1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Ketersediaan bahan bakar merupakan salah satu masalah utama yang dialami
Indonesia. Konsumsi bahan bakar terbesar digunakan di sektor transportasi yang
pada tahun 2011 mencapai 25,5 juta kL untuk premium, 1,7 juta kL untuk minyak
tanah dan 14,5 juta kL untuk solar [1]. Upaya penghematan konsumsi bahan bakar
telah banyak dilakukan di sektor transportasi, termasuk transportasi kapal laut.
Konsumsi bahan bakar kapal laut dipengaruhi oleh daya yang dikeluarkan untuk
menggerakkan kapal, sedangkan daya dipengaruhi oleh kecepatan dan gaya-gaya
yang bekerja. Gesekan antara permukaan lambung kapal dengan air menimbulkan
gaya hambat friksi yang cukup tinggi akibat luas permukaan lambung kapal dan
viskositas air yang cukup besar. Dengan demikian, untuk bergerak dengan
kecepatan yang sama diperlukan daya yang lebih besar dan bahan bakar yang lebih
banyak untuk mengkompensasi gaya hambat friksi yang besar.
Salah satu solusi untuk mengurangi bahan bakar yang dikonsumsi dalam
operasional kapal laut adalah dengan mereduksi gaya hambat friksi. Reduksi gaya
hambat friksi dapat meningkatkan kecepatan kapal, mengurangi konsumsi energi
di sistem pompa, meningkatkan efisiensi sistem, dan mengurangi konsumsi bahan
bakar sehingga secara tidak langsung juga mengurangi biaya operasional dan emisi
polutan [2]. Berbagai penelitian telah dilakukan untuk mengetahui metode-metode
yang dapat dilakukan untuk mereduksi friksi pada lambung kapal. Salah satu
metode yang digunakan adalah dengan injeksi udara yang memiliki viskositas lebih
rendah dari air ke lapisan batas turbulen antara permukaan kapal dan air [3], yaitu
gelembung berisi gas dengan ukuran diameter dalam orde mikrometer.
Sadatomi dkk. menciptakan pembangkit gelembung mikro menggunakan
badan bola di dalam pipa yang dialiri air dan memiliki banyak lubang kecil di
permukaannya, tetapi pembuatan pembangkit ini memiliki kesulitan dalam
pemasangan badan bola dan pengeboran lubang kecil dalam jumlah banyak
terutama pada pembangkit gelembung yang berukuran kecil [4, 5]. Kawamura dkk.
1
2
membangkitkan gelembung mikro berukuran 100 μm dengan mengalirkan gas dan
udara secara bersamaan melalui tabung Venturi. Pembangkit gelembung ini
memerlukan tambahan daya untuk mengalirkan udara menggunakan kompresor [6].
Ohnari membuat pembangkit gelembung mikro dengan tipe berpusar yang
mampu menghasilkan gelembung mikro berdiameter 20 μm. Pembangkit ini dapat
secara efisien menyedot udara dengan memanfaatkan penurunan tekanan di saluran
masuk gas akibat pusaran air yang dipompakan ke dalam pembangkit sehingga daya
yang dibutuhkan menjadi lebih kecil karena tidak memerlukan kompresor untuk
mengalirkan gas [7].
Ukuran gelembung mikro yang ideal untuk mereduksi gaya hambat
dipengaruhi oleh karakteristik aliran, yaitu gelembung harus memiliki ukuran satu
orde lebih besar dari ketebalan sublapisan viskos dan satu orde lebih kecil dari
ketebalan lapisan batas [3]. Tebal lapisan batas dipengaruhi oleh viskositas dan
jarak dari pangkal pelat (dalam kasus ini permukaan lambung kapal) sehingga
diperlukan diameter yang berbeda untuk lokasi permukaan lambung kapal yang
berbeda [8].
Penelitian dilakukan untuk mengetahui pengaruh geometri pembangkit dan
kecepatan masukan air terhadap diameter gelembung mikro yang dibangkitkan.
Ohnari menciptakan pembangkit gelembung dengan empat jenis ukuran, yaitu mini
(L=1,0~1,5 cm), kecil (L=1,0~6,0 cm), sedang (L=1,0~15,0 cm), dan besar (L≥15
cm) [7]. Pada penelitian ini akan dilakukan variasi geometri pembangkit berukuran
sedang dan kecepatan masukan air untuk mengetahui pengaruhnya terhadap ukuran
gelembung mikro yang dibangkitkan. Diameter gelembung mikro yang
dibangkitkan diukur menggunakan pengolahan citra dengan perangkat lunak
ImageJ.
1.2. Perumusan Masalah
Rumusan masalah dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Apakah pembangkit gelembung tipe cairan berpusar yang dibuat dapat
membangkitkan gelembung mikro?
3
2. Bagaimana pengaruh geometri pembangkit terhadap diameter gelembung
mikro yang dibangkitkan?
3. Bagaimana pengaruh kecepatan masukan air terhadap diameter gelembung
mikro yang dihasilkan?
1.3. Batasan Masalah
Batasan masalah yang diberikan untuk memfokuskan penelitian adalah
sebagai berikut:
1. Fluida yang digunakan adalah cairan berupa air keran dan gas berupa udara.
2. Pembangkit gelembung mikro yang digunakan adalah pembangkit
gelembung tipe cairan berpusar desain Ohnari.
3. Data hasil penelitian adalah data kuantitatif dan data kualitatif ukuran
gelembung.
4. Metode yang digunakan untuk mengukur diameter gelembung mikro adalah
pengolahan citra dengan perangkat lunak ImageJ.
5. Seluruh objek yang ditangkap di citra digital diasumsikan sebagai gelembung,
6. Penelitian ini terfokus pada variasi geometri pembangkit dan kecepatan
masukan air untuk mengetahui pengaruhnya terhadap ukuran gelembung
mikro yang dibangkitkan.
1.4. Tujuan Penelitian
Penelitian tugas akhir ini bertujuan untuk:
1. Membangkitkan gelembung dengan pembangkit gelembung tipe cairan
berpusar sesuai desain Ohnari.
2. Mengetahui pengaruh geometri pembangkit terhadap ukuran gelembung
mikro yang dihasilkan.
3. Mengetahui pengaruh kecepatan masukan air terhadap ukuran gelembung
mikro yang dihasilkan.
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat dimanfaatkan untuk:
4
1. Melakukan penelitian lanjutan untuk mendapatkan desain pembangkit
gelembung mikro yang optimal.
2. Melakukan penelitian lanjutan mengenai efek gelembung yang dihasilkan
terhadap reduksi gaya hambat friksi pada lambung kapal.