PEMBUATAN DAN PENGUKURAN HEATER DESTILASI AIR MURNI LENGKAP DENGAN PENDINGINNYA
MANUFACTURE AND MEASURING OF PURE WATER DISTILLATION HEATER COMPLETE WITH COOLER
Agung Juldriko Hidayah, Dr. Sepannur Bandri, S.T., M.T., Anggun Anugrah, S.T.,M.SEE , Yusreni Warmi, M.T., Dr.Eng., Zuriman Anthony, M.T.,
Prodi Teknik Elektro Sarjana, Fakultas Teknik, Institut Teknologi Padang
Agunghidayah99594@gmail.com, sepannurbandria@yahoo.com, anggunanugrah@gmail .com, mnnafi@yahoo.com, antoslah@gmail.com
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan memproduksi sebuah heater destilasi air murni yang lengkap dengan sistem pendinginnya. Air murni atau air destilasi adalah komponen penting dalam berbagai industri, laboratorium, dan aplikasi teknik. Proses destilasi air murni memerlukan heater yang efisien untuk mengembalikan uap air menjadi cairan. Heater yang baik dapat meningkatkan kualitas air murni dan mengurangi biaya energi. Penelitian ini mencakup perancangan heater berkualitas tinggi yang memperhitungkan efisiensi perpindahan panas dan pengurangan tekanan dalam sistem. Selain itu, pada penelitian ini penulis mengembangkan sistem pemanas yang efisien dengan pemilihan komponen optimal. Kualitas air murni yang dihasilkan dievaluasi dengan tingkat kemurnian yang tinggi dan kontaminasi yang minimal. Hasil pengujian eksperimental menunjukkan bahwa heater yang dirancang mampu meningkatkan efisiensi energi dalam proses destilasi, dengan pengurangan biaya energi yang signifikan. Penelitian ini juga menghasilkan kontribusi positif terhadap keberlanjutan lingkungan dengan mengurangi konsumsi energi. Dengan demikian, penelitian ini memberikan dasar untuk pengembangan teknologi destilasi air murni yang lebih efisien dan ramah lingkungan. heater yang dirancang dapat digunakan dalam berbagai aplikasi industri dan laboratorium untuk memproduksi air murni berkualitas tinggi secara efektif.
Kata kunci : Destilasi, heater, air, efisien.
Abstract
This research aims to design and produce a pure water distillation heater complete with a cooling system. Purified or distilled water is an important component in a variety of industrial, laboratory, and engineering applications. The pure water distillation process requires an efficient heater to return water vapor into a liquid. A good condenser can improve the quality of pure water and reduce energy costs. This research includes the design of a high-quality heater that takes into account the efficiency of heat transfer and pressure reduction in the system. In addition, in this study the author developed an efficient heating system with optimal component selection. The quality of the purified water produced is evaluated with a high level of purity and minimal contamination. The results of experimental testing showed that the designed condenser was able to improve energy efficiency in the distillation process, with a significant reduction in energy costs. The research also makes a positive contribution to environmental sustainability by reducing energy consumption. Thus, this research provides the basis for the development of more efficient and environmentally friendly pure water distillation technologies. Designed heater can be used in a variety of industrial and laboratory applications to effectively produce high-quality pure water.
Keywords: Distillation, heater, water, efficient
I. Pendahuluan
Air murni merupakan air yang telah mengalami proses penyaringan untuk memurnikan air tersebut atau menghilangkan kotoran seperti bahan kimia dan kontaminan lainnya (Campbell 2023). Penggunaan air murni atau air destilasi yang memiliki tingkat kemurnian yang tinggi merupakan kebutuhan esensial dalam berbagai 2ndustry, laboratorium, dan aplikasi teknis lainnya. Proses destilasi adalah salah satu metode yang paling umum digunakan untuk menghasilkan air murni. Dalam proses ini, air biasa dipanaskan hingga mencapai titik didihnya, dan uap air tersebut kemudian dikondensasikan kembali menjadi air cair dengan menggunakan sebuah condenser (Criscuoli 2021).
Proses destilasi merupakan salah satu metode yang cukup efektif untuk bisa memproduksi air layak konsumsi yang bebas dari kuman, bakteri, dan kontaminan padat kecil. Prinsip kerja destilasi pada dasarnya untuk menguapkan air dengan cara pemanasan menggunakan heater, kemudian didinginkan menggunakan condenser untuk mendapatkan air murni. Air murni atau air destilasi merupakan salah satu komponen penting dalam berbagai industri, termasuk industri farmasi, laboratorium kimia, industri elektronik, serta dalam berbagai aplikasi laboratorium dan proses teknik. Proses destilasi adalah salah satu metode yang paling umum digunakan untuk menghasilkan air murni dengan menghilangkan kontaminan dan ion-ion yang tidak diinginkan dari air biasa.
Dalam konteks proses destilasi, pemanas memegang peranan penting. Pemanas yang efisien dan tepat dapat sangat memengaruhi efisiensi dan kualitas air murni yang dihasilkan. Pemanas yang kurang efisien dapat mengakibatkan masalah seperti waktu destilasi yang lebih lama, konsumsi industri yang tinggi, atau bahkan berpotensi merusak kualitas air murni (Rusdi, Amprin, and Kahar 2021). Selain itu, efisiensi industri juga dapat dipengaruhi oleh pemanas yang digunakan dalam proses destilasi. Pemanas yang efisien akan memungkinkan air untuk mencapai suhu didih dengan cepat dan konsisten, sehingga proses destilasi dapat berjalan dengan baik.
Pengembangan pemanas yang optimal untuk digunakan dalam proses destilasi air murni menjadi sebuah tantangan yang penting. Ini termasuk pemilihan jenis pemanas yang tepat, desain yang memadai, serta pengendalian suhu yang akurat. Selain itu, pemanas yang efisien juga harus mampu mencapai suhu didih air dengan cepat dan menjaga suhu tersebut secara konsisten selama proses destilasi.
Penelitian ini difokuskan pada perancangan dan pembuatan pemanas yang optimal untuk digunakan dalam proses destilasi air murni. Pemanas yang dirancang secara cermat dan efisien diharapkan akan meningkatkan efisiensi proses destilasi, mengurangi konsumsi industri, dan menghasilkan air murni dengan tingkat kemurnian yang lebih tinggi. Penelitian ini akan memberikan kontribusi penting dalam mendukung kebutuhan pasokan air murni yang berkualitas tinggi dalam berbagai aplikasi teknis dan industri.
II. Metode Penelitian
Untuk mengumpulkan data-data dalam penelitian ini yang berbasis eksperimen, penulis akan mengumpulkan data dengan menggunakan metode time–series. Time series adalah metode mengurutkan nilai variabel pada interval waktu yang sama atau dikenal dengan tren. Metode ini dilakukan menggunakan pola. Nantinya, pola yang didapat akan dipakai untuk memperkirakan besarnya pengaruh objek yang diteliti terhadap sistem yang sedang dikaji dalam pnelitian ini.
III. Landasan Teori
A. Definisi Destilasi
1.1 Pengertian
Destilasi atau penyulingan merupakan suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan menguap (volatilitas) bahan. Dalam penyulingan campuran zat dididihkan sehingga menguap, kemudian uap tersebut didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu. Metode ini merupakan termasuk unit operasi kimia jenis perpindahan massa, penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya.
1.2. Prinsip Kerja Destilasi
Pada prinsipnya pemisahan dalam suatu proses destilasi terjadi karena penguapan salah satu komponen dari campuran, yang artinya dengan cara mengubah bagian yang sama dari keadaan cair sehinggan menjadi berbentuk uap. Dengan demikian persyaratannya adalah kemudahan menguap darinkomponen yang akan dipisahkan berbeda satu dengan yang lainnya. Pada campuran bahan padat dalam cairan persyaratan tersebut praktis selalu terpenuhi. Destilasi yang murni praktis hanya dapat diperoleh jika cairan yang sukar menuap mempunyai tekanan uap yang kecil sekali sehuingga dapat diabaikan.
Destilasi atau penyulingan adalah teknik pemisahan yang didasari atas perbedaan titik didih atau titik cair dari masing-masing zat penyusun dari campuran homogennya. Dalam proses destilasi terdapat dua tahap proses yaitu tahap penguapan dan dilanjutkan dengan tahap pengembangan kembali uap menjadi cair atau padatan. Atas dasar ini maka perangkat destilasi menggunakan alat pemanas dan alat pendingin.
1.3. Sistem Pemanas ( Heater )
Elemen panas adalah suatu perangkat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi panas dengan melalui proses joule heating (Taqwa, Rosalina, and Ramza 2020). Heater merupakan salah satu jenis dari Heat Exchanger yang berfungsi untuk memanaskan. Heater adalah suatu objek yang memancarkan atau menyebabkan suatu bagian badan yang lain menerima temperature yang lebih tinggi. Heater merupakan teknologi yang banyak dikembangkan karena heater tidak menggunakan api untuk memanaskan benda melainkan dengan menginduksi yang didapat dari arus listrik bolak-balik mengalir melalui koil yang terbuat dari tembaga. Adapun prinsip kerja heater yaitu melalui elemen pemanas yang terletak di bagian atas dan bawah tangki. Elemen pemanas dengan arus listrik mengubah energi listrik menjadi energi panas, yang kemudian akan menghangatkan air di dalam tangki secara terus-menerus. Ketika air dingin memasuki tangki, maka air akan dipanaskan oleh elemen pemanas yang terletak di dalam tangki.
Gambar 1.1 Elemen Pemanas
1.4 Sistem Pemanas ( Condenser )
Kondensor merupakan suatu perlengkapan utama dalam penyulingan. Ukuran dan bentuk kondensor dapat bermacam-macam, kondensor berfungsi untuk mengubah seluruh uap menjadi fase cair. Jumlah panas yang dikeluarkan pada peristiwa kondensasi sebanding dengan panas yang diperlukan untuk pengauapan uap minyak dan uap air. Tipe kondensor penyulingan yang lain adalah kondensor berpilin dan kondensor tubular. Kondensor yang paling umum digunakan adalah kondensor berpilin , pipa berpilin dimasukkan ke dalam tangki berisi air pendingin yang mengalir secara konstan. Untuk menaikkan efisiensi pendinginan, arah aliran air pendingin berlawanan dengan arah aliran uapair dan uap minyak. Untuk lebih efektif dalam pendinginan maka disisipkan 2 pipa berpilin pada tangki kondensor.
Gambar 1.2 Elemen pendingin ( Peltier )
IV. Hasildan Pembahasan
4.1 Hasil Data Pengukuran Suhu Sistem Pemanas ( Heater ).
Tabel 4.1 Hasil Data suhu sistem pemanas ( Heater ).
Waktu (Menit) Suhu (C)
17:35 30
17:40 35,5
17:45 41,75
17:50 44,75
17:55 51,75
18:05 56,25
18:10 63,00
18:15 70,25
18:20 80,25
18:25 85,35
18:30 94
18:35 100,25
Table 4.1 di atas merupakan data suhu yang direkam oleh sensor thermocouple melalui program arduino secara real-time selama satu jam. Dimana data yang direkam yaitu data suhu setiap 5 menit. Pengambilan data dilakukan dari jam 17.35 sampai 18.35 WIB. Dimana suhu awal pada distilasi yaitu sebesar 30 C. Kemudian terjadi peningkatan suhu karena adanya elemen pemanas yang dipasang pada alat tersebut, Sehingga mencapai suhu 100,25 C.
Gambar 4.1 Temperatur Suhu Sistem Pemanas (Heater).
Pada gambar 4.1 diatas merupakan grafik suhu pada heater alat distilasi air murni. Data yang ditampilkan berupa grafik suhu Terhadap waktu yang terekam oleh sensor suhu yaitu thermocouple. Pada gambar diatas terlihat nilai suhu yang terekam selama satu jam. Suhu yang diamati didata setiap 5 menit, dimana pada waktu 0 menit suhu yang terdata sebesar 300 C, pada menit ke 10 suhunya yaitu 35,50 C, pada menit ke 20 suhu yang terbaca yaitu 44,750 C, pada menit ke 30 yaitu 56,250 C, menit ke 40 yaitu 70,250 C, menit ke 50 sebesar 85,250 C, dan pada menit ke 60 yaitu 100,250 C. Dari pengujian yang penulis lakukan untuk mendapat kan air yang mendidih sehingga menghasil uap yang disalurkan ke condenser yaitu sebesar 100,250 C. Dapat terlihat pada data tersebut terjadinya kenaikkan suhu yang terjadi setiap kenaikan waktu, hal tersebut disebabkan oleh sistem pemanas (heater) yang digunakan pada alat distilasi air murni menggunakan elemen pemanas untuk merubah air menjadi uap dengan cara dipanaskan.
4.2 Hasil Data Pengukuran Tegangan dan Arus
Tabel 4.2 Hasil Data Pengukuran Tegangan dan Arus pada Sistem Pemanas (Heater)
Waktu Tegangan (V) Arus (A)
| 0 | 220 | 4,5 |
|
10 |
220 |
4,5 |
|
20 |
221 |
4,6 |
|
30 |
221 |
4,6 |
|
40 |
222 |
4,7 |
|
50 |
222 |
4,7 |
|
60 |
220 |
4,5 |
Pada table 4.2 di atas merupakan data pengukuran tegangan dan arus yang diukur menggunakan multimeter digital pada alat distilasi air murni selama satu jam setiap 10 menit.
Gambar 4.2 Grafik Tegangan dan Arus
Pada gambar diatas merupakan grafik tegangan sistem pemanas (Heater) pada alat distilasi air murni. Data yang ditampilkan berupa grafik tegangan terhadap waktu yang diukur menggunakan multimeter digital. Pada gambar di atas terlihat nilai tegangan selama satu jam. Pada data tersebut terdapat perubahan tegangan selama satu jam. Tegangan yang diukur yaitu tegangan pada alat setiap 10 menit. Dimana pada waktu 0 menit dan menit ke-10 yaitu tegangan yang terukur sebesar 220 Volt, Selanjutnya pada menit ke-20 dan menit ke-30 didapatkan tegangan sebesar 221 Volt, dan pada menit ke-40 dan menit ke-50 tegangannya sebesar 222 Volt, pada menit ke 60 besar tegangan nya adalah 220 Volt. Pada gambar di atas merupakan grafik arus sistem pemanas ( Heater ) alat distilasi air. Data yang ditampilkan berupa grafik arus terhadap waktu yang diukur menggunakan multimeter digital.
Pada gambar di atas terlihat nilai arus selama satu jam. Dimana pada waktu 0 menit dan menit ke 10 arus yang terukur sebesar 4.5 A, pada menit ke 20 dan menit ke 30 nilai arus sama sebesar 4,6 A, seterusnya menit ke 40 dan menit 50 besar arusnya sama-sama 4,7 A, dan pada menit ke 60 besar arusnya yaitu 4.5 A.
Berdasarkan data diatas didapatkan grafik antara tegangan dan arus dengan waktu yang sama berbanding lurus dimana saat tegangan naik maka arus juga naik dan disaat tegangan turun maka arus turun.
V. Kesimpulan dan Saran
1. Kesimpulan
Berdasarkan data yang didapatkan pada penelitian perancangan dan pembuatan heater destilasi air murni lengkap dengan pendinginnya, maka penulis dapat menarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Dalam penelitian ini penulis berhasil membuat sistem pemanas (heater) pada alat distilasi air murni.
2. Dalam rangkaian penelitian ini, perancangan dan pembuatan heater destilasi air murni lengkap dengan sistem pendinginnya telah berhasil direalisasikan dengan sukses, dimana sistem pemanas nya berhasil mencapai titik didih air dengan suhu 100,250 C, dimana tegangan dan arus nya tetap stabil yaitu di kisaran 220 volt dan 4,5 A.
2. Saran
1. Sebagai saran untuk pengembangan lebih lanjut, penelitian ini dapat diperluas dengan fokus pada pengoptimalan performa sistem pemanas pada destilasi air murni, serta eksplorasi berbagai teknologi terbaru yang dapat meningkatkan efisiensi dan kapasitas produksi air murni.
2.Saran untuk pengembangan lebih lanjut untuk melakukan uji coba dan perbandingan dengan berbagai jenis pemanas untuk destilasi ini, serta mempertimbangkan integrasi teknologi sensor untuk pengawasan dan kontrol yang lebih canggih
3.Diperlukan penelitian lanjutan yang dapat difokuskan pada pada aspek keberlanjutan, seperti penggunaan sumber energi yang lebih ramah lingkungan dan pemakaian bahan- bahan yang dapat didaur ulang dalam pembuatan alat ini.
VII. Referensi
Adani, Shabrina Iswari, and Yunita Ali Pujiastuti.
- “PengaruhSuhu Dan Waktu Operasi Pada Proses Destilasi Untuk Pengolahan Aquades Di Fakultas Teknik Universitas Mulawarman.” Jurnal Chemurgy 1(1): 31. Campbell, Brian. 2023. “What Are Water Distillers &
How Do They Work ? How Does a Water Distiller.” : 1–8.
Cerveira, Graziela Salvan, Jorge Lima de Magalhães, and Adelaide Maria de S. Antunes. 2021. “Trends in Membrane Distillation for Wastewater Treatment.” Journal of Environmental Protection 12(02): 106–24.
Dudret, Stephane, Fouad Ammouri, and Pierre Rouchon. 2013. “Input/Output Transfer Models of Binary Distillation Columns Derived from Convection-Diffusion Partial Differential
Equations.” Proceedings of the IEEE Conference on Decision and Control: 6136–42.
El-Zanati, Elham, Maaly Khedr, Eman Farg, and Esraa Taha. 2021. “Development of Vacuum Multi-Effect Membrane Distillation System of Pilot‐scale for Water Desalination.” Desalination and Water Treatment 217: 22–30.
Engineering, Production, Production Engineering, and Corresponding Author. 1988. “Design and Fabrication of a Water Distiller 1.” : 169–74.
Firmansyah, Fathoni. 2016. “Bandingandisol Dalam Menjerat Logam Berat Kadmium ( Cd ) Dan Bakteri Patogen.” 7(4): 16–25. Kenang, Milkha N T et al. 2023. “AREN MENJADI ALKOHOL.” 9: 21–29.
Khotimah, Husnul, Erika Wulan Anggraeni, and Ari Setianingsih. 2018. “Karakterisasi Hasil Pengolahan Air Menggunakan Alat Destilasi.” Jurnal Chemurgy 1(2): 34. Leonidas, Emilios et al. 2022. “A Comparative
Review of Thermocouple and Infrared Radiation Temperature Measurement Methods during the Machining of Metals.” Sensors 22(13): 1–23. Pilomonu, Yusri Husin. 2017. “Analisa Distribusi Dan Kehilangan Air PDAM Unit Telaga Kabupaten Gorontal.” 5(1): 1–9.
Setiawan, Tia. 2018. “Rancang Bangun Alat Destilasi Uap Bioetanol Dengan Bahan Baku Batang Pisang.” Jurnal Media Teknologi 4(2): 119–28.
Soebyakto, M. Agus Shidiq. 2013. “Analisis Destilasi Air Keruh Dengan Menggunakan Tenaga Surya Dan Tenaga Listrik.” Engineering 7(2): 14. http://e- journal.upstegal.ac.id/index.php/eng/issue/view /88.
Taqwa, Bayu Buana, Rosalina Rosalina, and Harry Ramza. 2020. “Perancangan Alat Proses Distilasi Air Laut Menggunakan Pemanas Elektrik.” Prosiding Seminar Nasional Teknoka 5(2502): 204–14.
Uwar, Nur Aini, and Erol Richard Soselissa. 2022. “Pengaruh Penggunaan Air Pendingin Kondensor Terhadap Hasil Destilasi Sampah Plastik Kapasitas 3 Kg.” ARMATUR : Artikel Teknik Mesin & Manufaktur 3(1): 11–18.
WIBOWO, PRASETYO, and Dedi Ary Prasetya.
- “RancangBangun Data Logger Multi Kanal Terhubung IoT (Internet Of Things) Sebagai Pengukur Temperatur Dengan Sensor Thermocouple.” Emitor: Jurnal Teknik Elektro21(2): 87–94.