## Optimasi Kinerja Sensor Value untuk Meminimalisir Kelembapan Udara Sebagai Pengganti Sinar Matahari
Sugiono 1 , Unung Lesmanah 2 , Arief Budi Laksono 3
1,2 Fakultas Teknik Universitas Islam Malang
3 Program Studi Teknik Elektro Universitas Islam Lamongan Email : gionounisma@unisma.ac.id , ununglesmanah@unisma.ac.id , ariefbudila@gmail.com

## ABSTRAK
Optimasi  kerja  sensor  value  pada  kelembapan  udara  untuk  membangkitkan  energi  terbarukan sehingga dibutuhkan Sensor Value sebagai pengganti  sinar matahari pada musim penghujan. Dalam penelitian  sebelumnya  memiliki  beberapa  kendala  seperti  rendahnya  sinar  matahari  pada  musin penghujan  yang dihasilkan dan pengoperasiannya  membuhuhkan waktu  yang lama, maka salah satu solusi  untuk  mengatasi  hal  tersebut  diatas  dibutuhkan  sensor  Value  pada  suhu  80 0 C  .  Dalam penelitian kali ini ada dua tujuan utama, yaitu peningkatan efisiensi dari sistem, dan penyederhanaan cara pengoperasian. Peningkatan efisiensi dilakukan dengan beberapa alternatip, yaitu meminimalkan kelembapan  udara  disekitarnya  sehingga  dapat  memperbaiki  kerja  sensor  tersebut,  Sedangkan penyederhanaan pengoperasian dilakukan dengan  penambahan  modul sensor value  untuk mengatur focus  panas.  Pada  tahap  pertama  mekanisasi  sinar  value  pada  sistem  perpipaan,  kedua  uji  coba  alat sensor  terhadap  kelembapan  udara  disekitarnya.  Penelitian  ini  akan  difokuskan  pada  fungsi  dari masing-masing  komponennya  seperti  sensor  suhu  ruang  pemanas,  sedangkan  target  utama  adalah untuk menghasilkan panas pada musim penghujan.
Kata kunci : optimasi, kerja sensor value, aliran udara, sinar matahari, pipa

## ABSTRACT
Optimization  of  sensor  value  work  on  air  humidity  to  generate  renewable  energy  so  that  a  Sensor Value is needed as a substitute for sunlight in the rainy season. In previous studies, there are several problems such as low sunlight in the resulting rainy season and the operation requires a long time, so one solution to overcome the above problems requires a Value sensor at a temperature of 800 C. In this  research,  there  are  two  main  objectives,  namely  increasing  the  efficiency  of  the  system  and simplifying  the  operation  method.  Increasing  efficiency  is  done  with  several  alternatives,  namely minimizing  the  humidity  of  the  surrounding  air  so  that  it  can  improve  the  sensor's  work,  while simplifying the operation is done by adding a value sensor module to adjust the heat focus. In the first stage of mechanization of value rays in the piping system, the second is testing of the sensor to the humidity of the surrounding air. This research will focus on the function of each component such as the heating room temperature sensor, while the main target is to generate heat in the rainy season.
Keywords: optimization, sensor value work, air flow, sunlight, pipes

## 1. PENDAHULUAN
Pada saat ini kebutuhan akan energi sudah sangat  besar,  dan  kecenderungan  di  masa  yang akan  datang  akan  terus  meningkat,  sedangkan supply  energi  yang  ada  adalah  terbatas  dan sumber  utama  energi  saat  ini  yaitu  bahan  bakar gas  telah  semakin  menipis,  kemungkinan  hanya akan  bisa  mencukupi  kebutuhan  akan  energi sampai  beberapa  ratus  tahun  lagi  [1].  Selain  itu bahan  bakar  gas  ini  membawa  permasalahan tersendiri, yaitu polusi (terutama batu bara). Oleh karena  itu  dibutuhkan  alat  sensor  yang  bisa mendeteksi kelembapan udara disekitarnya untuk
mencari  solusi  energi  lain  yang  bisa  mendeteksi udara lingkungan. Dan sesungguhnya alat sensor value  ini  sangat  bermanfaat  untuk  melihat  dan mengamati  diseliling  kita  dan  menemukan  cara memanfaatkannya. Sensor value akan diterapkan nantinya  bisa  meningkatkan  produktivitas  dan kapasitas  energi  terutama  untuk  menghilangkan kelembapan  udara  disekitarnya  [2].  Tetapi dengan  semangat  dan  komitmen  yang  tinggi untuk  memperbaiki  kualitas  hidup  anak  cucu kita,  dimana  kita  tidak  dapat  membiarkan  anak cucu  kita  ketinggalan  alat  yang  efesien  dan mudah  dalam  pengoperasainnya  Pada  penelitian
tahap  pertama,  mendesain  mekanisme  sensor, sensor  suhu  yang  dibutuhkan  dan  kemudian  alat yang  sudah  jadi  nantinya  akan  diserahkan  pada masyarakat. Ada beberapa temuan yang akan kita perbaiki pada penelitian tahap adalah :
1. Adanya  sensor  value  untuk  mengatasi pengeringan  keripik  Singkong  pada  musem penghujan, sehingga pemanasan yang dilakukan  terhadap  sinar  matahari  menjadi kurang  efisien  [3].  Beberapa  alternatif  yang akan  diteliti  dalam  tahap  ini  adalah  dengan merubah  desain  dan    material  dari  sensor value.
2. Penyesuaian  titik  focus  pada  sensor  value dalam  mengikuti  pergerakan  panas  yang diinginkan  menjadi  sesuatu  yang  sama  sekali sederhana  dan  mudah,  ini  dikarenakan banyaknya  sensor  value  yang  digunakan. Penggunaan  modul  control  sensor  value diharapkan akan dapat mengatasi masalah ini.

## 2 KAJIAN PUSTAKA
a. Sensor  Value  secara  otomatis  adalah alat sejenis exhaust fan atau roof fan, dimana fungsi  alat  tersebut , menghisap  udara  panas , debu , dan juga berfungsi s ebagai alat ventilasi / sirkulasi  udara  disekitarnya . Sensor  value secara  otomatis  akan  berputar  hanya  dengan hembusan  angin  yang  digerakkan  oleh  motor listrik  atau  motor  diesel,  tetapi  juga  mampu menahan angin berkecepatan tinggi. Berputarnya  Ventilator  pada  sensor  value akan  menetukan  adanya  perbedaan  tekanan udara  di  dalam  dan  di  luar  ruangan,  dimana secara alamiah udara panas di dalam ruangan akan  mengalir  dan  menekan  keluar  melalui sirip-sirip  dan  sensor  akan  mendeteksi seberapa  tekanan  udara  disekitarnya  [4]. Dengan  demikian  ada  atau  tidak  ada  angin, Ventilator  akan  selalu  berputar  menghisap udara panas dalam ruangan.

## b. PerpindahanPanas
Pada  penelitian  terdahulu  didapatkan temuan  yang  diantaranya  adalah  terjadinya kehilangan  panas  ( heat  loss )  pada  musim pengujan dalam    jumlah  yang  besar  [5].  Hal  ini mengakibatkan    pemanasan    yang    didapat  dari sinar matahari  yang difokuskan menjadi kurang efektif.  Kehilangan  panas  terjadi  akibat  adanya perpindahan  panas  dari  udara  disekitarnya.  Hal tersebut dapat dijelaskan melalui teori perpindahan panas sebagai berikut.
 Konduksi
 Konveksi
 Radiasi
Konduksi  adalah  proses  perpindahan  panas melalui  suatu  media  tetap  ( stationary )  seperti dinding  atau  pelat  logam.  Arah  dari heat  flow akan  sesuai  dengang  radien  kemiringan  (- dt / dx ) dimana  t  adalah  temperature  dan  x  adalah  tebal dinding,  bila  permukaan  dinding  adalah isothermal,  dan  material  dinding  adalah homogeny  dan    isotropic. Heat  flow per  hour yang  terjadi  berbanding  lurus  dengan  perubahan temperature  pada  dinding  dengan  luas  A.  Bila  t adalah  temperature  pada  sembarang  titik  pada dinding,  dan  x  adalah  tebal  dinding  searah dengan  aliran  panas  ( heat  flow ),  maka  besarnya heat flow dQ dapat dihitung sebagai berikut,
Btu/hr .........................         1
Dimana  k  adalah    konstanta  kon  duktivitas thermal,  yang    bergantung  pada  jenis    material yang digunakan.  Perpindahan panas yang terjadi karena  pencampuran  fluida  ini  disebut  natural convection  bila  tidak  adaa  gitasi  dari  luar,  bila ada  pengaruh  dari  luar  makadiaakan  menjadi forced convection. Heat flow  yang  terjadi dapat dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut,
….......................…              2
Dimana  h  adalah  koefisien  perpindahan  panas yang  tergantung  dari  fluida  yang  digunakan  dan dari gravitasi yang dilakukan. Bila persamaan ini ditulis dalam bentuk terintegrasinya,
Q = h A Δt ..................................          3
Karena  baik  pada  konduksi  maupun konveksi, A (luas area dinding) merupakan salah satu    faktor  yang    mempengaruhi  besarnya  heat flow  (dQ),  maka  pada  penelitian  kali  ini  kita akan  memper  kecil  luas  dinding  konduktor  A sampai  sebatas  area  yang  diperlukan  untuk menerima  panas  dari  sinar  matahari  yang difokuskan.  Selebihnya    material  dinding  air column akan diganti dengan  material yang  lebih bersifat  isolator  seperti    kaca  dan  panel  kayu seperti pada gambar berikut.
Pada  penelitian  ini  tujuannya  adalah  untuk memetakan perubahan temperatur udara disekitarnya,  sebagai  akibat  dari  perubahan masukan  panas  ( heat  input )  yang  disebabkan oleh  perubahan  panas  matahari  yaitu  diameter dan panjang titik fokusnya.
1. Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen,  dimana  dilakukan  perhitungan perencanaan  untuk  geometri  panas  matahari, yang akan di uji cobakan di lapangan.
2. Penelitian  dilakukan  dilaboratorium  Prodi Teknik Mesin Universitas  Islam Malang, dan uji  coba  lapangan  model  alat  sensor  udara disekitarnya
3. Target penelitian adalah untuk mengembangkan  model alat  sensor  value segabai  sensor  panas  pada  pengering  kripek singkong  dengan  menggunakan  aliran  udara dan  panas  matahari  sebagai  sumber  tenaga untuk menghasilkan suhu sekitar 80 0 C.
4. Parameter  perancangan  yang  akan  dihitung adalah, diameter  alat pengering, panjang  titik focus/diameter  kelengkungan  lensa  dan temperature pada heating chamber.
Gambar. 1 Sensor value
Perpindahaan panas yang terjadi dapat dihitung dengan persmaan sebagai berikut:
u = m x cp (  T)  .................. 4
Dimana :
u = panas yang ditransfer ( watt ) M  = laju aliran massa ( kg/s) Cp = panas spesifik ( kj/kg ... 0 C)  T = perbedaan temperatur ( 0 C) Untuk  mengetahui  jumlah  energi  yang  diserap dan  dilepaskan  material  penyimpan  panas dilakukan dengan cara menghitung luasan antara grafik  temperatur  udara  sebelum  dan  setelah perlakuan menggunakan metode Simpson.
5. Panas dari pemfokusan sinar matahari Pergerakan  udara  yang  disebabkan  adanya perbedaan  tekanan  dari  suatu  tempat  ketempat lainnya,  dimana  perbedaan  tekanan  ini  bisa disebabkan  oleh  adanya  perbedaan  temperature udara  ditempat  yang  berdekatan.  Perbedaan temperature  udara  ini  bisa  direkayasa  dengan memanaskan  udara  disuatu  tempat  tertentu, sehingga dia akan memiliki berat jenis yang lebih ringan  dan  bergerak  keatas,  pergerakan  udara
keatas  ini  akan  meninggalkan  daerah  yang bertekanan lebih rendah dari daerah disekelilingnya.  Karena  adanya  perbedaan tekanan  ini  udara  diselilingnya  akan  mengisi daerah yang  bertekanan  lebih  rendah tersebut, untuk kemudian dipanaskan lagi. Proses ini akan berulang  dan  menciptakan  aliran  udara  melalui daerah yang dipanaskan tersebut. Pada penelitian terdahulu  dinding  panas  dari  matahari    dipasang secara  tegak  lurus  sehingga  sulit  untuk mendapatkan  focus  titik  api  pada  dinding  panas dari matahari [6-7] .

## Gambar. 2 Pemfokusan Sinar Matahari
Pada  penelitian  ini  kita  akan  memberikan kemiringan  10  ~  15 o pada  dinding  air  column untuk memudahkan pemfokusan demi mendapatkan panas maksimal.
Gambar. 3 Bentuk fokus bulat
6. Energi angin Energi  angin  termasuk  kedalam  energi kinetik  dari  pergerakan  udara.  Total  energi angin  yang  melalui  suatu  daerah  imaginer  A pada suatu waktu adalah :
E = A·v·t·ρ·½ v 2 ………......................       5
Dimana  v  adalah  kecepatan  angin,  dan  ρ adalah masa jenis udara. Rumus diatas terdiri dari dua bagian,  (A·v·t) adalah volume udara yang  melalui  luasan  A,  yang  diasumsikan tegak  lurus  dengan  arah  angin,  dan  (ρ·½  v 2 ) adalah energi kinetik dari aliran udara per unit volume.
Total tenaga angin adalah :
P = E/t = A·ρ·½ v 3 …...................6
Z Z Z Bentuk titik focus bulat
Dimana  v  ini  akan  memberikan  tenaga yang  dihasilkan  akan  sebanding  dengan pangkat  dari  kecepatan  angin.  Tetapi  pada praktiknya  tidaklah  demikian,  karena  menurut rumus  diatas  tenaga  angin  maksimum  hanya akan  didapat  bila  kecepatan  angin  direduksi sampai 0. Dan hal ini dalam turbin angin adalah tidak  mungkin,  karena  udara  yang  masuk  juga harus  keluar.  Sehingga  hubungan  antara kecepatan  udara  yang  masuk  dan  kecepatan udara  keluar  harus  diperhitungkan.  Dengan menggunakan konsep stream tube , tenaga angin maksimal  yang  bisa  dihasilkan  oleh  turbin angin  adalah  sebesar  59%    dari  total  tenaga angin teoritisnya.
7. Heat Exchanger
Heat  exchanger  adalah  suatu  alat  yang  biasa digunakan  di  industri  untuk  mentransfer  energi panas  diantara  2  fluida  atau  diantara  suatu permukaan  padat  dan  suatu  cairan  atau  diantara sesuatu yang padat dengan suatu cairan  tertentu, dimana  kedua  atau  lebih fluida tersebut mempunyai  perbedaan  suhu  dan  terjadi  suatu kontak  panas  [8]. Shell  and  Tube  Heat Exchanger dapat  digunakan  pada  laju  aliran fluida yang  relatif  besar,  biasanya  banyak digunakan  di  industri.  Pada heat  exchanger ini, salah  satu fluida akan  mengalir  di  dalam  pipa- pipa  sedangkan fluida yang  lainnya  dialirkan melalui shell melintasi  luar  pipa.  Bagian-bagian yang  harus  terdapat  pada heat  exchanger yaitu tubes , shell , noozles ,  dan baffles . Shells adalah salah satu bagian dari heat exchanger yang biasa disebut  dengan  cangkang  sebagai  lapisan  luar tempat tubes berada.  Didalam shells ini  terdapat aliran fluida yang  memiliki  beda temperature dengan fluida pada tubes . Baffles berfungsi untuk menjamin fliuda mengalir  melalui shell dan melintas tubes, sehingga perpindahan panas yang yang terjadi akan lebih tinggi
3. METODE
Pada  penelitian  ini  tujuannya  adalah  untuk memetakan perubahan temperatur udara disekitarnya,  sebagai  akibat  dari  perubahan masukan  panas  ( heat  input )  yang  disebabkan oleh  perubahan  panas  matahari  yaitu  diameter dan panjang titik fokusnya.
1..Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen,  dimana  dilakukan  perhitungan perencanaan  untuk  geometri  panas  matahari, yang akan di uji cobakan di lapangan.
2. Penelitian  dilakukan  dilaboratorium  Prodi Teknik Mesin Universitas  Islam Malang, dan uji  coba  lapangan  model  alat  sensor  udara disekitarnya
3. Target penelitian adalah untuk mengembangkan  model alat  sensor  value segabai  sensor  panas  pada  pengering  kripek singkong  dengan  menggunakan  aliran  udara dan  panas  matahari  sebagai  sumber  tenaga untuk menghasilkan suhu sekitar 80 0 C.
4. Parameter  perancangan  yang  akan  dihitung adalah, diameter  alat pengering, panjang  titik focus/diameter  kelengkungan  lensa  dan temperature pada heating chamber.

## 4.ANALISA DAN HASIL
a. Hasil Pengujian ventulator
Dari  hasil  uji  coba  ventulator  sensor  value menunjukkan  bahwa  pada  saat  awal  pengujian dengan  suhu  0 0 C pada  temperatur  30 0 C  dengan waktu  untuk  mengeringkan  kripik  singkang dibutuhkan  waktu  antara  1  sampai  dengan  45 menit  dengan  suhu  maksimum  51 0 C  ventulator akan  mati  secara  otomatis  dengan  hasil  yang ideal  dalam  arti  menunjukkan  hasil  yang  baik seperti tabel berikut:
Tabel : Data hasil uji coba Ventulator
Gambar. 4 Grafik analisa dan hasil ventulator
Oven  ini  juga  dilengkapi  dengan  sensor temperature  dan  sirip  mekanis  di  kedua  sisi samping  sepanjang  tinggi  oven.  Hal  ini berfungsi  untuk  mengontrol  temperature didalam  ruang  oven,  bila  terlalu  tinggi  sensor akan  membuat  sirip  di  samping  oven  terbuka sehingga  temperature  dalam  ruang  oven  akan turun,  dan  bila  sudah  melewati  ambang  bawah temperature  ruang  oven  sirip  akan  kembali menutup,  sehingga  temperature  akan  dapat bergerak  naik  kembali.  Hal  ini  memungkinkan oven  untuk  tetap  berada  dalam  range temperature yang diinginkan.

## Uji Coba Oven
Uji  coba  dilakukan  pada  bengkel  kerja Bpk  Adi,  sebagai  mitra  kerja  tim  F.  Teknik UNISMA yang berlokasi di Jl. Telogo Sari, Desa Tlogo  Mas,  Kecamatan  Lowok  Waru,  Kota Malang, Jawa Timur.
Sebagai  obyek  uji  coba  digunakan keripik  singkong  mentah  dan  keripik  singkong yang  telah  di  rebus  setengah  matang,  dengan kelembaban  awal  berkisar  pada  24  –  25.  Kedua jenis  keripik  singkong  ini  mempunyai  ketebalan  1  mm,  dan  disusun  di  rak  oven  secara bergantian  (rak  no  1  untuk  keripik  singkong  ½ matang,  rak  no  2  diatasnya  untuk  keripik singkong mentah dst.)
Sumber  panas  yang  digunakan  adalah  dari kompor  gas  yang  diletakkan  dibagian  bawah oven.
Pengaturan temperature : Temperatur ambang bawah 50 o C Temperatur ambang atas 51 o C

## Hasil Uji Coba
Hasil uji coba menunjukkan beberapa hal. 1. Sirip  pada  sisi  oven  terbuka  pada  temperatur ruang  oven  51 o C  dan  tertutup  pada temperature  ruang  oven  50 o C.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  sistim  pengaturan temperature  didalam  oven  bekerja  dengan baik.
2. Pengukuran  kandungan  air  didalam  keripik menunjukkan  perbedaan  yang  besar  antara keripik  yang  terletak  pada  rak  di  bagian bawah  oven,  dengan  keripik  yang  terletak pada  arak  di  bagian  atas  oven.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  pergerakan  aliran  udara dalam  pipa  besi  berongga  tidak  cukup  cepat untuk  dapat  mendistribusikan  panas  secara merata ke seluruh bagian oven.

## 5. KESIMPULAN
Dari  hasil  uji  coba  ventulator  oven  telah  dapat berfungsi dengan beberapa catatan:
1. Perlu  dilakukan  rotasi  rak,  terutama  pada bagian  atas  dengan  bagian  bawah  oven  pada selang waktu 30 menit.
2. Sebagai  alternative  dari  langkah  point  1 sumber  pemanasan  dapat  dialihkan  dari bagian bawah oven ke dua sisi samping oven dengan  mengatur  ulang  letak  sirip  oven. Memperbaiki  sistem  sirkulasi  udara  panas didalam pipa besi berongga di dalam oven

## REFERENSI
[1]  Akira  Nishimura 1 *,  Takuya  Ito 1 ,  Junsuke Murata 1 , Toshitake Ando 1 , Yasunari Kamada 1 , Masafumi Hirota 1 , Mohan
Kolhe 2 ,”      Wind  Turbine  Power  Output
Assessment in Built Environment”,
1 Division  of  Mechanical  Engineering, Graduate  School  of  Engineering,  Mie University, Tsu, Japan; 2 School of Energy & Resources,  University  of  College  London, Adelaide, Australia,  October 3rd, 2012
[2]  Deshpande,  MV.,” Electrical  Power  Sistem Design ”,  New  Delhi  :  Tata  McGraw  –  Hill, 1990
[3]  Ismail  T,  Anton  K,  2011. Rancang  Bangun Alat  Pengering  Ubi  Kayu  Tipe  Rak  Dengan Memanfaatkan  Energi  Surya. Prosiding Seminar  Nasional  AvoER  ke-3,  26-27 Oktober 2011. Palembang.
[4]  Deshpande,  MV.,” Electrical  Power  Sistem Design ”,  New  Delhi  :  Tata  McGraw  –  Hill, 1990
[5]  Jensen, S.O., 2002. Solar drying in Ghana – Final report . Solar Energy Centre Denmark, Danish  Technological  Institute.  ISBN  87- 7756-659-9.
[6]  Firmasnyah  B,  A  Firdaus,  2011. Kaji Eksperimental  Alat  Pengering  Kerupuk Tenaga  Surya  Tipe  Box  Menggunakan Konsentrator  Cermin  Datar. Prosiding Seminar  Nasional  AVoER  ke-3,  26  s-d  27 Oktober 2011. Palembang.
[7]  Budiman Sudia, 2010. Unjuk Kerja Kolektor Surya Plat Datar Menggunakan
Konsentrator Dua Cermin Datar . Dinamika, ISSN:2085- 8817 hal.85-90.
[8]  Phillips,  Charles  L  &  Nagle,  H.  Troy,  “ Digital  Control  System  Analysis  &  Design, ed. 3, Prentice Hall, 1995.