Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013
ALAT PENGERING SINGKONG TENAGA SURYA TIPE KOLEKTOR BERPENUTUP MIRING Maksi Ginting, Minarni,Walfred Tambunan, Egi Yuliora Jurusan Fisika, FMIPA Universitas RiauKampus bina Widya, Abstrak. Sistem pengering tenaga surya ini digunakan untuk mengeringkan singkong yang telah diiris membujur setebal 2 mm. Pada penelitian ini sebagai pengumpul utama panasnya adalah kolektor yang berpenutup miring di hubungkan ke ruang pengering. Udara panas di kolektor bergerak ke ruang pengering dan diperc epat oleh ventilator yang ada di atas ruang pengering. Penelitian ini dilakukan untuk ruang pengering dalam keadaan kosong dan berisi bahan. Pada saat ruang pengering kosong suhu terendah 42,5 oC terjadi pada dulang .3, saat jam 09.00 wib dan tertinggi 50,5 oC diruang .2, ketika jam 12.00 wib..Massa bahan di dalam ruang pengering setelah 4(empat) hari pengamatan adalah 219,5 gr dengan kandungan air 2,12 % dan di luar ruang pengering bermassa 241,8 gr dengan kandungan air 5,9 % dari 500 gram bahan yang dikeringkan dengan kandungan air 56,1 % Kata kunci: Energi surya, Kolektor, Ruang pengering
PENDAHULUAN Singkong adalah salah satu hasil-hasil pertanian yang paling gampang perawatannya sampai menghasilkan. Singkong banyak ditanam oleh petani yang tinggal di pedesaaan dimana dibeberapa daerah daunnya dijadikan sayur. Singkong ini banyak dipasarkan setelah dikeringkan terlebih dahulu sehingga tahan disimpan agak lama. Singkong yang dikeringkan biasanya dipotong dengan bentuk memanjang dan melingkar, kemudian dibuat menjadi kripik dan gaplek serta tepung terigu. Kripik, gaplek dan tepung terigu dari singkong ini banyak diperjual belikan di pasaran untuk menambah kesejahteraan masyarakat khususnya petani yang ada di pedesaan. Petani pada umumnya mengeringkan singkong di lapangan terbuka jika cuaca dianggap cukup cerah. Pengeringan dengan sistem konvensional ini mempunyai banyak kelemahan-kelemahan antara lain pengeringan sering harus diklakukan berulang kali sehingga dapat dikonsumsi, bahan mudah bercampur dengan bahanbahan kotor dari sekitarnya, pengeringan memerlukan waktu yang cukup lama, tidak
aman dari gangguan orang-orang dan binatang, hasil pengeringan kurang baik karena debu dan polusi udara serta yang lainnya (1,2,5). Untuk mengatasi pengeringan sistem konvensional ini, maka perlu dibuat suatu alat pengering surya yang lebih efisien. Alat pengering ini terdiri dari dua bagian yaitu bagian kolektor surya dan ruang pengering yang dapat secara langsung menerima energi dari matahari. Pembuatan dan perawatan alat pengering ini cukup sederhana serta bahannya dapat diperoleh dengan mudah. Matahari merupakan sumber energi yang sangat besar dan tidak pernah akan habis mempunyai diameter sekitar 1,39.106 km dan berjarak sekitar 1,5 km dari bumi serta suhu dipermukaannya sekitar 5762 K(3,4) Bessarnya daya keluar dari permukaan matahari sekitar 3,7.1023 kw, dan diterima di permukaan bumi sekitar 1,7.1014 kw (1,3). Intensitas rata-rata yang diterima dari matahari persatuan luas dalam arah tegak lurus radiasi datang di batas atmosfir bumi pada jarak rata-rata matahari ke bumi (3,4,) adalah 1353 w/m2 .Intensitas yang sampai dipermukaan bumi makin kecil lagi disebabkan adanya tumbukan serta penyerapan berkas radiasi oleh debu-debu Semirata 2013 FMIPA Unila |445
Marhaposan Situmorang: PENGENALAN KOMPONEN WARNA MENGGUNAKAN SENSOR WARNA DT-SENSE BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535
dan gas-gas O2 ,O3 , CO2, dan H2O di atmosfir bumi(6). Energi yang sampai dipermukaan bumi dapat digunakan untuk mengeringkan suatu bahan baik secara konvensional maupun setelah mengubahnya terlebih dahulu dengan cara menggunakan alat pengering kolektor pelat datar berpenutup miring. Alat pengering ini dibuat dua bagian yaitu kolektor surya dan ruang pengering. Kolektor surya ini berfungsi sebagai penguat termal sehingga udara yang berada di dalam kolektor ini menjadi lebih panas sehingga udara luar masuk kedalam kolektor dan diteruskan ke ruang pengering. Bahan yang ada di dalam ruang pengering akan mengalami pemanasan sehingga bahan tersebut menguapkan air yang dikandung singkong dan dibawa keluar melalui cerobong. Untuk mempercepat proses pengeringan maka di bagian atas ruang pengering dipasang ventilator, karena ventilator ini berfungsi untuk menarik udara basah dari dalam ruang pengering sehingga ruangan menjadi lebih kering. Untuk menambah keefektifan kolektor pemanas, maka alat penyerap dicat hitam, sehingga radiasi surya yang lewat melalui penutup teransparan diserap oleh pelat penyerap panas dan kemudian diradiasikan kembali ke seluruh ruang antara penutup dengan pelat penyerap. Udara panas yang keluar dari kolektor masuk ke dasar ruang pengering kemudian bersirkulasi keatas melalui bahan yang dikeringkan. Udara yang bergerak keatas ini akan mengeringkan bahan yang berada di dalam setiap dulang, sehingga kadar kandungan air dari bahan akan berkurang yang besarnya dinyatakan sebagai berikut.(1) M=100(Mb–Mk)/Mb dimana. M = kada kandungabn air dari bahan Mb = masssa bahan basah Mk = massa bahan kering 446| Semirata 2013 FMIPA Unila
(1)
Jika pada proses pengeringan tercapai kesetimbangan, maka persamaan kesetimbangannya dinyatakan sebagai berikut. Mw L = Ma Cp ΔT
(2)
dimana :Mw = masssa air yang diuapkan dari bahan L = panas laten uap air dari bahan Ma = masssa udara kering yang diserap oleh bahan Cp= kalor jenis udra pada tekanan konstan ΔT = Perbedaan suhu awal dan akhir dari udara kering Masssa uap air yang diuapkan dari bahan yang dikeringkan dinyatakan sebagai berikut. Mw = m(Mi - Mf )/(100 –Mf )
(3)
dimana: m = massa bahan mula-mula Mi = kadar kandungan air mulamula Mf = kadar kandungan air akhir
METODE PENELITIAN Penelitian dilakukan di lapangan terbuka, sehingga energi surya dapat langsung mengenai alat pengering. Pengamatan dilakukan untuk ruang pengering dalam keadaan kosong dan berisi bahan. Pengamatan ruang pengering dalam keadaan kosong dilakukan selama 5 hari pengamatan mulai dari jam 09.00 – 15.00 WIB dengan selang waktu pengukuran satu jam. Pengamatan untuk ruang pengering berisi bahan dilakukan selama 3 kali
Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013
pergantian bahan, dengan pengeringan setiap bahan dilakukan selama 4 hari pengamatan mulai dari jam 09.00 – 15.00 WIB. Langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Timbang massa bahan untuk semua dulang dengan massa yang sama , lalu masukkan kedalam ruang pengering dan salah satu di luar ruang pengering. 2.. Pada jam 09.00 wib diukur suhu pada setiap dulang, suhu udara masuk dan keluar dari kolektor serta suhu udara keluar dari ruang pengering dan kelembaban di dalam ruang pengering.
a.
3. Pengukuran dilakukan setiap selang 1 jam sampai jam 15.00 wib, lalu tepat jam 15.00 wib bahan dikeluarkan dari ruang pengering ditimbang massanya. 4. Pada hari kedua masukkan lagi bahan kedalam ruang pengering dan lakukan lagi pengukuran seperti no.1 s/d no.3 seperti diatas 5. Lakukan seperti diatas sampai 4 hari pengeringan 6. Ganti bahan dan lakukan seperti no.1 s/d 6., sampai 2 kali pergantian bahan lagi.
b.
Gambar.1.Gambar bagan alat pengering surya. a. Ruang pengering. b. Kolektor
HASIL DAN PEMBAHASAN Pada peneliatian ini dibuat ruang pengering berkerangka kayu berdinding pelastik dilengkapi dengan ventilator diatas cerobongnya. Pada bagian alas ruang pengering disusun batu koral yang dicat hitam untuk bahan panyimpan panas bila
terjadi mendung, dan diatasnya disusun dulang tempat mengeringkan bahan sebanyak 3 buah dengan jarak 25 cm satu terhadap yang lainnya. Untuk menambah panas di dalam ruang pengering maka ruang pengering dihubungkan dengan sebuah kolektor berpenutup miring beratap pelastik. Suhu rata-rata dari hasil Semirata 2013 FMIPA Unila |447
Marhaposan Situmorang: PENGENALAN KOMPONEN WARNA MENGGUNAKAN SENSOR WARNA DT-SENSE BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535
pengukuran saat pengujian alat dalam keadaan kosong ditunjukkan pada tabel.1, dan arafik antara suhu terhadap jam pangamatan ditunjukkan pada gambar,2Pada gambar.2. nampak bahwa suhu di dalam ruang pengering lebih besar dari pada diluar ruang pengering, hal ini disebabkan udara panas pada kolektor dialirkan ke dalam ruang pengering. Suhu didalam ruang pengering tertinggi tercapai pada jam 12.00 WIB dan menurun ke jam 13.00 WIB disebabkan suhu di luar ruang pengering menurun dan naik lagi pada jam 13.00 WIB, jadi diperkirakan suhu di dalam rung pengering mencapai maksimum antara jam 12.00 s/d jam13.00 WIB jika suhu disekitar tetap konstan. Suhu pada setiap dulang didalam ruang pengering hampir homogen karena udara panas yang ada di dalam ruang pengering ditarik oleh ventilator keluar melewati cerobong yang ada diatas ruang pengering. Harga rata-rata perubahan suhu, kelembaban dan radiasi surya dapat dilihat pada tabel.2. Perubahan rata-rata suhu dulang di dalam dan di luar alat pengering untuk dulang berisi singkong setiap waktu pengamatan di tunjukkan pada Gambar.3. Massa bahan singkong terkering setelah empat hari pengamatan dan tiga kali pergantian bahan, adalah sebesar 219,5 g. Massa ini digunakan sebagai massa kering ( mk ) untuk menentukan kadar kandungan air bahan ( M ). Perubahan massa bahan yang ditimbang pagi dan sore hari untuk dulang No.1,2, dan 3 tetap berada di dalam ruang pengering dan dulang No.4 dimasukkan ke dalam rumah pada malam hari dapat dilihat pada Tabel .4. Grafik perubahan massa setiap dulang terhadap waktu pengeringan dapat dilihat pada Gambar.4. Berdasarkan Tabel .4. dan Gambar.4. untuk dulang berisi singkong, terlihat bahwa massa bahan kering terkecil terjadi pada dulang No. 1 sebesar 219,5 g dan massa tertinggi dari semua dulang yang berada di dalam alat pengering adalah 223,83 g yaitu pada dulang no.3, sedangkan
448| Semirata 2013 FMIPA Unila
dulang No. 4 memiliki massa terkering 241,83 gram . Berdasarkan Gambar 4., massa bahan pada dulang di dalam alat pengering mengalami penurunan massa hingga hari kedua pengamatan, tetapi pada pengukuran hari ketiga, massa bahan yang dikeringkan di dalam ruang pengering menjadi naik pada malam hari, hal ini terjadi karena bahan tersebut telah menyerap uap air yang ada di dalam ruang pengering pada malam hari. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Dari hasil-hasil eksperimen, pembahasan dan analisa pada penelitian ini maka dapat disimpulkan bahwa : 1. Telah berhasil dibuat alat pengering surya menggunakan kolektor berpenutup miring. 2. Suhu rata-rata tertinggi saat ruang pengering berisi bahan adalah 46 oC ketika kelembabannya 51,0 % ketika intensitas radiasi 4,29 MJ/m2. 3. Massa bahan kering paling kecil terjadi pada penelitian menggunakan alat pengering surya ini yaitu sebesar 219,5 gram sedangkan pengeringan secara konvensional memiliki massa bahan kering sebesar 241,83 g ram 4 .Kadar air bahan setelah tiga hari pengamatan menggunakan alat pengering surya lebih kecil dibandingkan secara konvensional, yaitu sebesar 2,12 %, sedangkan secara konvensional sebesar 5,9 % . Saran Perlu dilakukan penelitian menggunakan kolektor dengan penutup terbuat dari bahan yang lebih baik (misalnya kaca transparan) dan ruang pengering dengan dinding juga terbuat dari kaca, agar suhu semakin tinggi .
Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013
Daftar Pustaka Technology for Solar Energy Utilazation Development and Transfer of Technology, Series no.5 United Nation New York (1979) pp 75-131 S.P. Sukhatme, Solar Energy, Copyright © Tata Mc Graw Hill Publishing Company Limited New Delhi (1989) John A. Duffie and William A. Beckman, SolarEngineering of Thermal Processes, © by John Willey & Son Inc (1980)
Ted.J. Jansen, Prof. Wiranto Arismunandar, Teknologi Rekayasa Surya, Hak Cipta Edisi Bahasa Indonesia pada PT. Pradya Paramita Jakarta, Cetakan pertama 1995 M. Ginting, Pembuatan dan pengujian alat pengering menggunakan kolektor palungan mengeringkan ubi jalar, Jurnal Komunikasi Fisika Indonesia ISSN 14122960, Vol.7. No.1.Th.2009. M.Ginting, Minarni dan Walfred Tambunan, Pembuatan dan Karakterisasi Pemanas Air Tenaga Surya, Lap. Penelitian Berbasis Lab Th.2011
Semirata 2013 FMIPA Unila |449
