Peningkatan Kinerja Aerator Kincir melalui Optimasi Desain Sudu dan Kondisi Operasi

Abstract

Kinerja aerator tipe kincir sangat dipengaruhi oleh geometri sudu dan kondisi operasi. Pengembangan sudu selama ini berfokus pada desain secara dua dimensi menghasilkan efisiensi aerasi yang rendah sehingga aerator kincir masih merupakan pengkonsumsi sebagian besar energi dalam budidaya tambak. Penelitian ini bertujuan meningkatkan kinerja aerator kincir dengan pengembangan sudu tiga dimensi model furrower dan sudu bergerak melalui; simulasi, pengujian dan optimasi geometri sudu dan kondisi operasi, rancang bangun serta pengujian kinerja prototipe kincir yang dihasilkan. Optimasi dilakukan dengan memvariasikan geometri sudu dari kincir sudu lengkung yaitu diameter lubang sudu (8, 12 dan 16 mm), sudut posisi sudu arah horizontal (0º, 15º dan 30º), sudut posisi sudu arah vertikal (30º, 45º dan 60º) dan pengoperasian kincir yaitu pada kecepatan putar kincir (115, 135 dan 154 rpm) dan kecelupan sudu (6, 9 dan 12 cm). Hasil simulasi variasi geometri sudu dan kondisi operasi menunjukkan torsi dan gaya hambat sudu terkecil adalah 8.36 N˖m dan 38.58 N diperoleh pada putaran kincir 115 rpm dan kecelupan sudu kincir 6 cm dengan diameter lubang sudu 1.6 cm, sudut posisi sudu arah vertikal 60º dan sudut posisi sudu arah horizontal 30º, sedangkan terbesar adalah 57.85 N˖m dan 278.41 N terjadi pada putaran kincir 154 rpm dan kecelupan sudu kincir 12 cm dengan diameter lubang sudu 0.8 cm, sudut posisi sudu arah vertikal 30º dan sudut posisi sudu arah horizontal 0º. Perubahan sudut posisi sudu arah horizontal dari 0º menjadi 15º dan 30º mengurangi gaya hambat sudu 2.67% dan 14.3% dan memperkecil torsi 6.73% dan 20.99%. Perubahan sudut posisi sudu arah vertikal dari 30º menjadi 45º dan 60º mengurangi gaya hambat sudu 13.5% dan 28.58% dan memperkecil torsi 10.5% dan 24.75%. Perubahan diameter lubang sudu dari 8 mm menjadi 12 mm dan 16 mm mengurangi gaya hambat sudu 4.87% dan 11.56% dan memperkecil torsi 9.06% dan 17.79%. Perubahan kecepatan putar kincir dari 115 rpm menjadi 135 rpm dan 154 rpm menambah gaya hambat sudu 38.36% dan 79.89% dan memperbesar torsi 34.55% dan 80.91%. Perubahan kecelupan sudu dari 6 cm menjadi 9 cm dan 12 cm menambah gaya hambat sudu 44.82% dan 86.2% dan memperbesar torsi 41.41% dan 77.79%. Torsi dan gaya hambat sudu kincir sudu bergerak pada putaran kincir 115 rpm dengan kecelupan sudu 6, 9 dan 12 cm adalah berturut- turut 34.41 N˖m dan 9.89 N, 55.52 N˖m dan 15.54 N, dan 93.69 N˖m dan 23.45 N. Penggunaan mekanisme sudu bergerak mengurangi gaya hambat sudu dan torsi rata-rata adalah 28.69% dan 32.16%. Hasil pengujian variasi geometri sudu dan kondisi operasi menunjukkan torsi dan kebutuhan daya terkecil adalah 43.17 N˖m dan 528.40 Watt diperoleh pada putaran kincir 115 rpm dan kecelupan sudu kincir 6 cm dengan diameter lubang sudu 1.6 cm, sudut posisi sudu arah vertikal 60º dan sudut posisi sudu arah horizontal 30º. Volume penutupan semburan air terbesar adalah 5.005 m3 diperoleh pada putaran kincir 154 rpm, kecelupan sudu kincir 9 cm, diameter lubang sudu 0.8 cm, sudut posisi sudu arah vertikal 45º dan sudut posisi sudu arah horizontal 30º dengan kebutuhan daya sebesar 588.70 Watt.