Prototype Seaweed Washing Machines Based On

RANCANG BANGUN MESIN PENCUCI RUMPUT LAUT BERBASIS
TEKNOLOGI HYBRID
WILLIANDI SETIAWAN
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
i
PERYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Rancang Bangun Mesin Pencuci Rumput
Laut Berbasis Teknologi Hybrid adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing
dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
Informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar
Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, September 2011
Williandi Setiawan
NRP C552070031
ii
ABSTRACT
WILLIANDI SETIAWAN. Prototype Seaweed Washing Machines Based on Hybrid
Technology. Under direction of INDRA JAYA and TOTOK HESTIRIANOTO.
Seaweed has a high economic value in terms of its considerable use in various
industries of sweets, cosmetics, ice cream, flavourings, bakery, sauce, silk, meat/fishery
canning, medicine and iron-rod welding. In 2005,Indonesia has declared that seaweed as
one of the leading commodities to be prioritized and revitalized. To produce quality of
industrial-scale seaweed has necessary a serious handling, start from harvesting process,
uploading, washing, drying, up to manufacturing caraggenan.This study has tried to produce
a seaweed washing machine that capable to improve the quality of the seaweed in the
washing process. This washing machine is based on hybrid technology that can be operated
using energy from pedal-powered and electrical-powered generated from solar panels.The
washing machine resemble three-wheeled transport vehicle using pedal-powered for
mobility. Activity of seaweed washing process using plastic drum that rotated. There are two
different size of plastic drum used in washing machine, the bigger size for static water
storage containers and the little one for dynamic (rotation) using pedal-powered or
electrical motor.The rolled chain transmission that connected with integrated toothed gear is
used to ratate a dynamic drum. The different between pedal-powered and electrical-motor
powered lies in process to rotated dynamic drum. Pedal-powered use manpower to rotated
dynamic drum but electrical motor powered from electrical that generated from solar panel.
Washing machine with pedal-powered similar like pedal powered that contained in bicycle.
Solar panel systems which is the source energy for generated electrical motor consists of
solar panel itself, controller, battery and DC to AC converter. Overall the machine has
works well butt need improvement in terms of manueverability
Keywords : Seaweed, Washing machine, Pedal-powered, Electrical motor-powered, Hybrid
technology
iii
RINGKASAN
WILLIANDI SETIAWAN. Rancang Bangun Mesin Pencuci Rumput Laut Berbasis
Teknologi Hybrid. Dibimbing oleh INDRA JAYA dan TOTOK HESTIRIANOTO.
Pada 2005, Pemerintah Indonesia telah menetapkan rumput laut sebagai salah satu
komoditi unggulan yang diprioritaskan untuk direvitalisasi. Alasannya permintaan ekspor
masih sangat besar, teknologi budidaya yang mantap dan sangat sederhana, kebutuhan modal
baik untuk investasi maupun operasional relatif kecil, siklus produksi relatif singkat hanya
sekitar 45 hari, tergolong usaha padat karya, dan areal budidaya tersedia sangat luas.
Menimbang potensi rumput laut yang sangat besar dan kebutuhan pasar yang amat
tinggi, maka perlu adanya pengembangan mesin pengolah rumput laut yang ditujukan untuk
meningkatkan nilai tambah yang berlipat ganda dari produk tersebut. Adapun penelitian
yang dilakukan adalah sebatas proses pencucian rumput laut dari proses pengolahan secara
keseluruhan, dengan membuat rancang bangun mesin pencuci rumput laut berbasis teknologi
hybrid, yaitu menggunakan penggabungan sumber energi yang dihasilkan dari sistem pedal
dan sistem tenaga matahari.
Kegiatan penelitian dilaksanakan selama 8 bulan, dimulai bulan Agustus 2010
sampai dengan Maret 2011. Penelitian dilakukan di dua tempat, yaitu (1) Laboratorium
Instrumentasi Kelautan, Departemen ITK, untuk melakukan perancangan mesin pencuci
rumput laut dan pengujian lab; serta (2) Pelabuhan Ratu, Sukabumi, Jawa Barat. sebagai
tempat diambilnya sampel rumput laut dari pembudidaya, yakni di Desa Sanggrawayang.
Bahan yang dipakai untuk penelitian adalah sebagai berikut (1) seperangkat sepeda
bekas yang merupakan bagian utama dari sistem mobilitas mesin keseluruhan; (2) dua drum
plastik yang berbeda ukuran sebagai wadah penampung dari rumput laut dan air; (3) solar
panel merupakan alat untuk mengubah panas matahari menjadi sumber energi listrik; (4)
kontroler untuk menstabilkan energi listrik yang dihasilkan dari solar panel.; (5) DC to AC
Converter merupakan perangkat yang merubah tegangan DC menjadi tegangan AC; (7)
baterai kering sebagai media penyimpanan sumber listrik; (8) motor AC merupakan motor
penggerak yang mengaduk wadah penampungan rumput laut; (9) rumput laut jenis
Eucheuma Spp. merupakan bahan yang akan diujikan pada mesin.
Desain mesin pencuci rumput laut ini menggunakan roda tiga yang dilengkapi
dengan pemutar drum plastik dengan ontel. Terdapat 2 drum plastik berbeda ukuran yang
digunakan sebagai wadah dalam sistem pencucian. Satu drum yang ukurannya lebih besar
bersifat statis yang berfungsi untuk menampung air dengan jumlah maksimum 50% dari
kapasitas drum yang dilengkapi kran outlet air. Drum kedua bersifat dinamis yang bergerak
iv
memutar yang dihasilkan oleh sistem pedal menggunakan transmisi rantai dan gigi roda.
Tempat memasukkan rumput laut (loading) terdapat pada bagian atas. Rancangan sistem
pencuci rumput laut ini dapat dipindahkan dan bersifat mobile. Beberapa ujicoba mesin
pencuci rumput laut yang dilakukan, yaitu (1) uji coba mobilitas dari mesin pencuci
dilakukan terhadap jalur lurus dan jalur berbelok; (2) uji coba sistem penggerak pencuci
rumput laut dengan sistem motor AC; dan (3) uji coba mesin pencuci terhadap rumput laut.
Hasil uji coba sistem motor AC pada mesin pencuci rumput laut dilakukan dengan
dua perlakuan, yaitu perlakuan dengan menambahkan beban dan tanpa menambahkan beban.
Perlakuan menggunakan beban menghasilkan daya maksimal yang dikonsumsi oleh baterai
sebesar 619 Watt dan daya minimum sebesar 586 Watt. Waktu yang dibutuhkan untuk
baterai pada perlakuan dengan beban hingga motor tidak dapat bekerja lagi adalah 240
menit atau 4 jam operasi. Kecepatan putar drum dinamis adalah 18 rpm. Tegangan pada
motor sebesar 210 Volt dan arus yang dihasilkan sebesar 0,9 Ampere sehingga dihasilkan
daya pada motor sebesar 189 Watt dengan torsi dari motor didapatkan 10,5 Nm.
Perlakuan tanpa beban menghasilan daya maksimal yang dikonsumsi oleh baterai
sebesar 376,80 Watt dan daya minimum sebesar 346,50 Watt. Waktu yang dibutuhkan untuk
baterai pada perlakuan dengan beban hingga motor tidak dapat bekerja lagi adalah 480
menit atau 8 jam operasi. Kecepatan putar drum dinamis adalah 92 rpm. Tegangan pada
motor sebesar 190 Volt dan arus yang dihasilkan sebesar 0,9 Ampere sehingga dihasilkan
daya pada motor sebesar 171 Watt dengan torsi dari motor didapatkan 1,86 Nm.
Uji coba pencucian rumput laut dilakukan dengan membandingkan antara kekeruhan
air sebelum dilakukan pencucian dan setelah pencucian dengan waktu pengoperasian selama
10 menit. Pengujian dilakukan dengan mengukur jumlah partikel organik dan anorganik
yang terkandung dalam air sampel dengan menggunakan TDS (Total Dissolved Solids)
meter. Hasil pengukuran dilakukan sebanyak 3 kali ulangan yang kemudian hasilnya dirataratakan. Jumlah rata-rata partikel organik dan anorganik pada air sampel kontrol adalah
126,3 mg/L, sedangkan untuk sampel ulangan ke satu dan ke dua secara berturut-turut adalah
1838,0 mg/L dan 1049,3 mg/L.
v
@ Hak Cipta milik IPB, tahun 2011
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruhnya karya tulis ini tanpa mencantumkan atau
menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian,
penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah;
dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam
bentuk apa pun tanpa izin IPB
vi
RANCANG BANGUN MESIN PENCUCI RUMPUT LAUT BERBASIS
TEKNOLOGI HYBRID
WILLIANDI SETIAWAN
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Teknologi Kelautan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
vii
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr. Ir. Gondo Puspito, M.Sc.
viii
Judul Tesis
: Pengembangan Mesin Pencuci Rumput Laut Berbasis
Teknologi Hybrid
Nama Mahasiswa
: Williandi Setiawan
NIM
: C552070031
Disetujui,
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Indra Jaya, M.Sc
Dr. Ir. Totok Hestirianoto, M.Sc
Ketua
Anggota
Diketahui,
Ketua Program Studi
Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Teknologi Kelautan,
Dr. Ir. Djisman Manurung, M.Sc.
Dr. Ir. Darul Syah, M.Sc. Agr
Tanggal Ujian:
Tanggal Lulus:
ix
PRAKATA
Puji syukur dari segenap keiklasan hati kepada Allah Maha Pengasih, Maha
Penyayang, Maha Besar, sehingga penulisan tesis ini dapat diselesaikan. Tesis yang berjudul
RANCANG BANGUN MESIN PENCUCI RUMPUT LAUT BERBASIS TEKNOLOGI
HYBRID diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada
Program Studi Teknologi Kelautan, Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih dan penghargaan
sebesar-besarnya kepada :
1. Orang tua dan saudara-saudara saya beserta sanak keluarga atas doa, dukungan dan
semangat yang tak henti-hentinya diberikan kepada penulis selama menempuh
pendidikan SI dan S2 di Institut Pertanian Bogor.
2. Komisi pembimbing Prof. Dr. Ir. Indra jaya, M.Sc dan Dr. Ir Totok Hestirianoto,
M.Sc atas bimbingan kepada penulis dalam menyelesaikan tesis ini.
3. Ketua Program Studi Mayor Teknologi Kelautan Sekolah Pascasarjana Dr. Ir.
Djisman Manurung, M.Sc atas bimbingan selama penulis menempuh ilmu di
Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan – IPB
4. Dr. Ir. Gondo Puspito, M.Sc. sebagai penguji tamu pada ujian akhir tesis yang telah
memberikan saran dan masukan kepada penulis.
5. Staf pengajar bagian Akustik dan Instrumentasi Kelautan: Prof. Dr. Ir. Indra Jaya,
M.Sc, Dr. Ir. Totok Hestirianoto, M.Sc., Dr. Ir Sri Pujiyati, M.Si, Dr. Ir. Nyoman
Arnaya, Ayi Rachamt, M.Si, dan Sri Ratih Deswati, M.Si atas semua pendidikan dan
ilmu yang telah diberikan kepada penulis.
6.
Staf pengajar dan staf penunjang di Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan atas
pemberian ilmu dan bantuannya selama penulis menyelesaikan studi di IPB.
7. Teman-teman TEK 2007-2010 serta mahasiswa S1 ITK seluruhnya atas
kebersamaan dan kerjasamanya.
Penulis menyadari bahwa tesis ini jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu
saran dan kritik sangat diharapkan demi kesempurnaan tesis ini. Akhir kata penulis
berharap agar tesis ini berguna bagi diri sendiri maupun orang lain.
Bogor, September 2011
Williandi Setiawan
x
xi
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di bandung, Jawa Barat, 3 Februari 1982 dari
Ayah alm. Mamat Susandi dan Ibu Aan Eti kartikasari. Penulis
merupakan anak pertama dari empat bersaudara.
Tahun 2000 penulis menyelesaikan pendidikan di
Sekolah Menengah Atas Negeri 10 Bandung, Jawa Barat.
Selanjutnya tahun 2000 penulis diterima sebagai mahasiswa
Institut Pertanian bogor, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan,
Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Program Studi Ilmu dan Teknologi Kelautan.
Penulis menyelesaikannya studi S1 pada tahun 2006 dengan mendapatkan gelar Sarjana
Perikanan. Pada tahun 2007 Penulis melanjutkan jenjang pendidikan Strata 2 melalui
Sekolah Pascasarjana pada Mayor Teknologi Kelautan (TEK), Institut Pertanian Bogor.
Selama kuliah di Institut Pertanian Bogor, penulis pernah menjadi asisten mata
kuliah Dasar-dasar Elektronika Kelautan, Instrumentasi Kelautan, Telemetri Kelautan di
Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan maupun di Program Diploma Teknologi Kelautan,
IPB.
Dalam rangka mengelesaikan studi di Sekolah Pascasarjana, IPB penulis
mengeluarkan tulisan berjudul "Pengembangan Mesin Pencuci Rumput Laut Berbasis
Teknologi Hybrid".
xii
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ..............................................................................................................
xiii
DAFTAR TABEL ......................................................................................................
xv
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................
xvi
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................................
xviii
1. PENDAHULUAN ..................................................................................................
1.1. Latar Belakang .........................................................................................
1
1
1.2. Perumusan Masalah ..................................................................................
1
1.3. Kerangka Pemikiran .................................................................................
2
1.4. Tujuan Penelitian ......................................................................................
3
1.5. Manfaat Penelitian ....................................................................................
3
2. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................................
5
2.1. Komoditi Rumput Laut ............................................................................
5
2.2. Teknologi Hybrid .....................................................................................
7
2.2.1. Sistem Pedal ..................................................................................
8
2.2.2. Sistem Tenaga Matahari ................................................................
9
2.2.2.1. Solar Panel / Panel Surya .................................................
11
2.2.2.2. Solar Charge Controller ..................................................
14
2.2.2.3. Inverter .............................................................................
15
2.2.2.4. Battery ..............................................................................
16
2.2.3. Aplikasi Penggunaan Panel Surya ..................................................
17
3. METODE PENELITIAN .....................................................................................
19
3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian ....................................................................
19
3.2. Alat dan Bahan .........................................................................................
19
3.3. Alir Penelitian ..........................................................................................
20
3.4. Perancangan Mesin ..................................................................................
20
3.4.1. Perancangan Sistem Elektronika ....................................................
21
3.4.2. Konstruksi Rangka Mesin Pencuci Rumput Laut ..........................
22
3.4.2.1. Motor listrik ......................................................................
23
3.4.2.2. Kopling .............................................................................
24
3.4.2.3. Bearing / Bantalan Bercangkang ......................................
24
3.4.2.4. Transmisi Rantai ..............................................................
25
xiii
3.5. Ujicoca Sistem Solar Panel pada Mesin Pencuci Rumput Laut ...............
26
3.5.1. Pengambilan data Putaran Drum Dinamis ....................................
26
3.5.2. Pengambilan Data Daya yang Dikonsumsi oleh Mesin Terhadap
Baterai ..........................................................................................
27
3.6. Ujicoba Mesin Pencuci Rumput Laut ......................................................
27
4. HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................................
29
4.1. Bentuk Fisik ..........................................................................................................
29
4.1.1. Rangka Dasar Mesin .................................................................................
29
4.1.2. Mesin Pencuci dengan Penggerak Sistem Pedal .......................................
31
4.1.3. Mesin Pencuci dengan Penggerak Sistem Motor AC ................................
32
4.1.4. Mesin Pencuci dengan Penggerak Sistem hybrid ......................................
34
4.2. Hasil Uji Coba ......................................................................................................
40
4.2.1. Uji Coba mobilitas Mesin Pencuci Rumput Laut ......................................
41
4.2.2. Uji Coba Sistem Penggerak Pencuci Rumput Laut dengan Sistem Motor
AC ..............................................................................................................
41
4.2.3 Uji Coba Pencucian Rumput Laut ...............................................................
43
5. KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................
47
5.1. Kesimpulan ..........................................................................................................
47
5.2. saran ......................................................................................................................
48
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................
49
LAMPIRAN ...............................................................................................................
51
xiv
DAFTAR TABEL
Halaman
1.
Nilai dan kuantitas ekspor rumput laut Indonesia periode 1999-2004 ...............
6
2.
Tujuan utama ekspor rumput laut Indonesia.......................................................
6
3.
Perbandingan jenis-jenis panel surya .................................................................
12
4.
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ..............................................
19
5.
Tabel pemakaian sistem penggerak dalam pengoperasian mesin pencuci
6.
rumput laut .........................................................................................................
35
Komponen pembentuk sistem solar panel ..........................................................
38
xv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Kerangka pemikiran penelitian ..........................................................................
3
2. Komoditi budidaya rumput laut (a) Gracilaria spp. (b) Eucheuma spp. ...........
5
3. Teknologi sistem pedal yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari (a)
blender sistem pedal, (b) pompa sumur sistem pedal ........................................
9
4. Mesin cuci yang dikembangkan mahasiswa Massachusetts Institute of
Technology ........................................................................................................
9
5. Bentuk dari panel surya yang dipasarkan ..........................................................
10
6. Konfigurasi sistem peralatan utama sistem solar panel .....................................
11
7. Kurva I-V terhadap intensitas cahaya matahari pada panel surya .....................
13
8. Kurva I-V terhadap suhu/temperatur pada panel surya .....................................
13
9. Bentuk solar charge controller yang ada dipasaran ..........................................
14
10. Bentuk inverter yang ada di pasaran ..................................................................
16
11. Bentuk baterai yang ada di pasaran ...................................................................
17
12. Contoh penggunaan solar panel sebagai sumber energi dalam beberapa
instrumen (a) lampu penerangan, (b) sistem buoy .............................................
18
13. Diagram alir tahapan pembuatan mesin .............................................................
20
14. Konsep dasar perancangan mesin pencuci rumput laut .....................................
21
15. Blok perancangan sistem elektronika ................................................................
22
16. Desain mesin pencuci rumput laut .....................................................................
23
17. Komponen motor ...............................................................................................
24
18. Kopling fleksibel yang digunakan pada instrumen ............................................
24
19. Bantalan gelinding/bearing yang dipakai pada mesin .......................................
25
20. Transmisi rantai roll pada mesin ........................................................................
25
21. Kerangka dasar mesin pencuci rumput laut .......................................................
29
22. Skema kerangka mesin pencuci rumput laut .....................................................
30
23. Rangka dasar yang telah dilengkapi kerangka untuk sistem solar panel ...........
31
24. Mesin pencuci dengan sistem pedal; drum dinamis (panjang 70cm, diameter
50 cm); gear sepeda (r = 8cm), sproket (r = 4 cm, jumlah 3); bearing
(diameter lubang 1 inch, jumlah 4 buah); batang as (panjang 56cm, diameter
1 inch); rantai roll A (panjang 106 cm); rantai roll B (panjang 126 cm) ...........
25. Mesin pencuci rumput laut (a) dengan sistem pedal; (b) dengan sistem motor
26. Mesin pencuci dengan sistem motor AC; drum dinamis (panjang 70cm,
xvi
32
33
diameter 50 cm); sproket (r = 4 cm, jumlah 3); bearing (diameter lubang 1
inch, jumlah 4 buah); batang as (panjang 56cm, diameter 1 inch); rantai roll B
(panjang 126 cm); motor AC (190=220 volt); kopling (diameter lubang
12mm to 254mm) ...............................................................................................
34
27. Gambar desain teknik dari mesin pencuci rumput laut berbasis teknologi
hybrid .................................................................................................................
37
28. Bentuk akhir mesin pencuci rumput laut berbasis teknologi hybrid (a) tampak
samping; (b) tampak depan ................................................................................
39
29. Wadah pencuci rumput laut (drum statis berwarna biru sedangkan drum
dinamis berwarna hitam) ...................................................................................
39
30. Balok penampang yang terpasang di dalam drum dinamis ...............................
40
31. Pengujian mobilitas mesin .................................................................................
41
32. Perbandingan daya yang diperlukan untuk menggerakkan motor AC antara
perlakuan dengan beban dan tanpa beban .........................................................
42
33. Uji Coba pencucian rumput laut ........................................................................
44
34. Ketiga botol yang berisi air sampel ...................................................................
44
35. Pengujian air sampel menggunakan TDS meter ................................................
45
36. Diagram batang hasil pengukuran TDS air sampel ...........................................
45
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
halaman
1.
Data pengukuran daya motor AC yang dikonsumsi dari baterai dengan
menggunakan beban ........................................................................................
2.
Data pengukuran daya motor AC yang dikonsumsi dari baterai dengan
tanpa beban ......................................................................................................
3.
52
Data pengukuran daya motor AC yang dikonsumsi dari baterai dengan
menggunakan beban pada sistem hybrid .........................................................
4.
51
54
Data pengukuran jumlah partikel organik dan anorganik dengan
menggunakan TDS meter ................................................................................
54
5.
Proses pembuatan ............................................................................................
55
6.
Proses ujicoba .................................................................................................
57
7.
Digital multimeter ...........................................................................................
59
8.
Amperemeter DC ............................................................................................
59
xviii
1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Tahun 2005, Pemerintah Indonesia telah menetapkan rumput laut sebagai salah
satu komoditi unggulan yang diprioritaskan untuk direvitalisasi. Alasannya permintaan
ekspor masih sangat besar, teknologi budidaya yang mantap dan sangat sederhana,
kebutuhan modal baik untuk investasi maupun operasional relatif kecil, siklus produksi
relatif singkat hanya sekitar 45 hari, tergolong usaha padat karya, dan areal budidaya
tersedia sangat luas. Perairan laut yang cocok untuk budidaya rumput laut ditaksir seluas
1,2 juta hektar. Nilai jual rumput laut kering yang belum diolah dan berkualitas rendah
saat ini sekitar Rp. 12,000/kg dan jika diolah dapat menjadi berlipat ganda.
Selama ini pembudidayaan rumput laut umumnya hanya menjual hasil budidaya
dalam bentuk mentah (rumput laut kering) dan belum diolah dengan baik.
Guna
meningkatkan nilai tambah dari rumput laut dan mengurangi impor akan hasil olahannya,
pengolahan di dalam negeri perlu dikembangkan sehingga hasilnya berkualitas tinggi dan
pembudidaya mendapatkan nilai tambah dari hasil rumput laut tersebut. Untuk
menghasilkan kualitas rumput laut berskala industri diperlukan penanganan yang serius
mulai dari proses panen, pengangkatan ke darat, pencucian, pengeringan, pencucian
kembali sampai dengan pembuatan bahan olahan rumput laut.
Menimbang potensi bahan olahan rumput laut yang sangat besar dan kebutuhan
pasar yang amat tinggi maka penulis mengusulkan untuk mengembangkan mesin
pengolah rumput laut yang ditujukan untuk meningkatkan nilai tambah yang berlipat
ganda dari produk tersebut. Adapun penelitian yang akan dilakukan adalah sebatas proses
pencucian rumput laut dari proses pengolahan secara keseluruhan. Penulis mengambil
proses pencucian rumput laut sebagai bahan penelitian dengan mengacu kepada proses
pencucian ini sangat diperlukan pada proses awal produksi setelah panen dan pengeringan
agar kualitas rumput laut dapat terjaga pada proses selanjutnya. Proses pencucian ini
bertujuan umtuk membersihkan rumput laut dari bahan-bahan pencemar dan kontaminan
yang menempel baik pada proses panen maupun setelah proses pengeringan. Bahan
pencemar dan kontaminan tersebut dapat berupa pasir, garam, kapur, pecahan karang dan
alga laut lainnya yang menempel.
Penelitian ini dilakukan untuk membuat rancang bangun mesin pencuci rumput
laut berbasis teknologi hybrid, yaitu dengan menggunakan penggabungan sumber energi
yang dihasilkan dari sistem pedal dan sistem tenaga matahari (Solar Cell). Ide sistem
pedal pada mesin pencuci rumput laut ini digagas dari mesin cuci pakaian dengan sistem
2
pedal yang dikembangkan oleh Jenny Hu, Radu Raduta, dan Jessica Vechakul (Gambar
1). Selain perbedaan pada obyek yang dicuci, penelitian mesin cuci rumput laut ini
dibuat agar mesin dapat dipindahkan (moveable), praktis serta dilengkapi dengan motor
AC sebagai sistem penggerak dalam proses pencucian selain dari sistem pedal.
(Sumber: Hu et al, 2005)
Gambar 1. Mesin cuci yang dikembangkan mahasiswa Massachusetts Institute of
Technology
1.2. Perumusan Masalah
Penelitian ini didasarkan kepada upaya peningkatan nilai tambah dari hasil
rumput laut. Permasalahan umum yang dihadapi antara lain:
1.
Bahan-bahan pencemar bawaan yang terdapat pada rumput laut pasca panen.
Peningkatan kualitas rumput laut dengan sedikit mungkin mengurangi bahan-bahan
pencemar kontaminan dalam proses produksi rumput laut dengan melakukan
pencucian terhadap rumput laut sebelum dilakukan pengeringan. Berdasarkan
peninjauan langsung di lapangan pencucian ini sangat diperlukan pada proses awal
produksi setelah panen agar kualitas rumput laut dapat terjaga pada proses
selanjutnya.
2.
Mesin untuk skala produksi biasanya berukuran besar dan mahal.
Besarnya mesin untuk skala produksi yang berukuran besar menjadi masalah bagi
petani/pengusaha
sehingga
diperlukan
tempat
khusus
sebagai
tempat
penyimpanannya, namun dengan pertimbangan bahwa area rumput laut berada di
daerah pantai dan ada kemungkinanan tempatnya luas mesin pencuci ini dirancang
mudah untuk dipindahkan (moveable) dan relatif kecil ukurannya (portable).
3
3.
Sumber energi penggerak mesin
Biasanya sumber energi untuk menggerakan mesin skala produksi memakai bahan
bakar solar atau premium (bahan bakar tak terbarukan). Selain tidak ramah
lingkungan bahan bakar ini harganya terbilang mahal untuk skala produksi kecil.
Melihat permasalahan tersebut diperlukan rancangan mesin yang murah dan ramah
lingkungan. Teknologi hybrid dari penggabungan sistem pedal dan sistem tenaga
surya dapat menjawab permasalahan tersebut.
1.3. Kerangka Pemikiran
Untuk menghasilkan kualitas rumput laut berskala industri tentunya diperlukan
penanganan yang serius dimulai dari proses pemanenan ke darat, pencucian, pengeringan,
sampai kepada pembuatan karagenan. Melihat dari proses penanganan rumput laut di atas
sampai dengan proses pencucian, dibutuhkan suatu mesin/alat yang sifatnya lebih efisien
dan efektif dari proses yang dilakukan secara konvensional sehingga kualitas rumput laut
lebih bagus untuk proses penanganan selanjutnya.
Secara diagramatik kerangka pemikiran yang mendasari penelitian ini dapat
dilihat pada Gambar 2.
4
Proses panen rumput laut
Pengangkatan ke darat
Pencucian dengan mesin
pencuci rumput laut
Bahan-bahan pencemar
kontaminan terbuang
Pengeringan rumput laut
Pencucian dan penyortiran
menghilangkan pasir, garam,
kapur, karang, rumput laut
jenis lainnya.
Proses pengolahan rumput
laut menjadi bahan olahan
(agar, karagenan, algin)
Gambar 2. Kerangka pemikiran penelitian
1.4. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk terciptanya desain atau konstruksi peralatan
(instrumen) pencuci rumput laut berteknologi hybrid dengan menggabungkan sumber
energi penggerak yang dihasilkan dari sistem pedal dan sistem tenaga surya.
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat untuk :
1.
memudahkan para pengusaha budidaya rumput laut untuk mendapatkan nilai tambah
dari produksi rumput laut yang dihasilkannya.
2.
peningkatan produktivitas dan efektivitas serta nilai hasil olahan rumput laut
sehingga memiliki nilai tawar yang lebih tinggi.
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Rumput Laut
Rumput laut (Gambar 3) sangat populer dalam dunia perdagangan sedangkan
dalam ilmu pengetahuan dikenal sebagai alga/ganggang. Rumput laut sebenarnya adalah
alga yang termasuk dalam kelompok tumbuhan tingkat rendah atau disebut sebagai
Thallophyta yang hidup di laut. (Parenrengi et al., 2010). Walaupun lebih kompleks dari
unisel alga, rumput laut masih kurang kompleks dibandingkan dengan tumbuhan tingkat
tinggi dalam hal reproduksi dan struktur tubuh. Kebanyakan ahli menggolongkan rumput
laut ke dalam kingdom Protista (Nybakken, 1992).
Dibanding dengan alga lain, rumput laut ini tidak memiliki daun sejati, batang
dan akar. Keseluruhan tubuh disebut sebagai Thallus yang dapat berupa filamen, bantalan
berkulit keras, ataupun lumut laut raksasa. Semua bagian dari Thallus dapat melakukan
fotosintesis selama bagian tersebut memiliki klorofil. Bagian lembaran yang bagiannya
mendatar disebut sebagai Blade. Blade bukan merupakan daun sejati karena kedua sisi
lembarannya sama persis dan tidak memiliki stomata (Nybakken, 1992).
Jenis-jenis rumput laut berdasarkan komposisi pigmen dibagi menjadi 4 kelas,
yaitu
:
Chlorophyceae
(ganggang
hijau),
Rhodophyceae
(ganggang
merah),
Cyanophyceae (ganggang biru), Phaeophyceae (ganggang coklat). Dari keempat kelas
tersebut hanya dua kelas yang banyak digunakan sebagai bahan mentah industri, yaitu
(Istini et al., 1998) :
1.
Rhodophyceae (ganggang merah) yang antara lain terdiri dari :
- Gracilaria, Gelidium sebagai penghasil agar-agar;
- Chondrus, Eucheuma, Gigartina sebagai penghasil karaginan; dan
- Fulcellaria sebagai penghasil fulceran.
2.
Phaeophyceae (ganggang coklat) yang antara lain terdiri dari : Ascephyllum,
Laminaria, Macrocystis sebagai penghasil alginat.
Rumput laut merupakan organisme fotosintetik seperti juga halnya tumbuhan di
darat. Perbedaan mendasar dari sistem hidupnya adalah dalam hal pengambilan zat-zat
makanan. Tumbuhan darat sangat bergantung pada akar sebagai alat pengambil atau
penyerap zat haradari subtrat, sedangkan rumput laut menyerap makanan (zat hara) yang
dibutuhkan bagi pertumbuhannya dari medium air dengan cara difusi melalui seluruh
permukaan subtansi fisiknya, pertumbuhan rumput laut ini sangat bergantung pada
kualitas air serta faktor-faktor oseanografis dan tersedianya subtrat dasar sebagai tempat
6
melekat. Rumput laut yang terdapat didasar laut banyak terdapat disepanjang pantai,
mulai zona pasang surut sampai sinar matahari dapat tembus ke dasar perairan.
Pertumbuhan dan penyebaran rumput laut seperti halnya biota perairan lainnya sangat
dipengaruhi oleh toleransi fisiologi dari biota tersebut untuk beradaptasi dengan faktorfaktor lingkungan,seperti subtrat, salinitas, temperatur, intensitas cahaya, tekanan dan
nutrisi. Secara umum, rumput laut dijumpai tumbuh didaerah perairan yang dangkal
(intertidal dan sublitorral) dengan kondisi perairan berpasir, sedikit lumpur atau
campurankeduanya (Nybakken, 1992)
2.2. Kegunaan Rumput Laut dan Hasil Olahannya
Rumput laut telah lama digunakan sebagai makanan maupun obat-obatan di
negeri Jepang, Cina, Eropa maupun Amerika. Diantaranya sebagai nori, kombu, puding
atau dalam bentuk hidangan lainnya seperti sop, saus dan dalam bentuk mentah sebagai
sayuran. Adapun pemanfaatan rumput laut sebagai makanan karena mempunyai gizi yang
cukup tinggi yang sebagian besar terletak pada karbohidrat di samping lemak dan protein
yang terdapat di dalamnya. Hasil analisa dari sebagian jenis rumput laut yang berasal dari
daerah Sulawesi Selatan dan Bali dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil analisa rumput laut yang berasal dari wilayah Sulawesi Selatan dan Bali
(Sumber : Istini et al., 1998)
7
Selain itu Istini (1998) menjelaskan di samping digunakan sebagai makanan,
rumput laut juga dapat digunakan sebagai penghasil alginat, agar-agar, karagenan,
fulceran, pupuk, makanan ternak dan Yodium. Beberapa hasil olahan rumput laut yang
bernilai ekonomis yaitu :
1.
Alginat, digunakan pada industri :
- farmasi sebagai emulsifier, stabilizer, suspended agent dalam pembuatan tablet,
kapsul;
- kosmetik : sebagai pengemulsi dalam pembuatan cream, lotion dan saus;
- makanan : sebagai stabilizer, additive atau bahan tambahan dalam industri tekstil,
kertas, keramik, fotografi dan lain-lain.
2.
Agar-agar, banyak digunakan pada industri/bidang :
- makanan : sebagai stabilizer, emulsifier, thickener;
- mikrobiological : sebagai cultur media;
- kosmetik : sebagai pengemulsi dalam pembuatan lotion, cream dan salep; dan
- lainnya digunakan sebagai additive dalam industri kertas, tekstil.
Karaginan, biasanya diproduksi dalam bentuk garam Na, K, Ca yang dibedakan
dua macam yaitu kappa karaginan dan lota karaginan berasal dari Eucheuma cottonii dan
Eucheuma striatum. Iota kagarinan berasal dari Eucheuma spinosum. Kedua jenis
karaginan tersebut dapat berfungsi sebagai stabilizer, thickener, emulsifer, gelling agent,
dan pengental. Pemakaian karaginan diperkirakan 80% digunakan di bidang industri
makanan, farmasi dan kosmetik. Pada industri makanan sebagai stabilizer, thickener,
gelling agent, additive atau komponen tambahan dalam pembuatan coklat, milk, pudding,
instant milk, makanan kaleng dan bakery, sedangkan untuk industri non food antara lain
pada industri :
1.
farmasi : suspensi, emulsi, stabilizer dalam pembuatan pasta gigi, obat- obatan,
mineral oil.
2.
Industri-industri lain : misalnya pada industri keramik, cat dan lain-lain.
8
(a)
(b)
(sumber : http://www. indonesia.go.id. 2004)
Gambar 3. Jenis rumput laut (a) Gracilaria spp, (b) Euchema spp.
2.3. Komoditi Rumput Laut
Rumput laut merupakan salah satu sumber devisa negara dan sumber pendapatan
bagi masyarakat pesisir. Selain dapat digunakan sebagai bahan makanan, minuman dan
obat-obatan, beberapa hasil olahan rumput laut seperti agar-agar, alginat dan karaginan
merupakan senyawa yang cukup penting dalam industri (Istini et al, 1998). Sebagian
besar rumput laut di Indonesia diekspor dalam bentuk kering (Suwandi, 1992). Bila
ditinjau dari segi ekonomi, harga hasil olahan rumput laut seperti karaginan jauh lebih
tinggi dari pada rumput laut kering. Jenis rumput laut yang merupakan komoditas
budidaya di Indonesia adalah Gracilaria spp. (kelompok agarofit) dan Eucheuma spp.
(kelompok karaginofit).
Permintaan rumput laut di pasar dunia pada tahun 2005 diperkirakaan mencapai
260.571.050 ton, tahun 2006 meningkat menjadi 273.599.602 ton, tahun 2007
(287.279.582 ton), dan tahun 2009 sebanyak 316.725.339 ton. Permintaan pasar sebesar
itu belum mampu terpenuhi karena hanya sedikit negara yang bisa membudidayakan
komoditas tersebut, termasuk Indonesia (Nurdjana, 2006).
Pertumbuhan ekspor rumput laut Indonesia dipicu oleh peningkatan permintaan
dari negara tujuan utama ekspor rumput laut Indonesia yaitu, Denmark, Cina, Filipina,
dan Hongkong. Total ekspor ke empat negara tersebut mencapai 57% dari total ekspor
rumput laut Indonesia. Pertumbuhan ekspor rumput laut Indonesia ke Filipina tercatat
mengalami peningkatan paling besar dengan rata-rata pertumbuhan 123% pada lima
tahun terakhir. Sedangkan ekspor ke Cina meningkat 99% dan ekspor ke Denmark
meningkat 24% pada lima tahun terakhir (Tabel 2.).
9
Tabel 2. Tujuan utama ekspor rumput laut Indonesia
Share dari
ROG nilai
ROG kuantitas
Peringkat dalam
Pertumbuhan impor
Indonesia
ekspor 2000-
ekspor
mengimpor
Rumput laut 2000-
ekspor (%)
2004 (%)
2000-2004 (%)
rumput laut (%)
2004 (%)
5.294
17
24
21
5
1
4.010
13.785
16
99
94
4
23
3.370
5.302
13
123
131
14
45
Hong Kong
2,659
9.214
11
3
0
12
16
Spanyol
2.404
4.716
10
1
2
11
2
Jepang
1.945
202
8
10
-1
1
7
USA
1.398
1,750
6
28
15
2
3
Chilie
674
2.361
3
29
61
18
-5
Korea
610
1.152
2
11
23
8
11
Brazil
518
917
2
-
-
26
4
Tujuan Ekspor
Ekspor 2004
Ekspor 2004
Rumput Laut
(000 )USD
(Tons)
Denmark
4.208
China
Philiphima
(Sumber: PT Bank Ekspor Indonesia (Persero) in Nur Hira, 2006)
Produksi rumput laut kering dalam setahun rata-rata 12 ton per Ha, Jika seluruh
areal potensial sebesar 770.000 Ha tersebut dimanfaatkan secara optimal, maka total
produksi rumput laut secara nasional mencapai 9.240.000 ton per tahun. Jika diasumsikan
harga di pasar dunia sekitar Rp. 4.0 juta per ton, maka akan diperoleh pendapatan sebesar
Rp. 36,96 triliun. Berdasarkan nilai dan perkembangan data statistik di atas terlihat bahwa
komoditas rumput laut jika digarap secara sungguh-sungguh dapat menjadi sumber devisa
dan sekaligus meningkatkan pendapatan masyarakat. Tantangan pengembangan budidaya
rumput laut saat ini adalah bagaimana menggiring kegiatan budidaya ini ke arah
industrialisasi (Nurdjana, 2006).
Berdasarkan uji kelayakan mutu yang diterima oleh konsumen akhir maka
terdapat badan-badan yang berkompeten mengeluarkan baku mutu untuk menjamin
kualitas rumput laut yang dikonsumsi atau dijadikan sebagai bahan baku, berikut ini
adalah beberapa syarat yang harus dipenuhi dalam baku mutu rumput laut (Nurdjana,
2006) :
1.
Baku mutu yang ditetapkan oleh Badan Standarisasi Nasional (BSN), SNI 01-26901998 :
- Organoleptik (bau khas rumput laut),
- kandungan benda asing minimal 5 %
- kadar air maksimal 35 %
- kandungan karaginan minimal 25%
2.
Syarat Mutu yang ditetapkan oleh pembeli:
- kadar garam (15-40%)
- Kadar abu tidak larut garam (maksimal 2%)
10
3.
FAO :
- kandungan karaginan minimal 25 %
- kadar sulfat 15-40%
- Viskositas minimal 5 cps
2.4. Proses Pencucian Rumput Laut
Pencucian rumput laut dimaksudkan untuk menghilangkan kotoran-kotoran baik itu
berupa pasir, kerikil, garam, kapur, maupun jenis kotoran yang lainnya, sehingga
diperoleh rumput laut yang bersih. Perlakuan pencucian sangat penting dilakukan karena
tidak semua proses pencucian mampu menghilangkan kotoran dengan kadar yang tinggi.
Cara pencucian pun sangat berpengaruh terhadap mutu produk tepung karaginan yang
dihasilkan jika tidak berhati-hati dalam melakukan pencucian maka kemungkinan besar
bahan banyak yang rusak, masih menempelnya kotoran-kotoran pada bahan, dan hilangnya
kandungan-kandungan penting pada rumput laut seperti ion-ion pembentuk gel bisa
terjadi. Pencucian rumput laut dapat dilakukan pada saat basah setelah di panen atau
setelah dikeringkan, setelah dicuci bersih rumput laut dikeringkan hingga kadar air sekitar
20-25%. Untuk memperoleh mutu rumput laut kering yang baik, rumput laut dapat dicuci
dengan larutan alkali (KOH atau NaOH), larutan kapur tohor dan dapat dicuci dengan air
tawar yang sebelumnya dilakukan proses perendaman (Anggadiredja et al., 2006).
Air tawar (H2O) sering digunakan dalam pencucian rumput laut . Air yang akan
digunakan harus memenuhi standar mutu air, yaitu kadar air yang diperbolehkan dalam
zat yang akan digunakan yang dalam hal ini air yang tidak mempunyai rasa, warna dan
bau. Pencucian rumput laut dalam air biasanya dilakukan melalui perendaman terlebih
dahulu. Hasil penelitian Warkoyo (2007) in Soleh (2011), perendaman rumput laut
Eucheuma spp. dalam air tawar selama 24 jam menghasilkan kadar abu karaginan relatif
rendah dan menghasilkan kekuatan gel terbaik pada perendaman dengan air tawar selama
12 jam. Selain untuk menghilangkan kotoran, baik berupa pasir, lumpur dan kotoran lain
yang menempel pada rumput laut, secara umum pencucian rumput laut dalam air tawar
dilakukan untuk mengurangi bau amis dan kadar garam. Pada perendaman rumput laut
coklat dalam air bertujuan untuk mengembalikan kondisi segar dari rumput laut coklat
dan untuk mempersiapkan tekstur rumput laut coklat menjadi lunak sehingga
mempermudah proses ekstraksi alginat dan juga untuk melarutkan laminarin, manitol, zat
warna dan garam-garam.
Proses pencucian rumput laut secara tradisional dilakukan setelah rumput laut
dipetik dari alam. Rumput laut tersebut dibersihkan dari kotoran yang menempel secara
11
manual tanpa menggunakan alat sampai berwarna putih yang kemudian dilakukan proses
pengeringan dengan penjemuran di bawah sinar matahari. Proses pencucian dan
pengeringan ini dilakukan beberapa kali sehingga diperoleh rumput laut yang bersih dan
putih. Sementara untuk proses pencucian secara semi tradisional setelah proses
pembersihan awal dicuci lagi supaya lebih bersih. Pencucian dilakukan dalam drum-drum
berisi air yang mengalir secara over flow atau pencucian dengan mengalirkan air tawar ke
dalam drum berlubang arah horizontal yang berisi rumput laut. Drum berputar mengikuti
porosnya (Istini et al., 1998).
Proses pencucian rumput untuk skala produksi besar (modern), pencucian
dilakukan dengan mesin yang dibangkitkan dengan menggunakan bahan bakar bensin.
Salah satu contoh mesin pencuci rumput laut ini (Gambar 4) menggunakan motor yang
memiliki kekuatan 5,5 - 6,5 HP, sehingga kapasitas tampung dari rumput laut mencapai
100 - 500 kg/jam. Mesin pencuci ini dapat mencuci rumput laut basah setelah panen
ataupun mencuci rumput laut hasil cacahan. Pencucian sekaligus netralisasi rumput laut,
dilengkapi sirip-sirip pengaduk, produktivitas tinggi dan material tabung keseluruhan
berbahan stainless merupakan kelebihan yang datawarkan alat ini.
(sumber : Anonymous, http://promo88.com/wp-content/uploads/2011/05/550109500x479.jpg,)
Gambar 4. Contoh mesin pencuci rumput laut untuk skala produksi besar
12
2.5. Teknologi Hybrid
Banyak teknologi saat ini yang merusak bumi melalui polusi atau dengan
menguras sumber daya alami yang tidak dapat diperbaharui di lingkungan. Ini
menyebabkan banyak masalah yang muncul di daerah setempat sehingga dibutuhkan
sebuah solusi untuk memecahkan masalah tersebut. Penggunaan teknologi tepat guna
merupakan sebuah solusi yang tepat.
Pengembangan teknologi tepat guna untuk sumberdaya energi alternatif
merupakan sebuah solusi dalam menghadapi krisis energi. Hampir semua energi yang
gunakan berasal dari bahan bakar fosil seperti batu bara, minyak dan gas alam termasuk
dalam pembangkitan sumber energi listrik. Ketiga bahan tersebut merupakan non sumber
energi terbarukan (sumber energi yang tidak dapat diperbaharui) karena ketiga bahan
tersebut memerlukan jutaan tahun untuk terbentuk kembali untuk dapat digunakan lagi.
Pembakaran bahan bakar fosil menyebabkan terjadinya pelepasan dalam jumlah besar
karbondioksida, jika konsumsi energi terus meningkat pada tingkat sekarang
diprediksikan suhu bumi akan naik/pemanasan global.
Belajar dari konsep teknologi “berbagi” yang dikembangkan pada teknologi
hybrid di dunia otomotif, berbagai inovasi dapat terbentuk dengan mengadopsi inovasi
tersebut bagi kebutuhan dalam dunia bisnis ataupun dunia produksi (Miller, 2004).
Teknologi hybrid terbukti memberikan efek penghematan konsumsi sumber
energi, namun untuk pengembangan mesin pencuci rumput laut ini akan menggunakan
teknologi hybrid perpaduan antara sumber energi dari sistem pedal yang digerakan oleh
tenaga manusia dengan sistem listrik yang dihasilkan dari sistem tenaga surya. Berikut
adalah penjelasan tentang teknologi hybrid penggabungan dari sistem pedal dan sumber
tenaga matahari.
2.5.1. Sistem pedal
Sistem
pedal
menggunakan
tuas
yang
digerakkan
oleh
kaki
untuk
mengoperasikan kerja dari suatu mesin/alat. Sistem pedal umumnya digunakan pada
sepeda yang berfungsi sebagai alat transportasi. Tuas yang digerakkan oleh kaki pada
porosnya akan mengoperasikan ban belakang sepeda untuk meluncur/melaju mengikuti
pergerakan kaki melalui perantara transmisi rantai sebagai penghubung gigi roda depan
dengan gigi roda belakang yang terpasang pada sepeda (Shigley et,al, 2004).
Di negara-negara berkembang khususnya daerah-daerah terpencil yang jauh dari
peradaban modern sistem pedal banyak digunakan dalam membantu kegiatan sehari-hari.
13
Jauh dari sumber listrik dan susah masuknya teknologi, sistem pedal terbukti dapat
mengatasi kekurangan tersebut (Hu et al, 2005). Teknologi pedal tersebut dapat
digunakan untuk mengganti kegunaan alat-alat yang membutuhkan listrik seperti,
blender, pompa air , dan mesin cuci (Gambar 5).
(Sumber: Hu et al, 2005)
Gambar 5. Blender (a) dan pompa sumur (b) yang menggunakan sistem pedal
2.5.2. Sistem tenaga matahari
Letak Negara Indonesia yang berada pada garis khatulistiwa memberikan peluang
terhadap Negara Indonesia untuk memanfaatkan radiasi sinar matahari yang cukup tinggi
dan merata dalam menyuplai daya listrik untuk kebutuhan sehari-hari. Penggunaan solar
panel dapat dijadikan solusi sebagai sumber daya listrik yang relatif murah dan
indenpenden (Gambar 6). Pembangkit listrik tenaga surya adalah ramah lingkungan dan
sangat menjanjikan. Sebagai salah satu alternatif untuk menggantikan pembangkit listrik
menggunakan uap (dengan minyak dan batubara). Perkembangan teknologi dalam
membuat solar panel yang lebih baik dari tingkat efisiensi, pembuatan baterai yang tahan
lama, pembuatan alat elektronik yang dapat menggunakan Direct Current (DC), adalah
sangat menjanjikan. Pada saat ini penggunaan tenaga matahari masih dirasakan mahal
karena tidak adanya subsidi (Fraas et al, 2010).
14
Gambar 6. Bentuk panel surya yang dipasarkan
Keunggulan solar panel antara lain adalah (1) ramah lingkungan, (2) pemasangan
fleksibel, praktis, tidak memerlukan perawatan sulit, (3) energi yang terbarukan/tidak
pernah habis dan tidak memerlukan bahan bakar minyak, (4) tahan Lama; umur panel
surya panjang/ investasi jangka panjang, (5) kapasitas daya listrik dapat ditambah sesuai
kebutuhan. Solar panel sebagai komponen penting pembangkit listrik tenaga surya,
mendapatkan tenaga listrik pada pagi sampai sore hari sepanjang ada sinar matahari.
Tenaga listrik pada pagi - sore disimpan dalam baterai, sehingga listrik dapat digunakan
pada malam hari (Patel, 2000). Konfigurasi peralatan utama pada sistem solar panel untuk
kebutuhan listrik sehari-hari dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Konfigurasi peralatan utama sistem solar panel
15
Untuk instalasi listrik tenaga surya sebagai pembangkit listrik, diperlukan
komponen sebagai berikut.:
2.5.2.1. Solar panel/panel surya
Panel surya mengubah intensitas sinar matahari menjadi energi listrik. Panel
surya menghasilkan arus yang digunakan untuk mengisi baterai. Panel surya terdiri dari
photovoltaic, yang menghasilkan listrik dari intensitas cahaya, saat intensitas cahaya
berkurang (berawan, hujan, mendung) arus listrik yang dihasilkan juga akan berkurang.
Dengan menambah panel surya (memperluas) berarti menambah konversi tenaga surya.
Umumnya panel surya dengan ukuran tertentu memberikan hasil tertentu pula. Contohnya
ukuran a cm x b cm menghasilkan listrik DC (Direct Current) sebesar x Watt per jam.
Menurut Jha (2010), terdapat 4 macam jenis solar panel yang memiliki karakteristik yang
berbeda-beda dalam hal efesiensi perubahan daya, daya tahan, biaya pembuatan, serta
penggunaannya untuk tiap jenisnya (Tabel 3.)
Tabel 3. Perbandingan jenis-jenis panel surya
Jenis solar
panel
Mono
Efesiensi
perubahan
daya
Sangat baik
Poly
Baik
Daya
tahan
Biaya
Keterangan
Penggunaan
Sangat
baik
Baik
Sehari-hari
Sangat
baik
Sangat
baik
Kegunaan
Pemakaian Luas
Cocok untuk
produksi massal di
masa depan
Amorphous
Compound
(GaAs)
Cukup baik
Cukup
baik
Baik
Bekerja baik dalam
pencahayaan
fluorescent
Sangat baik
Sangat
baik
Cukup
baik
Berat & rapuh
Sehari-hari
Sehari-hari
& perangkat
komersial
(kalkulator)
Pemakaian
di luar
angkasa
(Sumber: Jha, 2010)
Lima faktor utama yang mempengaruhi unjuk kerja/performansi dari solar panel adalah
(Fraas et al, 2010):
1.
Bahan pembuat solar panel
2.
Resistansi beban
Tegangan baterai adalah tegangan operasi dari modul solar panel pada saat baterai
dihubungkan langsung dengan solar panel. Sebagai contoh, umumnya baterai 12
16
volt, tegangan baterai biasanya antara 11.5 sampai 15 Volts. Untuk dapat mencharge baterai, solar panel harus beroperasi pada tegangan yang lebih tinggi daripada
tegangan baterai.
3.
Intensitas cahaya matahari
Semakin besar intensitas cahaya matahari secara proposional akan menghasilkan
arus yang besar. Jika tingkatan cahaya matahari menurun, bentuk dari kurva I-V
menunjukkan hal yang sama, tetapi bergerak ke bawah yang mengindikasikan
menurunnya arus dan daya. tegangan tidak berubah oleh bermacam-macam
intensitas cahaya matahari (Gambar 8).
4.
Suhu/ temperatur panel surya
Ketika keadaan suhu pada solar panel meningkat diatas standar suhu normal, yaitu
25 derajat Celcius efisiensi solar panel dan efesiensi tegangan akan berkurang.
Gambar 9 memperlihatkan ketika suhu sel meningkat diatas 25 derajat Celcius (suhu
pada solar panel, bukan suhu udara), bentuk kurva I-V tetap sama, tetapi bergeser ke
kiri sesuai dengan kenaikan suhu solar panel menghasilkan tegangan dan daya yang
lebih kecil. Panas dalam kasus ini, adalah hambatan listrik untuk aliran elektron.
Untuk itu aliran udara di sekeliling modul panel surya sangat penting untuk
menghilangkan panas yang menyebabkan suhu solar cell panel yang tinggi.
Gambar 8. Kurva I-V terhadap Intensitas cahaya matahari pada panel surya
17
Gambar 9. Kurva I-V terhadap suhu/temperatur pada panel surya
5. Bayangan/shading
Solar panel terdiri atas beberapa silikon yang diserikan untuk menghasilkan daya
yang diinginkan. Satu silikon menghasilkan 0.46 Volt, untuk membentuk solar cell
panel 12 Volt, 36 silikon diserikan, hasilnya adalah 0.46 Volt x 36 = 16.56. Shading
adalah dimana salah satu atau lebih sel silikon dari solar cell panel tertutup dari sinar
matahari. Shading akan mengurangi pengeluaran daya dari panel surya. Beberapa
jenis modul solar panel sangat terpengaruh oleh shading dibandingkan yang lain.
2.5.2.2. Solar charge controller
Solar charge controller adalah peralatan elektronik yang digunakan untuk
mengatur arus searah yang diisi ke baterai dan diambil dari baterai ke beban. Solar
charge controller mengatur overcharging (kelebihan pengisian - karena baterai sudah
'penuh') dan kelebihan tegangan dari solar panel. Kelebihan tegangan dalam waktu
pengisian akan mengurangi umur baterai (Fraas et al, 2010).
Solar charge controller menerapkan teknologi pulse width modulation (PWM)
untuk mengatur fungsi pengisian baterai dan pembebasan arus dari baterai ke beban
(Gambar 10). Solar panel 12 Volt umumnya memiliki tegangan output 16 - 21 Volt. Jadi
tanpa solar charge controller, baterai akan rusak oleh over-charging dan ketidakstabilan
tegangan. Baterai umumnya di-charge pada tegangan 14 - 14.7 Volt. Beberapa fungsi
detail dari solar charge controller adalah sebagai berikut:
18
1.
Mengatur arus untuk pengisian ke baterai, menghindari overcharging, dan
overvoltage.
2.
Mengatur arus yang dibebaskan/ diambil dari baterai agar baterai tidak full
discharge, dan overloading.
3.
Monitoring temperatur baterai
Gambar 10. Bentuk solar charge controler yang ada dipasaran
Seperti yang telah disebutkan di atas, solar charge controller yang baik biasanya
mempunyai kemampuan mendeteksi kapasitas baterai. Bila baterai sudah penuh terisi
maka secara otomatis pengisian arus dari panel surya berhenti. Cara pendeteksian adalah
melalui monitor level tegangan baterai. Solar charge controller akan mengisi baterai
sampai level tegangan tertentu, kemudian apabila level tegangan drop, maka baterai akan
diisi kembali (Fraas et al, 2010).
2.5.2.3 Inverter
Inverter adalah perangkat elektrik yang digunakan untuk mengubah arus listrik
searah (DC) menjadi arus listrik bolak balik (AC). Inverter mengkonversi DC dari
perangkat seperti baterai, panel surya menjadi AC seperti pada arus listrik yang
dihasilkan oleh PLN (Gambar 11). Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam
pemilihan inverter (Hurley,2006):
1.
Kapasitas beban dalam Watt, usahakan memilih inverter yang beban kerjanya
mendekati dgn beban yang hendak kita gunakan agar effisiensi kerjanya maksimal
2.
Input DC 12 Volt atau 24 Volt
3.
Sinewave ataupun square wave output AC
Hurley (2006) juga menjelaskan true sine wave inverter diperlukan terutama
untuk beban-beban yang masih menggunakan motor agar bekerja lebih mudah, lancar dan
19
tidak cepat panas. Oleh karena itu dari sisi harga maka true sine wave inverter adalah
yang paling mahal diantara yang lainnya karena yang outputnya paling mendekati bentuk
gelombang asli dari jaringan listrik PLN. Dalam perkembangannya di pasaran juga
beredar modified sine wave inverter yang merupakan kombinasi antara square wave dan
sine wave. Perangkat yang menggunakan kumparan masih bisa beroperasi dengan
modified sine wave inverter, hanya saja kurang maksimal tetapi pada square wave
inverter beban-beban listrik yang menggunakan kumparan / motor tidak dapat bekerja
sama sekali.
Rugi-rugi (loss) yang terjadi pada inverter biasanya berupa dissipasi daya dalam
bentuk panas. Pada umumnya effisiensi inverter adalah berkisar 50-90% tergantung dari
beban outputnya. Bila beban outputnya semakin mendekati beban kerja inverter yang
tertera maka effisiensinya semakin besar, demikian pula sebaliknya. Modified sine wave
inverter ataupun square wave inverter bila dipaksakan untuk beban-beban induktif maka
effisiensinya akan jauh berkurang dibandingkan dengan true sine wave inverter.
Perangkatnya akan menyedot daya 20% lebih besar dari yang seharusnya (Hurley, 2006).
Gambar 11. Bentuk inventer yang ada dipasaran
2.5.2.4 Baterai
Baterai adalah alat penyimpan tenaga listrik arus searah (DC) (Gambar 12). Ada
beberapa jenis baterai/aki di pasaran yaitu jenis baterai basah/konvensional, hybrid dan
MF (maintenance free). Baterai basah/konvensional masih menggunakan asam sulfat
(H 2 SO4) dalam bentuk cair. baterai MF sering disebut juga dengan beterai kering karena
asam sulfatnya sudah dalam bentuk gel/selai. Dalam hal mempertimbangkan posisi
peletakkannya maka aki kering tidak mempunyai kendala, lain halnya dengan aki basah
(Fraas et al, 2010).
20
Aki konvensional memiliki kandungan timbalnya (Pb) yang tinggi sekitar 2,5%
untuk masing-masing sel positif dan negatif. kandungan timbal untuk jenis hybrid sudah
dikurangi menjadi masing-masing 1,7%. Hanya saja pada sel negatifnya sudah
ditambahkan unsur Calsium. Adapun sel positif untuk baterai MF/kering masih
menggunakan timbal 1,7%, tetapi sel negatifnya sudah tidak menggunakan timbal
melainkan Calsium sebesar 1,7%. Ada beberapa pertimbangan dalam memilih baterai
dalam penggunaannya (Fraas et al, 2010):
1.
Tata letak, apakah posisi tegak, miring atau terbalik. Bila pertimbangannya untuk
segala posisi, maka baterai kering adalah pilihan utama karena cairan air aki tidak
akan tumpah. baterai kering tahan goncangan sedangkan untuk baterai basah bahan
elektodanya mudah rapuh jika terkena goncangan.
2.
Voltase/tegangan pada baterai yang banyak dijumpai di pasaran adalah yang
bertegangan 6V, 12V dan 24V. Ada juga yang multipole yang mempunyai beberapa
titik tegangan. Kapasitas baterai yang tertulis dalam satuan Ah (Ampere hour) yang
menyatakan kekuatan baterai, seberapa lama baterai tersebut dapat bertahan
mensuplai arus untuk beban/load.
3.
Cranking ampere yang menyatakan seberapa besar arus start yang dapat disuplai
untuk pertama kali pada saat beban dihidupkan. Baterai kering biasanya mempunyai
cranking ampere yang lebih kecil dibandingkan baterai basah, akan tetapi suplai
tegangan dan arusnya relatif stabil dan konsisten. Itu sebabnya perangkat audio
mobil banyak menggunakan baterai kering.
4.
Pemakaian dari baterai itu sendiri apakah untuk kebutuhan rutin yang sering dipakai
ataukah cuma sebagai back-up saja. Aki basah, tegangan dan kapasitasnya akan
menurun bila disimpan lama tanpa recharge, sedangkan aki kering relatif stabil bila
di simpan untuk jangka waktu lama tanpa recharge.
Dilihat dari keterangan di atas, baterai kering mempunyai banyak keunggulan
maka harganya pun jauh lebih mahal daripada baterai basah. Untuk menjembatani
rentang harga yang jauh maka produsen baterai juga memproduksi jenis baterai kalsium
(calcium battery) yang harganya diantara keduanya.
21
Gambar. 12. Bentuk baterai yang ada di pasaran
2.5.3. Aplikasi Penggunaan Solar Panel
Sampai saat ini, penggunaan solar panel sebagai salah satu energi alternatif telah
meluas dalam berbagai bidang. Dilihat dari nilai ekonomis, pembangkit listrik tenaga
surya (solar panel) memiliki nilai yang lebih tinggi dibandingkan dengan listrik yang
dihasilkan dari PLN jika berada di daerah yang tidak dimungkinkan tersedianya jaringan
listrik dari PLN, misalnya daerah terpencil, pertambangan, perkebunan, perikanan, dan
desa terpencil. Dari segi jangka panjang, nilai ekonomisnya juga tinggi karena dengan
perencanaan yang baik pembangkit listrik tenaga surya dengan solar panel memiliki daya
tahan 20-25 tahun. Baterai dan beberapa komponen lainnya dengan daya tahan 3 - 5
tahun.Tenaga surya dapat diaplikasikan sebagai berikut (Gambar 13):
1.
Tenaga surya untuk penerangan di rumah
2.
Tenaga surya untuk penerangan lampu jalan, taman, daerah pertambakan, dan pulaupulau kecil
3.
Tenaga surya sebagai sumber listrik untuk instalasi wireless (WIFI), radio pemancar,
perangkat komunikasi.
4.
Tenaga surya untuk rumah walet, irigasi, pompa air.
22
Gambar 13. Contoh penggunaan solar panel dalam sebagai sumber energi dalam beberapa
instrmen (a) lampu penerangan (b) sistem buoy
3. METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian
Kegiatan penelitian dilaksanakan selama 8 bulan, dimulai bulan Agustus 2010
sampai dengan Maret 2011. Penelitian dilakukan di dua tempat, yaitu (1) Laboratorium
Instrumentasi Kelautan, Departemen ITK, untuk melakukan perancangan mesin pencuci
rumput laut dan pengujian lab dan (2) Desa Sanggrawayang, Pelabuhan Ratu, Sukabumi,
Jawa Barat sebagai tempat diambilnya sampel rumput laut dari pembudidaya.
3.2. Alat dan bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini ditabulasikan pada Tabel 4.
Tabel 4. Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian
No.
Alat dan bahan
Kegunaan
1.
Seperangkat sepeda bekas
Bagian utama dari sistem pedal sebagai
penggerak Mesin keseluruhan
2.
Dua drum plastik yang berbeda ukuran
Sebagai wadah penampung dari rumput
laut
3.
Solar panel
Mengubah panas
matahari menjadi
sumber energi listrik
4.
Kontroler
Menstabilkan
energi
listrik
yang
dihasilkan dari solar panel
5.
Inventer
Perangkat yang merubah tegangan DC
menjadi tegangan AC 220 Volt
6.
Baterai 65Ah
Media penyimpanan sumber listrik
7.
Motor AC
Motor
penggerak
yang
mengaduk
wadah penampungan rumput laut, selain
menggunakan sistem pedal
8.
Rumput laut
Bahan yang akan diujikan pada mesin
20
3.3. Alur Penelitian
Alur penelitian mengikuti pola algoritma yang digambarkan pada Gambar 14.
Mulai
Perumusan Masalah
Perancangan Model
Model
Memenuhi
syarat
Sistem pedal
Perancangan
Perangkat
Intergrasi Perangkat
Uji coba
Berhasil
Gambar 14. Diagram alur tahapan pembuatan mesin
Sistem Tenaga
Matahari
21
3.4. Perancangan Mesin
Secara umum konsep perancangan mesin pencuci rumput laut ditunjukkan pada
Gambar 15.
Masukan (Rumput
laut kotor)
Mesin Pencuci
Rumpun Laut
Teknologi Hybrid
Keluaran (Rumput
laut bersih dari
bahan-bahan
kontaminan)
Gambar 15. Konsep dasar perancangan mesin pencuci rumput laut
Ada 2 proses pekerjaan perancangan mesin pencuci rumpun laut teknologi hybrid ini,
yaitu :
1.
Perancangan sistem elektronika
2.
Konstruksi rangka
3.4.1. Perancangan sistem elektronika
Mesin pencuci rumpun laut teknologi hybrid ini dirancang dengan menggunakan
solar panel sebagai sumber energi yang dapat disimpan dalam dry cell battery/baterai
kering yang kemudian digunakan untuk menggerakan motor AC. Kemudian, motor AC
ini akan memutar wadah (drum) sehingga rumput laut didalam wadah teraduk (Gambar
16). Bagian-bagian penting dari mesin pencuci rumpun laut teknologi hybrid ini adalah :
1.
Sistem solar panel, merupakan sumber energi yang akan menghasilkan listrik untuk
menggerakan Motor AC. Energi matahari diserap oleh solar panel untuk dikonversi
menjadi energi listrik. Besar kecilnya energi listrik yang terserap oleh solar panel
tergantung pada intensitas dan lamanya penyinaran matahari, sehingga diperlukan
adanya controller sebagai pengatur dan penstabil besaran energi yang dihasilkan
solar panel. Aki kering pada sistem ini mempunyai fungsi sebagai tempat
penyimpanan cadangan energi.
2.
Inverter, dikarenakan tegangan listrik yang dihasilkan oleh solar panel merupakan
tegangan DC maka dibutuhkan alat untuk merubah tegangan DC menjadi tegangan
AC yang dibutuhkan untuk menjalankan motor AC.
3.
Motor AC berfungsi untuk menggerakan wadah penampung rumput laut yang
terendam air.
22
Gambar 16. Blok perancangan sistem elektronika
3.4.2. Konstruksi mesin pencuci rumput laut
Bahan dasar pembuatan rangka mesin pencuci rumput laut ini adalah besi. Bagian
dari mesin pencuci rumput laut yang dapat membuat mesin ini moveable adalah sepeda
bekas yang bagian depannya dilepas (ban depan dan stang) yang kemudian dilas dengan
bagian rangka penopang wadah penampung rumput laut. Bagian wadah penampung
terbuat dari bahan plastik untuk menghindari karat karena bekerja dengan air laut.
Desain mesin pencuci rumput laut ini menggunakan roda tiga yang dilengkapi
dengan pemutar drum plastik dengan ontel (Gambar 17). Terdapat dua drum plastik
berbeda ukuran yang digunakan sebagai wadah dalam sistem pencucian. Satu drum yang
ukurannya lebih besar bersifat statis yang berfungsi untuk menampung air dengan jumlah
maksimum 50 % dari kapasitas drum yang dilengkapi kran outlet air, sedangkan drum
yang ukurannya lebih kecil ditempatkan di dalam drum yang ukurannya lebih besar.
Drum tersebut bersifat dinamis yang bergerak memutar yang dihasilkan oleh sistem pedal
menggunakan transmisi rantai dan gigi roda. Bagian drum dinamis dibuat berlubanglubang dan dipasang palang sejajar sebanyak empat palang yang memungkinkan
terjadinya pengadukan yang merata untuk rumput laut yang dimasukkan ke dalamnya.
Tempat memasukkan rumput laut (loading) terdapat pada bagian atas. Rancangan sistem
pencuci rumput laut ini dapat dipindahkan dan bersifat mobile, untuk mengantisipasi
medan di daerah pesisir budidaya rumput laut dilakukan.
23
Gambar 17. Desain mesin pencuci rumpun laut
Berikut adalah komponen-komponen yang terdapat pada mesin pencuci rumput
laut berbasis teknologi hybrid:
3.4.2.1. Motor Listrik AC
Mott (2009) mengemukakan bahwa motor listrik dibedakan menjadi dua
kelompok utama. yaitu arus bolak balik (AC) dan arus searah (DC). Motor yang
digunakan sebagai komponen dari mesin pencuci rumput laut ini adalah Motor AC
(Gambar 18). Dalam motor listrik terdapat dua bagian aktif yaitu stator atau elemen yang
tetap dan rotor atau elemen yang berputar. Rotor diletakkan di bagian dalam stator dan
terhubung tetap pada poros. Poros ditumpu oleh bantalan pada rumah motor. Stator
dibuat dari piringan-piringan plat baja tipis yang disebut juga laminatons, yang tersusun
rapat dan diberi perekat antar satu dengan yang lainya sehingga membentuk kanal-kanal.
Beberapa lapis kawat tembaga dilewatkan melalui kanal-kanal tersebut dan dibuat
simpul-simpul di sekelilingnya untuk membentuk seperangkat lilitan kontinu yang
disebut kumparan. Banyaknya lilitan dalam stator akan menunjukkan jumlah kutub motor
yang menunjukkan bahwa kecepatan putar akan bergantung pada jumlah kutub (Mott,
2004).
24
(sumber : http://eprints.ums.ac.id)
Gambar. 18. Komponen motor listrik AC
3.4.2.2. Kopling
Istilah kopling berkaitan dengan alat yang digunakan untuk menghubu ngkan dua
poros pada kedua ujungnya dengan maksud perpindahan daya. Ada dua jenis kopling
secara umum kopling kaku dan kopling fleksibel (Gambar 19). Kopling kaku di rancang
untuk menghubungkan kedua poros secara kencang sehingga tidak terjadi gerakan relatif
diantara kedua poros. Kopling fleksibel dirancang utuk memindahkan torsi secara halus
yang memungkinkan terjadinya sedikit ketidak lurusan aksial, anggular dan radial.
Fleksibelitas berfungsi ketika terjadi ketidak lurusan bagian-bagian kopling berpindah
sedikit atau tanpa hambatan agar tidak terjadi tegangan lengkung atau aksial yang
signifikan pada poros (Mott, 2004).
Gambar 19. Kopling fleksibel yang digunakan pada mesin
3.4.2.3. Bearing/bantalan bercangkang
Kegunaan dari bantalan adalah untuk menopang suatu beban tetapi tetap
memberikan kemungkinan terjadinya gerakan relatif di antara dua elemen dalam sebuah
25
mesin. Dalam banyak jenis mesin berat dan mesin-mesin khusus yang diproduksi dalam
jumlah kecil, bantalan-bantalan bercangkang lebih dipilih daripada bantalan jenis lainnya
(Gambar 20). Bantalan bercangkang memberikan sarana pengikatan bantalan secara
langsung ke rangka mesin dengan menggunakan baut, bukan dengan menyisipkannya ke
dalam ceruk yang dibuat di dalam rumah mesin.
Gambar 20. Bantalan bercangkang /bearing yang dipakai pada mesin
3.4.2.4. Transmisi Rantai
Rantai adalah elemen transmisi daya yang tersusun sebagai sebuah deretan
penghubung dengan sambungan pena. Rancangan ini menyediakan fleksibilitas di
samping juga memungkinkan rantai mentrasmisikan gaya tarik yang besar. Ketika
mentransmisikan daya antara poros-poros yang berputar, rantai berhubungan terpadu
dengan roda bergigi yang disebut sproket. Gambar 21 memperlihatkan transmisi rantai
pada umumnya. Jenis rantai yang paling umum disebut rantai rol (roller chain), dimana
rol-rol pada setiap pena menyediakan gesekan yang sangat kecil di antara rantai dan
sproket.
(sumber: Mott, 2004)
Gambar 21. Transmisi rantai rol antara dua sproket
26
3.5. Uji Coba Sistem Solar Panel pada Mesin Pencuci Rumput Laut
Uji coba ini dilakukan untuk pengambilan data dengan menguji efesiensi dari
sistem solar panel dalam beberapa hal, yaitu perhitungan berapa lama penggunaan baterai
untuk menjalankan motor AC, berapa arus yang dibutuhkan untuk menjalankan motor
AC terhadap waktu baik dalam keadaan wadah kosong ataupun wadah terisi air dan
rumput laut, daya yang dikonsumsi oleh mesin terhadap baterai, dan perhitungan putaran
drum dinamis (rpm).
3.5.1. Pengambilan data putaran drum dinamis (rpm)
Kecepatan putar dari drum dinamis didapat dari perpindahan sudut (Youden,
1997). Perpindahan sudut adalah keliling lingkaran pedal dibagi dengan jari-jari jari pedal
sehingga akan didapatkan persamaan berikut :
.......................................................(1)
dimana;
θ = Perpindahan sudut pada pedal (rad);
r = Jari-jari pedal (cm);
π = Sudut pada lingkaran (3.14).
atau dengan kata lain satu kali putaran adalah 360 atau 2 π rad. Pada gerak melingkar,
kelajuan rotasi benda dinyatakan dengan putaran per menit (biasa disingkat rpm –
revolution per minute). Kelajuan yang dinyatakan dengan satuan rpm adalah kelajuan
sudut. Dalam gerak melingkar dapat juga menyatakan arah putaran. Kelajuan sudut
adalah perpindahan sudut dibagi dengan waktu. Persamannya.:
.......................................................(2)
dimana;
ω = Kecepatan sudut pedal (rpm);
θ = Perpindahan sudut (rad);
t = Waktu putar satuan (secon).
Pengambilan data kecepatan putar dilakukan secara manual dengan cara
memberikan tanda untuk menentukan satu titik awal pada drum dinamis kemudian setelah
titik tersebut kembali ke titik awal dihitung satu putaran. Perputaran drum dinamis
dihitung dengan menggunakans stop watch selama satu menit.
27
3.5.2. Pengambilan data daya yang dikonsumsi oleh mesin terhadap baterai
Untuk mengetahui daya yang dikonsumsi oleh mesin dilakukan pengukuran pada
baterai. Pengukuran dilakukan untuk mendapatkan nilai tegangan dan arus yang mengalir
sebelum masuk ke konverter DC to AC. Pengukuran dilakukan dengan mengunakan
digital multimeter untuk mengukur tegangan dan ampermeter DC untuk mengukur arus
sehingga dapat mengukur daya yang dikeluarkan dengan persamaan berikut (Kularatna,
2003):
P=V×I
dimana;
......................................................(3)
P = Daya yang dikeluarkan baterai;
V = Tegangan pada baterai; dan
I = Arus yang mengalir menuju beban.
Hubungan antara daya (P), putaran (n), dan torsi (T) dalam poros dijelaskan
melalui persamaan :
.......................................................(4)
dimana;
P = Daya (Watt atau N.m/s);
n = Putaran (rad/s); dan
T = Torsi (Nm).
3.6. Uji Coba Mesin Pencuci Rumput Laut
Uji coba mesin pencuci rumput laut dilakukan untuk mengetahui efektivitas dari
mesin dalam proses pencucian rumput laut. Pengujian untuk melihat hasil akhir proses
pencucian rumput laut dilakukan dengan cara membandingkan kekeruhan air sebelum
proses pencucian dengan air yang di dapatkan setelah proses pencucian rumput laut.
Sampel air sebelum proses pencucian (sampel air kontrol) dimasukan terlebih dahulu ke
dalam drum stasis kemudian sampel air dikeluarkan melalui outlet. Setelah proses
pencucian rumput laut selama 10 menit, sampel air diambil kembali untuk dibandingkan
dengan sampel air sebelumnya dengan pengulangan sebanyak dua kali..
Kontaminan yang terdapat dalam rumput laut akan terlarut dalam air sehingga
berwarna lebih keruh. Kekeruhan dari sampel air diukur menggunakan TDS (Total
Dissolved Solids) meter. TDS meter akan menghitung jumlah partikel bahan organik dan
anorganik yang terdapat pada sampel air.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Bentuk Fisik
4.1.1. Rangka dasar mesin
Desain awal dari mesin pencuci rumput laut mengacu pada mesin yang sifatnya
fleksibel, ramah lingkungan dan moveable. Mesin dibuat untuk mudah digunakan,
praktis, menggunakan energi yang terbarukan serta dirancang untuk dapat berpindahpindah. Bagian yang terpenting dalam rancang bangun mesin adalah pembuatan rangka,
Rangka berfungsi sebagai penopang dan pemersatu antara komponen-komponen mesin
yang satu dengan komponen mesin yang lainya. Rangka menjadi bagian yang sangat
penting sehingga dapat menentukan bentuk mesin yang ideal dalam rancang bangun alat.
Rangka dasar dari mesin dibuat dari bahan dasar besi yang di sambung dengan sistem
pengelasan. (Gambar 22)
Gambar 22. Rangka dasar mesin pencuci rumput laut
Mesin dibentuk menyerupai kendaraan pengangkut beroda tiga. Bagian depan
yang mempunyai dua roda sejajar diperuntukkan sebagai rangka pengangkut sedangkan
bagian belakang yang mempunyai satu roda merupakan hasil modifikasi dari sepeda tipe
mountain bike sebagai rangka penggerak. Bagian stang dan roda depan dari bagian sepeda
dihilangkan kemudian dihubungkan langsung dengan rangka pengangkut. Kendali arah
untuk keseluruhan mesin dibuat menyatu pada bagian rangka pengangkut.
Tujuan dari mesin berbentuk kendaraan pengangkut yang dapat dipindahkan dan
bersifat mobile ini adalah untuk memudahkan pembudidaya dalam mengantisipasi medan
di daerah pesisir tempat budidaya rumput laut dilakukan. Cakupan lahan pembudidayaan
yang luas merupakan salah satu medan yang biasanya menjadi kendala yang dialami
30
pembudidaya. Gambar 23 merupakan gambar skema kerangka dasar mesin pencuci
rumput laut.
Gambar 23. Skema kerangka mesin pencuci rumput laut
Panjang, lebar, dan tinggi dari rangka mesin secara berturut-turur adalah 213 cm,
104 cm dan 115cm. Bagian kerangka mesin mempunyai 2 set pedal yang mempunyai
fungsi yang berbeda, pedal bagian belakang merupakan pedal bawaan dari sepeda yang
berfungsi dalam mobilitas mesin. Pedal bagian depan merupakan modifikasi yang
dipasang pada bagian rangka pengangkut yang mempunyai kegunaan dalam
menggerakkan wadah pencuci (drum dinamis).
Kerangka untuk penempatan solar panel (Gambar 24) dipasang terhubung pada
bagian kerangka pengangkut. Kemiringan 200 dari rangka solar panel dibuat agar solar
panel dapat menyerap energi matahari secara optimal bukan hanya pada saat matahari
tepat diatas lokasi mesin pencuci berada saja melainkan pada saat posisi matahari baru
mulai naik dan hampir tenggelam. Posisi dengan kemiringan tersebut akan membuat lama
31
penyerapan energi matahari oleh solar panel lebih lama dibandingkan dengan posisi tepat
menghadap ke atas (kemiringan 00) sehingga energi yang dapat tersimpan lebih banyak.
Gambar 24. Rangka dasar yang telah dilengkapi kerangka untuk sistem solar panel
4.1.2. Mesin pencuci dengan penggerak sistem pedal
Salah satu sistem mekanika dalam menggerakkan bagian utama dari mesin
pencuci adalah menggunakan sistem pedal. Sistem pedal yang digunakan menyerupai
sistem pedal pada sepeda, dimana pada sepeda pedal yang dikayuh akan menggerakan
roda belakang sehingga dapat berpindah sedangkan pedal pada mesin pencuci ketika
dikayuh akan menggerakkan atau membuat drum dinamis berputar. Perpindahan gaya
yang dihasilkan dari sistem pedal yang dikayuh menuju drum dinamis menggunakan
transmisi rantai roll. Rancangan transmisi rantai roll ini selain menyediakan fleksibilitas,
juga memungkinkan rantai mentrasmisikan gaya tarik yang besar. Pada saat
pentransmisian daya antara poros-poros yang berputar, rantai berhubungan terpadu
dengan roda bergigi yang disebut sproket (Gambar 25). Pada mekanisme sistem pencuci
rumput laut ini menggunakan 2 transmisi rantai. Transmisi rantai pertama dihubungkan
antara gear pedal dengan sproket dengan perbandingan 2 : 1, yang berarti setiap gear
pedal berputar pada porosnya 1 kali maka sproket akan berputar 2 kali. Transmisi rantai
yang kedua menghubungkan diantara 2 sproket dengan perbandingan 1 : 1.
Dalam mekanisme sistem pedal ini digunakan batang as sebagai penghubung
poros diantara 2 sproket (roda bergigi) yang ditopang oleh bearing (bantalan
32
bercangkang) yang dipasang pada kerangka pengangkut. Drum dinamis untuk dapat
berputar pada porosnya pada bagian sisi kanan dan sisi kiri dipasang batang as yang
dimodifikasi agar dapat mencengkram drum. Kemudian setiap batang as tersebut
ditopang oleh masing-masing satu buah bearing/bantalan bercangkang agar beban daya
untuk membuat drum berputar dapat terbagi pada kedua sisinya. Transmisi rantai yang
menghubungkan antara sproket untuk menggerakkan drum dipasang disisi sebelah kiri.
4.1.3. Mesin Pencuci dengan Penggerak Sistem Motor AC
Prinsip mekanisme penggerak dengan sistem motor AC hampir sama dengan
prinsip mekanisme sistem pedal, yang membedakan adalah untuk sistem pedal sebagai
energi penggerak menggunakan tenaga kayuhan yang dilakukan oleh manusia, sedangkan
untuk sistem penggerak motor AC menggunakan tenaga listrik untuk menggerakkan
motor (Gambar 26).
Komposisi komponen alat yang dipakai pada penggerak sistem motor AC ini
hampir sama dengan sistem pedal, kecuali adanya tambahan komponen kopling dan
motor AC (Gambar 27.).
Gambar 25. Bagian-bagian mesin pencuci dengan sistem pedal
33
(a)
(b)
Gambar 26. Mesin pencuci rumput laut (a) dengan sistem pedal; (b) dengan sistem motor
Motor yang digunakan pada penelitian ini adalah motor AC yang memiliki daya
250 Watt dengan kecepatan putaran kurang lebih 1.400 rpm. Motor ini menggunakan
gear box sebagai reduksi putaran untuk menaikkan torsi atau kekuatan putar motor. Gear
box yang digunakan menggunakan pebandingan gear 1 : 7,5 atau dengan kata lain ketika
motor berputar 7.5 kali gear box akan berputar satu kali sehingga perputaran motor akan
menjadi lambat namun kekuatan putar motor atau torsi meningkat.
Penggunaan kopling bertujuan untuk menghubungkan poros motor dengan poros
sistem mekanisme pencucian. Kopling akan memindahkan daya yang dihasilkan oleh
motor menuju sistem mekenisme pencucian. Kopling yang digunakan adalah kopling
fleksibel sehingga dapat memindahkan torsi secara halus yang disebabkan adanya sedikit
ketidak lurusan aksial, anggular dan radial. Dikarenakan sistem mekanisme dengan
penggerak motor ac bersatu dengan sistem penggerak pedal maka pada saat penggunaan
sistem penggerak motor, pedal akan perputar pada porosnya mengikuti perputaran poros
motor AC.
4.1.4. Mesin Pencuci dengan penggerak sistem hybrid
Mesin pencuci dengan penggerak sistem hybrid merupakan penggabungan dari
kedua sistem penggerak, yaitu sistem pedal dan sistem motor. Penggabungan mekanisme
ini dimaksudkan dalam pengoperasian mesin ini dapat saling berbagi. Berbagi disini
memiliki arti dapat dioperasikan sendiri-sendiri maupun dioperasikan secara kooperatif
tanpa harus merubah kondisi mekanika mesin.
34
Gambar 27. Bagian-bagian mesin pencuci dengan sistem motor AC
Penggunaan sistem pencuci rumput laut menggunakan sistem penggerak motor
dikhususkan untuk pencucian rumput laut basah maksimal dengan bobot 5 kg dan air
maksimal 36 liter dari 110 liter total air yang dapat ditampung oleh drum statis (110 liter
= ½ volume dari volume drum statis). Hal ini dikarenakan kekuatan torsi dari motor yang
kurang besar ditambah lagi adanya 4 buah balok almunium yang terpasang di bagian
dalam drum dinamis mempunyai luasan permukaan 2,5x50 cm yang berfungsi sebagai
pengaduk air menambah beban. Jika menggunakan sistem pedal kisaran bobot rumput
laut yang dapat ditampung sebesar 10-15 kg dan air maksimal 110 liter. Pada penggunaan
sistem hybrid volume air maksimal untuk pencucian dapat mencapai 90 liter. Lama
pengoperasian untuk sistem hybrid ini dibatasi hanya untuk 30 menit. Hal ini dilakukan
karena beban yang diputar melebihi batas normal dari spesifikasi motor AC sehingga
lebih banyak menghasilkan energi panas daripada energi gerak (efesiensi motor AC
berkurang). Energi panas yang berlebih ini dapat terasa pada bagian body luar dari motor
AC. Saat pengoperasian sistem hybrid kayuhan pengguna/user terasa lebih ringan dan
perputaran pada porosnya konstan jika di bandingkan dengan sistem pedal yang
dilakukan sendiri. Tabel 5 menunjukkan perbedaan dalam pemakaian sistem penggerak
dalam pengoperasian mesin pencuci rumput laut
35
Tabel 5. Perbedaan pemakaian sistem penggerak dalam pengoperasian mesin pencuci
rumput laut
Sistem Pedal
1. Bobot dan
volume air
Sistem Motor
Sistem Hybrid
Bobot rumput laut 10 -
Bobot rumput laut
Volume air maksimal
15 kg, volume air
maksimal 5 kg dan
90 liter
maksimal 110 liter
volume air
maksimal 36 liter
2. Perputaran
Tidak menentu,
Perputaran konstan
Perputaran konstan
drum dinamis
tergantung kekuatan
(kayuhan sinergi
pada porosnya
otot kaki pengguna
dengan perputaran
motor AC)
3. Lama
pengoperasian
Tidak menentu,
Dengan bobot
tergantung kekuatan
kurang lebih 4 jam
30 menit
otot kaki pengguna
4. Bentuk energi
Ramah lingkungan,
Ramah lingkungan
Ramah lingkungan,
menggunakan
menggukan energi
menggabungkan
kekuatan otot manusia
terbarukan, yaitu
kekuatan otot
menggunakan solar
manusia dan listrik
panel
yang dihasilkan solar
panel
Dioperasikan secara kooperatif maksudnya dalam penggunaan sistem penggerak
motor AC dan kayuhan pada sistem pedal dilakukan pada saat bersamaan. Untuk beban
maksimum biasanya dibutuhkan kayukan pedal sebagai awalan untuk membantu
perputaran drum dinamis. Hal ini disebabkan motor AC pada saat awalan membutuhkan
daya hampir 2 kali lipat dari daya pada saat perputaran konstan.
Sesuai dengan acuan awal desain dari mesin pencuci rumput laut yang sifatnya
fleksibel, ramah lingkungan dan moveable, untuk ramah lingkungan dalam penelitian ini
menggunakan sumber energi dari sistem solar panel. Sistem solar panel merupakan salah
satu alternatif untuk menggantikan pembangkit listrik menggunakan uap (dengan minyak
dan batubara). Sistem solar panel termasuk salah satu energi terbarukan yang ramah
lingkungan berbeda dengan minyak dan batubara yang merupakan energi tak terbarukan
yang dapat membuat polusi. Jika melihat dari karakteristik mesin pencuci rumput laut
yang dalam pengoperasiannya memakai sumber energi yang berasal dari sistem solar
36
panel dan sistem pedal yang digerakan oleh tenaga manusia dan ramah lingkungan, mesin
ini bisa dikategorikan sebagai green technology.
Energi surya yang ditangkap oleh solar panel akan dirubah menjadi energi listrik
yang searah (DC).
Pada penelitian ini solar panel yang digunakan memiliki daya
keluaran maksimum 100 Wattpeak hasil penggabungan secara paralel dari dua buah solar
panel 50 Wattpeak atau dengan dengan kata lain solar panel ini akan menghasilkan daya
maksimum 100 Watt perjamnya.
Daya yang dihasilkan oleh solar panel akan diproses oleh controller
agar
tegangan masukan yang berasal dari solar panel stabil. Selain sebagai penstabil tegangan
controller juga berfungsi sebagai pengatur pengisian pada baterai sehingga daya yang
masuk dari solar panel menuju baterai akan stabil dan tidak menyebabkan kerusakan pada
aki pada saat pengisian. Biasanya tegangan yang dihasilkan solar panel berkisar 16 – 21
Volt, sehingga jika tanpa melalui controler baterai akan over-charge sehingga dapat
menyebabkan kerusakan pada baterai. Baterai yang dipakai adalah jenis aki kering
dengan spesifikasi 12 Volt, dan 65 Ampere hour (Ah). Penempatan baterai pada mesin
pencuci rumput ditempatkan pada bagian bawah dari kerangka pengangkut dan posisi
tepat dibawah drum statis (wadah) (Gambar 28.)
Gambar 28. Desain teknik mesin pencuci rumput laut berbasis teknologi hybrid
37
Keluaran daya pada baterai berupa tegangan DC atau tegangan searah sedangkan
pada motor yang digunakan menggunakan tegangan AC atau tegangan bolak-balik. Oleh
karena itu pada penelitian ini digunakan inverter agar dapat merubah tegangan DC
menjadi tegangan AC, sehingga dapat menggerakan motor listrik. Komponen-komponen
sistem solar panel yang dipergunakan dijelaskan dalam Tabel 6.
Tabel 6. Komponen pembentuk sistem solar panel
No.
1.
Nama alat
Solar panel
Spesifikasi alat
Bp Solar, model BP 350J
(2 buah dipasang secara Peak power (Pmax) : 50 watt
paralel)
Warranted minimum P power : 45 watt
Voltage (Vmp) : 17,7 V
Current (Imp) : 2,9 Ampere
Open circuit voltage (Voc) : 21,8 V
Short circuit current (Isc) : 3,2 V
Minimum bypass diode : 9 A
Minimum series fuse : 20 A
2,
Baterai
Panasonic, valve regulated lead acid battery
Model : LC X1265CH (12 Volt, 65 Ah, 20 hour)
Pengisian baterai : 14,8 – 14,0 volt
Standby use : 13,5 – 13,0 volt
Intial current : kurang dari 25 Ampere
3.
Controler
Shinyoku, model S990
Tegangan 12 volt
Toleransi arus 5-10 ampere
25% Current max holding for one minute
Tegangan rata-rata yang masuk ke baterai 14,6 volt
Self timer
4.
Inverter DC to AC
Suoer, power inverter model SDA 600
Daya maksimum 600 watt
12 volt DC to 230 volt AC
Buzzer self protect
38
Gambar 29 merupakan bentuk akhir dari mesin pencuci rumput berbasis
teknologi hybrid. Sesuai dengan desain awal mesin pencuci rumput laut ini menggunakan
roda tiga yang dilengkapi dengan pemutar drum plastik dengan ontel. Pada bagian
kerangka pengangkut terdapat 2 drum plastik berbeda ukuran yang digunakan sebagai
wadah dalam sistem pencucian. Satu drum yang ukurannya lebih besar (warna biru,
diameter 60 cm dan panjang 95 cm) bersifat statis yang berfungsi untuk menampung air
dengan jumlah maksimum 50 % dari kapasitas drum yang dilengkapi kran outlet air,
sedangkan drum yang ukurannya lebih kecil (berwarna hitam, diameter 50 cm dan
panjang 75 cm) ditempatkan didalam drum yang ukurannya lebih besar (Gambar 29.).
Drum tersebut bersifat dinamis yang bergerak memutar pada porosnya setelah mendapat
daya dari sistem pedal dan sistem motor AC menggunakan sistem transmisi rantai.
Bagian drum dinamis dibuat berlubang-lubang (Gambar 30) dan dipasang palang
sejajar sebanyak 4 palang dengan luas penampang 2,5x50 (cm) yang memungkinkan
terjadinya pengadukan yang merata untuk rumput laut yang dimasukkan ke dalamnya
(Gambar 31). Tempat memasukkan rumput laut (loading) terdapat pada bagian atas.
Rancangan pencuci rumput laut ini dapat dipindah atau bersifat mobile.
(a)
Gambar 29. Bentuk akhir mesin pencuci rumput laut berbasis teknologi hybrid (a)
tampak samping; (b) tampak depan
(b)
39
Gambar 30. Wadah pencuci rumput laut (drum statis berwarna biru sedangkan drum
dinamis berwarna hitam)
Gambar 31. Balok penampang yang terpasang didalam drum dinamis
4.2. Hasil Uji Coba
4.2.1. Uji coba mobilitas mesin pencuci rumput
Uji coba dilakukan di Departemen Ilmu dan Kelautan Gedung Marine Center,
Institut Pertanian Bogor (Gambar 32). Uji coba dilakukan dengan menjalankan mesin
dengan jalur lurus dan jalur memutar. Uji coba di jalur lurus tidak mengalami hambatan,
sedangkan pada saat jalur memutar terdapat hambatan. Hambatan yang dialami yaitu
pada saat berbelok. Hal ini dikarenakan posisi sumbu kendali (stang) yang berada di
bagian atas menyebabkan pada saat berbelok posisi sepeda yang ditunggangi tidak tegak
lurus (miring) pada sumbu normal. Posisi sepeda akan miring mengikuti kemana arah
berbelok,
sehingga
membuat
mengendalikannya (Gambar 33).
pengguna
harus
memiringkan
badan
untuk
40
Gambar 32. Pengguna/users sedang melakukan pengujian mobilitas mesin pencuci
rumput laut
Gambar 33. Manuver pergerakan mesin rumput laut pada (a) jalur lurus, (b) jalur
berbelok dan (c) jalur lurus dan berbelok dengan pivot (tumpuan) kendali
berada pada bagian bawah rangka pengangkut
41
Penempatan pivot (tumpuan) pada bagian bawah rangka pengangkut, tepatnya
diantara dua roda bagian depan akan mengurangi tenaga yang akan dikeluarkan oleh
pengguna/user dalam manuver jalur berbelok. Tenaga yang dikeluarkan oleh
pengguna/user digunakan hanya untuk membuat roda depan berbelok kanan-kiri bukan
membuat keseluruhan rangka pengangkut berbelok kanan-kiri.
4.2.2. Uji coba sistem penggerak pencuci rumput laut dengan sistem motor AC
Untuk mengetahui daya yang dikonsumsi oleh mesin dilakukan pengukuran pada
baterai/aki. Pengukuran dilakukan untuk mendapatkan nilai tegangan dan arus yang
mengalir sebelum akhirnya masuk inverter DC to AC. Pengukuran dilakukan dengan
mengunakan digital multimeter untuk mengukur tegangan dan ampermeter DC untuk
mengukur arus sehingga dapat mengukur daya yang dikeluarkan.
Pengukuran daya (watt) dilakukan dengan 3 perlakuan, yaitu drum dinamis
berputar dengan diberi beban (volume air 36 liter), tanpa diberi beban, serta pengujian
pada sistem hybrid dengan beban (volume air 90 liter). Pengukuran tegangan dan arus
dilakukan setiap 10 menit dari menit pertama sampai dengan kondisi baterai/aki tidak
dapat membuat motor berputar lagi (baterai habis).
Pengukuran daya konsumsi motor dengan menggunakan beban untuk membuat
motor AC berputar (Gambar 34.) pada detik pertama dibutuhkan konsumsi daya sebesar
896 Watt kemudian beberapa detik kemudian konsumsi daya menurun drastis sampai
dengan 619 Watt pada menit pertama. Hal ini disebabkan karena pada awalan, motor
akan menyerap arus lebih besar dari kondisi stabilnya. Arus awal yang diserap dari
baterai adalah 70 Ampere, sedangkan pada saat stabil/konstan adalah 50 Ampere. Daya
minimum yang di konsumsi baterai adalah 586 Watt. Waktu yang dibutuhkan untuk
baterai pada perlakuan dengan beban hingga motor tidak dapat bekerja lagi adalah 240
menit atau 4 jam operasi.
Kecepatan putar drum dinamis adalah 18 rpm. Tegangan pada motor sebesar 210
Volt dan arus yang dihasilkan sebesar 0,9 Ampere, sehingga dihasilkan daya pada motor
sebesar 189 Watt dan torsi dari motor adalah 10,5 Nm.
42
650,00
Daya (Watt)
600,00
550,00
500,00
450,00
400,00
350,00
300,00
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Waktu (menit)
Daya (watt) dengan beban
Daya (Watt) dengan beban
Daya
(watt)
tanpa
beban
Daya
(Watt)
tanpa
beban
Daya
(Watt)
sistem
hybrid
dengan
Daya
(watt)
sistem
hybrid
dengan
bebanbeban
Gambar 34.
Perbandingan daya yang diperlukan untuk menggerakkan motor AC
antara perlakukan dengan beban dan tanpa beban
Pengukuran daya konsumsi motor dengan tanpa beban untuk membuat motor AC
berputar pada detik pertama dibutuhkan konsumsi daya sebesar 793,2 Watt. Kemudian
beberapa detik kemudian konsumsi daya menurun drastis sampai dengan 376,8 Watt pada
menit pertama. Seperti halnya pada kondisi dengan beban, pada awalan, motor akan
menyerap arus dua kali lipat dari kondisi stabilnya. Arus awal yang diserap dari baterai
adalah 60 Ampere sedangkan pada saat stabil/konstan adalah 30 Ampere. Daya minimum
yang di konsumsi baterai adalah 346,5 Watt. Waktu yang dibutuhkan untuk baterai pada
perlakuan dengan beban hingga motor tidak dapat bekerja lagi adalah 480 menit atau 8
jam operasi.
Kecepatan putar drum dinamis adalah 92 rpm. Tegangan pada motor sebesar 190
Volt dan arus yang dihasilkan sebesar 0,9 Ampere, sehingga dihasilkan daya pada motor
sebesar 171 Watt dan Torsi dari motor adalah 1,86 Nm.
Pengukuran daya konsumsi motor pada sistem hybrid dengan beban untuk
menggerakan drum dinamis dengan bantuan kayuhan dari sistem pedal secara sinergi
didapatkan daya awal untuk menggerakkan motor pada detik pertama adalah 750,6 Watt
yang kemudian turun nilainya pada detik ke-2 sampai dengan 608,5 Watt dengan arusnya
secara berturut-turut adalah 60 Ampere dan 50 Ampere . Pada keadaan konstan
didapatkan nilai daya maksimumnya 608,5 Watt dan nilai minimumnya adalah 592,5
43
Watt. Waktu yang dibutuhkan untuk baterai pada perlakukan ini hingga motor tidak
mendapat suplai listrik adalah 90 menit atau 1,5 jam dengan pengambilan sebanyak 3x30
menit. Pengambilan data ini dilakukan karena lebih banyak energi panas yang dihasilkan
oleh motor AC dibandingkan dengan energi putar/gerak.
Kecepatan putar dari drum dinamis pada perlakuan sistem hybrid dengan beban
ini adalah 48 rpm. Tegangan pada motor sebesar 245 Volt dan arus yang dihasilkan
sebesar 0,9 Ampere sehingga daya pada motor sebesar 220,5 Watt dan torsi dari motor
adalah 4,59 Nm.
Jika dibandingkan, daya yang dikonsumsi oleh baterai untuk menggerakkan
motor AC dengan adanya beban akan lebih banyak mengkonsumsi daya lebih banyak
dibandingkan dengan perlakuan tanpa beban. Kecepatan putar untuk drum dinamis
menggunakan beban lebih sedikit dibandingkan dengan tanpa menggunakan beban, yaitu
18 rpm dan 48 rpm (sistem hybrid) untuk perlakuan menggunakan beban dan 92 rpm
untuk perlakuan tanpa beban. Torsi dari motor AC untuk perlakuan menggunakan beban
10,5 Nm dan 4,59 Nm (sistem hybrid) sedangkan tanpa perlakuan beban 1,86 Nm.
4,2,3, Uji Coba Pencucian Rumput Laut
Prose uji coba pencucian rumput laut dimulai dengan mengisi wadah
penampungan air (drum statis) dengan air tawar. Setelah air tawar yang tertampung 80 100 liter, sampel rumput laut yang akan dicuci dimasukkan ke dalam drum dinamis.
Terlihat pada Gambar 35 rumput laut masih berwarna gelap. Setelah proses pencucian
selama 10 menit dengan memutar drum dinamis secara kontinu, rumput laut hasil
pencucian keadaannya lebih terang (Gambar 36) dari keadaan sebelum proses pencucian.
Setelah pemindahan rumput laut yang telah dicuci ke dalam wadah ternyata
didapatkan lebih banyak patahan-patahan dari bagian rumput laut dibandingkan sebelum
proses pencucian karena pengepakan rumput laut basah ke dalam karung. Hal ini
disebabkan karena mekanisme pencucian rumput laut dengan sistem putar horizontal.
Sistem putar horizontal ini membuat rumput laut terbanting-banting di dalam drum
dinamis sehingga dapat membuat rumput laut patah serta faktor kecepatan putar dari
drum dinamis terlalu cepat. Selain itu, balok-balok pengaduk yang terpasang pada drum
dinamis yang mempunyai sudut siku dapat membuat rumput laut patah. Dua bentuk
modifikasi dari drum dinamis memungkinkan mengurangi jumlah rumput laut yang
patah, yaitu (1) rumput laut dikondisikan agar tidak dapat bergerak bebas pada saat drum
dinamis berputar, dan (2) modifikasi balok pengaduk agar menggunakan bahan yang
44
lembut dan mempunyai sudut yang tumpul. Pengurangan kecepatan perputaran drum
dinamis pun dapat dijadikan solusi untuk mengurangi jumlah patahan rumput laut.
Gambar 35. Rumput laut sebelum menjalani proses pencucian menggunakan mesin
Gambar 36. Rumput laut yang telah melalui proses pencucian
Setelah pemindahan rumput laut yang telah dicuci ke dalam wadah ternyata
didapatkan lebih banyak patahan-patahan dari bagian rumput laut dibandingkan sebelum
proses pencucian karena pengepakan rumput laut basah ke dalam karung (Gambar 37).
Hal ini disebabkan karena mekanisme pencucian rumput laut dengan sistem putar
45
horizontal. Sistem putar horizontal ini membuat rumput laut terbanting-banting di dalam
drum dinamis sehingga dapat membuat rumput laut patah serta faktor kecepatan putar
dari drum dinamis terlalu cepat. Selain itu, balok-balok pengaduk yang terpasang pada
drum dinamis yang mempunyai sudut siku dapat membuat
rumput laut patah. Dua
bentuk modifikasi dari drum dinamis memungkinkan mengurangi jumlah rumput laut
yang patah, yaitu (1) rumput laut dikondisikan agar tidak dapat bergerak bebas pada saat
drum dinamis berputar, dan (2) modifikasi balok pengaduk agar menggunakan bahan
yang lembut dan mempunyai sudut yang tumpul. Pengurangan kecepatan perputaran
drum dinamis pun dapat dijadikan solusi untuk mengurangi jumlah patahan rumput laut.
Gambar 37. Kondisi rumput laut basah sebelum melalui proses pencucian
Uji coba untuk mengetahui seberapa banyak kotoran dan kontaminan yang
terlepas dari rumput laut hasil pencucian menggunakan mesin dilakukan dengan cara
membandingkan kekeruhan air sebelum dilakukan pencucian dan kekeruhan air setelah
pencucian selama 10 menit. Sampel air bekas pencucian kemudian diambil melalui outlet
drum statis setalah sampel rumput laut telah dipindahkan. Kotoran dan kontaminan yang
berasal dari rumput laut akan terlarut dalam air sehingga air akan menjadi berwarna lebih
keruh. Pengujian dilakukan dengan mengukur tingkat kekeruhan dari air sampel dengan
menggunakan TDS meter.
Air sampel pencucian diperoleh dari hasil mencuci 10 kg rumput laut selama 10
menit yang ditampung dalam botol plastik 1,5L. Ada tiga botol sampel, yaitu (1) air
sebelum pencucian (kontrol); (2) air sampel pencucian ulangan pertama; dan (3) air
sampel pencucian ulangan kedua (Gambar 38).
46
Gambar 38. Botol yang berisi air sampel (1) air kontrol; (2) air sampel pencucian untuk
ulangan pertama; dan (3) air sampel pencucian ulangan kedua
Pengujian air sampel pencuci rumput laut dilakukan di Laboratorium Proling,
Departemen Manajemen Sumber Daya Perairan, Institut Pertanian Bogor. Parameter yang
diukur adalah Total Dissolved Solids yang menunjukan jumlah partikel organik dan
anorganik yang terkandung dalam air sampel. Alat yang digunakan adalah HACH
Conductivity/TDS meter yang telah dikalibrasi pada tanggal 22 Juni 2010 oleh BALAI
BESAR INDUSTRI AGRO (Gambar 39).
Gambar 39. Pengujian air sampel menggunakan TDS meter
Gambar 40. menunjukkan
banyaknya jumlah rata-rata partikel organik dan
anorganik pada air sampel bekas pencucian rumput laut. Pengukuran dilakukan sebanyak
3 kali ulangan untuk setiap sampel yang kemudian dirata-ratakan. Nilai rata-rata untuk
47
pengukuran air kontrol didapatkan 126,3 mg/L, sedangkan untuk nilai rata-rata sampel
ulangan ke satu dan ke dua untuk sampel air bekas pencucian rumput laut secara berturutturut adalah 1838,0 mg/L dan 1049,3 mg/L.
TDS (mg/L)
2000,0
1800,0
1600,0
1400,0
1200,0
1000,0
800,0
600,0
400,0
200,0
0,0
TDS (mg/L)
1 (Kontrol)
2
3
Gambar 40. Hasil pengukuran TDS air sampel
Kotoran dan bahan lainnya yang menempel pada rumput laut akan tersapu pada
proses pencucian. Kemudian terlihat dari hasil pengukuran TDS (mg/L) meter untuk air
sampel pencucian didapat bahwa jumlah partikel organik dan anorganik yang terdapat air
bekas pencucian memiliki lebih dari 10 kali lipat dari air kontrol untuk ulangan ke dua
dan memiliki 20 kali lipat untuk sampel air bekas pencucian untuk ulangan pertama.
Pencucian rumput laut dengan sistem wadah penampung air statis ini masih memiliki
kelemahan karena air posisinya diam tidak bergerak sehingga kotoran dan kontaminan
pun akan terkumpul pada wadah penampung air (drum statis). Ketika proses pencucian
dilakukan kotoran dan kontaminan yang telah terlepas dari rumput laut akan terus
teraduk/terangkat sejalan dengan lamanya proses pencucian dan ketika proses pencucian
selesai, diperkirakan masih banyak kotoran dan kontaminan yang menempel kembali
kepada rumput laut dibandingkan dengan yang mengendap pada bagian dasar drum statis.
5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. KESIMPULAN
Komponen mekanis dari mesin pencuci rumput laut ini menggunakan transmisi
rantai roll yang terhubung antara dua sproket (roda bergigi) untuk memutar drum dinamis
baik menggunakan sistem pedal maupun dengan motor AC untuk menggerakkannya.
Komponen laninya yang dipakai dalam mekanisme mesin pencuci rumput laut ini adalah
bearing/bantalan bercangkang dan kopling untuk menopang dan menghubungkan poros
yang mencengram drum dinamis. Sistem pencuci dengan sistem pedal menggunakan
tenaga
manusia untuk pengoperasiannya sedangkan untuk sistem motor AC
menggunakan energi listrik yang didihasilkan dari sistem solar panel. Komponen sistem
solar panel terdiri dari solar panel itu sendiri, controler, inverter DC to AC, dan baterai.
Hasil uji coba sistem motor AC pada mesin pencuci rumput laut dilakukan
dengan tiga perlakuan, yaitu perlakuan dengan menambahkan beban untuk sistem motor
AC sendri (volume air 36 liter) dan sistem hybrid (volume ir 90 liter) serta tanpa
menambahkan beban untuk perlakukan sendiri pada motor AC. Perlakuan menggunakan
beban akan lebih banyak mengkonsumsi baterai dibandingkan perlakukan tanpa beban
sehingga waktu operasi mesin sampai kondisi baterai habis akan lebih cepat dibanding
perlakukan tanpa beban.
Uji coba pencucian rumput laut untuk melihat seberapa banyak kotoran dan
kontaminan yang terlepas dari rumput laut dilakukan dengan membandingkan kekeruhan
air sebelum dilakukan pencucian dan setelah pencucian setelah alat dioperasikan selama
10 menit. Pengujian dilakukan dengan mengukur jumlah partikel organik dan anorganik
yang terkandung dalam air sampel dengan menggunakan TDS (Total Dissolved Solids)
meter. Ada tiga sampel air yang diukur adalah (1) air sebelum pencucian (kontrol); (2)
air sampel pencucian ulangan pertama; (3) air sampel pencucian ulangan kedua.
Hasil pengukuran dilakukan sebanyak 3 kali ulangan yang kemudian hasilnya
dirata-ratakan, untuk sampel air kontrol banyaknya jumlah rata-rata partikel organik dan
anorganik pada air sampel adalah 126,3 mg/L sedangkan untuk sampel ulangan ke satu
dan ke dua secara berturut-turut adalah 1838,0 mg/L dan 1049,3 mg/L.
5.2. Saran
Desain dan rancang bangun mesin yang telah dihasilkan diharapkan ada
pengembangan secara berlanjut, sehingga mampu mengatasi kelemahan dan kekurangan
dari produk sebelumnya, seperti mobilitas dari mesin yang sulit dikendalikan pada jalur
48
berbelok, kekuatan torsi perlu ditingkatkan baik dengan meningkatkan torsi motor atau
penggunaan perbandingan gigi bergigi/sproket yang lebih besar sehingga dapat
beroperasi dengan beban yang lebih banyak. Modifikasi drum dinamis untuk mengurangi
rumput laut yang patah dengan cara membuat agar rumput laut tidak bergerak bebas pada
saat proses pencucian dan pergantian balok pengaduk dengan bahan yang lembut dan
mempunyai sudut yang tumpul. Prose pencucian dengan sistem air mengalir baik dengan
cara overflow maupun re-use agar didapatkan rumput laut jauh lebih bersih. Perlu
pengujian berlanjut untuk mengetahui kegunaan lain dari mesin ini, yaitu apakah dapat
digunakan sebagai pengering rumput laut seperti prinsip pengering baju pada mesin cuci.
DAFTAR PUSTAKA
Anggadireja, J.T, A. Zatnika, H. Purwanto S. Istini. 2006. Rumput Laut. Penebar
Swadaya
Anonimous,
http://promo88.com/wp-content/uploads/2011/05/550109-500x479.jpg,
(18 september 2011)
Fraas, L., Larry P. 2010. Solar Cell and Their Applicantion. John Wiley &
Sons,inc Publication New Jersey
http://eprints.ums.ac.id/756/1/Emitor_HSY_PengendalianKecPutarMotorInduksi1Phs.pdf
(18 Agustus 2011)
http://www. indonesia.go.id. 2004. Budidaya,bisa menjadi masa depan ekonomi RI.
Hu, J., Radu R., Jessica V. 2005. The Pedal-Powered Washing Machine. Final
Report.http//www.web.mit.edu/teresab/www/Bicilavadora/index.html,
Agustus
2010
Istini, S., Suhaimi. 1998. Manfaat dan Pengolahan Rumput Laut, Lembaga
Oseanologi Nasional, Jakarta.
Jha, A.R. 2010. Solar Cell Technology and Applications. CRC Press. London New York
Hurley, P. 2006. Build your own Solar Panel. Weelock VT. USA
Kularatna, N. 2003. Digital and Analogue Mesintation testing and measurement.
The Institution of Engineering and Technology, London, United Kingdom
Miller, John M. 2004. Propulsion System for Hybrid Vehicle. Institution of
Engineering and Technology. London United Kingdom
Mott, R.L. 2004. Elemen-elemen Mesin dalam Perencanaan Mekanis. Penerbit
Yogyakarta
Andi
Nurdjana , M.L., 2007. Pengembangan Budidaya Rumput Laut di Indonesia. Makalah
disampaikan pada Disminasi Teknologi dan temu Bisnis Pengembangan
Budidaya Rumput laut serta Pemasarannya di Hotel Clarion, 12 September 2007
Nur Hira, W., Julian Eka W. 2006. Perkembangan Komoditi Rumput Laut
Indonesia. PT. Bank Ekspor Indonesia (Persero)
Nybakken, J.W. 1992. Biologi laut, Suatu Pendekatan Ekologis. PT. Gramedia Jakarta
Patel,
Mukund R. 2000. Wind and Solar Power System. CRC Press London New
York Washington DC.
Parenrengi, A., Rachman S., Emma Suryati. 2010. Budidaya Rumput laut Penghasil
Karaginan (karagofit). Badan Penelitian dan Pengembangan Kelautan dan
Perikanan. Kementrian Kelautan dan Perikanan Indonesia
Shigley, J.E., Charles R. Misckhe, Thomas H. Brown Jr. 2004. Standard Handbook of
Machine Design. Mc-Graw Hill New York
50
Soleh, M., 2011. Pengaruh Umur panen dan Teknik Pencucian terhadap mutu Karaginan
Rumput Laut (Eucheuma cottonii). tugas Akhir. Politeknik Negeri Jember
Suwandi. 1992. Isolasi dan Identifikasi Karaginan Dari Rumput Laut Eucheuma cottonii,
Lembaga Penelitian Universitas Sumatra Utara, Medan
Turan, G., Amir Neore. 2010. Intensive Sea Weed Aquaculture : A Potent
Solution Against Global Warming in Seaweeds and their role in Globally
Changing environments. Springer. p359-372
LAMPIRAN
Lampiran 1. Data pengukuran daya motor AC yang dikonsumsi dari baterai dengan
menggunakan beban
Waktu
(menit)
Arus
(Ampere)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
Tegangan
(Voltase)
70
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
12.80
12.38
12.31
12.31
12.30
12.29
12.27
12.25
12.22
12.20
12.15
12.12
12.10
12.08
12.05
12.02
11.98
11.96
11.92
11.90
11.87
11.83
11.79
11.75
11.72
Daya (Watt) dengan beban
896.00
619.00
615.50
615.50
615.00
614.50
613.50
612.50
611.00
610.00
607.50
606.00
605.00
604.00
602.50
601.00
599.00
598.00
596.00
595.00
593.50
591.50
589.50
587.50
586.00
Lampiran 2. Data pengukuran daya motor AC yang dikonsumsi dari baterai dengan tanpa
beban
Waktu
(menit)
Arus
(Ampere)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
380
Tegangan
(Voltase)
60
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
13.22
12.56
12.55
12.53
12.51
12.50
12.48
12.46
12.38
12.36
12.35
12.34
12.33
12.33
12.31
12.29
12.27
12.25
12.22
12.21
12.19
12.15
12.14
12.12
12.11
12.09
12.06
12.04
12.02
11.98
11.97
11.95
11.93
11.90
11.88
11.86
11.83
11.81
11.80
Daya (Watt) tanpa beban
793.20
376.80
376.50
375.90
375.30
375.00
374.40
373.80
371.40
370.80
370.50
370.20
369.90
369.90
369.30
368.70
368.10
367.50
366.60
366.30
365.70
364.50
364.20
363.60
363.30
362.70
361.80
361.20
360.60
359.40
359.10
358.50
357.90
357.00
356.40
355.80
354.90
354.30
354.00
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
11.77
11.75
11.73
11.71
11.69
11.67
11.64
11.59
11.56
11.55
353.10
352.50
351.90
351.30
350.70
350.10
349.20
347.70
346.80
346.50
Lampiran 3. Data pengukuran daya motor AC yang dikonsumsi dari baterai dengan
menggunakan beban pada sistem hybrid.
Waktu
(menit)
Arus
(Ampere)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Tegangan
(Voltase)
60
50
50
50
50
50
50
50
50
50
Daya (Watt) sistem hybrid
dengan beban
12.51
12.17
12.15
12.11
12.08
12.04
12.00
11.96
11.91
11.85
750.6
608.5
607.5
605.5
604
602
600
598
595.5
592.5
Lampiran 4. Data pengukuran jumlah partikel organik dan anorganik denga menggunakan
TDS meter
Ulangan
1
2
3
Rata-rata
TDS (mg/L)
1 (Kontrol)
2
127.4
1822
126.2
1838
125.4
1854
126.3 1838.0
3
1064
1045
1039
1049.3
Lampiran 5. Urutan pembuatan
Urutan Pembuatan
Lampiran 6. Proses Ujicoba
Lampiran 7. Digital Multimeter
Lampiran 8. Amperemeter DC