DESAIN SISTEM KONTROL PENGERING SURYA DAN HEATER

Transkripsi

1 DESAIN SISTEM KONTROL PENGERING SURYA DAN HEATER Teguh Prasetyo Teknik Industri, Universitas Trunojoyo Jl. Raya Telang, Bangkalan, Madura, Indonesia ABSTRAK Dalam suatu proses produksi dibutuhkan kondisi-kondisi tertentu yang spesifik. Pengkondisian temperatur proses produksi adalah salah satu bagian yang harus diperhatikan dalam suatu proses produksi. Kesalahan pengkondisian temperatur dalam suatu proses produksi dapat berakibat rusaknya hasil dari produk tersebut. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat sistem kontrol pengering dengan mengkombinasikan energi panas dari heater elektrik dan panas dari plat kolektor surya. Temperatur proses sistem pengering adalah 37 o C 40 o C. Diperoleh nilai keuntungan operasional penggunaan energi surya rata-rata 7 jam 24 menit per hari. Sehingga diperoleh pengurangan biaya operasional proses rata-rata Rp ,4 per bulan. Kata kunci: Sistem kontrol, Pengering surya PENDAHULUAN Pengeringan adalah suatu proses sederhana untuk membuang sejumlah kandungan air tertentu dalam dalam suatu produk dengan cara menggunakan energi dari luar. Tujuan utama dari proses pengeringan selain sebagai proses pengawetan produk, juga untuk meningkatkan kualitas produk, memudahkan dalam proses handling dan merupakan metode yang sudah sejak jaman dahulu manusia lakukan (Mujumdar, 2007). Dalam proses pengeringan dibutuhkan energi panas untuk menguapkan kandungan air dalam produk atau dengan kata lain memisahkan kandungan air dari suatu produk. Energi surya digunakan karena sifat energi surya yang memiliki ketersediaan cukup tinggi. Indonesia merupakan salah satu negara didunia yang memiliki paparan sinar matahari yang cukup banyak, lihat gambar 1. Gambar 1. Total horizontal solar insolation for some developing countries (Visavale, 2009) A-24-1

2 Pada proses pengeringan salak, temperatur terbaik yang dibutuhkan adalah sekitar 37 o C 40 o C, sebab jika temperatur berlebih maka berdampak salak kurma akan meleleh. Beberapa teknik pengeringan energi surya menurut (Ekechukwu and Norton, 1999): Gambar 2. Teknik pengeringan energi surya (Ekechukwu and Norton, 1999). Dalam penelitian ini dipilih teknik pengeringan tipe Distributed (Indirect) Passive Dryers, karena menurut (Sharma et al. 2009) tipe ruang pengering ini memiliki keuntungan sebagai berikut: a) Hasil produk yang dikeringkan memiliki kualitas yang lebih baik dibanding dengan yang langsung mendapat paparan sinar matahari langsung. b) Tidak terjadi proses karamelisasi dan perubahan warna yang diakibatkan karena produk terlindungi dari sinar radiasi matahari langsung. c) Dapat menghasilkan temperatur yang cukup tinggi. d) Direkomendasikan untuk produk yang sensitive terhadap pengaruh sinar matahari langsung. Kurma salak merupakan produk olahan salak yang dikembangkan oleh UKM. Ambudi Makmur yang berada di Kabupaten Bangkalan, Madura. Proses Pengeringan salak kurma biasanya dilakukan dengan cara menggunakan panas yang ditimbulkan oleh pancaran radiasi dari bola lampu. Penggunaan panas bola lampu dikarenakan untuk proses pengeringan salak kurma dibutuhkan panas tertentu agar tekstur dari produk salak kurma yang diharapkan bisa tercapai. Untuk memperoleh tingkat pengeringan produk salak kurma terbaik dibutuhkan energi panas sekitar 37 o C 40 o C selama 3 hari. Proses pengeringan tersebut dilakukan di dalam oven yang di dalamnya dipasangkan bola lampu 60 watt sejumlah 15 buah untuk menampung 12,5 Kg salak. Besarnya energi listrik yang dibutuhkan dalam proses pengeringan berdampak terhadap harga jual produk salak kurma cukup tinggi bahkan mendekati dari harga kurma sesungguhnya. Selain itu, biaya operasional yang tinggi juga meminimkan keuntungan dari produk kurma salak. A-24-2

3 Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk mengurangi penggunaan energi listrik yang ada dengan cara meredesain ulang oven pengering yang sudah ada, untuk meminimalkan penggunaan energi dalam proses pengeringan salak kurma. METODE Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium Sistem Otomasi Universitas Trunojoyo dan di UKM. Ambudi Makmur Bangkalan. Tahapan dalam proses penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Perancangan desain konstruksi dan pembuatan Oven Pengering kolektor surya. Desain dari sistem oven pengering ini dibuat dengan cara, dinding dari oven dibuat 3 lapis. Lapisan luar dilapisi dengan plat stainless stell untuk mencegah rusaknya oven karena air hujan, sebab oven diletakkan diluar ruangan. Lapisan tengah terbuat dari kayu, sebagai sistem isolasi agar temperatur dalam ruang oven maupun temperatur dari luar oven tidak saling mempengaruhi. Lapisan dalam oven dilapisi plat seng stainless steel agar panas yang ada didalam oven terjaga diseluruh oven. Antara plat bagian dalam oven dan plat bagian luar dibuat tidak saling terhubung, agar isolasi antara bagian luar dan dalam selalu terjaga. 2. Perancangan sistem kontrol yang akan diterapkan Flowchart Sistem Kontrol Start Input Set-Point Temperatur Oven Malam Siang/ Malam Siang T (Oven) T (Oven) T < Set-Point T > Set-Point T < Set-Point T > Set-Point Heater On Heater Off Heater On Heater Off T+2 > Set-Point Force Exhaust Fan On A-24-3

4 3. Instalasi alat-alat dan rangkaian penunjang sistem kontrol kedalam oven pengering kolektor surya seperti : temperatur kontrol, thermocouple, sensor cahaya, Exhaust Fan (Forced Exhaust Fan), Fan (mixer fan), heater. 4. Pengujian sistem kerja kontrol oven pengering kolektor surya. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Rancang Bangun Oven. Ruang Oven Pengering Box Sistem Kontrol Plat kolektor surya Gambar 3. Gambar desain dan implementasi sistem control pengering energi surya dan heater. Data Spesifikasi Oven Distributed (Indirect) Passive Dryers. 1 Oven Pengering Kedalaman lemari oven : 750 mm Lebar : 1400 mm Tinggi : 1200 mm Jumlah rak : 11 rak 2 Plat kolektor panjang : 1500 mm lebar : 1400 mm Sudut kemiringan plat kolektor : 17 derajat Tinggi celah inlet udara : 20 mm A-24-4

5 3 Heater : 600 Watt Peralatan pendukung sistem : 1. Exhaust Fan (Forced Exhaust Fan): Fungsi untuk membuang panas berlebih dalam oven dengan cepat. 2. Fan (mixer fan) : Fungsi untuk mempercepat laju hembusan panas heater keseluruh ruang pengering dengan cara menghembuskan angin ke fin heater. 3. Thermo control : Fungsi sebagai alat kontrol temperatur dalam sistem pengering, 4. Thermocouple : Fungsi sebagai sensor panas, 5. Sensor Cahaya : Fungsi untuk mendeteksi apakah saat itu siang atau malam. 6. Instalasi Heater : Fungsi sebagai pemanas internal lemari oven jika temperatur kurang dari set-point. Pengujian Unjuk Kerja Sistem Kontrol Pengering Surya dan Heater Untuk mengetahui saat dimana sistem sedang menggunakan fungsi heater dan fungsi dari plat kolektor untuk pemanas, maka digunakan lampu indikator kerja. Pada saat lampu hijau menyala maka sumber panas berasal dari kolektor surya, sedang pada saat lampu berwarna merah maka sumber panas berasal dari heater. Penggunaan Panas dari Plat Kolektor (Jam) Hari Gambar 4. Lama penggunaan energi surya tiap harinya. Pengujian lama penggunaan sistem plat kolektor ini dilakukan selama 15 hari disaat kondisi cerah di UKM. Ambudi Makmur. Diperoleh bahwa rata-rata penggunaan sumber panas dari plat kolektor adalah 7 jam 24 menit/ 7,4 Jam. Sehingga keuntungan operasional penggunaan plat kolektor selama 1 bulan adalah Lama pemakaian plat kolektor sebulan x 600 Watt (daya heater) x biaya perkwh 7,4 (jam) x 30 (hari) x 600 (Watt) x Rp.893 = Rp ,4. Jadi, dengan penggunaan sistem kontrol kombinasi antara heater dan energi surya, UKM. Ambudi Makmur beroleh keuntungan biaya operasional sebesar Rp ,4 tiap bulannya. Perletakan alat pengering di UKM. Ambudi Makmur yang terletak di area perkebunan salak dan banyaknya pohon-pohon yang tinggi disekitar, memberi dampak tidak lamanya paparan sinar matahari mengenai plat kolektor surya. Hasil yang berbeda jika perletakan dilakukan di area terbuka. A-24-5

6 KESIMPULAN DAN SARAN Pada penelitian ini telah dibuat rancang bangun dari sistem kontrol pengering surya dan heater. Hasil pengujian yang bertempat di UKM. Ambudi Makmur, Bangkalan Madura diperoleh rata-rata paparan sinar matahari yang dapat digunakan sebagai pembangkit energi panas guna proses pengeringan kurma salak rata-rata selama 7 jam, 24 menit per hari. Keuntungan biaya operasional dari pemanfaatan energi surya yaitu sebesar Rp ,4 per bulan. Mengingat letak dari UKM. Ambudi Makmur yang berada di kebun salak dan dikelilingi pepohonan tinggi, mengakibatkan jumlah paparan sinar matahari tidak maksimal. Jika proses pengujian dilakukan ditempat terbuka, maka akan diperoleh hasil yang lebih baik lagi. DAFTAR PUSTAKA Mujumdar, A. S. (2007). An overview of innovation in industrial drying: Current status and R&D needs. Transport in Porous Media, 66(1-2), Visavale, G.L., 2009, Design and Characteristics of Industrial Drying Systems. Ph. D. thesis, Institute of Chemical Technology, Mumbai, India. Ekechukwu, O.V., Norton, B., 1999, Review of Solar-Energy Drying Systems II: An Overview of Solar Drying Technology. Energy Conversion and Management, 40, pp Sharma, A., Chen C., Nguyen Vu Lan., 2009, Solar-Energy Drying Sistems: A Review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13, pp A-24-6