Posted by: lizenhs | February 26, 2013

TEKNOLOGI TEPAT GUNA (TTG): Kamar Pengering Dengan Energi Surya

TEKNOLOGI TEPAT GUNA (TTG): Kamar Pengering Dengan Energi Surya

Oleh:  Haslizen Hoesin

Pendahuluan

Tulisan Kamar Pengering Dengan Energi Surya yang sedang anda baca ini, terdiri dari tiga model; model pertama pakai penadah dan cerobong, kedua pakai penadah, tanpa cerobong dan ketiga berbentuk pondok, tanpa penadah dan cerobong. Model pertama dan kedua berbenuk “sepatu” atau “L”. Model kedua dan ketiga adalah pengembangan dari model pertama, karena uji coba dan pengamatan secara rinci hanya dilakukan pada pertama.  Model ketiga adalah model yang paling sederhana. Bagi praktisi yang ingin membuat KPES, tak perlu memperhatikan Parameter Disain, langsung saja buat berdasarkan gambar, bisa saja anda lalukan pengembangkan, sesuaikan dengan kebutuhan dan tempat dimana dibuat.
Keberadaan ketiga model ini mudah-mudahan dapat dibuat oleh petani (pengusaha tani) dan/atau  penyuluh TTG. Bagi para mahasiswa sebagai bahan kuliah lapangan, kuliah kerja nyata, demikian juga bagi pramuka pandega dll, untuk meningkatkan pendapatan Petani dan Nelayan.  Pilih satu diantara ketiga model kemudian uji cobakan untuk mengeringkan padi dan/atau ikan dll.
Harapan dari hasil uji coba yang dilakukan para praktisi/petani (pengusaha tani)/pemuka masyarakat adalah padi sesudah dipanen tidak lagi langsung dijual di sawah dalam keadaan masih basah  (kadar air lebih besar dari 14 persen), karena kadar air yang tinggi harga padi akan rendah.
Bila sudah kering (kadar air dekat 14 persen), padi dapat disimpan dirumah atau di lumbung/rangkiang untuk persediaan jarak dari satu panen ke panen berikutnya, jadi dijual bila keadaan mendesak atau pada saat beras/padi mahal, maka pendapatan akan banyak.  Diharapkan para petani (hendaknya anda jadi pengusaha tani) melakukan pengeringan padi sampai 14 persen, kemudian disimpan dilumbung/rangkiang, dijemur sampai kekeringan giling/tumbuk, ditumbuk dan/atau digiling sendiri ke tempat penggilingan.
Perlakuan seperti itu jauh lebih baik dari pada dijual di sawah langsung setelah dipanen atau dijual sebelum di panen (padi masih hijau) disebut sistem ijon.  Itulah yang menyebabkan kekurangan beras bagi petani atau tak punya beras atau tak bisa beli beras sesudah panen karena beras mahal padi murah. Kebiasaan menjual padi selesai panen di sawah kemudian membeli beras, ini adalah pekerjaan/perlakuan/kebiasaan yang salah dan menyesatkan.  Para petani pedesaan dipelosok tanah air Indonesia dan petani yang berada disekitar perkotaan, jadilah anda pengusaha tani”, bukan “petani tradisional” yang dikendalikan tengkulak atau petani berdasi. Semoga anda, para petani memahami dan bermanfaat. Demikian juga para Nelayan, jadilah anda Pengusaha Nelayan.

Latarbelakang

Untuk memperoleh padi (gabah) yang baik tentu dikeringkan lebih dahulu sampai batas kadar air tertenu, kemudian disimpan (di lumbung).  Banyak cara dan alat yang digunakan untuk mencapai kekeringan padi sampai kadar air tertentu itu, diantaranya dihamparkan di bawah radiasi matahari dilapangan terbuka di tikar atau digantung pada tiang jemuran untuk padi yang masih bertangkai (tradisional).  Bagi padi yang sudah dilepas dari tangkai, pengeringan umumnya dihamparkan diatas tikar atau sejenisnya dengan ketebalan 0.01 – 0.12 m. Cara lain adalah dengan dihamparkan diatas lantai beton; cara terakhir ini banyak ditemui ditempat-tempat pengilingan.

Pengeringan dengan cara-cara diatas cukup merepotkan terutama di musim hujan. Cara yang dikembangkan adalah dengan meniupkan atau melewatkan udara hangat/panas pada hamparan/ tumpukan padi. Pemanasan udara dilakukan dengan tungku atau yang sejenisnya atau penadah energi surya. Pemanasan udara dengan energi radiasi surya telah banyak dilakukan diantaranya; Harahap dan Mustajab (1978) dan Hall (1980). Mereka menggunakan plat logam hitam untuk menadah surya.  Berikut Exell dan Korsakoo (1978), Boonthumjinda (1980) menggunakan arang padi hampa sebagai plat penadah radiasi surya dengan penutup plastik (PVC) tembus pandang/ cahaya. Cara ini lebih sederhana dari yang disebutkan terdahulu.

Pada paparan berikut ini yang dibahas adalah; Pengering dengan Energi Surya, bebentuk seperti “sepatu” atau “L” dan pakai cerobong (lihat gambar 1).  Pengering ini disebut juga Kamar Pengering dengan Energi Surya (KPES). Pengering tipe ini  hujan lebat, gerimis hujan dan panas tidak masalah, pengeringan tetap berjalan.

Teori-Teori Dasar Kamar Pengering Dengan Energi Surya

 Ide dasar      

Ide dasar dari Kamar Pengering dengan Energi Surya (KPES) adalah memanfaatkan/mengambil panas dari radiasi matahari untuk mengeringkan suatu bahan dengan bantuan penadah surya. Dengan kata lain KPES merupakan perangkat teknologi sederhana yang memanfaatkan energi radiasi matahari secara lebih efektif untuk mengeringkan suatu bahan.  Sket pengering ada  cerobong lihat gambar 1. Bila ingin melihat gambar lebih jelas, klik tepat pada gambar. Gb 1

Cara Bekerja Kamar Pengering dengan Energi Surya

Kenaikan suhu udara dalam penadah disebabkan oleh radiasi matahari (gelombang pendek), yang menembus bahan tembus pandang/cahaya (PVC) mengenai benda hitam  (arang padi hampa/sekam atau  arang tempurung (batok) kelapa atau plastik hitam) pada penadah, dipancarkan kembali dalam bentuk gelombang panjang, sehingga udara dalam penadah menjadi hangat/panas.  Udara hangat/panas akan menembus hamparan padi/gabah secara difusi yaitu bertitik tolak pada prinsip-prinsip kekekalan energi dan massa.  Cerobong disekat dengan plastik hitam bertujuan untuk membantu menaikkan suhu udara sehingga menambah kecepatan udara lembab meniggalkan hamparan padi/gabah.

Parameter Disain

Untuk mendisain KPES, parameter disainnya adalah: Kadar Air, Kesetimbangan Kadar air , Proses Pengeringan, Keseimbangan Energi Pengering, Jumlah Udara yang Diperlukan, Gerakan Udara Melintasi Hamparan Gabah dan Luas Penadah Energi Surya.

Kadar Air, jumlah air dalam bahan yang akan dikeringkan, ditentukan berdasarkan berat air, biasanya dinayatakan dalam persentase.

Kesetimbangan Kadar air, meliputi pergerakan air berbentuk uap dari dalam butir (padi) yang dikeringkan dan lepas keluar kulit (permukaan).

Proses Pengeringan, selama proses pengeringan, kalor yang diberikan untuk menguapkan dapat berupa udara panas atau gerakan udara yang tidak dipanaskan.  Pada saat udara hangat melitasi bahan yang dikeringkan, kalor dipindahkan ke dalam bahan dan terjadilah penuapan air yang menyebabkan kelembaban relative udara sekitar menaik.  Proses ini merupakan  perpidahan perpidahan kalor dan massa serempak.  Suhu  bola kering turun mendekati titik embun dengan suhu bola basah tetap konstan.  Jika udara mencapai titik embun, kondensasi akan terjadi.  Hal ini dapat dilihat secara rinci pada karta psikrometrik.

Keseimbangan Energi Pengering, pada proses pengeringan, masa uap air dari padi yang dikeringkan diserap oleh masa udara kering.  Keseimbangan energi uap air dan masa uap air adalah keseimbangan panas laten spesifik penguapan air dari butir padi dan masa uap air  dengan masa uap air kering dan kapasitas panas spesifik udara pada tekanan tetap dan perbedaan suhu awal dan suhu akhir dari pengeringan.

Jumlah Udara Yang Diperlukan,  gerakan udara yang melintasi hamparan bahan yang dikeringkan secara rata-rata diperkirakan dengan menggunakan karta psikrometrik dan  dengan persamaan keseimbangan energi.

Gerakan Udara Melintasi Hamparan Gabah, udara yang melitasi hamparan gabah mengalami proses simultan yaitu perpidahan kalor dan gerakan uap air meniggalkan padi dalam media poros.  Gerakan udara tersebut berada dibawah pengaruh gradient suhu dan tekanan.  Bila diperhatikan aliran udara pada hamparan padi lebih mendalam ternyata dapat dinyatakan dalam volume udara per satuan waktu melintasi luas penampang tegak lurus aliran atau m3/menit.  Bagian yang bukan lubang (celah) lantai (dasar) kamar pengering akan menghambat (menahan) gerakan udara.  Sebaiknya luas lantai bukan lubang 10 persen dari luas lantai seluruhnya.

Aliran Udara yang Diperlukan, lama pengeringan memberikan arti terhadap jumlah udara yang dibutuhkan selama proses pengeringan. Volume padi yang dihamparkan pada kamar pengering ditentukan oleh kandungan air, kepadatan dan jenis padi, artinya kandungan air, kepadatan dan jenis padi merupakan variable menentukan aliran udara yang dibutuhkan untuk pengeringan.

Perbedaan Tekanan Pada Hamparan Padi, perbedaan suhu udara dalam cerobong dengan penadah energi surya dan dengan sekeliling (luar) akan menyebabkan perbedaan tekanan antara dalam dan diluar KPES meskipun kecil, perbedaan bobot jenis (densiti) udara luar dan dalam KPES, demikian pula tinggi cerobong. Ini mempengaruhi laju aliran udara.  Jelas disini terlihat perbedaan tekanan udara masuk dan keluar melalui cerobong mempengaruhi kecepatan aliran udara

Ukuran Hamparan Padi/Gabah,  untuk mengeringkan biji-bijian yang dihamparkan dilapangan terbuka ataupun dengan cara pengeringan lain, ukuran kedalaman (ketebalan), disamping luas hamparan, sangat menentukan lama pengeringan.

Luas Penadah Energi Surya, untuk memperoleh jumlah udara hangat/panas cukup selama proses pengeringan, harus diketahui terlebih dahulu masa air yang akan diuapkan dari padi basah, panas laten spesifik penguapan air yang akan diuapkan, jumlah radiasi matahari (global) yang menimpa penadah per satuan luas per hari dan daya guna penadah.  Besaran-besaran tersebut  sangat erat hubungannya dengan luas penadah energi matahari yang dibutuhkan.  Pada perencanaan penadah, untuk memperkirakan ketersediaan radiasi matahari bila tidak ada data, gunakan Model Matematis Perkiraan Radiasi Matahari.  https://lizenhs.wordpress.com/2009/01/17/model-matematis-perkiraan-radiasi-matahari/ , tentu hasil pengukuran setempatlah yang paling baik.

Penampakan KPES

Penampakan yang dikemukan dibawah ini adalah berdasarkan uji coba KPES model 1.

  1. Bahan KPES, (1) bambu bergaris tengah 50 – 125 mm, (2) Plastik PVC tembus pandang/ cahaya tebal 0.15 mm, (3) Tali bergaris tengah 10 -15 mm, (4) Arang padi hampa/sekam/tempurung kelapa dan plastik hitam, (5) Anyaman bambu,  (6) Ram (net) nilon.
  2. Kamar pengering, Kamar/ruang tempat pengeringan padi terjadi berdinding anyaman bambu dengan ukuran (3.3m  x 1.2 m) dan ketebalan/kedalaman 0.3 m.  Dasar kamar terbuat dari anyaman bambu berbentuk krai.  Dasar dan dinding dilengkapi dengan  net/jaring plastik no 18, untuk mencegah padi tidak jatuh.  Kamar pengering disangga dengan bambu setinggi 0.8 m dari tanah.  Kamar pengering ditutup dengan plastik PVC tembus pandang/cahaya tebal 0.00015 m (mudah didapat dipasar).  Penutup kamar pengering dibuat miring sekitar 15 derajat, yang berfungsi sebagai penadah radiasi matahari dan mengalirkan air waktu hujan.
  3. Cerobong, Kerangka cerobong tempat mengalirkan udara hangat/panas dibuat dari bambu, berbentuk segitiga sama sisi  (sisi 0.5m) diberi penutup, berdinding plastik tembus pandang tebal 0.0015 m, lebar celah udara hangat keluar 0.05 m (diatas), ruang cerobong diberi sekat (sesuai arah penadah) dengan plastik hitam.  Panjang (tinggi) cerobong 2.5 m.
  4. Penadah Energi Surya, Luas penadah energi surya sebagai perangkap radiasi matahari untuk menaikkan suhu udara adalah 10.89 m2 (3.3 x 3.3), mengarah ke khatulistiwa dengan kemiringan 10 derajat.  Tujuannya untuk menadah radiasi matahari sebanyak mungkin dan juga berfungsi mengalirkan air bila hari hujan.  Dasar penadah adalah tanah datar (horizontal) ditutup dengan arang gabah hampa atau batok kelapa atau sekam dengan ketebalan 0.0075 -0.02 m yang dihamparkan diatas plastik hitam.  Tinggi celah udara masuk penadah 0.1 m plastik penutup tembus pandang dengan tebal 0.0015 m, disangga dengan bamb
  5. Luas penempatan. Kalau dilihat luas total yang ditempati KPES maka luasnya penjumlahan kamar pengering ( 3.94m2) dan penadah energy surya (10.89m2) yaitu 14,85m2. Artinys luas penadah surya 2.75  (atau 3) kali luas hamparan padi di kamar pengeringan.
  6. Penempatan, Sebaiknya ditempatkan dilapangan terbuka, bila berada disekitar pepohonan atau di lembah, paling tidak disinari matahari selama 6 sampai 7 jam sehari.
  7. Bahan yang digunakan  Bambu bergaris tengah antara 50 – 125 mm.  Plastik PVC tembus cahaya tebal  0.15 mm. Tali bergaris tengah  0.15 mm.  Arang yang dipakai dapat digunakan; Arang padi hampa atau arang sekam atau arang tempurung (batok ) kelapa dan/atau plastik hitam. Anyaman bambu dan ram (net) nilon.
  8. Keunikan. Bahan mudah didapat, bentuk sederhana, tidak memerlukan keterampilan yang tinggi.  Dapat digunakan pada keadaan langit berawan banyak, hujan gerimis maupun hujan local. .  Alat pengering ini dapat bongkar–pasang bila telah selesai dipakai dibongkar dan disimpan kemudian bila diperlukan/panen dapat dipasang kembali.
  9. Hasil pengukuran di lapangan (uji coba). Dengan radiasi matahari sekitar 7.02 – 14.28 MJ/m2 dapat dicapai suhu kamar pengering pada umumnya melebihi 40 derajat Celcius dan kelembaban relative (RH) lebih rendah dari 60 Persen.  Untuk memperoleh kadar air padi/gabah rata-rata 14 persen dengan ketebalan padi di kamar pengering 0.10 – 0.12 m (300kg) dapat dicapai 1,5 hari.

Catatan:

KPES ini selain untuk mengeringkan padi/gabah, dapat juga dipakai untuk pengeringan Gaplek, Jagung, Kopi, Kerupuk Mentah, Ikan, Pengeringan Pakaian setelah dicuci dll.

Untuk para pengguna (praktisi) “Pengusaha tani dan Pengusaha Nelayan“, anda tidak perlu memperhatikan parameter disain. Langsung saja buat sebagaimana yang tertera pada gambar, boleh juga dilakukan beberapa modifikasi. Bila ingin membuat rancangan baru atau penelitian, parameter disain tentu akan anda perlukan agar diketahui dimensi KPES secara perhitungan atau ilmiah. berikut anda akan melihat model 2 dan 3 (gambar 2 dan 3) dari KPES.Gb 2

Kamar Pengering dengan Energi Surya model 2 (lihat gambar 2) pernah di uji coba di kampung Cipicung (Bandung Utara) tahun 1981.  Kampung ini terletak dilembah, sehingga radiasi matahari langsung baru mulai sekitar pukul 9.00 dan sudah tidak dapat sinar lagi sekitar pukul 15.00. Karena panen sudah selesai, kamar pengering ini digunakan untuk penjemur pakaian (diantaranya terdapat celana Jean). Hasilnya pengeringan jauh lebih cepat di PKES dari dijemur diluar. Sebagai gambaran penduduk menjemur pakaian mulai pukul 9.00 di kamar penering dan ditempat jemuran biasa.  Dalam KPES sudah kering pukul 13.00 sedangkan diluar kering pukul 15.00, itu laporan penduduk. Alat pengering ini bongkar bila telah selesai dipakai, kemudian disimpan. Bila diperlukan/panen dapat dipasang kembali.

Kamar pengering yang lebih sederhana model ketiga (lihat gambar 3), tidak ada penadah dan cerobong.  Dikembangkan dari model pertama.Gb 3

Dengan keberadaan alat ini para petani tidak perlu lagi repot-repot mengeringkan padi/gabah. Para petani dapat menjual padi/gabah kering, sehingga harga dapat lebih tinggi dari pada menjual padi selesai panen (kadar air yang tinggi), atau dijual sebelum panen, padi masih muda (sistem ijon).

Para mahasiswa yang KKN dan/atau Pramuka Pandega, alat ini dapat anda buat dan perkenalkan kepada Petani di pedesaan dan Nelayan di pantai atau penduduk di pinggir danau.

Selamat mencoba dan memunculkan ide baru, semoga berhasil dan bermanfaat.

Baca juga:

Teknologi Tepat Guna: Apaaa ….., Itu???  https://lizenhs.wordpress.com/2008/12/23/teknologi-tepat-guna-apaaa-itu/
Model Matematis Perkiraan Radiasi Matahari https://lizenhs.wordpress.com/2009/01/17/model-matematis-perkiraan-radiasi-matahari/
Teknologi Tepat: pemanfaatan tenaga radiasi matahari, pemukiman dan lingkungan hidup https://lizenhs.wordpress.com/2013/12/16/teknologi-tepat-pemanfaatan-tenaga-radiasi-matahari-pemukiman-dan-lingkungan-hidup/
Energi Angin, Kincir Angin dan Prospeknya  https://lizenhs.wordpress.com/2013/12/05/energi-angin-kincir-angin-dan-prospeknya/

Kepustakaan

Hoesin, Haslizen., (1982) Hubungan Parameter Disain dan Penampakan Kamar Pengering Energi Surya. Makalah Siposium Fisika Nasional ke X, Universitas Udayana, Denpasar 3 – 7 Agustus 1982.

Hoesin, Haslizen ., (1982) Kamar Pengering Sederhana dengan Energi Surya: Teori-teori Dasar Disain dan Penampakan. Teknologi Indonesia, Jilid V, no 2. Desember 1982.

Ridlo ‘Eisy, Muhammad., (editor), (1981).  Buku Petunjuk Penerapan Teknologi Tepat Guna Untuk Pramuka dan Generasi Muda.  Kwartir Nasional Gerakan Pramuka.

Hoesin, Haslizen., (1988) Teknologi Terapan, (Diktat Kuliah Jilid II).  Himpunan Mahasiswa Manajemen Produksi. Fakultas Manajemen Produksi dan Pemasaran. Institut Manajemen Koperasi Indonesia (IKOPIN).

Sebagian kepustakaan tidak ditampilkan.

Terima kasih atas kunjungan anda.  Bila anda suka beritahu yang lain.  Semoga bermanfaat dan diamalkan


Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Categories

%d bloggers like this: