3. BAHAN DAN METODE
3.1
Waktu dan Lokasi Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret sampai dengan Desember
2010. Kegiatan penelitian ini terdiri dari tiga proses, yaitu perancangan, pembuatan, dan uji coba. Proses perancangan dan pembuatan dilaksanakan dari bulan Maret sampai dengan Oktober bertempat di Bengkel Workshop Akustik dan Instrumentasi Kelautan, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, FPIK, IPB. Proses uji coba dilakukan di Bengkel Workshop Akustik dan Instrumentasi Kelautan, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, FPIK, IPB dengan sampel air diambil dari Pantai Teluk Pelabuhan Ratu. Proses yang bertujuan untuk melihat kinerja dari alat yang dibuat dan juga pengambilan data parameter yang mempengaruhi kinerja suatu alat destilasi ini dilakukan pada tanggal 30 November sampai dengan 5 Desember 2010 yang termasuk pada musim penghujan.
3.2
Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan dalam proses pembuatan meliputi gergaji kayu,
palu, bor listrik, mesin gerinda, obeng, roll meter, amplas, kikir, kuas, penggaris siku, mesin serut, pemotong kaca, dan leafet. Alat-alat yang digunakan untuk uji coba alat meliputi, termometer raksa, botol plastik, botol kaca, tali rafia, gelas ukur, lembar data, pulpen, stopwatch, lakban, ember, dan kertas pH. Alat-alat yang digunakan untuk pengujian di laboratorium meliputi refraktometer, gelas
22
23
ukur, desikator, cawan penguapan, kertas saring, pinset, oven, mesin vacum, dan timbangan digital. Bahan-bahan yang digunakan dalam proses pembuatan meliputi kayu kaso ukuran 4x7, paku, triplek, lem kayu, paralon, double tip, lakban, resin, katalis, serat fiber, sterofoam, cat hitam, alumunium foil, alumunium ukuran 4x6 cm, bingkai alumunium, kaca transparan 5 mm, engsel pintu, baut, lem silikon, keran, drum plastik, sedangkan bahan yang butuhkan dalam uji coba berupa sampel air laut sebanyak 20 liter.
3.3
Pembuatan Alat Pengerjaan alat disusun ke dalam beberapa tahap yang mencangkup
perencanaan dan pola pelaksanaan kerja. Desain cara kerja alat tersebut diatur sesuai algoritma pada Gambar 3 meliputi: persiapan, perumusan masalah, perancangan model, pengujian model, perancangan perangkat, penyatuan perangkat, dan pengujian sistem hingga memenuhi syarat. Perancangan model meliputi pembuatan desain dan pemilihan bahan yang akan digunakan. Pemilihan bahan yang tepat sangat mempengaruhi kinerja dan daya tahan alat. Yang perlu diperhatikan dalam pemilihan bahan untuk pembuatan alat destilasi adalah sifat korosifnya. Untuk itu bahan-bahan yang digunakan adalah bahan-bahan yang tidak korosif. Perancangan model dilakukan berupa pengujian desain dalam bentuk miniatur. Hal ini bertujuan untuk melihat apakah desain yang dibuat sudah dapat bekerja secara optimal. Apabila kinerja dari model belum dapat bekerja secara optimal maka perlu dilakukan perubahan pada desain yang telah dibuat,
24
sedangkan apabila model sudah berjalan secara optimal maka lanjut ke tahap berikutnya, yaitu pembuatan alat. Pembuatan alat mencangkup pembuatan bak, pembuatan atap ruang evaporasi, dan pembuatan saluran keluaran dari air tawar. Bagian-bagian yang telah dibuat pada tahap sebelumnya diintegrasikan menjadi alat destilator. Selanjutnya dilakukan ujicoba, ujicoba mencangkup pengukuran parameter yang mempengaruhi kinerja alat destilasi. Mulai
Persiapan
Perumusan Masalah
Perancangan Model Tidak Model Sesuai Ya Pembuatan Bagian Destilasi
Integrasi Bagian Destilasi Tidak Ujicoba Ya Berhasil
Selesai
Gambar 3. Diagram Alir Pembuatan Alat
25
3.4
Alat Pemisah Garam dan Air Tawar Alat pemisah garam dan air tawar ini merupakan alat destilasi dengan
prinsip evaporasi yang terdiri dari dua bagian utama yaitu bak penjemuran (Gambar 4) dan ruang evaporasi (Gambar 5). Bak penjemuran (a) terbuat dari bahan fiber yang dicat warna hitam dengan ukuran 200 x 120 x 5 cm. Penggunaan bak yang terbuat dari fiber ditujukan untuk menghindari korosi yang disebabkan oleh air laut, sedangkan pemilihan warna hitam bertujuan untuk meningkatkan kemampuan bak penjemuran menyerap kalor. Selain sebagai wadah penjemuran air, bak tersebut juga berperan sebagai kolektor pelat datar yang berfungsi untuk menyerap panas. Energi matahari akan memanasi permukaan pelat kolektor secara langsung sehingga panas yang terserap lebih besar. Untuk mengurangi kehilangan energi panas ke lingkungan maka di sisi luar bak penjemuran dilapisi insulator (b) berupa sterofoam dengan ketebalan 3 cm. Pada bagian luar, sebagai penahan atap ruang evaporasi dibuat cassing dari kayu dengan ketebalan 6 cm (c). Pada bagian bawah ini juga terdapat saluran air tawar hasil destilasi (d) yang terbuat dari pipa PVC.
26
Keterangan: (a)= Bak penjemuran (b)= Insulator (sterofoam) (c)= Kayu (d)= Saluran output
Gambar 4. Bagian bawah alat pemisah garam dan air tawar Rangka atap ruang evaporasi terbuat dari bahan alumunium untuk menghindari terjadinya korosi (e). Sedangkan dinding dari ruang evaporasi terbuat dari kaca transparan ketebalan 4 mm (f). Ruangan ini memiliki tinggi 60 cm dengan kemiringan penutup 40o. Kemiringan kaca penutup tidak boleh terlalu landai agar embun yang terbentuk pada kaca penutup tidak jatuh kembali ke bak penjemuran tetapi mengalir ke saluran air hasil destilasi. Penggunaan kaca dipilih sebagai penutup dikarenakan kaca mempunyai sifat kaku, tahan terhadap panas matahari, memiliki daya tembus yang baik, serta memiliki emisivitas yang baik yaitu sebesar 0,98. Selain itu kaca merupakan bahan yang baik untuk mengalirnya air.
27
Keterangan: (e)= almumunium (f)= kaca (g)= pegangan almumunium (h)= engsel pintu
Gambar 5. Bagian atap alat pemisah garam dan air tawar
Gambar 6. Alat pemisah garam dan air tawar
28
Gambar 7. Alat pemisah garam dan air tawar tampak atas
Gambar 8. Alat pemisah garam dan air tawar tampak depan
29
Gambar 9. Alat pemisah garam dan air tawar tampak samping
3.5
Proses Pengambilan Data Proses pengambilan data dilakukan dengan cara menjemur 20 liter air laut
hingga semua air tersebut menguap. Selama proses penjemuran tersebut dilakukan pengukuran suhu lingkungan, kaca, dan air laut serta volume air hasil destilasi dan berat kering kriostal garam yang terbentuk.. Pengambilan data suhu dan volume dilakukan dari pukul 09.00 sampai dengan pukul 16.00. Ujicoba dilakukan pada pukul tersebut karena diharapkan pada jam tersebut panas dari energi matahari dalam keadan maksimal. Semua air destilasi yang di tampung diukur setiap 20 menit menggunakan gelas ukur. Suhu diukur menggunakan termometer raksa dengan pencatatan setiap 20 menit. Semua endapan garam yang terbentuk kemudian ditimbang berat keringnya menggunakan timbangan digital.
3.6
Variabel Penelitian Variabel yang dikur mencangkup suhu lingkungan, suhu air laut di dalam
ruang evaporasi, suhu kaca penutup ruang evaporasi, dan volume air tawar yang
30
dihasilkan. Variabel tersebut lah yang nantinya sangat mempengaruhi unjuk kerja dari alat destilator (Gambar 10).
Suhu lingkungan Suhu air laut di dalam ruang evaporasi Suhu kaca penutup ruang evaporasi Volume air
Destilator Tenaga Surya
Efisiensi / unjuk kerja model alat Selisih suhu antara suhu lingkungan dengan suhu kaca Jumlah air tawar yang dihasilkan Jumlah garam yang dihasilkan Gambar 10. Diagram Alir Variabel Pengukuran
3.7
Prinsip Kerja Alat Radiasi surya yang diserap oleh air sebagai panas
tutup dengan cara konveksi (
), radiasi (
, dipindahkan ke
), dan penguapan (
). Dengan
asumsi tidak ada kehilangan panas melalui alas dan sisi-sisinya, maka kesetimbangan energi pada air dapat ditentukan dengan persamaan ............................................................... (5) Komponen konveksi ditentukan dengan persamaan * dimana
+
...... (6)
adalah tekanan parsial uap air (N/m2) yang diperoleh dari
tabel uap (Lampiran 3) pada temperatur (K) air (Tw) dan kaca (Tc). Komponen penguapan ditentukan dengan persamaan (
).............................................. (7)
31
sedangkan komponen radiasi ditentukan dengan persamaan ............................................................. (8) dimana
adalah konstanta Boltzmann sebesar 5,67x10-8 W/m2.K4 dan
adalah
emisivitas sebesar 0,9. Untuk menentukan laju penguapan maka digunakan rumus ........................................................................................... (9) dimana
merupakan panas laten penguapan yang diperoleh dari tabel uap dalam
satuan kJ/kg (Jansen, 1995).
3.8
Analisis Hasil Analisis hasil dilakukan di Laboraturium Lingkungan Budidaya Perairan,
Departemen Budidaya Perairan, FPIK-IPB meliputi pengukuran salinitas, pH, total suspended solids (TSS), dan bobot kering garam. Salinitas diukur menggunakan refraktometer sedangkan pH diukur menggunakan pH meter digital. Penentuan TSS digunakan metode gravimetri langkah-langkah proses sebagai berikut: a) Menyiapkan kertas saring dan cawan penguapan dipananskan dengan suhu 105oC selama 20 menit. Kemudian diambil dan didinginkan ke dalam desikator selama ± 5 menit lalu ditimbang untuk mengetahui beratnya (berat kering). b) Mengukur sempel air laut dan sempel air hasil sebanyak 100 ml. c) Menyaring masing-masing sampel dengan kertas saring yang sudah diketahui beratnya. d) Masukkan ke dalam oven dengan suhu 105oC selama 1 jam, kemudian dinginkan dalam desikator selama ± 15 menit lalu. e) Timbang untuk mengetahui beratnya (berat basah).
32
f) TSS dihitung dengan menggunakan rumus : .................................................. (10)
