## CAKRAM
Jurnal Teknik Mesin:
RANCANG BANGUN DESTILATOR AIR LAUT SKALA RUMAH TANGGA UNTUK DAERAH PESISIR
Joko Setiyono 1 , Nailul ’Atifah 2 , Ihat Solihat 3
1,2,3 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Pamulang, Jl. Surya Kencana No. 1, Tangerang Selatan, Indonesia E-mail : dosen00889@unpam.ac.id 1 , dosen00410@unpam.ac.id 2 , dosen00990@unpam.ac.id 3
Masuk : 21 Juni  2018
Direvisi : 27 September 2018             Disetujui : 2 Oktober 2018
Abstrak: Dalam penelitian ini dilakukan perancangan  destilator air laut skala rumah tangga. Destilator yang dirancang terdiri dari yaitu evaporator dan kondenser. Sumber panas untuk evaporator adalah panas dari hasil pembakaran gas LPG. Uap air yang dihasilkan  dari  evaporator  tersebut  kemudian  dialirkan  menuju  bagian  kondenser  melalui  bagian  dalam  pipa  tembaga  yang berbentuk spiral. Sedangkan di bagian luar pipa kondenser, dialirkan air pendingin dengan bantuan pompa kecil berdaya 12 Watt dengan  debit  air  sebesar  0,169  L/s.  Akibat  proses  pendinginan  ini,  uap  air  mengalami  kondensasi,  yaitu  proses  perubahan  dari fase  uap  menjadi  fase  cair  berupa  air  tawar.  Penelitian  ini  merupakan  studi  awal  yang  bertujuan  untuk  mengetahui  bagaimana unjuk  kerja  sistem  destilator  ini  jika  ditinjau  dari  2  aspek    yang  meliputi  laju  produksi  air  tawar  dan  kebutuhan  energi  yang dibutuhkan.  Hasil  penelitian  ini  menunjukkan  bahwa  laju  produksi  air  tawar  rata-  rata  dari  sistem  ini  adalah  sebesar 37,69 Liter/hari dan besarnya kebutuhan energi total dari sistem ini adalah sebesar 762,48 kWh/m 3 .
Kata kunci: rancang bangun,destilator, air laut, air tawar. unjuk kerja, laju produksi, kebutuhan energi
Abstract: In  this  study,  the  design  of  household-scale  sea  water  destillator    has  been  done.  The  destillator  consists  of  an evaporator and a condenser. The heat source for the evaporator is the heat that is generated from LPG combustion. The water vapor  that  is  produced  from  the  evaporator,  then  flows  into  the  condenser  through  the  inside  of  a  spiral  copper  pipe.  On  the outside of the condenser pipe, the cooling water is supplied by a small pump with power of 12 Watt  and with the water discharge of 0.169 L / s. As a result of this cooling process, the condensation occurs i.e the process of changing from the vapor phase to the liquid phase in the form of fresh water. This research is a preliminary study that aims to find out how the performance of this distillator system if it is viewed from two aspects  including the rate of fresh water production and energy requirement needed. The result of this study indicates that the average rate of freshwater production from this system is 37.69 liters / day and   the total energy requirement of this system is 762.48 kWh /m 3 .
Keywords: design, destillator, sea water, fresh water, performance, rate of production, energy requirement

## PENDAHULUAN
Ketersediaan air bersih merupakan hal yang sangat penting untuk menunjang aktivitas manusia sehari-hari. Dewasa ini krisis air bersih merupakan masalah yang perlu mendapatkan perhatian serius untuk diselesaikan. Di sisi lain,  ketersediaan  air  laut  di  muka  bumi  ini  tidak  akan  ada  habisnya.  Data  dari NASA  Earth  Laboratory menunjukkan  sekitar  71%  wilayah  permukaan  bumi  ditutupi  oleh  air.  Air  samudra  merupakan  sumber  air  yang dominan yaitu sekitar 96,5 % dari seluruh sumber air di planet bumi [1].  Jika melihat negara Indonesia sendiri yang merupakan  negara kepulauan  yang terdiri atas 13.466 pulau, penggunaan air laut  sebagai sumber air bersih sangat potensial. Data dari Badan Informasi Geospasial  (BIG) menunjukkan bahwa negara Indonesia memiliki garis pantai terpanjang urutan  kedua  setelah Kanada,  yakni sepanjang  99.093 km [2]. Hal ini  menunjukkan bahwa pembangun pengolahan  air  laut  menjadi  air  bersih  di  daerah  pesisir  pantai  Indonesia  merupakan  hal  yang  sangat  layak  untuk dipertimbangkan dan ditindaklanjuti dengan serius.
Teknologi  proses  pemisahan  air  tawar  dan  garam  salah  satuya  adalah  dengan  sistem  distilasi.  Sistem  ini terdiri  atas  evaporator  untuk  pendidihan  air  laut  dan  kondenser  untuk  mengembunkan  uap  air  yang  dihasilkan. Evaporator yang dirancang menggunakan sumber energi dari pembakaran gas LPG untuk menghasilkan uap air. Uap air  yang  dihasilkan  kemudian  dialirkan  melalui  kondenser.  Kondenser  yang  dirancang  terbuat  dari  pipa  spiral tembaga  yang  digunakan  untuk  mengalirkan  uap  untuk  kemudian  didinginkan  dengan  aliran  air  pada  bagian  luar pipa  tembaga.  Hasil  ouput  dari  kondenser  yang  dirancang  adalah  berupa  air  bersih.  Uap  air  yang  diproduksi  dari sistem  ini  tentu  saja  lebih  banyak  jumlahnya  jika  dibandingkan  dengan  sistem  bak  konvensional.  Tujuan  dari penelitian ini adalah untuk mengetahui bagaimana unjuk kerja sistem destilator skala rumah yang dirancang. Unjuk kerja sistem destilator ini meliputi 2 parameter yaitu laju produksi air air tawar yang dinyatakan dalam satuan debit dan  kebutuhan energi yang dibutuhkan persatuan volume air tawar.

## METODOLOGI
Destilator  yang  dirancang  pada  penelitian  ini  terdiri  dari  2  bagian  yaitu  evaporator  dan  kondenser. Evaporator  menggunakan  sumber  panas  dari  hasil  pembakaran  gas  LPG.  Air  laut  ditempatkan  di  dalam  wadah evaporator  untuk  mengalami  proses  pemanasan  hingga  mencapai  titik  didihnya  pada  suhu  sekitar  104 0 C  pada tekanan  1  atm.  Pada  tahap  ini  terjadi  proses  pemisahan  antara  uap  air  tawar  dan  komponen  garam  yang  masih terlarut di dalam air laut yang dipanaskan tersebut.
Gambar 1 menunjukkan diagram alir pada penelitian ini:
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
Uap  air  yang  dihasilkan  dari  evaporator  tersebut  kemudian  dialirkan  menuju  bagian  kondenser.  Uap  air tersebut  mengalir  melalui  bagian  dalam  pipa  tembaga  yang  berbentuk  spiral.  Sedangkan  di  bagian  luar  pipa kondenser,  dialirkan  air  pendingin  dengan  bantuan  pompa  kecil  berdaya  12  Watt.  Debit  air  pendingin  yang
MULAI Persiapan Alat dan Bahan Destilator Perancangan DED Sistem Destilator Air Laut Perakitan Destilator Pengujian Unjuk Kerja Sistem Destilator *
Pengukuran: Volume & Suhu Air Laut mula-mula, Debit Air Pendingin pada
Kondenser, Daya Pompa, Suhu Operasi Distilatsi, Volume Akhir Air Tawar
yang Terkondensasi, Waktu Operasi Perhitungan Laju Produksi Air Tawar Perhitungan Kalor Sensibel &Latent, Energi Mekanik Pompa Kondenser, Kebutuhan Energi Total , Daya Total Sistem
Perhitungan Kebutuhan Energi Persatuan Volume Air Tawar
SELESAI
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2018 Joko Setiyono, dkk, Rancang Bangun Destilator Air Laut Skala Rumah Tangga…,
digunakan dalam  penelitian ini adalah  sebesar 0,169 L/s. Pada bagian kondenser ini terjadi fenomena perpindahan panas  dari  aliran  uap  air  ke  aliran  air  pendingin.  Dengan  kata  lain  uap  air  mengalami  pendinginan.  Akibat  proses pendinginan  ini,  uap  air  mengalami  kondensasi,  yaitu  proses  perubahan  dari  fase  uap  menjadi  fase  cair.  Dengan demikian  hasil  keluaran  dari  bagian  kondenser  adalah  merupakan  air  tawar  yang  merupakan  produk  dari  sistem destilator ini.
Gambar 2 menunjukkan foto sistem destilator yang dirancang pada penelitian ini
Gambar 2. Sistem Destilator

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Perhitungan Laju Produksi Air Tawar
Pengujian pertama menggunakan air laut dengan volume awal 1 Liter  dengan suhu awal yaitu 30,9 0 C. Suhu operasi distilasi  pada  bagian  evaporator  adalah  104 0 C  dengan  waktu  operasi    22  menit  29  detik.  Dari  proses  tersebut dihasilkan volume air tawar hasil distilasi sebanyak 600mL.  Sementara debit air pendingin pada bagian kondenser adalah  sebesar  0,169  L/s.  Dari  data  tersebut  dapat  dihitung  kecepatan  produksi  air  tawar  pada  pengujian  pertama adalah:
i 38,43L/har 1,601L/jam / 027 , 0 48 , 22 6 , 0 ) 60 29 22 ( 600 1        menit L menit L menit mL V w
Pengujian  kedua  menggunakan  air  laut  dengan  volume  air  laut  awal  2  Liter  dengan    suhu  awal  yaitu  29 0 C.    Suhu operasi distilasi pada bagian evaporator adalah 104 0 C dengan waktu operasi  50 menit 40 detik. Dari proses tersebut dihasilkan volume air tawar hasil distilasi sebanyak 1300mL. Sementara debit air pendingin pada bagian kondenser adalah sebesar 0,169 L/s.
Dari data tersebut dapat dihitung kecepatan produksi air tawar pada pengujian kedua sebagai berikut:
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2018 Joko Setiyono,dkk Rancang Bangun Destilator Air Laut Skala Rumah Tangga …,
L/hari 36,94 L/jam 1,539 / 026 , 0 67 , 50 3 , 1 ) 60 40 50 ( 1300 2        menit L menit L menit mL V w Dengan demikian laju produksi air tawar rata-rata air tawar dapat dihitung sebagai berikut: hari L hari L V V V w w w 69 , 37 2 95 , 38 43 , 38
2 2 1        

## B. Perhitungan Energi Thermal
Perhitungan energi thermal pada sistem destilator air laut ini dilakukan dengan menghitung kalor sensibel dan kalor latent yang digunakan untuk menguapakan air laut.
Massa air laut pada pengujian pertama dapat ditentukan dengan kg m m kg V m sw sw sw 03 , 1 10 . / 1030 . 3 3 3 1 1      ,
dimana massa jenis air laut adalah 3 / 1030 m kg sw   dan  volume air laut yang diujicoba adalah
3 3 1 10 1 m L V sw    .
Dengan  mensubstitusikan  nilai  suhu  awal  30,9 0 C  dan  suhu boiling  point 104 0 C  di  bagian  evaporator,  dan  Kalor jenis  air  laut sw cp sebesar C kg kJ 0 . / 9 , 3 maka  kalor  sensibel  yang  dibutuhkan  pada  pengujian  pertama  dapat dihitung yakni sebagai berikut:
  kJ C C C kg kJ kg Q s 64 , 293 9 , 30 104 . . / 9 , 3 . 03 , 1 0 0 0 1   
Massa air tawar yang terdistilasi pada pengujian pertama dapat dihitung dengan
3 3 3 1 1 10 . 6 , 0 . / 998 . m m kg V m w w w     kg 599 , 0  , dimana massa jenis air adalah 3 / 998 m kg w   dan volume air tawar yang terdistilasi adalah
3 3 1 10 . 6 , 0 600 . m mL V w    .
Dengan demikian kalor latent yang diperlukan untuk mengubah fase air uap air yang mendidih dari fase cair jenuh menjadi uap jenuh pada pengujian pertama dapat dihitung dengan   lw gw w lt h h m Q   . 1 1

 kg kJ kg / 436,50 - 2681,96 . 599 , 0  kJ 58 , 1344  ,    dimana enthalpi  air  pada  fase  uap  jenuh  adalah
kg kJ
h gw / 96 , 2681  dan  enthalpi air  pada fase cair jenuh adalah g 436,50kJ/k  gw h
Sehingga
energi
thermal
total yang diperlukan pada pengujian pertama ini
adalah:
kJ kJ Q Q Q lt s total 58 , 1344 64 , 293 1 1 1     kJ 22 , 1638  .
Dengan  konsep  perhitungan  yang  sama  dengan  pengujian  pertama,  massa  air  laut  pada  pengujian  kedua dapat  ditentukan  dengan kg m m kg V m sw sw sw 06 , 2 10 . 2 . / 1030 . 3 3 3 2 2   
  ,  dimana  massa  jenis  air  laut adalah 3 / 1030 m kg sw   dan  volume air laut yang diujicoba adalah
3 3 2 10 . 2 2 m L V sw    .
Dengan mensubstitusikan nilai suhu awal 29 0 C dan suhu boiling point 104 0 C di bagian evaporator, dan Kalor jenis air  laut sw cp sebesar C kg kJ 0 . / 9 , 3 maka  kalor  sensibel  yang  dibutuhkan  pada  pengujian  kedua  dapat  dihitung yakni sebagai berikut:
  kJ C C C kg kJ kg Q s 55 , 602 29 104 . . / 9 , 3 . 06 , 2 0 0 0 2   
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2018 Joko Setiyono, dkk, Rancang Bangun Destilator Air Laut Skala Rumah Tangga…,
Massa air tawar yang
terdistilasi pada pengujian kedua dapat dihitung dengan 3 3 3 2 2 10 . 3 , 1 . / 998 . m m kg V m w w w     kg 297 , 1  , dimana massa jenis air adalah 3 / 998 m kg w   dan volume air tawar yang terdistilasi pada pengujian kedua adalah
3 3 2 10 . 3 , 1 1300 m mL V w    .
Dengan demikian kalor latent yang diperlukan untuk mengubah fase air uap air yang mendidih dari fase cair jenuh menjadi uap jenuh pada pengujian kedua dapat dihitung dengan   lw gw w lt h h m Q   . 2 2
  kg kJ kg / 436,50 - 2681,96 . 297 , 1  kJ 2913,26  ,    dimana enthalpi  air  pada  fase  uap  jenuh  adalah
kg kJ h gw / 96 , 2681  dan  enthalpi air  pada fase cair jenuh adalah g 436,50kJ/k  gw h
Sehingga
energi thermal total yang diperlukan pada pengujian kedua ini adalah
kJ kJ Q Q Q lt s total 26 , 2913 55 , 602 2 2 2     kJ 3515,81
 .

## C.Perhitungan Kebutuhan Energi Total Per Satuan Volume Air Tawar
Sistem ini membutuhkan bantuan pendinginan dimana air pendingin dialirkan secara kontinu dengan bantuan pompa yang memiliki daya 12 Watt. Jika pada pengujian pertama pengoperasian dilaksanakan selama  22 menit 29 detik, maka  energi  mekanik  pompa  (W)  yang  digunakan  sistem  ini  pada  pengujian  pertama  adalah
sekon Watt W ) 29 60 . 22 .( 12 1   kJ 19 , 16  . Dengan  demikian  kebutuhan  energi  total  yang  dibutuhkan sistem destilator pada pengujian  pertama ini adalah   ini adalah
1 1 1 W Q E total total   kJ kJ 19 , 16 22 , 1638  
kJ 41 , 1654  . Sedangkan
daya yang diperlukan pada pengujian pertama ini adalah kWatt sekon kJ t E P operasi total 23 , 1 1349 41 , 1654 1 1 1    .
Sedangkan pada pengujian kedua pengoperasian dilaksanakan selama  50 menit 40 detik.  Dengan demikian energi mekanik pompa yang digunakan pada sistem ini adalah
sekon Watt W ) 40 60 . 50 .( 12 2   kJ 48 , 36  .  Dengan demikian kebutuhan energi total pada sistem destilator pada pengujian kedua ini adalah 2 2 2 pump total total W Q E   kJ kJ 48 , 36 3515,81   kJ 3552,29  . Kemudian,  daya  yang  diperlukan
pada pengujian kedua ini adalah: kWatt sekon kJ t E P operasi total 17 , 1
3040 29 , 3552
2 2 2   
Perhitungan  kebutuhan  energi  total  persatuan  volume  air  tawar  (EPV)  pada  pengujian  pertama  adalah  sebesar
3 4 1 1 1 / 93 , 765 / 2757 10 . 44 , 4 23 , 1 m kWh L kJ s L kW V P EPV w      
Sedangkan  perhitungan  kebutuhan  energi  total  persatuan  volume  air  tawar  (EPV)  pada  pengujian  kedua  adalah sebesar
3
4 2 2 2 / 04 , 759 / 2732 10 . 28 , 4 17 , 1 m kWh L kJ s L kW V P EPV w      
Dengan demikian kebutuhan energi total persatuan volume air tawar rata-rata dapat dihitung sebagai berikut:
3 3 2 1 48 , 762 2 04 , 759 93 , 765 2 m kWh m kWh EPV EPV EPV     
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2018 Joko Setiyono,dkk Rancang Bangun Destilator Air Laut Skala Rumah Tangga …,

## KESIMPULAN
Dari hasil penelitian ini dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Pengujian sistem destilator skala rumah tangga ini menggunakan sumber energi pembakaran gas LPG dan pompa  listrik  kecil  dengan  daya  sebesar  12  Watt  untuk  mengalirkan  air  pendingin  dengan  debit  sebesar 0,169 L/s
2. Pengujian  dilakukan  sebanyak  2  kali  dengan feed air  laut  masing  masing  sebanyak  1  Liter  dan  2  Liter dalam jangka waktu masing-masing 22 menirt 29 detik dan 50 menit 40 detik.
3. Hasil perhitungan laju produksi air tawar pada pengujian pertama dan kedua berturut turut  adalah sebesar 38,43L/hari dan 36,94 L/hari dengan laju produksi air tawar rata-rata sebesar 37,69 Liter/hari.
4. Hasil  perhitungan  kebutuhan  energi  total  dari  sistem  ini  yang  meliputi  energi  termal  dan  energi  mekanik pada  pengujian  pertama  dan  kedua  berturut  turut    adalah  sebesar    765,93  kWh/m 3 dan  759,04  kWh/m 3 , sehingga dapat dikatakan memiliki nilai rata-rata sebesar 762,48 kWh/m 3 .

## DAFTAR PUSTAKA
1. http://water.usgs.gov/edu/watercycleoceans.html
2. http://nationalgeographic.co.id/berita/2013/10.html
3. http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Ro/ro.html
4. J.P. Holman, Heat Transfer , Mc Graw-Hill,  New York, U.S.A, 1986.
5. Incropera,  Frank.P,  1985, Fundamentals  of  Heat  Transfer  and  Mass  Tansfer,  Second  Edition, John  Willey &Sons, New York
6. Arora, C.P., 1998, Thermodynamics, Mc Graw-Hill Publishing Company, New York