23
4 RANCANGAN, KONSTRUKSI, DAN UNJUK KERJA MINI FLUME TANK
Ukuran dan jenis flume tank sangat banyak yang telah dibangun manusia sesuai dengan keperluannya. Flume tank yang digunakan untuk keperluan pengamatan tingkah laku renang ikan memiliki beberapa kriteria tertentu. Kriteriakriteria yang dimaksud tersebut antara lain: mempunyai bidang pandang yang baik, arusnya laminer dan mempunyai kecepatan yang dapat di kontrol, tidak ada gelembung udara dalam aliran air. Durasi pegamatan tingkah laku ikan biasanya berlangsung dalam waktu yang cukup lama, maka mini flume tank juga harus mampu bekerja secara kontinyu dan stabil dalam waktu yang lama. 4.1 Rancangan Mini Flume Tank Desain atau rancangan mini flume tank merupakan suatu proses perumusan spesifikasi teknis dan proses menghasilkan gambar per bagian dari suatu objek yang bertujuan untuk keperluan pembuatan mini flume tank itu sendiri, sehingga dalam kegiatan pembangunan dapat berjalan secara terstruktur. Pembuatan rancangan bangun mini flume tank dibuat dengan tipe sirkulasi air secara vertikal, hal ini dimaksudkan agar mini
flume tank tidak memerlukan tempat yang luas dalam
penempatannya. Rancangan umum (general arrangement) dari mini
flume tank
meliputi beberapa bagian sistem seperti: 1) Swimming/working tunnel, berikut windows observation-nya 2) Meja penyangga 3) Pembangkit arus air (motor listrik dan baling-baling) 4) Pengatur kecepatan rpm motor (inverter) 5) Air bubble eliminator 6) Filter 7) Pemantul bidang tampak atas 8) Pemerata arus Rancangan umum (general arrangement) dari mini flume tank meliputi beberapa bagian sistem disajikan pada Gambar 8.
24
Keterangan: 1) swimming tunnel, berikut windows observation, 2) meja penyangga, 3) pembangkit arus air (motor listrik dan baling-baling), 4) pengatur kecepatan rpm motor (inverter), 5) air bubble eliminator, 6) filter air, 7) cermin pemantul bidang tampak atas, dan 8) pemerata arus
Gambar 8 Rancangan umum flume tank 4.2 Konstruksi Flume Tank 4.2.1 Swimming tunnel Swimming tunnel pada mini
flume tank yang dikonstruksi mempunyai
ukuran panjang 245 cm, bagian terlebar 50 cm dan tinggi 100 cm, dengan kapasitas volume air ±155 liter. Bidang observasi (terowongan uji) sendiri mempunyai dimensi (p x l x t) sebesar 80 x 15 x 20 cm. Panjang jendela observasi dan luas penampang merupakan faktor pembatas untuk ukuran biota atau benda yang akan menjadi obyek pengamatan. Material untuk membuat mini flume tank pada bagian atas terutama jendela pengamatan terdiri dari kaca dengan tebal 10 mm. Bagian bawah flume tank berfungsi sebagai media sirkulasi air terbuat dari pipa air PVC (paralon) dengan diameter 5 inci. 4.2.2 Kerangka flume tank Kerangka penunjang flume tank dibuat dari konstruksi besi siku berlubang. Material jenis ini dipilih karena lebih mudah dan fleksibel dalam merakit sesuai dengan konstruksi yang diinginkan. Untuk setiap sambungannya atau untuk
25
melekatkan satu bagian dengan lainnya digunakan mur dan baut ukuran 14. Ukuran kerangka ini (p x l x t) adalah 220 x 25 x 65 cm. Bagian atas kerangka diberi alas dengan papan multipleks berukuran 200 cm x 25 cm x 2 cm. Rangka flume tank menjadi satu kesatuan dengan dudukan motor penggerak dan alat pengontrol kecepatan motor . Dudukan motor ini juga terbuat dari besi siku dengan dimensi 30 cm x 25 cm x 60 cm, dengan demikian tinggi keseluruhan mini flume tank ini adalah 125 cm. Tiga pasang roda yang dapat berputar bebas dipasang pada bagian bawah kaki flume tank, sehingga flume tank dapat dipindah-pindahkan sesuai dengan keinginan.
Gambar 9 Perakitan bagian kerangka flume tank 4.2.3 Sistem pembangkit arus air Sistem pembangkit arus air terdiri dari dua komponen utama, yaitu sistem propulsi (baling-baling) dan motor listrik tenaga penggerak baling-baling. Sistem tenaga penggerak menggunakan motor listrik 3 fase dengan kekuatan 0,5 Hp (0,37 kW). Gambar motor listrik dan speknya berturut-turut disajikan pada Gambar 10 dan Tabel 1. Gambar dan spek pabrik dari motor yang digunakan di unduh dari website karena spek dan gambar dari motor tersebut tidak disertakan pada saat dibeli, disamping itu spek yang tertera pada motor kurang memadai..
26
Sumber:http://www.toolmex.com/new/products/product.cfm?id=34432&cid=83_73&v=50&mc=Y
Gambar 10 Motor listrik tipe SG 71-4B dan dimensinya Tenaga putar dari as motor listrik tersebut di atas diteruskan ke as balingbaling. As baling-baling terbuat dari besi stainless steel berdiameter 19 mm dan panjang 70 cm. Ada beberapa cara yang sudah dicoba digunakan untuk menghubungkan atau meneruskan tenaga putar dari as motor listrik ke as balingbaling. Pertama menggunakan sistem conical gear; conical gear digunakan untuk meneruskan tenaga putar dari dua as yang membentuk sudut 900, dalam hal ini as motor listrik yang posisinya horizontal sedangkan as baling-baling vertikal. As baling-baling dipasang pada kerangka flume tank dengan diberi dua dudukan yang terdiri dari flexible bearing agar mudah terpasang dengan posisi vertikal serta lurus (center) terhadap poros baling-baling.
27
Tabel 1 Spesifikasi teknis motor listrik SG 71-4B Product Group
Unit
Metric [IEC]
Net Weight
lb
13
Horse power
HP
0.5
RPM
RPM
1500
Nominal RPM
RPM
1380
Frame
SG 71-4B
Voltage
V
220/380
Hertz
Hz
50
Phase
PH
3
Full Load Torque
Nm
2.598
Full Load Amps (230/380.V)
A
2.1/1.2
Sumber:http://www.toolmex.com/new/products/product.cfm?id=34432&cid=83_73&v=50&mc=Y
Saat di uji coba jalan dengan menggunakan perangkat conical gear sebagai penerus tenaga putar, baling-baling dapat berputar dengan baik sebagaimana diharapkan. Kelemahan dari penggunaan conical gear ini adalah suara bising yang ditimbulkannya cukup tinggi (>100db). Menurut KEP-48/MNLH/11/1996 tentang Baku Mutu Kebisingan 1996 kebisingan pada tingkat tersebut melebihi batu mutu batas aman untuk kesehatan kesehatan manusia disekitarnya. Oleh karena itu digunakan cara lain untuk menghubungkan as motor listrik dengan as baling-baling, yaitu cara ke dua. Cara kedua adalah dengan menggunakan kombinasi pulley dan v-belt. Pulley di pasang pada masing-masing ujung as motor listrik dan as baling-baling kemudian antara kedua pulley ditautkan dengan v-belt. Pada cara ini ini motor listrik dipasang dengan posisi vertikal, sehingga asnya sejajar dengan as baling-baling. Penggunaan v-belt sebagai penerus tenaga penggerak dari motor listrik ke as baling-baling cukup dapat mengurangi tingkat kebisingan, namun kendala tidak berhenti sampai disini. Jarak yang dibutuhkan antara as motor listrik dan baling-baling harus lebih jauh, disamping itu tidak praktis dalam konstruksinya. Penggunaan v-belt juga menyebabkan kecepatan putaran as baling-baling yang kurang stabil. Hal tersebut bisa disebabkan oleh beberapa hal seperti sifat v-belt yang lentur, pemasangan v-belt
28
yang kurang pas posisinya terhadap as baling-baling, dan tingkat ketegangan v-belt itu sendiri saat terpasang. Bila terlalu kendur v-belt akan sering slip, sebaliknya bila terlalu tegang akan membuat gaya gesekan as terhadap poros makin tinggi sehingga kerja motor semakin berat. Konstruksi penghubung motor dan baling-baling dengan cara ketiga adalah penyambungan langsung as motor listrik dengan as baling-baling. Pada cara ini as baling- baling dan as motor listrik berada pada formasi satu garis lurus, dan vertikal. Penyambungan ini dengan menggunakan flexible joint coupling.
Plat Besi 0,5 mm As Baling-baling Motor listrik
Pulley V-belt Flexible bearing
Gambar 11 Penggerak baling-baling dengan sistem v-belt dan pulley Joint coupling yang berfungsi sebagai penghubung as motor listrik dengan poros as propeller digunakan jenis flexible coupling berbahan aluminum dengan ukuran couple FL24/28-1/1a (Lampiran 1 a). Flexible join coupling ini terdiri dari tiga bagian, yaitu 2 buah komponen berupa silinder metal dan satu buah komponen “plastik” yang terbuat dari bahan polyurethane yang menyerupai impeler. Komponen ini dipasang sebagai penghubung dan juga sekat diantara kedua silinder metal yang terbuat dari bahan alumunium. Kegunaan komponen plastik ini selain meredam
29
getaran
juga
mencegah
terjadinya
gesekan
antara
kedua
silinder
metal.
Penyambungan dengan menggunakan flexible coupling ini menghasilkan performa yang lebih baik, selain mudah menyambung dan memisahkan antara dua as, juga menghasilkan suara yang jauh lebih tenang dibandingkan dengan kedua cara penyambungan sebelumnya. Disamping itu cara ini juga menjadikan sistem propulsi lebih kompak dan ringkas secara konstruksi, sehingga tidak menghabiskan ruang yang lebih besar. As baling-baling terbuat dari besi stainless steel sepanjang 33 cm dengan diameter 19 mm. As ini dibubut pada kedua bagian ujungnya, sehingga masingmasing diameternya pas dengan lubang joint coupling, bearing, mechanical seal serta poros baling-baling. Bagian ujung as di-senai untuk mur nomor 14. Semula material as baling-baling yang digunakan adalah terbuat dari besi, namun sangat mudah berkarat yang pada akhirnya mengganggu kualitas air pada flume tank. Material stainless steel menjadi pilihan terbaik dikarenakan bahan ini tahan terhadap karat yang dapat disebabkan oleh air tawar maupun air laut. Baling- baling semula dibuat dari bahan fibreglass (FRP), terdiri dari 3 daun, dan sepenuhnya hand made. Baling-baling ini dapat berfungsi sebagai pembangkit arus air dengan baik, namun mempunyai kelemahan diantaranya mudah pecah serta kurang seimbang (balance). Kekurang seimbangan ini menyebabkan getaran yang cukup besar pada saat baling-baling diputar dengan kecepatan tinggi. Kendala ini akhirnya coba diatasi dengan mengganti baling-baling alumunium pabrikasi. Balingbaling ini biasa digunakan untuk perahu “ketinting” tipe tiga daun, namun karena ukuran terkecilnya 6 inchi maka baling-baling tersebut diperkecil diameternya hingga menjadi 4,5 inchi, sudut daun baling-baling 45o, seperti disajikan pada Lampiran 1b. Baling-baling dipasang pada bagian ujung as yang telah disenai dan dibaud dengan dengan baut nomor 14. Posisi pemasangan baling-baling berada di tengah tengah lingkaran bagian ujung pipa paralon. Posisi baling-baling harus tetap dan berada ditengah-tengan lingkaran paralon, untuk itu pada bagian dalam paralon ini dipasang booster yang terbuat dari plastik PU yang diselubungi pipa stainless steel. Booster ini berfungsi untuk dudukan sekaligus menahan ujung as baling-baling untuk tetap berada pada titik tengah lingkaran paralon.
30
Motor listrik ½ Hp Kaki/dudukan motor listrik
Flexible joint coupling ukuran FL24/28-1/1a. Tutup bagian atas flume tank Bearing dan O ring seal mechanical seal 16 mm As Baling-baling
Baling-baling Baut penahan baling-baling
Gambar 12 Sistem pembangkit arus pada mini flume tank dan bagian-bagiannya Mechanical seal berukuran 16 mm dipasang pada bagian dalam dari dudukan as propeller agar tidak terjadi kebocoran air melalui celah antara as dengan dudukan as. Antara dudukan as dan tutup bagian atas
flume tank di beri O ring seal.
31
Konstruksi sistem pembangkit arus yaitu motor listrik berikut propeller disajikan pada Gambar 12. 4.2.4 Sistem pengatur kecepatan Pengaturan kecepatan putaran (rpm) motor listrik guna mendapatkan kecepatan arus yang diinginkan digunakan inverter. Semula inverter yang digunakan adalah inverter yang mempunyai daya ½ Hp (Gambar 13), sesuai dengan daya motor listrik yang digunakan. Untuk pemakaian jangka waktu yang cukup lama (>200 menit) ternyata inverter tersebut tidak kuat, dan rusak. Selanjutnya diganti dengan inverter dari pabrik yang sama, tetapi dengan spek yang lebih besar. Inverter yang dipakai adalah tipe LSCT650 M-20K7 series dengan daya 750 Watt. Pada inverter jenis ini kecepatan yang bisa diatur mulai dari frekuensi 0-50 Hz. Perubahan tingkat frekuensi ditunjukkan oleh inverter display. Setiap pengaturan frekuensi dapat juga dilihat besar nilai rpm yang berjalan dan besar output tegangan (volt) dan output kuat arus (ampere) pada motor listrik.
Adapun fungsi masing-masing panel dan
pengaturan fungsi disajikan pada Gambar 14.
Gambar 13 Inverter tipe ½ HP
32
1
2
3
4
13 5
12
6
11 10
7 8 Keterangan: No. Name 1, 2, Hz, RPM, A, V 3, 4 5 FUN 6 DATA/ENTER 7, 8, 9 10 11 12 13
FWD,REV, STOP/RESET KEY UP and DOWN KEY SIDE (>)
9
Function Unit Indicator Output Frequency, Parameter Function Key Data Setup/ Enter Keys Operation Command Keys : Foward Revolution, Reversal Revolution, Stop/Reset Key and Status Indicator Increment/Decrement Keys Shifting Keys Analog (Ai) Speed Comamand Potentiometer (V,R) Display monitor
Gambar 14 Inverter tipe 1 HP dan fungsi-fungsi tombol pada panel indikator 4.2.5 Sistem pemerata arus (current straightener) Putaran dan dorongan air oleh sistem propulsi dan bentuk konstruksi saluran air yang tidak hanya lurus, tetapi juga berbelok dan menanjak mengakibatkan terjadinya pengadukan/turbulensi aliran air. Turbulensi ini terjadi di seluruh saluran flume tank. Turbulensi yang cukup tinggi akan mengakibatkan kecepatan arus pada setiap titik pada saluran flume tank menjadi tidak sama. Keadaan ini dapat menghasilkan data yang tidak akurat pada saat melakukan pengukuran kecepatan renang ikan, karena ikan cenderung berenang di kolom air yang arusnya lebih rendah
33
dari sekitarnya. Hasil pengukuran yang didapatkan akan berbeda dibandingkan dengan pengukuran pada kondisi aliran air yang homogen/laminer. Flume tank yang baik seharusnya mempunyai arus yang homogen dan laminar terutama pada bagian swimming/working tunnel. Aliran air yang turbulent tersebut dapat diupayakan menjadi aliran dengan kecepatan yang homogen/laminar. Cara yang dilakukan adalah dengan melewatkan air melalui piranti pemerata arus (current straightener) terlebih dahulu sebelum sampai ke bagian pengamatan (observation window). Konstruksi current straigtener ini berbentuk seperti badan gitar, yakni kompartemen yang lebar dan kemudian menyempit kearah saluran pengamatan hingga penampangnya sama dengan bagian pengamatan. Desain seperti ini dibuat agar panel-panel untuk peredam turbulensi didalamnya bisa dibuat dengan ukuran penampang yang lebih luas. Panel-panel
dengan penampang yang lebih luas
dibutuhkan agar mempunyai total luas lubang-lubangnya sama atau lebih besar dari luas penampang pipa yang menyalurkan air dari arah baling-baling, sehingga air tidak mengalami perubahan kecepatan yang nyata dalam alirannya. Hal ini dapat dijelaskan pada persamaan debit aliran fluida yang melalui luas penampang yang berbeda berikut: A1 x V1 = A2 x V2 …………………………………………………… 1) dimana : A1 = luas penampang pipa, A2 = total luas penampang lubang pada permukaan panel, V1 = Kecepatan aliran air pada pipa, dan V2 = Kecepatan aliran air melewati lubang panel. Diharapkan turbulensi akan menjadi teredam/terpecah karena harus melalui lubang-lubang kecil, tanpa menghambat laju debit air. Bagian dalam konstruksi current straigtener ini terdiri dari 3 panel/sekat dan satu unit susunan pipa paralel. Panel pertama dan kedua mempunyai lubang seperti sarang lebah (honey comb) dengan diameter lubang 2 cm. Panel ketiga dibuat dari lembaran akrilik berukuran (P x L x T) 20 x 40 x 0,5 cm, yang diberi lubang-lubang berdiameter 5 mm dengan jarak 2mm (Gambar 15). Dimensi ini ditentukan berdasarkan total luas lubang-lubang pada panel harus lebih besar dari luas penampang pipa PVC yang mengalirkan air dari baling-baling. Hal demikian dibuat agar aliran air pada saat melewati panel tidak mengalami peningkatan kecepatan.
34
Panel-panel tersebut secara bersama-sama berfungsi mereduksi/memecah turbulensi. Sekat terakhir sebelum air mencapai jendela pengamatan adalah pipa-pipa PPE berdiameter 1 cm yang disusun paralel bertingkat, hingga mempunyai penampang 20x20 cm sama luasnya dengan penampang bagian pengamatan
flume tank.
Penggunaan pipa-pipa kecil dengan panjangnya 20 x diameter pipa, akan membuat aliran air menjadi lurus dan laminer.
Gambar 15 Proses pembuatan lubang-lubang berdiameter 0,5 cm pada panel acrilic untuk pemerata arus
35
Gambar 16 Panel akrilik (atas, posisi vertikal), panel sarang lebah (bawah, posisi horizontal)
Gambar 17 Bagian-bagian pemerata arus beserta posisi pemasangannya
36
4.2.6 Air bubble eliminator Putaran baling-baling yang tinggi selain mengakibatkan turbulensi pada air, juga akan mengakibatkan udara terhisap dan mengalirkannya bersamaan dengan aliran air didalam flume tank. Gelembung udara ini saat melewati putaran balingbaling terpecah-pecah menjadi ukuran kecil-kecil sampai sangat halus (seperti kabut). Keberadaan gelembung udara tersebut akan mengganggu kecepatan aliran air, juga mempengaruhi pola renang ikan dan selain itu juga akan mengganggu pandangan/ pengamat terhadap objek pengamatan. Gelembung udara bersama air akan melewati current straightener hingga sampai pada bagian pengematan/ruang uji. Gelembung udara dalam aliran flume tank tersebut harus dapat dieliminir semaksimal mungkin agar aliran air dan pandangan pada jendela pengamatan tidak terganggu. Guna menghilangkan gelembung udara tersebut maka pada flume tank dipasang perangkat yang disebut air bubble eleminator. Priinsip kerja dari bagian ini adalah menahan gelembung udara dari aliran air dan melepaskannya ke udara. Semula komponen ini dibuat dari
dari screen kawat parabola berbahan
alumunium yang dipasang secara vertikal memotong tegak lurus aliran air, dengan jarak 10 cm setelah panel akrilik yang merupakan bagian pemerata arus. Sebuah celah memanjang dan melintang dibuat pada bagian atas kompartemen pemerata arus tepat diatas panel kawat, sebagai tempat keluarnya udara (Gambar 18).
37
Gambar 18 Konstruksi awal air buble eliminator Panel ini ternyata tidak mampu sepenuhnya menahan gelembung udara dari kolom air. Hal ini disebabkan karena pada kompartemen pemerata arus ini sebagian besar gelembung udara masih berada di dalam kolom air dan belum sepenuhnya naik kepermukaan, disamping itu gelembung udara yang halus masih dapat melewati celah pada panel kawat tersebut.
Masalah ini dicoba diatasi dengan menambah
konstruksi lain yang diletakkan menjelang air melewati jendela pengamatan. Konstruksi ini berupa kotak persegi empat dengan tinggi dinding 5 cm, tanpa alas dan tutup yang dipasang melintang terhadap arah aliran air (Gambar 19). Tampak pada gambar atas gelembung udara dalam aliran air (ii) yang kemudian terperangkap dan dilepaskan keudara melalui celah pelolosan (i) tersebut. Pada celah ini tampak turbulen yang cukup kuat dan tentunya akan mempengaruhi sifat arus pada swimming/working tunnel.
38
(i)
(iii)
(ii)
(a)
(i) (iv)
(iii)
(ii)
(b) Keterangan: (i) celah pelolosan gelembung udara, (ii) gelembung udara di dalam aliran air (iii) arah aliran air, (iv) bilah acrilic.
Gambar 19 Generasi ke dua pengeleminir gelembung udara (air buble eliminator) ; (a) tanpa bilah kaca dan (b) dengan bilah kaca Posisi ini di pilih karena di bagian ini hampir semua gelembung air pada kolom air sudah naik dan berada dipermukaan. Pengeliminir udara selanjutnya adalah dengan menambah plat kaca pada celah pelolosan yang telah ada. Plat kaca tersebut dipasang melintang sesuai dengan celah pelolosan, kemudian plat ini juga dipasang membentuk sudut terhadap permukaan aliran air (Gambar 19 b).
39
Konstruksi terakhir dari air bubble eliminator dan menjadi pilihan yang terbaik adalah berupa bilah acrilic setebal 5 mm dan selebar 6 cm yang dilengkungkan secara memanjang. Alat ini dipasang dengan posisi melintang terhadap arah arus pada bagian atas flume tank, sebelum jendela pengamatan. Sebagian dari perangkat ini terendam (0,5 cm di lapisan permukaan air).
Gambar 20 Generasi ke tiga air buble eliminator Prinsip kerja bagian ini adalah dengan menahan dan melepaskan gelembung tersebut ke udara dari aliran air yang melaluinya. Gelembung udara yang terbawa dalam aliran air akan cenderung naik ke permukaan, sehingga setelah melalui pemerata arus bersama air, gelembung yang mengapung akan tertahan dan dilepaskan ke udara oleh air buble eliminator. 4.2.7 Cermin pemantul Pengamatan tentang tingkah laku renang ikan, terutama bila berkenaan dengan penghitungan jumlah tail beat akan lebih mudah bila dilakukan dari arah dorsal (top view). Pengamatan dari atas memang dapat dilakukan secara langsung akan tetapi dikhawatirkan akan mengganggu kepada ikan yang menjadi objek pengamatan, selain itu pengamatan secara vertikal tidak semudah bila dilakukan secara horizontal. Kendala ini sebetulnnya bisa diatasi bila dalam pengamatan dari atas menggunakan piranti video camera recorder, namun menjadi tidak evisien bila
40
dalam waktu yang bersamaan juga ingin dilakukan pengamatan/perekaman video terhadap obyek tampak dari samping (side view), karena harus menggunakan dua kamera sekaligus.
Guna mendapatkan pandangan dari atas (top view) secara
horizontal digunakan cermin. Cermin ini dipasang sejajar di atas jendela pengamatan dengan membentuk elevasi sebesar 45o, sehingga bidang pandang terhadap obyek baik dari arah dorsal (top view) maupun samping (side view) dapat dilihat secara bersamaan dari sisi samping secara horizontal (Gambar 21). Ukuran cermin yang digunakan adalah 80 x 30 cm dengan ketebalan 5 mm. Cermin pemantul dilengkapi dengan lampu neon berkekuatan 21 watt dengan ukuran panjang 80 cm dan diameter 1,5 cm. Guna lampu tersebut untuk menghindari adanya sisi yang gelap pada bagian jendela observasi.
Gambar 21 Bagian cermin pemantul dan posisi pengamatan secara horizontal yang dapat melihat sisi tampak atas dan samping secara bersamaan 4.2.8 Sistem filter Flume tank yang dibuat dilengkapi dengan sistem filtrasi agar selama pengamatan tingkah laku ikan tidak terjadi peningkatan kekeruhan air maupun penurunan kualitas air. Filter air dipasang pada bagian bawah motor penggerak Sistem filtrasi bertujuan untuk menyaring segala macam zat atau benda yang dapat mengurangi kualitas air yang pada akhirnya akan merugikan atau membahayakan kelangsungan hidup ikan. Fungsi lain yang diperoleh dengan adanya sistem filtrasi
41
tersebut selain kualitas air tetap terjaga, air juga tetap jernih sehingga pengamatan terhadap tingkah laku ikan tidak akan terganggu. Sistem filtrsai yang digunakan pada mini flume tank adalah eksternal filter akuarium yang dapat dibeli di toko perlengkapan akuarium. Filter yang digunakan pada mini flum tank ini mempunyai kapasitas kerja sebesar 1200 liter per jam, menggunakan daya sebesar 30 Watt tegangan 220/240 volt 50 Hz dan mempunyai kekuatan daya dorong maksimum ke atas setinggi 2,2 meter. Eksternal Filter ini mempunyai ukuran dimensi sebesar 210x210x450 cm. Didalam alat ini terdapat pompa arus, dan dilengkapi dengan lima tingkat keranjang (basket). Masing-masing basket ini berisi material yang berbeda-beda, yaitu bio chemical foam, bio chemical ceramics, filter foam, fine ceramics dan karbon aktif. Bentuk dan komponen sistem Filtrasi ini disajikan pada Gambar 22.
Sumber: http://www.charterhouse-aquatics.co.uk/catalog/images/Jebo%20External%20Filter.pdf
Gambar 22 Sistem external filter dan bagian-bagiannya
42
Air yang akan disaring filter dikeluarkan melalui bagian bawah saluran flume tank dan dihubungkan langsung dengan selang ke inlet filter. Air yang keluar dari outlet filter langsung dihubungkan dan dimasukkan pada bagian atas flume tank, sebelum melalui baling-baling. Perancangan dan perakitan semua bagian konstruksi
flume tank telah
diselesaikan sesuai dengan flume tank yang dikehendaki. Gambar 23 berikut merupakan bentuk akhir dari mini flume tank.
Gambar 23 Mini flume tank lengkap beserta bagian-bagiannya 4.3 Hasil Uji Unjuk Kerja Mini Flume Tank Flume tank yang handal dan aplikatif dalam sebuah penelitian tentunya harus memenuhi beberapa kriteria, walaupun kriteria tersebut tidak umum untuk semua jenis flume tank. Flume tank sangat beragam, baik dari segi desain dan konstruksinya maupun spesifikasi penggunaannya. Flume tank untuk menguji makhluk hidup lebih
43
rumit dibadingkan dengan flume tank untuk benda mati. Perbedaan yang utama adalah dalam hal kualitas air pada flume tank. Kualitas air seperti oksigen terlarut, suhu dan kejernihan akan berpengaruh terhadap tingkah laku biota air, baik secara morfologi maupun fisiologinya. Suhu dan oksigen terlarut utamanya sangat mempengaruhi metabolisme ikan. Oleh karenanya flume tank untuk menguji performa renang ikan juga mempunyai kebutuhan yang spesifik, selain dimensinya yang disesuaikan dengan ukuran ikan yang akan diukur, beberapa kriteria lainnya juga harus terpenuhi. Idealnya mini flume tank yang baik mempunyai sistem arus yang bersifat homogen dan dapat diatur kecepatannya, mempunyai jendela observasi yang baik, dan kualitas air yang terjaga, serta dapat bekerja dalam tempo yang lama (>200 menit). Mini flume tank untuk dapat dikatakan handal dan memenuhi kriteria sebagai alat penelitian/pengamatan performa renang ikan, maka mini flume tank yang telah dibuat perlu diuji performanya. Beberapa kriteria yang diujikan pada mini flume tank tersebut adalah kecepatan dan sifat arus, keberadaan gelembung udara, bidang pandang, sistem filter, durabiliti motor listrik yang mencakup suhu, rpm, dan daya listrik. Beberapa alat pengukur diaplikasikan secara bersama saat dilakukan pengujian tersebut. Alat yang digunakan adalah flow meter untuk mengukur kecepatan arus, tacho meter untuk mengukur rpm motor listrik, termometer masingmasing untuk mengukur suhu motor listrik, dan suhu air. Penempatan indikator instrumen sedemikian rupa agar dapat difoto dalam satu frame (Gambar 24) bertujuan untuk memudahkan pencatatan hasil pengukuran secara bersamaan dari beberapa instrumentasi. Tampak pada gambar beberapa instrumen yaitu inverter yang menunjukkan frekuensi, indikator termometer motor, indikator kecepatan arus dan suhu air, serta jam digital sebagai penunjuk waktu. Pengambilan
data
dilakukan
dengan
perekaman
gambar
dengan
menggunakan web cam yang dihubungkan ke PC. Fasilitas time lapse digunakan pada PC untuk pengambilan foto dengan durasi satu frame setiap satu menit, sehingga didapatkan 60 buah foto untuk setiap jam pengambilan/perekaman gambar yang dilakukan. Pengambilan dan perekaman foto dengan teknik times lapse ini menggunakan software handy avy. Langkah selanjutnya pencatatan atau penyalinan data ke tabel dilakukan secara manual dengan membaca pada foto hasil rekaman
44
tersebut di atas. Cara tersebut diatas dilakukan masing-masing pada tingkat kecepatan/frekuensi berbeda-beda. Hasil tabulasi data dari masing-masing parameter akan dipaparkan dan dibahas pada sub bab secara terpisah di bawah ini.
Kecepatan arus Frekuensi Suhu air
Suhu motor Jam.
Gambar 24 Peletakan indikator dari instrumen pengukur kinerja flume tank 4.3.1 Kecepatan arus Kecepatan arus dihasilkan dari sistem propulsi dengan motor listrik yang mana kecepatan putarnya (rpm) diatur dengan frekuensi pada inverter. Alat flow meter digunakan untuk melakukan pengukuran kecepatan arus. Pengukuran dilakukan pada tiga titik, yaitu di depan, di tengah dan di bagian belakang, masingmasing di dekat permukaan dan kolom air pada saluran flume tank di bagian jendela observasi. Hasil pengukuran di ketiga titik tersebut tidak menunjukkan adanya perbedaan di antara ketiga titik pada pada masing-masing tingkat kecepatan. Keadaan tersebut mungkin disebabkan karena tingkat ketelitian alat yang kurang halus, yaitu (0,1 m/s) sehingga apabila ada perubahan/perbedaan kecepatan kurang dari 0,05 m/s tidak akan terbaca oleh alat maka nilai kecepatan arus pada ketiga titik tersebut tidak berbeda maka pada bahasan berikut hanya ditampilkan data dari pengukuran di satu titik saja.
45
Hasil pengukuran kecepatan arus pada frekuensi yang berbeda-beda dari 0 Hz sampai dengan 50 Hz yang disajikan pada Gambar 25. Tampak pada gambar tersebut kecepatan arus maksimum yang dapat dihasilkan flume tank adalah 85 cm/s atau 1,65 knot pada frekuensi maksimum frameinverter yaitu 50 Hz. Berdasarkan hasil pengukuran, pada frekuensi tersebut rpm motor mencapai 1.411 putaran permenit. Nilai tersebut sebenarnya telah melebihi spesifikasi pabrik, dimana pada motor nilai nominal yang tertera hanya 1380 rpm. Sebaran kecepatan arus pada berbagai tingkat frekuensi ditabulasikan dan disajikan pada Gambar 25. Garis linier yang ditarik pada gambar tersebut mempunyai persamaan sebagai berikut: y = 0,0184x-0,0713 ..................................................................... 2) dimana x = frekuensi (Hz) y = kecepatan arus (m/s)
Gambar 25 Grafik hubungan antara frekuensi inventer dengan kecepatan air pada mini flume tank Bila persamaan (2) tersebut dibalik fungsinya, artinya kita merubah persamaan tersebut dimana kecepatan menjadi variabel bebas, dan frekuensi menjadi variabel tidak bebas, sehingga persamaan (2) tersebut diatas berubah menjadi : X = (y +0,0513)/0,179................................................................. 3) dimana x = frekuensi pada inverter (Hz) y = kecepatan arus (m/s)
46
Melalui persamaan (3) tersebut diatas dapat dibuat sebuah tabel acuan yang disajikan seperti Tabel 2. Tabel 2 tersebut akan berguna pada saat pengoperasian flume tank berikutnya. Berpedoman pada tabel tersebut peneliti atau operator flume tank dapat menentukan frekuensi yang harus digunakan pada frameinverter untuk mendapatkan kecepatan arus yang dibutuhkan. Tabel 2 Penentuan Frekuensi pada inverter pada kecepatan arus yang diinginkan Kecepatan Freq
Kecepatan Freq
Kecepatan Freq
Kecepatan Freq
cm/detik 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
cm/detik 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44
cm/detik 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64
cm/detik 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85
Hz 6,0 6,6 7,1 7,7 8,2 8,8 9,3 9,9 10,4 10,9 11,5 12,0 12,6 13,1 13,7 14,2 15,3 15,8 16,4 16,9
Hz 17,5 18,0 18,5 19,1 19,6 20,2 20,7 21,3 21,8 22,4 22,9 23,4 24,0 24,5 25,1 25,6 26,2 26,7 27,2 27,8
Hz 28,3 28,9 29,4 30,0 30,5 31,0 31,6 32,1 32,7 33,2 33,8 34,3 34,9 35,4 35,9 36,5 37,0 37,6 38,1 38,7
Hz 39,2 39,7 40,3 40,8 41,4 41,9 42,5 43,0 43,5 44,1 44,6 45,2 45,7 46,3 46,8 47,4 47,9 48,4 49,0 49,5 50,1
4.3.2 Air bubble eliminator Putaran baling-baling yang tinggi selain menyebabkan turbulensi juga menimbulkan gelembung udara yang banyak pada aliran air. Kondisi tersebut harus diatasi agar arus pada saat melewati jendela pengamatan dalam keadaan homogen/laminar serta tidak lagi ada gelembung udara. Pemasangan flow straightening panel (panel pemerata arus) saat konstruksi flume tank yang terdiri atas panel-panel serta susunan pipa paralel diharapkan dapat mengatasi masalah tersebut.
47
Air buble eliminator juga telah dipasang setelah komponen pemerata arus. Sub bab ini akan memaparkan hasil pengujian terhadap kinerja kedua komponen tersebut, apakah arus yang melewati jendela observasi dapat dikatagorikan arus laminar, transisi, atau turbulen, serta masih ada atau tidaknya gelembung udara. Arus yang seragam di kolom observasi dapat dihasilkan jika turbulensi dan gelembung udara (air bubble) yang dihasilkan oleh putaran baling-baling dapat dihilangkan. Gelembung udara akan muncul di dalam aliran flume tank ketika kecepatan arus sudah mencapai 70 cm/s atau pada rpm lebih besar dari 1146.
Gambar 26 Foto kinerja air bubble eliminator (kiri: tampak bawah, kanan: tampak atas) pada kecepatan motor maksimum (rpm 1411) Berdasarkan hasil pengamatan secara visual terhadap kinerja kedua komponen tersebut diatas, hampir semua gelembung udara dalam aliran air sudah dapat terperangkap dan dilepaskan ke udara oleh air bubble eliminator. Piranti pengeliminasi gelembung udara ini telah menghasilkan unjuk kerja yang cukup baik. Pada Gambar 26 tampak gelembung udara yang sebelumnya banyak terdapat dalam aliran air menjadi hilang setelah melewati air bubble eliminator. Gelembung udara yang besar langsung tereliminir, hanya sebagian kecil gelembung udara yang sangat halus masih terdapat di dalam aliran arus. Gelembung udara yang lebih besar lebih cepat naiknya dan mudah terperangkap pada air bubble eliminator. Berbeda dengan gelembung udara besar, gelembung halus berbentuk seperti kabut, ukurannya yang halus menyebabkan daya apungnya sangat kecil pula. Kondisi tersebut mengakibatkan gelembung tersebut lambat untuk naik kepermukaan air, sehingga
48
tidak terperangkap oleh air buble eliminator. Gelembung udara halus tersebut hanya muncul pada rpm motor maksimum (1400 HZ). Hasil uji visual ini dapat dilihat seperti tampak pada Gambar 26. 4.3.3 Kerataan arus Pengujian selanjutnya yakni untuk mengetahui tingkat kehomogenan kecepatan arus pada swimming tunnel flume tank. Tujuan pengukuran ini adalah untuk menguji apakah kecepatan arus disetiap titik pada swimming tunnel seragam ataukah tidak. Pengukuran ini dilakukan pada sisi kiri, tengah, dan kanan jendela pengamatan masing-masing pada bagian permukaan, tengah, dan dasar kolom air, sehingga didapatkan 27 titik pengukuran. Pengukuran kecepatan arus dilakukan dengan menggunakan flow meter (FLOWACHT FL-K1, Swiss Made). Bila kecepatan arus di setiap titik sama, maka kondisi arus pada swimming tunnel tersebut dapat dikatakan homogen, sebaliknya bila tidak sama digolongkan tidak homogen. Arus yang homogen pada flume tank diperlukan untuk menghindari kesalahan dalam pengukuran kecepatan renang ikan. Ikan uji pada swimming tunnel biasanya akan cenderung berenang pada arus yang kecepatannya rendah. Hal ini juga merupakan indikator bagi peneliti, bila selama pengujian ikan cenderung berada di satu titik tertentu, bisa diduga kecepatan arus pada swimming tunnel belum homogen. Hasil pengukuran dengan flow meter tidak menunjukkan adanya perbedaan kecepatan arus antara satu titik dengan titik yang lainnya. Secara teoritis semestinya ada perbedaan kecepatan pada bagian dinding atau dasar flume tank dengan bagian tengah kolom air.
Kemungkinan kondisi ini disebabkan karena kemampuan
pengukuran kecepatan arus oleh flow meter dengan satuan m/s dengan skala terendahnya (resolusi) hanya mencapai satu desimal saja (0,1 m/s), artinya angka yang terbaca pada flow meter akan berubah manakala terjadi perbedaan kecepatan dengan kelipatan 0,1m/s atau 10 cm/detik. Pengujian terhadap pola arus didalam kolom air selain melalui pengukuran kecepatan arus pada banyak titik seperti diatas, juga dapat dilakukan secara visual. Ada beberapa metode untuk melakukan pengujian ini, salah satu diantaranya adalah metode “dye test” seperti yang dilakukan oleh Noakes dan Sleigh (2009). Pengujian yang dimaksud yaitu dengan menggunakan tinta/zat pewarna yang dialirkan pada
49
kolom air yang akan diuji. Metode ini cukup sederhana dan mudah dilakukan. Berdasar pada bentuk aliran fluida yang tampak dari bentuk aliran zat pewarna tersebut, maka arus dapat dikatagorikan sebagai aliran laminar, transisi atau turbulen. Alat yang digunakan untuk tes ini dibuat secara manual. Bagian-bagian dari alat ini terdiri dari tabung tinta yang terbuat dari alat suntik, selang aerasi dan jarum suntik serta sebilah acrilic putih. Untuk mengatur kecepatan aliran zat pewarna digunakan keran udara yang biasa digunakan pada instalasi aerasi akuarium. Pangkal jarum suntik disambungkan pada selang aerasi, sedangkan bagian ujung jarum dipasang menembus dan dibuat rata dengan permukaan acrilic. Bentuk akhir dari instalasi alat dye test ini disajikan pada Gambar 27.
a) tabung pewarna, b) keran pengatur kecepatan aliran cairan pewarna, c) selang, d) lubang halus tempat keluarnya tinta, e) lembaran acrilic putih, f) aliran zat pewarna dalam air.
Gambar 27 Alat untuk pengujian dengan dye test dan bagian-bagianya Hasil uji Dye test terhadap aliran air pada swimming tunnel dengan rpm motor berbeda disajikan pada Gambar 28. Secara visual jejak aliran zat pewarna tampak berupa garis yang cenderung lurus, hal ini menunjukkan bahwa aliran air pada flume tank pada tiap tingkat kecepatan tidak tampak turbulen, cenderung laminer. Pada kecepatan yang tinggi jejak zat pewarna tampak lebih cepat
50
menghilang dikarenakan zat tersebut lebih cepat terdifusi ke dalam aliran air. Hasil uji Dye tes terhadap bentuk aliran pada swimming tunnel pada tingkat kecepatan (rpm) berbeda secara visual tampak laminer, seperti disajikan pada Gambar 28.
rpm
Bentuk Jejak Warna
190 292
439,3 585,5
731,1 870,2 1011 1411
Gambar 28 Foto-foto hasil uji “dye test” pada rpm1905 sd 1411 (setelah dicroping).
51
4.3.4 Bidang pengamatan Flume tank yang dapat menvisualisasikan objek pengamatan bidang pandang tampak atas (top view) secara bersamaan dengan bidang pandang tampak samping (side view) adalah flume tank yang lebih efisien dibandingkan lainnya. Pengamatan menggunakan flume tank ini lebih efisien dengan cukup menggunakan satu camera video/foto untuk merekam dua bidang pandang dalam satu frame, karena dalam tahapan kontruksi ditambahkan sistem pemantul bidang tampak atas untuk melihat objek pengamatan tampak dorsal secara horizontal. Sistem pemantul visual terbuat dari cermin berukuran panjang 80cm dan lebar 30 cm sesuai dengan panjang jendela observasi mini flume tank sehingga pantulan objek dapat terlihat dimanapun posisinya. Sistem pemantul dipasang dengan sudut elevasi 45o, hal ini bertujuan agar observer/pengamat dapat mengamati dorsal objek secara secara horizontal. Hasil uji visual terhadap hasil pemasangan kaca pemantul disajikan pada Gambar 29. Objek dapat dilihat dengan jelas arah dorsal dan lateral secara bersamaan, pada bagian atas merupakan top view hasil pantulan cermin sedangkan yang dibawah merupakan side view hasil penglihatan langsung. Manfaat adanya sistem pemantul ini pengamatan terhadap objek dari 2 (dua) bidang pandang secara bersamaan dapat dilakukan hanya dengan satu kamera video atau oleh satu orang saja.
52
Gambar 29 Foto ikan penelitian tampak dorsal (top view) dan lateral (side view) yang diambil dalam satu frame 4.3.5 Ketahanan (durability ) motor penggerak Kinerja motor penggerak yang handal untuk mini flume tank merupakan syarat yang diutamakan, selain dapat berfungsi dengan baik juga harus dapat bekerja secara simultan pada rentang waktu tertentu yang diinginkan. Motor listrik yang digunakan sebagai tenaga pembangkit arus pada flume tank diharapkan bisa bekerja minimal selama 200 menit. Standar 200 menit ini sangat erat kaitannya dengan durasi pengamatan saat mengukur swimming endurance ikan. Durability sebuah motor listrik sebagi bagian dari flume tank dapat dilihat dari kestabilan suhu, rpm motor, konsumsi daya listrik dan tingkat kebisingan yang ditimbulkannya serta perubahan suhu air selama motor bekerja. 1) Suhu motor Motor penggerak (motor listrik) saat bekerja akan mengalami peningkatan suhu. Peningkatan suhu ini berbanding lurus dengan lamanya motor bekerja serta besar atau kecilnya beban kerja motor. Semakin lama waktu kerja dan semakin tinggi beban kerja motor maka makin tinggi pula suhunya. Umumnya motor
53
penggerak seperti motor listrik sudah dilengkapi sistem pendingin tersendiri, yaitu berupa kipas pendingin. Kipas ini dipasang pada ujung poros bagian belakang motor dan ditutup semacam mankuk pelindung. Pada saat posisi motor vertikal kipas pendingin berada di bagian atas. Kecepatan putaran (rpm) kipas pendingin sama dengan kecepatan putar (rpm) motor. Saat rpm motor rendah, putaran kipas juga ikut rendah. Kecepatan putar (rpm) kipas yang rendah
menyebabkan efektifitas
pendinginan oleh kipas juga rendah yang pada akhirnya menyebabkan suhu motor meningkat lebih cepat. Keadaan tersebut dapat dilihat dari hasil pengukuran suhu motor saat dihidupkan dengan putaran lambat (rpm=439,3, 15 Hz), seperti disajikan pada Gambar 30. Grafik peningkatan suhu mulai dari saat motor dihidupkan, digambarkan dengan titik-titik hitam. Suhu motor tampak naik secara simultan sejak motor mulai dihidupkan yaitu (30 oC) hingga mencapai 50 oC dalam kurun waktu 1 jam atau ratarata 1 oC setiap 3 menit. Masalah tersebut coba diatasi dengan menambah kipas pendingin pada motor tersebut. Kipas dipasang pada bagian atas di luar motor dengan posisi seri terhadap kipas internal motor. Kinerja kipas pendingin tambahan ini tampak nyata hasilnya seperti digambarkan oleh garis hitam kontinyu pada Gambar 30. Grafik pada gambar tersebut menggambarkan terjadinya penurunan suhu motor yang cukup signifikan, yakni dari 50 oC hingga 38 oC dalam waktu kurang dari 30 menit. Pemasangan kipas eksternal sebagai pendingin tambahan telah menjadi solusi untuk mengatasi masalah tersebut.
54
Gambar 30
Perubahan suhu motor terhadap waktu, tanpa kipas pendingin tambahan (titik-titik) dan dengan kipas tambahan (garis hitam)
Pengujian terhadap perubahan suhu motor yang dilengkapi kipas tambahan telah dilakukan pada beberapa tingkat kecepatan. Kecepatan rpm motor ditentukan dengan mengatur frekuensi yang ditunjukkan oleh inverter. Kecepatan putar motor (rpm) yang diujikan yaitu; 292, 439, 585, 870, 1146, dan 1411 rpm, yang pada inverter ditunnjukkan dengan frekuensi 10, 15, 20, 30, 40, dan 50 pengujian ditunjukkan pada Gambar 31 dalam bentuk
Hz. Hasil
grafik garis. Pengujian
perubahan suhu motor dilakukan selama 200 menit. Pengujian dihentikan apabila selama kurun waktu pengamatan tersebut tingkat suhu mencapai titik stabil, karena tidak lagi terjadi peningkatan suhu. Tampak pada gambar tersebut suhu motor umumnya mencapai titik suhu yang relatif stabil setelah motor dioperasikan selama 1 jam. Masing-masing kestabilan suhu dicapai pada derajat yang berbeda-beda untuk setiap tingkat frekuensi motor. Makin tinggi frekuensi maka makin tinggi pula titik suhu stabilnya. Pada laju putar motor 292 rpm setelah beroperasi selama 30 menit suhu motor mulai stabil pada titik 33o C, 585 rpm setelah 80 menit suhu stabil pada 44o C, sedangkan pada rpm
870 dan 1146
suhu mencapai stabil dibawah 60o C setelah motor
dioperasikan selama 1 jam. Berbeda halnya bila motor dioperasikan pada rpm 1411,
55
suhu telah mencapai 60o C setelah motor baru beroperasi selama 25 menit, namun pada rpm ini suhu motor mencapai titik stabil pada suhu 73o C setelah motor beropersi hampir 1 jam.
Gambar 31 Grafik garis perubahan suhu motor pada rpm 292 sd 1411 Hz. Sebenarnya setiap motor listrik mempunyai suhu optimum masing-masing dimana motor tersebut menghasilkan torsi maksimum. Namun karena informasi suhu optimum dari pabrik untuk motor yang digunakan tidak ada maka digunakan ketentuan umum untuk menentukan batasan suhu aman saat motor bekerja. Batasan suhu 60o C merupakan suhu maksimum yang umum ditetapkan dimana motor masih boleh dan aman untuk tetap dioperasikan. Motor dikhawatirkan dapat mengalami over heat bahkan terbakar bila dibiarkan tetap beroperasi pada suhu yang melebihi batasan 60o C tersebut. Kondisi ini bila dibiarkan dapat menyebabkan singkatnya umur teknis motor. Penggunaan motor pada rpm 1411 akan aman bila tidak lebih dari 25 menit. Kondisi ini berbeda dengan motor yang dioperasikan pada rpm kurang dari 1146, karena suhu stabil yang dicapai masih di bawah 60o C sehingga aman dihidupkan lebih dari 200 menit.
56
2) RPM motor Kecepatan arus air pada flume tank diharapkan selalu stabil pada setiap tingkat kecepatan, sehingga kecepatan putar motor pembangkit arus juga harus stabil pada setiap tingkat kecepatannya. Oleh karena itu dibutuhkan motor yang handal, yakni motor yang mempunyai nilai rpm yang tetap/stabil selama dioperasikan minimal 200 menit pada setiap tingkat rpm. Nilai rpm motor yang stabil akan bermuara pada kecepatan arus air yang stabil sehingga peneliti terhindar dari bias atau kekeliruan dalam penentuan kecepatan saat dilakukan pengujian terhadap swimming behaviour ikan pada flume tank tersebut. Hubungan frekuensi dan putaran as motor (rpm) disajikan pada Gambar 32.
Gambar 32 Hubungan frekuensi (Hz) dengan kecepatan putaran motor Gambar tersebut di atas memperlihatkan adanya korelasi positif antara frekuensi pada inverter dengan rpm motor, semakin tinggi frekuensi maka semakin tinggi pula rpm motor yang dihasilkan. Kondisi ini berbeda dengan hasil pengujian terhadap kinerja putaran motor (rpm) pada frekuensi 18 Hz selama rentang waktu lebih dari 4 jam bekerja (Gambar 33). Tampak pada gambar sebaran rpm hasil pengukuran dengan garis cenderung datar. Hal ini menunjukkan bahwa kinerja motor stabil dalam rentang waktu tersebut, dan tidak ada perubahan rpm motor yang berarti.
57
Gambar 33 Sebaran rpm motor dengan durasi kerja pada frekuensi 18 Hz. 3) Tingkat kebisingan Kebisingan adalah bunyi yang tidak diinginkan dari usaha atau kegiatan dalam tingkat dan waktu tertentu yang dapat menimbulkan gangguan kesehatan manusia dan kenyamanan lingkungan. Tingkat kebisingan adalah ukuran energi bunyi yang dinyatakan dalam satuan Desibel disingkat dB. Kebisingan merupakan satu dari banyak komponen
lingkungan yang harus diperhatikan saat bekerja.
Kesehatan dan keselamatan kerja merupakan masalah yang sangat perlu diperhatikan saat seseorang melakukan kegiatan. Baku tingkat kebisingan adalah batas maksimal tingkat kebisingan yang diperbolehkan dibuang ke lingkungan dari usaha atau kegiatan sehingga tidak menimbulkan gangguan kesehatan manusia dan kenyamanan lingkungan. Kebisingan yang tinggi selain membuat tidak nyaman bagi manusia juga akan menyebabkan gangguan kesehatan, utamanya pada organ pendengaran. Sebuah flume tank seharusnya juga mempunyai tingkat kebisingan yang rendah atau memenuhi standar mutu Kesehatan dan Keselamatan Kerja (K3). Karena seorang peneliti akan berada di dekat flume tank tidak kurang dari 3 jam (>200 menit) setuap kali melakukan pengamatan swimming endurance ikan dengan flume tank.
58
Pengukuran tingkat kebisingan terhadap flume tank yang telah dibuat, juga sudah dilakukan dengan menggunakan sound level meter. Pengukuran dilakukan pada dua titik pengukuran yaitu 5 cm dari motor sebagai sumber kebisingan, dan jarak 1 meter dari sumber kebisingan (motor) pada ketinggian 1 m. Ketinggian 1 m diasumsikan sebagai ketinggian posisi observer saat duduk mengamati obyek kajian pada flume tank. Hasil pengukuran kebisingan dari konstruksi flume tank disajikan pada Gambar 34. Tampak bahwa tingkat kebisingan pada jarak <5 cm antara 61 sd 75 dB, sedangkan pada jarak 1 m dari sumber berkisar antara 49 sd 61 dB. Tingkat kebisingan tersebut berada dibawah standar baku mutu untuk tingkat kebisingan di lingkungan perkantoran (65 dB) (KEP-48/MNLH/11/1996), setara dengan baku mutu lingkungan rumah sakit, sekolah dan tempat ibadah (55 dB). Sementara menurut KEPMEN Tenaga Kerja No. KEP-5/MEN/1999 dan KEPMEN Kesehatan No. 1405/MENKES/SK/X/2002 tentang Persyaratan Kesehatan Lingkungan Kerja dan Industri seorang pekerja hanya diperkenankan bekerja maksimal 8 jam perhari pada tingkat kebisingan 85 dB. Berdasarkan pada hasil pengujian tingkat kebisingan tersebut di atas maka dapat dikatakan bahwa tingkat kebisingan yang dihasilkan flume tank sangat aman bagi kesehatan manusia disekitarnya.
Gambar 34 Hasil tingkat kebisingan mini flume tank.
59
4) Konsumsi daya listrik Untuk menguji konsumsi listrik yang digunakan oleh motor digunakan clam meter dan juga menggunakan indikator yang ditunjukkan oleh panel pada inverter. Hubungan frekuensi pada inverter dengan dengan rpm motor, kecepatan arus air, tegangan (V), dan kuat arus (A) motor dapat dilihat pada Tabel 3. Sekilas dapat dilihat hubungan yang berbanding lurus dari semua variabel-variabel tersebut. Lebih jelasnya hubungan variabel frekuensi, tegangan, dan kuat arus disajikan pada Gambar 35. Tabel 3 Hubungan frekuensi dengan rpm motor, kecepatan arus air, tegangan (V) dan, kuat Arus (A) motor Frekuensi (Hz) 10 15 20 25 30 35 40 45 50
RPM
Tegangan (volt)
292,0 439,3 585,5 731,3 870,2 1.011 1.146 1.278 1.411
33,8 54,9 75,6 98,0 118,4 139,2 161,0 188,0 196,0
Gambar 35 Hubungan frekuensi dengan tegangan motor
Kuat arus (A) 0,8 1,1 1,3 1,4 1,6 1,7 1,8 2,0 2,1
60
Gambar grafik garis hubungan antara frekuensi motor dengan tegangan listrik (V) menunjukkan bahwa semakin tinggi frekuensi maka makin tinggi pula tegangan yang digunakan oleh motor. Hubungan kedua variabel tersebut mengikuti persamaan berikut: y = 4,2003x -7,6878.......................................................................................4) dimana: y = Tegangan (volt) x = Frequensi pada frameinverter Kondisi yang sama juga ditunjukkan oleh kuat arus ( I ) pada motor. Makin tinggi frekuensi yang digunakan maka makin tinggi pula kuat arus yang digunakan motor. Hubungan kedua variabel tersebut mengikuti persamaan berikut: y = 0,0307 + 0,6133......................................................................................5) dimana: y = Kuat arus (Ampere) x = Frequensi pada inverter Demikian pula halnya, bila daya listrik (Watt) adalah V x I, maka makin tinggi frekuensi pada frameinverter, makin tinggi pula daya yang digunakan motor listrik. Pada frekuensi tertinggi yaitu 50Hz, maka konsumsi listrik mencapai 412 Watt setara dengan ½ Hp. 5) Suhu Air Secara teoritis suhu air di dalam flume tank akan meningkat disebabkan oleh putaran baling-baling dan gesekan massa air dengan dinding dan komponen lain di dalam aliran flume tank. Peningkatan suhu air bebanding lurus dengan rpm motor dan lamanya baling-baling berputar. Transfer panas dari motor ke badan air sangat kecil kemungkinan terjadinya karena antara poros motor dengan poros baling-baling tidak terhubung langsung. Antara poros motor dan poros baling-baling dihubungkan oleh flexyble joint coupling dimana diantaranya terdapat komponen polyurethane yang sekaligus dapat berperan sebagai insulasi panas. Selain itu baik dudukan motor maupun dudukan propeler baling-baling terbuat dari akrilik yang juga bersifat seperti insulator panas. Perubahan suhu air ini perlu dikaji karena kenaikan suhu air yang cukup signifikan akan berpengaruh terhadap metabolisme ikan, dalam hal ini terjadi peningkatan akan konsumsi oksigen. Pada akhirnya perubahan suhu air tersebut akan
61
menyebabkan gangguan bagi tingkah laku dan swimming endurance ikan. Oleh karenanya perubahan suhu pada flume tank diharapkan seminimal mungkin. Pengujian terhadap perubahan suhu air pada flume tank pada tingkat kecepatan yang berbeda diukur setiap 10 menit selama periode tidak kurang dari 200 menit. Suhu awal (Tawal) dari pengukuran ini adalah sama dengan suhu ruangan saat dilakukan pengujian. Suhu awal, suhu akhir, suhu median dan perubahan suhu (∆T) hasil pengukuran disajikan pada Tabel 4. Sebaran suhu selama pengujian di sajikan pada Gambar 36. Tabel 4 Perubahan suhu (oC) air pada flume tank pada frekuensi berbeda setelah dihidupkan selama lebih dari 200 menit Kecepatan putaran motor (rpm) 292
439
585
731
870
1011
Tawal
26,4
27,1
28,7
27,1
27,2
27,1
Tmedian
27,4
27,5
28,9
28,4
28,4
28,1
Takhir
27,7
27,9
28,9
28,9
28,9
28,9
∆T
1,3
0,8
0,2
1,8
1,7
1,8
Gambar 36
Grafik garis perubahan suhu air flume tank pada kecepatan putar motor berbeda setelah dihidupkan selama lebih dari 200 menit.
62
Seperti terlihat pada Tabel 4, perubahan suhu setelah motor dihidupkan selama lebih 200 menit pada masing-masing kecepatan putar motor ( 292 sd 1011 rpm). Masing-masing perubahan suhu (∆T) hanya terjadi pada kisaran 0,2 oC sd 1,8 o
C. Perubahan suhu (∆T) terkecil dihasilkan pada rpm 292 dan yang terbesar pada
rpm 731 dan 1011. Pada Gambar 36 dapat dilihat sebaran suhu selama pengujian pada masing-masing kecepatan putar motor. Pada rpm 292 dan 585 laju perubahan suhu tampak hampir linier, sedangkan pada kecepatan lainnya tampak berfluktuasi walaupun perubahannya tidak sampai 1 oC.
Kemungkinan besar fluktuasi ini
disebabkan perubahan suhu ruangan. Pola sebaran suhu yang berbeda antara satu kecepatan motor dengan yang lainnya dapat terjadi karena hari dimana pengujian dilakukan juga berbeda-beda.
Hal tersebut dapat diduga demikian karena bila
diasumsikan perubahan suhu air disebabkan oleh putaran baling-baling dan gesekan dengan dinding flume tank, seharusnya perubahan terjadi secara linier. pula secara umum trend kenaikan suhu mempunyai slope yang semakin tinggi dengan semakin tingginya kecepatan putar motor.
