DESAIN DAN KONSTRUKSI TANGKI MINI BERARUS (MINI FLUME TANK) UNTUK PENELITIAN TINGKAH LAKU RENANG IKAN
WAZIR MAWARDI
SEKOLAH PASCA SARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Desain dan Konstruksi Tangki Mini Berarus (Mini Flume Tank) Untuk Penelitian Tingkah Laku Renang Ikan adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun dan ke perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Bogor, Januari 2012
Wazir Mawardi NRP C561020021
ABSTRACT WAZIR MAWARDI Design and Construction of Mini Flume Tank for Fish Swimming Behaviour Experiment, Supervised by ARI PURBAYANTO, MULYONO S BASKORO, DANIEL R MONINTJA and BUDHI HASCARYO ISKANDAR This research is carried out to design and construct mini flume tank that is reliable and ideal used for fish swimming behavior experiment through a series testing the flume tank for its technical performance. The mini flume tank has a maximum water velocity 85 cm/s (1.7 knots), with dimensions of 250 x 135 x 55 cm, and water capacity 155 litres. Based on the operation test, field observation on the tanks was clearly visible due to minimal air bubbles in the water flow. The observations for fish swimming behaviour experiment could be conducted from the two view fields (top and side) that allow observation of swimming endurance and fish tail flick easily. The water velocity visually was in laminar category at each level of the tested flow speeds. The rpm of motor was relatively stable for more than 200 minutes. The motor temperature was below 60 oC at frequency of 10 to 40 Hz. At frequency of 50 Hz the temperature reached 60 °C in 25 minutes and stable at 73 oC after an hour. Water temperature changes during the test for more than 200 minutes at different speeds which have differences of 0.2 to 1.8 oC. The test result showed that the mini flume tank performance was reliable and ideal used for fish swimming behavior experiment.
Keywords : Mini flume tank, water velocity, fish swimming behaviour, durability, technical performance.
RINGKASAN WAZIR MAWARDI Desain dan Konstruksi Tangki Mini Berarus (Mini Flume Tank) Untuk Penelitian Tingkah Laku Renang Ikan. Dibimbing oleh ARI PURBAYANTO, MULYONO S BASKORO, DANIEL R MONINTJA and BUDHI HASCARYO ISKANDAR Pengetahuan atau data mengenai pola renang dan kecepatan renang ikan sangatlah diperlukan dalam kegiatan merancang alat penangkapan ikan dan menentukan metode operasi penangkapan ikan seperti pada alat tangkap pukat cincin dan pukat kantong. Tangki mini berarus adalah salah satu sarana untuk mengetahui dan mengukur
kecepatan renang ikan. Sejauh ini di Indonesia belum ada flume tank yang memadai dan cukup handal untuk penelitian tingkah laku renang ikan. Tujuan khusus penelitian ini mencakup: 1) Merancang bangun tangki mini berarus (mini flume tank) untuk keperluan penelitian tingkah laku renang ikan. 2) Menguji unjuk kerja mini flume tank yang telah dibangun dan 3) Menguji tingkah laku renang ikan seperti swimming endurance dan tail beat frquency sehingga hasil uji dapat dianalisis secara ideal. Penelitian dilaksanakan pada Bulan September 2009 hingga Januari 2011 di Laboratorium Tingkah Laku Ikan, Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertnian Bogor. Untuk mengetahui unjuk kerja mini flume tank yang telah dibuat tersebut dilakukan pengujian terhadap keragaan teknis dan ketahanan (durability) motor penggerak. Setelah pengujian kinerja flume tank dilakukan pengujian untuk mengobservasi tingkah laku renang ikan. Kesimpulan hasil penelitian meliputi 1) Mini flume tank yang telah dikonstruksi memiliki dimensi 250 x 135 x 55 cm 3 dengan kapasitas 155 liter air, serta kecepatan arus berkisar antara 0 hingga 85 cm/det (1,7 knot). 2) Cermin pemantul, air bubble eliminator dan perata arus (flow straigtener) yang dikonstruksi berhasil menunjukkan kinerja yang baik 3) Selama uji teknis dilakukan, arus yang terjadi pada setiap tingkat kecepatan yang dicobakan secara visual tampak cukup laminar. 4) Unjuk kerja (durability) motor penggerak adalah sebagai berikut; a) Suhu motor telah mencapai stabil di bawah 60 oC untuk frekuensi 10 Hz sd 40 Hz, dan 73 oC untuk frekuensi 50 Hz, setelah kurang 100 menit motor hidup b) Setelah lebih dari 200 menit motor hidup, rpm motor relatif stabil dan pada tingkat rpm berbeda perubahan suhu air hanya 0,2 hingga 1,8 oC. 5) Pengujian terhadap swimming endurance ikan dapat dilakukan dengan baik. Hasil pengujian terhadap aspek-aspek kecepatan renang ikan adalah: a) Semakin tinggi kecepatan renangnya maka semakin tinggi pula frekuensi tail beat dan sebaliknya ketahanan renangnya makin rendah. b) Kecepatan prolong maksimum dicapai ikan pada kecepatan renang relatif sebesar 29,2 cm/detik. c) Dengan memperkirakan durasi kecepatan renang lompatan ikan kerapu tikus tidak lebih dari 10 detik, maka kecepatan burst speed dicapai pada saat kecepatan renang sebesar 80,8 cm/detik, d) Pola renang dari ikan kerapu tikus yang diamati adalah Subcarangiform, e) Saat kecepatan tinggi, ikan kerapu tikus berenang menggunakan hanya sirip ekor saja, sedangkan pada kecepatan yang rendah, selain ekor ikan ini juga menggunakan sirip dadanya. Saran terhadap pengembangan mini flume tank untuk penelitian tingkah laku renang ikan, sebagai berikut: 1) perlu penambahan sistem pendingin pada flume
tank agar suhu air dapat dipertahankan/diatur saat melakukan penelitian tingkah laku renang ikan. 2) Sistem propulsi perlu dikembangkan agar didapatkan kecepatan arus yang lebih tinggi. 3) Perlu pengembangan mini flume tank lebih lanjut agar juga dapat digunakan untuk menguji konsumsi oksigen oleh ikan pada saat berenang pada kecepatan yang diinginkan.
Kata-kata kunci : Mini flume tank, arus air, tingkah laku renang ikan, , durability, keragaan teknis.
@ Hak cipta milik IPB, tahun 2012 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.
DESAIN DAN KONSTRUKSI TANGKI MINI BERARUS (MINI FLUME TANK) UNTUK PENELITIAN TINGKAH LAKU RENANG IKAN
WAZIR MAWARDI
Disertasi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Teknologi Kelautan
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012
Penguji Luar Komisi Pembimbing pada Ujian Tertutup: 1. Prof. Dr. Ir. Bambang Murdiyanto, M.Sc. Dosen Departemen PSP, FPIK-IPB 2. Dr. Ir. Mohammad Imron, M.Si. Dosen Departemen PSP, FPIK-IPB
Penguji Luar Komisi Pembimbing pada Ujian Terbuka: 1. Dr. Ir. M. Faiz Syuaib, M.Agr. Dosen Departemen TMB, Fateta-IPB 2. Dr. Ir. Agus S. Atmadipoera, DESS. Dosen Departemen ITK, FPIK-IPB
Judul Disertasi
:
Desain dan Konstruksi Tangki Mini Berarus (Mini Flume Tank) Untuk Penelitian Tingkah Laku Renang Ikan
Nama
:
Wazir Mawardi
Nomor Pokok
:
C561020021
Program Studi
:
Teknologi Kelautan
Disetujui: Komisi Pembimbing
(Prof. Dr. Ir. Ari Purbayanto, M.Sc.) Ketua
(Prof. Dr. Ir. Mulyono S. Baskoro, M.Sc.) Anggota
(Prof. Dr. Ir. Daniel R. Monintja) Anggota
(Dr. Ir. Budhi H. Iskandar, M.Si.) Anggota
Diketahui, Program Studi Teknologi Kelautan Ketua,
Sekolah Pascasarjana IPB Dekan,
Prof. Dr. Ir. Mulyono S. Baskoro, M.Sc .
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr
Tanggal Ujian : 12 Januari 2012
Tanggal Lulus :
PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga
disertasi
ini
telah
berhasil
diselesaikan.
Disertasi
berjudul ” Desain dan Konstruksi Tangki Mini Berarus (Mini Flume Tank) Untuk Penelitian Tingkah Laku Renang Ikan” disusun berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan di Laboratorium Tingkah Laku Ikan, Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan, FPIK-IPB, Bogor. Disertasi ini menghasilkan mini flume tank , yaitu sebuah tangki berarus yang handal dan sangat dibutu hkan untuk penel itian tingka h laku renan g ikan skala
labora toriu m
khusus nya
dan
peneli tian -peneli tian
lain
yang
membut uhkan tanki beraru s dalam kajian nya. Semoga disertasi ini dapat menjadi bahan pertimbangan berbagai pihak dalam pengembangan mini flume tank dan penelitian-penelitian tingkah laku renang ikan dan dapat memperkaya keilmuan dalam bidang tingkah laku ikan. Kritik dan saran untuk penyempurnaan disertasi ini sangat diharapkan.
Bogor, Januari 2012
Wazir Mawardi
UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada: 1. Prof. Dr. Ir. Ari Purbayanto, M.Sc., Prof. Dr. Mulyono S. Baskoro, M.Sc., Prof. Dr. Daniel R. Monintja, dan Dr. Ir. Budhi H. Iskandar, M.Si. selaku dosen pembimbing yang telah membimbing penulis dalam menyusun disertasi ini. 2. Prof. Dr. Ir. Bambang Murdiyanto, M.Sc., dan Dr. Ir. Mohammad Imron, M.Si. selaku Penguji luar komisi pada Ujian Tertutup. 3. Dr. Ir. M. Faiz Syuaib, M.Agr., dan Dr. Ir. Agus S. Atmadipoera, DESS. selaku Penguji Luar Komisi Pembimbing pada Ujian Terbuka. 4. Dekan Sekolah Pascasarjana IPB beserta staf. 5. Ketua Program Studi TKL SPS IPB beserta staf. 6. Dekan FPIK-IPB beserta staf. 7. Ketua Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan FPIK IPB. 8. Teman Sejawat di Departemen PSP-FPIK IPB. 9. Rekan-rekan Mahasiswa TKL. 10. Rekan-rekan di MOBA, Fiska, Hamba, Panji dan Dini. 11. Eko SY,Angga dan Ibnu di Lab TLI. 12. Furqan “Golo”. 13. Yuli Hartini istriku dan si ‘cantik’ Lia putriku yang tercinta. 14. Kakak-kakaku; Saardi, Satria ‘Inyik’, Marni ‘Atom’, Nurhayati, Darmawati, Hanif dan Wizra. 15. “Inyik” Ishak Ibrahim SH dan “Etek” Umamah. 16. Ibu Hen, Um Iwan dan Ari. 17. Sabihis, P. Pramuka. 18. Kang Yana "Danru 315” dan rekan. 19. Uda Irzal dan Mbak Mia di BDP. 20. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu dalam penyelesaian disertasi ini.
RIWAYAT HIDUP
Penulis, Wazir Mawardi adalah anak bungsu dari sebelas bersaudara yang diilahirkan di Sungai Puar, Bukittinggi Propinsi Sumatera Barat pada tanggal 25 Juni 1965. Buah kasih dari Ayah Mawardi Dt. Batuah (alm) dan Ibu ‘Aisyah (almh). Telah menikah dengan Ir Yuli Hartini pada tahun 1993, dan telah dikaruniai satu orang putra yaitu Wazir Qarnaen (alm) dan satu orang putri yaitu Rizky Amalia Putri. Pendidikan formal penulis dimulai dari SD Negeri Blok D III Petang, Jakarta Selatan, lulus tahun 1977. Pendidikan menengah pertama di SMP Negeri 11 Jakarta Selatan dan lulus pada tahun 1982. Pendidikan lanjutan atas di SMA Negeri 46 Jakarta Selatan dan lulus tahun 1984. Penulis masuk IPB pada tahun 1984 melalui jalur PMDK dan lulus pada tahun 1990 sebagai sarjana dari Jurusan Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan, Fakultas Perikanan IPB. Pada tahun 1993 penulis melanjutkan pendidikan ke jenjang S2 pada Program Studi Teknologi Kelautan, Program Pascasarjana IPB dengan bantuan beasiswa BPPS DIKTI, dan lulus sebagai Magister Sain pada tahun 1997. Tahun 2002 penulis kembali diterima sebagai mahasiswa S3 di program studi dan dengan beasiswa yang sama, dan dinyatakan lulus pada bulan Januari 2012. Selama studi S3 penulis telah menyusun 2 buah karya tulis dengan judul: ”Rekayasa Tangki Mini Berarus (Mini Flume Tank) Untuk Penelitian Tingkah Laku Renang Ikan” yang telah diterbitkan pada Bulletin PSP Vol XIX No.1 April 2011 p.141-149 dan “Performa Renang Ikan (Fish Swimming Performance) Ikan Kerapu Bebek (Cromileptes altivelis) yang akan diterbitkan pada Bulletin PSP Vol XX No. April 2012. Pengalaman bekerja diawali sebagai pimpinan cabang perusahaan penangkapan ikan PT Dwima Minabahari 1990-1992. Pada tahun 1991 Penulis diterima menjadi staf pengajar di Jurusan Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan, Fakultas Perikanan, Institut Pertanian Bogor. Saat ini aktif mengajar di Bagian Teknologi Penangkapan Ikan. Saat di kampus pernah menjadi anggota HIMARIN,
Fisheries
Diving
Club
dan
anggota
FORMULA
ditingkat
pascasarjana. Saat ini selain sebagai Pembina FDC juga masih aktif di klub selam NDC Bogor.
i
DAFTAR ISI
Halaman DAFTAR ISI .................................................................................................................i DAFTAR TABEL ...................................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR .................................................................................................... v DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................. vii DAFTAR ISTILAH (GLOSSARY) ............................................................................ix 1 PENDAHULUAN ................................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ................................................................................................. 1 1.2 Perumusan Masalah .......................................................................................... 2 1.3 Tujuan Penelitian .............................................................................................. 3 1.3.1 Tujuan umum ......................................................................................... 3 1.3.2 Tujuan khusus ........................................................................................ 3 1.4 Manfaat Penelitian ........................................................................................... 4 1.5 Hipotesis............................................................................................................ 4 1.6 Kerangka Pemikiran .......................................................................................... 4 2 TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................................... 7 2.1 Flume tank........................................................................................................ 7 2.1.1 Jenis dan fungsi flume tank.................................................................... 8 2.1.2 Karakteristik flume tank ....................................................................... 11 2.2 Tingkah Laku Renang Ikan ............................................................................ 12 2.2.1 Kecepatan renang ................................................................................. 12 2.2.2 Pola renang ikan (fish motion) ............................................................. 15 3 METODOLOGI UMUM PENELITIAN ............................................................... 19 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian ......................................................................... 19 3.2 Alat dan Bahan Penelitian .............................................................................. 19 3.2.1 Peralatan penelitian .............................................................................. 19 3.2.2 Bahan penelitian................................................................................... 19 3.2.3 Rancangan mini flume tank .................................................................. 20 3.2.4 Konstruksi bagian-bagian flume tank................................................... 20 3.3 Prosedur Penelitian ........................................................................................ 21 4 RANCANGAN, KONSTRUKSI, DAN UNJUK KERJA..................................... 23 4.1 Rancangan Mini Flume Tank .......................................................................... 23 4.2 Konstruksi Flume Tank .................................................................................. 24 4.2.1 Swimming tunnel .................................................................................. 24 4.2.2 Kerangka flume tank ........................................................................... 24 4.2.3 Sistem pembangkit arus air .................................................................. 25 4.2.4 Sistem pengatur kecepatan ................................................................... 31 4.2.5 Sistem pemerata arus (current straightener) ....................................... 32 4.2.6 Air bubble eliminator ............................................................................ 36 4.2.7 Cermin pemantul ................................................................................... 39 4.2.8 Sistem filter .......................................................................................... 40 4.3 Hasil Uji Unjuk Kerja Mini Flume Tank ....................................................... 42 4.3.1 Kecepatan arus ..................................................................................... 44 4.3.2 Air bubble eliminator ........................................................................... 46 4.3.3 Kerataan arus ....................................................................................... 48
ii
4.3.4 Bidang pengamatan .............................................................................. 51 4.3.5 Ketahanan (durability ) motor penggerak............................................. 52 5 PERFORMA RENANG IKAN (FISH SWIMMING PERFORMANCE) .............. 63 5.1 Pendahuluan .................................................................................................... 63 5.2 Tujuan Penelitian ............................................................................................. 64 5.3 Metode Penelitian ........................................................................................... 64 5.4 Alat dan Bahan................................................................................................ 66 5.4.1 Alat ....................................................................................................... 66 5.4.2 Bahan .................................................................................................... 67 5.5 Jenis dan Pengumpulan Data .......................................................................... 68 5.5.1 Pengukuran swimming endurance (ketahanan renang) ........................ 69 5.5.3 Pengukuran tail beat frekuensi ............................................................. 71 5.5.4 Penentuan pola gerak ikan kerapu bebek.............................................. 72 5.5.5 Penentuan burst speed .......................................................................... 72 5.6 Hasil dan Pembahasan .................................................................................... 74 5.6.1 Pengolahan film .................................................................................... 74 5.6.2 Kecepatan renang ikan .......................................................................... 74 5.6.3 Pola renang ............................................................................................ 79 6 PEMBAHASAN UMUM ...................................................................................... 81 6.1 Desain Flume Tank .......................................................................................... 81 6.2 Unjuk Kerja Flume Tank ................................................................................ 82 6.3 Unjuk Kerja Penelitian Flume Tank ............................................................... 83 7 KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 85 7.1 Kesimpulan ..................................................................................................... 85 7.2 Saran ................................................................................................................ 86 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 87
iii
DAFTAR TABEL
Halaman 1. Spesifikasi teknis motor listrik SG 71-4B ....................................................... 27 2. Penentuan Frekuensi pada inverter pada kecepatan arus yang diinginkan ..... 46 3. Hubungan frekuensi dengan rpm motor, kecepatan arus air, tegangan (V) dan, kuat Arus (A) motor ......................................................................... 59 4. Perubahan suhu (oC) air pada flume tank pada frekuensi berbeda setelah dihidupkan selama lebih dari 200 menit ............................................. 61 5. Spesifikasi teknis mini flume tank .................................................................. 66
iv
v
DAFTAR GAMBAR Halaman 1. Kerangka pemikiran perlunya desain dan konstruksi mini flume tank .................. 6 2. Bentuk dan jenis flume tank ukuran besar > 10 meter ........................................... 9 3. Bentuk dan jenis flume tank ukuran sedang 5 s/d 10 meter. ................................ 10 4. Bentuk dan jenis flume tank ukuran kecil < 5 meter .......................................... 11 5. Body and or caudal locomotion ........................................................................... 16 6. Median and or paired fin locomotion .................................................................. 17 7. Diagram alir perancangan mini flume tank .......................................................... 21 8. Rancangan umum flume tank.............................................................................. 24 9. Perakitan bagian kerangka flume tank ................................................................. 25 10. Motor listrik tipe SG 71-4B dan dimensinya ....................................................... 26 11. Penggerak baling-baling dengan sistem v-belt dan pulley. .................................. 28 12. Sistem pembangkit arus pada mini flume tank dan bagian-bagiannya. .............. 30 13. Inverter tipe ½ HP................................................................................................ 31 14. Inverter tipe 1 HP dan fungsi-fungsi tombol pada panel indikator. ................... 32 15. Proses pembuatan lubang-lubang berdiameter 0,5 cm pada panel acrilic untuk pemerata arus ............................................................................................. 34 16. Panel akrilik (atas, posisi vertikal), panel sarang lebah (bawah, posisi horizontal) ............................................................................................................ 35 17. Bagian-bagian pemerata arus beserta posisi pemasangannya ............................. 35 18. Konstruksi awal air buble eliminator .................................................................. 37 19. Generasi ke dua pengeleminir gelembung udara (air buble eliminator) ; (a) tanpa bilah kaca dan (b) dengan bilah kaca. ....................................................... 38 20. Generasi ke tiga air buble eliminator .................................................................. 39 21. Bagian cermin pemantul dan posisi pengamatan secara horizontal yang dapat melihat sisi tampak atas dan samping secara bersamaan ........................... 40 22. Sistem external filter dan bagian-bagiannya........................................................ 41 23. Mini flume tank lengkap beserta bagian-bagiannya............................................ 42 24. Peletakan indikator dari instrumen pengukur kinerja flume tank ........................ 44 25. Grafik hubungan antara frekuensi inventer dengan kecepatan air pada mini flume tank ............................................................................................................ 45 26. Foto kinerja air bubble eliminator (kiri: tampak bawah, kanan: tampak atas) pada kecepatan motor maksimum (rpm 1411) . .................................................. 47 27. Alat untuk pengujian dengan dye test dan bagian-bagianya. ............................... 49 28. Foto-foto hasil uji “dye test” pada rpm1905 sd 1411 (setelah di-croping). ....... 50 29. Foto ikan penelitian tampak dorsal (top view) dan lateral (side view) yang diambil dalam satu frame..................................................................................... 52 30. Perubahan suhu motor terhadap waktu, tanpa kipas pendingin tambahan (titik-titik) dan dengan kipas tambahan (garis hitam).......................................... 54 31. Grafik garis perubahan suhu motor pada rpm 292 sd 1411 Hz. .......................... 55 32. Hubungan frekuensi (Hz) dengan kecepatan putaran motor ............................... 56 33. Sebaran rpm motor dengan durasi kerja pada frekuensi 18 Hz. .......................... 57 34. Hasil tingkat kebisingan mini flume tank............................................................. 58 35. Hubungan frekuensi dengan tegangan motor ...................................................... 59 36. Grafik garis perubahan suhu air flume tank pada kecepatan putar motor berbeda setelah dihidupkan selama lebih dari 200 menit. ................................... 61
vi
37. Keterkaitan variabel penelitian. ........................................................................... 65 38. Desain mini flume tank. ....................................................................................... 66 39. Benih ikan kerapu bebek (Cromileptes altivelis). ............................................... 68 40. Tinggi span (h) dan luas sirip ekor (A). .............................................................. 70 41. Hubungan antara frekuensi tail beat dengan kecepatan renang relatif ikan kerapu bebek ........................................................................................................ 75 42. Tail beat frequensi (Hz) ikan kerapu bebek ukuran BL 12,3 - 13 cm ................ 76 43. Sebaran frekuensi tail beat ikan pada frekuensi berbeda .................................... 76 44. Hubungan kecepatan renang relatif (BL/detik) dengan waktu ketahanan renang (detik) ikan kerapu bebek ........................................................................ 78 45. Hubungan kecepatan renang (BL/detik) dengan log ketahanan renang .............. 78 46. Pola gerak ikan kerapu bebek termasuk subcarangiform (searah jarum jam mulai dari sudut kanan bawah). ........................................................................... 79 47. Pola gerak Burst speed ikan kerapu bebek (searah jarum jam mulai dari sudut kanan bawah). ............................................................................................ 80 48. Laju pergerakan ikan kerapu Bebek (BL = 13 cm) pada kecepatan renang 26 cm/detik (ukuran ikan non skala terhadap notasi). .............................................. 80
vii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1. Gambar: (a) flexible joint coupling, (b) mechanical seal, dan (c) balingbaling, (d) conical gear, dan (e) pulley ................................................................ 93 2. Tabel hubungan frekuensi inverter dan rpm motor listrik. .................................. 94 3. Tabel hubungan rpm motor listrik dengan sebaran suhu air flume tank setelah dihidupkan selama 200 menit. ............................................................................. 95 4. Tabel hubungan frekuensi, rpm dan kecepatan arus ........................................... 96 5. Tabel hubungan, rpm, tegangan output (Volt), dan kuat arus (Amphere) .......... 97 6. Tabel hubungan rpm dan tingkat kebisingan motor listrik ................................. 98 7. Tabel perubahan suhu air flume tank (oC) pada tingkat frekuensi berbeda. ....... 99 8. Tabel frekuensi tail beat (Hz) dan kecepatan renang (cm/detik) ikan kerapu bebek .................................................................................................................. 100 9. Tabel kecepatan relatif dan ketahanan renang ikan kerapu bebek ................... 101 10. Tabel nilai logaritmik dari kecepatan relatif dan logaritmik ketahanan renang ikan kerapu bebek .............................................................................................. 102 11. Tabel data kecepatan renang beberapa ikan yang telah diujikan ( Bainbridge 1958). ................................................................................................................. 103
viii
ix
GLOSSARY
Burst speed
Kecepatan renang ikan dalam keadaan tertentu yang sangat mendesak dan mendadak. Biasanya hanya berlangsung dalam waktu yang sangat singkat antara 5 sampai 10 detik. Biasa juga disebut kecepatan renang lompatan.
Durability
Daya tahan dari suatu struktur , barang, atau alat untuk dapat digunakan berulang-ulang.
Fish swimming
Tingkah laku renang ikan yang dipengaruhi oleh faktor
behaviour
lingkungan
Flume
Saluran air buatan, biasanya mempunyai konstruksi lebih tinggi dari permukaan bumi
Flume tank
Suatu bentuk konstruksi alat yang dapat menanmpung air dalam jumlah tertentu yang dapat digunakan sebagai alat pengamatan yang dilengkapi dengan pengontrol arus
Inverter
Suatu peralatan elektronika daya yang berfungsi untuk mengubah listrik AC menjadi DC kemudian dijadikan AC kembali dengan frekuensi yang dikehendaki sehingga motor dapat dikontrol sesuai dengan kecepatan yang diinginkan. Inverter seringkali disebut variable speed drive, (VSD) atau Variable Frequncy Drive.
Obsevation window
Bidang tembus pandang pada flume tank yang berfungsi sebagai tempat mengamati obyek uji
Swim tunnel
Flume tank yang berfungsi sebagai alat untuk mempelajari fisologis ikan dan respon ikan terhadap kondisi lingkungan yang terkendali
Swimming endurance
Daya tahan/stamina renang (ikan) pada kecepatan tertentu
Tail beat frquency
jumlah kibasan ekor dalam satu detik, satuan kibasan dinyatakan dalam satu periode gerakan ekor dari satu titik
x
kembali ketitik semula. Technical
Kemampuan kerja suatu alat atau mesin secara teknis
performance Water velocity
Kecepatan aliran air (m/s)
Working tunnel
Lorong atau ruang pada flume tank yang disediakan sebagai tempat pengamatan ikan/benda uji (sama dengan swim tunnel)
1
1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pengetahuan tentang tingkah laku ikan sangat diperlukan dalam perikanan tangkap karena terkait dengan teknik dan metode penangkapan ikan. Metode penangkapan ikan tersebut akan menjadi dasar dalam pembuatan alat penangkapan ikan. Menurut Gunarso (1985), pengetahuan tingkah laku ikan dapat memperbaiki serta merubah alat dan metode penangkapan yang memungkinkan untuk meningkatkan efesiensinya. Pengetahuan mengenai tingkah laku ikan yang menunjang bidang penangkapan antara lain adalah distribusi ikan, ruaya ikan, tingkah laku berkelompok (schooling behaviour), kebiasaan dan kecepatan renang, kebiasaan makan, pola penyelamatan diri ikan, serta berbagai pola tingkah laku ikan yang memungkinkan ikan dapat tertangkap (Gunarso 1985). Berbagai jenis alat tangkap telah diciptakan untuk mengetahui pola dan tingkah laku ikan dalam air baik di habitat asli atau dalam kolam percobaan. Tingkah laku ikan di habitat asli maupun di dalam kolam percobaan mempunyai sifat yang dapat dikatakan sama (Gunarso 1985). Pengetahuan atau data mengenai pola renang dan kecepatan renang ikan sangatlah diperlukan dalam kegiatan merancang alat penangkapan ikan dan menentukan metode operasi penangkapan ikan seperti pada alat tangkap pukat cincin dan pukat kantong. Sejauh ini
di Indonesia masih sangat sedikit informasi dan penelitian
mengenai performa renang ikan. Hal ini disebabkan masih sangat terbatasnya alat yang dapat digunakan untuk penelitian tingkah laku renang ikan. Alat yang biasa digunakan untuk menguji dan mengamati tingkah laku renang ikan ini adalah tangki berarus (flume tank) yaitu semacam tanki air dengan arus buatan yang dapat diatur kecepatannya. Di Indonesia mini flume tank untuk penelitaian tingkah laku renang ikan baru terdapat di UNPATTI-Ambon, UNSRAT-Manado (Budiman, 2001), dan IPB-Bogor, sedangkan yang ada di ITS-Surabaya adalah flume tank berukuran besar untuk penelitian di bidang rancang bangun kapal.
2
Penelitian yang telah dilakukan sehubungan dengan kecepatan renang ikan dan alat tangkap ini khususnya di Indonesia masih sangat sedikit, beberapa diantaranya adalah oleh Budiman (2001), Teleng (2005), Putra (2007), dan Sinta (2007), serta Aji (2008). Alat yang digunakan dalam penelitian mereka adalah mini flume tank. Hasil pengukuran terhadap kecepatan renang ikan yang mereka hasilkan masih kurang baik karena menggunakan flume tank yang sangat sederhana, dimana tingkatan kecepatan arus yang dihasilkan pada flume tank masih sangat terbatas. Kendala lain yang dihadapi yakni masih cukup besar kemungkinan terjadinya turbulensi pada flume tank yang mengakibatkan kecepatan arus pada tiap titik tidak sama, sehingga hasil pengukuran kecepatan renang ikan tidak akurat. Maka dengan demikian diharapkan dapat diciptakan suatu mini flume tank yang mampu mengatasi masalah tersebut yaitu mini flume tank bersifat portable, arus yang dihasilkan homogen, kecepatan arus dapat diatur, dan tidak terdapat gelembung udara serta bisa diaplikasikan untuk ikan yang berukuran kecil. Kehadiran mini flume tank dengan kriteria tersebut diharapkan mampu menarik dan menunjang minat para peneliti dalam kegiatan penelitian tentang tingkah laku ikan khususnya untuk tingkah laku renang ikan. 1.2 Perumusan Masalah Sejak tahun 2008 telah dilakukan rancang bangun mini flume tank di Laboratorium Tingkah Laku Ikan, Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan, FPIK, IPB. Alat ini ditujukan untuk mendukung kegiatan pengajaran pada Mata Kuliah Tingkah Laku Ikan dan penelitian tentang tingkah laku renang ikan. Sejauh ini alat tersebut belum mampu memenuhi kebutuhan akan kegiatan penelitian khususnya dalam mengukur kecepatan renang ikan seperti yang diharapkan. Keterbatasan ini banyak disebabkan oleh performa mini flume tank yang ada masih rendah dikarenakan masalah seperti: 1) Belum mempunyai sistem pengontrol kecepatan arus yang baik sehingga kecepatan arus tidak terkontrol dengan baik. 2) Sifat arus yang terjadi pada flume tank belum homogen/ laminer (masih banyak turbulensi).
3
3) Masih banyak terdapat gelembung udara pada daerah pengamatan, sehingga mengganggu pengamatan visual. 4) Durability (ketahanan) motor pembangkit arus air belum memadai (tenaga kecil dan motor cepat panas). Keterbatasan-keterbatasan tersebut di atas menyebabkan data hasil uji terhadap kecepatan renang ikan kurang baik, sehingga tidak dapat dianalisis secara ideal.
Sebuah mini flume tank yang baik seyogyanya mempunyai beberapa
karakteristik sebagai berikut; kecepatan arus yang dapat dikontrol (controlable speed), sifat arus air pada bidang pengamatan homogen/laminar, mempunyai bidang pandang yang baik secara horizontal maupun dari arah vertikal (dorsal), dan yang terakhir adalah media air yang jernih serta suplai oksigen yang cukup. Sebuah flume tank hendaknya juga dilengkapi dengan alat perekam gambar yang baik guna mendapatkan data visual yang baik tentunya. Perancangan mini flume tank dirasakan perlu guna mengatasi keterbatasan-keterbatasan tersebut. Rancangan yang dimaksud meliputi konstruksi dan sarana pendukung lainnya, sehingga dapat meningkatkan performa mini flume tank seperti yang diharapkan. 1.3 Tujuan Penelitian 1.3.1 Tujuan umum Tujuan umum dari penelitian ini adalah membuat mini flume tank yang handal/ideal untuk meneliti tingkah laku renang ikan. 1.3.2 Tujuan khusus 1) Merancang bangun tangki mini berarus (mini flume tank) untuk keperluan penelitian tingkah laku renang ikan. 2) Menguji unjuk kerja mini flume tank yang telah dibangun. 3) Menguji tingkah laku renang ikan seperti swimming endurance dan tail beat frquency sehingga hasil uji dapat dianalisis secara ideal.
4
1.4 Manfaat Penelitian 1) Mini flume tank yang dihasilkan dapat menumbuhkan minat serta menjadi sarana dalam melakukan penelitian tingkah laku ikan dan penelitian lain terkait dengan hidrodinamika dari komponen alat tangkap. 2) Memberikan pemahaman tingkah laku ikan terkait dengan proses penangkapan ikan yang diperlukan dalam pengelolaan perikanan tangkap secara berkelanjutan. 3) Memberikan informasi penting/acuan dalam pengembangan flume tank skala laboratorium dengan berbagai perkembangan penelitian. 1.5 Hipotesis Hipotesis dari penelitian ini adalah: 1) Mini flume tank yang akan dibangun mempunyai karakteristik yang ideal untuk penelitian dan pengamatan tingkah laku renang ikan. 2) Uji tingkah laku renang ikan dengan mini flume tank hasil DESAI DAN konstruksi akan menghasilkan data yang baik sehingga dapat dianalisis secara ideal. 1.6 Kerangka Pemikiran Pengetahuan mengenai tingkah laku renang ikan sangat dibutuhkan dalam menentukan teknik dan metode penangkapan ikan, terutama untuk alat tangkap ikan yang bersifat aktif. Sejauh ini penelitian dan data mengenai tingkah laku renang ikan khususnya di Indonesia masih sangat terbatas. Kemungkinan hal ini disebabkan karena kurangnya ketertarikan para peneliti untuk meneliti tingkah laku renang ikan yang kemungkinan besar juga disebabkan belum adanya sarana penelitian tingkah laku renang ikan yang memadai. Upaya membuat sebuah mini flume tank yang mempunyai performa yang memadai sangatlah diperlukan. Menurut Arnold (1969), flume tank yang baik haruslah memenuhi beberapa kriteria diantaranya adalah arus dapat merata, tidak ada gelembung udara, tidak terjadi turbulensi air, dan air mengalir secara kontinyu, selain itu aliran air yang kontinyu tentunya harus dapat dikontrol kecepatannya. Kriteria lain yang perlu
5
diperhatikan selama pengamatan yakni tingkat kecerahan/kejernihan air tetap terjaga sehingga tidak mengganggu pandangan saat pengamatan. Idealnya pengamatan terhadap tingkah laku ikan sebaiknya dapat dilakukan dari sisi atas (top view) dan samping (side view) secara bersamaan, oleh sebab itu diperlukan konstruksi jendela pengamatan (observation window) yang khusus guna memperoleh gambaran tentang tingkah laku renang ikan yang lebih mendetail. Pengukuran terhadap sustainable speed ikan memerlukan motor penggerak arus pada fume tank yang mampu bekerja minimal selama 200 menit atau kurang lebih 3,5 jam secara stabil dan terus-menerus, sehingga dalam pembuatan mini flume tank perlu memperhatikan parameter-parameter flume tank yang baik seperti tersebut. Langkah selanjutnya setelah pembuatan mini flume tank selesai yakni pengujian terhadap parameter-parameter tersebut. Perbaikan terus diterapkan sampai kriteria parameter tersebut terpenuhi. Tahapan selanjutnya setelah parameter tersebut di atas terpenuhi yakni penggunakan mini flume tank untuk pengujian tingkah laku dan
swimming
endurance ikan dan dilanjutkan dengan analisis terhadap data dari hasil pengujian tersebut. Data hasil pengujian tersebut meliputi data hasil pengukuran, pencatatan, dan data rekaman video. Mini flume tank yang telah dibuat dikategorikan handal, apabila data yang diperoleh dapat dianalisis dengan baik. Kerangka pemikiran akan perlunya desain dan Konstruksi mini flume tank tersebut disajikan dalam bentuk digram alir seperti disajikan pada Gambar 1.
6
Informasi tentang tingkah laku renang ikan dibutuhkan untuk pengembangan metode dan perancangan alat penangkapan ikan
Belum ada mini flume tank yang handal dan ideal untuk penelitian fish swimming performance: (Sustainable speed, Prolong speed, Maximum speed, Burst speed, Tail beat dll)
Mempunyai 2 Bidang Pengamatan
Arus merata /laminer
Kecepatan Arus dapat di atur
Visibility
Tidak ada gelembung udara
Durability (Ketahanan Kerja)
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN MINI FLUME TANK TIDAK TERPENUHI UJI COBA DAN ANALISIS KINERJA MINI FLUME TANK TERHADAP PARAMETER TERKAIT
TIDAK TERPENUHI
TERPENUHI
UJI COBA FISH SWIMMING PERFORMANCE
TERPENUHI
MINI FLUME TANK YANG IDEAL UNTUK PENGAMATAN TINGKAH LAKU RENANG IKAN
Gambar 1 Kerangka pemikiran perlunya desain dan konstruksi mini flume tank
7
2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Flume tank Flume tank atau tangki air berarus adalah sebuah bentuk konstruksi alat yang dapat menampung air dalam jumlah tertentu dan dapat digunakan sebagai alat pengamatan yang dilengkapi dengan arus air yang terkontrol (Arnold 1969). Menurut Ward (2002), swim tunnels laboraturium berfungsi sebagai alat untuk mempelajari fisologis dan respon ikan terhadap kondisi lingkungan yang terkendali. Flume tank telah digunakan untuk meneliti banyak aspek dari biologi ikan seperti: menilai kualitas ikan yang dihasilkan di hatcheries (Thomas et al. 1964 yang diacu dalam Ward 2002; Bams 1967), tingkat respirasi (1981 Beamish; Bernatchez and Dodson 1985), efek dari perubahan suhu (Griffiths and Alderice 1972; Hocutt 1973; Berry and Pimentel 1985; Pettersson, Pickova, Brannas 2010; Fisher and Green 2003), tingkat metabolisme (Boeck et al. 2006; Regan et al. 2010; Fitzgibbon 2007; Chabot 2008) kecepatan renang (Fitzgibbon, Strawbridge dan Seymour 2007; Fisher 2004. Wilson 2002; Nanami 2007; Purbayanto 1999) pergerakan ikan di sekitar struktur pengalihan air (Peake et al. 1997; Toepfer, et al. 1999), dan perpindahan larva ikan di sungai (Houde 1969; Meng 1993; Childs and Clarkson 1996). Berbagai bentuk dan jenis tangki pengamatan telah dijelaskan oleh beberapa ahli yang telah menggunakan alat tersebut dalam kegiatan penelitiannya. Bentuk dan ukuran tangki pengamatan ini disesuaikan dengan kebutuhan pada pengamatan tertentu saja, sehingga banyak sekali kekurangan yang didapatkan ketika ingin digunakan untuk penelitian ataupun pengamatan aspek yang lainnya. Beamish (1978) menjelaskan berbagai prosedur pengujian dan membahas variabel. Uji kecepatan renang biasanya dilakukan di ruang pengujian (test chambers) yang terdiri dari dua tipe dasar: ruangan yang berputar dan tipe lainnya, dan air yang mengalir dalam ruangan yang tetap. Meskipun banyak tipe swim tunnels berbeda yang telah dikembangkan, mengevaluasi perubahan kapasitas renang baik ikan besar maupun ikan kecil dalam alat yang sama adalah sulit. Kebanyakan ikan juvenile terlalu besar untuk diuji dalam swim tunnels berarus gravitasi yang dirancang untuk larva ikan dan terlalu kecil untuk diuji di swim tunnel yang dirancang untuk ikan dewasa (Beamis 1978).
8
Pernyataan Beamis tersebut di atas semakin dipertajam oleh Jonsson et al. 2006, bahwa flume tank menjadi alat penelitian yang semakin penting dalam ekologi air, untuk menghubungkan biologis terhadap proses hydrodynamic. Belum ada sesuatu yang dapat dijadikan sebagai “flume tank standar”, dan tak ada flume tank yang cocok untuk menjawab setiap jenis pertanyaan penelitian. Lebih lanjut beliau membagi flume tank menjadi empat tipe desain dasar yaitu: straight, racetrack, annular and field flumes 2.1.1 Jenis dan fungsi flume tank Beberapa penelitian yang menggunakan tangki pengamatan antara lain oseanografi, fisika fluida, biologi air, dinamika kapal dan masih banyak lagi. Keragaman tujuan dan fungsi tangki pengamatan ini memberikan sebuah ide bagi para peneliti untuk menciptakan tangki pengamatan yang multi fungsi. Penelitian mengenai tingkah laku ikan yang cukup kompleks diharapkan dapat diamati dalam satu tangki pengamatan yang sederhana. Tingkah laku ikan yang dapat dipelajari dengan menggunakan tangki air diantaranya adalah pola dan kecepatan renang ikan, kebiasaan dinamika berkelompok (schooling behaviour), laju respirasi, dan cara memperoleh serta cara memakan makanan. Bainbridge (1958) mengatakan bahwa beberapa penelitian mengenai kecepatan renang ikan telah dilakukan dengan menggunakan tangki air yang sejenis flume tank. Salah satu ikan yang diteliti kecepatan renangnya adalah ikan bleak yang menggunakan circular tank atau tangki bundar dan masih banyak lagi penelitian sejenis. Berdasarkan sistem sirkulasi air, flume tank dapat dikategorikan menjadi dua, yaitu sirkulasi secara horizontal, dan vertikal. Flume tank memiliki ukuran yang beraneka ragam yang secara umum dapat dibagi menjadi menjadi tiga kategori yakni: flume tank berukuran besar (>10m), sedang (5-10m), dan kecil/mini (<5m).
9
(a)
(b) Sumber: a). http://physed.otago.ac.nz/about/images/facilities/flume_spec.gif b). http://www.amhrc.edu.au/images/flumetank-overview.jpeg
Gambar 2 Bentuk dan jenis flume tank ukuran besar > 10 meter
10
(a)
(b) Sumber: a). http://www.fhwa.dot.gov/research/tfhrc/labs/hydraulics/images/physmod11.jpg b). http://www.umass.edu/fsi/Water%20Tunnel.jpg
Gambar 3 Bentuk dan jenis flume tank ukuran sedang 5 s/d 10 meter
11
(a)
(b) Sumber: a). http://www.advancedaquarist.com/2002/1/aafeature_album/flow_tank_pic_by_Stan_Brown.jpg b). http://www.loligosystems.com/upload/large/Swim_tunnel_complete.jpg
Gambar 4 Bentuk dan jenis flume tank ukuran kecil < 5 meter 2.1.2 Karakteristik flume tank Binnie (1955) telah membuat alat tangki air yang menghasilkan arus air yang beragam, namun arus air mengalir dengan gaya gravitasi yaitu arus yang terjadi karena air mengalir dari tempat yang lebih tinggi. Kondisi ini mengakibatkan arus air
12
tidak dapat terkontrol, dalam artian bahwa arus air bergerak bebas dan terjadi perbedaan kecepatan arus di tiap titik yang berbeda. Menurut Arnold (1969), flume tank yang baik haruslah memenuhi beberapa kriteria diantaranya adalah arus dapat merata, tidak ada gelembung udara, tidak terjadi turbulensi air dan air mengalir secara kontinyu. Pembuatan flume tank yang telah disesuaikan dengan kriteria tersebut akan dapat meminimalisasi ketidakstabilan arus dalam pelaksanaan percobaan. Turbulensi dan terbentuknya bubble atau gelembung udara dapat mengurangi laju air dan akan sangat berpengaruh terhadap kecepatan arus air yang dihasilkan. Kecepatan arus air dapat merata dengan mengurangi benda-benda atau struktur yang dapat menghambat laju air seperti dinding yang kasar, melengkapi pemerata arus (current homogenizer/ current straighter), peletakan baling-baling dan sudut daun baling-baling yang tepat serta masih banyak lagi. 2.2 Tingkah Laku Renang Ikan 2.2.1 Kecepatan renang Informasi tentang kecepatan renang ikan merupakan hal yang penting dalam meningkatkan efesiensi alat tangkap maupun untuk mendapatkan hasil tangkapan yang selektif terhadap spesies dan ukurannya. Guna memperoleh efesiensi dan efektivitas
dalam
rancang
bangun
alat
tangkap
dinilai
perlu
untuk
mempertimbangkan hal yang satu ini (Gunarso 1985). Selanjutnya menurut Drucker dan Jensen,1996 dalam Purbayanto, Riyanto dan Fitri 2010, Kecepatan renang dan ukuran
tubuh
ikan
sangat
penting
dalam
mendeterminasi
tingkah
laku
pergerakannya. Menurut He (1989) bahwa kecepatan renang dapat diaplikasikan dalam bidang perikanan, khususnya dalam bidang penangkapan ikan, terutama untuk mendesain alat tangkap seperti kecepatan towing dari trawl yang berhubungan dengan kecepatan renang ikan; tinggi headline dan kecepatan renang dari ikan yang dapat meloloskan diri dengan berenang tanpa lelah; operasi penangkapan ikan seperti menggerakkan
purseseine dan kecepatan renang ikan, kecepatan tenggelam
(sinking) dari jaring purseseine dan kemampuan renang vertikal ikan;serta untuk
13
menentukan lokasi ikan seperti estimasi/perkiraan lokasi ikan berdasarkan kecepatan renang. Menurut Bainbridge (1958), metode dalam mempelajari kecepatan renang ikan ada banyak diantaranya hidrodinamika, reaksi optomotor, film gambar gerak, pengamatan terhadap gema/ akustik, penandaan elektronik dan lain-lain, namun caracara tersebut menghasilkan pendugaan yang berbeda-beda sehingga tidak didapatkan hasil pasti. Kondisi ini mengakibatkan data hasil penelitian tersebut tidak dapat dibandingkan karena adanya perbedaan pendefinisian situasi dan lain-lain, selain itu belum ada terminologi yang ditetapkan secara jelas dalam pengukuran kecepatan renang ikan. Informasi mengenai kecepatan renang ikan yang ada saat ini meskipun pengarang yang berbeda menggunakan istilah yang sama untuk jenis kecepatan tertentu, akan tetapi berbeda dalam pengertiannya. Videler (1993), mengatakan bahwa untuk mengamati ikan yang berenang secara natural dibutuhkan sebuah kondisi yang terkontrol. Ada 2 pokok berbeda yang digunakan untuk memenuhi hal tadi yaitu pertama, ikan dibujuk untuk berenang melawan arus dengan kecepatan yang berbeda-beda, sedangkan yang kedua adalah merekam dari ikan yang berenang di air diam. Gunarso (1985) mengutarakan bahwa ada beberapa pendefinisian tentang jenis-jenis kecepatan renang, diantaranya: 1) Kecepatan renang maksimum (maximum speed) adalah kecepatan renang ikan tertinggi yang dapat dilakukan oleh ikan dalam waktu satu menit (Bainbridge 1958). Boyar (1961) mengatakan pendapat yang sama mengenai pendefinisian tersebut, akan tetapi hanya dengan waktu selama 30 detik. 2) Kecepatan renang ekonomi (economic speed) adalah kemampuan kecepatan renang ikan yang dapat dilakukan dalam jangka waktu beberapa jam atau berpuluh-puluh jam. 3) Kecepatan renang kaget (burst speed) adalah kecepatan renang ikan dalam keadaan tertentu yang sangat mendesak dan mendadak. Biasanya hanya dalam waktu yang sangat singkat antara 5 sampai 10 detik. Jenis kecepatan ini biasanya terjadi ketika memburu mangsa, menghindar dari predator, ketakutan dan lainlain.
14
Saat ini pembagian mengenai kecepatan renang ikan telah terkaji lebih mendetail lagi sehingga terbagi dalam: 1) Kecepatan renang terus menerus (sustainable speed) yaitu kecepatan renang ikan dimana ikan tersebut berenang secara terus menerus tanpa tekanan yang cukup berarti. 2) Kecepatan renang lanjut (prolong speed) yaitu kecepatan renang ikan dimana ikan berenang dalam keadaan mempertahankan kestabilan dan daya tahan renangnya. 3) Kecepatan renang maksimum (maximum speed) adalah kecepatan renang tertinggi yang mampu dihasilkan oleh ikan dengan memberikan tekanan arus yang besar dimana ikan menghasilkan endurance yang kecil. 4) Kecepatan renang kaget (burst speed) yaitu kecepatan renang ikan yang terbentuk dikarenakan ikan tersebut kaget atau tersentak dan terjadi dalam waktu yang sangat singkat (Arimoto dan Namba 1996). Bainbridge (1958) dan Videler (1993) menambahkan bahwa batasan mengenai kecepatan renang ikan sangatlah dipengaruhi oleh jenis dan ukuran ikan. Lama waktu renang akan sangat dipengaruhi oleh daya tahan renang ikan, oleh karena itu penggolongan kecepatan renang ikan tidak dapat dilihat dari berapa lama ikan berenang melainkan daya tahannya pada saat berenang. Kecepatan renang ikan dapat diketahui dengan menghitung tail beat ikan. Satuan untuk kecepatan renang ikan adalah body length per second, karena kecepatan renang ikan diukur dengan perbandingan ukuran tubuh terhadap lama waktu renang ikan. Kecepatan renang ikan dalam satuan BL/s ini dapat diubah kesatuan lainnya dalam satuan kecepatan seperti knot, m/s, km/s, mil/s dan satuan kecepatan lainnya. Infomasi mengenai kecepatan renang ikan maka akan menjadi pertimbangan dalam pembuatan alat tangkap ikan. Biasanya data ini akan digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam pembuatan alat tangkap aktif. Beberapa peneliti telah meneliti mengenai kecepatan renang pada beberapa ikan sebagaimana dicantumkan pada Tabel lampiran 11 (Bainbridge 1958). Penelitian yang telah dilakukan para peneliti sebelumnya menggunakan metode yang berbeda-beda dan alat yang berbeda-beda pula, misalnya flume tank, wheel dan lain-
15
lain. Kondisi ini mengakibatkan perbedaan dalam pendefinisian mengenai kecepatan renang yang namun dengan maksud dan tujuan yang sama (Videler 1993). 2.2.2 Pola renang ikan (fish motion) Pola renang ikan adalah bentuk atau gambaran gerakan ikan ketika berenang, yang dipengaruhi oleh pergerakan tubuh dan sirip ikan tersebut (Blake 1983). Pola renang juga dipengaruhi oleh bentuk dari tubuh ikan (Webb 1984). Pola renang ikan disesuaikan dengan habitat dan tingkah laku ikan, sehingga dihasilkan pergerakan ikan yang berbeda-beda. Ikan-ikan yang cenderung bergerak cepat biasanya menggunakan sirip ekor ketika berenang, sedangkan ikan-ikan yang bergerak lambat biasanya menggunakan sirip pektoral dan sirip anal ketika berenang. Perbedaan penggunaan sirip tersebut akan mempengaruhi kecepatan renang dan pergerakan tubuh ikan (Videler 1993). Tidak semua ikan hanya menggunakan salah satu sirip terutama ekor sebagai alat penggerak, namun menggunakan bantuan sirip lain (Videler 1993). Pola renang ikan ini dapat digunakan untuk merancang sebuah alat tangkap yang dibuat berdasarkan bentuk tubuh dan pola tingkah laku ikan. Beberapa pola renang ikan digambarkan oleh Breder (1926) sebagai berikut : 1) Ikan berenang menggunakan sirip ekor sebagai penggerak utama 2) Ikan berenang menggunakan sirip yang lainnya sebagai penggerak utama. Lindsey (1978) menyempurnakan kembali menjadi beberapa bagian yang lebih khusus lagi yaitu: 1) Ikan berenang menggunakan tubuh dan atau sirip caudal sebagai penggerak (body and or caudal fin locomotion/ BCF locomotion) 2)
Ikan berenang menggunakan sirip dorsal, anal, dan pectoral sebagai penggerak utamanya (median and or paired fin/ MPF locomotion).
Akan tetapi pembagian di atas dikembangkan lagi menjadi lebih spesifik yaitu: (1) Body and or caudal fin undulation 1) Tipe Anguiliform: pola renang ikan dimana ikan tersebut melibatkan keseluruhan bagian tubuhnya dalam berenang. Ciri-ciri ikan yang tergolong dalam tipe ini adalah tubuh pipih dan panjang, dimana bentuk sirip caudalnya kecil dan bundar. Contoh belut dan sidat.
16
2) Tipe Subcarangiform:
pola renang ikan jenis ini hampir sama dengan
anguiliform hanya saja setengah bagian tubuh belakangnya saja yang bergerak mendorong pergerakan sirip caudal. Pergerakan ini dimulai dari bagian tubuh tepat di bawah sirip dorsal ikan tersebut. 3) Tipe Carangiform: untuk tipe ini ikan menggunakan sepertiga bagian tubuh belakangnya sebagai penggerak ekor. Dimana jenis ini lebih cepat dari pada tipe sub carangiform dan anguiliform. Karena ikan mengadaptasikan dirinya dengan mengurangi ketebalan tubuh bagian belakang dan memberikan titik berat pada bagian depannya. 4) Tipe Thuniform: tipe yang satu ini memiliki bentuk tubuh yang streamline, dan memiliki kemampuan renang dalam waktu yang cukup lama, sebagai contoh Thunnus spp. (2) Body and or caudal fin oscillation Tipe Ostraciiform : tipe perenang jenis ini hanya menggunakan ekornya saja dalam berenang, dengan kecepatan yang amat rendah.
Sumber: http:/www.ece.eps.hw.ac.uk/Research/ocean/projects/flaps.htm.
Gambar 5 Body and or caudal locomotion (3) Median and or paired fin undulation 1) Sirip pectoral − Tipe Rajiform termasuk pada jenis ikan pari. Ikan ini menggunakan sirip pectoral sebagai penggerak utama dalam berenang, sirip tersebut bergerak bergelombang naik turun mirip dengan kepakan sayap burung. − Tipe Diodontiform termasuk didalamnya adalah ikan buntal. Sirip pectoral bergerak melebar ke bawah secara bergelombang.
17
2) Sirip dorsal − Tipe Amiiform, ikan belut listrik Afrika yang berhabitat di air tawar tergolong pada tipe ini. Yaitu sirip dorsal yang ada sepanjang tubuh bagian dorsal -nya bergerak secara bergelombang dari depan hingga belakang. 3) Sirip anal − Tipe Gymnotiform. Tergolong didalamnya antara lain ikan Black Ghost. Sama seperti tipe amiiform namun yang digunakan disini adalah sirip analnya yang memanjang pada bagian anal ikan tersebut. 4) Sirip dorsal dan anal − Tipe Balistiform. ikan bergerak menggunakan sirip dorsal dan anal secara bersamaan dengan ritme yang bergelombang. Ikan pada tipe ini adalah ikan Trigger fish. (4) Median and or paired fin oscilation
Sumber : http:/www.ece.eps.hw.ac.uk/Research/ocean/projects/flaps.htm.
Gambar 6 Median and or paired fin locomotion 1) Sirip pectoral − Tipe Labriform yaitu pergerakan sirip pectoral secara acak antara pectoral kanan dan kiri tidaklah seiringan. Akan tetapi penggolongan untuk ini belum jelas karena adanya pergerakan yang komplek. Ikan kakak tua atau parrot fish tergolong pada tipe ini.
18
2) Sirip dorsal dan anal − Tipe Tetraodontiform yaitu pergerakan dua sirip berpasangan antara dorsal dan anal yang tidak singkron. Ikan yang termasuk pada jenis ini adalah ikan matahari (mola mola). Undulation adalah pergerakan ikan yang memiliki amplitudo gerak yang berirama, sedangkan oscillation adalah pergerakan ikan yang tidak berirama.
19
3 METODOLOGI UMUM PENELITIAN
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan di Laboratorium Tingkah Laku Ikan, Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. Institut Pertanian Bogor. Waktu penelitian akan dilakukan mulai September 2009 hingga Januari 2011. 3.2 Alat dan Bahan Penelitian 3.2.1 Peralatan penelitian Peralatan yang digunakan untuk pembuatan mini flume tank dalam penelitian ini adalah: •
Pemotong kaca
•
Tang
•
Mesin gurinda listrik
•
Mesin las listrik
•
Amplas besi
•
Kunci pas
•
Gergaji besi
•
Obeng
•
Mesin bor
3.2.2 Bahan penelitian Bahan yang dibutuhkan untuk pembuatan mini flume tank didalam penelitian ini adalah: •
Kaca 12 mm & 5 mm
•
Pipa PVC 5 inci dan 1 inci
•
Akrilik 10 mm
•
Knee L dan knee Y PVC 5 inci
•
Cermin
•
Besi siku berlubang
•
Motor listrik ½ Hp
•
Mur dan baut
•
Inverter(AC speed drive)
•
Joint couple
•
Resin + katalis
•
Propeller
•
Fibre glass/met
•
As stainless steel 19mm
•
Lem kaca
•
Kabel listrik & asesories
•
Bearing
•
Papan kayu
•
Mechanical seal
•
Cat anti karat
•
Filter
•
Colour gel
20
3.2.3 Rancangan mini flume tank Tipe flume tank yang akan dirancang untuk keperluan di Laboratorium Tingkah Laku Ikan nantinya adalah tipe mini flume tank dengan sirkulasi air vertikal. Tipe ini dipilih karena membutuhkan tempat peletakannya yang lebih sempit bila dibandingkan dengan tipe sirkulasi horizontal.. Mini flume tank
yang akan dikonstruksi terlebih dahulu dibuat gambar
rancangannya. Rancangan umum (general aranggement) dari mini flume tank ini akan mencakup: 1)
Meja penyangga
2)
Working/swimming tunnel berikut window observation-nya
3)
Sistem pembangkit arus air (motor listrik dan baling-baling)
4)
Sistem pengatur kecepatan arus (inverter)
5)
Sistem air bubble eliminator
6)
Sistem filter
7)
Sistem pemantul bidang tampak atas (cermin)
8)
Sistem penghomogen arus
3.2.4 Konstruksi bagian-bagian flume tank Kegiatan konstruksi dan perakitan bagian-bagian mini flume tank dilakukan Laboratorium Tingkah Laku Ikan, Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. Institut Pertnian Bogor, mencakup: 1) Bagian meja penyangga 2) Working/swimming tunnel berikut window observation-nya 3) Bagian pembangkit arus air ( baling-baling) 4) Bagian pengatur kecepatan arus 5) Komponen air bubble eliminator 6) Bagian pemantul bidang tampak atas (cermin) dan 7) Bagian penghomogen arus, dan
21
3.3 Prosedur Penelitian Prosedur penelitian secara sederhana disajikan dalam bentuk flowchart berikut: Studi Literatur
Perancangan dan konstruksi
Ujicoba dan Pengukuran Unjuk Kerja (endurance) Mini Flume Tank mencakup: − Kecepatan Arus - bidang pengamatan − Air bubble eliminator - ketahanan mesin, dan − Kerataan arus - perubahan suhu air − Penyempurnaan
Uji Swimming Speed dan Swimming Endurance Ikan
SELESAI
Gambar 7 Diagram alir perancangan mini flume tank
22
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.
63
5 PERFORMA RENANG IKAN (FISH SWIMMING PERFORMANCE)
5.1 Pendahuluan Ikan kerapu bebek (Cromileptes altivelis) merupakan salah satu ikan karang yang memiliki nilai ekonomis yang tinggi. Pengadaan ikan kerapu saat ini berasal dari dua sumber yaitu penangkapan di alam dan hasil budidaya. Pengadaan ikan kerapu yang berasal dari penangkapan ikan terkadang dilakukan dengan menggunakan cara-cara yang ilegal seperti menggunakan racun sianida atau potas. Penggunaan racun tidak saja mengakibatkan kerusakan lingkungan dimana ikan tersebut berada, akan tetapi juga dapat membahayakan nelayan itu sendiri. Selain itu penangkapan ikan kerapu di alam juga dilakukan dengan menggunakan bubu, hanya saja ada juga bubu yang tidak ramah lingkungan seperti bubu tambun. Bubu ini dalam pengoperasiannya ditutupi/ditimbun dengan patahan atau terumbu karang, hal mana dikenal pula sebagai kegiatan yang destruktif. Pengetahuan tentang tingkah laku ikan sangat diperlukan dalam perikanan tangkap karena terkait dengan teknik dan metode penangkapan ikan. Metode penangkapan ikan tersebut akan menjadi dasar dalam pembuatan alat penangkapan ikan yang tepat dan efektif. Menurut Gunarso (1985), pengetahuan tingkah laku ikan dapat
memperbaiki
serta
merubah
alat
dan
metode
penangkapan
yang
memungkinkan untuk meningkatkan efesiensinya. Informasi penting mengenai tingkah laku ikan yang menunjang bidang penangkapan antara lain adalah distribusi ikan, ruaya-ruaya ikan, tingkah laku berkelompok (schooling behaviour), kebiasaan dan kecepatan renang, kebiasaan makan, pola penyelamatan diri ikan, serta berbagai pola tingkah laku ikan yang memungkinkan ikan dapat tertangkap (Gunarso 1985). Keragaan dan kecepatan renang ikan merupakan contoh faktor yang dapat diamati untuk mempelajari tingkah laku ikan. Sebagaimana yang dikemukakan oleh Hunt von Herbing et.al (2001) dalam Green and Fisher (2004) bahwa informasi kecepatan dan performa renang ikan dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan upaya penangkapannya. Selain bermanfaat untuk upaya penangkapan ikan, informasi tentang keragaan dan kecepatan renang ikan juga dapat digunakan untuk memahami ekologi organisme itu sendiri, seperti misalnya jarak maksimum perpindahan organisme serta pengaruh kemampuan
64
berpindah terhadap dinamika populasi organisme itu sendiri (Armsworth, 2001). Ditambahkan pula oleh Leis and McCormick (2002) dalam Green and Fisher (2004), bahwa kecepatan dan tingkah laku renang ikan sering juga digunakan untuk memperkirakan kemampuan menyebar ikan tersebut dalam suatu ekosistem, menghindar dari predator (Rice at.al, 1987 dalam Green and Fisher, 2004) dan kebutuhan energi bagi ikan untuk melangsungkan metabolisme dalam tubuhnya (De Boeck et.al, 2006). Berdasarkan pemaparan di atas, maka perlu dilakukan penelitian terhadap keragaan dan kecepatan renang ikan kerapu bebek agar upaya penangkapan ikan kerapu bebek lebih efektif serta menjamin kualitas ekologinya. Berbagai alat telah diciptakan untuk mengetahui pola dan tingkah laku ikan dalam air baik di habitat asli atau dalam kolam percobaan. Tingkah laku ikan di habitat asli maupun di dalam kolam percobaan mempunyai sifat yang dapat dikatakan sama (Gunarso 1985). Pemaparan tersebut di atas menjadi alasan untuk dilakukannya penelitian terhadap keragaan dan kecepatan renang ikan kerapu bebek agar upaya penangkapan ikan kerapu bebek lebih efektif serta menjamin kualitas ekologinya. 5.2 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk: 1) Menguji coba mini flume tank untuk meneliti swimming performance ikan. 2) Mendeskripsikan swimming endurance yang meliputi keragaan renang serta kecepatan renang yang dimiliki ikan kerapu bebek yang diuji coba pada mini flume tank. 5.3 Metode Penelitian Pengamatan keragaan dan kecepatan renang ikan umumnya dilakukan di dalam tangki percobaan sebagaimana yang telah dilakukan oleh Purbayanto (1999), Green and Fisher (2004), De Boeck et.al (2006), Fitzgibbon et.al (2007), dan Ide et.al (2007). Oleh karena itu, maka pengamatan keragaan dan kecepatan renang ikan kerapu bebek yang dilakukan dalam penelitian ini juga dilakukan di dalam tangki berisi air yaitu mini flume tank. Secara umum penelitian ini dilakukan dengan cara experimen di laboratorium. yang bertujuan untuk melihat sejauh mana nilai suatu variabel
65
berkaitan dengan nilai variabel lain seperti disajikan pada Gambar 33. Penelitian ini dilakukan dilaksanakan pada bulan Juni 2010 di Laboratorium Tingkah Laku Ikan, Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan, FPIK IPB
Gambar 37 Keterkaitan variabel penelitian Rangkaian kegiatan penelitian mencakup penyediaan ikan-ikan eksperimen, persiapan tangki pemeliharaan, dan pengukuran variabel-variabel kecepatan arus, frekuensi kebasan ekor (tail beat frequency), frequensi gerakan operculum. Selama uji coba ikan didalam flume tank dilakukan perekaman gerakan ikan dengan video camera. Pengukuran terhadap sejumlah variabel diperoleh nilai sustained speed dan pralonged speed ikan kerapu. Swimming mode ikan kerapu diketahui setelah melakukan image analisis dan pengukuran aspek rasio. Berikut adalah rincian bahan, alat dan metode-metode pengukuran yang diterapkan dalam penelitian ini.
66
5.4 Alat dan Bahan 5.4.1 Alat Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: (1) Mini flume tank dengan spesifikasi alat sebagaimana ditampilkan pada Tabel 5, Mini flume tank menggunakan sistem air mengalir. Desain mini flume tank disajikan pada Gambar 38.
Gambar 38 Desain mini flume tank Tabel 5 Spesifikasi teknis mini flume tank No
Spesifikasi
Keterangan
1
Volume tangki pengamatan
160 l
2
Luas bidang/jendela pengamatan
20 cm x 80 cm
3
Luas penampang jendela pengamatan
15 x 20 cm
4
Kecepatan arus air (water flow)
sampai dengan 83 cm/detik
5
Motor penggerak
motor listrik 3 phase, ½ Hp
(2) mesuring board dengan ketelitian 1 mm (3) timbangan elektronik dengan ketelitian 0,01gram
67
(4) temperature meter untuk mengukur suhu air (5) current meters untuk mengukur kecepatan arus (6) Jam digital (7) External web cam, (8) kamera foto digital (9) compact disc (10) Personal computer, Personal computer digunakan untuk merekam video penelitian, dan mendigitasi/mengolah hasil rekaman kamera digital berkecepatan tinggi. Untuk keperluan itu PC dilengkapi dengan program pengolahan video seperti
Windows Media Player, ACDSee 10 Photo
manager, dan Corel Draw. (11) alat tulis menulis 5.4.2 Bahan Bahan yang digunakan adalah ikan kerapu bebek (Cromileptes altivelis) (Gambar 39). Ikan yang digunakan dalam penelitian ini didatangkan dari karamba jaring apung di Kepulauan Seribu. Setelah dibawa ke Laboratorium Tingkah Laku Ikan di FPIK IPB, ikan di pelihara terlebih dahulu di dalam tangki penampungan selama dua minggu. Tanki penampungan ikan berupa akuarium dengan ukuran 200 x 50 x 45 cm. Selama dalam pemeliharaan ikan diberi pakan pelet. Pemeliharaan ini dimaksudkan untuk mengadaptasikan ikan ke dalam lingkungan penelitian. Ikan kerapu bebek (Cromileptes altivelis) yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari 10 ekor dengan ukuran dan berat yang berbeda-beda. Ikan kerapu bebek yang digunakan memiliki ukuran panjang badan (body length) 12 sd sebesar 13 cm Selain ikan bahan lain yang digunakan adalah air laut didapatkan dari fasilitas pengolahan air laut Sea World Ancol. Volume air laut yang dimasukkan dalam tangki pemeliharaan adalah sebanyak 300 l. Air cadangan sebanyak 1000 l, disimpan dan di aerasi di dalam tangki air berkapasitas 1 m3.
68
Gambar 39 Benih ikan kerapu bebek (Cromileptes altivelis) Klasifikasi kerapu bebek (Cromileptes altivelis) (Valenciennes, 1828 dalam Froese and Pauly, 2000): Kingdom: Animalia Phylum: Chordata Class: Actinopterygii Ordo: Perciformes Family: Serranidae Genus: Cromileptes Species: Cromileptes altivelis 5.5 Jenis dan Pengumpulan Data Jenis data yang dikumpulkan terdiri dari: 1) swimming endurance 2) tail beat frekuensi 2) penentuan pola renang ikan dan 2) kecepatan renang ikan kerapu bebek. Semua aktifitas pengambilan data ini selain dilkukan dengan pengukuran dan pencatatan langsung, juga dilakukan melalui kuantifikasi hasil rekaman video. Film yang dihasilkan dari percobaan akan memberikan data kuantifikasi hasil pengamatan, namun untuk memperoleh data tersebut sebelumnya dilakukan pengolahan atau pengeditan film terlebih dahulu. Oleh sebab itu digunakan program komputer yang dapat memutar video seperti WMP dan mengolah video seperti ACD See 10. Untuk mendigitasi gambar dari foto kebentuk gambar digunakan program Corel DRAW X4.
69
5.5.1 Pengukuran swimming endurance (ketahanan renang) Ketahanan renang adalah kemampuan lamanya
ikan berenang pada
kecepatan tertentu. Secara umum ketahanan renang berbanding terbalik dengan kecepatan renang, bila kecepatan renang meningkat maka ketahanan renangnya akan menurun. Ketahanan renang ikan pada kecepatan tertentu berbeda atara spesies dan juga antara ukuran yang berbeda pada spesies yang sama. Penentuan swimming endurance ikan didasarkan pada lama waktu ikan dapat bertahan pada kecepatan arus tertentu.. Kemampuan ikan untuk bertahan dihitung mulai dari kecepatan tertentu arus air diberlakukan hingga ikan tidak lagi mampu bertahan pada kecepatan arus tersebut. Beberapa jenis aktivitas dan tingkah laku renang ikan dalam hubungannya dengan kecepatan renang ikan antara lain sustained speed, prolonged speed dan burst speed. Untuk mendapatkan sustained speed dengan relatif lebih cepat adalah dengan memberlakukan kecepatan arus yang pertama dipakai adalah pada V2. Bila ikan mampu bertahan lebih dari 200 menit maka digunakan arus dua tingkat lebih tinggi yaitu ke V4 dan bila ikan tidak mampu bertahan pada kecepatan V2 maka kecepatan diturunkan satu tingkat yaitu ke arus V1. Hal yang sama juga diberlakukan pada V4 dan kecepatan selanjutnya., bila ikan dapat bertahan maka arus selanjutnya digunakan 2 tingkat diatasnya, sebaliknya bila tidak dilakukan satu tingkat dibawahnya. seterusnya hingga didapatkan sustained speed. Setiap penggantian kecepatan arus, ikan diberi kesempatan untuk istirahat (recovery) minimal 24 jam. Penetapan batas waktu pengukuran selama 200 menit didasarkan pada definisi sustained speed, yaitu ikan berenang tanpa kelelahan lebih dari 200 menit. Ikan dapat dikatakan kelelahan (fatigh) pada saat percobaan apabila ikan sudah tidak mampu berenang melawan/mengimbangi kecepatan arus di dalam flume tank. Persamaan-persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut : Hubungan antara frekuensi kebasan dengan laju renang ikan dihitung dengan menggunakan persamaan regresi linear sederhana yaitu : ......................................................................6) Hubungan antara frekuensi kebasan ekor dengan laju spesifik ikan dengan persamaan :
70
........................................................................7) keterangan:
a, b
adalah konstanta regresi
f
adalah frekuensi kebasan ekor (Hz)
Hubungan antara swimming endurance dengan laju spesifik dianalisis dengan penggunakan persamaan : ...................................................................8) Keterangan : E
= swimming endurance (menit)
L/s = laju spesifik (perpindahan panjang tubuh per detik) Ikan akan mampu bergerak dengan laju tertentu, bila dapat mengatasi drag yang ditimbulkan antara media dengan tubuhnya. untuk mengetahui hal ini, maka dihitung indeks efisiensi dorongan sirip ekor yang dikenal dengan aspek ratio (Ar). Nilai ini menujukkan apakah drag per unit angkat atau dorong yang dihasilkan efisien. Nilai Ar yang tinggi menunjukkan efisiensi dorong yang tinggi. Persamaan ini secara matematis dikemukakan oleh Videler (1939) : ………………………………………………9) Keterangan : h adalah tinggi span dikuadratkan (mm2); A adalah luassirip ekor (mm2). Persamaan tersebut dapat dijelaskan leh Gambar 40 .
A
h
Gambar 40 Tinggi span (h) dan luas sirip ekor (A)
71
5.5.3 Pengukuran tail beat frekuensi Pengukuran tail beat frekuensi dilakukan menurut prosedur kerja sebagai berikut: Pertama, ikan diambil dari akuarium pemeliharaan dengan menggunakan serok dan dipindahkan ke dalam flume tank. Setelah dipindahkan ke dalam flumetank, ikan dibiarkan selama 15 menit dan diberi kecepatan sebesar 0,5 BL/s untuk orientasi dan membiasakan ikan terhadap arus. Dalam anjurannya Beamish (1981) yang menyatakan bahwa untuk orientasi dan menghilangkan pengaruh penanganan ikan dari alam ke tempat penelitian, diperlukan waktu paling sedikit satu jam sebelum ikan diperlakukan dalam penelitian. Dalam penelitian ini ikan uji telah diaklimatisasi terlebih dahulu ditangki pemeliharaan berkapasitas 300 l selama 2 minggu. Selesai perlakuan orientasi, kecepatan arus mulai ditingkatkan dengan mengatur frekuensi inverter. Kecepatan arus ditingkatkan sampai dengan kecepatan yang telah ditetapkan (V1 hingga V10). Tail beat ikan uji pada setiap tingkatan kecepatan arus dihitung melalui analisa hasil rekaman video berkecepatan tinggi (210f/s). Video ini akan terbaca oleh pemutar video (Windows Media Player) dengan durasi 7 kali lebih panjang, karena mempunyai kemampuan membaca 30 frame/detik. Perekaman video ini dilakukan bersamaan
pada saat pengukuran
swimming endurance. Perekaman dengan video berkecepatan tinggi ini dilakukan setiap interval waktu 10 menit dengan lama perekaman selama 5 sampai dengan 10 detik tiap kalinya. Hasil penghitungan tail beat dari setiap rekaman ini menghasilkan satu data frekuensi tail beat (TB/s). Data dari setiap perlakuan kecepatan kemudian di rata-ratakan. Prosedur yang sama dilakukan untuk kecepatan arus yang lain, yaitu V2 hingga V10. Data yang telah didapat kemudian disusun kedalam bentuk tabel.
Data
tersebut berfungsi sebagai hasil pengamatan dan bahan analisis peneliti. Dari tabel tersebut diperoleh hubungan antara frekuensi tail beat dengan nilai kecepatan renang yang diujikan.
72
5.5.4 Penentuan pola gerak ikan kerapu bebek Pola gerak renang dapat ditentukan dengan pengamatan langsung di lapangan maupun di laboratorium. Pengamatan yang dilakukan dalam penelitian ini dilakukan di laboratorium dengan menggunakan mini flume tank hasil konstruksi. Pengambilan data dilakukan dengan menggunakan video camera recorder agar diperoleh hasil pengamatan yang lebih akurat. Pola renang ikan dapat dilihat dengan mengamati hasil rekaman pergerakan ikan dari arah dorsal dan sisi samping yang dilakukan secara bersamaan. Pengamamatan ini dilakukan pada beberapa tingkat kecepatan. Perekaman pola gerak ikan pada saat ikan berenang dengan kecepatan konstan atau sama dengan kecepatan flume tank. Langkah selanjutnya adalah mentransfer hasil rekaman video ke PC untuk di analisa secara digital. Penentuan mode renang ikan, dilakukan dengan mendigitasi gerak tubuh dan sirip ikan uji hasil rekaman video yang kemudian dibandingkan dengan pola gerak menurut Lindsey (1978) hasil penyempurnaan pengelompokkan gerakan ikan yang dirilis oleh Breder (1926). 5.5.5 Penentuan burst speed Untuk mendapatkan kecepatan lompatan (burst speed) dilakukan dengan menganalisa hasil rekaman video yang diambil dengan kecepatan 210 frame/detik, kira-kira tujuh kali dari kecepatan normal (biasanya 27 sd 30 frame/s). Melalui video tersebut diambil satu scene (potongan film) yang menunjukkan satu gerakan burst speed kemudian dihitung durasi scene tersebut (tsc) dan jarak tempuh ikan (s) dengan menghitung jumlah grid/garis skala yang dilaluinya. Jarak grid pada flume tank adalah 2 cm.
Langkah selanjutnya adalah menghitung
burst speed dengan
menjumlahkan kecepatan arus flume tank (vf) dengan kecepatan lompatan ikan pada video (vv), sehingga: Burst speed = vf + vv ………………………………..10) Kecepatan lompatan ikan pada video adalah jarak tempuh ikan dibagi dengan waktu tempuh/durasi scene (tsc). Waktu tempuh nyata (sebenarnya) sama dengan waktu tempuh pada video (tsc) dibagi dengan 7, sehingga kecepatan ikan yang tampak pada video mengikuti persamaan berikut:
73
vv = s/tsc x 7 ................................................................11) Tujuh (7) merupakan angka faktor kali, karena seperti telah dijelaskan bahwa hasil perekaman video yang dilakukan dengan kecepatan 7 kali lebih cepat akan menjadi kali lebih lambat saat ditayangkan. Berdasarkan pada keadaan tersebut maka persamaan kecepatan burst speed tersebut diatas dapat diuraikan menjadi sebagai berikut: Kecepatan lompatan ikan (burst speed) dari hasil analisa video dapat digunakan persamaan berikut: Burst speed = vf + (s/tsc x 7) ……………………………12) Guna dapat memvisualisasikan gerakan burst speed ikan dengan baik, maka langkah selanjutnya adalah dengan memotong-motong (defract) scene video tersebut menjadi frame-frame foto dan diberi nomor sesuai urutannya, misalnya f1, f2, f3...sampai fn). Foto-foto yang dihasilkan akan menunjukkan perbedaan gerakan yang sangat kecil antara yang satu dengan urutan berikutnya. Oleh karenanya tidak semua foto perlu digunakan, tetapi dipilih foto-foto dengan interval tertentu (If), sehingga dapat menunjukkan perbedaan gerakan yang cukup signifikan. Foto-foto tersebut kemudian di salin ke halaman baru pada software Corel Draw dalam satu tumpukan utuh. Melalui penggunaan software ini selanjutnya dibuat gambar frame tubuh ikan dari setiap foto. Gambar frame ikan dari setiap foto kemudian di overlay satu sama lain dengan tetap mempertahankan posisi masingmasing gambar ikan terhadap bingkai foto. Hasil overlay ini sudah menunjukkan bentuk dan arah pergerakan ikan. Pergerakan maju ikan pada hasil ini baru menunjuukkan perubahan jarak pada video. Untuk perubahan jarak
yang
sesungguhnya, antara setiap gambar masih harus ditambah dengan jarak maju sejauh jarak yang ditempuh ikan dengan kecepatan arus flume tank dan dengan waktu tempuhnya sama dengan periode waktu dari satu frame sampai frame berikutnya. Dimana: Si = vif x ((tfi-tf1)/7) ……………………………….13)
74
5.6 Hasil dan Pembahasan 5.6.1 Pengolahan film Program ACDSee dan WMP mampu membaca dan memutar video dengan masing-masing kecepatan 29 dan 30 frame perdetik. Window Media Player digunakan untuk menghitung tail beat. Sedangkan ACD See digunakan untuk mendigitasi video. Program ACDSee mempunyai fasilitas untuk memecah (mendefrag) video menjadi potongan frame yang berurutan. ACDSee mampu membaca 29 frame perdetik, oleh karenanya jarak pergerakan setiap frame adalah 1/29 detik, atau 0,034483 detik. Bila satu scene video direkam selama 1 detik dengan kecepatan 210/frame, maka bila di baca dengan ACDSee maka durasinya akan menjadi (1s x 210f/s) : 29 f/s = 7,241379 detik. Artinya 7,241379 kali lebih lama dari durasi sebenarnya, atau perbedaan gerak setiap frame hasil pembacaan ACDSee setara dengan 0,004762 detik. 5.6.2 Kecepatan renang ikan Kecepatan renang dan ukuran tubuh sangat penting dalam mendeterminasi tingkah laku pergerakannya (Drucker dan Jensen1996, diacu dalam Purbayanto, 2010). Untuk membandingkan kecepatan renang ikan yang berbeda ukuran maka kecepatan renang dinyatakan dalam panjang tubuh detik (body length/second, BL/det). Kecepatan dengan satuan demikian disebut kecepatan renang relatif. Hubungan antara frekuensi tail beat dengan kecepatan relatif disajikan pada Gambar 41. Hasil pemplotan data frekuensi dan kecepatan relatif mengelompok dan saling bersesuaian sehingga dapat ditarik garis regresi linier dengan persamaan V=13,25X -18,919. Fakta ini menjelaskan bahwa semakin tinggi kecepatan renangnya maka makin tinggi pula frekuensi tail beat. .
75
Gambar 41 Hubungan antara frekuensi tail beat dengan kecepatan renang relatif ikan kerapu bebek Jarak dan kecepatan renang ikan sangat tergantung kepada frekuensi (Hz) tail beat. Tail beat pada ikan bisa dianalogikan sebagai langkah manusia. semakin cepat frekuensi langkahnya semakin cepat pula gerak majunya. Demikian pula dengan frekuensi tail beat ikan. Makin cepat frekuensi tail beat-nya maka makin cepat pula gerak maju dari ikan. Merujuk pada skala axis pada gambar tersebut di atas, tampak bahwa sebetulnya laju renang ikan kerapu bebek relatif kecil (<60cm/detik). Hal ini menjelaskan semakin menambah penjelasan bahwa ikan kerapu bukanlah tipe ikan penjelajah (beruaya jauh) tetapi adalah ikan yang cenderung mempunyai daerah teritorial. Ikan kerapu dalam mendapatkan makanannya lebih cendrung dengan cara menunggu untuk menyergap mangsanya. Pada Gambar 42 disajikan perbedaan tail beat frekuensi ikan dengan ukuran BL yang berbeda. Melalui gambar tersebut dapat dilihat bahwa ikan dengan ukuran yang lebih kecil melakukan tail beat yang lebih banyak dari pada ikan yang lebih besar pada kecepatan renang yang sama (39 cm/s). Pada gambar yang sama tampak ikan berukuran 12,5 cm mempunyai frekuensi tail beat yang cenderung menurun. Diduga hal tersebut disebabkan karena kondisi fisiknya yang tidak sesehat ikan lainnya, sehingga individu tersebut lebih cepat lelah. Faktor lain yang dapat menyebabkan perbedaan ketahanan renang ikan tersebut karena faktor keturunan/gen. Walaupun ikan uji termasuk dalam kelompok
76
umur yang sama, bisa saja berasal dari induk yang berbeda, mengingat ikan uji berasal dari hasil budidaya.
Gambar 42 Tail beat frequensi (Hz) ikan kerapu bebek ukuran BL 12,3 - 13 cm
(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 43 Sebaran frekuensi tail beat ikan pada frekuensi berbeda Gambar 43 (a, b, c dan d) disajikan grafik sebaran tail beat masing-masing individu ikan pada frekuensi motor yang berbeda. Tampak pada gambar bahwa
77
makin tinggi frekuensi motor
maka makin tinggi pula frekuensi tail beat-nya,
sebaliknya ketahanan renangnya juga semakin berkurang. Hasil uji terhadap ketahanan renang (E) juvenile ikan kerapu bebek diperagakan dalam bentuk kurva pada Gambar 44 di bawah ini. Hubungan ketahanan renang (dalam detik)) dengan kecepatan renang relatif (U dalam BL/detik). Hubungan kedua variabel ini dapat dijelaskan dengan persamaan: E= 4 x 106 x U-6.951 ……………………………….…14) Merujuk kepada Gambar 44 tersebut dapat diketahui bahwa makin tinggi kecepatan renang ikan maka makin rendah ketahanan renangnya. Hal ini dapat dijelaskan bahwa semakin cepat ikan berenang maka semakin cepat pula energi ikan habis, sehingga ikan semakin cepat mengalami kelelahan. Dengan memetakan waktu ketahanan renang (E dalam detik) dalam skala logaritma terhadap kecepatan renang relative (Vdalam BL/detik), sehingga hubungan ketahanan renang dan kecepatan renang relatif yang dapat dijelaskan dengan persamaan linier sebagai berikut : logE=6,6319-6,9509logV ……………………………15) Dari persamaan tersebut dapat diperkirakan kecepatan prolong maksimum dicapai ikan pada kecepatan renang relatif sebesar 2,31 BL/detik (29,2cm/detik). Dengan memperkirakan durasi kecepatan renang lompatan ikan kerapu bebek tidak lebih dari 10 detik, maka kecepatan burst speed dicapai pada saat kecepatan renang sebesar 6,4 BL/detik (80,8 cm/detik)
78
Gambar 44 Hubungan kecepatan renang relatif (BL/detik) dengan waktu ketahanan renang (detik) ikan kerapu bebek
Gambar 45 Hubungan kecepatan renang (BL/detik) dengan log ketahanan renang
79
5.6.3 Pola renang Indera penglihatan manusia memiliki keterbatasan dalam kemampuan menangkap bayangan benda yang bergerak cepat, hal ini menyebabkan keterbatasan manusia dalam memahami atau mempelajari pola gerak biota yang bergerak cepat. Pengamatan pola renang langsung secara visual dapat dilakukan pada kecepatan renang yang lambat, tetapi pada gerakan yang cepat sulit diketahui. Kemampuan menangkap bayangan pada mata manusia setara dengan kecepatan video camera standar yaitu 25 sd 30 frame/detik. Penggunaan teknologi kamera berkecepatan tinggi di perlukan dalam membantu mengatasi hambatan tersebut.
Pada penelitian
ini digunakan kamera digital yang mampu merekam video dengan kecepatan 210 frames/detik. Hasil fragmentasi dari scene film yang menunjukkan 1 periode tail beat, didapatkan pola renang ikan kerapu bebek seperti disajikan berikut.
Gambar 46 Pola gerak ikan kerapu bebek termasuk subcarangiform (searah jarum jam mulai dari sudut kanan bawah). Berdasarkan gambar-gambar yang didapatkan tersebut, maka pola renang dari ikan kerapu bebek yang diamati menurut Lindsey (1978) termasuk kelompok Subcarangiform, dimana amplitudo gerak gelombangnya lebih kecil ke arah depan dan hanya membesar pada bagian belakang, atau 1/3 bagian dari badan. Ujung hidung tidak bergerak lurus dengan arah pergerakan, tetapi bergerak oskilasi (oscilation) dengan amplitudo yang tidak terlalu besar, seperti terlihat pada gambar di atas. Pada gambar tersebut juga dapat dilihat bahwa pada saat melakukan renang dengan kecepatan yang rendah, ikan kerapu bebek selain menggunakan sirip ekor juga menggunakan sirip dadanya saat berenang.
80
Gambar 47 Pola gerak Burst speed ikan kerapu bebek (searah jarum jam mulai dari sudut kanan bawah). Pada Gambar 47, disajikan pola gerak burst speed ikan kerapu bebek, yaitu gerak renang kilat/lompatan. Melalui gambar tersebut dapat dilihat bahwa pada pola ini ikan hanya menggunakan satu kali kibasan sirip ekor dan selanjutnya meluncur. Tampak disini ikan tidak menggunakan sirip dadanya untuk berenang.
Gambar 48 Laju pergerakan ikan kerapu Bebek (BL = 13 cm) pada kecepatan renang 26 cm/detik (ukuran ikan non skala terhadap notasi).
Pada Gambar 48 disajikan pola gerak renang ikan dengan kecepatan renang 26 cm/detik. Tampak pada gambar bahwa setiap satu periode tail beat individu ikan ini mampu bergerak sejauh setengah panjang badannya (BL).
81
6 PEMBAHASAN UMUM
Sejauh ini di Indonesia masih sangat sedikit informasi dan penelitian mengenai keragaan renang ikan. Hal ini disebabkan masih sangat terbatasnya alat yang dapat digunakan untuk penelitian tingkah laku renang ikan. Alat yang biasa digunakan untuk menguji dan mengamati tingkah laku renang ikan ini adalah tangki berarus (flume tank) yaitu semacam tanki air dengan arus buatan yang dapat diatur kecepatannya 6.1 Desain Flume Tank Flume tank adalah sebuah kontruksi alat yang bentuknya disesuaikan dengan kebutuhan pengamat yang dapat menampung air dalam jumlah tertentu yang dilengkapi dengan pengarah arus terkontrol. Penelitian yang dapat dilakukan dengan flume tank antara lain; oseanografi, fisika fluida, biologi air, dinamika kapal dan lainlain. Aspek-aspek yang perlu dipertimbangkan dalam mendesain flume tank adalah memilih jenis dan fungsi flume tank; dan menentukan karakteristik flume tank. Beamish (1978) menjelaskan berbagai prosedur pengujian dan membahas variable dalam penelitian tingkah laku renang ikan. Uji kecepatan renang biasanya dilakukan di ruang pengujian (test chambers) yang terdiri dari dua tipe dasar: ruangan yang berputar dan tipe lainnya, dan air yang mengalir dalam ruangan yang tetap. Menurut Arnold (1969), flume tank yang baik haruslah memenuhi beberapa kriteria diantaranya adalah arus dapat merata, tidak ada gelembung udara, tidak terjadi turbulensi air, dan air mengalir secara kontinyu, selain itu aliran air yang kontinyu tentunya harus dapat dikontrol kecepatannya. Kriteria lain yang perlu diperhatikan selama pengamatan yakni tingkat kecerahan/kejernihan air tetap terjaga sehingga tidak mengganggu pandangan saat pengamatan. Flume tank yang ada di Indonesia Mini flume tank untuk penelitaian tingkah laku renang ikan di Indonesia baru terdapat di UNPATTI-Ambon, UNSRAT-Manado (Budiman, 2001), dan IPB-Bogor, sedangkan yang ada di ITS-Surabaya adalah flume tank berukuran besar untuk penelitian di bidang rancang bangun kapal. Kemampuan dari flume tank yang ada
82
tersebut masih kurang handal untuk penelitian
performa renang ikan. Hal ini
disebabkan beberapa hal diantaranya: 1) Belum mempunyai sistem pengontrol kecepatan arus yang baik sehingga selang tingkat kecepatan arus sangat sedikit; 2) sifat arus yang terjadi pada flume tank belum homogen/ laminer (masih banyak turbulensi); 3) masih banyak terdapat gelembung udara pada daerah pengamatan, sehingga mengganggu pengamatan visual; 4) durability (ketahanan) motor pembangkit arus air belum teruji; dan 5) jendela observasi yang belum efisien secara teknis. Kebutuhan terhadap adanya mini flume tank yang dapat diandalkan untuk penelitian tingkah laku dan performa renang ikan membuat penulis merasa perlu merancang mini flume tank yang sesuai dengan kebutuhan tersebut. Flume tank hasil rancangan Hasil perancangan dan konstruksi mini lume tank yang lebih banyak dilakukan dengan metode trial and error menghasilkan sebuah mini flume tank dengan spesifikasi ukuran n 250 x 135 x 55 cm, kapasitas air 155 l, Mini flume tank ini dilengkapi sistem propeller yang digerakkan oleh motor listrik berkekuatan hanya 0,5 Hp (0,37 kW), jadi cukup hemat energi dibandingkan flume tank yang telah dibuat oleh instansi lain seperti telah disebutkan di muka. Mini flume tank ini juga dilengkapi dengan 3 pasang roda putar sehingga dapat dipindah-pindahkan (mobile) dengan mudah.
Selain
motor listrik yang
berkapasitas rendah mini flume tank ini juga dilengkapi: a) cermin pemantul (450) yang menghasilkan
bidang pandang tampak atas (top view) yang dapat dilihat
bersamaan dengan bidang pandang tampak samping (side view) ; b) Air bubble eliminator
untuk mengurangi gelembung udara dalam aliran air sehingga tidak
mengganggu pandangan pengamat; c) pemerata arus untuk meratakan arus pada setiap tingkat kecepatan yang di uji, yang dengannya dapat dipastikan bahwa kecepatan arus disetiap titik pada lorong pengamatan adalah sama. 6.2 Unjuk Kerja Flume Tank Terhadap mini flume tank yang telah berhasil dikonstruksi dilakukan pengujian terhadap unjuk kerjanya, yang diantaranya adalah sebagai berikut; Rpm motor listrik relatif stabil setelah dihidupkan lebih dari 200 menit. Pada saat yang
83
bersamaan dilakukan pula pengukuran terhadap perubahan suhu air dan hasilnya adalah : pada rpm motor listrik yang berbeda-beda, selama lebih dari 200 menit terjadi peningkatan suhu dari 0,2 sd. 1,8
o
C.
Unjuk kerja motor listrik selain
menunjukkan rpm yang stabil, demikian pula dengan perubahan suhunya, suhu motor listrik stabil di bawah 60 oC pada frekuensi 10 sd 40 Hz. dan stabil pada suhu 73 oC untuk frekuensi 50 Hz. Kecepatan arus yang bisa dihasilkan sistem propeller pada flume tank ini dapat diatur dari 0 sampai dengan 85 cm/s (1,7 knot) dengan selang kecepatan yang dapat diatur sesuai kebutuhan. Selain kecepatan arus yang dapat diatur sesuai dengan keinginan peneliti , sifat arus pada ruang pengamatan/jendela observasi juga telah di uji dengan metode Dye test, hasil dari jejak warna tinta yang bergerak pada kolom air menunjukkan sifat arus yang dapat digolongkan laminer (Noakes dan Sleigh, 2009). Kenyamanan dan kesehatan bekerja merupakan hal yang perlu juga diperhatikan saat melakukan penelitian dengan
menggunakan
mesin. Masalah
kenyamanan dan kesehatan yang perlu diperhatikan disini adalah tentang kebisingan alat saat bekerja. Menariknya sistem pembangkit arus pada mini flume tank ini pada rpm motor listrik yang rendah hingga tertinggi (100 sd 1400 rpm) hanya menghasilkan tingkat kebisingan yang kecil, yaitu berkisar antara 49 sd 61 dB. Tingkat kebisingan ini setara dengan baku mutu tingkat kebisingan di lingkungan rumah sakit (≤ 55 dB) dan tempat ibadah ( ≤ 65 dB) yang telah ditetapkan KLH dalam KEP-48/MNLH/11/1996. 6.3 Unjuk Kerja Penelitian Flume Tank Mini flume tank yang telah dibuat tersebut mempunyai unjuk kerja yang dapat diandalkan, hal ini dibuktikan dengan telah berhasil dilakukannya pengujian terhadap swimming endurance ikan kerapu bebek dengan baik. Termasuk didalammya adalah penggunaan perangkat kamera video berkecepatan tinggi untuk menggambarkan pola renang dan aspek-aspek kecepatan renang ikan. Pengujian terhadap aspek-aspek kecepatan renang ikan kerapu bebek adalah: a)semakin tinggi kecepatan renangnya maka makin tinggi pula frekuensi tail beat, sebaliknya ketahanan renangnya makin rendah; b) kecepatan prolong maksimum dicapai ikan pada kecepatan renang 29,2cm/detik dan kecepatan burst speed
84
mencapai kecepatan renang sebesar 80,8 cm/detik. Pola renang ikan kerapu bebek yang diamati adalah Subcarangiform.
Pada kecepatan tinggi, ikan kerapu bebek
hanya berenang menggunakan sirip ekor saja, sedangkan pada kecepatan renang yang rendah, ikan ini juga menggunakan sirip dadanya. Berdasarkan hasil penelitian dan pemaparan tersebut diatas, mini flume tank dapat dikatakan handal untuk digunakan dalam penelitian kecepatan dan tingkah laku renang ikan secara baik. Meskipun demikian pengembangan terhadap mini flume tank ini masih terus perlu dikembangkan, sesuai dengan keperluan yang lebih spesifik. Sebagaimana telah dinyatakan oleh Beamis, 1978, bahwa mengevaluasi perubahan kapasitas renang baik ikan besar maupun ikan kecil dalam alat yang sama adalah sulit. Kebanyakan ikan juvenile terlalu besar untuk diuji dalam swimming tunnels berarus gravitasi yang dirancang untuk larva ikan dan terlalu kecil untuk diuji di swim tunnel yang dirancang untuk ikan dewasa. Pernyataan Beamis ini semakin dipertajam oleh Jonsson et al. 2006, bahwa belum ada sesuatu yang dapat dijadikan sebagai “flume tank standar”, dan tidak ada flume tank yang cocok untuk menjawab setiap jenis pertanyaan penelitian.
85
7 KESIMPULAN DAN SARAN
7.1 Kesimpulan 1) Mini flume tank hasil desain dan konstruksi mempunyai ukuran P x L x T = 250 x 55 x 135 cm. Menghasilkan kecepatan aliran maksimum 85 cm/s (1,7 knot), dan kapasitas air 155 l. 2) Hasil pengujian terhadap kinerja flume tank adalah: Cermin pemantul menghasilkan bidang pandang tampak atas (top view) dapat dilihat dari satu sisi horisontal dengan baik. Air bubble eliminator berhasil mengurangi gelembung udara dalam aliran air dengan baik. Pemerata arus
yang
dikonstruksi berhasil meratakan arus pada setiap tingkat kecepatan yang di uji. Pengujian terhadap swimming endurance ikan dapat dilakukan dengan baik. 3) Suhu motor telah mencapai stabil pada suhu dibawah 60 oC dalam kurun waktu kurang dari 1 jam pada rpm 292 sd 1146 Hz. Pada rpm 1411, suhu motor sudah mencapai 60 oC dalam 25 menit dan mencapai suhu stabil pada 73 oC setelah hampir 1 jam motor hidup. Rpm motor relatif stabil selama dihidupkan lebih dari 200 menit. Perubahan suhu air selama waktu tersebut dengan rpm berbeda-beda, berkisar antara 0,2 sd. 1,8 oC 4) Hasil pengujian terhadap aspek-aspek kecepatan renang ikan yaitu semakin tinggi kecepatan renangnya maka makin
tinggi pula frekuensi tail beat,
sebaliknya ketahanan renangnya makin rendah. Kecepatan prolong maksimum dicapai ikan pada kecepatan renang relatif sebesar 29,2 cm/detik. Dengan memperkirakan durasi kecepatan renang lompatan ikan kerapu bebek tidak lebih dari 10 detik, maka kecepatan burst speed dicapai pada saat kecepatan renang sebesar 80,8 cm/detik. Pola renang dari ikan kerapu bebek yang diamati termasuk dalam kategori Subcarangiform. Pada kecepatan tinggi, ikan kerapu bebek hanya berenang menggunakan sirip ekor saja, sedangkan pada kecepatan renang yang rendah, ikan ini juga menggunakan sirip dadanya.
86
7.2 Saran Perlu dilakukan pengembangan lebih lanjut terhadap mini flume tank seperti: 1) penambahan tingkat kecepatan arus yg lebih tinggi 2) Penambahan alat untuk mempertahankan suhu air pada flume tank. 3) Pengembangan mini flume tank untuk menguji tingkat respirasi pada saat ikan berenang dengan kecepatan yang berbeda.
87
DAFTAR PUSTAKA
Aji SP. 2008. Pengaruh Kecepatan Arus Terhadap Dinamika Jaring Kejer Pada Percobaan di Flume Tank. Skripsi. IPB. Bogor. Arimoto T, Namba K. 1996. Fish Behaviour and Physiology for Fish Capture Technology. Nikon Suisan Gakkai, Fisheries Sciene Series No. 108. Tokyo. Arnold GP. 1969. A Flume for Behaviour Studies of Marine Fish. Lowestoft : Fisheries Laboratory. Bainbridge R. 1958. The Speed of Swimming of Fish as Related to Size and to The Frequency and amplitude Of The Tail bait. Cambridge : The Zoological Laboratory. Bams RA. 1967. Differences in performance of naturally and artificially propagated sockeye salmon migrant fry, as measured with swimming and predation tests. Journal of the Fisheries Research Board of Canada 24:1117–1153. Beamish FWH. 1978. Swimming capacity. Fish Physiology, Vol. VII:101-187. Beamish FWH. 1981. Swimming performance and metabolic rate of three tropical fishes in relation to temperature. Hydrobiologia 254 (83, 245-1981). Beamish FWH. 1984. Swimming performance of three southwest Pacific fishes. Marine Biology 79, 3il-313 (1984). Bernatchez L., and Dodson JJ. 1985. Influence of temperature and current speed on the swimming capacity of lake whitefish, Coregonus clupeaformis, and cisco, C. artedii. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 42:1522–1529. Berry CR Jr., and Pimentel R. 1985. Swimming performance of three rare Colorado River fishes. Transactions of the American Fisheries Society 114: 397– 402. Binnie AM, Davies dan Orkney. 1955. Experiments on The Flow of Water From a Reservoir Through an Open Horizontal Channel. The Production Of A Uniform Stream. Proc. R Soc. A 230, 225-226. Blake RW. 1983. Fish Locomotion. Cambridge University Press. London. Breder CM. 1926. The Locomotion of Fishes.Zoologica, Vol.4, pp. 159-256. Boyar HC. 1961. Swimming speed of immature Atlantic herring with reference to the Passamaquoddy Tidal Project. Trans. Am. Fish. Soc. 90, 21-26 (1961). Boyar (1961) http:/www.ece.eps.hw.ac.uk/Research/ocean/projects/flaps.htm.
88
http://www.toolmex.com/new/products/product.cfm?id=34432&cid=83_73&v=50& mc=Y. De Boect G., van der Ven K., Hattink J., Blust R. 2006. J Aquatic Toxicology 80. 92-100. Budiman J. 2001. Studi Tentang Hambatan Tarik (Drag Force) Pada Model Alat Penangkapan Ikan Cang Net. Tesis. IPB. Bogor. Childs MR., and Clarkson RW. 1996. Temperature effects on swimming performance of larval and juvenile Colorado squawfish: implications for survival and species recovery. Transactions of the American Fisheries Society 125:940–947. Chabot A., and Claireaux G. 2008. Environmental hypoxia as a metabolic constraint on fish: The case of Atlantic cod, Gadus morhua. Marine Pollutan Bulletin 57 (2008) 287-294. Denny MW. 1991 Air and Water; The biology and physics of life’s media. Princenton University Press.314p. Fitzgibbon QP, Strawbridge A, Seymour RS. 2007. Metabolic scope, swimming performance and effects of hypoxia in mulloway, Argyrosomus japonicus (Pisces: Sciaenidae). Aquaculture 270 (2007) 358-368. Fisher R, Green BS. 2003. Temperature influences swimming speed, growth and larval duration in coral reef fish larvae. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 299. 115-132. Fisher R, Wilson SK. 2004. Maximum Sustainable Swimming Speed of Late-Stage Larvae of Nine Species of Reef Fishes. Dalam J. Exp. Mar. Biol. Ecol.312.171-186. Griffiths JS., and Alderice DF. 1972. Effects of acclimation and acute temperature experience on the swimming speed of juvenile coho salmon. Journal of the Fisheries Research Board of Canada 29:251–256. Gunarso W. 1985. Tingkah Laku Ikan dalam Hubungannya dengan Alat, Metoda dan Taktik Penangkapan. Bogor : Jurusan Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan. Fakultas Perikanan, Institut Pertanian Bogor. He P. 1989. Fish Behauvior and Its Application in Fisheries Marine Institute New Foundland and Labrador of Fisheries and Marine Technology. Hocutt CH. 1973. Swimming performance of three warmwater fishes exposed to a rapid temperature change. Chesapeake Science 14(1):11–16. Houde ED. 1969. Sustained swimming ability of larvae of walleye, Stizostedion vitreum vitreum, and yellow perch, Perca flavescens. Journal of the Fisheries Research Board of Canada 26:1647–1659. KEP-48/MNLH/11/1996 Tentang Baku Mutu Kebisingan 1996. __________KEPMEN Tenaga Kerja No. KEP-5/MEN/1999 tentang Nilai Ambang Batas Faktor Fisika di Tempat Kerja, 1999
89
_________KEPMEN Kesehatan No. 1405/MENKES/SK/X/2002 tentang Persyaratan Kesehatan Lingkungan Kerja dan Industri. 2002 Jonsson PR, Luca, van Duren A, Amielh M, Asmus R, Aspden RJ, Daunys D, Friedrichs Ml, Friend PL, de´ric Olivier F, Pope N, Precht E, Sauriau PG, Schaaff E. 2006. Making water flow: a comparison of the hydrodynamic characteristics of 12 different benthic biological flumes.Aquatic Ecology Volume 40, No 4. 409-438. Lindsey CC. 1978. Form, Function, and Locomotory Habbits in Fish. Dalam Fish Physiology Vol. VII Locomotion. Diedit oleh WS Hoar dan DJ Randal. New York: Academic Press. Meng L. 1993. Sustainable swimming speeds of striped bass larvae. Transactions of the American Fisheries Society 122:702–708. Pettersson A, Pickova J, Brannas E. 2010, Swimming performance at different tempere and fatty acid composition of Arctic charr (Salvelinus alpinus) fed palm and repesseed oils. J.Aquaculture 300 p 176-181, 2010. Purbayanto A. 1999. Behavioral studies for improving survival of fish in mesh selectivity of sweeping trammel net. Ph.D. thesis (unpublished) Graduate school of Fisheries Tokyo Unifersity of Fisheries. Tokyo.217p. Purbayanto A, Riyanto M, Fitri ADP. 2010. Fisiologi dan tingkah Laku Ikan pada Perikanan Tangkap. IPB Press. Bogor.208p. Putra MSA. 2007. Flume Tank Sebagai Sarana Penelitian Tingkah Laku Ikan. Skripsi. IPB. Bogor. Noakes C, Sleigh A. (January 2009). "Real Fluids". An Introduction to Fluid Mechanics. University of Leeds. Retrieved 23 November 2010 res and fatty acid composition. http://www.efm.leeds.ac.uk/CIVE/FluidsLevel1/Unit00/Downloads/Unit 04-handout-4up.pdf. Nanami A. 2007. Juvenile swimming perfomance of three fish species on exposed sandy beach in japan. Journal of Experimental Biology and Ecology 348 (2007) 1-10. Regan MD, Kuchel LJ, Huang SSY, Higgs DA, Wang J, Schulte PM, Brauner CJ. 2010 The effect of dietary fish oil and poultry fat replacement with canola oil on swimming performance and metabolic response to hypoxia in stream type spring Chinook salmon parr. J. Aquaculture 308.183-189. Sinta D. 2007. Mekanisme Pelolosan Ikan Pada Model Jaring Trawl Menggunakan By Catch Excluder Device (BED) Tipe Super Shooter, Dengan Jarak Kisi Yang Berbeda. Teleng ATR. 2000. Suatu Kajian Tentang Laju Renang Ikan Layang (Decapterus macarellus). Thesis, (Tidak di publikasikan). PPS IPB. Bogor. Thomas A E, Burrows RE., and Chenoweth HH. 1964. A device for stamina measurement of fingerling salmonids. U.S. Bureau of Sport Fisheries and Wildlife Research Report 67. DALAM WARD (2002).
90
Toepfer CS, Fisher WL., and Haubelt JA. 1999. Swimming performance of threatened leopard darter in relation to road culverts. Transactions of the American Fisheries Society 128:155–161. Videler JJ. 1993. Fish Swimming. Chapman and Hall. Fish and fisheries Series 10.256p. Ward D L. 2002. A Variable-Speed Swim Tunnel for Testing the Swimming Ability of Age-0 FishNorth American Journal of Aquaculture 64:228–231, 2002 . Copyright by the American Fisheries Society 2002. Wardle CS., and Reid A. 1977. The application of large amplitude elongatioted body theory to measure swimming power in fish. In J.H. Steele (Editor. Fisheries Mathematic. 146-156. Academic Press, Lond. Webb PW. 1984. Form and function in fish swimming. J. Sci. Amer. 251:72-82. Wilson RS, Kuchel LJ, Franklin CE, Davison W. 2002. Turning up the heat on subzero fish: thermal dependence of sustained swimming in an Antarctic notothenioid. Journal of Thermal Biology 27 (2002) 381-386. http://physed.otago.ac.nz/about/images/facilities/flume_spec.gif http://www.amhrc.edu.au/images/flumetank-overview.jpeg http://www.fhwa.dot.gov/research/tfhrc/labs/hydraulics/images/physmod11.jpg http://www.umass.edu/fsi/Water%20Tunnel.jpg http://www.advancedaquarist.com/2002/1/aafeature_album/flow_tank_pic_by_Stan_ Brown.jpg http://www.loligosystems.com/upload/large/Swim_tunnel_complete.jpg
91
LAMPIRAN
92
93
Lampiran 1 Gambar: (a) flexible joint coupling, (b) mechanical seal, dan (c) balingbaling, (d) conical gear, dan (e) pulley
(a)
(b)
(d)
(c)
(e) Sumber: a). http://upload.ecvv.com/upload/Product/20088/China_jaw_coupling200882016134310.jpg b). http://indonetwork.co.id/mandirisuksestama_a/3004849/mechanical-seal.htm d). http://static.ddmcdn.com/gif/gear-bevel.jpg e). http://w27.indonetwork.co.id/pdimage/00/162300_pulley_jw.jpg
94
Lampiran 2 Tabel hubungan frekuensi inverter dan rpm motor listrik. FREKUENSI Pada Inverter (Hz) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
rpm Motor listrik 292,0 439,3 585,5 731,3 870,2 1011,0 1146,0 1278,0 1411,0
Ampere
Volt
belum jalan 0,8 33,8 1,1 54,9 1,3 75,6 1,4 98,0 1,6 118,4 1,7 139,2 1,8 161,0 2,0 188,0 2,1 196,0
Watt
27,0 60,4 98,3 137,2 189,4 236,6 289,8 376,0 411,6
95
Lampiran 3 Tabel hubungan rpm motor listrik dengan sebaran suhu air flume tank setelah dihidupkan selama 200 menit.
Menit ke 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
RPM 292 26.4 26.5 27 27.1 27.1 27.2 27.2 27.3 27.2 27.3 27.4 27.4 27.4 27.5 27.5 27.6 27.6 27.6 27.7 27.7 27.7
439 27.8 27.1 27.3 27.5 27.9 27.2 27.4 27.7 27.9 27.2 27.4 27.6 27.9 27.9 27.1 27.3 27.5 27.4 27.5 27.6 27.7
586 28.7 28.7 28.7 28.7 28.8 28.8 28.8 28.8 28.9 28.8 28.9 28.9 28.9 28.9 28.9 28.9 28.9 28.9 28.9 28.9 28.8
731 27.9 27.1 27.4 27.6 27.9 28 28.2 28.5 28.7 28.9 28.2 28.4 28.5 28.8 28.9 28.2 28.3 28.5 28.5 28.7 28.9
870 27.5 27.8 27.2 27.5 27.9 28.2 28.6 28.5 28.2 28.6 28.9 28.2 28.5 28.7 28.8 28.2 28.4 28.6 28.9 28.1 28.4
1011 27.1 27.5 28 28.1 28 28.5 28 28.5 28.9 28.5 28.7 28.1 28.5
96
Lampiran 4 Tabel hubungan frekuensi, rpm dan kecepatan arus
Frekuensi (Hz)
Rpm motor listrik
Kecepatan Arus (m/s)
10
292,0
0,1
15
439.3
0,2
20
585.5
0,3
25
731.3
0,4
30
870.2
0,5
35
1011,0
0,6
40
1146,0
0,7
45
1278,0
0,8
50
1411,0
0,8
97
Lampiran 5 Tabel hubungan, rpm, tegangan output (Volt), dan kuat arus (Amphere)
Rpm
Output Volt (volt)
Output Current (A)
292,0
33,8
0,8
439.3
54,9
1,1
585.5
75,6
1,3
731.3
98,0
1,4
870.2
118,4
1,6
1011,0
139,2
1,7
1146,0
161,0
1,8
1278,0
188,0
2,0
1411,0
196,0
2,1
98
Lampiran 6 Tabel hubungan rpm dan tingkat kebisingan motor listrik
frekuensi (Hz) 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,1 50,0
Rpm Motor listrik 130,2 289,3 438,4 584,5 727,5 872,0 1013,0 1147,0 1285,0 1414,0
Kebisingan (dB) < 5cm 61,0 62,0 66,0 67,0 68,0 70,0 72,0 73,5 74,0 75,0
1 meter 49,0 51,0 52,0 54,0 54,0 55,0 56,0 57,0 58,0 61,0
99
Lampiran 7 Tabel perubahan suhu air flume tank (oC) pada tingkat frekuensi berbeda. Waktu (menit) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
10 26,4 26,5 27 27,1 27,1 27,2 27,2 27,3 27,2 27,3 27,4 27,4 27,4 27,5 27,5 27,6 27,6 27,6 27,7 27,7 27,7
15 27,8 27,1 27,3 27,5 27,9 27,2 27,4 27,7 27,9 27,2 27,4 27,6 27,9 27,9 27,1 27,3 27,5 27,4 27,5 27,6 27,7
Frekuensi (Hz) 20 25 28,4 28,5 28,4 28,5 28,2 27,9 28,0 28,0 28,1 28,1 28,4 28,4 28,4 28,6 28,8 28,8 28,8 28,8 28,8 28,7 28,7
27,9 27,1 27,4 27,6 27,9 28 28,2 28,5 28,7 28,9 28,2 28,4 28,5 28,8 28,9 28,2 28,3 28,5 28,5 28,7 28,9
30 27,5 27,8 27,2 27,5 27,9 28,2 28,6 28,5 28,2 28,6 28,9 28,2 28,5 28,7 28,8 28,2 28,4 28,6 28,9 28,1 28,4
35 27,1 27,5 28 28,1 28 28,5 28 28,5 28,9 28,5 28,7 28,1 28,5
100
Lampiran 8 Tabel frekuensi tail beat (Hz) dan kecepatan renang (cm/detik) ikan kerapu bebek Panjang tubuh/ BL (cm)
Frekuensi tail beat (tb/detik)
Kecepatan renang (cm/detik)
13
4,70
39,6
13
5,28
48,6
13
5,01
57,5
12
2,38
12,8
12
3,64
30,7
12
5,27
39,6
12,5
4,63
39,6
12,5
4,84
48,6
12,5
5,17
57,5
12,3
3,77
30,7
12,3
4,54
39,6
12,3
5,01
48,6
13,3
3,88
30,7
Keterangan : 1. Panjang tubuh (body length) adalah panjang tubuh ikan, yang diukur dari ujung depan bagian kepala hingga pangkal ekor. 2. Frekuensi tail beat adalah jumlah tail beat yang dihasilkan dalam satu detik. Rumus yang digunakan adalah : Frekuensi tail beat (Hz) = ∑ tail beat/1 detik 3. Kecepatan renang adalah kecepatan yang dihasilkan ikan dalam satuan centimeter per detik, dalam hal ini sama dengan kecepatan arus air dalam flume tank.
101
Lampiran 9 Tabel kecepatan relatif dan ketahanan renang ikan kerapu bebek Panjang tubuh/ BL (cm)
Kecepatan Arus (cm/detik)
Kecepatan relatif (BL/detik)
13
39,62
2,65
12000
13
48,57
2,50
4000
13
48,57
2,58
7000
12
12,77
2,47
12000
12
30,67
3,30
240
12
39,62
4,05
420
12
48,57
4,79
240
12
57,52
2,35
11500
12,5
57,52
2,49
12000
12,3
39,62
3,95
60
12,3
57,52
4,68
120
13,3
30,67
2,31
12000
Ketahanan renang (detik)
Keterangan : 1. Kecepatan arus adalah kecepatan arus air dalam flume tank (cm/detik) 2. Ketahanan renang adalah lama waktu ikan mampu bertahan berenang melawan kecepatan arus. 3. Kecepatan
relatif (BL/detik) adalah kecepatan berenang ikan yang
diukur dengan panjang badab per detik.
102
Lampiran 10 Tabel nilai logaritmik dari kecepatan relatif dan logaritmik ketahanan renang ikan kerapu bebek Ukuran ikan (cm)
Kecepatan arus (cm/detik)
Kecepatan relatif (BL/detik)
Ketahanan renang (detik)
Log Kecepatan relatif
Log Ketahanan renang
13
39,62
2,65
12000
4,08
0,42
13
48,57
2,50
4000
3,60
0,40
13
48,57
2,58
7000
3,85
0,41
12
12,77
2,47
12000
4,08
0,39
12
30,67
3,30
240
2,38
0,52
12
39,62
4,05
420
2,62
0,61
12
48,57
4,79
240
2,38
0,68
12
57,52
2,35
11500
4,06
0,37
12,5
57,52
2,49
12000
4,08
0,40
12,3
39,62
3,95
60
1,78
0,60
12,3
57,52
4,68
120
2,08
0,67
13,3
30,67
2,31
12000
4,08
0,36
Keterangan : 1. Log ketahanan renang adalah nilai logaritmik dari ketahanan renang ikan. 2. Log kecepatan relatif (BL/detik) adalah nilai logaritmik dari kecepatan relatif ikan.
Common Name
Cyprinus carpio
Species
Bleak Alburnus alburnus Chub Squallius cephalus Magnan, 1930 Sea trout Salmo trutta Mackerel Scomber scombrus Twaite shad Alosa f inita Perch Perca perca Meagre Sciaena aquila Whiting Gadus merlangus Bib or pout G. Luscus Grey mullet Mugil capito Rudd Scardinius erythrophthalmus Lasser weever Trachinus vipera Hake Merluccius vulgaris Pike Esox lucius Red gumard Trigla pini John dory Zeus f aber Black bass Micropterus salmoides Gumard Trigla sp. Norway haddockSebastes dactylopterus Denil, 1937 Trout Salmo f ario Salmon S. Salar Salmon S. Salar Salmon S. Salar Trout Salmo f ario Salmon S. Salar Lane, 1941 Tuna Thunnus thynnus Fry & Hart, 1984Goldfish Carassius auratus
Regnard, 1893 Carp
Authority
10 2 2.7 3.2 2.5 3.6 3.8 1.3 3.3 2.3 6 1.8 3.5 3.9 2.4 1.6 4.1 5 3.6 10 6.4 5.8 8.4 19.4 8 13.4 6.36
5.2
Speed In Leghts/Sec
Remark
6 g. f ish at 59 cm./sec. (carpe) 5 g. f ish at 52 cm./sec. 5 g. f ish at 22 cm./sec. 1 g. f ish at 50 cm./sec. (ablette) 15 g. f ish at 24 cm./sec. (chevaine) 34.1 g. f ish at 92 cm./sec. (truite de mer 25.2 g. f ish at 81 cm./sec. (maqercau) 29.7 g. f ish at 75 cm./sec. (alose f in) 18.4 g. f ish at 66 cm./sec. (perche) 29.5 g. f ish at 113 cm./sec. (maigre) 17.7 g. f ish at 23 cm./sec. (whiting) 16.5 g. f ish at 55 cm./sec. (rotengle) 26.0 g. f ish at 61 cm./sec. (vive) 18.8 g. f ish at 114 cm./sec. (Merlus) 22.4 g. f ish at 40 cm./sec. (brocket) 23.7 g. f ish at 79 cm./sec. (rouget) 37.8 cm. f ish at 148 cm./sec. (saint Pierre) 19.2 cm. f ish at 47 cm./sec. -‐ 19.7 cm. f ish at 30 cm./sec. (Grondin corbeau) 21.3 cm. f ish at 88 cm./sec. (sebaste) 26.2 cm. f ish at 131 cm./sec. -‐ 26.8 cm. f ish at 98 cm./sec. -‐ 35 cm., f ish at 3.5 m./sec. calculated f rom 75 cm. f ish at 4.79 m./sec. reported data 85 cm. f ish at 4.95 m./sec. -‐ 80 cm. f ish l eaping 2 m -‐ 25 cm. f ish l eaping 1 m ca. 75 cm., f ish at 6 m./sec. 60 lb, fish travelling at 44 mph fish of average wt. 4.37 gm. average of many measurents swimming at 100 f t./min. and sustained f or 20-‐25 min. at 250 C
Data Given
Lampiran 11 Tabel data kecepatan renang beberapa ikan yang telah diujikan ( Bainbridge 1958).
103
