Perancangan Dan Pengujian Distilasi Air Laut Tipe Atap Menggunakan Energi Surya

KARYA AKHIR

PERANCANGAN DAN PENGUJIAN DISTILASI AIR LAUT TIPE ATAP MENGGUNAKAN ENERGI SURYA

PUTRA CANDIKA SILITONGA NIM : 035202055

KARYA AKHIR YANG DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SALAH SATU SYARAT MEMPEROLEH IJASAH SARJANA SAINS TERAPAN

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK INDUSTRI

PROGRAM DIPLOMA - IV FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan kesehatan dan keselamatan, sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya Akhir ini dengan tepat waktu.

Pada penulisan Karya Akhir ini penulis dituntut untuk dapat menyelesaikannya dengan penuh tanggung jawab dan dengan disiplin, sehingga dapat dipertanggung jawabkan pada saat sidang nantinya. Karya Akhir ini adalah tugas terakhir yang wajib dipenuhi oleh setiap mahasiswa Program Studi Teknologi Mekanik Industri, Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjan Sains Terapan (Diploma IV).

Penulis juga tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada pihak – pihak yang bertanggung jawab, membantu, dan mendukung khususnya kepada :

1. Bapak Ir.H. Mulfi Hazwi Msc. Yang telah membimbing penulis dalam menyelesaikan Karya Akhir serta memberikan nasehat, saran, memberikan sumbangan pikiran dan meluangkan waktunya dalam memberikan bimbimgan.

2. Bapak Dr.Ing. Ikhwansyah Isranuri, selaku ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara.

3. Bapak (Alm) Mamak yang tercinta yang telah memberikan semuanya, baik rasa sayang, dorongan dan arahan – arahan baik dalam bentuk moril maupun material sehingga saya dapat menyelesaikan Karya Akhir ini. 4. Bapak Ir.S. Samosir dan Ibu Norma Pardede dan keluarga yang selalu

5. Khusus buat teman uku Ferbi Sesman Kaban yang selalu memberikan araha – arahan dalam pembuatan Distilasi ini.

6. Rekan satu tim dalam pembuatan Distilasi yang telah banyak membantu penulis dalam mengerjakan Karya Akhir ini.

7. Adek Kristin M. Siregar yang telah banyak memberikan dukungan dan motivasi serta doa kepada penulis.

8. Teman-teman Mahasiswa Program Studi Teknologi Mekanik Industri Khususunya anak “2003”. Dani Ha (Komeng), Rooy Sembiring, Andi (JB), Didi Dharwan (Petet), Tamba (AMBON), Dani marulitua (Ubi), Desma (Bang naga) yang banyak membantu saya ketika pengambilan data selama 2 x 24 jam selama pengujian alat.

9. Seluruh pihak yang tidak saya sebutkan tapi sudah membantu saya dalam menyelesaikan Karya Akhir ini .

Penulis menyadari bahwa Karya Akhir ini belum sempurna sehingga penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi kesempurnaan Karya Akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga Karya Akhir ini dapat berguna dan bermanfaat.

Medan, Mei 2008

(Putra Candika Silitonga)

ABSTRAK

Energi tidak dapat diciptakan danjuga tidak dapt dimusnahkan. Tetapi dapat digunakan dengan sebaik-baiknya. Untuk mengubah energi kalor menjadi energi air, digunakan penukar kalor dengan berbagai macam bentuk dan fungsinya.

Pengujian ini mencoba memanfaatkan energi yang diterima bumi untuk menyuling air laut menjadi air bersih yang dapat digunakan oleh masyarakat umum khususnya dibidang kesehatan.

Pada pengujian digunakan bak fiber dengan ukuran panjang 1 meter, lebar 1 meter tinggi 1 meter yang didesain dengan sudut 35 yang diinginkan dan digunakan proses konveksi bebas yang dipengaruhi oleh dengan bilangan Grasholf (Gr). Percobaan dilakukan 1 kali setiap hari selama 3 hari.

0

Pengukuran temperature digunakan alat sensor suhu penguji yang dihubungkan dengan sofeware. Dari hasil temperature air laut 27 C, dan temperature air bersih 30 C, dan hasil air bersih (distilasi) sebanyak 460 ml/hari. Dari hasil pengujian didapat bahwa hasil air distilasi terbanyak pada malam hari sebab pada malam hari suhu pada permukaan kaca lebih rendah dari pada suhu permukaan air laut sehingga terjadi penguapan dan hasil penguapan akan menempel pada permukaan kaca bagian dalam distilasi maka terjadilah bintik – bintik air pada permukaan kaca dalam bintik – bintik air tersebut akan turun menikuti kemiringan kaca ke penampungan air bersih (kanal) kemudian disalurkan kepenampungan terkhir melalui selang ke jerigen agar terjaga kebersihannya.

0

DAFTAR ISI

Kata Pengantar ………...………. i

Abstrak……….. iii

Daftar Isi ………...……….. iv

Daftar Gambar ………. vii

Daftar Tabel ……… ix

Daftar Grafik …… ………. x

Daftar Notasi ……… xii

BAB I PENDAHULUAN ……… 1

1.1. Latar Belakang ………. 1

1.2. Batasan Masalah………. 2

1.3. Tujuan ……… 2

1.4. Waktu dan Tempat………. 3

1.5. Sistematika Penulisan ……… ………... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA……… 5

2.1. Distilator ………...………...………. 5

2.1.1 Jenis – jenis Distilator...………....…….. . 7

2.1.2 Teori Dasar Perhitungan Sistem Distilasi... 8

2.2. Sensor Suhu... ………... 9

2.2.1. Jenis – jenis Sensor Suhu... … 9

2.3. Radiasi Matahari...………. 10

2.3.1. Geometri Radiasi Matahari... 10

2.4. Intensitas Radiasi Surya……. ………. 11

2.4.1. Intensitas Radiasi Surya Pada Bidang Permukaan... 18

2.4.2. Data Radiasi Matahari Di Wilayah Indonesia... 19

2.5 Dasar – dasar Perpindahan Kalor………….………... 21

2.7. Karakteristik Radiasi Dari Permukaan Yang Bertingkahlaku

Seperti Benda Hitam... 25

2.8. Kandungan Air Laut... 26

BAB III PERANCANGAN DAN PENGUJIAN SISTEM DISTILASI ENERGI SURYA TIPEATAP………... 30

3.1. Kriteria Perancangan ……….... 30

3.1.1. Rancangan Fungsional…...……….. 31

3.2. Data Perancangan dan Keadaan Lingkungan ………. 31

3.2.1. Perhitungan Radiasi Matahari……….. 32

3.3. Desain Alat Distilasi Air Tipe Atap Miring Dengan Variasi Sudut … ... 32

3.3.1. Dinding Ruang Distilator ………. 32

3.3.2. Bak Penampung Air ……… 34

3.3.3. Atap Kaca ……… 35

3.3.3.1. Atap Kaca Transparan ………. 35

3.3.4. Pipa – Pipa...……….. 38

3.3.5. Tempat Penampungan Air bersih………...…….. 39

3.3.6. Alat Ukur yang Dipergunakan……… 40

3.3.7. Titik- Titik Pengukuran……….. 42

3.4. Diagram Alir Proses Distilasi Energi Surya Tipe Atap… 44 3.5. Pengujin………. 47

BAB IV SISTEM MAINTENANCE... 70

4.1. Sistem Maintenance pada Bak Penampung Air... 70

4.2. Sistem Maintenance pada Kaca Transparan... 71

4.3. Sistem Maintenance pada Sensor... 71

4.4. Sistem Maintenance pada Kanal... 71

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN……… 72

5.1. Kesimpulan……… 72

5.2. Saran ……….. 73

Daftar Pustaka……… 74 Lampiran

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Proses kerja... ...………...…7

Gambar 2.2. Distilator... ………..8

Gambar 2.3 Distilator Tipe Satu Permukaan Kaca Miring...8

Gambar 2.4 Distilator Tipe Dua Permukaan Kaca Miring .……….………...10

Gambar 2.5. Jenis – Jenis Radiasi... ……...…….17

Gambar 2.6 Piranometer (kiri) dan Piranograp (kanan)...………..18

Gambar 2.7. Bola Surya...………..19

Gambar 2.8. Deklinasi Matahari, Posisi Pada Musim Panas...20

Gambar 2.9. Nilai Total, Normal Emisivitas dari Beberapa Benda...23

Gambar 2.10. Lautan Di Muka Bumi...……….…23

Gambar 2.11. Temperatur, Salinitas Dan Densitas Pada Laut Di Bawah 200 meter... Gambar 3.1 Ruang Distilator ...…………..26

Gambar 3.2. Kanal...27

Gambar 3.3. Bak Penampung Air...………...……….……...28

Gambar 3.4. Besar Sudut Yang Dibentuk...…..……29

Gambar 3.5. Dimensi Wadah Distilasi... ……….……32

Gambar 3.6. Window Glass...32

Gambar 3.7. Saluran Masuk Air Laut (kiri), Saluran Pembuangan Untuk Perawatan Basin (kanan)... ..33

Gambar 3.8. Saluran Air Keluar (air bersih)...34

Gambar 3.9. Penampungan Air Bersih Setelah Distilasi ...35

Gambar 3.11. Data Logger...37 Gambar 3.12. Distilator Dan Satu Set peralatan Komputer... Gambar 3.13. Penempatan Sensor... Gambar 3.14. Peletakan Sensor Pada Distilasi... Gambar 3.15 Diagram Alir Proses Dzistilasi...

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1. Waktu Vs Temperatur keseluruhan Grafik 4.2. Waktu Vs Kalor Konveksi

Grafik 4.3. Waktu Vs Kalor Konduksi Grafik 4.4. Effisiensi terhadap Waktu

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Satuan lain untuk Konstanta Surya ………..10

Tabel 2.2 Radiasi Penyinaran Matahari di Indonesia ………..12

Tabel 2.3 Elemen – elemen yang dikandung air laut ...21

Tabel 3.1 Letak titik pengukuran ……….29

Tabel 4.1. Data Temperatur keseluruhan hari kamis – jumat, Tanggal 11 April 2008 ...41

Tabel 4.2. Perhitungan Konveksi dari Data hari Jumat, tanggal 11 April 2008 ...47

Tabel 4.3. Perhitungan Perpindahan Kalor Konduksi data hari Jumat, tanggal11 April 2008 ... 53 Tabel 4.4. Konveksi, Konduksi, Radiasi dan Effisiensi data hari Jumat,

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Satuan Lain Untuk Konstanta Surya

Tabel 2.2 Radiasi Penyinaran Matahari di Indonesia Pebruari 2008 Tabel 2.3 Elemen Yang Dikandung Air Laut

Tabel 3.1 Letak Titik Pengukuran

Tabel 3.2 Data Yang Dimulai Pukul 20:00 Wib hari Kamis – Jumat Tanggal 10 – 11 April 2008

DAFTAR GRAFIK

Grafik 3.1 Data Pengukuran Temperatur Di jln. Karya No. 9 a. Grafik temperature kaca dalam

b. Grafik temperature ruang distilasi c. Grafik temperature dasar air d. Grafik temperature permukaan air

e. Grafik temperature dinding dalam distilasi f. Grafik temperature dinding luar distilasi g. Grafik temperature lingkungan

Grafik 3.2 Temperatur Keseluruhan Tanggal 10 – 11 April 2008 Grafik 3.3 Data Pengukuran Temperatur Di Fakultas Teknik USU

a. Grafik temperature kaca dalam b. Grafik temperature ruang distilasi c. Grafik temperature dasar air d. Grafik temperature permukaan air

e. Grafik temperature dinding dalam distilasi f. Grafik temperature dinding luar distilasi g. Grafik temperature lingkungan

DAFTAR NOTASI

GT = Intensitas Radiasi Surya yang diterima oleh permukaan bumi (W/m2).

GR = Radiasi Surya (4500 W/m2).

n = Jumlah hari, dihitung mulai 1 januari.

 = Sudut sinar datang terhadap garis Normal permukaan.  = Sudut deklinasi ( 0 )

 = Garis lintang dari posisi alat.

 = Kemiringan sudut permukaan dan alat.  = Sudut waktu.

q = Laju energi ( W ).

A = Satuan luas pada bidang (m2).

qkond = Laju perpindahan kalor dengan cara konduksi ( W ).

k = Konduktivitas thermal (W/m.K).

Akond = Luas penampang tegak lurus pada aliran kalor (m2).

dx

dT _{= Gradien temperatur dalam arah aliran kalor}

qkonv = Laju perpindahan kalor dengan cara konveksi ( W ).

Akonv = Luas permukaan perpindahan kalor (m2).

h = Koefesien konveksi (W/m2.K). Tf = Temperatur fluida ( K ).

Tw = Temperatur dinding ( K ).

 = Emivitas benda (0<<1).

T

 = Perbedaan temperatur ( K ).

 = Konstanta Stefan-Boltzman (5,67 x 10-8 W/m2.K4). qrad = Laju perpindahan kalor radiasi ( W ).

muap = Massa Penguapan (liter/jam.m2).

hfg = Panas laten penguapan (2308kJ/kg).  = Efisiensi (%).

Nu = Bilangan Nuselt (Nuselt Number). Pwd = Panjang wadah (m).

Pkaca = Panjang kaca (m).

Lwd = Lebar wadah (m).

ABSTRAK

Energi tidak dapat diciptakan danjuga tidak dapt dimusnahkan. Tetapi dapat digunakan dengan sebaik-baiknya. Untuk mengubah energi kalor menjadi energi air, digunakan penukar kalor dengan berbagai macam bentuk dan fungsinya.

Pengujian ini mencoba memanfaatkan energi yang diterima bumi untuk menyuling air laut menjadi air bersih yang dapat digunakan oleh masyarakat umum khususnya dibidang kesehatan.

Pada pengujian digunakan bak fiber dengan ukuran panjang 1 meter, lebar 1 meter tinggi 1 meter yang didesain dengan sudut 35 yang diinginkan dan digunakan proses konveksi bebas yang dipengaruhi oleh dengan bilangan Grasholf (Gr). Percobaan dilakukan 1 kali setiap hari selama 3 hari.

0

Pengukuran temperature digunakan alat sensor suhu penguji yang dihubungkan dengan sofeware. Dari hasil temperature air laut 27 C, dan temperature air bersih 30 C, dan hasil air bersih (distilasi) sebanyak 460 ml/hari. Dari hasil pengujian didapat bahwa hasil air distilasi terbanyak pada malam hari sebab pada malam hari suhu pada permukaan kaca lebih rendah dari pada suhu permukaan air laut sehingga terjadi penguapan dan hasil penguapan akan menempel pada permukaan kaca bagian dalam distilasi maka terjadilah bintik – bintik air pada permukaan kaca dalam bintik – bintik air tersebut akan turun menikuti kemiringan kaca ke penampungan air bersih (kanal) kemudian disalurkan kepenampungan terkhir melalui selang ke jerigen agar terjaga kebersihannya.

0

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Sejak zaman dahulu kala hingga kini manusia telah memanfaatkan panas dari sinar matahari yang diperoleh secara cuma-cuma. Panas dari sinar matahari ini telah memenuhi kebutuhan hidup manusia dalam banyak hal, contohnya dalam kehidupan sehari-hari manusia menggunakan panas dari sinar matahari untuk mengeringkan pakaian basah, mengeringkan bahan makanan, memperoleh garam dari laut, hingga saat ini masih digunakan untuk memperoleh listrik dan lain sebagainya.

Panas dari matahari ini sangat menguntungkan, baik dari segi ketersediaannya yang tak terbatas juga posisi geografis Indonesia yang strategis karena letaknya yang berada di daerah khatulistiwa. Energi surya dapat mengganti keperluan 20 – 60 % dari pemakaian bahan bakar. Bedasarkan letak lintang, bumi yang mengalami rotasi dapat menerima radiasi energi surya sebesar 751 x 1015 kWh/tahun. Sebagai negara dengan dua musim, Indonesia mempunyai keuntungan lebih besar dari segi lamanya musim kemarau berlangsung (dengan radiasi matahari lebih lama), jika di bandingkan dengan negara-negara yang memiliki empat musim dalam setahun. Di Indonesia setiap tahunnya musim panas berkisar 200 – 250 hari.

Dalam hal konversi energi, energi matahari tidak akan pernah habis selama keberadaan manusia, khususnya dengan kepedulian kita semua terhadap lingkungan untuk memeliharanya dengan baik. Hal ini juga dimaksudkan untuk mengantisipasi menipisnya cadangan bahan bakar yang tidak dapat diperbaharui, seperti gas alam, minyak bumi, batu bara dan lain sebagainya. Di lain pihak, masyarakat di beberapa kawasan di Indonesia mengalami kendala untuk memperoleh air bersih yang diperlukan sebagai salah satu sumber kebutuhan sehari-hari.

Salah satu dari sekian pemanfaatan energi matahari yang dapat diaplikasikan adalah sistem pengadaan atau produksi air bersih. Dengan memanfaatkan proses pembuatan atau pemisahan garam dari air laut, maka telah

dikembangkan suatu proses dengan sistem yang berfungsi memisahkan air bersih dari kandungan kotoran yang terdapat dalam air, yang tidak terbatas hanya dari air laut saja akan tetapi dapat berasal dari air sungai, air tanah, air kali maupun air lainnya dengan menggunakan tekhnologi sederhana. Tekhnologi ini akan terasa lebih berguna baik bagi masyarakat di pesisir pantai untuk memproduksi garam dan sekaligus air bersih khususnya untuk kebutuhan operasional klinik kesehatan (puskesmas).

Di sini diaplikasikan ilmu pengetahuan secara nyata dalam bidang pemanfaatan energi surya untuk proses distilasi air. Suatu prototipe distilasi air energi surya tipe atap telah dibuat dan diujicobakan untuk keperluan pengembangannya lebih lanjut.

.

1.2.Batasan Masalah

Dengan keterbatasannya baik kondisi maupun keadaan, maka Karya Akhir ini hanya membatasi masalah pada PERANCANGAN DAN PENGUJIAN DISTILASI AIR LAUT TIPE ATAP MENGGUNAKAN ENERGI SURYA berdasarkan kebutuhan air bersih (aquabides) pada beberapa klinik kesehatan di daerah-daerah di tepi laut. Dan untuk mendapatkan unjuk kerja sistem, penulis telah melaksanakan pengujian terhadap prototipe distilasi energi surya yang telah dibuat.

Batasan masalah dalam perencanaan distilasi air energi surya ini adalah : 1. Sistim kerja Distilasi Air Laut Tipe Atap pada umumnya, Khususnya

dengan menggunakan Energi Surya.

2. Bagian – bagian utama Distilasi dan Fungsinya. 3. Pengoperasian Distilasi.

1.3. Tujuan

Adapun tujuan dibuat Karya Akhir ini antara lain :

1. Mengetahui kerja dari Sistem Distilasi Energi Surya Tipe Atap, agar memperoleh air bersih yang baik dengan volume yang besar.

2. Mengaplikasiakan ilmu-ilmu yang telah diperoleh selama perkuliahan digunakan dalam perencanaan Sistem Distilasi Energi Surya Tipe Atap sebagai prototipe Kerja Akhir nantinya.

3. Mengetahui tentang cara perawatan dan perbaikan (maintenance) dari Sistem Distialsi Energi Surya Tipe Atap dengan bahan uji coba air laut. 4. Mengoptimalakan sudut kemiringan atap dan tipe-tipe isolator yang baik

supaya alat dapat menghasilakan air distilasi terbanyak.

1.4. Waktu dan Tempat

Waktu yang dibutuhkan untuk membuat alat ini serta melakukan pengujian dan analisa lebih kurang 2 bulan. Pengujian dilakukan di laboratorium Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

1.5. Sistematika Penulisan

Bab I. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1.2 Batasan Masalah 1.3 Tujuan

1.4 Waktu dan Tempa 1.5 Sistematika Penulisan Bab II. Tinjauan Pustaka 2.1 Distilator

2.2 Sensor Suhu

2.3 Radiasi Matahari 2.4 Intesitas Radiasi Surya

2.5 Dasar – dasar Perpindahan Kalor 2.6 Sifat – sifat Radiasi

2.7 Karakteristik Radiasi Dari Permukaan Yang Bertingkahlaku Seperti Benda Hitam

2.8 Kandungan Air Laut

Bab III. Perancangan Dan Pengujian Sistem Distilator Energi Surya Tipe Atap 3.1 Kriteria Rancangan

3.2 Data Perancangan dan Keadaan Lingkungan

3.3 Desain Alat Distilasi Air Tipe Atap Miring Dengan Variasi Sudut. 3.4 Diagram Alir Proses Distilasi Energi Surya Tipe Atap

3.5 Pengujian 3.6 Hasil Pengujian Bab IV. Sistem Maintanance

4.1 Sistem Maintenance pada Bak Penampung Air 4.2 Sistem Maintenance pada Kaca Transparan 4.3 Sistem Maintenance pada Sensor

4.4 Sistem Maintenance pada Kanal Bab V. Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan 5.2 Saran Daftar Pustaka Lampiran-Lampiran

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Distilator

Diantara beberapa pemanfaatan tenaga surya sebagai sumber energi, sistem distilasi adalah salah satu sistem sederhana yang berguna untuk memenuhi salah satu kebutuhan pokok manusia.

Dalam menghasilkan atau memproduksi garam dari air laut digunakan energi/tenaga surya untuk menguapkan airnya dan menghasilkan butiran garam, cara ini telah dilakukan sejak zaman dahulu kala oleh manusia. Dengan prinsip dasar menghasilkan garam ini, digunakan juga prinsip yang sama namun disini adalah untuk menghasilkan air bersih.

Semua sistem distilasi menggunakan prinsip yang sama, yaitu air (air payau, air laut) ditampung pada penampung dasar yang berwarna hitam, yang berfungsi untuk mengabsorbsi/menyerap energi surya/kalor untuk pemanasan sehingga dapat terjadi penguapan cairan yang akan menghasilkan air hasil distilasi (aquabides). Uap air hasil distilasi kemudaian menempel pada bagian dalam dari kaca penutup yang temperaturnya lebih rendah dari pada uap air itu sendiri dan kemudian terkondensasi dan ditampung pada bagian penampung hasil distilasi, kemudian dialirkan tempat penampung hasil distilasi.

Dengan pemikiran dasar pada sistem distilasi (penyulingan air laut), yakni memisahkan garam dan air laut yang didesalinasikan maka dimulailah perkembangan yang lebih luas, salah satunya adalah sistem distilasi. Berikut ini adalah suatu bentuk awal dari alat desalinasi yang mana juga diterapkan pada sistem distilasi.

Sistem distilasi atau juga biasa disebut Distilator mempunyai perbedaan dalam hal produksi, sistem distilasi berorientasi pada produksi air bersih sehingga air yang dimasukan (input) ke dalam distilator dapat berasal dari mana saja, sedangkan desalinasi inputnya hanya berasal dari air laut karena tujuannya adalah memperoleh garam. Sistem desalinasi dan sistem distilasi dapat disamakan sehingga untuk teori distilasi dapat digunakan teori desalinasi dan juga sebaliknya.

Maka dapat disimpulkan bahwa distilasi adalah sistem yang digunakan untuk memperoleh air bersih dengan cara memisahkan air dari kandungan kotoran-kotoran pada air yang didistilasikan (air kotor).

2.1.1 Jenis-jenis Distilator

1. Tipe satu permukaan kaca miring.

2. Tipe dua permukaan kaca miring

Gambar.2.4 Tipe dua permukaan kaca miring

2.1.2. Teori Dasar Perhitungan Sistem Distilasi

Didalam sistem distilasi terjadi proses penguapan air dengan cara pemanasan menggunakan energi surya, sehingga dihasilkan uap air yang terpisah dari kandungan unsur-unsur lainnya. Dalam menghasilkan uap air pada sistem distilasi ada empat temperatur yang terkait dalam proses distilasi. Yaitu temperatur permukaan air, termperatur dasar air, temperatur kaca dalam ruang distilasi dan temperatur ruang distilasi.

Tapi di sub ini yang akan dibahas adalah untuk menghitung massa uap air dan effsiensi distilasi. Untuk menghitung massa uap air digunakan rumus :

fg uap uap

h q

m  Liter/(jam.m2) ……… (2.1)

Sedangkan untuk effisiensi digunakan rumus :

% 100 x G q R uap 

 ……….. (2.2)

Keterangan :

q_uap : Kecepatan perpindahan panas oleh penguapan (W/m ) 2

muap : Kecepatan perpindahan massa penguapan (Laju distilasi), [Liter/(jam.m2)] hfg : Panas laten penguapan, (2308 kJ/kg)

GR : Radiasi surya, (W/m2)

 : Effisiensi (%)

2.2 Sensor Suhu

2.2.1 Jenis – jenis Sensor Suhu a. Sensor suhu Termokopel

Termokopel adalah sensor aktif terdiri dari 2 kawat yang berlainan jenis, salah satu ujungnya disambungkan dan ujung yang lain tidak disambung. Ujung yang disambung disebut sambungan (junction) dan ujung yang terbuka lainnya disebut terminal. Terminal termokopel hanya dapat memberikan tegangan bila terdapat perbedaan suhu antara sambungan dengan terminal.

b. Sensor suhu Termistor

Termistor adalah semikonduktor dimana kehantaran listriknya/hambatannya sangat dipengaruhi oleh suhu.

c. Sensor suhu LM 35

LM 35 didasarkan pada perubahan arus maju dioda yang dipasang di dalam IC sebagai sensor. Perubahan arus maju dioda ini selanjutnya dirubah menjadi tegangan kweluar oleh IC. Tegangan keluar ini akan sebanding dengan perubahan suhu yang diberikan pada IC. LM 35 ini mempunyai sensitivitas ≈ 10 mV/ C artinya setiap kenaikan suhu 1 C akan diperoleh kenaikan tegangan keluar sebesar 10 mV. Daerah operasi meliputi suhu mulai -550 _{C sampai dengan 150 C. LM 35} tidak banyak dipengaruhi noise sehingga cocok untuk pengukuran suhu yang jauh dari pusat kendali (operator).

0

0

0

2.3 Radiasi Matahari

Radiasi matahari adalah sinar yang dipancarkan dari matahari kepermukaan bumi, yang disebabkan oleh adanya emisi bumi dan gas pijar panas matahari. Radiasi dan sinar matahari dipengaruhi oleh berbagai hal sehingga pancarannya yang sampai dipermukaan bumi sangat bervariasi. Penyebabnya adalah kedudukan matahari yang berubah-ubah, revolusi bumi, dan lain sebagainya. Walaupun cuaca cerah dan sinar matahari tersedia banyak, besarnya radiasi supaya tiap harinya selalu berubah-ubah.

2.3.1. Geometri Radiasi Matahari

Untuk mengetahui energi radiasi yang jatuh pada permukaan bumi dibutuhkan beberapa parameter letak kedudukan dan posisi matahar, hal ini perlu

untuk mengkonversikan harga fluks berkas yang diterima dari arah matahari menjadi hubungan harga ekivalen ke arah normal permukaan.

Berikut ini adalah beberapa definisi yang digunakan, antara lain :

1. Sudut datang  adalah sudut antara sinar datang dengan normal pada permukaan pada sebuah bidang

2. Sudut latitude  pada suatu tempat adalah sudut yang dibentuk oleh garis radial ke pusat bumi pada suatu lokasi dengan proyeksi garis pada bidang equator. Sudut deklinasi berubah harga maksimum +23,450 pada tanggal 21 juni ke harga minimum -23,4500 pada tanggal 21 desember. Deklinasi 00 terjadi pada tanggal 21 maret dan 22 desembar.

3. Sudut Zenit _Zadalah sudut yang dibuat oleh garis vertikal ke arah zenit dengan garis ke arah titik pusat matahari.

4. Sudut Azimuth _Z adalah sudut yang dibuat oleh garis bidang horizontal antara garis selatan dengan proyeksi garis normal pada bidang horizontal. Sudut azimut posotif jika normal adalah sebelah timur dari selatan dan negatif pada sebelah barat dan selatan.

5. Sudut latitude  adalah sudut yang di buat oleh garis ke titik pusat matahari dengan garis proyeksinya pada bidang horizontal.

6. Sudut kemiringan (slope)  adalah sudut kemiringan yang di buat oleh permukaan bidang dengan horizontal.

2.4 Intesitas Radiasi Surya

Karena adanya perubahan letak matahari terhadap bumi maka intensitas radiasi surya yang tiba di permukaan buni juga berubah-ubah. Maka berkaitan

dengan hal tersebut di atas radiasi surya yang tiba pada suatu tempat di permukaan bumi dapat kita bedakan menjadi 3 jenis. Ketiga jenis radiasi itu adalah

1. Radiasi Lansung (direct radiation)

Intensitas radiasi lansung atau sorotan per jam pada sudut masuk normal Ibn dari persamaan berikut ini:

z b bn I I  cos

 ………. (2.3)

dimana Ib adalah radiasi sorotan pada sumbu permukaan horisontal dan cos_z adalah sudut zenit. Dengan demikian, untuk suatu permukaan yang dimiringkan dengan sudut  terhadap bidang horisontal, intensitas dari komponen sorotan adalah:

z T b T bn

bT I I

I    cos cos cos 

 ……… (2.4)

Dimana _T disebut sudut masuk, dan didefinisikan sebagai sudut antara arah sorotan pada sudut masuk normal dan arah komponen tegak lurus (900) pada permukaan bidang miring.

2. Radiasi Sebaran (diffuse radiation)

Radiasi sebaran yang disebut juga radiasi langit (sky radiation), adalah radiasi yang dipancarkan ke permukaan penerima oleh atmosfer, dan

karena itu berasal dai seluruh bagian hemisfer langit. Radiasi sebaran (langit) didistribusikan merata pada hemisfer (disebut distribusi isotropik), maka radiasi sebaran pada permukaan miring dinyatakan dengan :

      2 cos 0 , 1  d dT I

I ………. (2.5)

Dimana  adalah sudut miring dari permukaan miring dan Id menunjukan besarnya radiasi sebaran per jam pada suatu permukaan horisontal.

3. Radiasi Pantulan

Selain komponen radiasi lansung dan sebaran, permukaan penerima juga mendapatkan radiasi yang dipantulkan dari permukaan yang berdekatan, jumlah radiasi yang dipantulkan tergantung dari reflektansi  (albeldo) dari permukaan yang berdekatan itu, dan kemiringan permukaan yang menerima .Radiasi yang dipantulkan per jam, juga disebut radiasi pantulan.







_  _  2 cos 1 

 b d

rT I I

I ………. (2.6)

Dimana reflektansi  dianggap 0,20 – 0,25 untuk permukaan-permukaan tanpa salju dan 0,7 untuk lapisan salju yang baru turun, kecuali jika tersedia data yang lain.

Gambar 2.5 Jenis-jenis radiasi

Indonesia yang terletak di daerah tropis memiliki keadaan cuaca yang cukup berawan sehingga porsi radiasi hambur cukup besar. Alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran terhadap besarnya radiasi global di sebut Piranometer. Alat inimengukur besarnya radiasi matahari yang datang dan segala arah. Sedangkan untuk mengukur radiasi lansung kita menggunakan alat yang disebut Piranograp.

Gambar 2.6 Piranometer (kiri) dan Piranograp (kanan)

Lapisan luar dari matahari yang disebut fotosfer memancarkan suatu spektrum radiasi yang kontinu. Untuk pembahasan ini cukup dianggap matahari

sebagai sebuah benda hitam, sebuah radiator sempurna pada 5762 K. Dalam ilmu fotovoltaik dan studi mengenai permukaan tertentu, distribusi spektral adalah penting.

Gambar 2.7 Bola Surya

Dimana :

ds = Diameter matahari

R = Jarak rata-rata matahari – bumi.

Radiasi yang dipancarkan oleh permukaan matahari, ES, adalah sama dengan hasil perkalian konstanta Stefan-Bolzman , pangkat empat temperatur permukaan absolut TS4 dan luas permukaan ds2,

W T d

E_s . _s2 _s4 ……… (2.7)

Dimana  = 5,67 x 10-8 W/(m2.K4), temperatur permukaan Ts dalam K, dan diameter matahari ds dalam meter.dari gambar di atas dapat dilihat jari-jari R adalah sama dengan jarak rata-rata antara matahari dan bumi. Luas permukaan

bumi adalah sama dengan 4R2, dan fluksa radiasi pada satu satuan luas dari permukaan bola tersebut yang dinamakan iradiansi, menjadi

2 4 2 4R T d

G  s s

W/m2 ……….... (2.8)

Dengan garis tengah matahari 1,39 x 109 m, temperatur permukaan matahari 5762 K, dan jarak rata-rata antara matahari dan bumi sebesar 1,5 x 1011 m, maka fluksa radiasi persatuan luas dalam arah yang tegak lurus pada radiasi tepat diluar atmosfer bumi adalah:

2 2 11 4 4 3 2 2 9 4 4 .K 2 8 ) 10 5 , 1 ( ) 10 762 , 5 ( ) 10 39 , 1 ( ) /( 10 67 , 5 m x x K x x m x x m W x G  

= 1353 W/m2

Radiasi surya yang diterima pada satuan luasan di luar atmosfir tegak lurus permukaa matahari pada jarak rata-rata antara matahari dengan bumi disebut konstanta surya adalah 1353 W/m2 dikurangi intesitasnya oleh penyerapan dan pemantulan atmosfer sebelum mencapai permukaan bumi. Ozon di atmosfer menyerap radiasi dengan panjang gelombang pendek (ultraviolet), karbondioksida dan uap air menyerap sebagian radiasi dengan panjang gelombang yang lebih panjang (inframerah). Selain pengurangan radiasi bumi yang lansung atau sorotan oleh penyerapan tersebut, masih ada radiasi yang dipancarkan oleh molekul-molekul gas, debu, dan uap air dalam atmosfer sebelum mencapai bumi sebagai

radiasi sebaran, Pengukuran berikutnya terjadi apabila permukaan penerima radiasi itu tidak pada kedudukan tegak-lurus sorotan radiasi yang masuk.

Tabel 2.1 Satuan lain untuk Konstanta Surya Konstanta Surya ( Gsc )

1353 W/m2 429 Btu/(hr.ft2) 116.4 Langley/hr

4.871 MJ/m2.hr

(sumber “Tekhnologi Rekayasa Surya”, Diterjemahkan oleh Prof. Wiranto Arismunandar,)

Konstanta surya (G) adalah konstanta yang digunakan sebagai dasar acuan untuk mengetahui besarnya intensitas radiasi surya sebelum mengalami penurunan karena berbagai macam hambatan dalam perjalanannya menuju permukaan bumi. Hambatan yang timbul itu adalah seperti, ketika radiasi surya melewati lapisan-lapisan atmosfir, itu terjadinya yang mempengaruhi posisi matahari, posisi dan letak permukaan pada bumi, dan kondisi-kondisi lainnya.

Dari tabel diatas memuat konstanta surya dalam satuan lain. Satuan

langley sama dengan 1 kalori/cm2, adalah satuan yang umumnya dapat dijumpai dalam literatur mengenai radiasi surya, dimana 1 kalori = 4,187 Joul, maka 1 langley = 1 kalori/cm2 = 0,04187 MJ/m2, suatu faktor konversi yang sering digunakan.

2.4.1 Intensitas Radiasi Surya Pada Bidang Permukaan

Bumi berevolusi pada sumbunya selama 365 hari, bumi juga berrotasi pada sumbunya selama satu hari. Selama berevolusi dan berrotasi pada sumbunya bumi mengalami kemiringan terhadap sumbu vertikalnya sebesar 23,5O.

Gambar 2.8 Deklinasi matahari, posisi pada musim panas

Pada gambar diatas (gambar 2.8) dapat dinyatakan di dalam suatu hubungan persamaan sebagai berikut :

























sin cos .cos .cos

cos     ……… (2.9)

(sumber “Tekhnologi Rekayasa Surya”, Diterjemahkan oleh prof. Wiranto Arismunandar)

Dimana :

 : Sudut sinar datang terhadap garis normal permukaan

 : Sudut deklinasi

 : Garis lintang dari posisi alat

 : Kemiringan sudut permukaan dan alat

Besarnya sudut yang dialami bumi terhadap sumbu vertikalnya di sebut deklinasi. Dan deklinasi inilah yang mempengaruhi terjadinya distribusi sinar matahari dan energi panas surya pada bidang permukaan bumi.

Bila hasil perkalian intensitas surya yang diterima bumi dengan cosinus sudut sinar datang, maka besarnya laju energi yang diterima oleh suatu permukaan di bumi dengan luasan persegi dapat ditulis dengan persamaan.



cos . /A G_T

q  ……… (2.10)

(sumber “Tekhnologi Rekayasa Surya”, Diterjemahkan oleh prof. Wiranto Arismunandar)

Dimana :

q : Laju energi, (W)

A : Satuan luas pada bidang, (m2)

GT : Intensitas radiasi surya yang diterima oleh permukaan bumi, (W/m2)

 : Sudut sinar datang

2.4.2 Data Radiasi Matahari di Wilayah Indonesia

Bedasarkan data penyinaran matahari yang dihimpun dari beberapa lokasi di Indonesia, radiasi surya di Indonesia dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

 Untuk Kawasan Barat Indonesia (KBI) sekitar 4,5 kWh/m2/hari dengan variasi bulanan sekitar 10 %.

 Untuk Kawasan Timur Indonesia (KTI) sekitar 5,1 kWh/m2/hari dengan variasi bulanan 9 .

 Dengan demikian, kecepatan angin rata-rata di Indonesia sekitar 4,8kWh/m2/hari dengan variasi bulanan 9 %.

Catatan :

Pada tengah hari yang cerah radiasi sinar matahari di bumi mampu mencapai nilai 1000 W/m2 = 1 kW/m2 = 100mW/cm2.

Tabel 2.2 Radiasi Penyinaran Matahari di Indonesia Pebruari 2008

WILAYAH POTENSI RADIASI VARIASI

BULANAN Kawasan Barat

Indonesia (KBI) Per hari 4,5 kWh/m2 10 % Kawasan Timur

Indonesia (KTI) Per hari 5,1 kWh/m2 9 % Rata-Rata Wilayah

Indonesia 4,5 – 4,8 kWh/m2/hari 9,5 %

(sumber “htp;//theindonesiannoor.com/index2.html”.)

Kemudian diadakan suatu pendekatan Intensitas radiasi surya (GT) yang diterima oleh permukaan atmosfir bumi sesuai tanggal dan bulan sebagai waktu pelaksanaan, sehingga pada akhirnya radiasi surya yang tiba pada permukaan bumi akan berkurang. Intensitas surya yang diterima oleh permukaan atmosfir bumi dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

GT = GR

    _       25 . 365 360 cos 033 . 0

1 xn ………. (2.11)

Dimana :

GT : Intensitas radiasi surya yang diterima oleh permukaan bumi. GR : Konstanta surya (4500 W/m2). (sumber tabel 2.2)

n : Jumlah hari, dihitung mulai 1 januari

Maka untuk untuk menghitung radiasi matahari yang diserap,dibiaskan,dipantulkan oleh suatu permukaan kaca dengan persamaan 2.12 sebagai berikut :

qserap kaca = Absorbtansi x GT ……. ( 2.12.a) qbias kaca = Transmitansi x GT ……. ( 2.12.b) qpantul kaca

= Reflektansi x G

T ……. ( 2.12.c)

(sumber :htp//google.com;energi matahari;kolektor plat datar)

2.5 Dasar-Dasar Perpindahan Kalor

Definisi dari perpindahan kalor adalah berpindahnya energi dari suatu daerah ke daerah lainya sebagai akibat perbedaan suhu antara daerah-daerah tersebut. Secara umum perpindahan kalor dapat dukategorikan dalam tiga cara yang berbeda , yaitu :

a) Perpindahan kalor secara konduksi

Konduksi adalah suatu proses dimana kalor mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi menuju daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam satu media (padat, cair dan gas), atau antara media-media yang berlainan yang bersinggungan secara lansung. Untuk menghitung laju aliran secara

konduksi dapat dijabarkan dalam suatu persamaan yang dinyatakan dengan hukum Fourier, yaitu :

     

dx dT kA

q_kond ……….. (2.13)

(Sumber Holman, J.P Perpindahan Panas, hal. 2)

Dimana :

qkond : Laju perpindahan kalor dengan cara konduksi, (W) k : Konduktivitas thermal, (W/m.K)

Ε : Luas penampang tegak lurus pada aliran kalor, (m2)

dx dT

: Gradien temperatur dalam arah aliran panas

Dalam aliran kalor konduksi, perubahan energi terjadi karena hubungan molekul secara lansung tanpa adanya perpindahan molekul-molekul yang cukup besar.

b) Perpindahan Kalor Secara Konveksi

Konveksi adalah proses perpindahan kalor dengan kerja gabungan dan kalor konduksi, menyimpan energi dan gerakan mencampur. Perpindahan kalor secara konveksi sangat penting sebagai mekanisme perpindahan kalor antara permukaan benda padat dan cairan atau gas.

Panas secara konveksi menurut cara menggeraknnya dibagi dua bagian yaitu :

 Konveksi alamiah (free convection) terjadi jika gerakan mencampur berlansung, semata-mata akibat dari perbedaan kerapatan yang disebabkan oleh gradien massa jenis.

 Konveksi paksa (forced convection) terjadi jika gerakan mencampur di sebabkan oleh suatu alat dari luar, seperti pompa atau kipas.

Pada umumnya,. Perpindahan kalor dengan cara konveksi antara suatu permukaan dengan suatu fluida dapat dihitung dengan suatu persamaan, yaitu :



W f



konv hAT T

q   ……… (2.14)

(Sumber Holman, J.P Perpindahan Panas, hal. 11)

Dimana :

qkonv : Laju perpindahan panas dengan cara konveksi, (W) A : Luas permukaan perpindahan kalor, (m2)

h : Koefesien konveksi, (W/(m2.K)) Tf : Temperatur fluida, (K)

Tw : Temperatur dinding, (K)

c) Perpindahan Kalor Secara Radiasi

Radiasi adalah proses dimana kalor mengalir dari benda bersuhu tinggi menuju ke suatu benda yang bersuhu lebih rendah, bila benda-benda itu terpisah dalam ruangan dan bahkan bila terdapat ruang hampa di antara benda-benda tersebut. Untuk menghitung laju pancaran radiasi pada suatu permukaa dapat digunakan persamaan sebagai berikut :

4 . .

.  

 A T

q  ………... (2.15)

Dimana :

q : Laju perpindahan kalor radiasi, (W)

 : Emisivitas benda, (0<<1)

 : Konstanta Stefan-Boltzznann, 5,67 x 10-8 W/(m2.K4)

T

 : Perpindahan temperatur, (K)

A : Luas permukaan bidang, (m2)

2.6 Sifat-Sifat Radiasi

Pada gelombang elektromagnet berjalan melalui suatu medium (vakum) dan mengenai suatu permukaan atau medium lain maka sebagian gelombang akan dipantulkan, sedangkan gelombang yang tidak dipantulkan akan menembus ke dalam medium atau permukaan yang dikenainya. Pada saat melalui medium gelombang secara berkelanjutan akan mengalami pengurangan. Jika pengurangan tersebut berlansung sampai tidak ada lagi gelombang yang akan menembus permukaan yang dikenainya maka permukaan itu disebut sebagai benda yang bertingkahlaku seperti benda hitam.

Jika gelombang melalui suatu medium tanpa mengalami pengurangan hal ini disebut sebagai benda (permukaan) transparan dan jika hanya sebagian dari gelombang yang mengalami pengurangan hal ini disebut sebagai permukaan semi transparan. Suatu benda bertingkahlaku seperti benda hitam, transparan atau semi transparan tergantung kepada ketebalan lapisan materialnya. Benda logam biasanya bersifat seperti benda hitam. Benda non logam umumnya memerlukan ketebalan yang lebih besar sebelum benda ini bersifat seperti benda hitam.

Permukaan yang bersifat seperti benda hitam tidak akan memantulkan cahaya radiasi yang diterimanya, oleh karena itu kita sebut sebagai penyerap paling baik atau permukaan hitam. Jadi permukaan yang tidak memantulkan radiasi akan terlihat hitam oleh kita karena tidak ada sinar radiasi yang dipantulkan mengenai mata kita. Benda hitam merupakan penyerap dan penghasil energi yang baik pada setiap panjang gelombang dan arah radiasi.

2.7 Karakteristik Radiasi dari Permukaan yang Bertingkahlaku Seperti Benda Hitam

Sifat dari permukaan radiasi (emisivitas) didefinisikan sebagai perbandingan radiasi yang dihasilkan oleh permukaan terhadap radiasi yang dihasilkan oleh permukaan benda hitam pada temperatur yang sama. Emisivitas mempunyai nilai yang berbeda tergantung kepada panjang gelombang dan arahnya. Nilai emisivitas bervariasi dari 0 sampai dengan 1, dimana benda hitam mempunyai nilai emisivitas 1.

Beberapa kesimpulan yang dapat diperoleh dari gambar tersebut adalah :

 Emisivitas dari permukaan metalic umumnya kecil, hanya sekitar 0,02 untuk emas dan perak yang dilapisi.

 Keberadaan dari layers oxide sangat penting dalam meningkatkan emisivitas dari permukaan metalic. Hal ini dapat dilihat dari perbedaan nilai 0,1 untuk stainless steel yang teroksidasi ringan dengan nilai yang hampir mendekati 0,5 untuk stainless steel yang teroksidasi berat.

 Emisivitas dari non konduktor umumnya besar, melebihi nilai 0,6.

 Emisivitas dari konduktor meningkat dengan peningkatan temperatu, walaupun demikian emisivitas juga tergantung kepada sifat-sifat khusus dari material. Emisivitas dari non konduktor mungkin meningkat atau menurun dengan peningkatan temperatur.

Kesimpulan terakhir yang dapat diambil bahwa emisivitas dari suatu materi sangat tergantung kepada sifat atau ciri khas dari permukaan material tersebutyang dipengaruhi oleh proses manupacturing, perlakuan panas, serta reaksi kimia dengan lingkungan sekitarnya.

2.8 Kandungan Air Laut

Pada suatu air laut mempunyai berbagai macam kandungan elemen yang berbentuk ion-ion,dan air laut mempunyai pH berkisar 7,5 – 8,4. Pada tabel berikut ini dapat dilihat kandungan yang dimiliki air laut.

Tabel 2.3. Elemen-elemen yang dikandung air laut

(sumber : www.seafriend.org.nz/oceano/seawater html)

Chemical ion valence

concentration ppm, mg/kg

part of salinity %

molecular weight

mmol/ kg

Chloride Cl -1 19345 55.03 35.453 546

Sodium Na +1 10752 30.59 22.990 468

Sulfate SO4 -2 2701 7.68 96.062 28.1

Magnesium Mg +2 1295 3.68 24.305 53.3

Calcium Ca +2 416 1.18 40.078 10.4

Potassium K +1 390 1.11 39.098 9.97

Bicarbonate HCO3 -1 145 0.41 61.016 2.34

Bromide Br -1 66 0.19 79.904 0.83

Borate BO3 -3 27 0.08 58.808 0.46

Strontium Sr +2 13 0.04 87.620 0.091

Fluoride F -1 1 0.003 18.998 0.068

Sesuai dengan tabel diatas dapat dilihat dimana tempat-tempat yang mengandung salinitas yang tinggi dan yang rendah pada lautan di muka bumi ini sebagai berikut :

Gambar 2.10. Lautan di muka Bumi

(sumber : www.seafriend.org.nz/oceano/seawater html)

Gambar 2.11. Temperatur, Salinitas dan Densitas pada lautan dibawah 200 meter

BAB III

PERANCANGAN DAN PENGUJIAN SISTEM DISTILASI ENERGI SURYA TIPE ATAP

3.1. Kriteria Rancangan

Distilator yang akan dirancang diharapkan akan mampu menghasilkan jumlah air bersih (volume) sebanyak1,5 liter dalam satu hari. Volume sebesar ini diperoleh dari penelitian atas kebutuhan beberapa klinik, dan hasil penelitian tersebut memberikan data kepada penulis bahwa kebutuhan akan air bersih (aquabides) suatu klinik dalam satu sebulan adalah 150 liter.

Alat yang dirancang ini sangat berguna untuk memenuhi kebutuhan masyarakat, khususnya masyarakat yang membutuhkan air bersih untuk kebutuhan sehari-hari, seperti di daerah pantai, daerah air payau ataupun untuk keperluan kesehatan seperti di klinik atau di puskesmas.

Kriteria rancangan alat yang akan dibuat adalah :

1. Kontruksi yang dipergunakan dalam pembuatan alat dibuat sederhana, sehingga memungkinkan dibuat oleh masyarakat umum yang kemampuannya dalam merakit alat terbatas.

2. Bahan-bahan kontruksi mudah didapat, sehingga diharapkan dari biaya perakitan rendah, sesuai dengan keadaan masyarakat banyak dan perawatannya mudah.

3. Kontruksi alat harus kuat dan tahan lama, dengan demikian umur ekonomis dan teknis dari alat itu cukup lama sehingga dapat memberi kuntungan pada pemilik, setidaknya pengembalian alat dalam jangka waktu yang cukup.

4. Cara kerja alat itu sendiri cukup sederhana dan mudah untuk dimengerti. 5. Ukuran dan bentuk alat tidak menyulitkan penerapannya.

3.1.2. Rancangan Fungsional

Sistem distilator surya tipe atap yang akan dirancang di sini terdiri dari beberapa rancangan utama yaitu :

1. Wadah atau penampang penyerap dengan bahan dasar fiber.

2. Penutup menggunakan kaca, karena kontruksi dari wadah distilator tersebut ialah tipe atap sehingga pemasangannya cukup mudah.

3. Pipa PVC (Polyvinyl Chlorida) untuk saluran masuknya air kotor (Inlet) dan saluran air tempat keluarnya air bersih (Outlet).

4. Tempat penyimpanan air yang terbuat dari bahan plastik (jerigen) dandilengakapi juga dengan selang, yang kebersihannya dijaga agar hasil dari distilasinya bersih dan layak pakai.

3.2. Data Perancangan Dan Keadaan Lingkungan

Dengan perkiraan cuaca cerah agak mendung dan sinar matahari terhadap permukaan bumi adalah tegak lurus, dan data lainnya seperti kondisi lingkungan yang diperoleh untuk daerah Universitas Sumatera Utara, Medan adalah berikut :

 Posisi Medan ( ) : 20 27’ – 20 47’ LU 980 35’ – 980 44’BT

 Temperatur ambien : 29 0C

 n (dihitung mulai 1 januari) : 101 hari

 Deklinasi ( ) : 23,450

 Sudut kemiringan distilator () : 35 0

 Sudut sinar matahari () : 0 (matahari tegak lurus bumi)

 Garis lintang letak distilator : 20 27 LU Data lain yang direncanakan adalah :

1. t air (ketinggian permukaan air) = 0,1 m 2. Taa (temperatur awal air) = 27 0C 3. Tak (temperatur awal kaca) = 27 0C 4. Taf (temperatur awal fiber) = 27 0C

3.2.1. Perhitungan Radiasi Matahari

(Sumber “Teknologi Rekayasa Surya”, Diterjemahkan oleh Prof. Wiranto Arismunandar) GR = 4500 W/m2

n = 101 hari

Pers 2.11 _

     _        25 , 365 360 cos 033 , 0 1 xn G

G_{T R}

_      _        25 , 365 101 360 cos 033 , 0 1 4500 x GT

G_T 4475,36 W/m2

Dengan Pers 2.9 cos sin.sin



 



cos.cos



 



.cos

cos 0,913460492 Maka sudut datang matahari =  = 240

GT = Intensitas radiasi surya yang diterima oleh permukaan bumi =

4465,35 W/m2, sehingga kita dapat menghitung radiasi matahari yang diterima oleh suatu permukaan seluas 1 m2. Dengan sudut sinar datangnya sebesar . Dengan pers (2.10)

 cos . T G A q _ 2 2 / 4088 / 06 , 4088 913460492 , 0 36 ,

4475 x W m W m

A

q _{  }

3.3. Desain Alat Distilasi Air Tipe Atap Miring Dengan Variasi Sudut. 3.3.1. Dinding Ruang Distilator

Data dinding penyerap panas yang digunakan, baik untuk lapisan luar maupun lapisan dalam adalah sebagai berikut :

 Jenis bahan : Fiber glass

 Massa jenis () : 700 kg/m3

Ada 3 bagian utama dari dinding ruang distilator yaitu : 1. Penampang dasar dengan data sebagai berikut :

 Panjang penampang dasar () = 1 m

 Lebar penampang dasar ( l ) = 1 m

 Tebal penampang dasar ( t ) = 0,002 m 2. Dinding belakang ruang distilator :

 Tinggi dinding dari dasar = 1 m

 Tebal dinding = 0,002 m

 Panjang dinding = 1m

Gambar 3.1 Ruang Distilator

3. Tempat penampung kondensat (Kanal)

Tempat penampung kondensat adalah bagian dari sistem distilai yang akan menampung aliran kondensat, sebelum akhirnya dialirkan ke tempat penampung air bersih. Letak dari penampung kondensat adalah pada bagian bawah dari sambungan kaca penutup. Dimensi yang dipergunakanlah plat alumunium yang dibentuk dengan bentuk ‘U’ diameter 0,05 dan panjangnya adalah sepanjang wadah penampung yaitu 1 m.

Gambar 3.2 Kanal

3.3.2. Bak Penampung Air (Wadah)

Di dalam memilih bahan yang akan dipergunakan untuk wadah atau penampung dasar ada beberapa kriteria yang dipergunakan, yaitu :

 Daya tahan.

 Kemampuan dan harga.

 Mudah dalam pemakaian dan pemeliharaannya.

Wadah air yang akan dibuat dalam perencanaa sistem distilasi air tenaga surya adalah memiliki panjang wadah (Wadah) 100 cm dan lebar (lWadah)

100 cm serta memiliki kapasitas tampung air (M) yang akan didistilasi sebesar 1 00 liter. Dalam perencanaan ini bahan yang dipilih harus memiliki daya hantar panas yang baik, kuat dan tidak rusak dalam waktu yang lama.

Untuk dipilih fiber glass yang memiliki sifat-sifat :

 Konduktivitas thermal (k) = 0,05 W/m.K

Pandangan depan pandangan samping

Pandangan belakang

Gambar 3.3 Bak Penampung Air (Wadah) 3.3.3. Atap Kaca

3.3.3.1. Atap Kaca Transparan

Pada pembahasan sebelumnya telah diketahui bahwa sudut kemiringan yang dibentuk oleh atap kaca adalah sebesar 350 dan karena luas penampang dasar (Ab) sudah diketahui yaitu 1 m2, maka direncanakan ukuran kaca penutupnya

sebagai berikut :

Lebar penampang dasar adalah 100 cm maka dengan rumus segitiga istimewa (Salah satu sudutnya memebentuk sudut 900), maka lebar kaca penutup adalah :

Gambar 3.5 Dimensi wadah distilasi

Palas = 100 cm sudut yang dibentuk kaca penutup adalah 350

hbak = 100 cm

hair = 30 cm

h

 = hbak – hair =100 – 30 = 70cm

Jadi panjang kaca adalah :

P2 kaca = h2 P2atas

P2 kaca = 702 + 1002 Pkaca = 14900

Pkaca = 122 cm2 Pkaca = 1,22 m2

Sedangkan lebar kaca penutup adalah panjang wadah ditambah 2 cm pada tiap sisinya, sehingga lebar kaca penutup adalah :

Tebal kaca (tkaca) diambil 5 mm = 0,005 m, hal ini karena kaca penutup

cukup luas sehingga rentan terhadap lengkungan dan juga agar kaca penutup kuat ketika ditopang oleh wadah distilasi, yaitu ditopang sepanjang 2 cm pada sisin kanan-kirinya. Dengan pertimbanagan pengadaan bahan dipasaran dan juga dari segi biaya, maka dipilih jenis kaca Window Glass yang memiliki sifat dan

spesfikasi sebagai berikut :

 Panjang : 1,22 m

 Lebar : 1,4 m

 Tebal : 0,005 m

 Pembiasan (Transmitansi) : 0,85

 Penyerapan (Absorbtansi) : 0,06

 Pemantulan (Reflektansi) : 0,09

Gambar 3.6 Window Glass

Maka dapat dihitung radiasi surya yang diserap, dibias, dipantulkan: 1. Radiasi surya yang diserap (qserap kaca)

qserap kaca = Absorbtansi x GT

= 0,06 x 4475,36W/m2 = 268,52 W/m2

2. Radiasi surya yang dibiaskan (qbias kaca)

q

(bias kaca) = Transmitansi x GT

q

(bk)= 0,85 x 4475,36 W/m2

q

(bk) = 3804,05 W/m2

3. Radiasi surya yang dipantulkan ( qpantul kaca)

q

pantul kaca

=

reflektansi x GT

q

(p)= 0,09 x 4475,36 W/m2

q

(p)= 402,78 W/m2

Dari data diatas dapat diketahui kalor radiasi dan effisiensi kaca ()

q

rad

= G

R

– q

pantul

- q

serap

q

rad = 4500 W/m2 – 402,78 W/m2– 268,52

W/m2

q

rad

= 3828,7

W/m2

Maka effisiensi kaca :

% 100 x G q R rad kaca   % 100 / 4500 / 7 , 3828 2 2 x m W m W kaca   % 08 , 85  kaca 

3.3.4. Pipa – Pipa

Untuk saluran air laut dan saluran pembuangan untuk perawatan basin dipergunakan pipa PVC dengan diameter 1 inchi atau 2,54 cm = 0,0254 m dengan jumlah 1, pipa lurus panjang 20 cm dengan jumlah 1, 2 pipa siku. Dan untuk saluran air keluar dipergunakan selang dengan diameter ½ inchi = 1,27 cm = 0,0127 m sepanjang 25 cm.

Gambar 3.7. Saluran masuk air laut (kiri), Saluran pembuangan untuk perawatan basin (kanan)

Gambar 3.8 Saluran air keluar (air bersih)

3.3.5. Tempat Penampungan Air Bersih

Untuk menampung air bersih hasil distilasi dipergunakan jerigen bening, sehingga produk air bersih bisa terlihat. Ukuran jerigen yang dipergunakan adalah yang berkapasitas 4 liter.

3.3.6 Alat Ukur Yang Dipergunakan

Pada pengujian ini ada beberapa alat ukur yang akan dipergunakan, diantaranya :

1. Alat ukur temperatur air pada basin

Untuk mengukur temperatur air, dalam pengujian ini dipergunakan sensor yang LM 35. Pada pengujian ini digunakan 2 (dua) buah sensor temperatur jenis LM 35.Alat ukur atau sensor ini ditempatkan di dalam air yang ada pada basin (untuk temperatur air) dan di permukaan air ( untuk temperatur permukaan air ) 2. Alat ukur untuk temperatur kaca penutup

Untuk mengukur temperatur kaca penutup dipergunakan 2 (dua) buah sensor permukaan (surface sensor) LM 35 yang diletakan

pada bagian dalam dari kaca penutup (untuk temperatur kaca dalam) dan diletakan pada bagian luar kaca penutup (untuk temperatur kaca luar). Pemasangan sensor ini harus benar-benar rata menempel pada permukaan kaca penutup sehingga tidak terjadi kesalahan pembacaan dan pengukuran.

3. Alat ukur temperatur lingkungan

Untuk pengukuran suhu ambient digunakan 2 (dua) buah sensor

LM 35. Yang diletakan di dinding pada bagian dalam ruang distilasi (untuk temperatur ruang distilasi) dan di dinding bagian luar ruang distilasi (untuk temperatur lingkungan). Untuk pengukuran pada keadaan terbuka (outdoor measurement), transducer atau sensor harus dilindungi dari radiasi matahari

lansung atau yang terpantulkan, dengan menempatkannya di dalam suatu kotak pelindung yang berventilasi baik serta dicat putih.

Gambar 3.10 Sensor LM 35

4. Data logger

Data logger sangat dibutuhkan pada waktu pengujian, karena dalam pengujian yang dilakukan dengan menggunakan energi listrik sebagai sumber tenaga (power) dan apabila sewaktu-waktu

listrik padam, maka data logger akan mengambil alih penyimpanan data. Di dalam data logger terdapat sebuah baterai dimana baterai ini sebagai energi cadangan pada waktu listrik mati.

5. Alat pembacaan dan hasil pengukuran

Untuk hasil pengukuran yang telah dilakukan dapat kita lihat/baca pada layar komputer dan kemudian dapat kita simpan di dalam komputer, untuk itu diperlukan satu set peralatan komputer.

Gambar 3.9. Distilator dan satu set peralatan computer

3.3.7 Titik-titik Pengukuran

Dalam melakukan pengujian titik pengukuran sangat penting, yang bertujuan untuk menentukan daerah/letak yang akan diukur temperaturnya pada sistem distilasi melalui sensor pengukur temperatur. Sistem distilasi energi surya yang akan di ukur memiliki 7 (tujuh) titik pengukuran, yaitu :

1. Temperatur air pada basin (Tair)

2. Temperatur permukaan air (T p. air)

3. Temperatur pada permukaan kaca bagian dalam (Tkd)

4. Temperatur pada permukaan dinding bagian luar (Tdl)

5. Temperatur pada permukaan dinding bagian dalam (Tdd)

6. Temperatur ruang distilasi (Trd)

Tabel 3.1 letak titik pengukuran

No Simbol Satuan Keterangan

1 Tair (T3) 0C Temperatur air pada basin

2 Tuda (T4) 0C Temperatur permukaan air

3 Tkd (T1) 0C Temperatur kaca dalam

4 Tkl (T7) 0C Temperatur kaca luar

5 Tamb (T6 ) 0C Temperatur lingkungan

6 Trd (T2) 0C Temperatur ruangan distilasi

`7 Tdd (T5) 0C Temperatur dinding distilasi

dalam

Gambar 3.10. Penempatan Sensor Keterangan :

a : Wadah (basin) b : Kaca

c : Air kotor keluar

d : Air kotor masuk (input) e : Air distilasi keluar (output) ket : 1 – 4 = sensor LM 35

Gambar 3.10. Gambar peletakan Sensor pada Distilasi

3.4. Diagram Alir Proses Distilasi Energi Surya Tipe Atap

Semua sistem distilasi menggunakan prinsip yang sama, yaitu air (air payau, air laut) ditampung pada penampung dasar yang berwarna hitam, yang berfungsi untuk mengabsorbsi/menyerap energi surya/kalor untuk pemanasan sehingga dapat terjadi penguapan cairan yang akan menghasilkan air hasil distilasi (aquabides). Uap air hasil distilasi kemudaian menempel pada bagian dalam dari kaca penutup yang temperaturnya lebih rendah dari pada uap air itu sendiri dan kemudian terkondensasi dan ditampung pada bagian penampung atau Kanal kemudian dialirkan ke tempat penampung hasil distilasi terakhir.

Keterangan :

1a. Saluran air masuk (air laut) tampak dari luar dan pengisian dilakukan dengan manual.Dengan menggunakan corong. Dan diameter pipa saluran masuk (air laut) 1 inchi atau 0,0254m.

1b. Saluran air masuk tampak dari dalam ruang distilator.

2a. Satu set peralatan koputer yang terkoneksi dengan tujuh buah sensor LM 35 melalui kabel LPT 1.

3a. Data Logger yang terhubung lansung dengan sensor LM 35, yang berfungsi membaca suhu yang dideteksi sensor dan dikirim ke program Visual Basic 06 melalui kabel LPT 1.

4a. Bak penampung air laut yang berukuran 1m x 1m, dan mampu menampung air laut maksimal 200 liter, tetapi yang dikehendaki dalam pengujian ini sebesar 100 liter.

4b. Saluran Kanal sepanjang 1m, yang berfungsi untuk mengumpulkan air yang mengalir dari bawah kaca dalam distilasi yang merupakan hasil dari penguapan yang mengembun dibawah kaca dalam dan akhir mencair. Kemudian akan disalurkan melalui corong ke pengumpulan air bersih.

4c. Tujuh buah sensor LM 35 yang ditempatkan di tempat yang dikehendaki dalam pengujian yang selalu terkoneksi dengan Data Logger selama 24 jam. 4d. Saluran keluar air sisa yang tidak terdistilasi yang bertujuan untuk membuang

air sisa dan sebagai saluran perawatan ruang distilator. Dan pipa saluran keluar berdiameter 1 inchi atau 0,0254m.

5a. Tempat penampungan hasil air distilasi, dan dipergunakan jerigen yang bening agar produk air bersih dapat dilihat.

6a. Hasil air distilasi yang diukur dalam gelas ukur. Dan air yang dihasilkan sebanyak 460 liter/hari atau 0.02 Liter/jam.

3.5. Pengujian

Pengujian dan pengambilan data sistem distilasi energi surya dilakukan Laboratorium Teknologi Mekanik Industri. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui cara kerja alat yang dibuat, dan mengetahui cara membaca data yang dihasilkan data Logger yang digunakan. Lamanya waktu pengujian dilakukan dari siang jam 14.00 sampai sore jam 16.00.

Selain pengujian dilakukan di Lab. Teknologi Mekanik Industri pengujian juga dilaksanakan di rumah Ibu Norma Pardede dengan alamat Jl. Karya No. 9 Sei Agul, dengan durasi waktu pengujian mulai pagi jam 08.00 sampai besok paginya jam 08.00 setelah itu diperoleh data yang akan diolah untuk diambil dari hasil pengujian yang terbaik. Untuk pengujian dibutuhkan 2 – 3 hari.

3.6 Hasil Pengujian

a. Hasil pengujian di jln Karya No. 9

TABEL 3.2 DATA YANG DIMULAI PUKUL 20:00 WIB HARI KAMIS – JUMAT, TANGGAL 10 – 11 APRIL 2008

T (Waktu) T1 (Kaca Dalam) T2 (Ruang Distilasi) T3 (Dasar Air) T4 (Permu kaan Air) T5 (Dinding Distilasi dalam) T6 (Dinding Luar) T7 (Lingku ngan)

20:00 30 31 36 34 31 28 27

20:10 30 31 33 33 31 28 26

20:20 30 31 34 33 31 28 28

20:30 30 31 33 34 31 28 28

20:40 30 31 33 33 31 28 28

20:50 30 31 32 33 31 27 28

21:00 30 31 34 33 33 28 27

21:10 30 31 33 34 33 28 27

21:20 29 31 33 34 32 27 25

21:30 29 30 39 33 32 30 24

21:40 28 31 33 32 30 28 28

21:50 29 30 33 33 31 27 26

22:00 29 30 33 42 31 28 27

22:10 29 30 33 31 31 28 28

22:20 28 30 32 33 32 28 28

22:30 29 30 33 33 31 27 28

22:40 29 30 31 33 31 28 27

22:50 28 30 31 33 31 28 28

23:10 29 30 39 32 29 26 28

23:20 21 29 32 32 30 27 27

23:30 21 30 33 32 29 27 27

23:40 21 29 42 32 30 27 25

23:50 21 29 32 32 29 26 26

0:00 21 29 31 32 29 27 26

0:10 21 29 33 32 29 27 27

0:20 21 28 30 32 29 27 26

0:30 21 29 32 32 28 27 26

0:40 21 28 31 35 29 27 26

0:50 21 28 33 31 28 27 26

1:00 21 29 33 31 29 27 26

1:10 21 29 35 31 29 26 28

1:20 21 28 36 31 28 26 31

1:30 21 29 31 31 28 26 26

1:40 21 29 31 31 28 26 27

1:50 21 29 32 31 28 27 26

2:00 21 29 30 47 28 27 27

2:10 21 29 31 31 29 27 27

2:20 21 28 27 31 29 26 28

2:30 21 28 31 31 29 26 28

2:40 21 27 29 31 29 26 27

2:50 26 28 27 30 29 26 28

3:00 27 27 31 30 28 25 25

3:10 26 28 33 30 29 26 28

3:20 26 28 30 31 28 26 26

3:30 26 28 27 31 28 26 25

3:40 27 28 30 31 28 26 26

3:50 27 28 39 31 29 26 31

4:00 27 28 31 31 30 26 26

4:10 27 27 29 42 29 26 26

4:20 26 28 33 48 29 26 24

4:30 27 27 24 41 29 26 25

4:40 26 27 33 39 28 24 24

4:50 27 26 33 29 28 25 26

5:00 26 27 39 29 28 24 26

5:10 26 28 30 29 28 24 28

5:20 27 28 33 31 28 24 24

5:30 26 28 31 29 28 26 27

5:40 27 28 33 29 29 27 24

5:50 27 28 29 29 29 26 27

6:00 28 30 28 31 30 26 27

6:10 28 30 31 31 30 26 26

6:20 28 31 34 32 30 26 22

6:30 29 34 33 35 31 27 28

6:40 31 34 33 36 31 28 27

6:50 32 35 29 36 34 29 31

7:00 35 36 33 37 40 31 28

7:10 36 37 28 38 36 31 33

7:30 40 35 32 36 39 35 32

7:40 40 35 35 36 37 35 30

7:50 37 35 32 36 37 34 33

8:00 37 34 31 35 37 33 30

8:10 37 35 33 36 37 33 31

8:20 35 36 31 38 35 33 33

8:30 35 41 39 42 35 33 27

8:40 38 40 32 43 38 36 33

8:50 42 39 36 42 37 36 36

9:00 52 43 33 44 43 42 33

9:10 45 44 27 45 42 38 33

9:20 43 44 37 45 42 38 33

9:30 53 46 44 47 44 43 38

9:40 52 49 37 50 47 40 35

9:50 53 49 36 50 46 42 36

10:00 56 51 42 52 47 43 42

10:10 56 51 35 53 46 42 41

10:20 56 46 40 48 46 43 40

10:30 57 43 44 44 46 44 43

10:40 57 42 38 44 47 43 42

10:50 49 43 35 44 44 39 36

11:00 44 44 38 45 42 37 35

11:10 46 50 40 53 42 39 38

11:20 47 53 43 54 42 40 36

11:30 47 54 40 55 42 38 40

11:40 53 54 44 55 44 42 38

11:50 51 55 44 56 45 44 42

12:00 54 57 42 58 45 43 38

12:10 55 58 41 59 46 44 40

12:20 57 57 38 58 48 46 40

12:30 57 57 42 59 51 46 40

12:40 58 57 43 59 50 46 31

12:50 57 44 44 51 51 48 38

13:00 58 46 44 49 49 46 38

13:10 57 49 45 50 49 45 48

13:20 53 49 36 50 46 42 36

13:30 56 51 42 52 47 43 42

13:40 56 51 35 52 46 42 41

13:50 56 46 40 48 46 43 40

14:00 57 43 44 44 46 44 43

14:10 57 42 38 44 47 43 42

14:20 49 43 35 44 44 39 36

14:30 44 44 38 45 42 37 35

14:40 46 50 40 53 42 39 38

14:50 47 53 43 54 42 40 36

15:00 47 54 40 55 42 38 40

15:10 53 54 44 56 44 42 38

15:20 51 55 44 56 45 44 42

15:30 54 57 42 58 45 43 38

15:50 57 57 38 58 48 46 40

16:00 57 57 42 59 51 46 40

16:10 58 57 43 59 50 46 41

16:20 57 56 44 58 51 48 38

16:30 58 55 44 58 49 46 38

16:40 57 51 45 55 49 45 40

16:50 56 47 42 48 49 46 34

17:00 55 42 43 47 48 46 33

17:10 49 41 43 46 45 44 33

17:20 43 40 44 44 42 39 30

17:30 41 40 44 44 41 36 33

17:40 40 38 42 44 40 35 32

17:50 39 37 43 41 38 34 31

18:00 38 37 43 40 40 35 33

18:10 37 36 42 39 37 35 33

18:20 37 36 39 40 39 35 32

18:30 35 35 38 40 36 33 31

18:40 35 35 38 39 36 33 31

18:50 35 35 40 39 35 31 31

19:00 34 35 37 38 34 31 31

19:10 34 35 37 38 35 31 31

19:20 35 35 38 38 35 31 31

19:30 34 35 42 37 34 32 30

19:40 34 34 37 37 36 31 30

19:50 33 34 37 37 35 31 31

BAB IV

SISTEM MAINTENANCE

Distilasi Energi Surya Tipe Atap ini digunakan untuk menghasilkan air bersih dengan menggunakan prinsip kondensasi. Untuk meningkatkan kinerja kerja pada alat ini perlu dilakukan pemeliharaan serta perawatan – perawatan untuk menjunjung kelancaran kerja dan meningkatkan kualitas mutu Air yang dihasilkan. Sistem Maintenance ini dilakukan agar terciptanya pengontrolan yang rutin dan sesuai dengan perincian perkiraan alat - alat apa saja yang rusak dan alat apa saja yang harus diperbaiki (diganti). Adapun sistem maintenance yang dilakukan pada Distilasi Energi Surya Tipe Atap ini ialah sebagai berikut :

4.1 Sistem Maintenance pada Bak Penampung Air

Pada peralatan yang sebenarnya, menggunakan fiber dengan ketebalan 2 mm. adapun perawatan yang dilakukan berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan adalah sebagai berikut :

a. Melakukan pembersihan pada Bak Penampung Air bagian dalam 1 bulan sekali.

b. Melakukan pengecekan 1 minggu sekali untuk melihat kebocoran pada fiber. c. Melakukan pengecatan apabila cat pada fiber sudah mulai terkelupas.

4.2 Sistem Maintenance pada Kaca Transparan

Adapun sistem perawatan yang dilakukan adalah :

a. Melakukan pembersihan pada kaca 2 hari sekali pada bagian luar kaca agar tidak menghalangi penyerapan panas.

b. Melakukan pengecekan 2 minggu sekali pada kebocoran lem setiap sisi kaca.

4.3 Sistem Maintenance pada Sensor

a. Melakukan pemeriksaan 1 minggu sekali bagian – bagian kabel sensor apakah ada yang lepas dengan cara melihat layar komputer apakah angaka suhunya berjalan.

b. Melakukan pembersihan debu 3 minggu sekali pada bagian – bagian data logger agar tidak terjadi hubungan singkat.

4.4 Sistem Maintenance pada Kanal

a. Melakukan pembersihan 1 sebulan pada kanal agar kualitas airnya dapat terjaga.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan.

 Pada pengujian sistem distilasi yang terbuat dari bahan Fiber Glass dengan dimensi panjang wadah (basin) = 1 m dan lebar wadah = 1 m, dimensi panjang kaca penutup 1,22 m dan lebar kaca 1,04 m dan tipe atap dengan sudut kerja 350, volume air setelah distilasi tertinggi untuk satu harinya didapat 460 ml sedangkan yang direncanakan 1,5 liter.

 Produksi air setelah distilasi sebanyak 0,02 liter/jam atau 20 ml/jam.

 Data hasil perhitungan selalu lebih besar dari data pengukuran, sehingga dibutuhkan tingkat ketelitian dalam pengukuran.

 Percobaan Distilasi dilengkapi dengan sensor suhu pada titik pengukuran yang sudah ditentukan. Sensor ini bertujuan untuk mendeteksi perubahan suhu setiap 10 menit.

 Dari hasil percobaan yang dilakukan selama 24 jam mulai pagi jam 08.00 sampai besok paginya jam 08.00 maka pada malam hari dari pukul 22:00 WIB – 06:00 WIB air yang dihasilkan lebih banyak dibandingkan pada siang hari yang panas. Ini disebabkan karena pada malam hari perbedaan temperatur permukaan air laut jauh lebih tinggi dibanding temperatur kaca dalam, sehingga terproses penguapan air laut untuk naik ke atas mencari temperatur yang lebih rendah.

5.2. Saran

 Bedasarkan pengujian, masih terdapat selisih yang sangat jauh dari hasil yang direncanakan maka diperlukan lagi pengembangan-pengembangan sehingga sistem yang dirancang bisa menghasilkan volume air bersih yang lebih besar.

 Sistem distilasi energi surya yang dirancang memiliki kapasitas wadah sebesar 200 liter dan produk air bersihnya sebanyak 460 ml/hari. Atau 0,46 liter/hari. Sistem distilasi ini sangat cocok untuk daerah pesisir pantai yang kesulitan dalam mendapatkan air bersih dan pada kelinik kesehatan/puskesmas yang membutuhkan air bersih tiap saat.

 Ukuran penampang dasar dapat diperbesar dengan ketinggian air kotor antara 1 m hingga 1.5 m, sehingga produk air setelah distilasi akan semakin banyak, karena pemanasan air kotor akan lebih cepat.

DAFTAR PUSTAKA

1. Jansen, Ted J. “Teknologi Rekayasa Surya”, Diterjemahkan oleh Prof. Wiranto Arismunandar dari “Solar Engineering Technology”, 1995. 2. Holman, JP. “Perpindahan Kalor”, Ahli Bahasa oleh Ir. E. Jasfi, Msc. Dari

“ Heat Transfer”, 1986

3. Koestoer, Dr. Ir. Raldi, Artono. “Perpindahan Kalor” Edisi Pertama, Jakarta : Salemba Teknika, 2002.

4. www.ebook.com (Teknologi Rekayasa Surya) 5. www.ebook.com (Solar Distilation)

6. www.ebook.com (Solar Thermal)

7. www.Solarthermal.com (Grasholf Number and Prandtl Number)

DAFTAR PUSTAKA

1. Jansen, Ted J. “Teknologi Rekayasa Surya”, Diterjemahkan oleh Prof. Wiranto Arismunandar dari “Solar Engineering Technology”, 1995. 2. Holman, JP. “Perpindahan Kalor”, Ahli Bahasa oleh Ir. E. Jasfi, Msc. Dari

“ Heat Transfer”, 1986

3. Koestoer, Dr. Ir. Raldi, Artono. “Perpindahan Kalor” Edisi Pertama, Jakarta : Salemba Teknika, 2002.

4. www.ebook.com (Teknologi Rekayasa Surya) 5. www.ebook.com (Solar Distilation)

6. www.ebook.com (Solar Thermal)

7. www.Solarthermal.com (Grasholf Number and Prandtl Number)

Grafik Waktu VS Temperatur keseluruhan Data hari jum'at, Tangggal 23 April 2008

0 10 20 30 40 50 60 14: 1 0 14: 2 0 14: 3 0 14: 4 0 14: 5 0 15: 0 0 15: 1 0 15: 2 0 15: 3 0 15: 4 0 15: 5 0 16: 0 0 Waktu T e m p er at u r º C

T1 (Kaca Dalam)

T2 (Ruang Distilasi)

T3 (Dasar Air)

T4 (Permukaan Air)

T5 (Dinding Distilasi)

T6 (Dinding luar Distilasi)

t Viskositas β(Koefisien Grashof Nuselit k q

T1 T2 T2 T4 T3 T.ra ∆T Pr Kinematik ν2 Kond.Termal) g L3 A (Gr) C Number (W/moC) Konveksi

oC K (m2/s) oC K (Nu) x 10-3 (h) (W/m2)

14:10 37 31 304 35 27 31 4 0.707 1.86450 1.6E-05 0.032 0.003 9.81 1 1 4885994386 0.27 65.460 0.0265 1.738 6.950

14:20 47 33 306 45 27 36 12 0.707 1.87366 1.6E-05 0.030 0.003 9.81 1 1 1.3429E+10 0.27 84.272 0.0267 2.250 26.995

14:30 49 34 307 46 30 38 12 0.706 1.87823 1.6E-05 0.029 0.003 9.81 1 1 1.2873E+10 0.27 83.379 0.0268 2.232 26.785

14:40 43 35 308 43 30 37 8 0.706 1.88281 1.7E-05 0.029 0.003 9.81 1 1 8234929657 0.27 74.562 0.0268 2.002 16.014

14:50 42 34 307 40 36 38 6 0.706 1.87823 1.6E-05 0.029 0.003 9.81 1 1 6436714363 0.27 70.114 0.0268 1.877 11.262

15:00 42 35 308 41 33 37 6 0.706 1.88281 1.7E-05 0.029 0.003 9.81 1 1 6176197243 0.27 69.388 0.0268 1.863 11.177

15:10 40 35 308 41 33 37 6 0.706 1.88281 1.7E-05 0.029 0.003 9.81 1 1 6176197243 0.27 69.388 0.0268 1.863 11.177

15:20 43 35 308 43 33 38 8 0.706 1.88281 1.7E-05 0.029 0.003 9.81 1 1 8234929657 0.27 74.562 0.0268 2.002 16.014

15:30 41 35 308 40 34 37 5 0.706 1.88281 1.7E-05 0.029 0.003 9.81 1 1 5146831036 0.27 66.296 0.0268 1.780 8.899

15:40 37 35 308 37 33 35 2 0.706 1.88281 1.7E-05 0.029 0.003 9.81 1 1 2058732414 0.27 52.723 0.0268 1.415 2.831

15:50 36 35 308 37 30 34 2 0.706 1.88281 1.7E-05 0.029 0.003 9.81 1 1 2058732414 0.27 52.723 0.0268 1.415 2.831

T5 T6 T7 Koef. q t

(waktu) Dinding Dinding Lingkungan ∆T Dinding Persegi Dinding Segitiga Stotal Konduksi konduksi

Distilasi Luar

Dinding (m)

Tepi (m)

Sudut

(m) Sdp (m)

Dinding (m)

Sudut

(m) Sd∆ (m) Sst (m) (k)

14:10 36 35 33 1 150 0.162 0.0003 150.1623 175 0.378 0.0003 350.0006 500.1629 0.0273770 13.69296

14:20 41 40 40 1 150 0.162 0.0003 150.1623 175 0.378 0.0003 350.0006 500.1629 0.0274528 13.73087

14:30 45 43 38 2 150 0.162 0.0003 150.1623 175 0.378 0.0003 350.0006 500.1629 0.0275286 27.53757

14:40 43 40 33 3 150 0.162 0.0003 150.1623 175 0.378 0.0003 350.0006 500.1629 0.0279834 41.98878

14:50 42 38 33 4 150 0.162 0.0003 150.1623 175 0.378 0.0003 350.0006 500.1629 0.0282108 56.43998

15:00 40 38 33 2 150 0.162 0.0003 150.1623 175 0.378 0.0003 350.0006 500.1629 0.0282866 28.29582

15:10 40 38 33 2 150 0.162 0.0003 150.1623 175 0.378 0.0003 350.0006 500.1629 0.0282866 28.29582

15:20 41 40 37 1 150 0.162 0.0003 150.1623 175 0.378 0.0003 350.0006 500.1629 0.0283624 14.18582

15:30 41 38 34 3 150 0.162 0.0003 150.1623 175 0.378 0.0003 350.0006 500.1629 0.0285140 42.78493

15:40 38 36 32 2 150 0.162 0.0003 150.1623 175 0.378 0.0003 350.0006 500.1629 0.0284382 28.44747

15:50 36 35 32 1 150 0.162 0.0003 150.1623 175 0.378 0.0003 350.0006 500.1629 0.0285140 14.26164

Grafik t VS Temperatur keseluruhan

Data hari jum'at, Tangggal 11 April 2008

0

10

20

30

40

50

60

70

20

:0

0

20

:3

0

21

:0

0

21

:3

0

22

:0

0

22

:3

0

23

:0

0

23

:3

0

0:

00

0:

30

1:

00

1:

30

2:

00

2:

30

3:

00

3:

30

4:

00

4:

30

5:

00

5:

30

6:

00

6:

30

7:

00

7:

30

8:

00

8:

30

9:

00

9:

30

10

:0

0

10

:3

0

11

:0

0

11

:3

0

12

:0

0

12

:3

0

13

:0

0

13

:3

0

14

:0

0

14

:3

0

15

:0

0

15

:3

0

16

:0

0

16

:3

0

17

:0

0

17

:3

0

18

:0

0

18

:3

0

19

:0

0

19

:3

0

20

:0

0

Waktu

Te

m

p

er

a

tu

r º

C

T1 (Kaca Dalam) T2 (Ruang Distilasi) T3 (Dasar Air) T4 (Permukaan Air) T5 (Dinding Distilasi) T6 (Dinding luar Distilasi) T7 (Lingkungan)

Lampiran A

Dimensi Alat Distilasi Air Laut Tipe Atap

Dengan Menggunakan Energi Surya

No. Ukuran Utama Bahan Fungsi

1. Windows (122 x 104 cm) Kaca Menerima energi

Surya dari matahari

2. Fiber L = 100 cm P = 100 cm h = 100 cm

Fiber Glass Penampungan Air Distilasi (air Laut) 3. Pipa Pengisian D = 1”

Pipa Pembuangan D = ¾ “

Pipa PVC (Polyvinyl

Clhorida)

Saluran Pengisian Air Distilasi dan Pembuangan Air Kotor Distilasi

4. Selang D = ½ “ Plastik Saluran

Penyimpanan Air Bersih

5. Kanal D = 10 cm Tebal = 0.5 mm

Alumunium Penampungan Air

bersih yang turun dari permukaan bagian bawah kaca distilasi

6. Jerigen Penampungan V = 5 ltr Plastik Sebagai tempat penampungan air Bersih (akhir)

7. Sensor LM 35 Ic LM 35 Sebagai

Lampiran B

Lampiran 1.

Lampiran 2

Distilator tampak Depan Distilator tampak Samping

Saluran Air masuk Tutup saluran air masuk dan pembuangan

Saluran air keluar Tutup saluran keluar (pembuangan)

Saluran keluar air bersih Kanal (penampung kondesat)

Kaca transparan (Window Glass) Air bersih hasil distilasi dalam gelas ukur

Penguapan pada siang hari Pengembunan yang menempel dikaca

Lampiran 3

Faktor Konversi

Panjang : Energi :

12 in = 1 ft 1 ft. lbf = 1.356 J 2.54 cm = 1 in 1 kWh = 3413 Btu 1 μm = 10-6 m = 10—4 cm 1 hp. h = 2545 Btu

Massa : 1 Btu = 252 cal 1 kg = 2.205 lbm 1 Btu = 778 ft. lbf 1 slug = 32.16 lbm Tekanan :

450 g = 1 lbfm 1 atm = 14.696 lbf / in 2

= 2116 lbf / ft 2

Gaya : 1 atm = 1.01325 105 Pa

1 dyn = 2.248 10-6 lbf 1 in Hg = 70.73 lbf / ft 2 1 lbf = 4.48 N

105 dyn = 1 N

Konversi ke Satuan SI

Panjang : Volume :

1in = 0.0254 m 1 in3 = 1.63871  10-5 m3 1ft = 0.3048 m 1 ft3 = 0.0283168 m3

1mi = 1.60934 km 1 gal = 231 in3 = 0.0037854 m3

Luas : Massa :

1in2 = 0.0254 m 1 lbm = 0.45359237 kg 1ft2 = 0.3048 m Densitas :

1mi2 = 1.60934 km 1 lbm / in 3

= 2.76799  104 kg / m3

Tekanan : 1 lbm / ft

3 _{= 16.0185 kg / m}3

1 N/m2 = 1 Pa Gaya :

1 atm = 1.01325  105 Pa 1 dyn = 10-5 N 1 lbf / in

2

Distilator tampak Depan Distilator tampak Samping

Saluran Air masuk Tutup saluran air masuk dan pembuangan

Saluran air keluar Tutup saluran keluar (pembuangan)

Saluran keluar air bersih Kanal (penampung kondesat)

Kaca transparan (Window Glass) Air bersih hasil distilasi dalam gelas ukur

Penguapan pada siang hari Pengembunan yang menempel dikaca

Massa : 1 Btu = 252 cal 1 kg = 2.205 lbm 1 Btu = 778 ft. lbf

1 slug = 32.16 lbm Tekanan :

450 g = 1 lbfm 1 atm = 14.696 lbf / in 2

= 2116 lbf / ft 2

Gaya : 1 atm = 1.01325 105 Pa

1 dyn = 2.248 10-6 lbf 1 in Hg = 70.73 lbf / ft 2

1 lbf = 4.48 N

105 dyn = 1 N

Konversi ke Satuan SI

Panjang : Volume :

1in = 0.0254 m 1 in3 = 1.63871  10-5 m3 1ft = 0.3048 m 1 ft3 = 0.0283168 m3

1mi = 1.60934 km 1 gal = 231 in3 = 0.0037854 m3

Luas : Massa :

1in2 = 0.0254 m 1 lbm = 0.45359237 kg

1ft2 = 0.3048 m Densitas :

1mi2 = 1.60934 km 1 lbm / in 3

= 2.76799  104 kg / m3

Tekanan : 1 lbm / ft

3 _{= 16.0185 kg / m}3

1 N/m2 = 1 Pa Gaya :

1 atm = 1.01325  105 Pa 1 dyn = 10-5 N 1 lbf / in

2