Melakukan uji coba pengambilan data dalam sehari agar dapat

meminimal terjadinya kesalahan saat pengambilan data.

(54)

36

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, W., 1995. Teknologi Rekayasa Surya, Jakarta : Pradnya Paramita.

Bloemer, J.W., Gibling, J.A., Lof, G.O.G., 1965, Solar distillation, a review of Battle experience, Proc, 1st Intern. Symposium. Water Desalination, Washington DC.

Coffey, J.P., 1975, Vertical solar distillation, Solar Energy, 17, 375–378

Kiatsiriroat, T., 1989, Asian J. Technol. Dev., 6(1), 15–28.

(55)

37