PENGARUH KONFIGURASI IN-LINE (SQUARE 90O) TUBE

Perancangan Dan Pembuatan Aerator Tambak
Menggunakan Sollar Cell Sebagai Sumber Energi
Udang
Dengan
Abstraksi
Aerator merupakan alat untuk membantu para pembudidaya udang dalam
mengalirkan udara atau oksigen kedalam air untuk kelangsungan hidup udangudang tersebut. Pengoperasian Aerator dibantu beberapa komponen penunjang
yaitu motor listrik, aki, puli, poros pemutar,impeller dan rangka.
Aerator beroperasi tanpa henti agar udang tidak mati. Apabila terjadi
pemadaman listrik pada tempat petambak udang, maka solusi untuk mengatasi
permasalahan tersebut adalah Aerator ini dirancang menggunakan solar cell,
sebagai sumber energy.
Pada hasil pengujian arus rata-rata yang paling tinggi sebesar 0.52 A.
Tegangan rata-rata yang didapat hingga aki penuh sebesar 14.32 v sehingga
didapatkan suplai daya rata-rata paling tinggi sebesar 4.74 watt.
Kata
Kunci
:
Perancangan
PENDAHULUAN
Sebagai
negara
agraris,
Indonesia mempunyai potensi besar
di bidang pembudidaya udang dan
lain-lain. Hal ini ditunjang pula
dengan banyak tersedianya berbagai
macam perairan, salah satunya untuk
pembudidaya udang dan sejenisnya
yang
hidup
di
dalam
air,
keanekaragaman
komoditi
dan
sumber daya manusia terutama
petambak udang yang berjumlah
besar di daerah pedesaan.
Untuk
meningkatkan
produktivitas petambak budidaya
udang, salah satu faktor penting yang
harus diperhatikan adalah penyediaan
oksigen yang ada pada petambak
udang tersebut agar udang yang
terdapat didalamnya tidak kekurangan
oksigen.
Aerasi pada tambak udang
merupakan
yang
utama
bagi
kehidupan petambak seperti udang,
serta merupakan dasar dalam usaha
pengembangan petambak udang.
Terutama untuk petambak budidaya
Aerator
Menggunakan
Solar
Cell.
udang, pada tambak membutuhkan
oksigen
didalam
air,
maka
dibutuhkan Aerator bagi petambak
udang.
Pada
umumnya
para
petambak udang didalam tambak
tersebut membutuhkan oksigenoksigen terlarut sangat penting
untuk orgasnisme air, jika oksigen
terlalu banyak maka akan ada
gelembung di lamela udang,
sedangkan jika terlalu sedikit maka
udang akan mati lemas. Oksigen
paling rendah terjadi pada waktu
pagi yakni sesaat setelah matahari
terbit. Sementara oksigen tertinggi
terjadi sekitar jam 14.00-17.00.
Untuk menjaga oksigen dalam
kondisi optimal perlu dilakukan
pengadukan air sekitar jam 13.0015.00 dan pada malam hari.
Pengadukan
dan
penambahan
oksigen bisa dilakukan dengan
menggunakan aerator
Ketika air tidak mengalir
atau tersirkulasi, maka terdapat
perbedaan suhu antara air di
-1-
permukaan dengan air di bagian
bawah dasar kolam akibat perbedaan
serapan panas dari cahaya matahari.
Dikarenakan oleh air di permukaan
kolam lebih hangat sehingga lebih
ringan, kedua air yang berbeda suhu
tersebut tidak dapat bercampur satu
sama lain. Sehingga air di bagian
dasar kolam tidak mudah “bergerak”
vertikal
dan
bersirkulasi
ke
permukaan begitu pula sebaliknya air
di permukaan tidak dapat bersirkulasi
ke bagian dasar. Terjadilah apa yang
disebut dengan kekurangan oksigen
(oxygen depletion) pada air di bagian
dasar kolam
Proses untuk mendapatkan
oksigen dalam air maka dibutuhkan
alat Aerator untuk lebih meringankan
peternak tambak udang menggunakan
alat Aerator, tentunya sistem aerator
ini membutuhkan listrik dalam
pengoperasiannya. Kendala listrik
sayangnya masih ditemui terutama
pada saat ini
Indonesia sedang
mengalami krisis energi listrik dan
krisis energi bahan bakar minyak
sehingga sering terjadi pemadaman
listrik secara bergilir di beberapa
daerah, apalagi daerah pedesaan yang
sangat minim akan pasokan listrik
atau jauh dari jaringan kabel
Pada saat pemadaman listrik
dapat mengganggu proses aerasi
dengan matinya mesin-mesin aerasi
(Aerator), salah satu solusi
untuk mengatasi masalah
tersebut adalah dengan memanfaatkan
energi alternatif seperti energi
matahari menggunakan sel surya
(solar cell
LANDASAN TEORI
Sel Surya (Solar Cell)
Solar cell merupakan suatu
panel yang terdiri dari beberapa sel
dan beragam jenis. Penggunaan
solar cell ini telah banyak
digunakan
di
negara-negara
berkembang dan negara maju
dimana pemanfaatannya tidak hanya
pada lingkup kecil tetapi sudah
banyak digunakan untuk keperluan
industri sehingga energi matahari
dapat dijadikan sebagai sumber
energi alternatif.
Pada sel surya terdapat
sambungan (junction) antara dua
lapisan tipis yang terbuat dari bahan
semikonduktor yang masing-masing
diketahui sebagai semikonduktor
jenis“P”(positif) dan semikondukto
r
jenis
“N”
(negatif),
Semikonduktor jenis-N dibuat dari
kristal silikon dan terdapat juga
sejumlah material lain (umumnya
posfor) dalam batasan bahwa
material tersebut dapat memberikan
suatu kelebihan elektron bebas.
Elektron adalah partikel sub
atom yang bermuatan negatif,
sehingga silikon paduan dalam hal
ini disebut sebagai semikonduktor
jenis-N (Negatif). Semikonduktor
jenis-P juga terbuat dari kristal
silikon yang didalamnya terdapat
sejumlah
kecil
materi
lain
(umumnya boron) yang mana
menyebabkan material tersebut
kekurangan satu elektron bebas,
kekurangan atau hilangnya elektron
ini disebut lubang (hole). Karena
tidak ada atau kurangnya elektron
yang bermuatan listrik negatif maka
silikon paduan dalam hal ini sebagai
semikonduktor jenis-P (Positif).
Prinsip Kerja Sel Surya
Susunan sebuah solar cell,
sama dengan sebuah dioda, terdiri
dari dua lapisan yang dinamakan PN
junction. PN junction itu diperoleh
-2-
dengan jalan menodai sebatang bahan
semikonduktor
silikon
murni
(valensinya 4) dengan impuriti yang
bervalensi 3 pada bagian sebelah kiri,
dan yang di sebelah kanan dinodai
dengan impuriti bervalensi 5.
Sehingga pada bagian kiri terbentuk
silikon yang tidak murni lagi dan
dinamakan silikon jenis P, sedangkan
yang sebelah kanan dinamakan
silikon jenis N.
Didalam
silikon
murni
terdapat dua macam pembawa
muatan listrik yang seimbang.
Pembawa muatan listrik yang positif
dinamakan hole, sedangkan yang
negatif dinamakan elektron. Setelah
dilakukan proses penodaan itu, di
dalam silikon jenis P terbentuk hole
(pembawa muatan listrik positif)
dalam jumlah yang sangat besar
dibandingkan dengan elektronnya.
Didalam batang silikon itu
terjadi pertemuan antara bagian P dan
bagian N. Oleh karena itu dinamakan
PN junction. Bila sekarang bagian P
dihubungkan dengan kutub positif
dari sebuah baterai, sedangkan kutub
negatifnya dihubungkan dengan
bagian N, maka terjadi hubungan
yang dinamakan "forward bias".
Dalam keadaan forward bias
di dalam rangkaian itu timbul arus
listrik yang disebabkan oleh kedua
macam pembawa muatan, jadi arus
listrik yang mengalir di dalam PN
junction disebabkan oleh gerakan
hole dan gerakan elektron, arus
listrik itu mengalir searah dengan
gerakan hole tapi berlawanan arah
dengan gerakan elektron.
Sekedar
untuk
lebih
menjelaskan elektron yang bergerak
di dalam bahan konduktor dapat
menimbulkan energi listrik, dan
energi listrik inilah yang disebut
sebagai arus listrik yang mengalir
berlawanan arah dengan gerakan
elektron. Tapi bila bagian P
dihubungkan dengan kutup negatif
dari baterai dan bagian N
dihubungkan
dengan
kutub
positifnya,
maka
sekarang
terbentuk
hubungan
yang
dinamakan "reverse bias".
Dengan keadaan seperti ini
maka hole (pembawa muatan
positif) dapat tersambung langsung
ke kutub positif, sedangkan
elektron juga langsung ke kutub
positif. Jadi jelas di dalam PN
junction
tidak
ada
gerakan
pembawa muatan mayoritas baik
yang hole maupun yang elektron.
Sedangkan
pembawa
muatan
minoritas (elektron) di dalam
bagian P bergerak berusaha untuk
mencapai kutub positif baterai.
Ada yang menarik dalam
keadaan reverse bias itu, bila suhu
PN juction tsb dinaikkan ternyata
dapat memperbesar arus bocor
yang timbul itu. Berarti bila diberi
energi (panas), pembawa muatan
minoritas di dalam PN junction
bertambah banyak. Karena cahaya
itu merupakan salah satu bentuk
energi, maka bila ada cahaya yang
menimpa suatu PN junction dapat
juga menghasilkan energi yang
cukup
untuk
menghasilkan
pembawa muatan. Gejala seperti ini
dinamakan fotokonduktif.
Bila baterai dalam rangkaian
reverse bias itu dilepas dan diganti
dengan beban tahanan, maka
pemberian cahaya itu dapat
menimbulkan pembawa muatan
baik hole maupun elektron. Jika
iluminasi cahaya itu ditingkatkan,
ternyata arus yang timbul semakin
-3-
besar. Gejala seperti ini dinamakan
photovoltaic.
Jadi sel surya itu pada
dasarnya sebuah foto dioda yang
besar
dan
dirancang
dengan
mengacu pada gejala photovoltaic
sedemikian rupa sehingga dapat
menghasilkan daya yang sebesar
mungkin, silikon jenis P merupakan
lapisan permukaan yang dibuat
sangat tipis supaya cahaya matahari
dapat menembus langsung mencapai
junction.
Bagian P ini diberi lapisan
nikel yang berbentuk cincin, sebagai
terminal keluaran positif. Di bawah
bagian P terdapat bagian jenis N
yang dilapisi dengan nikel juga
sebagai terminal keluaran negatif,
untuk mendapatkan daya yang cukup
besar diperlukan banyak sel surya.
Biasanya sel-sel surya itu
sudah disusun sehingga berbentuk
panel,
dan
dinamakan
panel
photovoltaic (PV).
Accumulator / Aki
Accumulator
atau
sering
disebut accu / aki adalah salah satu
komponen utama pada aerator
menggunakan solar cell. Aki mampu
mengubah tenaga kimia menjadi
energi listrik.
Dikenal dua jenis elemen
yang merupakan sumber arus searah
(DC) dari proses kimiaiwi, yaitu
elemen primer dan elemen sekunder.
Elemen primer terdiri dari elemen
basah dan elemen kering. Reaksi
kimia
pada
elemen
primer
menyebabkan elektron mengalir dari
elektroda
negatif
(katoda)
ke
elektroda positif (anoda) tidak dapat
dibalik arahnya.
Jika muatannya habis maka
elemen primer tidak dapat dimuati
kembali
dan
memerlukan
penggantian bahan pereaksi (elemen
kering). Sehingga dilihat dari sisi
ekonomis elemen primer dapat
dikatakan cukup boros, contoh
elemen primer adalah batu baterai
(dry cells).
Elemen sekunder dalam
pemakaiannya harus diberi muatan
terlebih dahulu sebelum digunakan,
yaitu dengan cara mengalirkan arus
listrik (secara umum dikenal dengan
istilah ’dicharge’). Akan tetapi,
tidak seperti elemen primer, elemen
sekunder dapat dimuati kembali
berulang kali. Elemen sekunder ini
lebih dikenal dengan aki.
Dalam
sebuah
aki
berlangsung proses elektrokimia
yang
reversible
(bolak-balik)
dengan efisiensi yang tinggi. Yang
dimaksud
dengan
proses
elektrokimia reversible yaitu di
dalam aki saat dipakai berlangsung
proses pengubahan kimia
menjadi tenaga listrik (discharging).
Sedangkan saat diisi atau dimuati,
terjadi proses tenaga listrik menjadi
tenaga kimia (charging).
Inverter
Inverter
adalah
sebuah
rangkaian
elektronika
yang
digunakan
untuk
mengubah
tegangan DC menjadi tegangan AC,
prinsip kerja dari sebuah inverter
adalah dengan menggabungkan
sebuah rangkaian multivibrator yang
dihubungkan
dengan
sebuah
transformator penaik tegangan (Step
Up). Inverter dapat digunakan untuk
mensuplai beban dengan tegangan
AC dengan daya yang disesuaikan
dengan daya tegangan DC yang
tersedia, contoh penggunaan inverter
dapat digunakan untuk rangkaian
-4-
UPS (Uninterrupted Power Supply)
untuk suplai tegangan listrik bila
terjadi pemutusan listrik dari PLN
dengan tiba-tiba.
Inverter dapat diklasifikasikan
menjadi 2 macam : (1) inverter 1 fasa,
(2) inverter 3 fasa. Inverter biasanya
menggunakan rangkaian modulasi
lebar pulsa (pulse width modulation –
PWM). Inverter juga dapat dibedakan
dengan cara pengaturan tegangannya,
yaitu : (1) jika yang diatur tegangan
input konstan disebut Voltage Fed
Inverter (VFI), (2) jika yang diatur
arus input konstan disebut Current
Fed Inverter (CFI), dan (3) jika
tegangan input yang diatur disebut
Variable DC linked inverter.
Solar Charge Controller
Solar Charge Controller
adalah peralatan elektronik yang
digunakan untuk mengatur arus
searah yang diisi ke baterai dan
diambil dari baterai ke beban, solar
charge
controller
mengatur
overcharging (kelebihan pengisian karena baterai sudah penuh) dan
kelebihan voltage dari panel surya.
Kelebihan voltage dan pengisian akan
mengurangi umur baterai.
Solar
charge
controller
menerapkan teknologi Pulse width
modulation (PWM) untuk mengatur
fungsi
pengisian
baterai
dan
pembebasan arus dari baterai ke
beban, p anel surya 12 Volt umumnya
memiliki tegangan output 16 - 21
Volt.
Jadi tanpa solar charge
controller, baterai akan rusak oleh
over-charging dan ketidakstabilan
tegangan.
Baterai umumnya di-charge
pada tegangan 14 - 14.7 Volt,
beberapa fungsi dari solar charge
controller adalah sebagai berikut:
• Mengatur
arus
untuk
pengisian ke baterai
• Menghindari over charging,
dan over voltage.
• Mengartur
arus
yang
dibebaskan / diambil dari
baterai agar baterai tidak full
discharge, dan overloading.
Mekanika Kekuatan Material
Salah satu masalah utama
mekanika bahan adalah menyelidiki
tahanan dalam berupa reaksi atau
gaya-gaya dalam dan deformasi.
Gaya-gaya dalam, berfungsi untuk
meneruskan gaya-gaya luar yang
bekerja pada tumpuan dari sebuah
benda.
Hubungan
Regangan
Tegangan
Dengan
Secara
ekperimen
diterangkan
bahwa
diagram
tegangan-regangan sangat berbeda
untuk bahan-bahan yang berbeda.
Untuk bahan yang sama diagram ini
berbeda pula, tergantung pada suhu
pengujian
yang
dilakukan,
kecepatan pengujian dan beberapa
variabel lainnya.
Jika
seseorang
ingin
merancang sebuah mesin, maka
yang harus diperhatikan adalah
mengetahui bagaimana keadaan
material pada waktu sebuah
komponen mesin bekerja. Untuk
mengetahui
hal
tersebut,
karakteristik tertentu atau properti
dari
material
yang
hendak
diaplikasikan haruslah diketahui
terlebih dahulu.
Beberapa Sifat Bahan
-5-
Keuletan adalah sifat suatu
bahan yang memungkinkan menyerap
energi pada tegangan yang tinggi
tanpa patah, yang biasanya diatas
batas elastis. Elastisitas adalah
kemampuan bahan untuk kembali ke
ukuran dan bentuk asalnya setelah
gaya luar dilepas. Sifat ini penting
pada semua struktur yang mengalami
beban yang berubah-ubah.
Kekakuan adalah sifat yang
didasarkan pada sejauh mana beban
mampu menahan perubahan bentuk.
Ukuran kekakuan suatu bahan adalah
modulus
elastisitasnya,
yang
diperoleh dengan membagi tegangan
satuan dengan perubahan bentuk
satuan-satuan yang disebabkan oleh
tegangan tersebut.
Kemampu-tempaan adalah
sifat suatu bahan yang bentuknya bisa
diubah dengan memberikan tegangantegangan tekan tanpa kerusakan.
Kekuatan
merupakan
kemampuan bahan untuk menahan
tagangan tanpa kerusakan beberapa
bahan seperti baja struktur, besi
tempa, alumunium dan tembaga,
mempunyai kekuatan tarik dan tekan
yang hampir sama. Sementara
kekuatan gesernya adalah kira-kira
dua pertiga kekuatan tariknya.
Faktor
Safety)
Keamanan
(Factor
of
Kekuatan sebenarnya dari
suatu
struktur
haruslah
melebihi
kekuatan
yang
dibutuhkan.
Perbandingan
dari kekuatan sebenarnya
terhadap
kekuatan
yang
dibutuhkan disebut faktor
keamanan.
(factor of safety) n :
Faktor keamanan haruslah
lebih bessar dari 1,0 jika harus
dihindari kegagalan. Tergantung
pada
keadaan,
maka
faktor
keamanan yang harganya sedikit
diatas 1,0 hingga 10 yang
dipergunakan.
Penentuan
suatu
faktor
keamanan harus memperhitungkan
kemungkinan pembebanan yang
melampauibatas (overloading) dari
struktur,
seperti
jenis-jenis
pembebanan (statik, dinamik atau
berulang),
kemungkinan
keruntuhannya lelah (fatique failure)
dan lain-lain. Apabila faktor
keamanan sangat rendah, maka
kemungkinan
kegagalan
akan
menjadi tinggi dan karena itu desain
strukturnya
tidak
diterima.
Sebaliknya bila mungkin tidak
cocok bagi fungsinya (misalnya
menjadi sangat berat).
Poros
Poros merupakan salah satu
bagian yang terpenting dari setiap
mesin. Hampir semua mesin
meneruskan tenaga bersama-sama
dengan putaran. Peranan utama
dalam transmisi seperti itu dipegang
oleh poros.
Poros untuk meneruskan
daya
diklasifikasikan
menurut
pembebanannya sebagai berikut :
a. Poros Transmisi
b. Spindel
c. Gandar
Menurut bentuknya, poros
dapat digolongkan atas poros lurus
umum, poros engkol sebagai poros
utama dari mesin torak, poros luwes
untuk transmisi daya kecil agar
terdapat kebebasan bagi perubahan
arah.
-6-
Adapun beberapa hal-hal
penting dalam perencanaan poros
yang dapat berpengaruh terhadap
ketahanan dari perencanaan poros,
antara lain:
– Kekuatan Poros
– Kekakuan Poros
– Putaran Kritis
– Korosi
– Bahan Poros
Poros untuk mesin
umumnya dibuat dari baja batang
yang ditarik dingin dan difinis, baja
karbon konstruksi mesin (disebut
bahan S-C) yang dihasilkan dari ingot
yang di “ kill “ (baja yang
dideoksidasi dengan ferrosilicon dan
dicor; kadar karbon terjamin).
Transmisi Sabuk-V
Sabuk-V terbuat dari karet
dan
mempunyai
penampang
trapesium. Tenunan tetoron atau
semacamnya dipergunakan sebagai
inti sabuk untuk membawa tarikan
yang besar. Sabuk-V dibelitkan di
keliling alur puli yang berbentuk V
pula. Gaya gesekan akan bertambah
karena pengaruh bentuk baji, yang
akan menghasilkan transmisi daya
yang besar pada tegangan yang relatif
rendah. Hal ini merupakan salah satu
keunggulan sabuk-V dibandingkan
dengan sabuk rata.
Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin
yang menumpu poros berbeban
sehingga putaran atau gerakan bolakbaliknya dapat berlangsung secara
halus, aman dan berumur relatif lebih
lama serta kokoh yang dapat
menunjang elemen mesin yang
berhubungan dapat bekerja dengan
baik.
Klasifikasi Bantalan
1.
Gerakan bantalan terhadap
poros :
•
Bantalan Luncur.
•
Bantalan Gelinding.
2.
Arah Beban Terhadap
Poros :
•
Bantalan Radial.
•
Bantalan Aksial.
•
Bantalan Gelinding
Khusus.
Jenis – Jenis Bantalan Gelinding
Bantalan
gelinding
mempunyai
keuntungan
dari
gesekan gelinding yang sangat kecil
dibandingkan
dengan
bantalan
luncur. Elemen gelinding seperti
bola atau rol, dipasang di antara
cincin luar dan cincin dalam.
Dengan memutar salah satu cincin
tersebut, bola atau rol akan membuat
gerakan gelinding sehingga gesekan
di antaranya akan jauh lebih kecil.
Teori Metode Elemen Hingga
Metode elemen hingga atau
Finite Element Method (FEM) atau
analisa Elemen Hingga atau Finite
Element Analysis (FEA), adalah
dasar pemikiran dari suatu bangunan
bentuk-bentuk kompleks dengan
blok-blok sederhana atau membagi
objek yang kompleks kedalam
bagian-bagian kecil yang teratur.
Penggunaan
Metode
Elemen
Hingga (Finite Element Method)
Penggunaan metode elemen
hingga terdiri dari beberapa analisa:
− Analisa
perancangan
adalah perhitungan sederhana, serta
simulasi komputer.
− Finite Element Method
atau Finite Element Analysis adalah
metode simulasi komputer yang
-7-
paling banyak diaplikasikan dalam
engineering.
− Penggunaan dari aplikasi
CAD atau CAM.
Aplikasi dari metode elemen
hingga dalam engineering adalah
sebagai berikut:
− Mechanical / Aerospace /
Civil / Automobile Engineering.
− Structure analysis (static /
dynamic, linear / nonlinear)
− Thermal / fluid flows
− Electromagnetics
− Geomechanics
− Biomechanics
Prosedur
analisa
dengan
menggunakan metode elemen hingga
adalah:
− Membagi
struktur
kedalam bagian-bagian kecil (elemen
dengan nodal).
− Menjelaskan sifat fisik
dari tiap-tiap elemen.
− Menghubungkan
atau
merangkai elemen-elemen pada nodal
untuk membentuk rekaan persamaan
sistem dari keseluruhan struktur.
− Menyelesaikan persamaan
sistem dengan memberikan kuantitas
yang tidak diketahui pada nodal,
misalnya pergeseran.
− Menghitung
kuantitas
yang diinginkan (regangan dan
tekanan) pada elemen-elemen yang
dipilih.
Analisis Statik Linier
Masalah analisis sebagian
besar dapat diperlakukan sebagai
masalah statik linear, didasarkan pada
asumsi dibawah ini:
1. Small
Deformation
(perubahan yang terjadi
sangat kecil)
2. Elastic Material
3. Static Loads
Analisa
linier
dapat
menyediakan
kebanyakan
dari
informasi tentang perilaku suatu
struktur dan merupakan suatu
perkiraan baik untuk beberapa
analisa. Mempertimbangkan suatu
elemen penuh pada prismatik.
Motor Listrik
Motor listrik mengubah
energi mekanik menjadi dan
dibedakan menjadi 2 kategori yang
berbeda yaitu : DC (Direct Current)
dan AC (Alternatif Current).
Berdasarkan kekuatannya,
motor listrik dibagi 3 kategori yaitu
besar, sedang dan kecil. Motor kecil
terbagi
menjadi
motor-motor
horsepower kecil dengan rating 1/20
Hp hingga 1 Hp. Motor sedang
terbagi menjadi motor-motor dengan
rating 1 hingga 100 Hp dengan
motor besar antara 100 hingga
50.000 Hp.
Motor listrik arus bolak balik
( AC )
Motor
AC
memiliki
keunggulan
dalam
hal
kesederhanaan dan murahnya biaya
perawatan sehingga jenis motor ini
banyak dipakai di lingkungan
industri maupun rumah tangga.
Kecepatan motor diukur dengan
tachometer, pengukuran dilakukan
pada poros rotor. Ada 2 macam
tachometer yaitu tachometer analog
dan tachometer digital.
Motor Listrik Arus Searah
Mesin arus searah dapat
berupa generator DC atau motor DC.
Untuk
membedakan
sebagai
generator atau motor dari mesin
difungsikan sebagai apa. Generator
-8-
DC alat yang mengubah energi
mekanik menjadi energi listrik DC.
Motor DC alat yang mengubah energi
listrik DC menjadi energi mekanik
putaran. Sebuah motor DC dapat
difungsikan sebagai generator, atau
sebaliknya generator DC bisa
difungsikan sebagai motor DC.
Prinsip kerja generator DC
berdasarkan pada kaidah tangan
kanan. Sepasang magnet permanen
utara selatan menghasilkan garis
medan magnet F, kawat penghantar di
atas telapak tangan kanan ditembus
garis medan magnet F. Jika kawat
digerakkan ke arah ibu jari, maka
dalam kawat dihasilkan arus listrik I
yang searah dengan keempat arah jari
tangan.
Dalam perkembangan berikutnya
generator DC dibagi menjadi tiga
jenis, yaitu:
1. Generator penguat terpisah.
2. Generator belitan Shunt.
3. Generator belitan
Kompound.
Data Spesifikasi Puli
Flowchart Pembuatan Aerator
Dalam proses pembuatan
yang berdasarkan hasil perancangan
dibutuhkan
beberapa
mesin
perkakas
dan
bahan
untuk
mewujudkan bentuk dari gambar
teknik 2 dimensi menjadi komponen
yang sebenarnya. Oleh karena itu
untuk membuat aerator tersebut,
digunakan beberapa alat yang
berada di Laboratorium Teknik
Mesin Gunadarma. Sedangkan
untuk bahan dipersiapkan bahan
baku yang ada dipasaran, seperti
baja konstruksi, baja pelat, dan
poros,
maupun
yang
sudah
berbentuk produk jadi seperti, puli,
sabuk (belt), motor listrik, roda gigi
kerucut, poros, baling-baling, baut
dan mur.
Dalam proses pembuatan
aeratorh ini digunakan beberapa
macam mesin perkakas, baik mesin
perkakas besar ataupun mesin
perkakas kecil.
Jenis mesin perkakas yang
digunakan pada proses ini adalah :
1. Mesin Gerinda
2. Alat Kerja Bangku
3. Mesin Las Lisrik
4. Mesin Bor
Data Dan Spesifikasi Perancangan
Tabel 1 Spesifikasi aerator
Pemilihan Material
Dalam proses pembuatan
aerator ini perlu ditinjau dari segi
-9-
material bahan baku yang akan
digunakan serta proses-proses apa
saja yang perlu dipersiapkan.
Melalui hasil perancangan
didapatkan material-material yang
digunakan dalam pembuatan alat ini,
sehingga
memudahkan
untuk
mengumpulkan
material
yang
diperlukan dalam pembuatan. Bahan
baku yang dipergunakan adalah baja
konstruksi, plat, dan poros.
Material yang digunakan
dalam
pembuatan
aerator
ini
berdasarkan
hasil
perancangan
menggunakan
untuk
poros
menggunakan bahan AISI 1010 dan
AISI 1035.
Namun untuk perancangan
konstruksi pembebanan yang tidak
terlalu berat dan tidak memerlukan
kekuatan serta kekerasan yang tinggi,
maka lebih tepat jika dipakai baja
dengan kadar karbon sedang.
Adapun komposisi material AISI
1010 yang dipakai pada aerator, yaitu
sebagai berikut:
Tabel 2 komposisi matrial
AISI 1010
Material baja AISI 1010 memiliki
karakteristik seperti yang ditunjukkan
pada tabel dibawah ini.
Tabel 3 Karakteristik material
AISI 1010
Berdasarkan bentuk-bentuk
rancangan
untuk
komponenkomponen pada aerator ini, maka
dapat ditentukan proses pengerjaan
untuk masing-masing komponen.
Secara umum proses pembuatan
meliputi :
1. Persiapan
2. Pembentukkan
3. Penghalusan
4. Perakitan.
Pada
setiap
proses
pembuatan suatu produk ataupun
alat,
perlu
dilakukan
proses
perancangan terlebih dahulu. Proses
perancangan yang pertama kali
dibuat adalah gambar teknik 2
dimensi
yang
nantinya
dikembangkan menjadi 3 dimensi
yang akan memudahkan dalam
proses pembuatan mesin tersebut.
Sebagai acuan utama dalam
pembuatan aerator ini adalah
rancangan gambar teknik 2 dimensi.
Motor Listrik
Motor listrik adalah suatu
mesin yang dapat mengubah tenaga
listrik menjadi tenaga mekanik.
Motor listrik yang digunakan
memiliki
spesifikasi
sebagai
berikut :
- Motor listrik 1 fasa
- Daya
: 125 watt
- Putaran : 1250 rpm
- 10 -
Gambar 3 Puli dan Sabuk
Gambar 1 Motor Listrik
Proses Perakitan
3.5 Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin
yang berfungsi sebagai tumpuan
suatu poros yang berbeban dan
berputar. Dengan adanya bantalan
maka putaran dan gerak bolak-balik
akan berlangsung secara halus, aman
dan tahan lama. Bantalan juga harus
mempunyai
ketahanan
terhadap
getaran maupun hentakan. Bantalan
yang digunakan adalah, unit FYH
P204 sebanyak 2 buah.
Setelah
komponenkomponen dibuat maka langkah
selanjutnya komponen tersebut
disusun berdasarkan fungsinya.
Langkah-langkah perakitan aerator
adalah sebagai berikut :
1. Menyiapkan rangka sebagai
tempat dudukan komponen yang
akan dirakitkan pada rangka.
Gambar 4 Dimensi Rangka
Gambar 2 Bantalan
Puli dan Sabuk
Puli dan sabuk adalah elemen
mesin untuk mentransmisikan putaran
dan daya antara dua buah poros yang
cukup jauh dan tidak memungkinkan
transmisi langsung dengan roda gigi.
™ Jenis puli yang digunakan
adalah puli alumunium Ø5
inch sebanyak 1 buah dan Ø2
inchi sebanyak 1 buah.
™ Jenis sabuk yang digunakan :
• Sabuk-V tipe A35, 1
buah
Gambar 5 Rangka Utama
2. Memasang 2 buah dudukan
bearing beserta bearing pada
bagian atas rangka yang
berfungsi sebagai dudukan poros
utama kemudian dibaut.
- 11 -
Gambar 9 Dimensi puli
Gambar 6 Dudukan Bantalan dan
Rangka Utama
3. Memasang poros utama pada
rangka dengan ukuran 1400 mm x
Ø20 mm
Gambar 10 Memasang puli
Gambar 7 Dimensi Poros Utama
5. Memasang motor listrik dengan
posisi puli motor listrik sejajar
dengan puli poros utama.
Gambar 8 Poros Utama
4. Memasang 2 buah puli yang satu
dipasang di poros motor,puli yang
satunya di pasang di poros
impeller.
Gambar 11 Pemasangan Motor
Listrik
6. Memasang sabuk pada puli
motor listrik dan puli poros
utama
kemudian
di
stel
kekencangannya dengan cara
menggeserkan motor listrik
sehingga sabuk menjadi kencang
kemudian baut – bautnya
dikencangkan.
- 12 -
Gambar 12 Pemasangan Sabuk
7. Memasang impeller pada rangka
utama.
Gambar 14 Pemasangan Impeller
8. Memasang pelampung
bagian bawah kerangka.
pada
Gambar 15 Dimensi Ponton
( Pelampung )
Gambar 13 Dimensi Impeller
Gambar 16 Pemasangan Ponton
( Pelampung )
- 13 -
Gambar 1 Diagram alir
perencanaan puli
Tabel 1 Data hasil perencanaan
puli
Gambar 17 Aerator
Sistem
Rangkaian
Aerator
Menggunakan Solar Cell
1. Solar panel dengan ukuran
10 WP (watt/peak) 20x30
cm, menyerap tenaga panas
matahari kemudian merubah
panas
tersebut
menjadi
tenaga listrik.
2. Melalui control box arus
listrik
yang
dihasilkan
melalui solar panel tersebut
digunakan untuk mengisi aki
sebagai penyimpan tenaga
listrik.
- 14 -
3. Aki
digunakan
sebagai
penyimpan tenaga listrik,
kemudian arus listrik yang
berasal dari aki adalah arus
DC di ubah menjadi arus AC
menggunakan inverter di
dalam control box.
Sehingga udara dlm air dapat di
capai secara kontinu. Alat ini di
harapkan dapat menghasilkan udara
dan kadar oksigen dalam air yang
cukup agar ikan atau udang yang
berada dalam tambak tidak mati atau
kekurangan udara.
Setelah tenaga listrik tersebut di ubah
menjadi arus AC melalui control box,
tenaga listrik tersebut digunakan
untuk menghidupkan motor listrik
atau aerator.
Tinjauan
Singkat
Mengenai
Aerator Menggunakan Solar Cell
Alat ini dibuat berdasarkan
hasil perancangan serta harus mampu
memenuhi aspek-aspek kebutuhan
dari tujuan perancangan. Secara
umum aerator merupakan alat yang
digunakan untuk menambah daya
kelarutan udara di dalam air dan
penambahan udara ke dalam air
sehingga kadar oksigen dalam air
menjadi cukup dengan bantuan alat
aerasi (aerator).
Pada dasarnya alat ini
merupakan suatu alat yang digunakan
untuk menghasilkan penambahan
udara yang bersih dalam air sehingga
kadar oksigen menjadi cukup pada
tambak. Prinsip menghasilkan udara
yg bersih kadar oksigen yang cukup
dalam air menggunakan daya putar
yang berasal dari motor listrik yang
ditransmisikan melalui puli dan sabuk.
Mekanisme putaran berupa sepasang
sudu yg memiliki masing-masing
memiliki 4 buah baling-baling yg
berputar pada air. Putaran yg di
hasilkan sebesar 75.5 rpm.
Untuk menghasilkan udara
dalam air digunakan suatu sudu
impeler yang berputar searah.
Gambar 2 Sketsa Mesin Aerator
Tabel 2 Spesifikasi solar cell
Pengujian
Tujuan Pengujian
Pengujian
alat
aerator
memakai energi solar cell ini
bertujuan untuk :
1.
Menganalisa kemampuan alat
aerator yang menggunakan
solar cell sebagai sumber
energi.
- 15 -
2.
Untuk mendapatkan berbagai
data yang diperlukan dari
pengujian ini. Seperti suplai
tegangan, arus, dan dayapada
alat aerator ini.
Alat Ukur Yang Digunakan Pada
Proses Pengujian
Multi meter berfungsi untuk
mengukur arus dan tegangan dari solar
cell pada saat pengisian ke aki.
Untuk mendukung pengujian alat
aerator ini , digunakan beberapa alat
ukur. Adapun alat ukur yang
digunakan adalah :
1.
Stopwatch
Stopwatch
digunakan
untuk
mendapatkan waktu yang dibutuhkan
Gambar 3 Stopwatch
Stopwatch adalah alat yang
digunakan untuk mengukur lamanya
waktu yang diperlukan dalam
kegiatan. Stopwatch secara khas
dirancang untuk memulai dengan
menekan tombol diatas dan berhenti
sehingga
suatu
waktu
detik
ditampilkan sebagai waktu yang
berlalu. Kemudian dengan menekan
tombol yang kedua kemudian
memasang lagi stopwatch pada nol.
Tombol yang kedua juga digunakan
sebagai perekam waktu
2.
Multi Meter
Gambar 4 Multi Meter
Multimeter
adalah
alat
pengukur listrik yang sering dikenal
sebagai VOM (Volt/Ohm meter)
yang dapat mengukur tegangan
(voltmeter), hambatan (ohm-meter),
maupun arus (amper-meter). Ada
dua kategori multimeter: multimeter
digital atau DMM (digital multimeter)(untuk yang baru dan lebih
akurat hasil pengukurannya), dan
multimeter analog. Masing-masing
kategori dapat mengukur listrik AC,
maupun listrik DC.
3. Tachometer
Salah satu variabel yang
diperlukan adalah putaran poros
Rpm. Untuk mengukur putaran
tersebut digunakan tachometer.
Gambar 5 Tachometer
Tachometer adalah sebuah
instrumen atau alat yang mampu
untuk mengukur kecepatan putaran
- 16 -
dari poros engkol atau piringan,
seperti yang terdapat pada sebuah
motor atau mesin lainnya. Alat ini
biasanya menampilkan revolutions
per minute (RPM) pada sebuah
pengukur skala analog, namun yang
versi tampilan digital juga sudah
semakin populer.
Proses Pengujian Dan Analisa
Pengujian
ini
dilakukan
dengan berbagai tahap dari mulai
proses persiapan pengujian, sampai
dengan proses akhir yaitu pengujian
kemampuan alat tersebut dalam
menyerap tenaga matahari yang
menggunakan sell surya itu sendiri.
Adapun langkah-langkah yang
dilakukan dalam melakukan proses
pengujian, diantaranya :
Mempersiapkan panel surya.
Pada tahapan ini panel surya
diletakkan dibawah sinar matahari
agar dapat menyerap panas
matahari lalu di alirkan ke aki.
Maka di dapatkan hasil pengujian
pengisian aki dari panel surya
tersebut.
Tabel 3 Data hasil pengujian
arus rata-rata
Tabel 3 menunjukkan data
hasil pengujian rata-rata yang masuk
dari solar cell ke aki. Jam
pengukuran untuk pengambilan data
dimulai dari pukul 06.00 – 18.00
WIB atau selama 12 jam. Dipilih
waktu tersebut dari matahari mulai
terbit sampai terbenam.
Arus rata-rata yang didapat
berkisan antara 0.22 – 0.52 A. Arus
rata-rata yang paling rendah
didapatkan pada hari ke 4 karena
pada hari itu cuaca mendung pada
saat jam 13.00 – 14.00 sedangkan
arus rata-rata yang paling tinggi
pada hari ke 2 karena cuaca sangat
cerah.
Gambar 6 Grafik data hasil
pengujian arus
Dari gambar 6 garfik data
hasil pengujian arus yang masuk
dari solar cell ke aki dapat diketahui
bahwa arus rata-rata yang didapat
dari hari ke 1 sampai dengan hari ke
7 berbeda tergantung cuaca saat itu.
Tabel 4 Data hasil pengujian
tegangan rata-rata
Tabel 4 menunjukkan data
hasil pengujian tegangan rata-rata
yang masuk dari solar cell ke aki.
Tegangan rata-rata yang didapatkan
- 17 -
dari hasil pengujian dimulai dari hari
ke 1 sebesar 9.63 Volt sampai dengan
hari ke 7
sebesar 14.32 Volt,
kenaikkan tegangan dari hari ke 1
sampai dengan hari ke 7, ditunjukkan
oleh grafik pada gambar 7
Gambar 7 Grafik data hasil
Perhitungan suplai daya dari
solar cell ke aki ditunjukkan pada
tabel 4 suplai daya pada jam 07.00
sebesar 2.33 watt dan pada jam
18.00 sebesar 0.98 watt. Daya
tertinggi 6.30 watt pada saat jam
12.00 WIB dimana sinar matahari
tepat pada posisi tegak lurus
mengenai solar cell. Suplai daya
terendah pada jan 18.00 WIB saat
matahari terbenam pada kemiringan
mendekati 180º.
Tabel 6 Data hasil pengujian
suplai daya rata – rata
pengujian tegangan rata – rata.
Dari gambar 7 grafik data
hasil pengujian tegangan rata-rata
yang masuk dari solar cell aki ke aki.
Pada hari ke 7 menunjukkan suplai
tegangan pada aki telah penuh saat
jam 15 WIB.
Tabel 5 Data hasil pengujian
suplai daya dari solar cell ke aki
pada hari pertama
Tabel 6 menunjukkan data
hasil pengujian suplai daya rata-rata
yang masuk dengan solar cell ke aki.
Daya rata-rata rendah pada
hari ke 4 sebesar 2.56 watt dan
tertinggi pada hari ke 7 sebesar 4.74
watt.
- 18 -
Gambar 8 Grafik hasil pengujian
suplai daya rata – rata
Dari gambar 8 menunjukkan
grafik hasi pengujian suplai daya ratarata dari solar cell ke aki, dimulai
hari ke 1 sampai dengan hari ke 7.
Daya rata-rata paling rendah
didapatkan pada hari ke 4 yang
dipengaruhi adanya arus yang masuk
dari solar cell ke aki sebesar 0.11 A
( lampiran ) dan daya tertinggi
didapat pada hari ke 7.
Perbedaan suplai daya setiap
hari tersebut dipengaruhi adanya
perbedaan arus yang masuk dari solar
cell ke aki.
Gambar 9 Aerator Dengan Solar
Cell
Analisa Pengujian Alat Aerator
1. Untuk pengisian aki hingga
penuh memerlukan waktu selama
7 hari (cuaca tidak menentu),
dengan kapasitas solar cell 10
WP (watt / peak).
2. Kedalaman sudu dari permukaan
air sekitar 4 cm sehingga sudu
dapat berputar dengan baik.
3. Sudu yang dipasang stabil akan
mempengaruhi hasil percikan
air dan oksigen yang di dapat.
4. Putaran sudu
75.5 Rpm
( sebelum di air ), 65.5 Rpm
( setelah di air )
Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat
diambil dari pembuatan dan
perakitan alat Aerator ini adalah :
1.
Besarnya intensitas radiasi
matahari dipengaruhi oleh cuaca
cerah atau tidak ada awan/bayangan
yang menghalangi cahaya langsung
matahari yang sampai kepermukaan
bumi. Intensitas radiasi matahari
akan mempengaruhi parameterparameter lain yaitu energi, daya
dan efisiensi.
2.
Solar cell memanfaatkan
cahaya langsung dari matahari yang
dirubah menjadi energi listrik.
Apabila dalam keadaan digunakan,
salah satu cell ditutup maka daya
akan turun.
3.
Arus rata-rata paling rendah
sebesar 0.22 A pada saat cuaca
mendung dan paling tinggi sebesar
0.52 A pada saat cuaca cerah,
sehingga
cuaca
sangat
mempengaruhi perbedaan hasil
pengujian.
4.
Tegangan rata-rata yang
didapat sampai aki penuh sebesar
14.32 v .
5.
Suplai daya paling rendah
sebesar 2.56 watt dan paling tinggi
sebesar 4.74 watt hal ini disebabkan
karena adanya perbedaan cuaca pada
saat pengujian.
Saran
- 19 -
Saran yang mungkin harus
dilakukan dalam pembuatan dan
perakitan pada alat Aerator
ini
adalah :
1.
Alat aerator ini menggunakan
solar cell sebagai sumber energi
dapat dipergunakan bagi petambak
udang didaerah yang kekurangan
pasokan listrik.
2.
Penambahan daya agar aerator
dapat bekerja maksimal memerlukan
penambahan panel surya dengan
menyesuaikan peralatan control box
dan aki.
DAFTAR PERPUSTAKAAN
1. Khurmi, R.S. and J.K Gupta.,
Text Book on Machine Design,
Euresia Publishing House, New
Delhi.
2. James M. Gere, Timoshenko.
Stephen P., Mekanika Bahan,
Edisi kedua versi SI., Alih bahasa
Hans J. Wospakrik, Institut
Teknologi Bandung, Penerbit
Erlangga, 1996.
3. Sularso, Kiyokatsu Suga., Elemen
Mesin Jilid 3, PT. Pradya
Paramita, Jakarta, 1997.
4. C.S.
Desai
Sri
Jatno
Wirjosoedirjo.,
Dasar-dasar
Metode
Elemen
Hingga,
Erlangga, Jakarta, 1996.
5. http://www.efunda.com/materials/
allys/carbon_steels/show_carbon
6. www.pdf-searchengine.com/teori-motorlistrikpdf.html
7. http://www.panelsurya.com/index
.php/solar-cells-panelguidehttp://images.google.com/im
gres?imgurl=http://4.bp.blogspot.
com
- 20 -