Page 1
i
DESTILASI AIR ENERGI SURYA VERTIKAL DENGAN
SOLAR TRACKER
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan
Mencapai derajat Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Oleh :
RETTA TRI WICAKSONO
NIM : 135214045
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2016
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 2
ii
VERTICAL SOLAR WATER DISTILLATION
WITH SOLAR TRACKER
FINAL PROJECT
As Partial Fulfillment of Requirements to Obtain
Strata 1 (S1) Bachelor Degree in the Department of Mechanical Engineering
Presented by:
RETTA TRI WICAKSONO
NIM: 135214045
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2016
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 3
TIJGAS AKHIR
I}ESTILASI AIR EI{ERGI SURYA VERTIKAT DEI{GAN
SOLAR TRACKER
disusun oleh.
RETTA TRI WICAKSONO
NIM: 135214045
Telah disetujui oleh:
Pembimbing 1 Pembimbing 2
A. Prasetyadi, S.Si., M.Si. Purwadianto, S.T, M.T
nl
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 4
DESTILASI AIR ENERGI SURYA VERTIKAL DEI\GAN
SOLAR TRACKER
Telah dipertahankan di hadapan dewan penguji
Pada tanggal 26 Agustus 2016
Susunan Dewan Penguji
Nama lengkap Tanda Tangan
Ketua
Sekretaris
Anggota 1
Anggota 2
Tugas akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Yogyakafte, 26 Agustus 2}rcFakultas Sains dan Teknologi
lJniversitas Sanata Dharma
Yogyakarta
/*
iv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 5
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir
dengan judul :
DESTILASI AIR ENERGI SURYA VERTIKAL DENGAN
SOLARTRACKER
Yang dibuat untuk melengkapi persyaratan yang wajib ditempuh untuk
menjadi Sarjana Teknik pada Program Strata- 1 , Program Studi Teknik Mesin,
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Sejauh yang saya ketahui
bukan merupakan tiruan dari tugas ahir yang sudah dipublikasikan di Universitas
Sanata Dharma maupun di Perguruan Tinggi manapun. Kecuali bagian informasi
dicantumkan dalam daftar pustaka, sebagaimana layaknyakarya ilmiah.
Yogyakart a, 26 Agustus 2016
Penulis
'etta Tri Wicaksono
(r3s21404s)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 6
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma
Nama : Retta Tri Wicaksono
Nomor Mahasiswa : 135214045
Demi pengemb angan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan
Universitas Sanata Dharmakarya ilmiah dengan judul :
DESTILASI AIR ENE,RGI SURYA VERTIKAL DENGAN
SOLARTRACKER
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan
kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimp?fl, 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 tzrn dari saya maupun memberi
royalti kepada saya selama masih mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenamya
Yogyakarta,26 Agustus 20I 6
Yang men
ta Tri Wicaksono
(13s21404s)
vi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 7
vii
ABSTRAK
Destilasi adalah proses penjernihan air dari material padat/zat-zat yang tidak
diinginkan melalui proses penguapan dan pengembunan. Tujuan dari penelitian ini
adalah membuat alat destilasi air energi surya model vertikal yang menggunakan solar
tracker, mengukur jumlah air yang terdestilasi, menghitung efisiensi teoritis dan aktual.
Alat destilasi air surya vertikal terdiri dari sebuah kolektor dengan tiang
penyangga. Pada alat destilasi air surya vertikal dengan solar tracker menggunakan
tiang penyangga bergerak, pada tiang dan kaki penyangga terdapat sambungan tempat
gear box dan bearing sehingga kolektor dapat bergerak berotasi pada tiang. Parameter
pengukuran meliputi temperatur permukaan kaca, temperatur air, temperatur udara
sekitar, dan volume air hasil destilasi.
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan diperoleh pada hari pertama efisiensi
alat destilasi air jenis vertikal dengan menggunakan solar tracker efisiensi aktualnya
mencapai 4,46%, sedangkan alat destilasi air vertikal konvensional efisiensi aktualnya
4,23%. Pada hari kedua alat destilasi air vertikal dengan menggunakan solar tracker
efisiensi aktualnya mencapai 23,72%, sedangkan alat destilasi air vertikal konvensional
efisiensi aktualnya mencapai 5,15%. Pada hari ketiga alat destilasi air vertikal dengan
menggunakan solar tracker efisiensi aktualnya mencapai 5,80%, sedangkan destilasi
air vertikal konvensional efisiensi aktualnya mencapai 8,33%.
Kata kunci : destilasi air, energi surya jenis vertikal solar tracker
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 8
viii
ABSTRACT
Distillation is a water purification process of unwanted solid materials /
substances that by evaporation and condensation. The purpose of this study is to make
vertical model of solar water distillation that use solar tracker, to measures the amount
of distilled water, calculate the theoretical and actual efficiency.
Vertical solar water distillation equipment consists of a collector with pole to
stand it. On vertical solar water distillation with solar tracker, the collector was placed
at moveable pole connected with gear box and device. The measured parameters of the
systems are temperature of the cover, temperature of the absorber, volume of water
distilled, and solar radiance.
The result shows that on the first day efficiency of vertical type water
distillation equipment by using solar tracker have actual efficiency 4,46%, while the
conventional vertical water distillation equipment the actual efficiency was 4,23%. On
the second day vertical water distillation equipment using solar tracker actual
efficiency 23,72%, while the conventional vertical water distillation equipment actual
efficiency 5,15%. On the third day vertical water distillation equipment using solar
tracker actual efficiency 5,80%, while the conventional vertical water distillation actual
efficiency reached 8,33%
Keywords: water distillation, solar energy, solar tracker
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 9
ix
KATA PENGANTAR
Saya haturkan segala puji dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas
berkat dan bimbingannya baik jasmani maupun rohani, sehingga tugas akhir ini
dapat diselesaikan dengan baik dan tepat. Tugas akhir yang berjudul “Destilasi Air
Energi Surya vertikal dengan Solar Tracker”.
Tugas akhir disusun sebagai salah satu syarat kelulusan Program Studi
Teknik Mesin di Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta, Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bimbingan dan bantuan
berbagai pihak, baik material maupun spiritual. Oleh karena itu, pada kesempatan
ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Sudi Mungkasi, S.Si, M.Math.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Ir. PK. Purwadi,M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
3. A. Prasetyadi, S.Si, M.Si., selaku dosen pembimbing yang telah banyak
membantu dan memberikan bimbingan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.
4. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T., yang telah membimbing dalam proses
pembuatan alat dan penelitian Tugas Akhir ini.
5. Doddy Purwadianto, S.T.,M.T., selaku dosen pembimbing akademik yang
telah memberikan dukungan dalam pembuatan Tugas Akhir ini.
6. Dr. Drs. Vet. Asan Damanik, M.Si., selaku dosen mata kuliah pra skripsi
yang sudah memberikan masukan selama pembuatan tugas akhir.
7. Seluruh dosen Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Univertas
Sanata Dharma, yang telah memberikan pengetahuan selama kuliah.
8. Keluargaku tercinta, Ari Sarno (Bapak), Kuswandari (Ibu), Rento Ari
Nugroho (Kakak Pertama), Janung Kusdiantoro (Kakak Kedua), yang selalu
mendukung, memberikan doa, semangat dan bantuan baik moril maupun
materi kepada penulis.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 10
9. Teman dan sahabat:Adit, Gery, Gilang, Yose, Yosep, vincent, oka, Vina,
Ragil, Dika, Willy, Wiranto, Herwin, Hotma, Anas, Andre, Andrew, Morgan,
Tito, Rio, Yudha, Felix, Damar, Dani, Prima, Deki, dan teman-teman teknik
mesin yang tidak bisa disebutkan satu per satu.
10. Berbagai pihak yang secara langsung maupun tidak langsung memberikan
bantuan baik material maupun moril kepada penulis.
Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu kritik dan saran
yangbersifat membangun sangat diharapkan guna perbaikan yang lebih sempurna
di masa yang akan datang serta demi perkembangan ilmu pengetahuan.
Yogyakart a, 26 Agustus 2016
Penulis
etta Tri Wicaksono
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 11
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i
HALAMAN JUDUL ...................................................................................... ii
LEMBAR PERSETUJUAN .......................................................................... iii
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR .................... v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ...................... vi
ABSTRAK ...................................................................................................... vii
ABSTRACT .................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR .................................................................................... ix
DAFTAR ISI ................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xv
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xivv
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 2
1.3 Tujuan Penelitian .............................................................................. 3
1.4 Batasan Masalah ............................................................................... 3
1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................... 4
2.1 Pengertian Destilasi .......................................................................... 4
2.2 Landasan Teori ................................................................................. 4
2.3 Tinjauan Pustaka ............................................................................... 7
BAB III METODE PENELITIAN ............................................................... 9
3.1 Alat Penelitian .................................................................................. 9
3.1.1 Alat Destilasi Surya Vertikal ......................................................... 9
3.2 Variasi Alat ....................................................................................... 16
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 12
xii
3.3 Variabel yang Diukur ....................................................................... 17
3.4 Langkah Penelitian ........................................................................... 18
3.5 Alat pendukung pengambilan data ................................................... 18
3.6 Analisis Data ..................................................................................... 19
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................... 20
4.1 Data Penelitian .................................................................................. 19
4.2 Hasil Penelitian ................................................................................. 27
4.3 Pembahasan ...................................................................................... 29
BAB V PENUTUP .......................................................................................... 34
5.1 Kesimpulan ....................................................................................... 34
5.2 Saran ................................................................................................. 35
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 36
LAMPIRAN .................................................................................................... 37
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 13
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram T-V ................................................................................ 5
Gambar 2.2 Skema Proses Destilasi ................................................................ 5
Gambar 3.1 Gambar alat destilasi air energi surya jenis vertikal .................... 9
Gambar 3.2 (a) Alat destilasi vertikal tiang bergerak (b) Alat destilasi vertikal
tiang diam. ..................................................................................... 10
Gambar 3.3 Komponen alat distilasi ................................................................ 11
Gambar 3.4 Skema kolektor ............................................................................. 12
Gambar 3.5 Rongga air masuk ......................................................................... 13
Gambar 3.6 Tempat penampungan air ............................................................. 13
Gambar 3.7 Skema bagian – bagian kolektor .................................................. 14
Gambar 3.8 Bagian-bagian tiang penyangga ................................................... 15
Gambar 3.9 Desain tiang alat destilasi vertikal ................................................ 15
Gambar 3.10 Alat destilasi air energi surya vertikal konvensional (a) tampak
depan dan (b) tampak atas. ........................................................... 16
Gambar 3.11 Alat destilasi air energi surya vertikal dengan menggunakan solar
tracker (a) tampak depan dan (b) tampak atas............................... 16
Gambar 3.12 Alat destilasi air energi surya vertikal dengan menggunakan solar
tracker (a) posisi awal tampak atas dan (b) posisi akhir tampak atas. 17
Gambar 4.1 Grafik perbandingan efisiensi teoritis dan efisiensi aktual pada alat
destilasi air energi surya vertikal dengan menggunakan solar tracker
dan alat destilasi air energi surya konvensional pada hari pertama. 29
Gambar 4.2 Grafik perbandingan efisiensi aktual dan teoritis pada alat destilasi
air energi surya vertikal dengan solar tracker dan alat destilasi air
energi surya vertikal konvensional pada hari kedua. .................... 31
Gambar 4.3 Gambar 4. 3 Grafik perbandingan efisiensi aktual dan efisiensi
teoritis pada alat destilasi air energi surya vertikal dengan solar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 14
xiv
tracker dan alat destilasi air energi surya vertikal konvensional pada
hari ketiga.. .................................................................................... 32
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 15
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Tabel hasil destilasi air pada alat destilasi air energi surya vertikal
konvensional pada hari pertama ………………………………… 21
Tabel 4.2 Tabel hasil destilasi air pada alat destilasi air energi surya vertikal
dengan menggunakan solar tracker pada hari pertama ………… 22
Tabel 4.3 Tabel hasil destilasi air pada alat destilasi air energi surya vertikal
konvensional pada hari kedua …………………………………… 23
Tabel 4.4 Tabel hasil destilasi air pada alat destilasi air energi surya vertikal
dengan menggunakan solar tracker pada hari kedua …………… 24
Tabel 4.5 Tabel hasil destilasi air pada alat destilasi air energi surya vertikal
konvensional pada hari ketiga …………………………………… 25
Tabel 4.6 Tabel hasil destilasi air pada alat destilasi air energi surya vertikal
dengan menggunakan solar tracker pada hari ketiga …………… 26
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 16
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Tabel Sifat Air dan Uap Jenuh ………………………………… 37
Lampiran 2 Foto Alat Destilasi Air Energi Surya Vertikal ………………… 39
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 17
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air bersih merupakan kebutuhan pokok bagi manusia, karenanya manusia
tidak dapat hidup tanpa air bersih. Air dikonsumsi manusia setiap hari terutama
diminum. Air yang harus diminum adalah air yang benar-benar bersih, tidak boleh
terkontaminasi zat-zat lain yang berbahaya bagi tubuh manusia. Masyarakat yang
tinggal di daerah-daerah terpencil kadang sulit mendapatkan air bersih, sehingga
air bersih menjadi mahal. Karena sulit didapatkan orang-orang yang tinggal di
daerah terpencil kadang mengkonsumsi air yang mereka tidak ketahui telah
terkontaminasi air kotor sehingga menimbulkan penyakit dan dapat
mengakibatkan kematian.
Alat destilasi air dibuat untuk menghindarkan masyarakat mengkonsumsi
air kotor yang mengandung zat-zat berbahaya, sehingga masyarakat dapat
mengkonsumsi air bersih. Jenis alat destilasi air yang adalah alat destilasi vertikal.
Alat destilasi vertikal tidak banyak memakan tempat terlalu luas jika
dibandingkan dengan alat destilasi air horizontal.
Alat destilasi vertikal terdiri dari boks yang terbuat dari kayu yang pada
bagian ruang di tengahnya dilapisi plat aluminium dan pipa kecil sebagai saluran
air. Pada bagian atas ruang boks dibuat rongga sebagai tempat air mengalir, lalu di
atas plat dilapisi kain tipis sebagai arbsorber. Boks ditutup dengan kaca tembus
pandang setebal 2-3 mm yang direkatkan dengan menggunakan sealer. Setelah
boks selesai dibuat, kemudian membuat tiang penyangga boks. Terdapat 2 jenis
tiang penyangga yang dibuat yaitu tiang penyangga diam dan tiang penyangga
gerak yang terbuat dari pipa besi. Pada tiang penyangga diam terpasang sepasang
holder tempat boks terangkat dan tiang hanya tersambung kaki-kaki besi yang
sama panjang agar tiang dapat berdiri dengan seimbang. Sedangkan tiang
penyangga gerak hampir sama dengan tiang penyangga diam, tetapi pada
sambungan tiang dengan kaki-kaki besi terdapat sebuah housing yang terpasang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 18
2
bearing dan ruang yang berfungsi sebagai tempat motor stepper. Motor stepper
akan menggerakan tiang penyangga sehingga boks dapat bergerak memutar.
Prinsip kerja dari alat destilasi air vertikal adalah dengan mengalirkan air
melalui selang yang tersambung pada bagian atas boks akan jatuh pada plat yang
kemudian diserap oleh kain absorber. Selama beberapa waktu tertentu air akan
mengalami penguapan karena dijemur dan mengembun pada permukaan kaca.
Embun akan jatuh pada tempat penampungan air bersih.
Pada alat destilasi vertikal dengan tiang diam, alat akan ditempatkan pada
posisi tertentu atau pada sudut tertentu berdasarkan arah datangnya matahari.
Sedangkan alat destilasi dengan tiang bergerak, motor stepper akan diatur dengan
sensor agar memutar boks pada tiap-tiap waktu tertentu searah pergerakan
matahari dari terbit sampai terbenam. Setelah mendapatkan data-data penelitian
dari beberapa variasi, data tersebut akan dibandingkan untuk mengetahui alat
manakah yang memiliki efisiensi tertinggi.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan penjelasan di atas dapat dirumuskan masalah pada penelitian ini
adalah
1. Bagaimanakah unjuk kerja dari alat destilasi air jenis vertikal dengan
menggunakan tiang diam dan tiang bergerak ?
2. Berapakah efisiensi dari destilasi air jenis vertikal dengan menggunakan
kedua jenis bentuk tiang diam dan bergerak ?
3. Bagaimanakah perbandingan hasil air dari dan efisiensi dari alat destilasi
air jenis vertikal dengan tiang diam dan tiang bergerak ?
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 19
3
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah
1 Membuat model alat destilasi air jenis vertikal dengan menggunakan
variasi tiang diam dan tiang bergerak.
2 Mengukur unjuk kerja, efisiensi dari alat destilasi vertikal konvensional
dan alat destilasi vertikal dengan solar tracker.
3 Membandingkan unjuk kerja alat destilasi jenis vertikal konvensional dan
alat destilasi dengan menggunakan solar tracker.
1.4 Batasan Masalah
Agar topik tidak meluas penulis membatasi penelitian. Batasan masalah
penelitian alat destilasi air jenis vertikal ini adalah
1 Pembuatan alat destilasi air energi surya jenis vertikal dengan tiang
penyangga diam dan tiang penyangga bergerak.
2 Luas ukuran boks dan temperatur cahaya matahari diasumsikan sama yaitu
luas boks adalah 961,7 mm2 juga waktu pengambilan data pada waktu
yang sama agar perbandingan unjuk kerja terlihat.
3 Debit air masukan ke dalam boks diatur sama yaitu 3 cm tiap 5 menit.
1.5 Manfaat Penelitian
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.
3 Meningkatkan kesehatan dan kesejahteraan masyarakat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 20
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Destilasi
Destilasi adalah proses penjernihan air dari material padat/zat-zat yang
tidak diinginkan melalui proses penguapan dan pengembunan. Destilasi surya
memanfaatkan panas matahari sebagai sumber energi, ketika sinar matahari
masuk ke dalam evaporator, panas matahari yang terjebak di dalam evaporator
memanaskan air sehingga air menguap. Uap akan naik dan mengenai permukaan
kaca sehingga mengembun menjadi air bersih dan ditampung di tempat yang
disediakan. Air tersebut yang menjadi air bersih.
2.2 Landasan Teori
Penguapan (evaporasi) adalah proses perubahan fase dari cair menjadi gas.
Zat cair pada keadaan normal tidak dapat menguap dengan sendirinya karena
molekul-molekul pada zat cair saling terikat satu dengan yang lain. Zat cair akan
menguap ketika mendapat kalor yang cukup untuk dapat menguap, yaitu air ketika
menerima kalor yang melebihi kalor latennya. Dalam penelitian ini air murni
memerlukan kalor sebanyak 2,3 x 106 joule/kg untuk dapat menguap. Ketika zat
cair menerima kalor melebihi kalor latennya, molekul-molekul pada zat cair akan
saling melepaskan satu sama lain sehingga merenggang dan berubah wujud
menjadi gas. Penguapan zat cair dapat dipercepat. Umumnya cara untuk
mempercepat proses penguapan adalah dengan meningkatkan temperatur zat cair.
Selain meningkatkan temperatur, cara lain untuk mempercepat proses penguapan
adalah dengan memperbesar luas permukaan zat cair, mengalirkan udara kering di
atas permukaan zat cair, dan mengurangi tekanan uap di atas permukaan zat cair.
Molekul – molekul tidak dapat meninggalkan zat cair karena terhalang lapisan
permukaan zat cair.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 21
5
Gambar 2.1 Diagram T-V (Moran, 2003)
Gambar 2.2 Skema proses destilasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 22
6
Pengembunan (kondensasi) adalah proses kebalikan dari penguapan
(evaporasi), yaitu proses perubahan fase dari gas menjadi cair. Uap pada keadaan
normal mengalami kesetimbangan dengan udara sekitar. Ketika uap mengalami
penurunan temperatur pada tekanan yang konstan maka uap akan berada pada
temperatur titik pengembunan sehingga uap akan berubah fase menjadi cair.
Apabila uap pada temperatur yang konstan mengalami peningkatan tekanan uap
maka volume spesifiknya menurun sehingga uap akan berubah fase menjadi cair.
Pada destilasi terjadi proses evaporasi dan kondensasi untuk mendapatkan
air bersih atau air murni. Pertama air kotor dialirkan pada kecepatan konstan
melalui bagian atas kolektor dan luapan air kotor akan jatuh dan membasahi kain
arbsorber. Pada saat yang sama sinar matahari masuk ke dalam kolektor. Kalor
yang dibawa oleh sinar matahari mengenai kain yang basah sehingga
menyebabkan konveksi paksa pada aliran air yang diserap kain absorber. Zat
yang tidak teruap jatuh ke bawah mengikuti aliran air. Sedangkan uap hasil
konveksi dan radiasi terus bertambah memenuhi evaporator. Uap air yang terus
bertambah menyebabkan peningkatan tekanan uap. Uap yang menempel pada
permukaan kaca berubah dari uap tak jenuh menjadi uap jenuh. Semakin lama uap
jenuh pada permukaan kaca mengalami pertambahan massa. Air yang menempel
pada kaca jatuh ke tempat penampungan air bersih. Air hasil evaporasi dan
kondensasi ini disebut air bersih atau air murni.
Efisiensi alat destilasi energi surya didefinisikan sebagai perbandingan
antara jumlah energi yang digunakan dalam proses penguapan air dengan jumlah
energi surya yang datang selama waktu pemanasan (Arismunandar, 1995).
t
C
fg
Destilasi
GdtA
hm
0
(1)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 23
7
dengan AC adalah luas alat destilasi (m2), dt adalah lama waktu pemanasan (detik),
G adalah energi surya yang datang (W/m2), hfg adalah panas laten air (J/kg) dan
mg adalah massa uap air (kg). Massa uap air (mg) dapat diperkirakan dengan
persamaan matematis berikut (Arismunandar, 1995).
cw
cwkonvuapfgg
TT
PPqqhm 31027,16
(2)
cwc
w
cwCWkonv TTT
P
PPTTq
3
1
3
4
109,2681084,8 (3)
cw
cwkonvuap
TT
PPqq 31027,16 (4)
fg
uap
gh
qdestilatorm
3600 (5)
dengan quap adalah bagian energi matahari yang digunakan untuk proses
penguapan (W/m2). qkonv bagian energi matahari yang hilang karena konveksi
(W/m2), Pw adalah tekanan parsial uap air pada temperatur air (N/m2), Pc adalah
temperatur air (°C) , Tc adalah temperatur kaca penutup (°C), Tw adalah
temperatur air (°C).
2.3 Tinjauan Pustaka
Penbuatan model prototipe system pelacak matahari yang berhasil
dikembangkan system pelacak matahari satu sumbu. Sistem ini berfokus pada
perancangan bagian kontroler dan merancang sirkuit yang dapat mengendalikan
putaran motor roda gigi dengan arus DC tanpa mempertimbangkan kecepatan
motor. Sistem ini mampu melacak dan mengikuti intensitas cahaya matahari
untuk mengumpulkan tenaga surya maksimal tanpa melebihi kecepatan motor.
Hal yang menarik dari sistem ini adalah kecepatan motor tidak terlalu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 24
8
dipertimbangkan karena motor DC diarahkan memberikan output dengan
kecepatan rendah dan output yang tinggi tergantung nilai torsi. Oleh karena itu
setiap jenis motor DC yang digunakan untuk sistem ini terlepas dari kecepatan
motor unit pengendali selama kecepatan dan torsi dari motor mengikuti spesifikasi
yang diberikan. Model sistem yang dibangun dapat diterapkan di daerah
perumahan dengan pembangkit listrik alternatif terutama untuk daerah non-kritis
dan sedikit peralatan listrik (Ponniran, 2011). Hasil terbesar dari produksi alat
destilasi berlangsung pada siang hari, di mana produktivitas meningkat dengan
peningkatan radiasi matahari. Hasil destilasi tertinggi dari sebuah alat destilasi
vertikal terjadi pada bulan Juli, karena intensitas cahaya matahari yang tinggi.
Alat destilasi vertikal yang menggunakan reflektor menghasilkan air lebih banyak,
karena temperatur air meningkat. Efisiensi termal yang dapat dicapai adalah
38,2% untuk alat destilasi air vertikal dengan reflektor eksternal dan 17,6% untuk
alat destilasi vertikal konvensional. (J. M, Ahmed dan Y. Hashim, Aqeel, 2013).
Pengaruh pendinginan kaca penutup pada penelitian yang dilakukan menunjukkan
bahwa perbedaan antara lapisan air dan kaca penutup sangatlah berpengaruh.
Hasil dari destilasi mencapai 1,02 l/m2 sampai 1,91 l/m2 dan energi yang
didapatkan adalah sebesar 13,14 MJ sampai 13,68 MJ. Efisiensi rata-rata
perharinya adalah 18,6% sampai 33,19%. (Boukar, 2005).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 25
9
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Alat Penelitian
Skema alat penelitian destilasi air energi surya jenis vertikal pada
penelitian ini terdiri dari beberapa bagian yaitu,
1. Alat destilasi air energi surya.
2. Motor penggerak pada tiang penyangga.
3. Sensor cahaya untuk menggerakan alat destilasi.
Gambar 3.1 Gambar alat destilasi air energi surya jenis vertikal.
3.1.1 Alat Destilasi Surya Vertikal
Komponen utama yang terdapat pada sebuah alat destilasi air energi surya
jenis vertikal, pada Gambar 3.2 di sebelah kanan (tiang diam) adalah: tiang
dengan kaki penyangga, boks destilasi dengan kain arbsorber dan ditutupi dengan
kaca. Gambar 3.2 (a) (tiang bergerak): tiang yang terhubung dengan housing
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 26
10
tempat motor lalu terhubung dengan kaki penyangga, dan boks destilasi dengan
tutup kaca.
Gambar 3.2 (a) Alat destilasi vertikal tiang bergerak (b) Alat destilasi vertikal
tiang diam.
Perbedaan fungsi pada kedua alat adalah alat yang kedua (sebelah kiri)
dapat bergerak dengan sensor yang sudah terpasang yang tersambung dengan
motor, sehingga tiang dapat memutar boks mengikuti arah datangnya panas
matahari. Tetapi alat yang di sebelah kanan tiangnya tidak dapat bergerak.
(a) (b)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 27
11
Gambar 3. 3 Komponen alat destilasi
Komponen utama alat destilasi surya vertikal seperti terlihat pada Gambar
3.3 yaitu kolektor, tiang, dan kaki penyangga. Untuk alat destilasi tiang diam tiang
langsung terhubung dengan kaki penyangga, akan tetapi untuk alat destilasi
dengan tiang bergerak tiang dihubungkan oleh bearing agar dapat berputar
kemudian tersambung dengan penggerak yaitu gear box.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 28
12
Gambar 3.4 Skema kolektor.
Kolektor merupakan tempat pengumpul sinar matahari dan tempat proses
penguapan dan pengembunan terjadi. Kolektor terdiri dari kayu, plat kain
absorber dan kaca setebal 2 mm yang telah disusun seperti Gambar 3.7
Pada bagian atas terdapat rongga kecil sebagai tempat air masuk yang
kemudian akan jatuh dan terserap oleh kain absorber.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 29
13
Gambar 3.5 Rongga air masuk.
Gambar 3.6 Tempat penampungan air.
Sedangkan rongga bagian bawah digunakan untuk menampung air bersih
dan air sirkulasi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 30
14
Gambar 3.7 Skema bagian-bagian kolektor.
Tiang penyangga terbuat dari pipa berdiameter 45 mm dan terdiri dari 3
bagian yaitu, bagian pertama sepanjang 300,25 mm, bagian kedua sepanjang
926.5 mm, dan yang ketiga sepanjang 600 mm seperti pada gambar 3.8. Antara
masing-masing tiang terdapat penyangga boks kolektor dan kaki tiang besi
berbentuk persegi dengan sisi 40 mm sepanjang 900 mm berjumlah 3 buah.
kaca
kain
kolektor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 31
15
Gambar 3.8 Bagian-bagian tiang penyangga.
Gambar 3.9 Desain tiang alat destilasi air vertikal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 32
16
3.2 Variasi alat
Variasi yang dilakukan pada posisi alat terhadap arah datangnya cahaya
matahari. Alat pertama dibuat untuk tetap (konvensional), alat kedua dibuat
mampu bergerak mengikuti arah gerakan matahari
Gambar 3.10 Alat destilasi air energi surya vertikal konvensional (a) tampak
depan dan (b) tampak atas.
Gambar 3.11 Alat destilasi air energi surya vertikal dengan menggunakan solar
tracker (a) tampak depan dan (b) tampak atas.
(a) (b)
(a) (b)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 33
17
Gambar 3.12 Alat destilasi air energi surya vertikal dengan menggunakan solar
tracker (a) posisi awal tampak atas dan (b) posisi akhir tampak atas.
3.3 Variabel yang Diukur
Terdapat beberapa variabel yang diukur diantaranya sebagai berikut :
1. Temperatur air (Tw)
Temperatur air (Tw) didapat dari pembacaan sensor suhu DS18B20, pada
logger adalah tds4 (pada alat konvensional dan tds3 pada alat variasi).
2. Laju aliran air.
3. Posisi Alat.
Posisi alat : konvensional menghadap utara, alat variasi dari timur laut
sebagai posisi awal sampai barat laut sebagai posisi akhir.
4. Temperatur kaca (Tc)
Temperatur kaca penutup (Tc), pada logger adalah tds1.
5. Kelembaban udara.
6. Temperatur Udara.
Temperatur udara sekitar pada logger adalah tds5.
(a) (b)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 34
18
7. Intensitas energi.
Didapat dari pembacaan pada solar meter
3.4 Langkah Penelitian
Langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Pada penelitian ini diawali dengan pembuatan alat seperti pada gambar 3.2
2. Kedua alat tersebut dijemur dibawah sinar matahari secara langsung
3. Pengambilan data dilakukan selama tiga hari.
4. Sebelum melakukan pengambilan data, kondisi alat destilasi harus
diperiksa untuk memastikan kesiapan alat, termasuk memastikan
ketinggian air saat awal pengambilan data. Hal ini dilakukan agar
meminimalisir masalah-masalah yang akan terjadi yang mermbuat
terjadinya kegagalan saat pengambilan data.
5. Pengolahan data dilakukan setelah pengambilan data. Data dari sensor
tersimpan dalam memory card pada logger yang terpasang pada setiap alat.
Data yang tersimpan di memory card tesimpan dalam format file teks.
Data mentah tersebut diolah menggunakan Microsoft excel dalam bentuk
tabel. Data yang diolah dimulai dari jam pertama alat mulai dinyalakan
sampai selesainya pengambilan data.
3.5 Alat Pendukung Pengambilan Data
1. Solarmeter
Solarmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur intensitas cahaya
matahari yang datang.
2. Dallas Semiconductor Temperatur Sensor (TDS)
Dallas semiconductor temperatur sensor (TDS) merupakan alat yang
digunakan untuk mengukur temperatur pada alat destilasi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 35
19
3. Microcontroller Arduino
Microcontroller arduino merupakan aplikasi softwere yang digunakan
untuk membantu dan memudahkan pembacaan data hasil penelitian
destilasi energi surya.
4. E-Tape
E-Tape merupakan alat yang digunakan untuk membaca dan mengetahui
ketinggian debit air hasil destilasi.
3.6 Analisis Data
Pengolahan dan analisis data diawali dengan melakukan perhitungan pada
parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (1) dan
(3). Analisis akan dilakukan dengan membuat grafik efesiensi alat destilasi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 36
20
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Penelitian
Hasil penelitian pada alat destilasi air tenaga surya vertikal dengan
menggunakan solar tracker adalah :
1. Sebuah alat destilasi surya vertikal dengan solar tracker dengan posisi awal
mengarah 45° menghadap timur laut dan posisi akhir 45° menghadap barat
laut.
2. Sebuah alat destilasi surya vertikal konvensional dengan posisi menghadap
utara.
3. Membandingkan alat destilasi surya vertikal dengan solar tracker dan alat
destilasi surya vertikal konvensional posisi menghadap utara.
Hasil dari penelitian dapat dilihat pada tabel di bawah dengan keterangan
sebagai berikut :
Tc = Temperatur kaca penutup
Tw = Temperatur air di dalam kolektor
Pc = Tekanan parsial uap air pada temperatur kaca penutup.
Pw = Tekanan parsial uap air.
MD = Massa air hasil destilasi
Hfg = Panas laten air
Mg = Massa uap air total
quap = Bagian energi surya yang digunakan untuk proses penguapan.
qkonv = Bagian energi surya yang hilang karena konveksi.
G = Rata-rata energi surya yang ditangkap oleh alat destilasi air energi surya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 37
Tabel 4.1 Hasil destilasi pada alat destilasi air energi surya konvensional menghadap utara pada hari pertama
Destilasi surya konvensional menghadap arah utara tanggal 06 November 2015
Jam Tc Tw G Pc Pw hfg qkomv quap mg md 𝜂th 𝜂ak
(0C) (0C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam,m2) (l) (%) (%)
1 34,37 32,44 287,36 3817,45 3019,97 2424,36 0,002427 0,016266 0,000000 0,0000 0,00 0,00
2 37,31 34,38 564,94 5222,01 3823,15 2419,70 0,004283 0,033330 0,049588 0,028 6,13 3,48
3 40,81 36,37 739,69 7204,94 4749,07 2414,94 0,007620 0,068573 0,102222 0,044 9,64 4,13
4 42,43 37,66 820,22 8229,47 5407,93 2411,84 0,008449 0,081460 0,121589 0,021 10,33 1,75
5 41,48 37,50 564,53 7618,08 5322,34 2412,24 0,006619 0,062186 0,092805 0,062 11,45 7,62
6 36,78 36,35 520,47 4949,39 4737,40 2415,00 0,000330 0,002673 0,003985 0,018 0,53 2,38
7 42,19 38,30 551,57 8075,44 5749,17 2410,32 0,006464 0,062892 0,093934 0,043 11,86 5,39
8 36,17 35,59 78,94 4647,44 4371,89 2416,82 0,000490 0,003821 0,005692 0,01 5,03 9,07
Rata-rata daya 515,96 Rata-rata hasil destilasi 0,028 6,87 4,23
Keterangan :
Jam pertama dimulai pada jam 07.00
Jam kedelapan selesai pada jam 15.00
21
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 38
Tabel 4.2 Hasil destilasi pada alat destilasi surya dengan solar tracker pada hari pertama
Destilasi surya dengan solar tracker tanggal 06 November 2015
Jam Tc Tw G Pc Pw hfg qkomv quap mg md 𝜂th 𝜂ak
(0C) (0C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam.m2) (l) (%) (%)
1 30,01 37,45 1009,17 2163,45 5297,45 2412,35 0,014705 0,100669 0,000000 0,00000 0,00 0,00
2 31,82 42,69 1028,29 2786,18 8402,53 2399,76 0,025037 0,210431 0,315679 0,12713 21,28 8,57
3 33,68 47,44 1039,08 3522,17 11866,93 2388,26 0,035155 0,346963 0,523002 0,05343 34,72 3,55
4 35,41 47,27 1031,02 4287,03 11733,17 2388,67 0,028988 0,296095 0,446249 0,09913 29,86 6,63
5 35,29 45,02 978,56 4232,30 10023,02 2394,13 0,022031 0,213466 0,320984 0,01276 22,68 0,90
6 32,88 39,86 793,43 3192,87 6631,35 2406,57 0,013760 0,110262 0,164941 0,05896 14,45 5,17
7 35,75 43,85 653,19 4446,26 9190,84 2396,96 0,017209 0,164025 0,246351 0,03619 26,11 3,84
8 32,19 38,16 617,87 2924,74 5675,52 2410,64 0,011087 0,082992 0,123939 0,06240 13,97 7,03
Rata-rata daya 893,83 Rata-rata hasil destilasi 0,05625 20,38 4,46
Keterangan :
Jam pertama dimulai pada jam 07.00
Jam kedelapan selesai pada jam 15.00
22
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 39
Tabel 4.3 Hasil destilasi pada alat destilasi air energi surya konvensional menghadap utara pada hari kedua
Destilasi surya konvensional menghadap arah utara tanggal 07 November 2015
Jam Tc Tw G Pc Pw hfg qkomv quap mg md 𝜂th 𝜂ak
(0C) (0C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam.m2 (l) (%) (%)
1 40,49 36,09 800,27 7010,74 4610,42 2415,62 0,007524 0,066701 0,000000 0,000000 0,00 0,00
2 42,32 36,82 799,68 8159,27 4973,68 2413,86 0,010192 0,096126 0,143361 0,046437 12,50 4,05
3 39,09 36,34 653,74 6185,56 4732,13 2415,02 0,003994 0,034381 0,051250 0,106854 5,47 11,40
Rata-rata Daya 751,23 Rata-rata hasil destilasi 0,051097 5,99 5,15
Keterangan :
Jam pertama dimulai pada jam 10.00
Jam ketiga selesai pada jam 13.00
23
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 40
Tabel 4.4 Hasil destilasi pada alat destilasi surya dengan solar tracker pada hari kedua
Destilasi surya dengan solar trackertanggal 07 November 2015
Jam Tc Tw G Pc Pw hfg qkomv quap mg md 𝜂th 𝜂ak
(0C) (0C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam,m2 (l) (%) (%)
1 33,87 41,09 1067,01 3599,51 7376,73 2403,60 0,014526 0,123549 0,000000 0,00 0,00 0,00
2 34,69 42,27 927,60 3958,48 8126,47 2400,77 0,015596 0,139558 0,209271 0,37 15,64 27,32
3 33,12 40,21 847,15 3291,54 6839,39 2405,73 0,014069 0,114597 0,171486 0,53 14,07 43,85
Rata-rata Daya 947,25 Rata-rata hasil destilasi 0,30 9,90 23,72
Keterangan :
Jam pertama dimulai pada jam 10.00
Jam ketiga selesai pada jam 13.00
24
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 41
Tabel 4.5 Hasil destilasi pada alat destilasi air energi surya konvensional menghadap utara pada hari ketiga
Destilasi surya konvensional menghadap arah utara tanggal 08 November 2015
Jam Tc Tw G Pc Pw hfg qkomv quap mg md 𝜂th 𝜂ak
(0C) (0C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam,m2 (l) (%) (%)
1 32,17 30,99 235,96 2919,20 2492,46 2427,80 0,001234 0,007274 0,000000 0,000000 0,00 0,00
2 35,97 32,76 515,67 4553,18 3146,23 2423,59 0,004800 0,034208 0,050812 0,014295 6,90 1,94
3 37,24 33,71 477,66 5186,03 3532,64 2421,32 0,005491 0,041829 0,062191 0,005588 9,11 0,82
4 37,80 34,29 495,73 5477,98 3780,03 2419,94 0,005471 0,043052 0,064045 0,023814 9,03 3,36
5 37,56 33,85 135,36 5351,78 3593,68 2420,97 0,005864 0,045271 0,067318 0,068803 34,78 35,54
Rata-rata Daya 372,08 Rata-rata hasil destilasi 0,022500 11,96 8,33
Keterangan :
Jam pertama dimulai pada jam 07.00
Jam kelima selesai pada jam 12.00
25
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 42
Tabel 4.6 Hasil destilasi pada alat destilasi surya dengan solar tracker pada hari ketiga
Destilasi surya dengan solar tracker tanggal 08 November 2015
Jam Tc Tw G Pc Pw hfg qkomv quap mg md 𝜂th 𝜂ak
(0C) (0C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam,m2 (l) (%) (%)
1 28,94 33,60 605,06 1837,59 3485,76 2421,59 0,007711 0,044382 0,000000 0,00 0,00 0,00
2 31,06 37,47 587,39 2514,63 5307,23 2412,31 0,012096 0,085671 0,127852 0,01 15,17 1,01
3 32,54 40,54 589,87 3062,11 7036,75 2404,94 0,016509 0,133557 0,199925 0,05 23,54 5,95
4 33,48 40,46 522,27 3438,80 6988,50 2405,13 0,013805 0,114306 0,171093 0,10 22,76 13,36
5 32,98 41,23 524,24 3233,21 7461,63 2403,28 0,017293 0,144207 0,216015 0,07 28,60 8,68
Rata-rata Daya 565,77 Rata-rata hasil destilasi 0,05 18,01 5,80
Keterangan :
Jam pertama dimulai pada jam 07.00
Jam kelima selesai pada jam 12.00
26
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 43
27
4.2 Hasil Penelitian
Berikut ini adalah contoh perhitungan data penelitian pada jam ke-4 alat
destilasi energi surya hari pertama dari data tabel 4.2
diketahui:
Tc pada jam keempat = 35,41°C = 308,41 K
Tw pada jam keempat = 47.27 °C = 320,27 K
Pc pada jam keempat = 4287,03 Pa
Pw pada jam keempat = 11733,17 Pa
md pada jam keempat = 0,09913 liter
Hfg pada jam keempat = 2388.67 kJ/kg
G pada jam keempat = 1031,02 watt / m2
Ac pada alat destilasi = 0,961,7 m2
Maka energi surya yang dipindahkan secara konveksi
cww
w
cwcwkonv TTT
P
PPTTq
3
1
3
4
109,2681084,8
K41,308K27,320
K27,320Pa17,11733109,268
Pa03,4287Pa17,11733K41,308K27,3201084,8
3
1
3
4
konvq
0,028986konvq kW/m2
Bagian energi surya yang digunakan untuk proses penguapan (pers.4) adalah
cw
cwkonvuap
TT
PPqq 31027,16
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 44
28
K41,308K27,320
Pa03,4287Pa17,11733kW/m032,01027,16 23
uapq
296095,0uapq kW/m2
Massa uap air pada jam keempat pada kotak destilator dapat dihitung dengan
persamaan 5 adalah
fg
uap
gh
qdestilatorm
s3600
kJ/kg67,2388
s3600kW/m326,0 2 destilatormg
0.491319destilatormg kg/jam m2
Menghitung efisiensi teoritis dan aktual alat destilasi energi surya menggunakan
solar tracker dengan cara
%100.
.
0
dtGAc
hmt
fgg
teoritis
%100s3600W/m02,1031m9617,0
1000kJ/kg67,2388kg/jam.m491319,022
teoritis
teoritis 29,86 %
%100.
.
0
dtGAc
hmt
fgD
aktual
%100s3600W/m02,1031m9617,0
1000kJ/kg67,2388l038,02
aktual
%63,6aktual
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 45
29
Dengan cara yang sama hasil penelitian destilasi air energi surya disajikan
selengkapnya pada Tabel 1 sampai Tabel 6.
4.3 Pembahasan
Efisiensi teoritis adalah efisiensi yang didapatkan dari perbandingan antara
jumlah energi yang digunakan dalam proses penguapan dibagi dengan luasan alat
destilasi air energi surya dikalikan dengan radiasi surya yang datang selama waktu
tertentu. Efisiensi aktual adalah efisiensi yang didapatkan dari perbandingan antara
massa air hasil destilasi dalam proses penguapan dikalikan dengan panas laten air
kemudian dibagi dengan luasan permukaan destilasi dikalikan dengan jumlah
radiasi surya yang datang selama waktu tertentu. Hasil dari efisiensi semua variasi
dan efisiensi masing-masing alat destilasi akan dilakukan pembahasan dari gambar
grafik 4.1 sampai gambar grafik 4.6
Gambar 4.1 Grafik perbandingan efisiensi teoritis dan efisiensi aktual pada alat
destilasi air energi surya vertikal dengan menggunakan solar tracker dan alat
destilasi air energi surya konvensional pada hari pertama.
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
1 2 3 4 5 6 7 8
efis
iensi
Efisiensi teoritis alat dengan solar tracker ᶯ th (%) Efisiensi aktual alat dengan solar tracker ᶯ ak (%)
Efisiensi teoritis alat konvensional ᶯ th (%) Efisiensi Aktual alat konvensional ᶯ ak (%)
Jam
ke-
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 46
30
Pada jam pertama pengambilan data dimulai dan pencatatan hanya pada
temperatur air pada kolektor, temperatur penutup kaca, dan temperatur udara
sekitar.
Pada jam kedua efisiensi aktual alat konvensional meningkat 3,48% dan
efisiensi aktual alat dengan solar tracker menjadi 8,57%. Efisiensi teoritis alat
konvensional meningkat 6,13% dan efisiensi teoritis alat dengan solar tracker
meningkat 21,28%.
Pada jam ketiga efisiensi aktual alat konvensional meningkat menjadi
4,13% dan efisiensi aktual alat dengan solar tracker menurun menjadi 3,55%.
Efisiensi teoritis alat konvensional meningkat menjadi 9,64% dan efisiensi teoritis
alat dengan solar tracker meningkat menjadi 34,72%.
Pada jam keempat efisiensi aktual alat konvensional menurun menjadi
1,75% dan efisiensi aktual alat dengan solar tracker meningkat menjadi 6,63%.
Efisiensi teoritis alat konvensional meningkat menjadi 10,33% dan efisiensi teoritis
alat dengan solar tracker menurun menjadi 29,86%.
Pada jam kelima efisiensi aktual alat konvensional meningkat menjadi
7,62% dan efisiensi aktual alat dengan solar tracker menurun menjadi 0,90%.
Efisiensi teoritis alat konvensional meningkat menjadi 11,45% dan efisiensi teoritis
alat dengan solar tracker menurun menjadi 22,68%.
Pada jam keenam efisiensi aktual alat konvensional menurun menjadi
2,38% dan efisiensi aktual alat dengan solar tracker meningkat menjadi 5,17%.
Efisiensi teoritis alat konvensional menurun menjadi 0,53% dan efisiensi teoritis
alat dengan solar tracker menurun menjadi 14,45%.
Pada jam ketujuh efisiensi aktual alat konvensional meningkat menjadi
5,39% dan efisiensi aktual alat dengan solar tracker juga menurun menjadi 3,84%.
Efisiensi teoritis alat konvensional meningkat menjadi 11,86% dan efisiensi teoritis
alat dengan solar tracker meningkat menjadi 26,11%.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 47
31
Pada jam kedelapan efisiensi aktual alat konvensional meningkat menjadi
9,07% dan efisiensi aktual alat dengan solar tracker meningkat menjadi 7,03%.
Efisiensi teoritis alat konvensional menurun menjadi 5,03% dan efisiensi teoritis
alat dengan solar tracker menurun menjadi 13,97%.
Pada jam pertama kolektor pada alat destilasi air energi surya dengan
menggunakan solar tracker menghadap 45° ke timur laut. Tiang bergerak dengan
kendali sensor sampai posisi akhir 45° ke arah barat laut. Sedangkan kolektor alat
destilasi energi surya konvensional selalu menghadap utara dari jam pertama
sampai jam selesai.
Gambar 4. 2 Grafik perbandingan efisiensi aktual dan teoritis pada alat destilasi
air energi surya vertikal dengan solar tracker dan alat destilasi air energi surya
vertikal konvensional pada hari kedua.
Pada jam pertama pengambilan data dimulai dan pencatatan hanya pada
temperatur air pada kolektor, temperatur penutup kaca, dan temperatur udara
sekitar.
Pada jam kedua efisiensi aktual alat destilasi surya vertikal dengan solar
tracker mempunyai efisiensi 27,32% dan efisiensi aktual alat destilasi surya
vertikal konvensional mempunyai efisiensi 4,05%. Efisiensi teoritis alat destilasi
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
50%
1 2 3
efis
iensi
Efisiensi teoritis alat dengan solar tracker ᶯ th (%) Efisiensi aktual alat dengan solar tracker ᶯ ak (%)
Efisiensi teoritis alat konvensional ᶯ th (%) Efisiensi Aktual alat konvensional ᶯ ak (%)
Jam
ke-
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 48
32
vertikal dengan solar tracker meningkat menjadi 15,64% dan efisiensi teoritis alat
destilasi vertikal konvensional meningkat menjadi 12,50%.
Pada jam ketiga efiensi aktual alat destilasi surya vertikal dengan solar
tracker meningkat menjadi 43,84% dan efisiensi aktual alat destilasi vertikal
konvensional meningkat menjadi 14,07%. Efisiensi teoritis alat destilasi vertikal
dengan solar tracker menurun menjadi 14,07% dan efisiensi teoritis alat destilasi
vertikal konvensional menurun menjadi 5,47%.
Pada hari kedua ini pengambilan data dilakukan pada jam 11, 12, 13 pada
titik dimana matahari berada tepat di atas permukaan tempat penelitian dilakukan
sehingga yang terdata hanya pada jam tersebut.
Gambar 4. 3 Grafik perbandingan efisiensi aktual dan efisiensi teoritis pada alat
destilasi air energi surya vertikal dengan solar tracker dan alat destilasi air energi
surya vertikal konvensional pada hari ketiga.
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
50%
1 2 3 4 5
efis
iensi
Efisiensi teoritis alat dengan solar tracker ᶯ th (%) Efisiensi aktual alat dengan solar tracker ᶯ ak (%)
Efisiensi teoritis alat konvensional ᶯ th (%) Efisiensi Aktual alat konvensional ᶯ ak (%)
Jam
ke-
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 49
33
Pada jam pertama pengambilan data dimulai dan pencatatan hanya pada
temperatur air pada kolektor, temperatur penutup kaca, dan temperatur udara
sekitar.
Pada jam kedua efisiensi aktual alat destilasi vertikal dengan solar tracker
mempunyai efisiensi 1,01% dan efisiensi aktual alat destilasi vertikal konvensional
mempunyai efisiensi 1,94%. Efisiensi teoritis alat destilasi vertikal dengan solar
tracker meningkat menjadi 15,17% dan efisiensi teoritis destilasi vertikal
konvensional meningkat menjadi 6,90%.
Pada jam ketiga efisiensi aktual alat destilasi vertikal dengan solar tracker
menurun menjadi 5,95% dan efisiensi aktual alat destilasi vertikal konvensional
juga menurun menjadi 0,82%. Efisiensi teoritis alat destilasi vertikal dengan solar
tracker meningkat menjadi 23,54% dan alat destilasi vertikal konvensional
menurun menjadi 9,11%.
Pada jam keempat efisiensi aktual alat destilasi vertikal dengan solar
tracker meningkat lagi menjadi 13,36% dan efisiensi aktual alat destilasi vertikal
konvensional juga meningkat menjadi 3,36%. Efisiensi teoritis alat destilasi vertikal
dengan solar tracker menurun menjadi 22,76% dan efisiensi teoritis alat destilasi
vertikal konvensional juga menurun menjadi 9,03%.
Pada jam kelima efisiensi aktual alat destilasi vertikal dengan solar tracker
menurun menjadi 8,68% dan efisiensi aktual alat destilasi vertikal konvensional
juga meningkat menjadi 35,54%. Efisiensi teoritis alat destilasi vertikal dengan
solar tracker meningkat menjadi 28,60% dan efisiensi teoritis alat destilasi vertikal
konvensional meningkat menjadi 34,78%. Peningkatan efisiensi terjadi pada jam
kelima ini.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 50
34
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan terhadap pengaruh
destilasi air energi surya vertikal dengan menggunakan solar tracker, maka dapat
disimpulkan sesuai dengan tujuan dari penelitian:
1. Prototipe alat destilasi air energi surya verikal dengan menggunakan solar
tracker berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik.
2. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, diketahui pada hari pertama
efisiensi teoritis alat destilasi air jenis vertikal dengan menggunakan solar
tracker efisiensi aktualnya mencapai 4,46%, sedangkan alat destilasi air
vertikal konvensional efisiensi aktualnya 4,23%. Pada hari kedua alat
destilasi air vertikal dengan menggunakan solar tracker efisiensi aktualnya
mencapai 23,72%, sedangkan alat destilasi air vertikal konvensional
efisiensi aktualnya mencapai 5,15%. Pada hari ketiga alat destilasi air
vertikal dengan menggunakan solar tracker efisiensi aktualnya mencapai
5,80%, sedangkan alat destilasi air vertikal konvensional efisiensi
aktualnya mencapai 8,33%.
3. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, diketahui volume air pada hari
pertama pada alat destilasi air jenis vertikal dengan menggunakan solar
tracker mencapai 0,06 liter, sedangkan pada alat destilasi air konvensional
mencapai 0,03 liter. Pada hari kedua volume air yang dihasilkan alat
destilasi air jenis vertikal dengan menggunakan solar tracker mencapai 0,3
liter, sedangkan alat destilasi air vertikal konvensional mencapai 0,05 liter.
Pada hari yang ketiga volume air yang dihasilkan alat destilasi air vertikal
dengan menggunakan solar tracker mencapai 0,05 liter, sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 51
35
volume air yang dihasilkan alat destilasi air vertikal konvensional
mencapai 0,02 liter.
5.2 Saran
1. Pada pembuatan alat berikutnya diharapkan mampu membuat jenis alat
destilasi air energi surya dengan variasi yang berbeda, dan berfungsi
dengan baik tanpa masalah.
2. Untuk penelitian berikutnya diharapkan sensor yang digunakan lebih baik,
terutama kepresisian sensor ukur dan sensor penggerak kolektor agar tidak
bergerak terlalu cepat atau terlalu lambat.
3. Pada penelitian berikutnya diharapkan mengkalibrasi proses konversi data
agar hasil pengukuran yang didapat tepat dan benar.
4. Sangat penting untuk meletakkan sensor ditempat yang tepat agar sensor
tidak rusak terkena air hujan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 52
36
DAFTAR PUSTAKA
Arismunandar, Wiranto, 1995. Teknologi Rekayasa Surya. Pradnya Paramita, Jakarta
Barsoum, N., Vasant, P., 2010, Simplified Solar Tracking Prototype, Transaction in
Controllers and Energy, GJTO, 1, 38-45
Boukar, M., Harmim, A., 2005, Performance evaluation of one-sided vertical solar
still tested in the Desert of Algeria, Desalination, 183, 113–126.
Frank Keith, Arko Prijono M.sc, Prinsip-prinsip perpindahan panas
Mohammed .J, Ahmed dan Hashim, Aqeel. Y., 2013, Study the effect of the external
reflector on the efficiency of one sided Vertical Solar Still
Moran, Michael J.,Shapiro, Howard N., 2003, Termodinamika Teknik, Penerbit
Erlangga, Jakarta
Ponniran, A., Hashim, A., Joret, A., 2011, A design of Low Power Single Axis Solar
Tracking System Regardless of Motor Speed, International Journal of Integrated
Engineering, 3(2), pp 5-9
Leeden, P. Van der, Noerdin, Isjrin,1955, Ilmu Panas. Penerbit Swada Dj.
Nusantara I/1, Jakarta
Singh, S.K., Bhatnan, V.P., Tiwari, G.N., 1996, Design parameters for concentrator
assisted solar distillation system, Energy Conves. Mgmt., 37(2), 242–252.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 53
37
LAMPIRAN
Lampiran 1 Tabel Sifat Air dan Uap Jenuh
Temperatur (oC) Tekanan Parsial (Pa) Hfg (kJ/kg)
0.01 0.006112 2500.8
1 0.006566 2498.3
2 0.007054 2495.9
3 0.007575 2493.6
4 0.008129 2491.3
5 0.008719 2488.9
6 0.009346 2486.6
7 0.01001 2484.3
8 0.01072 2481.9
9 0.01147 2479.6
10 0.01227 2477.2
11 0.01297 2474.9
12 0.01401 2472.5
13 0.01497 2470.2
14 0.01597 2467.8
15 0.01704 2465.5
16 0.01817 2463.1
17 0.01938 2460.8
18 0.02063 2458.4
19 0.02196 2456
20 0.02337 2453.7
21 0.02486 2451.4
22 0.02642 2449
23 0.02808 2446.6
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 54
38
24 0.02982 2444.2
25 0.03166 2441.8
26 0.0336 2439.5
27 0.03564 2437.2
28 0.03778 2434.8
29 0.04004 2432.4
30 0.04242 2430
32 0.04754 2425.3
34 0.05318 2420.5
36 0.0594 2415.8
38 0.06624 2411
40 0.07375 2406.2
42 0.08198 2401.4
44 0.091 2396.6
46 0.1009 2391.8
48 0.1116 2387
50 0.1233 2382.1
55 0.1574 2370.1
60 0.1992 2357.9
65 0.2501 2345.7
70 0.3116 2333.3
75 0.3855 2320.8
80 0.4736 2308.3
85 0.578 2295.6
90 0.7011 2282.8
95 0.8453 2269.8
100 1.01325 2256.7
(Wiranto Arismunandar, Teknologi Rekayasa Surya, 1995)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 55
39
Lampiran II Foto Alat Destilasi Air Energi Surya Vertikal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 56
40
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 57
41
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI