iii. metodologi penelitian

III.
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 WAKTU DAN TEMPAT
Penelitian ini dilaksanakan pada Agustus-November 2009 di
Laboratorium Teknik Tanah dan Air (Wageningan), Departemen Teknik
Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
3.2 BAHAN DAN ALAT
Bahan dan alat yang digunakan pada kegiatan penelitian ini adalah
sebagai berikut:
1. Seperangkat kolektor surya hasil penelitian Didik Hananto (2006) yang
diberi tambahan plat seng yang dicat hitam terdiri dari:
•
Kolektor surya plat datar berupa bak fiber sebagai penghangat
udara sebanyak 2 unit yang dipasang seri dengan dimensi 100 cm ×
100 cm × 21 cm, serta inlet dan outlet berdiameter 10.2 cm.
•
Tutup kolektor surya terbuat dari bahan polycarbonate (Impralon)
atau solar tuff flat berukuran 106×106 cm2.
•
Plat absorber terbuat dari seng yang dicat hitam dan dipasang tegak
lurus dasar kolektor dengan dimensi masing-masing plat 82 cm ×
19.8 cm sebanyak 8 buah/kolektor surya.
•
Kerangka kolektor surya yang terbuat dari besi siku 5 cm × 5 cm.
Gambar 1. Tampak depan kolektor surya
7
Udara
keluar
Udara
masuk
Gambar 2. Tampak atas kolektor surya
Gambar 3. Gambar piktorial kolektor surya
2. Sistem pengukur tegangan (Voltage)
•
Papan PCB
•
Resistor 5K6 sebanyak 2 buah
•
Sensor Negative Temperature Coeficient (NTC) 10K sebanyak 2
buah
•
Potensiometer 5K sebanyak 2 buah
•
Kabel listrik merah hitam 34 meter
•
Kapasitor 100 F sebanyak 2 buah
8
•
IC 7805 sebanyak 1 buah
•
IC 741 sebanyak 2 buah
•
Baterai 9 volt sebanyak 1 buah
3. Sistem resirkulasi air
•
Bak budidaya sebanyak 24 buah dengan volume 28393.8 cm3
(h=29.5cm, d=35cm).
•
Bak filtrasi sebanyak 1 buah bervolume 260758.9 cm3 (h=59cm,
d=75cm) dengan filtasi berupa kerikil kecil
•
Bak sedimentasi sebanyak 1 buah bervolume 260758.9 cm3
(h=59cm, d=75cm).
•
Bak penampungan air sebanyak 1 buah dengan volume 260758.9
cm3 (h=59cm, d=75cm).
•
Pompa air rendam dengan spesifikasi 220-240 volt, 90Watt dan
debit 4500 L/H (1.25 L/s).
•
Kerangka dudukan bak yang terbuat dari besi siku
•
Pipa PVC sebagai saluran air
4. Bangunan seluas 4m×6m×3m yang merupakan ruang tertutup sebagai
bangsal pembenihan ikan.
5. Pipa pralon
4'' sebagai saluran udara.
6. Kipas 12 volt dengan kecepatan udara 1.123 m3/menit.
7. Alat ukur suhu yang digunakan adalah Logger Thermo Recorder TR72S
dan TR71S.
8. Alat ukur tegangan, Voltage Recorder VR-71.
9. Software Auto CAD 2006, Software Voltage Recorder for Window Ver
3.11(E) untuk VR-71 serta Thermo Recorder for Window Ver 4.11(E)
untuk TR-72S dan TR-71S.
10. Kontrol on-off.
9
3.3 PROSEDUR PELAKSANAAN
3.3.1 Perbaikan Ruangan Pembenihan Ikan
Perbaikan ruangan dilakukan agar ruangan dapat berfungsi
maksimal sebagai ruang tertutup untuk pembenihan. Perbaikan yang
dilakukan terdiri dari penggantian dek ruangan, seng untuk atap, dan
dinding polikarbonat.
3.3.2 Prosedur Instalasi Sistem Resirkulasi Air
Sebelum diisi air, semua bak dibersihkan terlebih dahulu dari
kotoran akibat lama tidak terpakai dan dari sisa kotoran yang masih
tertinggal dari penelitian sebelumnya. Selain itu juga dilakukan
pengecekan kebocoran terhadap bak dan pipa saluran antar bak.
Kemudian dilakukan pemasangan pompa air rendam pada bak
sedimentasi serta pemasangan pipa saluran air dari pompa menuju bak
penampungan.
Bagan sirkulasi air ditampilkan pada Gambar 4 dibawah ini:
Bak Budidaya
Ikan
Bak Filtrasi
Bak
Penampungan
Bak
Sedimentasi
Gambar 4. Bagan sistem sirkulasi air.
3.3.3 Prosedur Instalasi Sistem Penghangat Ruangan
1. Pemasangan kolektor surya
Sebelum pemasangan kolektor surya dengan tambahan plat
seng, maka kolektor surya sebelumnya harus dilepaskan dulu dari
kerangkanya yang terletak di atap. Sebelum pemasangan perlu
diperhatikan letak inlet dan outlet kemudian disesuaikan dengan
10
letak rumah kipas. Kolektor surya dipasang seri dan sesuai letak
rangka dengan posisi kolektor surya di dalam rangka.
Alat tersebut akan diletakkan diatas atap seperti pada gambar
berikut:
Gambar 5. Penempatan kolektor surya pada atap bangunan
2. Perbaikan instalasi pipa
Pipa yang digunakan sebagai saluran udara input dan output
dari kolektor surya adalah pipa PVC 14 inch. Pipa ini
menghubungkan dari rumah kipas menuju kolektor surya pertama,
dari kolektor surya pertama menuju kolektor surya kedua, dan dari
kolektor surya kedua ke ruang tertutup.
Perbaikan instalasi ini adalah untuk memastikan bahwa tidak
ada kebocoran udara pada sistem (ruangan, saluran, dan kolektor
surya). Perbaikan tersebut berupa pengeleman kembali sambungan
pipa yang telah terlepas sebelumnya.
3.3.4 Prosedur Instalasi dan Penggunaan Sistem Pengukur Suhu
1. Pengambilan data untuk konversi satuan
Sebelum sensor rangkaian pengukur suhu dipasangkan pada
kolektor surya, dilakukan pengambilan data konversi terlebih dulu.
11
Pengambilan data ini dilakukan dengan mengkondisikan sensor satu
dan dua serta alat ukur suhu Thermo Recorder type TR71S pada suhu
yang sama. Caranya adalah dengan memasukkan kedua sensor dan
alat ukur suhu ke dalam air bersuhu rendah kemudian air tersebut
dipanaskan hingga mencapai suhu tertentu dan didinginkan kembali
hingga ke suhu awal. Alat pengukur suhu dan rangkaian pengukur
suhu akan mencatat perubahan suhu air tersebut.
2. Pemasangan rangkaian pengukur suhu
Rangkaian pengukur suhu ini berfungsi untuk mengukur suhu
udara di dalam kolektor surya dengan output rangkaian berupa
tegangan. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi perubahan suhu
tersebut adalah Negative Temperature Coeficien (NTC). NTC yang
digunakan adalah NTC 10K sebanyak 2 buah. NTC bekerja
dipengaruhi suhu, jika suhu naik maka hambatan menurun.
Besarnya tegangan keluaran yang berupa V1 dan V2 sangat
dipengaruhi oleh besarnya hambatan pada masing-masing NTC yang
dipengaruhi oleh suhu. Jika hambatan pada masing-masing NTC
turun maka tegangan pada V1 dan V2 akan naik dan begitu
sebaliknya.
Power supply yang digunakan pada rangkaian pengukur suhu
tersebut adalah berupa baterai 9 Volt. Namun agar input tegangan
pada rangkaian tetap stabil maka digunakan rangkaian penstabil
tegangan dengan menggunakan IC 7805 dan 2 buah kapasitor 100 F
sehingga beda tegangan pada rangkaian pengukur suhu adalah +5
Volt dan 0 Volt. Selain itu pada rangkaian tersebut juga ditambahkan
potensiometer
5K
sebanyak
2
buah
yang
masing-masing
dipasangkan secara seri dengan resistor 5K6. Berikut adalah gambar
rangkaian yang digunakan dalam penelitian ini:
12
1
In
+5V
2
IC 7805
+9V
NTC
10K
3
C 100 F
V1
IC
C 100 F
out
741
R1
5K6
5k
NTC
10K
V2
IC
R2
out
741
5K6
Potensiometer
5k
5k
Gambar 5. Rangkaian pengukur tegangan (Voltage)
Gambar 6. Rangkaian pengukur suhu
13
Rangkaian pengukur suhu ini diletakkan diatas meja yang
penempatannya aman jauh dari air dan lembab. Pada waktu
pemasangan kabel dipastikan bahwa kabel sensor terpasang dengan
baik. Kabel power suplay rangkaian dihubungkan dengan baterai 9
Volt.
Tegangan dari sensor NTC akan berubah sejalan dengan
perubahan suhu. Sensor NTC dipasang di dalam kolektor surya,
dimana sensor bisa membaca suhu yang merepresentasikan suhu
kolektor surya secara keseluruhan. Suhu yang terbaca oleh rangkaian
yang direpresentasikan dalam bentuk tegangan akan disimpan oleh
alat ukur tegangan, Voltage Recorder VR71.
3. Pemasangan sensor
• Perlakuan 1
Pada perlakuan 1, ada 2 sensor NTC yang akan
dipasangkan yaitu sensor 1 dipasang pada outlet kolektor surya 1
dan sensor 2 dipasang pada outlet kolektor surya 2. Penempatan
kedua sensor tersebut diharapkan mampu mewakili suhu kedua
kolektor tersebut.
• Perlakuan 2
Untuk perlakuan 2 sensor NTC 1 digunakan untuk
mengukur suhu lingkungan. Sensor ini diletakkan diantara
kolektor surya sedemikian rupa dan terlindung dari sinar matahari
langsung. Sensor NTC 2 digunakan untuk mengukur suhu udara
udara kolektor surya dan penempatannya adalah pada outlet
kolektor surya 2.
• Perlakuan 3
Pada perlakuan 3, sensor NTC 2 pada rangkaian pengukur
suhu digunakan untuk kontrol on-off. Sensor tersebut digunakan
untuk mengetahui suhu udara kolektor surya. Sedangkan sensor
NTC 1 tetap digunakan pada rangkaian pengukur suhu sebagai
pengukur suhu lingkungan.
14
3.3.5 Prosedur pemasangan kipas
Kipas dipasangkan pada rumah kipas yang berdimensi 12×12 cm2
yang terbuat dari kayu lapis karena kayu merupakan isolator panas yang
baik. Rumah kipas digunakan untuk menjaga agar perputaran dan
perpindahan panas dari kolektor surya ke udara ruang pembenihan
optimal. Kipas yang digunakan memiliki spesifikasi 12 volt DC Nidec
TA 450 DC dengan kecepatan udara 1.12 m3/menit.
Kipas yang digunakan adalah kipas DC 12 Volt, sehingga untuk
perlakuan 1 dan 2 sebelum disambungkan dengan listrik harus
dihubungkan dengan adaptor 12 Volt terlebih dahulu. Sedangkan pada
perlakuan 3, kipas dihubungkan dengan kontrol on-off. Kipas dipasang
dirumah kipas yang tersedia, kencangkan dengan skrup.
3.3.6 Kontrol on-off.
Kontrol on-off yang digunakan pada penelitian ini adalah kontrol
on-off yang pernah digunakan pada penelitian Didik Hananto (2006).
Kontrol on-off digunakan untuk mengatur kerja kipas. Kontrol on-off
mengunakan 2 sensor NTC 10K yang digunakan untuk mengetahui
suhu kolektor surya dan suhu udara ruang tertutup. Pada saat suhu udara
kolektor surya lebih tinggi daripada suhu udara ruang tertutup maka
kontrol akan berada pada posisi on sehingga kipas akan menyala.
Sebaliknya kontrol akan berada pada posisi off ketika suhu udara
kolektor surya sama atau lebih rendah dari suhu udara ruang tertutup
sehingga kipas akan mati.
3.3.7 Prosedur pengambilan data
Pengambilan data suhu dan kelembapan relatif udara ruang
tertutup dilakukan dengan Logger Thermo Recorder tipe TR-72S.
Sedangkan data suhu air pembenihan diambil dengan Logger Thermo
Recorder TR-71S. Data suhu udara kolektor surya dan lingkungan yang
berasal dari rangkaian pengukur suhu akan disimpan oleh Logger
Voltage Recorder VR-71. Kemudian data yang tersimpan pada ketiga
alat ukur tersebut ditampilkan melalui software Voltage Recorder for
15
Window Ver 3.11(E) untuk VR-71 serta Thermo Recorder for Window
Ver 4.11(E) untuk TR-72S dan TR-71S.
3.4 TAHAPAN PENELITIAN
1. Pembuatan plat seng berukuran 82 cm × 19.8 cm sebanyak 16 buah dan
pemasangannya pada kolektor surya.
2. Pemasangan kolektor surya tersebut pada atap ruang tertutup.
3. Pembuatan dan instalasi rangkaian pengukur suhu.
4. Konversi data rangkaian pengukur suhu.
5. Pengujian kolektor surya.
Penelitian ini dilakukan untuk mengendalikan suhu udara ruang
tertutup agar diperoleh suhu air yang optimum. Terdapat 3 perlakuan yang
akan diujicobakan yaitu:
1. Perlakuan 1
Pada perlakuan kipas tidak dinyalakan sehingga tidak ada sirkulasi
udara. Data yang diambil adalah suhu udara pada kedua kolektor surya,
suhu dan kelembaban relatif udara ruang tertutup, serta suhu lingkungan.
Data diambil selama 2 hari dengan interval pengambilan data adalah 15
menit.
2. Perlakuan 2
Pada perlakuan ini, kipas dinyalakan 24 jam/hari. Data yang di ambil
adalah suhu udara pada kolektor surya, suhu air, suhu dan kelembaban
relatif udara ruang tertutup, serta suhu lingkungan. Data diambil selama 3
hari dengan interval pengambilan data adalah 15 menit.
a. Percobaan I (P2I)
Bak pembenihan diisi air dan dibiarkan dalam keadaan statis atau tanpa
adanya resirkulasi air.
b. Percobaan II (P2II)
Bak pembenihan diisi air dan dilakukan resirkulasi air.
16
3. Perlakuan 3
Pada percobaan ini dilakukan pengendalian on-off terhadap kipas.
Parameter percobaan yang diukur adalah suhu udara kolektor surya, suhu
lingkungan, suhu dan kelembaban relatif udara ruang tertutup, serta suhu
air. Data tersebut diambil selama 3 hari dengan interval pengambilan data
adalah 15 menit.
a. Percobaan I (P3I)
Bak pembenihan diisi air dan dibiarkan dalam keadaan statis.
b. Percobaan II (P3II)
Bak pembenihan diisi air dan dilakukan resirkulasi air.
17