RENANG IKAN
WAZIR MAWARDI
SEKOLAH PASCA SARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
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 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 60oC at frequency of 10 to 40 Hz. At frequency of 50 Hz the temperature reached 60 °C in 25 minutes and stable at 73oC after an hour. Water temperature changes during the test for more than 200 minutes at different speeds which have differences of 0.2 to 1.8oC. The test result showed that the mini flume tank performance was reliable and ideal used for fish swimming behavior experiment.
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 tangkimini 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 endurancedantail 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 cm3dengan 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 73oC 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 1,8oC. 5) Pengujian terhadapswimming enduranceikan dapat dilakukan dengan baik.
Hasil pengujian terhadap aspek-aspek kecepatan renang ikan adalah: a) Semakin tinggi kecepatan renangnya maka semakin tinggi pula frekuensitail 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 10detik, maka kecepatanburst speeddicapai 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.
lanjut agar juga dapat digunakan untuk menguji konsumsi oksigen oleh ikan pada saat berenang pada kecepatan yang diinginkan.
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.
RENANG IKAN
WAZIR MAWARDI
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada
Program Studi Teknologi Kelautan
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
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
Nama : Wazir Mawardi
Nomor Pokok : C561020021
Program Studi : Teknologi Kelautan
Disetujui: Komisi Pembimbing
(Prof. Dr. Ir. Ari Purbayanto, M.Sc.) (Prof. Dr. Ir. Mulyono S. Baskoro, M.Sc.)
Ketua Anggota
(Prof. Dr. Ir. Daniel R. Monintja) (Dr. Ir. Budhi H. Iskandar, M.Si.)
Anggota Anggota
Diketahui,
Program Studi Teknologi Kelautan Sekolah Pascasarjana IPB
Ketua, Dekan,
Prof. Dr. Ir. Mulyono S. Baskoro, M.Sc. Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya 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
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.
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.
DAFTAR ISI
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
4.3.4 Bidang pengamatan ... 51
4.3.5 Ketahanan (durability ) motor penggerak ... 52
5 PERFORMA RENANG IKAN (FISH SWIMMING PERFORMANCE) ... 63
5.1 Pendahuluan ... 63
5.5 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
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
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 sedang5 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 flumetank ... 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 miniflume tank. ... 58 35.Hubungan frekuensi dengan tegangan motor ... 59 36.Grafik garis perubahan suhu air flume tank pada kecepatan putar motor
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
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1. Gambar: (a) flexible joint coupling, (b) mechanical seal, dan (c)
baling-baling, (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
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
behaviour
Tingkah laku renang ikan yang dipengaruhi oleh faktor 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
kembali ketitik semula.
Technical
performance
Kemampuan kerja suatu alat atau mesin secara teknis
Water velocity Kecepatan aliran air (m/s)
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.
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.
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.
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.
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
Informasi tentang tingkah laku renang ikan dibutuhkan untuk pengembangan metode dan perancangan alat penangkapan ikan
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN 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)
TERPENUHI
MINI FLUME TANK YANG IDEAL
UNTUK PENGAMATAN TINGKAH LAKU RENANG IKAN
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
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:
(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
(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
(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
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.
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 cara-cara 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.
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.
lain-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
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
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
anal-nya 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
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).
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 miniflume tank dalam penelitian ini adalah:
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
3.3 Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian secara sederhana disajikan dalam bentuk flowchart
berikut:
Gambar 7 Diagram alir perancangan mini flume tank
SELESAI 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
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. Kriteria-kriteria 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
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
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 miniflume 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
Tenaga putar dari as motor listrik tersebut di atas diteruskan ke as baling-baling. 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 baling-baling. 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.
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
Tabel 1 Spesifikasi teknis motor listrik SG 71-4B
Product Group Unit Metric [IEC]
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 flexiblejoint coupling.
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
Plat Besi 0,5 mm
As Baling-baling
Motor listrik
Pulley
V-belt
Flexible bearing
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 masing-masing 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. Baling-baling 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.
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.
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
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.
Keterangan:
No. Name Function
1, 2,
3, 4 Hz, RPM, A, V Unit Indicator Output Frequency,
5 FUN Parameter Function Key
6 DATA/ENTER Data Setup/ Enter Keys
7, 8, 9
FWD,REV, STOP/RESET
Operation Command Keys : Foward Revolution, Reversal Revolution, Stop/Reset Key and Status Indicator
10 KEY UP and DOWN Increment/Decrement Keys
11 KEY SIDE (>) Shifting Keys
12 Analog (Ai) Speed Comamand Potentiometer
(V,R)
13 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
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.
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
Gambar 16 Panel akrilik (atas, posisi vertikal), panel sarang lebah (bawah, posisi horizontal)
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 baling-baling 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.
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
(a)
(b)
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).
(i)
(ii) (iii)
(iv) (i)
(ii) (iii)
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 airbuble eliminator.
4.2.7 Cermin pemantul
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
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
