Cara Kerja Sistem Penghisap
Contoh skema dari mekanisme kerja sistem penghisap yang akan disimulasikan disajikan pada Gambar 5.
Gambar 5 Skema mekanisme sistem penghisapan secara keseluruhan dimana: 1. Kolam penampungan 2. Saluran inlet 3. Tangki penampungan 4. Saluran outlet 5. Pompa air 6. Saluran buang
Mekanisme kerja dari sistem penghisap ini adalah air dan komoditas yang akan dipanen, dihisap dengan menggunakan tenaga yang berasal dari arus listrik pompa. Sebelum berlangsungnya proses pemanenan, terlebih dahulu saluran inlet, tangki penampungan, dan saluran outlet diisi oleh air agar pompa dapat menghisap air dan komoditas di dalam kolam penampungan (1). Air dan komoditas yang terhisap akan masuk ke dalam saluran inlet (2). Setelah melewati saluran inlet, air dan komoditas yang telah terhisap akan masuk ke dalam tangki penampungan (3) yang lubang outlet tangki tersebut dipasangi jaring-jaring kawat. Komoditas yang telah terhisap tidak dapat masuk ke dalam lubang outlet tangki penampungan karena ada jaring-jaring kawat di lubang outlet tersebut, sehingga hanya air yang akan terhisap ke dalam saluran outlet (4) dan akan menuju pompa air (5). Air yang telah melewati pompa akan dikeluarkan melalui saluran buang (6). Setelah tangki penampungan penuh oleh komoditas yang dipanen, pompa dimatikan dan komoditas dikeluarkan melalui lubang pengeluaran yang berada di bawah tangki penampungan. Setelah komoditas dikeluarkan, mekanisme pemanenan akan berjalan seperti sebelumnya.
Simulasi Kecepatan Air
Simulasi Kecepatan Aliran Air di Tangki Penampungan 1
Hasil simulasi di tangki penampungan 1 berupa cut plots velocity dan flow trajection velocity. Contoh simulasi distribusi kecepatan air untuk kombinasi 2
Aliran air dan komoditas Aliran air
muka ditunjukkan pada Gambar 6 dan Gambar 7, sedangkan untuk 1 muka ditunjukkan pada Gambar 8 dan Gambar 9. Hasil simulasi pada tangki penampungan 1 selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 4 dan Lampiran 5.
Air dengan suhu 20oC dan komoditas dihisap oleh sebuah pompa dengan debit maksimum 0.0167 m3/s melalui lubang saluran inlet menuju lubang saluran
outlet. Air dan komoditas akan menuju tangki penampungan sebelum menuju saluran outlet untuk menampung komoditas dan hanya air yang akan menuju saluran outlet. Berdasarkan hasil simulasi, kecepatan aliran air tertinggi pada saluran inlet terdapat pada kombinasi inlet tengah-outlet atas 2 muka, inlet
tengah-outlet tengah 2 muka, dan inlet tengah-outlet bawah 2 muka serta inlet
tengah-outlet atas 1 muka, dan inlet tengah-outlet bawah 1 muka sebesar 2.32 m/s.
Gambar 6 Cut plots velocity kombinasi posisi inlet atas-outlet atas 2 muka tangki penampungan 1
Gambar 7 Flow trajection velocity kombinasi posisi inlet atas-outlet atas 2 muka tangki penampungan 1
Gambar 8 Cut plots velocity kombinasi posisi inlet tengah-outlet bawah 1 muka tangki penampungan 1
Gambar 9 Flow trajection velocity kombinasi posisi inlet tengah-outlet bawah 1 muka tangki penampungan 1
Arah aliran bergerak lurus maju sepanjang saluran inlet. Kecepatan aliran air yang melewati saluran inlet tetap konstan dan tidak mengalami penurunan yang cukup besar. Hal itu ditandai dengan warna yang sama pada cut plots velocity yakni warna biru muda.
Setelah melewati saluran inlet, air akan menuju ke tangki penampungan dan akan terjadi penurunan kecepatan karena ukuran diameter tangki penampungan yang lebih besar dari diameter lubang inlet. Pada beberapa kombinasi posisi inlet
-outlet, terjadi turbulensi yakni pada saat aliran air masuk dari saluran inlet ke tangki penampungan. Namun, ada beberapa kombinasi posisi inlet-outlet yang tidak terjadi turbulensi di tangki penampungannya yakni kombinasi inlet
atas-outlet bawah 1 muka, inlet atas-outlet tengah 1 muka, dan inlet bawah-outlet
bawah 2 muka. Aliran air yang tidak terjadi turbulensi pada beberapa kombinasi, langsung menuju saluran outlet dari saluran inlet setelah melewati tangki penampungan. Berdasarkan hasil simulasi, kecepatan aliran air pada tangki
penampungan hampir semuanya bernilai sama yakni 0.041 m/s dan hanya pada kombinasi posisi inlet atas-outlet bawah 1 muka yang memiliki nilai kecepatan yang berbeda sekaligus yang terkecil yakni 0.040 m/s. Nilai kecepatan aliran yang terjadi di saluran inlet dan tangki penampungan dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3 Kecepatan aliran air di tangki penampungan 1
Kombinasi Tabung
Kecepatan (m/s) Saluran Inlet Tangki
Penampungan
Inlet Atas
Outlet Atas 2 Muka 2.315 0.041
Outlet Tengah 2 Muka 2.315 0.041
Outlet Bawah 2 Muka 2.315 0.041
Outlet Tengah 1 Muka 2.315 0.041
Outlet Bawah 1 Muka 2.315 0.040
Inlet Tengah
Outlet Atas 2 Muka 2.320 0.041
Outlet Tengah 2 Muka 2.320 0.041
Outltet Bawah 2 Muka 2.320 0.041
Outlet Atas 1 Muka 2.320 0.041
Outlet Bawah 1 Muka 2.320 0.041
Inlet Bawah
Outlet Atas 2 Muka 2.313 0.041
Outlet Tengah 2 Muka 2.313 0.041
Outlet Bawah 2 Muka 2.313 0.041
Outlet Atas 1 Muka 2.313 0.041
Outlet Tengah 1 Muka 2.313 0.041
Simulasi Kecepatan Aliran Air di Tangki Penampungan 2
Hasil simulasi di tangki penampungan 2 berupa cut plots velocity dan flow trajection velocity. Contoh simulasi distribusi kecepatan air untuk kombinasi 2 muka ditunjukkan pada Gambar 10 dan Gambar 11, sedangkan untuk 1 muka ditunjukkan pada Gambar 12 dan Gambar 13. Hasil simulasi pada tangki penampungan 2 selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 6 dan Lampiran 7.
Air dengan suhu 20oC dan komoditas dihisap oleh sebuah pompa dengan debit maksimum 0.0167 m3/s melalui lubang saluran inlet menuju lubang saluran
saluran outlet untuk menampung komoditas dan hanya air yang akan menuju saluran outlet. Berdasarkan hasil simulasi, kecepatan aliran air tertinggi pada saluran inlet terdapat pada kombinasi inlet atas-outlet atas 2 muka dan inlet
atas-outlet bawah 2 muka, serta inlet atas-outlet tengah 1 muka dan inlet atas-outlet
bawah 1 muka, sebesar 2.279 m/s. Arah aliran bergerak lurus maju sepanjang saluran inlet. Kecepatan aliran air yang melewati saluran inlet tetap konstan dan tidak mengalami penurunan yang cukup besar. Hal itu ditandai dengan warna yang sama pada cut plots velocity yakni warna biru muda.
Gambar 10 Cut plots velocity kombinasi posisi inlet atas-outlet bawah 2 muka tangki penampungan 2
Gambar 11 Flow trajection velocity kombinasi posisi inlet atas-
Gambar 12 Cut plots velocity kombinasi posisi inlet tengah-outlet atas 1 muka tangki penampungan 2
Gambar 13 Flow trajection velocity kombinasi posisi inlet tengah-
outlet atas 1 muka tangki penampungan 2
Setelah melewati saluran inlet, air akan menuju ke tangki penampungan dan akan terjadi penurunan kecepatan karena ukuran diameter tangki penampungan yang lebih besar dari diameter lubang inlet. Pada kombinasi inlet atas-outlet
bawah 2 muka, inlet bawah-outlet atas 1 muka, inlet bawah-outlet tengah 2 muka,
inlet tengah-outlet atas 2 muka, dan inlet tengah-outlet bawah 1 muka terjadi turbulensi yang kecil serta pada inlet tengah-outlet atas terjadi turbulensi yang besar. Sedangkan pada kombinasi posisi inlet-outlet yang tersisa tidak terjadi turbulensi di tangki penampungannya. Pada kombinasi posisi inlet atas-outlet atas 2 muka, inlet atas-outlet tengah 2 muka, dan inlet bawah-outlet atas 2 muka serta
inlet atas-oulet atas 1 muka, inlet atas-outlet tengah 1 muka, dan inlet
bawah-outlet tengah 1 muka, vektor bergerak memutar di dinding tangki penampungan menuju saluran outlet. Pada kombinasi posisi inlet bawah-outlet bawah 2 muka dan inlet tengah-outlet tengah 2 muka, vektor bergerak langsung menuju saluran
menabrak dinding sisi belakang tangki penampungan sebelum menuju saluran
outlet. Berdasarkan hasil simulasi, kecepatan aliran air pada tangki penampungan hampir semuanya bernilai sama yakni 0.040 m/s dan hanya pada kombinasi posisi
inlet bawah-outlet atas 1 muka, inlet tengah-outlet atas 1 muka, serta inlet
atas-outlet bawah 2 muka yang memiliki nilai kecepatan yang berbeda sekaligus yang terbesar yakni 0.041 m/s. Nilai kecepatan aliran yang terjadi di saluran inlet dan tangki penampungan dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4 Kecepatan aliran air di tangki penampungan 2
Kombinasi Tabung
Kecepatan (m/s) Saluran Inlet Tangki
Penampungan
Inlet Atas
Outlet Atas 2 Muka 2.279 0.040
Outlet Tengah 2 Muka 2.273 0.040
Outlet Bawah 2 Muka 2.279 0.041
Outlet Tengah 1 Muka 2.279 0.040
Outlet Bawah 1 Muka 2.279 0.040
Inlet Tengah
Outlet Atas 2 Muka 2.273 0.040
Outlet Tengah 2 Muka 2.273 0.040
Outltet Bawah 2 Muka 2.273 0.040
Outlet Atas 1 Muka 2.273 0.041
Outlet Bawah 1 Muka 2.273 0.040
Inlet Bawah
Outlet Atas 2 Muka 2.278 0.040
Outlet Tengah 2 Muka 2.278 0.040
Outlet Bawah 2 Muka 2.278 0.040
Outlet Atas 1 Muka 2.273 0.041
Outlet Tengah 1 Muka 2.273 0.040
Simulasi Kecepatan Aliran Air di Tangki Penampungan 3
Hasil simulasi di tangki penampungan 3 berupa cut plots velocity dan flow trajection velocity. Contoh simulasi distribusi kecepatan air untuk kombinasi 2 muka ditunjukkan pada Gambar 14 dan Gambar 15, sedangkan untuk 1 muka
ditunjukkan pada Gambar 16 dan Gambar 17. Hasil simulasi pada tangki penampungan 3 selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 8 dan Lampiran 9.
Air dengan suhu 20oC dan komoditas dihisap oleh sebuah pompa dengan debit maksimum 0.0167 m3/s melalui lubang saluran inlet menuju lubang saluran
outlet. Air dan komoditas akan menuju tangki penampungan sebelum menuju saluran outlet untuk menampung komoditas dan hanya air yang akan menuju saluran outlet. Berdasarkan hasil simulasi, kecepatan aliran air tertinggi pada saluran inlet terdapat pada kombinasi inlet tengah-outlet bawah 1 muka sebesar 2.321 m/s. Arah aliran bergerak lurus maju sepanjang saluran inlet. Kecepatan aliran air yang melewati saluran inlet tetap konstan dan tidak mengalami penurunan yang cukup besar. Hal itu ditandai dengan warna yang sama pada cut plots velocity yakni warna biru muda.
Gambar 14 Cut plots velocity kombinasi posisi inlet atas-outlet atas 2 muka tangki penampungan 3
Gambar 15 Flow trajection velocity kombinasi posisi inlet atas-
Gambar 16 Cut plots velocity kombinasi posisi inlet bawah-outlet tengah 1 muka tangki penampungan 3
Gambar 17 Flow trajection velocity kombinasi posisi inlet bawah-
outlet tengah 1 muka tangki penampungan 3
Setelah melewati saluran inlet, air akan menuju ke tangki penampungan dan akan terjadi penurunan kecepatan karena ukuran diameter tangki penampungan yang lebih besar dari diameter lubang inlet. Turbulensi yang besar terjadi pada kombinasi posisi inlet atas-outlet bawah 1 muka, inlet atas-outlet tengah 1 muka, dan inlet bawah-outlet tengah 1 muka, sedangkan turbulensi kecil terjadi pada kombinasi posisi inlet atas-outlet atas 2 muka, inlet atas-outlet tengah 2 muka,
inlet atas-outlet bawah 2 muka, inlet tengah-outlet atas 2 muka, inlet tengah-outlet
bawah 2 muka, inlet bawah-outlet tengah 2 muka dan inlet tengah-outlet atas 1 muka. Pada kombinasi posisi yang tersisa, tidak terjadi turbulensi melainkan vektor bergerak langsung menuju saluran outlet yakni pada kombinasi inlet
bawah-outlet bawah 2 muka, vektor memutar menuju saluran outlet yakni pada kombinasi posisi inlet bawah-outlet atas 1 muka, dan vektor menabrak dinding tangki penampungan sisi belakang sebelum menuju saluran outlet yakni pada kombinasi posisi inlet bawah-outlet atas 2 muka. Berdasarkan hasil simulasi,
kecepatan aliran air pada tangki penampungan yang memiliki nilai terbesar terdapat pada kombinasi posisi inlet bawah-outlet tengah 2 muka, inlet
bawah-outlet bawah 2 muka, dan inlet bawah-outlet tengah 1 muka yakni sebesar 0.042 m/s. Nilai kecepatan aliran yang terjadi di saluran inlet dan tangki penampungan dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5 Kecepatan aliran air di tangki penampungan 3
Kombinasi Tabung
Kecepatan (m/s) Saluran Inlet Tangki
Penampungan
Inlet Atas
Outlet Atas 2 Muka 2.314 0.041
Outlet Tengah 2 Muka 2.314 0.040
Outlet Bawah 2 Muka 2.314 0.040
Outlet Tengah 1 Muka 2.315 0.040
Outlet Bawah 1 Muka 2.314 0.040
Inlet Tengah
Outlet Atas 2 Muka 2.318 0.041
Outlet Tengah 2 Muka 2.318 0.040
Outlet Bawah 2 Muka 2.318 0.040
Outlet Atas 1 Muka 2.318 0.041
Outlet Bawah 1 Muka 2.321 0.040
Inlet Bawah
Outlet Atas 2 Muka 2.318 0.041
Outlet Tengah 2 Muka 2.318 0.042
Outlet Bawah 2 Muka 2.317 0.042
Outlet Atas 1 Muka 2.318 0.041
Outlet Tengah 1 Muka 2.318 0.042
Bilangan Reynolds
Bilangan Reynolds berfungsi untuk menentukan jenis aliran yang terjadi di dalam sistem. Berdasarkan bilangan Reynolds, aliran dibagi menjadi tiga jenis yaitu aliran laminar, aliran transisi, dan aliran turbulen. Aliran laminar terjadi jika bilangan Reynolds ≤ 2300, aliran turbulen terjadi jika bilangan Reynolds ≥ 4000, dan aliran transisi terjadi jika bilangan Reynolds berada di tengah-tengah dari nilai aliran laminar dan aliran turbulen. Jenis aliran yang terjadi di dalam tangki
penampungan 1, tangki penampungan 2, dan tangki penampungan 3 maupun saluran inlet-nya adalah aliran turbulen. Nilai bilangan Reynolds pada setiap tangki penampungan dapat dilihat pada Lampiran 13, Lampiran 14, dan Lampiran 15.
Kombinasi posisi yang memiliki bilangan Reynolds terkecil pada saluran
inlet tangki penampungan 1 adalah semua kombinasi posisi yang inlet-nya berada di bawah dengan nilai bilangan Reynolds sebesar 233367.23, sedangkan semua kombinasi posisi yang inlet-nya berada di tengah memiliki nilai bilangan Reynolds terbesar yakni 234073.49. Nilai bilangan Reynolds terkecil yang terjadi pada tangki penampungan 1 terdapat pada kombinasi posisi inlet atas-outlet
bawah 1 muka yakni sebesar 24103.58, sedangkan nilai bilangan Reynolds terbesar terdapat pada kombinasi posisi inlet atas-outlet tengah 2 muka yakni sebesar 24863.37.
Kombinasi posisi yang memiliki bilangan Reynolds terkecil pada saluran
inlet tangki penampungan 2 adalah semua kombinasi posisi yang inlet-nya berada di tengah serta kombinasi posisi inlet atas-outlet tengah 2 muka, inlet
bawah-outlet atas 1 muka dan inlet bawah-outlet tengah 1 muka dengan nilai bilangan Reynolds sebesar 229331.48, sedangkan sisa kombinasi posisi yang inlet-nya berada di atas memiliki nilai bilangan Reynolds terbesar yakni 229936.84. Nilai bilangan Reynolds terkecil yang terjadi pada tangki penampungan 2 terdapat pada kombinasi posisi inlet tengah-outlet bawah 2 muka yakni sebesar 28407.30, sedangkan nilai bilangan Reynolds terbesar terdapat pada kombinasi posisi inlet
bawah-outlet atas 1 muka yakni sebesar 29149.80.
Kombinasi posisi yang memiliki bilangan Reynolds terkecil pada saluran
inlet tangki penampungan 3 adalah kombinasi posisi inlet atas-outlet bawah 1 muka dengan nilai bilangan Reynolds sebesar 234174.38, sedangkan hampir semua kombinasi posisi yang inlet-nya berada di tengah memiliki nilai bilangan Reynolds terbesar yakni 229936.84 kecuali pada kombinasi posisi inlet
tengah-outlet atas 1 muka. Nilai bilangan Reynolds terkecil yang terjadi pada tangki penampungan 3 terdapat pada kombinasi posisi inlet tengah-outlet bawah 2 muka yakni sebesar 24005.04, sedangkan nilai bilangan Reynolds terbesar terdapat pada kombinasi posisi inlet bawah-outlet tengah 1 muka yakni sebesar 25189.83.
Nilai bilangan Reynolds yang terjadi pada saluran inlet dan tangki penampungan memiliki perbedaan nilai yang sangat besar sehingga terjadi turbulensi pada saat aliran air masuk dari saluran inlet ke tangki penampungan. Perbedaan nilai bilangan Reynolds yang terjadi diakibatkan oleh perbedaan ukuran penampang hidrolik pada saluran inlet yang memiliki diameter 0.1016 m dan tiga jenis tangki penampungan yaitu tangki penampungan 1 dan tangki penampungan 3 yang memiliki diameter 0.6 m serta tangki penampungan 2 yang memiliki diameter 0.72 m.
Pemilihan Desain
Tingkat keragaman kecepatan aliran air pada seluruh kombinasi posisi di ketiga simulasi didapatkan dari hasil simulasi. Nilai keragaman tersebut digunakan untuk mengevaluasi pengaruh bentuk geometri terhadap keseragaman
kecepatan aliran air yang terjadi pada kondisi operasi yang sama. Berdasarkan nilai hasil simulasi maka dipilih desain yang paling sesuai.
Penentuan posisi yang sesuai untuk sistem penghisap bukan hanya dipengaruhi oleh faktor-faktor yang telah dicari seperti bilangan Reynolds yang terkecil di tangki penampungan, turbulensi yang relatif kecil yang terjadi di tangki penampungan, dan kecepatan aliran air yang terbesar di saluran inlet. Melainkan juga dipengaruhi oleh desain tangki penampungan. Desain tangki penampungan yang dipilih harus mempunyai sedikit sudut agar tidak terjadi kebocoran dan tekanan menyebar rata pada saat pengujian mesin pemanen ikan dan udang. Oleh sebab itu, desain tabung juga merupakan salah satu faktor yang menentukan dalam pemilihan kombinasi posisi saluran inlet-outlet.
Pada tangki penampungan 1, nilai kecepatan aliran air terbesar terjadi pada lima kombinasi posisi yakni kombinasi posisi inlet tengah-outlet atas 2 muka,
inlet tengah-outlet tengah 2 muka, inlet tengah-outlet bawah 2 muka, serta inlet
tengah-outlet atas 1 muka, dan inlet tengah-outlet bawah 1 muka. Nilai bilangan Reynolds terkecil di tangki penampungan terjadi pada kombinasi posisi inlet
atas-outlet bawah 1 muka. Pada tangki penampungan 2, nilai kecepatan aliran air terbesar terjadi pada empat kombinasi posisi yakni kombinasi posisi inlet
atas-outlet atas 2 muka, inlet atas-outlet bawah 2 muka, serta inlet atas-outlet tengah 1 muka, dan inlet atas-outlet bawah 1 muka. Nilai bilangan Reynolds terkecil di tangki penampungan terjadi pada kombinasi posisi inlet tengah-outlet bawah 2 muka. Pada tangki penampungan 3, nilai kecepatan aliran air terbesar terjadi pada kombinasi posisi inlet tengah-outlet bawah 1 muka. Nilai bilangan Reynolds terkecil di tangki penampungan terjadi pada kombinasi posisi inlet tengah-outlet
bawah 2 muka. Perbandingan seluruh kecepatan aliran air di saluran inlet dan nilai bilangan Reynolds di tangki penampungan dari ketiga jenis tangki penampungan dapat dilihat di Gambar 18 dan Gambar 19.
Pada Gambar 18 dan Gambar 19 dapat dilihat nilai kecepatan aliran air di saluran inlet dan nilai bilangan Reynolds di tangki penampungan tidak memiliki perbedaan yang cukup besar di setiap jenis tangki penampungan. Oleh karena itu, kombinasi posisi yang dipilih dan diperkirakan sesuai adalah kombinasi posisi
inlet bawah-outlet bawah tangki penampungan 3. Pemilihan kombinasi posisi inlet
bawah-outlet bawah tangki penampungan 3 dikarenakan tidak terjadinya turbulensi, dan jumlah sudut tangki yang sedikit.