PENGARUH MODIFIKASI AERATOR KINCIR TIPE PEDAL LENGKUNG PADA PENINGKATAN KADAR OKSIGEN AIR. Oleh: SARI ROSMAWATI F

Transkripsi

1 PENGARUH MODIFIKASI AERATOR KINCIR TIPE PEDAL LENGKUNG PADA PENINGKATAN KADAR OKSIGEN AIR Oleh: SARI ROSMAWATI F119 9 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2 PENGARUH MODIFIKASI AERATOR KINCIR TIPE PEDAL LENGKUNG PADA PENINGKATAN KADAR OKSIGEN AIR SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : SARI ROSMAWATI F119 9 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

3 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR PENGARUH MODIFIKASI AERATOR KINCIR TIPE PEDAL LENGKUNG PADA PENINGKATAN KADAR OKSIGEN AIR SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : SARI ROSMAWATI F119 Dilahirkan pada tanggal 9 April 19 Di Bandung Disetujui, Bogor, Februari 9 Dr.Ir. Radite Praeko Agus Setiawan, M.Agr Dosen Pembimbing Akademik Mengetahui, Dr.Ir. Desrial, M.Eng Ketua Departemen Teknik Pertanian

4 RINGKASAN SARI ROSMAWATI. F119. Pengaruh Penggunaan Aerator Kincir Tipe Pedal Lengkung pada Peningkatan Kadar Oksigen Air. Di bawah bimbingan RADITE PRAEKO AGUS SETIAWAN. Oksigen yang terkandung dalam air disebut oksigen terlarut (Dissolved oxygen atau DO) jumlahnya dapat berkurang disebabkan oleh beberapa hal antara lain: respirasi hewan dan tumbuhan (seperti tanaman air dan alga), dekomposisi bahan organik yang membutuhkan oksigen, reduksi yang disebabkan oleh gas-gas lainnya di dalam air. Untuk itu perlu digunakan alat-alat aerasi untuk menghindari kekurangan oksigen dalam air. Tujuan dari aerator kincir adalah untuk memperluas kontak antara udara dan air yaitu saat air disemburkan ke udara dan untuk mempermudah udara masuk ke dalam air yaitu saat pedal bergerak masuk ke dalam air. Aerator kincir merupakan alat mekanik yang berfungsi untuk meningkatkan nilai oksigen air sehingga lebih banyak oksigen yang terlarut dalam air. Kincir air bekerja mengangkat air ke udara untuk disemburkan sehingga akan memperbesar luas permukaan kontak udara dan air (Prasetia, 5). Kincir dengan bentuk yang tidak hidrodinamis dan tidak aerodinamis akan mempunyai tahanan yang besar. Dengan adanya tahanan yang bekerja pada kincir yang berputar akan menyebabkan turunnya kecepatan putar. Dengan demikian akan mengakibatkan beberapa kerugian, diantaranya turunnya efektifitas penggunaan daya, dengan daya listrik yang sama menghasilkan kecepatan yang lebih kecil. Hal ini akan memperpanjang waktu operasi sehingga pemakaian listrik menjadi lebih besar dan penggunaan jam kerja lebih panjang. Pengembangan prototipe kincir pedal lengkung telah dilakukan uji fungsional terhadap kinerjanya menunjukkan bahwa konsumsi energi dapat diturunkan namun tetap menghasilkan aerasi yang efektif (Prasetia, 5). Aerator tersebut terbukti mampu bekerja dengan baik, namun pada penelitian tersebut belum dilakukan pengujian mengenai pengaruh aerasi terhadap peningkatan oksigen terlarut dalam air yaitu uji lapang di kolam dengan beban ikan. Selain itu, sistem transmisi hasil penelitian tersebut dinilai masih belum memadai sehingga masih perlu dimodifikasi lagi sehingga kecepatan kincir dapat ditingkatkan. Dalam penelitian ini akan diuji kincir pedal lengkung (Radite 6)yang telah dimodifikasi berdasarkan penelitian sebelumnya (Radite 3) yang telah ada sebagai satu pilihan alat aerasi sehingga diharapkan dapat memenuhi kebutuhan masyarakat akan alat aerasi yang murah dan berkualitas. Penelitian ini bertujuan untuk memodifikasi dan mengukur kinerja aerator kincir tipe pedal lengkung yang dikembangkan sebelumnya yaitu dengan cara mengukur peningkatan kadar oksigen terlarut (DO) dalam air kolam, distribusi nilai oksigen terlarut di dalam kolam dan mengukur konsumsi daya listrik yang terpakai. Modifikasi dilakukan untuk meningkatkan kecepatan putar agar menghasilkan diameter semburan air ke udara lebih jauh sehingga persentase sebaran air yang dihasilkan dari diameter semburan tersebut menjadi tinggi.

5 Modifikasi sistem transmisi dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Budidaya Pertanian, Departemen Teknik Pertanian IPB, Darmaga, Bogor, Jawa Barat. Pengujian lapang kincir aerator pedal lengkung dan pengujian diameter semburan dilakukan di Balai Budidaya Air Tawar (BBAT), Sukabumi, Jawa Barat. Hasil dari modifikasi transmisi diperoleh tiga kali reduksi kecepatan putar dengan menggunakan sistem transmisi rantai dan roda gigi yaitu 117 rpm, 13 rpm dan 157 rpm dari sebelumnya 3 rpm, 96 rpm dan 1 rpm. Pada penelitian pendahuluan dilakukan pengukuran oksigen terlarut untuk menentukan waktu yang tepat untuk pengoperasian kincir secara optimal, didapatkan kadar oksigen kolam tertinggi sebesar.7 mg/l pada titik satu,.57 mg/l pada titik dua, 3.63 mg/l pada titik tiga dan 5.3 mg/l pada titik empat, pada waktu pengamatan berkisar antara pukul Untuk kadar oksigen terendah pada titik satu sebesar.63 mg/l,. mg/l pada titik dua,.9 mg/l pada titik tiga dan.95 mg/l pada titik empat, pada waktu pengamatan antara.-6.. Dari hasil tersebut maka ditentukan waktu pengoperasian kincir yaitu pada pukul.-.. Pada penelitian utama dengan menggunakan aerator tipe pedal lengkung 5, jumlah lubang pada pedal adalah, kemiringan pedal dan kecepatan putar 117 rpm, 13 rpm dan 157 rpm, dapat dihasilkan pengukuran maksimum oksigen terlarut yaitu dengan kecepatan putar 157 rpm dengan nilai. mg/l di permukaan kolam. Pengukuran minimum oksigen terlarut dengan kecepatan putar 117 rpm diperoleh nilai. mg/l di dasar kolam. Diameter semburan yang terbesar didapat pada perlakuan pedal lengkung 5, jumlah lubang pada pedal adalah, posisi pedal datar dan kecepatan putar 157 rpm. Diameter semburan terkecil yaitu pada perlakuan pedal lengkung 5, jumlah lubang pada pedal adalah, posisi pedal datar dan kecepatan putar 117 rpm. Coverage area terbesar didapat pada perlakuan dengan kecepatan putar 157 rpm yaitu seluas 11 cm, sedangkan coverage area terkecil dihasilkan pada kecepatan putar 117 rpm yaitu seluas 35 cm. Konsumsi daya listrik terkecil yang dihasilkan adalah 56 watt dengan kecepatan putar 117 rpm, sedangkan konsumsi daya listrik terbesar dihasilkan dari kecepatan putar 157 rpm yaitu 6 watt. Dari semua pengukuran yang dilakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa perlakuan pedal lengkung 5, jumlah lubang pada pedal adalah, posisi pedal datar dan kecepatan putar 157 rpm merupakan perlakuan yang terbaik untuk meningkatkan nilai kadar oksigen dalam kolam dibandingkan dengan dua perlakuan lainnya.

6 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan berkat dan rahmat-nya sehingga penulis mampu untuk menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi yang berjudul Pengaruh Penggunaan Aerator Kincir Tipe Pedal Lengkung pada Peningkatan Kadar Oksigen Air. Dalam skripsi ini dijelaskan mengenai pengujian aerator dengan pengaruhnya terhadap kolam dengan beban ikan yang terdapat didalamnya. Skripsi ini disusun berdasarkan hasil penelitian selama kurang lebih lima bulan, terhitung mulai bulan Agustus 6 hingga Desember 6. Penulisan skripsi ini tidak lepas dari pihak-pihak yang senantiasa membantu penulis selama penelitian. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Ir. Radite Praeko Agus Setiawan, M.Agr., selaku dosen pembimbing akademik atas segala perhatian, arahan dan nasehatnya selama penulis melakukan penelitian dan dalam menyelesaikan penulisan skripsi.. Dr. Ir. I Nengah Suastawa, M.Sc., selaku dosen penguji atas segala kritik dan sarannya dalam penyempurnaan penulisan skripsi. 3. Dr. Ir. Nora H. Pandjaitan, DEA., selaku dosen penguji atas segala kritik dan sarannya dalam penyempurnaan penulisan skripsi.. Balai Budidaya Air Tawar (BBAT) Sukabumi, atas segala bantuannya selama penelitian. 5. Bapak Abbas Mustofa atas segala bantuannya selama penulis melakukan penelitian. 6. Ayah, ibu dan adik penulis atas do a restu dan dukungan moral maupun materi selama penulis melakukan studi di IPB. 7. Yossi, Sanz, Karim dan Reza yang telah membantu penulis melakukan pengujian lapang di Sukabumi. Bogor, Januari 9 Penulis iv

7 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL.... vi DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR LAMPIRAN... x I. PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Tujuan Penelitian... II. TINJAUAN PUSTAKA... 3 A. Air... 3 B. Suhu Air... 3 C. Oksigen Terlarut (Dissolved Oxygen)... 5 D. Sistem Aerasi... 7 E. Transfer Oksigen... 1 F. Efisiensi III. METODE PENELITIAN... 1 A. Waktu dan Tempat Penelitian... 1 B. Alat dan Bahan... 1 C. Metode Penelitian IV. HASIL DAN PEMBAHASAN... 1 A. Memodifikasi sistem transmisi... 1 B. Pengukuran oksigen terlarut... 3 C. Pengukuran daya listrik... 1 V. KESIMPULAN DAN SARAN... 3 A. Kesimpulan... 3 B. Saran... DAFTAR PUSTAKA... 5 LAMPIRAN... 7 v

8 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Pengaruh kadar oksigen terlarut terhadap organisme air yang ada di kolam (Boyd,199) 6 vi

9 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Konsep latar belakang penelitian... Gambar. Desain kincir dengan efisiensi tertinggi (Boyd 1991) Gambar 3. Kincir dengan bentuk pedal menyilang (Boyd 1991) Gambar. Lokasi Peletakan Aerator (Boyd 1991)... 1 Gambar 5. Lokasi Peletakan Aerator yang tepat (Boyd 1991)... 1 Gambar 6. Posisi penempatan kincir Gambar 7. Model kincir... 1 Gambar. Model pedal lengkung... 1 Gambar 9. Model velg... 1 Gambar 1. Aerator (Prasetia, 5) Gambar 11. Modifikasi sistem transmisi... Gambar 1. Pengukuran kadar oksigen dengan tiga titik kedalaman... 1 Gambar 13. Pembagian kolam menjadi empat bagian... Gambar 1. Titik-titik pengukuran kadar oksigen pada kolam... 3 Gambar 15. Metode pengukuran lebar semburan... 5 Gambar 16. Metode pengukuran coverage area dan persentase sebaran... 6 Gambar 17. Hasil pre-test penelitian pendahuluan nilai kadar oksigen kolam... 7 Gambar 1. Grafik kadar oksigen terlarut pada kolam dengan kincir air pada permukaan kolam dengan kecepatan putar 117 rpm... 9 Gambar 19. Grafik kadar oksigen terlarut pada kolam dengan kincir air pada permukaan kolam dengan kecepatan putar 13 rpm... 3 Gambar. Grafik kadar oksigen terlarut pada kolam dengan kincir air pada permukaan kolam dengan kecepatan putar 157 rpm Gambar 1. Grafik kadar oksigen terlarut pada kolam dengan kincir air pada kedalaman cm dari permukaan kolam dengan kecepatan putar 117 rpm vii

10 Gambar. Grafik kadar oksigen terlarut pada kolam dengan kincir air pada kedalaman cm dari permukaan kolam dengan kecepatan putar 13 rpm... 3 Gambar 3. Grafik kadar oksigen terlarut pada kolam dengan kincir air pada kedalaman cm dari permukaan kolam dengan kecepatan putar 157 rpm... 3 Gambar. Grafik kadar oksigen terlarut pada kolam dengan kincir air pada kedalaman cm dari permukaan kolam dengan kecepatan putar 117 rpm Gambar 5. Grafik kadar oksigen terlarut pada kolam dengan kincir air pada kedalaman cm dari permukaan kolam dengan kecepatan putar 13 rpm... 3 Gambar 6. Grafik kadar oksigen terlarut pada kolam dengan kincir air pada kedalaman cm dari permukaan kolam dengan kecepatan putar 157 rpm... 3 Gambar 7. Distribusi oksigen di permukaan pada 117 rpm Gambar. Distribusi oksigen di permukaan pada 13 rpm Gambar 9. Distribusi oksigen di permukaan pada 157 rpm... 3 Gambar 3. Distribusi oksigen pada kedalaman cm di bawah permukaan air pada 117 rpm Gambar 31. Distribusi oksigen pada kedalaman cm di bawah permukaan air pada 13 rpm... Gambar 3. Distribusi oksigen pada kedalaman cm di bawah permukaan air pada 157 rpm... 1 Gambar 33. Distribusi oksigen pada kedalaman cm di bawah permukaan air pada 117 rpm viii

11 Gambar 3. Distribusi oksigen pada kedalaman cm di bawah permukaan air pada 13 rpm... 3 Gambar 35. Distribusi oksigen pada kedalaman cm di bawah permukaan air pada 157 rpm... Gambar 36. Pengujian dengan kecepatan putar 157 rpm... 5 ix

12 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Hasil Pre-test pengukuran pertama (5 Desember 6) Lampiran. Hasil Pre-test pengukuran kedua (6 Desember 6)... 5 Lampiran 3. Hasil Pre-test pengukuran ketiga (7 Desember 6) Lampiran. Hasil pengamatan kadar oksigen (mg/l) dalam air pada permukaan kolam Lampiran 5. Hasil pengamatan kadar oksigen (mg/l) dalam air pada kedalaman cm di bawah permukaan air kolam Lampiran 6. Hasil pengamatan kadar oksigen (mg/l) dalam air pada kedalaman cm di bawah permukaan air kolam... 5 Lampiran 7. Besarnya tegangan dan arus pada kecepatan putar 117 rpm dan kecepatan putar 13 rpm Lampiran. Besarnya tegangan dan arus pada kecepatan putar 157 rpm... 6 Lampiran 9. Nilai coverage area dan volume area pada kecepatan putar 117 rpm, 13 rpm dan 157 rpm x

13 I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Makhluk hidup memerlukan oksigen dalam proses respirasi. Oksigen tidak hanya terkandung dalam udara namun juga terlarut dalam air. Komposisi oksigen di udara adalah.95%, sementara ikan sebagai salah satu makhluk hidup yang hidup di air dan bernafas dalam air pada tekanan 1 atm hanya mengandung. % oksigen atau ppm. Ikan dan udang dapat berkembang dan hidup dengan tingkat kadar oksigen yang kurang dari ppm, namun bila kadar oksigen dalam air hanya mencapai setengahnya, maka mereka akan mengalami stress, terkena penyakit dan bahkan tidak dapat bertahan hidup. Oksigen yang terkandung dalam air disebut oksigen terlarut (Dissolved oxygen atau DO). Jumlah oksigen dalam air dapat berkurang disebabkan oleh beberapa hal seperti: respirasi hewan dan tumbuhan (seperti tanaman air dan alga), dekomposisi bahan organik yang membutuhkan oksigen, reduksi yang disebabkan oleh gas-gas lainnya di dalam air. Di dalam suatu ekosistem/kolam, perubahan oksigen terlarut terjadi secara dinamis dan faktor utama yang mempengaruhinya adalah jumlah fitoplankton. Perubahan fitoplankton berkaitan dengan jumlah ikan yang ada. Akibat dari aktifitas pada suatu ekosistem tersebut maka perlu digunakan alat-alat aerasi untuk menghindari kurangnya oksigen dalam air. Tujuan dari alat aerasi adalah untuk mempermudah oksigen masuk ke dalam air sehingga kandungan oksigen tetap tinggi. Boyd (19) diacu dalam Prasetia (5) menyatakan bahwa salah satu cara untuk meningkatkan kontak udara dengan air adalah dengan peralatan mekanis yang dapat mengaduk udara dengan air. Aerator merupakan alat mekanik yang berfungsi untuk meningkatkan nilai oksigen dalam permukaan air sehingga lebih banyak oksigen yang masuk dalam air. Alat-alat aerasi yang ada terdiri dari diffuser, venturi, pompa bawah permukaan, pompa dan semburan, aspirator dan kincir. Dari beberapa jenis yang ada kincir merupakan alat aerasi yang paling baik dari segi efisiensi dan harga. Menurut Prasetia (5), kincir air bekerja mengangkat air ke udara untuk disemburkan sehingga akan memperbesar luas permukaan kontak udara dan air. 1

14 Kincir dengan bentuk yang tidak hidrodinamis dan tidak aerodinamis akan mempunyai tahanan yang besar. Dengan adanya tahanan yang bekerja pada kincir yang berputar akan menyebabkan turunnya kecepatan putar. Dengan demikian akan mengakibatkan beberapa kerugian yang dialami kincir, diantaranya dengan daya listrik yang sama menghasilkan kecepatan yang lebih kecil. Hal ini akan memperpanjang waktu operasi sehingga pemakaian listrik menjadi lebih besar dan penggunaan jam kerja lebih panjang. Pada penelitian sebelumnya (Prasetia, 5), untuk pengembangan kincir pedal lengkung telah dilakukan uji fungsional terhadap kinerja aerator kincir tipe pedal lengkung yang dapat menurunkan konsumsi energi namun tetap menghasilkan aerasi yang efektif. Aerator tersebut terbukti mampu bekerja dengan baik. Namun pada penelitian tersebut belum dilakukan pengujian mengenai pengaruh aerasi terhadap peningkatan oksigen terlarut dalam air yaitu uji lapang di kolam dengan beban ikan. Selain itu, sistem transmisi hasil penelitian tersebut dinilai masih belum memadai sehingga masih perlu dimodifikasi lagi sehingga kecepatan kincir dapat ditingkatkan. Dalam penelitian ini akan diuji kincir pedal lengkung (Radite 6) yang dikembangkan dari hasil penelitian sebelumnya (Radite, 3) sebagai satu pilihan alat aerasi. Hasilnya diharapkan dapat memenuhi kebutuhan masyarakat akan alat aerasi yang murah dan berkualitas. Gambar 1. Konsep latar belakang penelitian

15 B. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk memodifikasi sistem transmisi dan mengukur kinerja aerator kincir tipe pedal lengkung yang dikembangkan sebelumnya. Penilaian kinerja aerator dilakukan dengan mengukur peningkatan kadar oksigen terlarut (DO) dalam air kolam, distribusi nilai oksigen terlarut di dalam kolam, diameter semburan air, coverage area dan mengukur konsumsi daya listrik yang terpakai. Modifikasi dilakukan untuk meningkatkan kecepatan putar agar menghasilkan diameter semburan air ke udara lebih jauh sehingga persentase sebaran air yang dihasilkan dari diameter semburan tersebut menjadi tinggi. 3

16 II. TINJAUAN PUSTAKA A. Air Air adalah cairan yang tidak mempunyai warna, rasa dan bau. Air merupakan komposisi kimia yang dilambangkan dengan H O, yang menandakan gabungan antara dua molekul hidrogen dan satu molekul oksigen. Secara kimia, air yang benar-benar murni jarang sekali ditemukan karena komposisi air yang begitu universal memungkinkan adanya kontaminasi terhadap air tersebut. Kualitas air ditentukan oleh banyak faktor, antara lain faktor biologi, fisik dan kimia (Boyd, 19). Dalam budidaya ikan, kualitas air didefinisikan sebagai kesesuaian air sebagai tempat hidup dan berkembang biak ikan dan biasanya hanya sedikit faktor yang sangat mempengaruhi. Kualitas air yang baik dalam suatu kolam akan meningkatkan produksi dan perkembangan ikan. Air murni mengandung gas, ion-ion inorganik dan bahan-bahan organik di dalam larutan dan bahan partikulat di dalam suatu substansi (Boyd, 19). Gasgas seperti nitrogen, oksigen dan karbondioksida mempunyai jumlah yang melimpah dalam air murni, tetapi bahan-bahan seperti amonia yang tidak diionisasikan, hidrogen sulfida dan metan dapat mencapai jumlah yang cukup tinggi dalam kondisi tertentu. B. Suhu Air Menurut Royce (197) diacu dalam Sinaga () suhu air sangat mempengaruhi kehidupan dari makhluk hidup akuatik. Tumbuh-tumbuhan dan kebanyakan dari hewan air hidup pada suhu yang sama. Setiap tumbuhan atau hewan beradaptasi pada suhu normal dari suatu musim dan sangat dirugikan oleh suhu air yang tidak normal. Suhu air yang optimal untuk suatu makhluk hidup dilihat dari berbagai macam faktor lingkungan yang ada. Suhu air yang optimal dengan kadar oksigen terlarut dan kadar garam tertentu pada suatu tempat tertentu dapat berbeda dengan tempat yang lain meskipun dengan tingkat kadar oksigen dan kadar garam yang sama (Landau, 199).

17 Suhu optimal yang aktual didasarkan pada jumlah dari reaksi internal (kebanyakan enzymatik) yang ada. Sementara enzim-enzim yang berbeda mempunyai tingkat efisiensi yang maksimal pada suhu yang berbeda, maka suhu yang optimal untuk organisme yang ada adalah suhu yang memungkinkan sebagian besar reaksi yang ada berjalan mendekati maksimum (Landau, 199). Ketika suhu berkurang di bawah suhu yang optimal, maka pertumbuhan hewan akan berkurang karena tingkat reaksi metabolisme tubuh berkurang. Penurunan suhu yang terlalu cepat akan berakibat fatal pada makhluk hidup air, walaupun terdapat banyak makhluk hidup yang bisa beradaptasi. Demikian juga dengan kenaikan suhu secara mendadak juga bisa berakibat fatal. Hal ini dikarenakan kenaikan suhu akan memacu penurunan kadar oksigen terlarut (DO) yang ada dan menaikkan kadar oksigen yang dibutuhkan oleh organisme kolam (BOD) karena meningkatnya metabolisme organisme yang ada di kolam. Suhu yang tinggi juga dapat mengakibatkan thermal death karena struktur enzim-enzim yang menopang kehidupan telah berubah dan tidak dapat lagi memenuhi reaksi yang diperlukan (Landau, 199). Suhu air juga mengontrol kerapatan air dan menentukan keseluruhan struktur suhu air itu sendiri. Suhu juga mengubah kelarutan dan secara fisiologis berpengaruh terhadap benda padat dan gas-gas yang ada sehingga akibatnya terhadap hewan harus juga dipertimbangkan (Royce, 197). Pada kolam, panas akan masuk pada permukaan air dan permukaan air akan mengalami pemanasan lebih cepat daripada air pada kedalaman yang lebih dalam. Kerapatan air (berat air per unit volume) berkurang seiring dengan naiknya suhu di atas C, permukaan air akan menjadi lebih hangat dan ringan sehingga air akan tercampur secara sendirinya dengan lapisan yang ada di bawahnya. Pembagian air kolam secara jelas menjadi lapisan hangat dan dingin disebut stratifikasi thermal. Lapisan atas yang mempunyai suhu yang lebih hangat disebut epilimnion dan lapisan di bawahnya yang mempunyai suhu yang lebih dingin disebut hypolimnion. Lapisan yang berubah secara cepat suhunya dan terletak di antara epilimnion dan hypolimnion disebut thermocline (Boyd 199) dalam (Adnan 3). 5

18 C. Oksigen Terlarut (Dissolved Oxygen) Oksigen terlarut (dissolved oxygen) adalah jumlah oksigen yang terlarut dalam air dan dinyatakan dalam mg/l. Kelarutan oksigen merupakan faktor kritis budidaya ikan secara intensif. Tingkat keberhasilan atau kegagalan usaha budidaya sering dipengaruhi oleh kemampuan petani untuk mengatasi masalah kurangnya oksigen terlarut (Boyd, 19). Atmosfir mengandung.95 % oksigen. Pada tekanan atmosfir standard (76 mm Hg), tekanan oksigen di udara sebesar 159. mmhg (Boyd 199). Tekanan oksigen dalam udara akan membawa oksigen ke dalam air sehingga tekanan oksigen dalam air sama dengan tekanan oksigen yang ada dalam udara. Ketika tekanan oksigen dalam air dan udara sama, proses penangkapan oksigen dari udara ke air berhenti dan kadar oksigen terlarut yang ada mencapai titik keseimbangan atau titik jenuh (Boyd 199). Konsentrasi oksigen terlarut pada keadaan jenuh juga akan berkurang seiring dengan naiknya suhu. Konsentrasi oksigen terlarut pada titik jenuh juga akan berkurang seiring dengan naiknya kadar garam air, tetapi akibat yang ditimbulkan tidak melebihi batas kadar garam yang ada pada air tawar. Pada tingkat kadar garam yang tinggi, air akan menyimpan oksigen terlarut sangat sedikit bila dibandingkan dengan air dengan tingkat kadar garam yang lebih rendah (Boyd 199). Konsentrasi oksigen terlarut pada titik jenuhnya akan berkurang seiring dengan berkurangnya tekanan atmosfir yang ada. Tekanan pada titik tertentu di air dipengaruhi oleh kedalaman titik tersebut di bawah permukaan laut. Tekanan air di atas titik tersebut disebut tekanan hidrostatik dan tekanan total pada titik itu yaitu tekanan hidrostatik ditambah dengan tekanan atmosfir. Kelarutan oksigen terlarut pada titik jenuhnya pada suatu titik merupakan fungsi total dari tekanan total tersebut, sehingga kenaikan kedalaman air akan menaikkan kelarutan oksigen terlarut pada titik jenuh tersebut (Boyd and Tucker, 199). Tanaman yang tumbuh dalam kolam akan menghasilkan oksigen pada saat fotosintesis dan selama siang hari tanaman tersebut akan menghasilkan oksigen dengan cepat sehingga konsentrasi oksigen terlarut dalam air akan naik hingga mencapai titik jenuhnya. Pernafasan oleh organisme yang ada dalam kolam dapat 6

19 menurunkan tingkat oksigen terlarut yang ada, pengurangan ini terjadi biasanya pada saat malam hari. Ketika kadar oksigen yang ada dalam air di bawah titik jenuhnya ada pergerakan molekul-molekul oksigen dari udara ke air. Ketika mencapai titik jenuhnya, jumlah molekul-molekul oksigen yang masuk ke air akan sama dengan jumlah yang keluar sehingga tidak terjadi pergerakan molekul. Pergerakan molekul oksigen dari air ke udara akan terjadi ketika kadar oksigen terlarut dalam air mencapai titik jenuh yang maksimal. Pengaruh tingkat oksigen terlarut pada makhluk hidup air dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 1. Pengaruh kadar oksigen terlarut terhadap organisme air yang ada di kolam (Boyd, 199) Konsentrasi oksigen terlarut Kurang dari 1 atau mg/l Akibat yang ditimbulkan Dapat sangat mematikan bila terjadi lebih dari beberapa jam -5 mg/l Pertumbuhan akan lambat jika terjadi secara terus menerus 5 mg/liter- mg/l (titik jenuh) Kondisi terbaik untuk pertumbuhan yang baik Di atas titik jenuh> ( mg/liter) Bisa berbahaya jika kondisi ini terus ada dan melebihi kapasitas kolam yang ada. Secara normal tidak ada masalah Daya kelarutan oksigen dalam air dipengaruhi oleh suhu dan salinitas, semakin tinggi suhu air dan salinitas maka semakin rendah oksigen dalam air (Mintardjo dkk, 195). Selain itu menurut Cole (1979) dan Wetzel (1975) kelarutan oksigen dalam air juga dipengaruhi oleh tekanan udara. Tekanan udara dan salinitas yang tinggi akan menurunkan kelarutan oksigen di udara. Maka peningkatan tekanan udara akan meningkatkan kelarutan oksigen dalam air. Menurut Wheaton (1977) diacu dalam Adnan (3) kelarutan oksigen dari udara ke dalam air dipengaruhi suhu air, salinitas, derajat kejenuhan air dan 7

20 turbulensi dari kontak air-udara. Turbulensi dari kontak air-udara akan efektif meningkatkan luas area kontak air dengan udara. Pelarutan oksigen ke dalam air hampir seluruhnya berkaitan dengan sirkulasi, pola arus dan turbulensi. Jumlah oksigen maksimum yang dapat terlarut dalam air pada kondisi lingkungan disebut konsentrasi oksigen terlarut jenuh (Stickney, 1973). Jika konsentrasi oksigen terlarut di bawah tingkat jenuh maka oksigen dari atmosfer akan larut ke dalam air, sedangkan jika konsentrasi melebihi tingkat jenuh maka oksigen akan lepas ke udara. Makin besar selisih konsentrasi oksigen di udara dan di air akan mempercepat proses kelarutan atau pelepasan oksigen. Transfer oksigen dari atau ke air terjadi antara lapisan permukaan air dan atmosfer (Hepher dan Pruginin, 191). D. Sistem Aerasi Aerasi adalah penambahan udara ke dalam air sehingga kadar oksigen dalam air menjadi cukup dengan bantuan alat aerasi/aerator. Aerator adalah alat mekanik yang berfungsi untuk meningkatkan oksigen yang masuk dalam air (Boyd, 19). Fungsi aerator antara lain: 1. Menambah oksigen secara langsung ke dalam air.. Mensirkulasikan atau mencampur lapisan atas air/permukaan air dengan dasar air untuk memastikan bahwa kandungan oksigen yang ada dalam air benar-benar merata. 3. Memindahkan air yang telah teraerasi dengan cepat ke area sekelilingnya sehingga air yang belum teraerasi dapat teraerasi.. Dengan lapisan sedimen organik di dalam kolam, akan menciptakan permukaan yang teroksigenisasi sehingga gas-gas dan cairan beracun seperti hidrogen sulfida dan amonia tidak dapat memasuki air. 5. Sirkulasi akan mendorong berbagai macam gas berbahaya dan nitrogen berlebih dan karbondioksida untuk lepas ke atmosfer. Menurut Boyd (199) ada dua teknik dasar dalam aerasi air kolam; yang pertama udara dimasukkan ke dalam air dengan cara dideburkan (Splasher aerators) dan yang kedua gelembung udara dilepaskan ke dalam air (Bubbler aerators). Splasher aerators mencakup pompa vertikal, pompa sprayer dan kincir aerator. Bubbler aerators terdiri dari diffuser dan aspirator pompa. Aerator

21 biasanya digerakkan oleh motor listrik. Ketika tenaga listrik tidak tersedia, aerator dapat digerakkan dengan menggunakan tenaga PTO (Power Take Off) dari traktor atau dengan menggunakan mesin diesel. Wheaton (1977) membagi alat aerasi dalam empat tipe dasar yaitu gravitasi, permukaan, diffuser dan turbin. Selain itu terdapat pula beberapa jenis yang merupakan gabungan dari tipe dasar. Aerasi sistem gravitasi bekerja dengan prinsip air terjun atau air yang dijatuhkan untuk meningkatkan interaksi antara udara-air sehingga konsentrasi oksigen dalam air meningkat. Semakin tinggi air tersebut dijatuhkan maka konsentrasi oksigennya akan semakin tinggi. Contoh dari sistem ini adalah air terjun. Aerasi permukaan adalah peralatan aerasi yang bekerja dengan cara memecah atau mengaduk permukaan air sehingga interaksi air-udara meningkat yang selanjutnya akan memperbesar laju pelarutan oksigen dalam air. Semakin besar pengadukan atau air yang terpecah maka konsentrasi oksigen akan semakin tinggi. Contoh dari aerasi permukaan adalah kincir air (Wheaton, 1977). Aerasi sistem diffuser bekerja dengan prinsip memasukkan udara atau oksigen ke dalam air dalam bentuk gelembung-gelembung udara dan oksigen dipindahkan dari gelembung-gelembung udara ke air secara difusi dari lapisan tipis gelembung. Gelembung udara yang naik ke atas permukaan air menyebabkan sirkulasi air dan memperbaharui luas permukaan air yang berhubungan langsung dengan udara. Sistem ini biasa digunakan di akuarium. Contoh dari sistem ini adalah blower (Wheaton, 1977). Aerasi sistem turbin terdiri dari sebuah propeller (baling-baling) yang terendam air yang diaerasi. Prinsip kerjanya yaitu propeller berputar sehingga terjadi sirkulasi dalam air dan menyebabkan efek aerasi pada permukaan air. Pelarutan oksigen pada aerator turbin dipengaruhi oleh laju sirkulasi, karakteristik air dan defisit oksigen dalam air (Wheaton, 1977). Menurut Chris Bird and Cassels (1996) dalam Adnan (3) tipe-tipe mekanisme kerja aerator dapat dibagi menjadi empat buah, yaitu: 1. Diffuser (diffused air) Type aerator ini tidak efisien apabila digunakan untuk kolam-kolam dengan kedalaman yang dangkal, hal ini dikarenakan aerator ini bekerja 9

22 dengan cara bergantung pada lama waktu kontak antara air dan gelembung udara yang dihasilkan. Semakin lama waktu kontak dengan air maka jumlah oksigen yang masuk ke air semakin banyak. Efisiensi aerator ini tergantung dari ukuran gelembung-gelembung udara, semakin baik gelembung udara yang dihasilkan maka semakin baik efisiensi yang dihasilkan, dan cara peletakan aerator. Aerator dapat tergantung di udara atau dibiarkan bebas di air.. Pompa bawah permukaan (submersible pumps) Penggunaan aerator tipe ini yaitu dengan cara meletakkannya di dekat dasar kolam dan meletakkan saluran pengeluarannya dekat ke permukaan air. Aerator tipe ini sangat bergantung pada ukuran dari pompa tersebut. Pompa ini akan mengalirkan dan mencampur udara dengan air, namun efeknya hanya untuk area tertentu. Aerator ini tidak banyak menambah jumlah oksigen terlarut secara langsung ke dalam air kecuali melalui difusi dengan cara mengeluarkan air yang mempunyai kualitas oksigen rendah ke atas permukaan. 3. Propeller Aspirator Aerator jenis ini sangat baik untuk mensirkulasi udara di dalam kolam, tetapi aerator tipe ini didesain untuk kolam dengan kedalaman yang lebih. Aerator tipe ini lebih baik digunakan di bendungan untuk meningkatkan produksi walaupun terkadang masih terhambat oleh dana yang mahal.. Aerator tipe kincir (Paddle wheel) Aerator tipe kincir merupakan aerator yang banyak digunakan dan telah terbukti paling efisien. Ada beberapa keuntungan tipe kincir dibandingkan dengan jenis aerator lain, yaitu: a. Mekanisme aerasi sangat efektif, menyemprotkan air ke udara sekaligus juga memasukkan udara ke dalam air. b. Fungsi sirkulasi paling baik, menghasilkan aerasi yang merata c. Konstruksinya sederhana namun handal d. Pemeliharaan mudah e. Biaya operasi rendah 1

23 Selain beberapa keuntungan diatas, aerator tipe kincir tidak seperti sistem aerator yang lain yang harus dioperasikan jam penuh untuk mendapatkan hasil yang sama. Beberapa tes menunjukkan bahwa kincir air hanya memerlukan waktu operasi maksimum selama 1 jam ( -3 menit biasanya cukup), dengan frekuensi pengoperasian tiga kali sehari, yaitu pada pagi, siang dan malam hari. Berdasarkan sumber tenaganya, kincir air dapat dibedakan menjadi beberapa jenis, antara lain: 1. Menggunakan sumber tenaga traktor/pto. Menggunakan sumber tenaga motor diesel 3. Menggunakan sumber tenaga listrik Kincir dengan desain yang baik umumnya mempunyai diameter kincir sebesar kurang lebih 9 cm dengan sudut triangular sebesar 135 (Gambar 1). Kedalaman kincir berkisar 1-15 cm dan kecepatan berkisar -9 rpm, sedangkan tenaga ideal yang dibutuhkan sebesar -1 kw. Variasi kincir yang ada tidak terlalu banyak, sebagian menggunakan kincir dengan bentuk menyilang (Gambar ). Gambar. Desain kincir dengan efisiensi tertinggi (Boyd 1991). Gambar 3. Kincir dengan bentuk pedal menyilang (Boyd 1991). 11

24 Penempatan aerator di kolam dapat dilakukan dimana saja, tapi berdasarkan hasil penelitian tempat terbaik untuk meletakkan aerator yaitu di titik tengah sisi terpanjang kolam dan menghadap ke arah sisi terpanjang kolam. Hal ini akan menyebabkan air akan dapat tersikulasi dengan baik dan merata ke seluruh area sehingga kadar oksigen yang ada dalam air mencukupi. Penempatan aerator yang tidak baik akan menyebabkan kolam tidak teraerasi secara merata sehingga kadar oksigen air hanya terkonsentrasi pada suatu area saja. Gambar. Lokasi peletakan aerator (Boyd 1991). Gambar 5. Lokasi peletakan aerator yang tepat (Boyd 1991). Salinitas mempunyai efek yang sedikit terhadap efisiensi transfer oksigen pada aerator, namun air dengan kadar garam yang tinggi akan dapat menyebabkan korosi. Untuk menghindari ini aerator sebaiknya menggunakan stainlees steel sebagai bahan pembuat, walaupun dengan biaya yang lebih mahal. Alternatif lain yaitu dengan menggunakan konstruksi mild steel dan dengan menggunakan prosedur galvanisasi konstruksi tersebut ditutupi oleh lapisan yang anti karat. 1

25 Setelah pemakaian selama enam bulan konstruksi tadi dapat dicat dengan menggunakan cat epoxy yang akan melindungi alat dari karat lebih lama lagi. Ada juga yang menggunakan cat coal-tar epoxy untuk memperlambat korosi. Selain itu beberapa pabrik di Asia seperti di Taiwan menggunakan bahan plastik sebagai bahan pembuat kincir dan setelah diuji terbukti menghasilkan kinerja yang baik. Gambar 6. Posisi penempatan kincir Beberapa posisi penempatan kincir yang terlihat pada Gambar 6. Pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Sinaga () dapat menghasilkan posisi kincir yang efektif yaitu posisi dan posisi. E. Model kincir yang digunakan Hasil penelitian yang telah dilakukan sebelumnya (Setiawan dan Adnan 3) menunjukkan hasil yang belum optimal. Hal ini didasarkan pada kebutuhan konsumsi daya yang masih besar, diameter semburan yang kecil, dan luas coverage area yang kecil. Oleh karena itu dirancang bentuk pedal yang diharapkan mempunyai tahanan dalam air yang kecil sekaligus dapat menghasilkan efek aerasi yang baik. Pada penelitian ini dicobakan bentuk pedal yang dapat keluar dari dalam air dengan sudut Ф yang sama. Hal ini dikarenakan vektor penjumlahan gaya sepanjang gaya gesek dan gaya gravitasi adalah mendekati nol. 13

26 R θ β r R Ф ψ permukaan air Gambar 7. Skema perancangan lengkung pedal (Mohsenin 197). Persamaan-persamaan model kelengkungan pedal yang digunakan adalah sebagai berikut : r = R e β / tan Ф... (9) β = -tan Ф ln (cos(θ))... (1) θ = cos -1 ( e β max / tan Ф )... (11) β max = ln (r max / R ) tan Ф... (1) Keterangan : r = vektor jari-jari atau jarak titik pusat ke permukaan air yang menyentuh kurva (cm) R = jari-jari dasar atau jarak titik pusat ke permukaan air (cm) Ф = sudut antara garis singgung kurva (pedal) dengan perpanjangan vektor jari-jari (radian) θ = sudut antara garis hubung titik pusat dan permukaan air yang menyentuh kurva dengan garis vertikal (radian) ψ = sudut antara garis singgung kurva dengan garis horisontal (radian) Kurva kelengkungan pedal seperti di atas akan mempunyai sudut Ф yang sama pada saat pedal berada pada kuadran IV (7 sudut 36 ), baik pedal 1

27 dengan lengkung 5, 35, ataupun 5. Besarnya lengkung yang beragam tersebut ternyata mempengaruhi kebutuhan daya, diameter semburan, persentase sebaran, coverage area dan coverage volume. Model perancangan kelengkungan pedal seperti tersebut di atas, diharapkan mampu memberikan hasil aerasi (diameter semburan, persentase sebaran, coverage area dan coverage volume) yang baik, kebutuhan daya yang kecil, serta mempunyai tahanan yang kecil baik didalam air maupun di udara. Dari percobaan yang telah dilakukan menunjukkan hasil yang lebih baik dibandingkan percobaan yang sebelumnya (Setiawan dan Adnan 3). a. Lengkung 5 b. Lengkung 35 c. Lengkung 5 Gambar. Plat sirip. Model kincir yang digunakan yaitu model kincir pedal lengkung hasil penelitian sebelumnya (Prasetia, 5). Pada penelitian yang telah dilakukan oleh Prasetia (5) dilaporkan bahwa efek aerasi yang terbaik dan didapat pada desain pedal dengan kelengkungan 5, jumlah lubang pada pedal adalah dan posisi pedal datar. Gambar 9. Model kincir (Prasetia, 5) 15

28 Gambar 1. Model pedal lengkung Gambar 11. Model Velg F. Memodifikasi sistem transmisi Sistem transmisi yang sudah ada dimodifikasi sehingga dihasilkan kecepatan putar yang diinginkan yaitu 1 rpm, 1 rpm dan 16 rpm. Dengan mengatur pola susunan sproket dengan mengubah jumlah roda gigi yang digunakan pada penelitian sebelumnya (Prasetia, 5). Roda gigi yang tersedia dimulai dari motor listrik dari 1 rpm (roda gigi ukuran 16) menjadi rpm (roda gigi ukuran ), lalu dari rpm (roda gigi ukuran 16) menjadi 16 rpm (roda gigi ukuran ), dan dari 16 rpm (roda gigi ukuran 1) menjadi 3 rpm (roda gigi ukuran ) atau 96 rpm (roda gigi ukuran ) atau 1 rpm (roda gigi ukuran 1). G. Transfer Oksigen Laju perubahan konsentrasi oksigen menurut Wheaton (1977) diacu dalam Adnan (3) dipengaruhi oleh luas permukaan kontak air dan udara, perbedaan konsentrasi oksigen, koefisien lapisan film dan turbulensi. Secara matematis adalah sebagai berikut: dc dt = KL( A)( Cs C)... (1) Keterangan : dc/dt = laju perubahan konsentrasi oksigen (mg/jam) KL = koefisien pelarutan oksigen (cm/jam) A = luas area kontak air-udara (cm ) C s = konsentrasi oksigen jenuh (mg/l) C = konsentrasi oksigen pada suatu waktu (mg/l) 16

29 Nilai KL yakni koefisien pelarutan oksigen, sangat sulit ditentukan. Boyd (19) menyajikan persamaan berikut untuk nilai KL: ln( Cs C1) ln( Cs C) KL( A) T =... () t t1 Keterangan: (KLA)T = koefisien pelarutan oksigen (L/jam) C s C1 C t1 t = konsentrasi oksigen jenuh (mg/l) = konsentrasi oksigen pada % jenuh (mg/l) = konsentrasi oksigen pada % jenuh (mg/l) = waktu saat konsentrasi oksigen % (menit) = waktu saat konsentrasi oksigen % (menit) T = suhu air ( C) Menurut Ridwan (1) dalam Prasetia (5), penambahan luas permukaan kontak udara dan air akan menambah laju pelarutan oksigen dalam air. Hal ini dibuktikan dengan menambahkan saringan pada aerator tipe gravitasi model corong untuk memperluas permukaan kontak udara dan air menghasilkan nilai DO yang lebih tinggi daripada corong tanpa saringan. Menurut Wheaton (1977) dan Popel (197) dalam Adnan (3), pelarutan oksigen ke dalam air melalui tiga fase perubahan yaitu gas oksigen dari udara menuju permukaan film, kemudian berdifusi melalui permukaan film dan terakhir bergerak ke dalam massa air. H. Efisiensi Menurut Soderberg (19) yang diacu dalam Sinaga (), nilai efisiensi dapat digunakan untuk mengetahui kemampuan alat aerasi untuk melarutkan oksigen. Jumlah oksigen yang ditambahkan ke dalam air selama waktu tertentu dan pada tingkat energi tertentu dinyatakan dengan satuan kg O /kw-jam, digunakan oleh pabrik aerator sebagai ukuran dari standard efisiensi aerasi (SAE). Menurut Echenfelder, 1969 diacu dalam Wheaton (1977), laju pelarutan oksigen baku untuk aerator tipe permukaan berkisar antara 1.9 sampai.3 kg O /kw-jam, sedangkan untuk aerator tipe turbin penyemprot efisiensi oksigenisasi 17

30 berkisar antara 1.5 sampai 1. kg O /kw-jam. Menurut Riyanto (199) nilai efisiensi mekanis untuk kincir air adalah.3133 kg O /kw-jam dan untuk aire- O adalah 1.99 kg O /kw-jam, sedangkan standard efisiensi aerasi oksigen untuk kincir air adalah kg O /kw-jam dan untuk aire-o sebesar 1.93 kg O /kw-jam. 1

31 III. METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian Modifikasi sistem transmisi dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Budidaya Pertanian, Departemen Teknik Pertanian IPB, Darmaga, Bogor, Jawa Barat. Pengujian lapang kincir aerator pedal lengkung dan pengujian diameter semburan ini dilakukan di Balai Budidaya Air Tawar (BBAT), Sukabumi, Jawa barat. Waktu penelitian adalah dari bulan Agustus sampai bulan Desember 6. Pelaksanaan penelitian ini terbagi menjadi tiga tahapan, yaitu persiapan, pelaksanaan penelitian di lapang dan penulisan laporan. B. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang dipergunakan dalam penelitian ini yaitu satu buah kincir hasil penelitian sebelumnya (Prasetia, 5). Gambar 1. Aerator (Prasetia, 5) Spesifikasi kincir adalah sebagai berikut : 1. Berat total (kincir dan rangka) kg.. Diameter lubang pedal 16 mm. 3. Jumlah pedal buah.. Diameter kincir Rangka pengujian berukuran mm x mm x 71 mm. 6. Sumber tenaga motor listrik 1 HP dengan putaran stasioner 1 rpm. 19

32 Bahan modifikasi terdiri dari: a. Bearing sebagai bantalan poros. b. Besi poros ukuran 1 inchi. c. Baud dan mur untuk merangkai dan mengunci satu bagian dengan bagian lainnya. d. Roda gigi dan rantai untuk mentransmisikan atau menyalurkan tenaga sekaligus mereduksi kecepatan putaran dari motor listrik. e. Spi sebagai pengunci kincir dan roda gigi ke poros. Gambar 13. Digital Clamp meter (Krisbow RE66) Alat instrumentasi yang digunakan pada saat pengujian, adalah : a. Digital Clamp meter (Krisbow RE66) Clamp meter digunakan untuk mengukur tegangan dan arus listrik yang dikonsumsi baik dalam kondisi tanpa beban maupun dengan beban. Gambar 1. Digital Tachometer (Yokogawa TM-3)

33 b. Digital Tachometer (Yokogawa TM-3) Tachometer digunakan untuk mengukur putaran motor baik tanpa beban maupun setelah diberikan beban. c. Digital Camera (Canon Power Shot A) Digital Camera digunakan untuk mengambil gambar semburan air yang dihasilkan oleh aerator serta untuk memperlihatkan semburan air yang dihasilkan. Gambar 15. Dissolved Oxygen meter (TOA DO-A) d. Dissolved Oxygen meter (TOA DO-A) DO (dissolved oxygen) meter digunakan untuk mengukur kadar oksigen di dalam kolam. C. Metode Penelitian C.1. Memodifikasi sistem transmisi Sistem transmisi yang digunakan adalah rantai dan roda gigi. Sistem ini dipilih untuk menggantikan sistem transmisi yang telah digunakan sebelumnya yaitu sabuk dan puli. Sistem transmisi rantai dan sproket dipilih karena tidak ada slip dibandingkan dengan sistem sabuk dan puli. Pada penelitian sebelumnya 1

34 (Prasetia, 5), sistem transmisi ini terdapat tiga kali reduksi kecepatan putar dari motor listrik yaitu 3 rpm, 96 rpm dan 1 rpm. Dikarenakan kecepatan putar tersebut kurang efektif dalam menyebarkan air ke udara maka dilakukan modifikasi yaitu dengan mengubah jumlah gigi sproket pada pereduksian kedua yang sebelumnya berukuran menjadi 3. Sehingga dihasilkan penurunan kecepatan putar dari motor 1 rpm (roda gigi ukuran 16) menjadi rpm (roda gigi ukuran ), selanjutnya dari rpm (roda gigi ukuran 16) menjadi rpm (roda gigi ukuran 3), dan dari rpm (roda gigi ukuran 1) menjadi 117 rpm (roda gigi ukuran ) atau 13 rpm (roda gigi ukuran 1) atau 157 rpm (roda gigi ukuran 1) dengan penggantian sproket pada poros akhir. Dengan perhitungan sebagai berikut : A. Kecepatan putar maksimal yang diinginkan adalah 157 rpm Rasio yang digunakan adalah 1 : 157 = 9.17 Transmisi 1 : 16 = 3 Transmisi 3 : 16 =.375 Transmisi 3 1 : 1 = 1.6 Rasio total dihasilkan = 3 x.375 x 1.6 = 9.16 Perhitungan nilai kecepatan putar maksimal adalah: 1 rpm : 9.16 = 157. rpm B. Kecepatan putar sedang yang diinginkan adalah 13 rpm Rasio yang digunakan adalah 1 : 13 = 1.3 Transmisi 1 : 16 = 3 Transmisi 3 : 16 =.375 Transmisi 3 1 : 1 = 1.5 Rasio total dihasilkan = 3 x.375 x 1.5 = 1.69 Perhitungan nilai kecepatan putar maksimal adalah: 1 rpm : 1.69 = 13.7 rpm

35 C. Kecepatan putar minimal yang diinginkan adalah 117 rpm Rasio yang digunakan adalah 1 : 117 = 1.31 Transmisi 1 : 16 = 3 Transmisi 3 : 16 =.375 Transmisi 3 : 1 = 1.71 Rasio total dihasilkan = 3 x.375 x 1.71 = 1.1 Perhitungan nilai kecepatan putar maksimal adalah: 1 rpm : 1.1 = rpm Gambar 16. Modifikasi sistem transmisi Menurut Wheaton (1977) Proses penambahan oksigen ke dalam air tergantung juga pada kekuatan aerator dalam mengagitasi permukaan air, dimana semakin kuat agitasi yang ditimbulkan maka akan semakin besar proses pemindahan oksigen terjadi melalui proses difusi. C.. Perlakuan dalam penelitian perbedaan putaran kincir Perlakuan dalam penelitian ini adalah perbedaan putaran kincir, yaitu 1 rpm, 1 rpm dan 16 rpm. Masing-masing perlakuan terdiri dari tiga kali ulangan. Perlakuan dengan perbedaan putaran kincir ini berlaku untuk pengukuran oksigen terlarut, diameter semburan dan besarnya daya yang dihasilkan. 3

36 C.3. Pengukuran oksigen terlarut Pengukuran Oksigen terlarut dibagi menjadi tahap, yaitu penelitian pendahuluan dan penelitian utama. Kedalaman air kolam 1 cm. Pengukuran kadar oksigen terlarut dilakukan dengan tiga titik kedalaman yaitu permukaan ( cm), tengah ( cm) dan dasar ( cm). Satu titik pengukuran merupakan rata-rata dari tiga kali ulangan. Skema pengukuran disajikan pada lampiran 1. Titik 1 Permukaan cm Titik Tengah cm Titik 3 Dasar 1cm Gambar 17. Pengukuran kadar oksigen dengan tiga titik kedalaman 3 1 Gambar 1. Pemb agian kolam menjadi empat bagian

37 C.3.1. Penelitian pendahuluan Penelitian pendahuluan bertujuan untuk mengetahui kondisi awal kolam sehingga didapatkan gambaran umum tentang kondisi oksigen terlarut sepanjang hari ( jam), dan didapatkan waktu yang tepat untuk pengoperasian kincir. Untuk kepentingan pengukuran tersebut, kolam dibagi menjadi empat titik pengukuran dan setiap titik diukur setiap satu jam sekali selama jam tanpa pengoperasian kincir. Pengamatan ini dilakukan selama tiga hari. Pada kolam berdimensi m x 15 m dengan kedalaman air 1. m. C.3.. Penelitian utama Pada penelitian utama data hasil penelitian pendahuluan didapatkan waktu pengoperasian kincir. Kolam dibagi menjadi 1 titik pengukuran (Gambar 19) dan setiap titik dibagi lagi menjadi tiga titik kedalaman. Tiga titik kedalaman tersebut ditentukan berdasarkan kedalaman kolam tersebut, yaitu permukaan kolam, tengah kolam dan dasar kolam. Penempatan aerator pada saat pengukuran yaitu pada posisi di sisi terpanjang kolam dan menghadap ke arah sisi terpanjang kolam. m m Gambar 19. Titik-titik pengukuran kadar oksigen pada kolam 5

38 Selain untuk mengukur kadar oksigen dalam kolam, adapun pengukuran yang dilakukan adalah distribusi nilai oksigen terlarut di dalam kolam, diameter semburan air, coverage area dan coverage volume. Distribusi nilai oksigen terlaru t di dalam kolam dilihat untuk menentukan apakah kolam sudah teraerasi dengan baik atau tidak. Tujuan dari pengamatan ini adalah menentukan tingkat penyebaran/distribusi oksigen yang dihasilkan kincir. Hasil dari pengamatan ini berupa kontur. Dengan menggunakan hasil pengukuran kadar oksigen pada pengamatan utama dengan pengoperasian aerator diolah menggunakan komputer dengan program surfer. Pengukuran diameter semburan, lebar semburan, persentase sebaran air, coverage area dan coverage volume dilakukan dengan mengambil gambar pada saat kincir beroperasi dengan menggunakan kamera digital. Gambar digital tersebut kemudian diolah menggunakan komputer dengan program Microsoft Excel dan AutoCAD. Diameter semburan adalah besarnya lingkaran semburan yang dapat dihasilkan kincir. Pengolahan gambar dengan program Microsoft Excel dilakukan untuk mendapatkan diameter semburan air yaitu dengan membuat lingkaran pada gambar dengan pusat lingkaran poros kincir. Setelah diketahui ukurannya kemudian dibandingkan dengan benda pembanding yang telah diketahui ukuran pada gambar dan ukuran sebenarnya (persamaan 3). D ny = D g x P g P ny... (3) Keterangan : Dny = diameter semburan air sesungguhnya (cm) D g = diameter semburan air pada gambar digital (cm) P ny = panjang benda acuan sesungguhnya (cm) P g = panjang benda acuan pada gambar digital (cm) Lebar semburan didapatkan dengan mengambil gambar semburan dari samping alat. Untuk mendapatkan lebar semburan air dibuat bujur sangkar dengan lebar sesuai lebar semburan air pada gambar, kemudian dibandingkan dengan benda pembanding yang telah diketahui ukuran sebenarnya (persamaan ). 6

39 Gambar. Metode pengukuran lebar semburan. L ny = L g x P P g ny... () Keterangan : L ny = lebar semburan air sesungguhnya (cm) L P P g ny g = lebar semburan air pada gambar digital (cm) = panjang benda acuan sesungguhnya (cm) = panjang benda acuan pada gambar digital (cm) Penentuan persentase sebaran air di udara berdasarkan banyak sedikitnya jumlah butiran air yang berada di atas permukaan air yang terdapat pada gambar digital. Persentase sebaran air dihitung berdasarkan perbandingan coverage area terhadap luas lingkaran yang berada di atas air pada diameter semburan tersebut. Coverage area atau luas penutupan merupakan luas daerah di atas permukaan air yang tertutupi oleh butiran-butiran air pada diameter tersebut. Penentuan besarnya coverage area dilakukan dengan mengolah gambar digital menggunakan program AutoCAD. Luas daerah penutupan air di udara dibatasi dengan polyline, kemudian diberikan perintah (command) massprop. Hasil luasan yang ditampilkan tersebut dibandingkan dengan luas benda pembanding yang telah diketahu i luas pada gambar dan ukuran sebenarnya. Coverage volume merupakan hasil perkalian antara coverage area dengan lebar semburan air. Pengukuran ini digunakan untuk menentukan volume kontak udara dengan air. Hal ini berkaitan erat dengan besarnya kelarutan oksigen kedalam air. 7

40 Batasan butiran air terjauh Gambar 1. Metode pengukuran coverage area dan persentase sebaran CA = ny CAg x LP ny LP g... (5) Keterangan : CAny = coverage area sesungguhnya (cm ) CA g = coverage area pada gambar digital (inchi LPny = luas benda pembanding sesungguhnya (cm ) LP g = luas benda pembanding pada gambar digital (inchi ) ) C.. Pengukuran daya listrik Pengukuran daya dilakukan dengan menggunakan clamp meter. Pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui konsumsi daya listrik rata-rata selama operasi aerator. Salah satu kabel pada motor listrik dimasukkan kedalam alat, sehingga diperoleh besarnya kuat arus yang masuk ke motor penggerak. Untuk m engukur besarnya tegangan dilakukan dengan memasukkan kedua jarum tester ke dalam lubang stop kontak listrik. Daya adalah hasil perkalian antara tegangan, arus, dan efisiensi Untuk pengukuran daya pada motor satu fase digunakan persamaan (6) (Boyd 1991). P = V I η... (6) Keterangan : P = d aya yang masuk ke motor penggerak (watt) V = tegangan pada saat operasi (volt) I = arus pada saat operasi (ampere) η = faktor daya (.)

41 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pengukuran Oksigen Terlarut A.1. Penelitian pendahuluan Penelitian pendahuluan bertujuan untuk menentukan waktu yang tepat untuk pengoperasian kincir secara optimal. Berdasarkan dari hasil pengukuran di lapangan, didapatkan kadar oksigen kolam tertinggi sebesar.7 mg/l pada titik satu,.57 mg/l pada titik dua, 3.63 mg/l pada titik tiga dan 5.3 mg/l pada titik empat. Waktu pengamatan berkisar sekitar antara pukul Sementara untuk kadar oksigen terendah pada titik satu sebesar.63 mg/l,. mg/l pada titik dua,.9 mg/l pada titik tiga dan.95 pada titik empat. Waktu pengamatan berkisar antara.-6.. Gambar. Hasil pre-test penelitian pendahuluan nilai kadar oksigen kolam Pada Gambar dapat dilihat bahwa kecenderungan kadar oksigen menurun pada kolam dimulai dari pukul 1. dan terus turun sampai pukul. pagi dan naik kembali pada pukul.. Waktu pengoperasian kincir air yang paling tepat yaitu pada saat kadar oksigen kolam turun secara maksimal.berdasarkan grafik dapat dilihat bahwa kadar oksigen kolam menurun 9

42 dan nilai konsentrasi oksigen terlarut dibawah 3 mg/l sekitar pukul. sampai pukul 1.. Dari hasil tersebut maka ditentukan waktu pengoperasian kincir yaitu pada pukul.-1.. Data terperinci disajikan pada Lampiran 1. Terlihat pada kolam tanpa kincir air tibanya saat ambang kritis oksigen berlangsung lebih cepat. Hal ini menurut Boyd (191), terjadi karena oksigen dalam tambak hanya dihasilkan pada siang hari melalui proses fotosintesa dan difusi. Setelah matahari tenggelam proses fotosintesa berhenti namun proses respirasi oleh plankton, beban ikan yang ada dalam kolam tersebut serta dekomposisi bahan organik terus berlangsung sehingga dengan cepat terjadi pengurangan oksigen pada kolam ikan. Selain itu penurunan kadar oksigen juga dapat terjadi disebabkan oleh faktor-faktor luar yang ada. Menurut Boyd (199) ada beberapa faktor yang mempengaruhi kadar oksigen air kolam, antara lain: 1. Faktor fisik, mencakup cuaca, tekanan udara, iklim dan suhu. Faktor kimia, mencakup salinitas, ph dan zat-zat kimia yang ada dalam kolam 3. Tumbuhan air yang ada dalam kolam, termasuk alga dan ganggang. Organisme yang ada di kolam. Faktor lain yang cukup berpengaruh terhadap waktu pengoperasian yaitu adanya peralihan musim dari musim kemarau ke musim penghujan yang terjadi pada saat penelitian berlangsung. Ada beberapa ikan sebagai salah satu contoh organisme kolam yang tidak bisa langsung mengambil oksigen dari udara, sehingga dampak fisik yang terjadi pada saat penelitian pendahuluan berlangsung, lebih dari 1-15 ikan/hari yang mati akibat kekurangan oksigen dalam kolam tersebut, terutama ikan-ikan kecil yang berukuran 3-5 cm. A.. Penelitian utama Setelah didapat waktu pengoperasian kincir yaitu pada pukul.-., maka selanjutnya kincir dapat diujicoba untuk mengetahui kemampuan kincir dalam meningkatkan kadar oksigen di kolam. Pengujian dilakukan dengan tiga perlakuan perbedaan putaran kincir yaitu 117 rpm, 13 rpm dan 157 rpm dan tiga 3

43 titik kedalaman. Pada kolam ikan berukuran 15m xm dan kedalaman air 1 cm dengan beban sekitar lebih dari 1 ekor ikan. Disajikan dalam grafik dibawah ini Gambar 1-6 dan terperinci pada Lampiran -6. Pengukuran pada penelitian utama ini dengan melakukan pengukuran 1 titik dan tiga titik kedalaman. Posisi 1 titik ini berdasarkan pada Gambar 19. Gambar 3. Grafik kadar oksigen terlarut pada kolam dengan Kincir Air di permukaan kolam dengan kecepatan putar 117 rpm. Pada Gambar 3 terlihat bahwa konsentrasi oksigen terlarut maksimum sebesar.67 mg/l pada titik di permukaan pada pukul., dan oksigen terendah setelah memakai kincir air yaitu pada titik pada pukul 3. yaitu sebesar 3.1 mg/l. Dengan batasan kondisi ambang kritis oksigen yaitu 3 mg/l untuk kolam pada permukaan kolam dengan kecepatan putar 117 rpm dapat menghasilkan bahwa keadaan oksigen pada kolam tersebut menunjukkan pertumbuhan yang lebih baik daripada saat tanpa menggunakan kincir air. Pada Gambar diperoleh konsentrasi oksigen terlarut maksimum sebesar.76 mg/l pada titik di permukaan pada pukul., dan oksigen terendah setelah memakai kincir air yaitu pada titik pada pukul 3. yaitu sebesar 3.6 mg/l. Kadar oksigen yang dihasilkan pada permukaan kolam dengan kecepatan putar 13 rpm lebih tinggi dibandingkan dengan pengukuran pada kecepatan putar 117 rpm. 31

44 Gambar. Grafik kadar oksigen terlarut pada kolam dengan Kincir Air pada permukaan kolam dengan kecepatan putar 13 rpm. Gambar 5. Grafik kadar oksigen terlarut pada kolam dengan Kincir Air pada permukaan kolam dengan kecepatan putar 157 rpm. Pada gambar 5, pengukuran maksimum oksigen yang terlarut dengan kecepatan putar 157 rpm yaitu sebesar. mg/l pada titik 1 di permukaan kolam pada pukul 3., dan oksigen terendah yaitu pada titik 3 pukul. yaitu 3

45 sebesar 3. mg/l. Hal ini menunjukkan hasil yang lebih maksimal dibandingkan kedua kecepatan putar yang lebih rendah yaitu 117 rpm dan 13 rpm yang terjadi pada pengukuran permukaan kolam. Hal ini terjadi karena proses turbulensi akan sangat berpengaruh terhadap proses difusi. Semakin kuat turbulensi yang diakibatkan putaran kincir air maka akan lebih besar dan cepat proses difusi oksigen yang terjadi. Gambar 6. Grafik kadar oksigen terlarut pada kolam dengan Kincir Air pada kedalaman cm dari permukaan kolam dengan kecepatan putar 117 rpm. Pada Gambar 6 dapat dihasilkan bahwa konsentrasi oksigen terlarut maksimum sebesar.1 mg/l pada titik 1 di tengah kolam pada pukul., dan oksigen terendah setelah memakai kincir air yaitu pada titik 3 pada pukul. yaitu sebesar.7 mg/l. Pada Gambar 7, pengukuran maksimum oksigen yang terlarut dengan kecepatan putar 13 rpm yaitu sebesar. mg/l pada titik 1 di tengah kolam pada pukul., dan oksigen terendah yaitu pada titik 3 pada pukul. yaitu sebesar.9 mg/l. 33

46 Gambar 7. Grafik kadar oksigen terlarut pada kolam dengan Kincir Air pada kedalaman cm dari permukaan kolam dengan kecepatan putar 13 rpm. Gambar. Grafik kadar oksigen terlarut pada kolam dengan Kincir Air pada kedalaman cm dari permukaan kolam dengan kecepatan putar 157 rpm. Pada Gambar, pengukuran maksimum oksigen yang terlarut dengan kecepatan putar 157 rpm yaitu sebesar.63 mg/l pada titik 6 di tengah kolam pada pukul 3., dan oksigen terendah yaitu pada titik pada pukul 3. yaitu sebesar 3.3 mg/l. Pada pengukuran di titik tengah ini, memiliki kadar oksigen yang lebih rendah daripada pengukuran pada permukaan kolam. Hal ini 3

47 disebabkan juga karena faktor kontak udara dengan air pada tengah kolam itu tidak secara langsung, sehingga untuk meningkatnya kadar oksigen di tengah kolam ini untuk meningkatkan kadar oksigen kolam dengan proses pencampuran oksigen antara permukaan dan tengah kolam. Gambar 9. Grafik kadar oksigen terlarut pada kolam dengan Kincir Air pada kedalaman cm dari permukaan kolam dengan kecepatan putar 117 rpm. Gambar 3. Grafik kadar oksigen terlarut pada kolam dengan Kincir Air pada kedalaman cm dari permukaan kolam dengan kecepatan putar 13 rpm. 35

48 Pada Gambar 9 terlihat bahwa konsentrasi oksigen terlarut maksimum sebesar.1 mg/l pada titik pada dasar kolam pada pukul., dan oksigen terendah setelah memakai kincir air yaitu pada titik pada pukul 5. yaitu sebesar. mg/l. Pada Gambar 3, pengukuran maksimum oksigen yang terlarut dengan kecepatan putar 13 rpm yaitu sebesar.37 mg/l pada titik di dasar kolam pada pukul., dan oksigen terendah yaitu pada titik 5 pada pukul 3. yaitu sebesar.97 mg/l. Gambar 31. Grafik kadar oksigen terlarut pada kolam dengan Kincir Air pada kedalaman cm dari permukaan kolam dengan kecepatan putar 157 rpm. Pada Gambar 31, pengukuran maksimum oksigen yang terlarut dengan kecepatan putar 157 rpm yaitu sebesar.6 mg/l pada titik 9 di dasar kolam pada pukul., dan oksigen terendah yaitu pada titik pada pukul 5. yaitu sebesar 3 mg/l. Pada pengukuran dasar kolam ini ada beberapa pengukuran menghasilkan nilai di bawah ambang kritis yaitu di bawah nilai 3 mg/l. Hal ini disebabkan bagian dasar kolam terlalu jauh kontak dengan udara, dan hanya bisa melakukan kontak langsung dengan bagian tengah kolam. Pada saat kondisi nilai kadar oksigen di kolam tersebut menurun dengan beberapa organisme kolam yang membutuhkan respirasi, maka terlihat sifat fisik ikan yang mulai mencari oksigen di permukaan kolam. Tetapi, ikan yang mati pada saat kincir air diaktifkan lebih sedikit, 1- ikan/hari bahkan hampir tidak ada yang mati. 36

49 Dengan batasan kondisi ambang kritis oksigen yaitu 3 mg/l pada kolam dengan kincir air ternyata terdapat beberapa titik yang merupakan titik terendah pada pengukuran seperti pada titik, posisi di dasar kolam pada kecepatan putar 117 rpm terjadi pada pukul 3. dan 5.. Hal ini lebih baik daripada saat tidak menggunakan kincir air, kondisi di bawah ambang kritis terjadi pada pukul. sampai 1. pagi. Ini menunjukkan pemakaian kincir air pada kolam dengan beban ikan tersebut sangat berpengaruh nyata. A..1. Distribusi oksigen dalam permukaan kolam Pada penelitian sebelumnya (Sinaga, ), penempatan aerator di kolam akan menentukan tingkat sirkulasi oksigen yang ada di kolam. penempatan aerator yang paling tepat yaitu pada posisi dan. Posisi yaitu posisi dimana aerator dipasang pada titik tengah kolam dan menghadap ke arah sisi terpanjang kolam, sedangkan posisi yaitu posisi dimana posisi aerator ditempatkan di sisi terpanjang kolam dan menghadap ke arah sisi terpanjang kolam. Hal ini bertujuan agar air tersikulasi dengan merata. Hal yang sulit dilakukan di kolam ikan percobaan ini yaitu dengan menggunakan posisi yaitu posisi aerator berada tepat di tengah kolam. Hal ini dikarenakan dasar kolam ikan yang menjadi lahan penelitian tersebut telah di semen permanen. Faktor ini akan mengakibatkan ketidak seimbangan alat aerator pada saat pengoperasian karena adanya tekanan putaran terhadap air dan kaki penopang alat aerator yang kaku dan hanya menempel saja pada dasar kolam sehingga kemungkinan besar alat aerator akan terbalik. Oleh karena itu, posisi yang diambil untuk pengukuran ini yaitu posisi seperti yang telah terlihat pada Gambar 6. Tingkat penyebaran oksigen dapat dinyatakan dalam bentuk kontur yang merupakan hasil dari olah data yang dilakukan pada saat pengukuran kadar oksigen dalam air pada waktu penelitian utama. Dengan pembagian kolam menjadi 1 titik seperti terlihat pada Gambar 19. Pada kontur terlihat jelas perbedaan warna dari tiap daerah aliran. Daerah yang memiliki kadar oksigen lebih tinggi akan terlihat warna lebih terang/putih, dan daerah yang memiliki kadar oksigen yang lebih rendah akan terlihat lebih gelap/hitam. Tingkat penyebaran oksigen dapat dilihat pada Gambar

50 Pada Gambar 3 terlihat kontur penyebaran oksigen pada permukaan kolam pada pukul 1 dengan menggunakan kecepatan putar 117 rpm. Pada Gambar 3.a. kadar oksigen tertinggi terlihat dengan nilai.67 mg/l pada titik. Pada Gambar 3.b. kadar oksigen terendah terlihat dengan nilai 3.1 mg/l pada titik a b c d e Gambar 3. Distribusi oksigen di permukaan pada 117 rpm a. Posisi pukul, b. Posisi pukul 3, c.posisi pukul, d. Posisi pukul 5, e. Posisi pukul

51 Pada Gambar 33 terlihat kontur penyebaran oksigen pada permukaan kolam pada pukul 1 dengan menggunakan kecepatan putar 13 rpm. Pada Gambar 33.a. kadar oksigen tertinggi terlihat dengan nilai.76 mg/l pada titik. Pada Gambar 33.b. kadar oksigen terendah terlihat dengan nilai 3.6 mg/l pada titik a b c d e Gambar 33. Distribusi oksigen di Permukaan pada 13 rpm a. Posisi pukul, b. Posisi pukul 3, c.posisi pukul, d. Posisi pukul 5, e. Posisi pukul 39

52 Pada Gambar 3 terlihat kontur penyebaran oksigen pada permukaan kolam pada pukul 1 dengan menggunakan kecepatan putar 157 rpm. Pada Gambar 3.b. kadar oksigen tertinggi terlihat dengan nilai. mg/l pada titik 1. Pada Gambar 3.b. kadar oksigen terendah terlihat dengan nilai 3.7 mg/l pada titik a b c d e Gambar 3. Distribusi oksigen di Permukaan pada 157 rpm a.posisi pukul, b. Posisi pukul 3, c.posisi pukul, d. Posisi pukul 5, e. Posisi pukul

53 Pada Gambar 35 terlihat kontur penyebaran oksigen pada kedalaman cm di bawah permukaan air kolam pada pukul 1 dengan menggunakan kecepatan putar 117 rpm. Pada Gambar 35.a. kadar oksigen tertinggi terlihat dengan nilai.1 mg/l pada titik 1. Pada Gambar 35.c. kadar oksigen terendah terlihat dengan nilai.7 mg/l pada titik a b c d e Gambar 35. Distribusi oksigen pada kedalaman cm di bawah permukaan air pada 117 rpm a. Posisi pukul, b. Posisi pukul 3, c.posisi pukul, d. Posisi pukul 5, e. Posisi pukul 1

54 Pada Gambar 36 terlihat kontur penyebaran oksigen pada kedalaman cm di bawah permukaan air kolam pada pukul 1 dengan menggunakan kecepatan putar 13 rpm. Pada Gambar 36.a. kadar oksigen tertinggi terlihat dengan nilai. mg/l pada titik 1. Pada Gambar 36.c. kadar oksigen terendah terlihat dengan nilai.9 mg/l pada titik a b c d e Gambar 36. Distribusi oksigen pada kedalaman cm di bawah permukaan air pada 13 rpm a. Posisi pukul, b. Posisi pukul 3, c. Posisi pukul, d. Posisi pukul 5, e. Posisi pukul

55 Pada Gambar 37 terlihat kontur penyebaran oksigen pada kedalaman cm di bawah permukaan air kolam pada pukul 1 dengan menggunakan kecepatan putar 157 rpm. Pada Gambar 37.a. kadar oksigen tertinggi terlihat dengan nilai.5 mg/l pada titik 1. Pada Gambar 37.b. kadar oksigen terendah terlihat dengan nilai 3.3 mg/l pada titik a b c d e Gambar 37. Distribusi oksigen pada kedalaman cm di bawah permukaan air pada 157 rpm a. Posisi pukul, b. Posisi pukul 3, c.posisi pukul, d. Posisi pukul 5, e. Posisi pukul 3

56 Pada Gambar 3 terlihat kontur penyebaran oksigen pada kedalaman cm di bawah permukaan air kolam pada pukul 1 dengan menggunakan kecepatan putar 117 rpm. Pada Gambar 3.a. kadar oksigen tertinggi terlihat dengan nilai.1 mg/l pada titik. Pada Gambar 3.d. kadar oksigen terendah terlihat dengan nilai. mg/l pada titik a b c d e Gambar 3. Distribusi oksigen pada kedalaman cm di bawah permukaan air pada 117 rpm a. Posisi pukul, b. Posisi pukul 3, c.posisi pukul, d. Posisi pukul 5, e. Posisi pukul

57 Pada Gambar 39 terlihat kontur penyebaran oksigen pada kedalaman cm di bawah permukaan air kolam pada pukul 1 dengan menggunakan kecepatan putar 13 rpm. Pada Gambar 39.a. kadar oksigen tertinggi terlihat dengan nilai.37 mg/l pada titik. Pada Gambar 39.b. kadar oksigen terendah terlihat dengan nilai.97 mg/l pada titik a b c d e Gambar 39. Distribusi oksigen pada kedalaman cm di bawah permukaan air pada 13 rpm a. Posisi pukul, b. Posisi pukul 3, c.posisi pukul, d. Posisi pukul 5, e. Posisi pukul 5

58 Pada Gambar terlihat kontur penyebaran oksigen pada kedalaman cm di bawah permukaan air kolam pada pukul 1 dengan menggunakan kecepatan putar 157 rpm. Pada Gambar.a. kadar oksigen tertinggi terlihat dengan nilai.6 mg/l pada titik 9. Pada Gambar.d. kadar oksigen terendah terlihat dengan nilai 3. mg/l pada titik a b c d e Gambar. Distribusi oksigen pada kedalaman cm di bawah permukaan air pada 157 rpm a. Posisi pukul, b. Posisi pukul 3, c.posisi pukul, d. Posisi pukul 5, e. Posisi pukul 6

59 Kontur-kontur yang terlihat pada Gambar 3-, titik merupakan hasil penambahan oksigen yang terendah dari seluruh pengukuran. Hal ini disebabkan karena posisi aerator dengan titik ini paling jauh. Perbedaan distribusi penyebaran oksigen pada setiap kedalaman tidak terlihat perbedaan secara signifikan. Setiap tingkat kedalaman terlihat tidak berbeda jauh dengan kedalaman yang lain.tingkat sirkulasi oksigen yang lebih baik dan efektif akan menyebabkan ikan lebih mendapat oksigen yang cukup, terutama pada saat-saat kritis dan dapat meningkatkan produktivitas ikan itu sendiri. A... Luas Daerah Penutupan Air (Coverage Area) Coverage area ditentukan berdasarkan luas semburan air di udara yang dihitung menggunakan perbandingan benda acuan standar pada gambar. Besarnya coverage area dihitung dengan menggunakan program AutoCAD. Coverage area ini dihitung dengan menggunakan pengujian dengan perbedaan kecepatan putar yaitu 117 rpm, 13 rpm dan 157 rpm. Coverage area yang terbesar adalah 11cm yaitu hasil dari pengujian pada perlakuan kecepatan putar 157 rpm dapat dilihat pada Gambar 1. Coverage area terkecil adalah 35 cm yaitu hasil dari perlakuan kecepatan putar 117 rpm. Gambar 1. Pengujian dengan kecepatan putar 157 rpm Hasil penelitian yang dilakukan oleh Adnan (3) menunjukkan coverage area yang lebih kecil, dimana coverage area yang terbesar adalah 3131 cm yang dihasilkan pada perlakuan pedal ujung lengkung, pemasangan radial, dan 7

60 jumlah lubang. Coverage area terkecil adalah 695 cm pada perlakuan pedal ujung datar, pemasangan offset, dan jumlah lubang. Hal ini dipengaruhi oleh kelengkungan pedal, dan kecepatan putar operasi. Dan hasil penelitian yang dilakukan oleh Prasetia (5) menunjukkan Coverage area yang lebih kecil pula, dimana coverage area terbesar adalah 3761 cm yang dihasilkan pada perlakuan pedal lengkung 5, lubang, kemiringan, dan kecepatan putar 1 rpm. Coverage area terkecil adalah 36 cm yang didapat pada perlakuan pedal lengkung 35, lubang, kemiringan 3, dan kecepatan putar 3 rpm. Pada dasarnya semakin besar diameter semburan yang dihasilkan maka coverage area yang dihasilkan juga semakin besar. Konsumsi daya yang diperlukan untuk setiap perlakuan tidak begitu besar. B. Pengukuran daya listrik Daya listrik yang dipakai oleh kincir menentukan biaya operasi yang akan dikeluarkan. Daya pengoperasian kincir rata-rata yang dihasilkan pada kecepatan putar 117 rpm adalah 56 watt, pada kecepatan putar 13 rpm adalah 595 watt, dan pada kecepatan putar 157 rpm adalah 6 watt. Daya kincir dipengaruhi oleh kedalaman kincir pada saat pengoperasian, semakin dalam kincir diletakkan dari permukaan kolam maka semakin besar daya yang akan dibutuhkan. Pada pengujian ini kedalaman untuk pengoperasian kincir adalah 5 cm dari atas permukaan kolam. Daya kincir tidak mempengaruhi kenaikan oksigen yang terjadi di dalam kolam, semakin besar daya yang dibutuhkan belum tentu semakin besar kenaikan oksigen yang ada dalam kolam. Pengujian aerator yang telah dilakukan sebelumnya oleh Adnan (3) menghasilkan konsumsi daya yang terkecil adalah 56 watt dengan model perlakuan bentuk pedal ujung datar, pemasangan pedal radial, jumlah lubang tiap pedal 3. Konsumsi daya terbesar adalah 65 watt dengan perlakuan pedal ujung lengkung, pemasangan pedal radial, dan jumlah lubang. sedangkan pengujian aerator yang dilakukan oleh Prasetia (5), menghasilkan konsumsi daya yang terkecil adalah 51 watt yang dibutuhkan pada saat pengujian lengkung 35, lubang 3, kemiringan 3, dan kecepatan putar 96 rpm. Konsumsi daya listrik terbesar adalah 65 watt yang dibutuhkan pada perlakuan bentuk lengkung pedal

61 35, jumlah lubang pada masing-masing pedal lubang, kemiringan pedal 15, dan kecepatan putar 1 rpm. Dengan menggunakan sistem transmisi rantai dan roda gigi ini maka slip yang dapat ditimbulkan kecil sekali. Akibatnya kebutuhan daya yang diperlukan menjadi lebih besar. Dengan menggunakan sistem transmisi tersebut maka biaya yang diperlukan lebih banyak dibandingkan dengan sistem transmisi sabuk dan puli. C. Perbandingan dengan Hasil Penelitian yang Telah Dilakukan Sebelumnya (Prasetia, 5). Dari parameter yang telah diuji didapatkan hasil penelitian yang lebih baik dibandingkan hasil penelitian yang telah dilakukan oleh (Prasetia, 5). Tabel. Perbandingan dengan hasil penelitian sebelumnya (Prasetia, 5) Parameter uji penelitian sekarang penelitian sekarang terbesar terkecil terbesar terkecil Daya ( Watt) 6 ( )* 56 ( )* Lebar semburan 13 ( ( (cm) 157)* 117)* Coverage 1 ( ( area (cm ) 157)* 117)* Coverage volume 5765 ( (5 -- (cm 3 ) -157)* -117)* * : (kelengkungan-jumlah lubang-kemiringan-kecepatan putar) 65 ( )* 1 ( )* 3761 ( )* ( )* 51 ( )* 3 ( )* 36 ( )* 13 ( )* Dari tabel di atas terlihat bahwa pada setiap parameter uji, hasil penelitian yang dilakukan sekarang mendapatkan hasil yang lebih baik, dimana konsumsi daya yang diperlukan lebih kecil, lebar semburan dan coverage area lebih besar. Hal ini disebabkan dari sistem transmisi yang dimodifikasi dengan nilai kecepatan putar yang dihasilkan lebih tinggi dibandingkan pada penelitian sebelumnya. 9

62 D. Kendala yang dihadapi Kendala yang dihadapi saat melakukan penelitian ini adalah pada saat melakukan proses penelitian utama dengan hanya menggunakan satu alat DO meter, untuk mengukur kadar oksigen di 1 titik pada tiga kedalaman air. Dengan hanya menggunakan satu alat maka waktu untuk melakukan pengukuran tersebut menjadi lebih panjang, yaitu dari pukul - 1. Aerator berfungsi dengan kecepatan putar yang telah ditentukan yaitu 117 rpm, 13 rpm dan 157 rpm. Pada saat terjadinya proses aerasi tersebut, terjadi semburan air yang tinggi sehingga motor listrik dan transmisi juga terkena semburan tersebut. Untuk itu diperlukan penutup rangka dengan menggunakan fiberglass. 5

63 V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan 1. Modifikasi untuk meningkatkan putaran kincir telah berhasil dilakukan dengan mengubah sistem transmisi rantai dan sproket, sehingga dapat dihasilkan putaran roda kincir 117 rpm, 13 rpm dan 157 rpm.. Pada penelitian pendahuluan diketahui bahwa pada kondisi tanpa aerator kadar oksigen terlarut lebih rendah dari ambang kritis 3 mg/l yaitu terjadi antara pukul.-1.. Dampak fisik yang terjadi pada saat penelitian pendahuluan berlangsung, lebih dari 1-15 ikan/hari yang mati akibat kekurangan oksigen dalam kolam tersebut, terutama ikan-ikan kecil yang berukuran 3-5 cm. 3. Pengoperasian kincir pada kolam terbukti dapat meningkatkan nilai kadar oksigen air pada kolam. Pengukuran maksimum oksigen yang terlarut sebesar. mg/l di permukaan kolam diperoleh pada pengoperasian kincir pada kecepatan putar 157 rpm dengan kedalaman kincir 5 cm dari permukaan kolam. Penempatan aerator dengan posisi yaitu posisi dimana aerator ditempatkan di sisi terpanjang kolam dan menghadap ke arah sisi terpanjang kolam.. Diameter semburan yang terbesar didapat pada perlakuan pedal lengkung 5, jumlah lubang pada pedal adalah, posisi pedal datar dan kecepatan putar 157 rpm. Diameter semburan terkecil didapat pada perlakuan pedal lengkung 5, jumlah lubang pada pedal adalah, posisi pedal datar dan kecepatan putar 117 rpm. 5. Coverage area terbesar didapat pada perlakuan dengan kecepatan putar 157 rpm yaitu seluas 11 cm, sedangkan coverage area terkecil dihasilkan pada kecepatan putar 117 rpm yaitu seluas 35 cm. 6. Konsumsi daya listrik terkecil yang dihasilkan adalah 56 watt dengan kecepatan putar 117 rpm, sedangkan konsumsi daya listrik terbesar dihasilkan dari kecepatan putar 157 rpm yaitu 6 watt. 51

64 7. Dari semua pengukuran yang dilakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa perlakuan pedal lengkung 5, jumlah lubang pada pedal adalah, kemiringan pedal dan kecepatan putar 157 rpm merupakan perlakuan yang terbaik untuk meningkatkan nilai kadar oksigen dalam kolam dibandingkan dengan dua perlakuan lainnya. Tapi kebutuhan daya listrik yang diperlukan tinggi. B. Saran 1. Diperlukan penutup untuk rangka aerator dan motor listrik yang permanen. Hal ini dikarenakan pada saat aerator dinyalakan, air semburan yang terjadi menyembur ke atas, sehingga aerator beserta motor listrik terkena. Jika ini dibiarkan, maka kondisi ini dapat menyebabkan aerator serta motor listrik lebih mudah rusak. Perlu adanya peredam getaran untuk mengurangi gesekan yang terjadi antara bahan aerator dengan transmisi, karena setelah aerator selesai dinyalakan, bahan yang terpasang dengan kencang menjadi cepat longgar dikarenakan tekanan yang terjadi ketika aerator dinyalakan. 3. Perlu adanya penelitian lanjutan pengaruh terhadap spesies yang dikembangkan pada kolam/tambak yang diberi aerasi tersebut dengan membandingkan pertumbuhan sebelum dan sesudah menggunakan aerator tipe pedal lengkung. 5

65 DAFTAR PUSTAKA Adnan IF. 3. Pengaruh Jumlah Lubang, Bentuk Pedal, dan Posisi Pemasangan Pedal pada Aerator Tipe Kincir terhadap Daya, Diameter Semburan, dan Luas Penutupan [skripsi]. Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Anonim. Aeration: The Facts. rac/ets/srac/ 37f.pdf. Dalam: Adnan IF. 3. Pengaruh Jumlah Lubang, Bentuk Pedal, dan Posisi Pemasangan Pedal pada Aerator Tipe Kincir terhadap Daya, Diameter Semburan, dan Luas Penutupan [skripsi]. Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Boyd CE. 19. Water Quality Management for Pond Fish Culture. Amsterdam: Elsevier Scientific Publishing Company. Boyd CE Water Quality in Ponds for Aquaculture. Shrimp Mart (Thai) Co Ltd. Thailand. Boyd CE Water Quality Management and Aeration in Shrimp Farming, Pedoman Teknis dari Proyek Penelitian dan Pengembangan Perikanan. Jakarta: Pusat Penelitian dan Pengembangan Perikanan. Cole, G.A., 1979., Textbook of Limology. C.V.Mosby Co. St.Louis, Toronto, London. Hepher B, Pruginin Y Commercial Fish Farming. New York: John Wiley & Sons. Landau, M., 199. Introduction to Aquaculture. John Wiley & Sons Inc. USA. Lesmana DS, Dermawan I. 1. Budidaya Ikan Hias Air Tawar Populer. Jakarta: Penebar Swadaya. Mintardjo, K dkk Persyaratan Tanah dan Air dalam Pedoman Budidaya Tambak. Jepara. BBAP, Ditjen Perikanan. Prasetia A. 5. Kinerja Aerator Tipe Kincir pada Berbagai Kondisi Kelengkungan, Jumlah Lubang, Kemiringan dan Kecepatan Putar Pedal. [Skripsi]. Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Royce, William F., 197. Introduction to The Fishery Sciences. Academy Press. New York. Setiawan RPA. 3. Aerator Tipe Kincir. Poster pada Seminar Nasional Crustaceae ke-. Bogor -3 Agustus 3. Bogor. Setiawan RPA. 6. Komponen Pedal Lengkung untuk Kincir Aerator Hemat Energi. Usul Uber HKI Bantuan Penelitian Paten. IPB 6. Susanti H. 3. Kinerja Aerasi Kincir Aerator pada Berbagai Kondisi Putaran, Ukuran Diameter, dan Kedalaman Operasi [skripsi]. Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Wetzel, R.G., Limology. W. B.Saunders Co. Philadelphia. 53

66 L A M P I R A N

67 Lampiran 1. Hasil Pre-test pengukuran pertama (5 Desember 6) PENGUKURAN PERTAMA titik 1 titik titik 3 titik waktu kedalaman O (mg/l) Suhu ( C) O (mg/l) Suhu ( C) O (mg/l) Suhu ( C) O (mg/l) Suhu ( C) 1 Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar

68 Lampiran. Hasil Pre-test pengukuran kedua (6 Desember 6) PENGUKURAN KEDUA titik 1 titik titik 3 titik waktu kedalaman O (mg/l) Suhu ( C) O (mg/l) Suhu ( C) O (mg/l) Suhu ( C) O (mg/l) Suhu ( C) 1 Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar

69 Lampiran 3. Hasil Pre-test pengukuran ketiga (7 Desember 6) PENGUKURAN KETIGA titik 1 titik titik 3 titik waktu kedalaman O (mg/l) Suhu ( C) O (mg/l) Suhu ( C) O (mg/l) Suhu ( C) O (mg/l) Suhu ( C) 1 Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar Permukaan Tengah Dasar

70 Lampiran. Hasil pengamatan kadar oksigen (mg/l) dalam air pada permukaan air kolam a. Pada rpm rendah (117 rpm) 1 desember 6 waktu titik 1 titik titik 3 titik titik 5 titik 6 titik 7 titik titik 9 titik 1 titik 11 titik b. Pada rpm sedang (13 rpm) 1 desember 6 waktu titik 1 titik titik 3 titik titik 5 titik 6 titik 7 titik titik 9 titik 1 titik 11 titik c. Pada rpm tinggi (157 rpm) desember 6 waktu titik 1 titik titik 3 titik titik 5 titik 6 titik 7 titik titik 9 titik 1 titik 11 titik

71 Lampiran 5. Hasil pengamatan kadar oksigen (mg/l) dalam air pada kedalaman cm di bawah permukaan air kolam a. Pada rpm rendah (117 rpm) 1 desember 6 waktu titik 1 titik titik 3 titik titik 5 titik 6 titik 7 titik titik 9 titik 1 titik 11 titik b. Pada rpm sedang (13 rpm) 1 desember 6 waktu titik 1 titik titik 3 titik titik 5 titik 6 titik 7 titik titik 9 titik 1 titik 11 titik c. Pada rpm tinggi (157 rpm) desember 6 waktu titik 1 titik titik 3 titik titik 5 titik 6 titik 7 titik titik 9 titik 1 titik 11 titik

72 Lampiran 6. Hasil pengamatan kadar oksigen (mg/l) dalam air pada kedalaman cm di bawah permukaan air kolam a. Pada rpm rendah (117 rpm) 1 desember 6 waktu titik 1 titik titik 3 titik titik 5 titik 6 titik 7 titik titik 9 titik 1 titik 11 titik b. Pada rpm tengah (13 rpm) 1 desember 6 waktu titik 1 titik titik 3 titik titik 5 titik 6 titik 7 titik titik 9 titik 1 titik 11 titik c. Pada rpm tinggi (157 rpm) desember 6 waktu titik 1 titik titik 3 titik titik 5 titik 6 titik 7 titik titik 9 titik 1 titik 11 titik

73 Lampiran 7. Besarnya tegangan dan arus pada kecepatan putar 117 rpm dan 13 rpm Pada 117 rpm Tegangan Arus Daya no (Volt) (Ampere) n (Watt) Pada 13 rpm Tegangan Arus Daya no (Volt) (Ampere) n (Watt)

74 Lampiran. Besarnya tegangan dan arus pada kecepatan putar 157 rpm Pada 157 rpm Tegangan Arus Daya no (volt) (Ampere) n (Watt)

75 Lampiran 9. Nilai coverage area dan volume area pada kecepatan putar 117 rpm, 13 rpm dan 157 rpm Lebar 1 Lebar Lebar lebar cm = lebar cm = lebar cm = panjang1 panjang panjang luas = 3.5 cm luas = cm luas = 1.95 cm volume area 356 cm3 Cat : Lebar1, panjang1 = pada kecepatan putar 117 rpm Lebar, panjang = pada kecepatan putar 13 rpm Lebar3, panjang3 = pada kecepatan putar 157 rpm volume area 75 cm3 volume area 5765 cm3

76 Lampiran 11. Gambar panjang dan lebar semburan a. Panjang 1 (117 rpm) b. panjang (13 rpm) c. panjang 3 (157 rpm)