Peningkatan Kadar Oksigen Dalam Air Dengan Penggunaan Aerator Tambak Tenaga Angin Poros Vertikal

90

Peningkatan Kadar Oksigen Dalam Air Dengan

Penggunaan Aerator Tambak Tenaga Angin Poros

Vertikal

Hadi Wibowo1, Ahmad Farid, Mustaqim2, 1,2

Teknik Mesin-Fakultas Teknik Universitas Pancasakti Tegal email : mesinftups@gmail.com Telp./fax: 0283342519

Abstrak

Peningkatan kualitas air tambak dapat dilakukan dengan beberapa hal, salah satunya adalah dengan penggunaan aerator. Aerator dapat digerakkan dengan tenaga listrik, tenaga mesin/ motor atau dengan tenaga lain. Tenaga lain dalam dalam hal ini adalah dengan pemanfaatan potensi angin yang ada di tambak yang biasanya lumayan besar, yaitu dengan turbin angin baik poros horizontal maupun vertical. Hasil desain aerator sebelumnya dengan model poros horizontal dirasa kurang maksimal dalam memperoleh energi angin dari segala arah, oleh karena perlu dilakukan optimalisasi berupa kajian dan pengembangan dengan menggunakan turbin angin tipe poros vertical, yaitu jenis savonius. Turbin ini diharapkan mampu berputar terus dari segala arah sehingga proses airasi dapat berjalan secara maksimal. Intrumen pengujian yaitu dengan menggunakan sebuah turbin angin tipe vertikal jenis savonius dengan diameter rotor 60 cm, disusun 2 tingkat dengan atas tinggi 50 cm sebanyak 2 sudu, dan tingkat bawah tinggi 15 cm sebanyak 18 sudu, dengan sedangkan untuk kincir aerator berdiameter 0,3 m, jumlah 5 sudu, dipasang transmisi/ pemindah daya untuk meningkatkan putaran.Dari hasil pengujian yang dilakukan bahwa turbin angin sumbu vertikal jenis savonius dua tingkat ini pada kecepatan angin 3,7 - 5,53 m/s diperoleh putaran poros 35,4 – 52,47rpm, dengan jumlah maksimum oksigen terlarut dalam air 6,575 mg/L pada kecepatan angin 5,53 m/s.

Kata kunci : Savonius, aerator, daya turbin

1. Pendahuluan

Menurunnya kualitas air tambak berdampak pada ekosistem didalam air tersebut baik pada tumbuhan misal rumput laut atau hewan misal ikan atau udang. Dari beberapa metode yang ada, system sirkulasi air atau airasi merupakan metode yang efektif dari permasalahan diatas dengan memanfaatkan potensi alam sekitar yang lumayan besar yaitu energy angin. Dimana dari hasil survey yang dilakukan bahwa angin didaerah pesisir Brebes-Tegal dapat mencapai rata-rata 5 m/s, sehingga dapat dimungkinkan untuk memutarkan kincir yaitu dari poros turbin yang kemudian dihubungkan ke poros bawah dibagian aerator atau kincir airnya. Hasil penelitian sebelumnya yaitu dengan desain aerator model poros horizontal dirasa kurang maksimal dalam memperoleh energy angin dari segala arah [1]_{, oleh karena itu} perlu dilakukan optimalisasi berupa kajian dan pengembangan dengan menggunakan turbin angin tipe poros vertical, yaitu jenis savonius [2]_{. Turbin ini diharapkan mampu berputar terus} dari segala arah sehingga proses airasi dapat berjalan secara maksimal. Proses mampu berputarnya poros turbin karena kecepatan angin yang berbeda akan .mempengaruhi juga kecepatan pada poros aerator Proses pemindahan daya dari turbin angin ke kincir aerator diperlukan mekanisasi transmisi agar putaran poros turbin angin dapat diteruskan ke poros kincir secara optimal. Dengan adanya tahanan yang bekerja pada kincir yang berputar akan menyebabkan turunnya kecepatan putar pada poros turbin angin[3]_{, dengan demikian akan} berpengaruh juga terhadap jumlah kadar oksigen yang dihasilkan dari aerator tersebut.

91

didapat putaran tertinggi 15-16rpm pada sudut 450 [4][5]_{. Penelitian sirkulasi air tambak} dengan kincir angin dilakukan pada tambak ikan Nila, dimana ternyata nila bisa hidup di air yang tidak mengalir, tetapi kurang sehat, dan tidak dapat hidup bertahan lama. Jadi, ikan nila ini membutuhkan oksigen yang lebih banyak dibanding ikan jenis lele. Untuk mengatasi hal tersebut, upaya yang dilakukan untuk membuat siklus oksigen dalam air dengan cara yang mudah dan sederhana[6]_.

Pemanfaataan turbin Savonius sebagai penggerak pompa air. Dimana hasil penelitian yang dilakukan kemammpuan kincir angin bentuk 2x2 (1,75 m2_{/daun) mampu mengairi} tanaman palawija ± seluas 500 m2_{/ hari (5mm/ hari). Hasil analisis finansial menunjukkan} bahwa memproduksi kincir angina tipe savonius adalah layak dan menguntungkan[7]_.

Gambar 2.1 Turbin savonius untuk penggerak pompa [2]

Apliksi kincir aerator tipe pedal dengan memodifikasi system transmisi, diperoleh tiga kali reduksi kecepatan putar dengan menggunakan sistem transmisi rantai dan roda gigi yaitu 117 rpm, 138 rpm dan 157 rpm dari sebelumnya 83 rpm, 96 rpm dan 124 rpm. Pada penelitian utama dengan menggunakan aerator tipe pedal lengkung 45º, jumlah lubang pada pedal adalah 20, kemiringan pedal 0º dan kecepatan putar 117 rpm, 138 rpm dan 157 rpm, dapat dihasilkan pengukuran maksimum oksigen terlarut yaitu dengan kecepatan putar 157 rpm dengan nilai 4.88 mg/L di permukaan kolam [8]_.

Pengukuran minimum oksigen terlarut dengan kecepatan putar 117 rpm diperoleh nilai 2.84 mg/L di dasar kolam. Diameter semburan yang terbesar didapat pada perlakuan pedal lengkung 45º, jumlah lubang pada pedal adalah 20, posisi pedal datar dan kecepatan putar 157 rpm. Diameter semburan terkecil yaitu pada perlakuan pedal lengkung 45º, jumlah lubang pada pedal adalah 20, posisi pedal datar dan kecepatan putar 117 rpm[6][8]_.

1.1. Batasan Masalah

Batasan dan ruang lingkup penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Turbin angin yang digunakan adalah poros vertical tipe savonius dua tingkat dengan diameter rotor 60 cm, disusun 2 tingkat dengan atas tinggi 50 cm sebanyak 2 sudu, dan tingkat bawah tinggi 15 cm sebanyak 18 sudu, dengan sedangkan untuk kincir aerator berdiameter 0,3 m, jumlah 5 sudu, dipasang transmisi/ pemindah daya untuk meningkatkan putaran.

b. Pengambilan data yaitu skala laboratorium dengan variasi kecepatan angin pada 3,6 - 5,6 m/s.

92

1.2. Rumusan Masalah

Kecepatan angin dan kedalaman aerator pada air sangat berpengaruh terhadap jumlah oksigen terlarut sehingga hasil dalam penelitian ini dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut.

a. Berapa putaran poros maksimal yang mampu dihasilkan dari variasi kecepatan angin yang ada?

b. Berapa jumlah oksigen terlarut dari hasil pengujian yang dilakukan?

2. Metode Penelitian

Metode pengujian dalam melaksanakan penelitian ini adalah metode ekperimental yaitu pengamatan langsung terhadap pengujian yang dilakukan secara seksama dengan melakukan pengukuran-pengukuran. Pada penelitian akan digunakan sebuah turbin angin tipe vertikal jenis savonius dengan diameter rotor 60 cm, disusun 2 tingkat dengan atas tinggi 50 cm sebanyak 2 sudu, dan tingkat bawah tinggi 15 cm sebanyak 18 sudu, dengan sedangkan untuk kincir aerator berdiameter 0,3 m, jumlah 5 sudu, dipasang transmisi/ pemindah daya untuk meningkatkan putaran. Variable penelitian adalah kecepatan angin dengan hasil perencanaan transmisi terhadap putaran kincir aerator dan daya turbin yang pengaruhnya terhadap hasil oksigen dalam air.

2.1 Instrumen Penelitian

Berikut adalah gambar alat uji turbin angin poros vertikal sebagai aerator.

93

poros aerator untuk mengetahui torsi dan dayanya dapat ditunjukkan pada tabel 3.1 berikut:

Tabel 3.1 Data Hasil Pengujian kadar Oksigen dalam air

Dari hasil pengambilan data baik untuk mencari daya turbin, dan putaran

poros kemudian dilakukan perhitungan serta analisis dengan grafik sebagai berikut:

Gambar 3.1. Grafik Daya Turbin pada beberapa kec.angin dan putaran poros yang dihasilkan

94

Gambar 3.2 Grafik Pengaruh Perubahan Sudut Sudu Kincir Aerator terhadap Jumlah Oksigen (O2)

3.2. Pembahasan

Dari hasil pengujian yang dilakukan bahwa turbin angin sumbu vertikal

dengan diameter 0,4 m pada kecepatan angin 3,7 - 5,53 m/s diperoleh daya turbin

untuk menganalisis kemampuan turbin dapat memutar aerator yaitu diperoleh

putaran poros aerator minimal 35,4 rpm dan maksimal 52,475 rpm, sedangkan dalam

aplikasi peningkatan jumlah oksigen diperoleh jumlah oksigen terlarut dalam air

6,575 mg/L.

b. Turbin angin mampu diaplikasikan sebagai aerator tambak untuk meningkatkan kadar oksigen dalam air dengan jumlah oksigen terbesar 24,425 mg/L pada kecepatan angin 5,47 m/s pada sudut sudu 900_{. Adapun dalam variasi sudut sudu aerator dari 0}0_-900 diperoleh peningkatan kadar oksigen pada setiap peningkatan sudunya.

4.2. Saran

a. Gigi-gigi penghubung putaran atau mekanisme penghubung putaran turbin dengan kincir aerator harus dapat berputar lancar sehingga alat bila diaplikasikan akan dapat bekerja dengan baik.

b. Dalam mengaplikasikan/ ujicoba alat ditambak posisi turbin harus dipasang pada ketinggian dan arah angin yang sesuai atau sering berhembus.

3,275 4,375

95

5. Referensi

[1] Anonim 1, 2007. www.mst.gadjahmada.edu/dl/Kincir_Angin.pdf

[2] Firmansyah I U, Prastowo B, Najamudin A, Angin Tipe savonius sebagai penggerak pompa air, BPTJS,Maros

[3] Himran, Syukri, 2005. Energi Angin, CV Bintang Lamumpatue, Makassar.

[4] Ikhsan I, Hipi A, 2011, Analisis Pengaruh Pembebanan Terhadap Kinerja Kincir Angin Tipe Propeller pada Wind Tunnel sederhana, TA, Makasar.

[5] Lasera AB, Penggerak Air Kolam dengan Penggerak Kincir Sederhana dari Limbah kaleng Cat. Temanggung. 2012

[6] Anonim2,2010.http://www.alpensteel.com/article/47-103-energi-angin--wind-turbine--wind-mill/447--teknologi-magnetic-levitation-pada-turbin-angin.html

[7] Anonim,http://permaculturewest.orgau/ipc6/ch08/shannon/index.html/diakses pada tanggal 21 Maret 2010