Perancangan Mekanisme Hisap Vakum pada Mesin Pemanen Udang / Ikan Semi Kontinyu Tipe Vertikal

PERANCANGAN MEKANISME HISAP VAKUM PADA MESIN

PEMANEN UDANG/IKAN SEMI KONTINYU

TIPE VERTIKAL

SKRIPSI

DIAN FIRDAUZI

F14080114

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2013

PERANCANGAN MEKANISME HISAP VAKUM PADA MESIN

PEMANEN UDANG/IKAN SEMI KONTINYU

TIPE VERTIKAL

Sam Herodian and Dian Firdauzi

Department of Mechanical and Biosystem Engineering, Faculty of Agricultural

Technology, Bogor Agricultural University, IPB Darmaga Campus, PO Box 220, Bogor, West Java, Indonesia

Phone 62 852 89597689, e-mail : dian.firdauzi@gmail.com

ABSTRACT

Products resulting from the fisheries sector is a good source of animal protein to meet the

Indonesian people’s needs of nutritional and health. Some products that have a high protein value are shrimp and fish. The need for ease of getting farmed shrimp and fish in a pond increased, also include the harvesting results. Problems faced in fisheries harvesting is too much needed for resources and still lack of harvesting knowledge and skills. One way to minimize these problems is the use of mechanical harvester in harvesting pond. Another problems is that yields are still experiencing disability and high mortality rate. Design approach that taken are functional and structural design approach. From the results of the design will be carried out modeling and functional testing. Functional design is the design that has aspects related to the function and usefulness of each constituent element model of the commodities to be processed. Making models were created to test the success of harvesting systems that work in semi-continuous by vacuum suction mechanism. Because the model harvester shrimp / fish designed aiming to produce a work harvesting semi-continuous by vacuum suction mechanism. Measurements made in the form of rate water, time and speed of shrimp / fish down from the suction tank to the harvesting tank, the ratio number of the shrimp / fish in harvesting tank with shrimp / fish that are still left in the suction tank and pass rates of shrimp / fish alive. From the results obtained it can be seen the amount of shrimp that fell from suction tank to harvesting tank will vary for each time harvesting. The number of commodities that fall will be less and it could be more, depending on the time of harvesting. And the length of harvesting will make this harvester run semi-continuous.

Dian Firdauzi. F14080114. Perancangan Mekanisme Hisap Vakum Pada Mesin Pemanen Udang/Ikan Semi Kontinyu Tipe Vertikal. Di bawah bimbingan Sam Herodian. 2013

RINGKASAN

Produk yang dihasilkan dari sektor perikanan merupakan sumber protein hewani yang baik untuk memenuhi kebutuhan gizi dan kesehatan masyarakat Indonesia. Beberapa produk yang mempunyai nilai protein tinggi adalah udang dan ikan. Kebutuhan akan kemudahan mendapatkan hasil budidaya udang dan ikan dalam tambak semakin bertambah, termasuk dalam hal pemanenan hasilnya. Dalam pemanenan hasil perikanan, alat pemanenan yang ada di Indonesia cukup beragam. Kendala yang dihadapi dalam pemanenan hasil perikanan ini adalah banyaknya membutuhkan sumber daya dan masih minimnya ilmu dan keterampilan dalam memanen. Salah satu cara untuk meminimalisir kendala tersebut adalah penggunaan mesin pemanen secara mekanis dalam pemanenan hasil tambak. Kendala lain yang dihadapi adalah hasil panen yang masih mengalami kecacatan dan tingkat mortalitas yang tinggi. Meskipun sudah mempergunakan mesin pemanen mekanis, namun kendala ini masih belum dapat secara sepenuhnya teratasi. Berbagai penelitian telah dilakukan untuk menghasilkan alat dan mesin pemanen yang memiliki tingkat efisiensi dan efektifitas dalam pemanenan, namun hasil yang dicapai belum dapat dikatakan maksimal. Oleh karena itu perlu adanya penelitian lanjutan mengenai alat dan mesin pemanenan untuk perikanan tambak.

Penelitian ini bertujuan untuk merancang mekanisme hisap vakum pada mesin pemanen udang/ikan agar bekerja semi kontinyu dengan tingkat kemudahan yang cukup tinggi dalam pengoperasiannya, sehingga menghasilkan sistem pemanenan baru yang lebih efisien dan efektif dengan tetap mempertahankan hasil pemanenan dengan tingkat kelulusan hidup yang tinggi. Penelitian dilakukan di laboratorium teknik mesin dan otomatisasi pada bulan Maret hingga Oktober 2012.

Pendekatan rancangan secara umum, yaitu berdasarkan pendekatan rancangan fungsional dan rancangan struktural. Dari hasil rancangan ini akan dilakukan pembuatan model, dan uji fungsional. Rancangan fungsional yaitu rancangan yang menyangkut segi fungsi dan kegunaan dari setiap elemen penyusun model tersebut terhadap komoditi yang akan diproses. Pembuatan model dibuat untuk menguji keberhasilan sistem pemanenan. Pengukuran yang dilakukan berupa debit air, waktu dan kecepatan udang/ikan turun dari tangki hisap ke tangki pemanenan, perbandingan jumlah udang/ikan di tangki pemanenan (yang turun /dipanen) dengan udang/ikan yang masih tertinggal di tangki hisap dan tingkat kelulusan hidup udang/ikan.

Pada mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal yang dirancang vakum ini memiliki nilai debit sebesar 0.506 liter/detik. Nilai debit ini sudah mampu untuk menghisap komoditas yang akan dipanen. Dari hasil debit aliran air, dapat diperoleh kecepatan alirannya yaitu 1.776 m/detik. Hasil kecepatan rata-rata turunnya udang dari tangki hisap ke tangki pemanenan diperoleh sebesar 0.031 m/detik. Sedangkan kecepatan rata-rata turunnya ikan mas dari tangki hisap ke tangki pemanenan sebesar 0.020 m/detik. Selisih rata-rata kecepatan turunnya juga tidak berbeda jauh. Namun dari hasil ini menunjukkan udang lebih cepat turun dari pada ikan mas. Oleh karena itu, ikan mas memiliki naluri untuk turun lebih lama daripada udang dan sebaliknya udang memiliki naluri untuk turun berdiam diri di dasar air lebih cepat dari pada ikan mas. Setelah melihat semua waktu dan kecepatan turunnya seekor udang dan ikan mas dari tangki hisap ke tangki pemanenan ada

yang lebih cepat dan ada juga yang lebih lambat. Maka setiap ekor komoditas yang turun dari tangki hisap ke tangki pemanenan tersebut tidak akan seragam. Hasil rata-rata jumlah udang dan ikan mas yang turun dari tangki hisap ke tangki pemanenan masing-masing mencapai 34.04 % dan 12.92 %. Hasil jumlah udang yang turun dari tangki hisap ke tangki pemanenan sudah cukup bagus, karena dengan waktu yang cukup singkat jumlah udang yang turun ke tangki pemanenan sudah mencapai setengahnya dari jumlah udang yang masih tertinggal di tangki hisap. Sedangkan jumlah ikan mas yang turun dari tangki hisap ke tangki pemanenan sangat sedikit, tidak mencapai setengahnya dari jumlah udang yang masih tertinggal di tangki hisap Tingkat kelulusan hidup kedua komoditas yang dipanen dalam mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu sudah hampir mendekati sempurna, yaitu udang mencapai 99.16 %, dan ikan mas mencapai 99.72 %.

PERANCANGAN MEKANISME HISAP VAKUM PADA MESIN

PEMANEN UDANG/IKAN SEMI KONTINYU

TIPE VERTIKAL

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem

Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh :

DIAN FIRDAUZI

F14080114

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2013

ii

Judul Skripsi : Perancangan mekanisme hisap vakum pada mesin pemanen

udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal

Nama

: Dian Firdauzi

NIM

: F14080114

Menyetujui,

Dosen Pembimbing Akademik

(Dr. Ir. Sam Herodian. MS).

NIP. 19620529 198703 1 002

Mengetahui,

Ketua Departemen Teknik Mesin dan Biosistem

(Dr. Ir. Desrial. M. Eng)

NIP. 19661201 199103 1 004

iii

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul Perancangan Mekanisme Hisap Vakum Pada Mesin Pemanen Udang/Ikan Semi Kontinyu Tipe Vertikal merupakan proyek dosen pembimbing akademik dan belum diajukan dalam bentuk apa pun pada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka dibagian akhir skripsi ini.

Bogor, Januari 2013 Yang membuat pernyataan

Dian Firdauzi F14080114

iv © Hak cipta milik Dian Firdauzi, tahun 2013

Hak cipta dilindungi

Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari

Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apapun, baik cetak, fotokopi, mikrofilm, dan sebagainya.

v

BIODATA PENULIS

Penulis dilahirkan di Banjar Lawas pada tanggal 18 Juli 1989 sebagai putra kedua dari empat bersaudara pasangan Lukman dan Khaidaresmi. Penulis telah menjalani pendidikan mulai dari SD Negeri 09 Kubang, SMP Negeri 01 Situjuah Limo Nagari, SMA Negeri 02 Payakumbuh, dan kemudian melanjutkan pendidikan di Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Seleksi Mahasiswa Perguruan Tinggi Negeri (SMPTN). Selama menjalani pendidikan, penulis merupakan anggota HIMATETA (Himpunan Mahasiswa Teknik Pertanian). Selain itu penulis juga aktif mengikuti PKM (Program Kreatifitas Mahasiswa) dan lulus

dibidang kewirausahaan yang berjudul “Aestro Alat Pengusir Burung di Sawah”, tahun 2010-2011.

Pada tahun 2011, penulis melaksanakan praktek lapangan di PT. Riau Andalan Pulp and Paper,

dengan judul laporan “Aspek Ergonomika dan K3 (Kesehatan dan Keselamatan Kerja) pada Hutan Tanaman Industri di PT. Riau Andalan Pulp and Paper, Pelalawan Riau.

Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar sarjana Sarjana Teknologi Pertanian, penulis menyelesaikan skripsi yang berjudul “ Perancangan Mekanisme Hisap Vakum Pada Mesin Pemanen Udang/Ikan Semi Kontinyu Tipe Vertikal”.

vi

KATA PENGANTAR

Bismillahirrahmanirrahim

Segala puji hanya bagi Allah subhanahu wa ta’ala karena atas pertolongan dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Perancangan Mekanisme Hisap Vakum Pada Mesin Pemanen Udang/Ikan Semi Kontinyu Tipe Vertikal”. Di dalam penyusunan skripsi ini, penulis banyak mendapatkan bantuan, dukungan semangat, dan dorongan dari berbagai macam pihak. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Dosen pembimbing penulis Dr. Ir. Sam Herodian MS, yang telah banyak memberikan arahan

dan masukan selama penyusunan skripsi ini. Mudah-mudahan Allah senantiasa menjaga beliau.

2. Dosen penguji skripsi penulis Ir. Mad Yamin MT, dan Dr. Ir. M. Faiz Syuaib M.Agr, yang telah

berkenan meluangkan waktunya untuk menguji skripsi penulis. Mudah-mudahan Allah

membalas kebaikan beliau.

3. Ayahanda tercinta Bapak Lukman, Ibunda tercinta Khaidaresmi, kakak dan adik-adik penulis

yang selalu dan senantiasa memberikan doa serta semangat dan dukungan baik secara moral

maupun material. Mudah-mudahan Allah senantiasa menjaga mereka.

4. Teman-teman penulis satu bimbingan, Rizki Maulaya, Kurnia Ayu Putrianti, Abdul Hafis, dan

Diza Puspa Arista, yang telah memberikan bantuan, dan dukungan selama penelitian. Mudah

-mudahan Allah membalas kebaikan mereka.

5. Teman-teman penulis, A Tri Setiawan M. , Arif Rahmat, Gita Puja Sari, Panji Laksamana, yang telah banyak membantu dan memberikan saran dalam penelitian ini. Mudah-mudahan Allah membalas kebaikan mereka.

6. Rekan-rekan Wisma Al-Furqon dan Wisma At-Tauhid yang tidak segan-segan untuk membantu

dan berbagi ilmu. Mudah-mudahan Allah membalas kebaikan mereka.

7. Bapak Ahmad, yang telah membantu dan mempermudah penulis dalam penggunaan

laboratorium.

8. Semua pihak lainnya yang tidak mungkin disebutkan satu per satu dan telah banyak membantu

penulis selama menyelesaikan skripsi ini.

Penulis mengakui bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis sangat berterima kasih kepada seluruh pihak yang ingin memberikan masukan baik berupa kritik maupun saran. Mudah-mudahan ini bisa menjadi pelajaran bagi penulis untuk menghasilkan karya yang lebih baik dan bermanfaat. Akhirnya, penulis berharap semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat dan memberikan kontribusi terhadap perkembangan teknologi pertanian.

Bogor, Januari 2013

vii

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR LAMPIRAN ... xii

I. PENDAHULUAN ... 1

A. Latar Belakang ... 1

B. Tujuan Penelitian ... 2

II. TINJAUAN PUSTAKA ... 3

A. Gambaran Umum Udang ... 3

B. Gambaran Umum Ikan ... 4

C. Pemanenan... 5

D. Tingkat Kelulusan Hidup ... 7

E. Penelitian Sebelumnya ... 8

F. Aliran Fluida... 9

III. METODE PENELITIAN ... 13

A. Waktu dan Tempat ... 13

B. Alat dan Bahan ... 13

C. Tahapan Penelitian ... 13

IV. ANALISIS RANCANGAN ... 20

A. Kriteria Rancangan ... 20

B. Rancangan Fungsional ... 20

C. Rancangan Struktural ... 23

V. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 28

A. Konstruksi Unit Mesin Pemanen Udang/Ikan Semi kontinyu Tipe Vertikal Dengan Mekanisme Hisap Vakum ... 28

B. Cara Kerja Mesin Pemanen Udang/Ikan Semi kontinyu Tipe Vertikal Dengan Mekanisme Hisap Vakum ... 32

C. Debit, Jenis Aliran, Tekanan dan Headloss Yang Terjadi Disepanjang Pipa ... 36

D. Waktu Dan Kecepatan Komoditas Pindah Dari Tangki Hisap Ke Tangki Pemanenan... 38

E. Perbandingan Jumlah Komoditas Yang Pindah Dari Tangki Hisap Ke Tangki Pemanenan... 40

viii

VI. KESIMPULAN DAN SARAN ... 46

A. Kesimpulan ... 46

B. Saran ... 46

DAFTAR PUSTAKA ... 47

ix

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Perkembangan volume ekspor hasil perikanan menurut komoditi utama ... 1

Tabel 2. Nilai koefisien gesekan untuk sambungan pipa ... 12

Tabel 3. Uraian fungsi mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal ... 21

Tabel 4. Waktu dan kecepatan turun udang dari tangki hisap ke tangki pemanenan ... 39

x

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Morfologi udang galah (Macrobrachium rosenbergii, de Man) ... 3

Gambar 2. Prayang atau bubu udang yang dibuat dari iratan bambu ... 6

Gambar 3. Jaring penadah yang berbentuk kantung dipasang di depan pintu air. ... 7

Gambar 4. Jaring listrik yang dioperasikan oleh seorang operator ... 7

Gambar 5. Skema mekanisme sistem penghisap pada mesin pemanen udang/ikan ... 9

Gambar 6. Diagram moddy ... 11

Gambar 7. Flow chart tahapan penelitian ... 14

Gambar 8. Sketsa rancangan mekanisme hisap vakum pada mesin pemanenan udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal... 16

Gambar 9. Sketsa pengujian waktu dan kecepatan udang/ikan turun dari tangki hisap ke tangki pemanenan ... 18

Gambar 10. Sketsa pengujian perbandingan jumlah udang/ikan di tangki pemanenan (yang turun /dipanen) dengan udang/ikan yang masih tertinggal di tangki hisap ... 19

Gambar 11. Bagian-bagian model rancangan mesin pemanenan udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum ... 21

Gambar 12. Tangki hisap ... 24

Gambar 13. Jaring ... 24

Gambar 14. Kran penghubung antara tangki hisap dengan tangki pemanenan ... 25

Gambar 15. Tangki pemanenan vakum tampak depan dan tampak samping ... 26

Gambar 16. Model mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum tampak depan (a), dan tampak samping (b) ... 27

Gambar 17. Tangki hisap vakum tampak depan (a) dan tampak atas (b) ... 28

Gambar 18. Jaring tampak depan (a) dan tampak samping (b)... 29

Gambar 19. Kran penghubung tampak depan (a) dan tampak samping (b) ... 29

Gambar 20. Tangki pemanenan vakum tampak depan (a) dan tampak samping (b) ... 30

Gambar 21. Model mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum ... 31

Gambar 22. Skema rancangan mekanisme hisap vakum pada mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal ... 31

Gambar 23. Alur kerja mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum untuk komoditas udang ... 34

Gambar 24. Alur kerja mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum untuk komoditas ikan mas ... 35

Gambar 25. Udang turun dari tangki hisap ke tangki pemanenan. ... 38

xi

Gambar 27. Persentase jumlah udang yang turun dari tangki hisap ke tangki pemanenan... 41

Gambar 28. Kondisi udang di dalam tangki hisap (a) dan di dalam tangki pemanenan (b) .... 41

Gambar 29. Persentase jumlah udang yang turun dari tangki hisap ke tangki ... 42

Gambar 30. Kondisi ikan mas di dalam tangki hisap (a) dan di dalam tangki pemanenan (b)... 43

Gambar 31. Ukuran udang yang diujikan ... 44

Gambar 32. Kondisi udang yang masih hidup setelah pemanenan ... 44

Gambar 33. Kondisi udang yang cacat saat pemanenan ... 45

Gambar 34. Ukuran ikan yang diujikan ... 45

Gambar 35. Kondisi ikan mas yang masih hidup di tangki isap (a), dan tangki pemanenan (b)... 45

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Hasil pengujian tingkat kelulusan udang ... 48

Lampiran 2. Tingkat kelulusan komoditas jenis ikan mas ... 49

Lampiran 3. Debit air pada mesin pemanen udang/ikan tipe vertikal ... 50

Lampiran 4. Kecepatan aliran yang terjadi pada saluran hisapan dan pada tangki hisap ... 52

Lampiran 5. Bilangan Reynold pada penampang hidraulik... 54

Lampiran 6. Tekanan yang terjadi pada saluran hisapan dan pada tangki hisap ... 55

Lampiran 7. Kehilangan tekanan (head loss) disepanjang pipa pengeluaran ... 57

Lampiran 8. Kapasitas unit pemanen udang/ikan ... 60

Lampiran 9. Contoh perhitungan kapasitas pemanenan ... 64

Lampiran 10. Perbandingan jumlah udang yang pindah dari tangki hisap ke tangki pemanenan ... 65

Lampiran 11. Tingkat kelulusan hidup udang ... 66

Lampiran 12. Perbandingan jumlah ikan mas yang pindah dari tangki hisap ke tangki pemanenan ... 67

Lampiran 13. Tingkat kelulusan hidup ikan mas ... 68

Lampiran 13. Gambar teknik rancangan mekanisme hisap vakum pada mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal ... 69

I.

PENDAHULUAN

A.

LATAR BELAKANG

Indonesia merupakan negara dengan kekayaan alam yang luar biasa banyaknya. Luas laut Indonesia dua pertiga dari daratannya. Total luas laut Indonesia adalah 3,544juta km2

(Perikanan dan kelautan dalam angka, 2010). Dalam sektor perikanan Indonesia memiliki potensi yang sangat besar. Potensi sumberdaya perikanan baik perikanan tangkap, budidaya laut, perairan umum dan lainnyadiperkirakan mencapaiUS$ 82 miliar per tahun. Potensi perikanan tangkap mencapai US$ 15.1 miliar per tahun, potensi budidaya laut sebesar US$ 46,7 miliar per tahun, potensi peraian umum sebesar US$ 1,1 miliar per tahun, potensi budidaya tambak sebesar US$ 10 miliar per tahun, potensi budidaya air tawar sebesar US$ 5,2 miliar per tahun, dan potensi bioteknologi kelautan sebesar US$ 4 miliar per tahun.

Sektor perikanan Indonesia juga memiliki potensi sebagai pengekspor. Menurut data statistik volume ekspor, hasil perikanan terus mengalami peningkatan yang cukup tinggi. Berikut ini disajikan data perkembangan volume ekspor hasil perikanan di Indonesia bulan januari hingga bulan maret 2012. Data dapat dilihat pada Tabel 1 berikut ini.

Tabel 1. Perkembangan volume ekspor hasil perikanan menurut komoditi utama, 2012

Rincian Tahun 2012

Januari Februari Maret

Volume (Ton) 40,248 91,61 131,851

Udang 2,518 5,237 8,309

Tuna, Cakalang, Tongkol 13,423 24,494 34,253

Ikan Lainnya (termasuk

darat) 17,051 45,487 63,131

Kepiting 2,072 4,113 6,559

Lainnya 5,185 12,278 19,598

Sumber : http://statistik.kkp.go.id/index.php/dashboard/detail/18/Statistik-Volume-Ekspor-Hasil-Perikanan

Produk yang dihasilkan dari sektor perikanan merupakan sumber protein hewani yang baik untuk memenuhi kebutuhan gizi dan kesehatan masyarakat Indonesia. Beberapa produk yang mempunyai nilai protein tinggi adalah udang dan ikan. Udang dan ikan merupakan komoditas hasil perikanan yang memiliki posisi penting bagi perekonomian Indonesia dengan pemasaran di dalam maupun luar negeri. Permintaan konsumen akan udang dan ikan semakin meningkat, baik dari segi mutu maupun dari segi kualitasnya. Mutu tertinggi dari produk udang dan ikan berasal dari kesegaran produk dalam keadaan hidup.

Kebutuhan akan kemudahan mendapatkan hasil budidaya dalam tambak semakin bertambah, termasuk dalam hal pemanenan hasilnya. Sejauh ini mekanisme pemanenan udang dan ikan khususnya masih menggunakan cara tradisional, meskipun ada yang sudah menggunakan cara modern. Cara yang paling modern untuk memanen udang dan ikan sudah menggunakan mesin pemanen, akan tetapi masih adanya kekurangan dalam mekanisme pemanen itu sendiri seperti masih bekerja untuk sekali pemanenan. Walaupun sebagian mesin pemanen sudah bekerja secara kontinyu, namun masih tetap membutuhkan tenaga pengoperasian yang tinggi kerena banyaknya komponen-komponen yang harus dioperasikan

dalam waktu bersamaan. Cara lain adalah dengan menggunakan jaring (trawl) yang bagian mulutnya dialiri listrik dan ditarik oleh 3-4 orang dengan mengelilingi tambak. Hal ini selain dapat mengakibatkan udang stress yang akhirnya berdampak pada kematian, juga beresiko bagi pemanen yang harus masuk ke dalam tambak (Suyanto dan Takarina, 2009).

Dalam pemanenan hasil perikanan, alat pemanenan yang ada di Indonesia cukup beragam. Kendala yang dihadapi dalam pemanenan hasil perikanan ini adalah banyaknya membutuhkan sumber daya dan masih minimnya ilmu dan keterampilan dalam memanen. Salah satu cara untuk meminimalisir kendala tersebut adalah penggunaan mesin pemanen secara mekanis dalam pemanenan hasil tambak. Kendala lain yang dihadapi adalah hasil panen yang masih mengalami kecacatan dan tingkat mortalitas yang tinggi. Meskipun sudah mempergunakan mesin pemanen mekanis, namun kendala ini masih belum dapat secara sepenuhnya teratasi.

Penelitian tentang hal ini sudah lama dilakukan, dimulai dari penelitian Hamdani (2005) yang kemudian dilanjutkan oleh Kharim (2006) yang keduanya meneliti pemanenan udang dengan melewatkan udang ke dalam aliran pompa. Hasilnya belum bisa dikatakan sempurna, karena masih banyaknya komoditas yang cacat saat dipanen. Kemudian dilanjutkan lagi oleh Gumilang (2011) yaitu perancangan mekanisme baru dengan sistem pengisap pada mesin pemanen udang/ikan. Pada perancangan ini sistem penghisap yang terjadi pada tabung hanya bisa digunakan untuk sekali pemanenan, kemudian dibuat dua tabung silinder agar mesin pemanen dapat bekerja secara kontinyu. Hasil tingkat kelulusan hidup komoditas hampir mendekati sempurna. Namun masih adanya kekurangan pada mesin pemanen tersebut yaitu tingkat kesulitan yang cukup besar dalam pengoperasian saat pemanenan. Kesulitan pengoperasiannya yaitu pada pemanenan pertama, sistem penghisap akan bekerja pada tangki yang pertama, setelah tangki pertama ini sudah penuh dengan komoditas maka pemanenan dilakukan pada tangki kedua. Setelah tangki kedua sudah penuh, pemanenan akan dilanjutkan lagi dengan tangki pertama. Dimana komoditas yang ada di tangki pertama sudah dipindahkan ke dalam bak penampung. Begitu seterusnya pemanenan dilakukan dengan mesin ini. Pada saat pemanenan banyak sekali komponen-komponen yang dioperasikan. Oleh karena itu, mesin ini cukup mempersulit untuk pemanenan udang/ikan.

Dalam penelitian ini akan merancang mekanisme hisap vakum pada mesin pemanenan udang/ikan agar bekerja semi kontinyu dengan tingkat kemudahan yang cukup tinggi dalam pengoperasian mesin pemanen. Sistem penghisap dirancang satu tangki. Agar bekerja secara semi kontinyu, tangki hisap ini dihubungkan dengan tangki pemanenan yang dirancang vakum dengan posisi vertikal. Oleh karena itu, dengan solusi ini berharap mampu membuat modifikasi sistem yang akan dipergunakan dalam memanen hasil udang/ikan dengan tetap mempertahankan tingkat efisiensi dan efektivitas mesin pemanenan dan tingkat kelulusan hidup produk hasil panen udang/ikan yang tinggi.

B.

TUJUAN

Penelitian ini bertujuan untuk merancang mekanisme hisap vakum pada mesin pemanen udang/ikan agar bekerja secara semi kontinyu dengan tingkat kemudahan yang cukup tinggi dalam pengoperasiannya, sehingga menghasilkan sistem pemanenan baru yang lebih efisien dan efektif dengan tetap mempertahankan hasil pemanenan dengan tingkat kelulusan hidup yang tinggi.

II.

TINJAUAN PUSTAKA

A.

GAMBARAN UMUM UDANG

Udang memiliki ciri-ciri umum yaitu memiliki tubuh yang beruas-ruas, kaki bersambungan, tubuh terdiri dari kepala, thoraks dan abdomen. Umumnya udang yang terdapat di pasaran sebagian besar terdiri dari udang laut. Seluruh tubuh udang tertutup oleh kerangka luar yang disebut eskoskeleton, yang terbuat dari chitin. Kerangka tersebut mengeras, kecuali pada sambungan-sambungan antara dua ruas tubuh yang berdekatan. Hal ini memudahkan mereka untuk bergerak lebih fleksibel.

Secara nyata, tubuh udang dapat dibedakan menjadi tiga bagian, yaitu kepala-dada (cephalothorax) yang tertutup oleh sebuah kelopak yang disebut karapas atau dinamakan dengan cangkang kepala atau kelopak kepala (Carapae). Karapas mempunyai tonjolan yang meruncing kearah depan yaitu cucuk kepala (rostrum). Kemudian, bagian belakang

cephalothorax ada badan (abdomen) dan ekor. Dan bagian dada, disetiap ruas terdapat sepasang anggota badan yang disebut pereopoda (Suyanto dan Takarina, 2009). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 1 dengan morfologi udang galah berikut ini.

Keterangan: 1. Rostrum; 2. Kepala+dada (cephalothorax); 3. Badan (abdomen); 4. Ekor (uropoda); 5. Mata; 6-7. Antena, antenula; 8. Capit (ukuran besar/panjang pada jantan); 9. Kaki jalan (pleopoda); 10. Kaki renang (peripoda),

Sumber : www.pusluh.kkp.go.id/index.php/arsip/file/108/udang.pdf.

Gambar 1. Morfologi udang galah (Macrobrachium rosenbergii, de Man).

Menurut Suyanto dan Takarina (2009), beberapa jenis udang laut yang hidup di tambak kebanyakan dari famili Penaeidae, yakni udang windu (Penaeus monodon), udang putih (P. Merguiensis dan P. indicus), dan udang api-api dari marga Metapenaeus yang spesiesnya ada beberapa macam maka disebut dengan Metapenaeus spp. Disamping itu terdapat juga jenis udang-udang dari keluarga lain, tetapi umumnya kurang populer dan memiliki harga pasaran yang lebih rendah. Sebagian kecil terdiri dari udang air tawar, terutama di daerah sekitar sungai besar dan rawa dekat pantai.

Secara keseluruhan, udang mempunyai sifat nokturnal, artinya udang aktif bergerak dan mencari makan pada suasana yang gelap atau redup. Bila sinar terlalu cerah, udang akan diam

berlindung di dasar perairan. Udang lebih suka tinggal di dasar perairan (bentik), menempel pada sesuatu benda di dalam air (Suyanto dan Takarina, 2009).

Udang pada umumnya terangsang oleh gerakan air. Apabila ada air masuk, mereka akan aktif bergerak, berenang mengelilingi tambak, dan kemudian mengerombol di dekat pintu air. Mereka akan lebih aktif lagi bergerak pada waktu pasang purnama dan pasang purbani. Puncak gerakan terjadi beberapa saat setelah matahari dan beberapa saat sebelum matahari terbit. Udang besar cenderung untuk lari ke laut, sehingga mereka akan lolos bila air keluar (Manurung, 2006).

Dalam kondisi air yang diam, udang cenderung berada di dasar permukaan. Sistem pancaindera udang memberi petunjuk bagi pergerakannya (Hasler, 1996, vide Cobb and Phillips, 1980, diacu dalam Anwar 2001). Walaupun penglihatan secara langsung tidak penting untuk pergerakan udang, akan tetapi sebagai tambahan untuk pergerakanya pada jarak yang pendek (Herrnkind and Mclean, 1971 vide Cobb and Phillips, 1980, diacu dalam Anwar 2001).

B.

GAMBARAN UMUM IKAN

Ikan merupakan salah satu mahluk hidup bertulang belakang (vertebrata) yang termasuk ke dalam kelompok poikililotermik (berdarah dingin), hidup di dalam air dan pergerakan serta keseimbangan tubuh di dalam air diatur oleh sirip. Sebagian besar ikan bernafas dengan menggunakan insang. Namun beberapa spesies ikan, alat pernapasannya dibantu oleh organ pernafasan lain seperti labirin. Ikan dapat dibagi menjadi ke dalam beberapa golongan berdasarkan lokasi budidayanya, yaitu ikan air tawar, ikan air payau, dan ikan air laut. Biasanya ikan dibagi menjadi ikan tanpa rahang (kelas Agnatha), ikan bertulang rawan (kelas Chondrichthfes), dan sisanya tergolong ikan bertulang keras (kelas Osteichthyes).

Pengetahuan tentang tingkah laku ikan sangat menunjang untuk penangkapannya. Tingkah laku yang menunjang tersebut antara lain adalah tingkah laku berkelompok, kebiasaan renang, kebiasaan makan, pola penyelamatan diri, serta berbagai pola tingkah laku lainnya yang memungkinkan ikan dapat tertangkap ataupun meloloskan diri dari alat tangkap. Dalam setiap aktivitas hidupnya, ikan tidak terlepas dari kemampuan gerak. Kemampuan ikan melakukan gerak menyebabkan ikan dapat berenang untuk bermigrasi baik untuk mencari makan, memijah ataupun untuk menghindari predator. Setiap jenis ikan memiliki kemampuan renang yang berbeda-beda, tergantung dari bentuk tubuh dan pola renangnya. Pola tingkah laku renang ikan adalah gambaran gerakan ikan ketika berenang yang dipengaruhi oleh sirip dan bentuk tubuh ikan. Kecepatan dan ketahanan renang ikan merupakan faktor mendasar yang perlu diketahui baik untuk meningkatkan efisiensi ataupun untuk mendapatkan hasil tangkapan yang selektif terhadap spesies dan ukurannya.

Pada penelitian sebelumnya (Gumilang, 2011) penentuan posisi optimum untuk sistem penghisap baru bukan hanya dipengaruhi oleh faktor-faktor yang telah dicari seperti bilangan Reynold yang relatif nilai turbulensinya kecil, kecepatannya optimum dan sebagainya Melainkan juga dipengaruhi oleh tingkah laku komoditas itu sendiri. Pada pengujian debit, bukan hanya fluida saja namun ditambahkan juga dengan mempergunakan komoditas, dalam hal ini ikan, tingkah laku komoditas cenderung berkumpul dibagian bawah fish trap (perangkap ikan).

C.

PEMANENAN

Alat pemanenan udang dan ikan hampir sama. Alat yang digunakan untuk memanen udang juga dapat digunakan untuk memanen ikan. Untuk pemanenan udang, seperti udang windu dilakukan setelah pemeliharaan selama 4 bulan. Alat yang digunakan untuk memanen antara lain waring dan sero daeng. Tetapi 2 dari 3 orang responden pembudidaya biasanya menggunakan waring sebagai alat untuk memanen. Sebelumnya waring dipasang di dekat pintu tambak, pemasangan waring sebaiknya dilakukan pada malam hari, karena pada malam hari udang windu aktif bergerak mengelilingi tambak untuk mencari makan.

Panen dilakukan dengan mengeringkan tambak dengan cara membuka pintu tambak yang dibantu dengan menggunakan pompa, kemudian waring ditaruh di dekat pintu tambak, pada saat air terbuang maka, udang akan ikut masuk ke dalam waring. Apabila pada saat dilakukan panen masih ada udang windu di tambak maka, udang windu tersebut diambil dengan menggunakan tangan. SurvivalRatenya adalah 49.95% (Agustina (2006), diacu dalam Manurung (2006)).

Secara umum, pemanenan udang dapat dilakukan dengan pemanenan sebagian dan pemanenan total. Pemanenan sebagian biasanya hanya dilakukan pada pemeliharaan ekstensif atau tradisional, atau penangkapan secara selektif. Pada penangkapan selektif, hanya udang yang sudah besar siap untuk dipanen. Udang yang masih standar ukurannya dikembalikan lagi ke dalam tambak agar dapat tumbuh lebih besar. Alat yang biasa atau yang paling umum dipergunakan untuk pemanenan sebagian adalah prayang atau bubu. Bentuk alat yang dipergunakan dapat dilihat pada Gambar 2.

Menurut Adisukresno (1978), diacu dalam Karim (2006), pemanenan sebagian mempunyai beberapa permasalahan yang perlu diperhatikan yaitu :

1. Membutuhkan banyak tenaga kerja musiman untuk menarik jaring.

2. Jika di kolam ini terdapat ikan liar seperti lele, gabu, mujahir, dan sebagainya, maka mereka tidak bisa dibersihkan dari kolam.

3. Penguraian bahan organik di dasar kolam berlangsung terus hingga suatu saat dapat membahayakan kehidupan udang.

Pemanenan total adalah pemanenan terhadap semua udang di dalam tambak, banyak dilakukan di tambak semi-intensif atau intensif yang umumnya ukuran udang lebih seragam. Sebelum pemanenan, biasanya air tambak harus disurutkan sampai ke dalaman tertentu, yaitu 20-50 cm. Penyusutan dapat dilakukan dengan pompa air yang pada bagian ujung penghisapnya diberi kasa untuk mencegah udang ikut terhisap bersama air atau dengan memanfaatkan pasang surut air laut. Jika kolam memiliki pengeluaran air dengan sistem monik atau pintu air untuk mengeringkan kolam maka udang dapat dipanen dengan memasang jaring penadah pada bukaan air. Pintu air dibuka dan diatur agar air mengalir perlahan-lahan agar udang tidak banyak yang tertinggal atau bersembunyi di dalam lumpur. Udang akan keluar bersama dengan air dan tertadah didalam jaring yang terpasang itu. Bentuk alat yang dipergunakan dapat dilihat pada Gambar 3.

Alat pemanen udang yang lebih modern adalah jaring (trawl) listrik. Jaring itu berbentuk dua buah kerucut. Badan kantung mempunyai bukaan persegi panjang. Mulut kantung yang posisinya di bawah, dipasang pemberat agar tenggelam lumpur. Bagian atas mulut jaring diberi pelampung agar dapat mengambang dipermukaan air. Bagian bibir bawah mulut jaring dipasang kawat yang dapat dialiri listrik dari sebuah aki berkekuatan 3-12 Volt. Aki ditaruh di atas rakit kecil atau waskom plastik yang ringan agar saat digunakan dapat mengapung dan tidak terkena air. Jaring dipegangi 3-4 orang yang berjalan di dalam petakan

tambak (Suyanto dan Takarina, 2009). Jaring (trawl) listrik dapat dilihat pada Gambar 4 berikut ini.

Menurut Adisukresno (1978), diacu dalam Karim (2006), pemanenan secara total mempunyai beberapa kerugian diantaranya :

1. Udang-udang yang masih berukuran kecil akan ikut terpanen. Udang tersebut harganya

lebih murah padahal kalau belum dipanen mereka mempunyai kesempatan untuk tumbuh mencapai ukuran konsumsi yang harganya lebih tinggi.

2. Air yang sudah kaya dengan berbagai jenis mineral dan organisme yang merupakan makanan alami udang terpaksa harus dibuang. Padahal untuk membuat air menjadi kaya akan mineral dan organisme dibutuhkan waktu berbulan-bulan.

A = lubang atau celah tempat udang masuk dan terjebak; B = lubang yang diberi tutup dari kayu untuk mengeluarkan udang yang telah terperangkap (Suyanto dan Takarina, 2009) Gambar 2. Prayang atau bubu udang yang dibuat dari iratan bambu (Suyanto dan

Takarina, 2009)

Gambar 4. Jaring listrik yang dioperasikan oleh seorang operator (Suyanto dan Takarina, 2009)

D.

TINGKAT KELULUSAN HIDUP

Tingkat kelulusan hidup udang/ikan dalam suatu pemanenan merupakan suatu parameter alat atau mesin yang digunakan efisien atau tidak untuk diterapkan. Subani dan Barus (1988), diacu dalam Soraya (2006) menyatakan bahwa dalam pemilihan alat tangkap atau alat pemanen ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi, yaitu alat tersebut dapat digunakan secara efektif, efisien terhadap sasaran yang akan ditangkap agar memperoleh hasil semaksimal mungkin.

Gambar 3. Jaring penadah yang berbentuk kantung dipasang di depan pintu air (Suyanto dan Takarina, 2009)

E.

PENELITIAN SEBELUMNYA

1. Mesin pemanen udang, Hamdani 2005.

Pada penelitian ini dirancang mesin pemanen udang dengan berbagai komponen. Komponen yang digunakan dalam merancang berupa : 1) casing input yang berbentuk penampang potongan kerucut dengan lobang input 6 inchi dan panjang 200 mm ; 2) casing output yang dibuat agar berbentuk mekanisme sentrifugal dengan lubang keluaran sebesar 4 inchi ; 3) penutup casing output yang berfungsi juga sebagai dudukan poros yang terbuat dari besi poros 3 inchi ; 4) pemegang poros dan flens yang digunakan untuk menstabilkan putaran poros ; 5) poros dengan diameter 1 inchi dan panjang 300 mm yang berfungsi sebagai tempat terpasangnya sudu pompa ; 5) sudu pompa dengan bentuk ulir yang mengkerucut yang terbuat dari plat 2 mm dan ; 7) rangka pompa yang tebuat dari besi siku. Sebagai tenaga penggerak digunakan motor listrik dengan daya 3 HP, 1 phase dengan putaran 1400 rpm. Dimensi (p x l x t) dari pompa pemanen udang dari hasil pembuatan adalah 1000x450x650 mm dan berat pompa 74 kg. Mekanisme dari alat ini adalah dengan cara menghisap udang secara langsung yang menyebabkan komoditas bergesekan langsung dengan impeler pompa yang mengakibatkan kecacatan pada komoditas hasil panen. Pengujian pemanenan udang dilakukan sebanyak 4 kali ulangan dengan jumlah sempel masing-masing ulangan adalah 30 ekor udang. Tingkat kelulusan berdasarkan jumlah udang yang hidup dan tidak cacat adalah sebesar 75%, dalam keadaan mati sebesar 3.3%, cacat sebesar 19.2%, dan tidak terhisap sebesar 2.5% dengan waktu perjalanan (travel time) rata-rata yang dibutuhkan 1 ekor udang dari kolam sampai lubang keluaran adalah 7.23 detik. Hasil pengujian ini dapat dilihat pada Lampiran 1.

2. Sistem penghisap pada mesin pemanen udang/ikan, Gumilang 2011.

Peneliti telah merancang mekanisme sistem pengisap pada mesin pemanen udang/ikan. Hasil pengujian menunjukkan bahwa tingkat kelulusan komoditas dalam kondisi hidup sangat besar bahkan hampir mendekati sempurna yaitu sebesar 98.9%, komoditas dengan kondisi mati sebesar 0.4%, dan komoditas dengan kondisi cacat sebesar 0.7%. Hasil pengujian tingkat kelulusan komoditas ini hampir mendekati sempurna yang dapat dilihat pada Lampiran 2. Skema dari mekanisme kerja sistem peghisap ini disajikan pada Gambar 5 berikut ini :

Keterangan :

a : kolam penampungan komoditas dan air (diasumsikan seperti tambak).

b : tabung vakum.

c : jaring perangkap.

d : pompa.

e : penampungan air.

Gambar 5. Skema mekanisme sistem penghisap pada mesin pemanen udang/ikan (Gumilang, 2011)

Mekanisme kerja dari sistem penghisap ini adalah air dan komoditas yang akan di panen dihisap menggunakan tenaga yang berasal dari arus listrik yang memutar pompa. Air dan komoditas tersebut berada dalam kolam penampungan (1) dan akan terhisap ke dalam saluran penghisap (2) selanjutnya akan masuk ke dalam fishtrap yang terdiri dari tabung vakum yang telah dilengkapi dengan jaring yang berfungsi untuk memerangkap komoditas supaya tidak terhisap dan masuk ke dalam pompa (3). Komoditas yang berada di dalam fish trap akan terus bertambah dengan bertambahnya waktu. Sedangkan air terus mengalir ke dalam pompa (4) dan dibuang ke penampungan yang lain (5) sedangkan fish trap kembali diisi oleh air dan komoditas. Setelah fish trap terisi penuh oleh komoditas yang dipanen maka katup manual diputar untuk menukarkan mekanisme pemanenan ke fish trap yang satunya lagi dan mekanisme berjalan seperti pada fish trap yang pertama. Komoditas yang terjebak pada fish trap dikeluarkan untuk dipindahkan ke wadah penampungan hasil pemanenan. Mekanisme ini berjalan terus menerus secara kontinyu hingga komoditas panen semuanya terambil.

F.

ALIRAN FLUIDA

Aliran fluida dalam pipa khususnya untuk air terdapat kondisi yang harus diperhatikan dan menjadi prinsip utama, kondisi fluida tersebut adalah fluida inkompresibel, fluida dalam keadaan steady dan seragam. Incompressible fluid adalah fluida yang tingkat kerapatannya tidak berubah atau perubahannya kecil sekali dan dianggap tidak ada (ρ ≠ konstan).

(1)

dimana: Q = laju aliran (m3/s)

A = luas penampang aliran ( m2) v = kecepatan aliran ( m/s )

2

1

3 4

5 a c b

d

e

Untuk aliran steady dalam pipa dengan diameter pipa konstan pada waktu yang sama berlaku

(2)

Aliran fluida dapat dibedakan atas 3 jenis yaitu aliran laminar , aliran transisi dan aliran turbulen. Jenis aliran ini didapatkan dari hasil eksperiman yang dilakukan oleh Osborne Reynold tahun 1883 yang mengklasifikasikan aliran 3 jenis. Jika air mengalir melalui sebuah pipa berdiameter d dengan kecepatan rata-rata V maka dapat diketahui jenis aliran yang terjadi. Berdasarkan eksperimen tersebut maka didapatkan bilangan Reynold dimana bilangan ini tergantung pada kecepatan fluida, kerapatan, viskositas, dan diameter. Aliran dikatakan laminar jika partikel-partikel fluida yang bergerak teratur mengikuti lintasan yang sejajar pipa dan bergerak dengan kecepatan sama. Aliran ini terjadi apabila kecepatan kecil atau kekentalan besar. Aliran disebut turbulen jika tiap partikel fluida bergerak mengikuti lintasan sembarang di sepanjang pipa dan hanya gerakan rata-rata saja yang mengikuti sumbu pipa. Aliran ini terjadi apabila kecepatan besar dan kekentalan zat cair kecil.

Bilangan Reynold (Re) dapat dihitung dengan persamaan:

(3)

dimana: Re = Reynold number

ρ = massa jenis fluida (kg/m3) d = diameter dalam pipa (m) v = kecepatan aliran fluida (m/s) μ = viskositas dinamik fluida (Pa.s)

Karena viskositas dinamik dibagi dengan massa jenis fluida merupakan viskositas kinematik ( ) maka bilangan Reynold dapat juga dinyatakan:

sehingga (4)

dimana : = viskositas kinematik (m2/s)

Ada dua kerugian head yang terjadi disepanjang saluran perpipaan, yaitu : a) Kerugian head mayor

Aliran fluida yang melalui pipa akan selalu mengalami kerugian head. Hal ini disebabkan oleh gesekan yang terjadi antara fluida dengan dinding pipa atau perubahan kecepatan yang dialami oleh aliran fluida (kerugian kecil).

Kerugian head akibat gesekan dapat dihitung dengan menggunakan salah satu dari dua rumus berikut, yaitu:

1. Persamaan Darcy – Weisbach untuk head loss disepanjang pipa lateral, yaitu:

₍₅₎

dimana: hf = Head loss akibat gesekan pipa (m)

D = diameter pipa (mm) L = panjang pipa (m) Q = Debit (liter/jam)

Pada pipa lateral tidak mungkin didapatkan tekanan yang sama, karena ukuran pipa yang dipakai sehingga tekanan total bervariasi karena adanya gesekan dan kemiringan. Untuk pipa-pipa licin, koefisien gesekan (f) ditentukan berdasarkan persamaan Blasius (Howel et.al, 1980 dalam Mecram 2008) sebagai berikut :

a. Untuk aliran turbulen :

(6)

Untuk Re = 4000 < Re < 100000 b. Untuk aliran transisi

₍₇₎

Untuk Re = 2000 < Re < 4000 c. Untuk aliran laminer

(8)

Untuk Re ≤ 2000

Dengan Re adalah bilangan Reynold.

Diagram Moody telah digunakan untuk menyelesaikan permasalahan aliran fluida di dalam pipa dengan menggunakan faktor gesekan pipa (f) dari rumus Darcy – Weisbach. Diagram moody dapat dilihat pada Gambar 6 berikut ini.

Gambar 6. Diagram moody (http://www.engineeringtoolbox.com/moody-diagram-d_618.html)

2. Persamaan Hazen – Williams

Rumus ini pada umumnya dipakai untuk menghitung kerugian head dalam pipa yang relatif sangat panjang seperti jalur pipa penyalur air minum. Bentuk umum persamaan Hazen – Williams, yaitu:

(9)

dimana: hf = kerugian gesekan dalam pipa (m) Q = laju aliran dalam pipa (m3/s) L = panjang pipa (m)

C = koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams d = diameter pipa (m)

b) Kerugian Head Minor

Kerugian yang kecil akibat gesekan pada jalur pipa yang terjadi pada komponen-komponen tambahan seperti katup, sambungan, belokan, reduser, dan lain-lain disebut dengan kerugian head minor (minor losses). Kehilangan tekanan yang terjadi pada sambungan dan klep dihitung dengan persamaan (Keller dan Bliesner, 1980 dalam Mecram 2008)

(10)

dimana: hf = Kehilangan tekanan yang disebabkan oleh sambungan pada pipa (m) g = percepatan gravitasi (9.81 m2/s)

v = kecepatan aliran fluida dalam pipa (m/s) k = koefisien gesekan untuk sambungan

Nilai dari koefisien gesekan (Kr) untuk macam-macam jenis sambungan pada pipa dapat dilihat pada Tabel 2 berikut ini.

Tabel 2. Nilai koefisien gesekan untuk sambungan pipa

Sambungan Kr

Stop kran (Globe Valve Open) 7.8

Elbows Standart 0.9

Sambungan / socket 0.04

R Sock (Sudden Contractionas)

1"-3/4" 0.08

3/4"-1/2" 0.135

Tee fitting, flow 90 degrees 1 Sumber : McNally Institute, 2003 dalam Mechram 2008

III.

METODE PENELITIAN

A.

WAKTU DAN TEMPAT

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret hingga Oktober 2012. Pembuatan model mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum ini dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin dan Otomatisasi, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

B.

ALAT DAN BAHAN

Alat yang akan digunakan untuk membuat model mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum ini adalah sebagai berikut :

a) Peralatan perbengkelan pada umumnya yang terdiri dari gergaji besi, gergaji kayu, palu, pisau, penggaris, tools box, dan lain-lain.

b) Ember

c) Gelas Ukur

d) Stopwatch untuk pengambilan data waktu,

e) Camera digital,

f) Seperangkat software AUTO CAD.

Bahan yang akan digunakan untuk membuat model mesin pemanennya adalah:

a) Pompa air, digunakan untuk menghisap udang/ikan dari tambak.

b) Selang berserat yang berdiameter 1 inchi, digunakan sebagai saluran air untuk menghisap udang/ikan, dan sebagai saluran pembuangan air hasil hisapan.

c) Ring selang 1 inchi, digunakan untuk mengencangkan sambungan selang dengan pipa.

d) Pipa PVC dan sambungan pipa yang berdiameter ¾, 2, dan 4 inchi.

e) Lem pipa,

f) Tabung Plastik yang berdiameter 35 dan 25 cm, digunakan untuk membuat tangki

hisap dan tangki pemanenan,

g) Plat besi, yang digunakan untuk pembuatan corong bawah tangki,

h) Karet seal,

i) Jaring,

j) Kran,

k) Kayu sebagai kerangka,

l) Udang dan ikan.

C.

TAHAPAN PENELITIAN

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode pendekatan rancangan secara umum, yaitu berdasarkan pendekatan rancangan fungsional dan rancangan struktural. Dari hasil rancangan ini akan dilakukan pembuatan model, dan uji fungsional. Rancangan fungsional yaitu rancangan yang menyangkut segi fungsi dan kegunaan dari setiap elemen penyusun model tersebut terhadap komoditi yang akan diproses. Pembuatan model dibuat

untuk menguji keberhasilan sistem pemanenan. Diagram alir metode penelitian dapat dilihat pada Gambar 7.

Gambar 7. Flow chart tahapan penelitian 1. Identifikasi Permasalahan

Perkembangan budidaya udang dan ikan yang cukup pesat harus diiringi dengan penggunaan teknologi yang dapat mendukung proses pengolahan komoditi tersebut. Sejauh ini, teknologi dalam proses pemanenan udang dan ikan sudah mendapatkan perhatian khusus yaitu dengan memanfaatkan mesin pemanen. Akan tetapi, masih sedikit mesin pemanen yang bekerja secara kontinyu atau semi kontinyu. Walaupun sebagian mesin pemanen sudah bekerja secara kontinyu, namun tingkat kemudahan dalam pengoperasian masih rendah saat pemanenan dilakukan. Hal ini menyebabkan pemakaian mesin pemanen udang/ikan belum efisien dan efektif. Untuk meningkatkan efisiensi dan efektivitas dalam proses pemanenan, cara yang dilakukan adalah dengan memodifikasi mekanisme sistem pemanenan udang/ikan agar bekerja semi kontinyu dengan memanfaatkan sifat dan perilaku gerak udang/ikan.

Perancangan mekanisme hisap vakum pada mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal ini memanfaatkan sifat dan perilaku gerak udang/ikan. Berdasarkan hasil penelitian sebelumnya, dan beberapa literatur tentang udang/ikan, menunjukkan

Y N

Mulai

Desain dan Analisis Rancangan

Pembuatan Model

Uji Fungsional

Selesai

Identifikasi Permasalahan

Mekanisme pemanenan udang/ikan semi

tingkah laku sebagian komoditas udang/ikan lebih cenderung bergerak atau lebih aktif di bawah permukaan. Mekanisme pemanen dimodifikasi dengan cara membuat dua tangki yang dipasang secara vertikal. Tangki pertama digunakan untuk sistem penghisap dan tangki kedua digunakan untuk memanen udang/ikan. Rancangan dibuat vertikal agar pemanenan udang/ikan dapat berjalan dengan lancar, dimana udang/ikan diharapkan turun dari tangki hisap ke tangki pemanenan. Untuk memudahkan komoditas dalam hal ini, derajat kemiringan landasan permukaan pada kedua tangki juga harus diperhatikan, khususnya untuk komoditas udang. Hal ini bertujuan agar udang dapat berjalan di bawah permukaan menuju tangki pemanenan.

2. Desain dan Analisis Rancangan

Desain model dilakukan dengan menggunakan bantuan Computer Aided Design (CAD). Analisis rancangan terdiri dari rancangan fungsional dan rancangan struktural. Secara fungsional perancangan mekanisme hisap vakum untuk pemanenan pada mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal ini menggunakan elemen-elemen yang mempunyai fungsi masing-masing. Elemen-elemen yang bekerja antara lain:

a. Pompa air , berfungsi untuk memindahkan fluida inkompresibel dari kolam penampung. Daya yang dimiliki oleh pompa merupakan pendorong yang efektif bagi fluida air. b. Selang berserat, berfungsi sebagai konektor antara sistem penghisap dengan komoditas

yang akan dipanen.

c. Pipa PVC dan sambungan pipa, berfungsi sebagai tempat aliran fluida air, dan penyambung dengan komponen lain.

d. Tangki hisap, dan tangki pemanenan, berfungsi sebagai tempat terjadinya mekanisme sistem penghisap, dan tempat pemanenan komoditas yang dalam kondisi vakum.

e. Jaring, berfungsi sebagai penahan komoditas yang dipanen sehingga tidak terhisap oleh pompa.

f. Karet seal, berfungsi untuk menjaga agar tidak terjadi kebocoran antara dua bagian sambungan agar kondisi tetap vakum.

g. Kran, berfungsi untuk mengisi tangki hisap dan tangki pemanenan, menutup dan membuka saluran masuknya komoditas ke dalam tangki pemanenan, dan saluran untuk mengeluarkan komoditas.

Secara struktural perancangan mekanisme hisap vakum pada mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal ini memiliki rancangan yang terdiri dari komponen utama yaitu tangki hisap, tangki pemanenan, saluran penghubung kedua tangki dan saluran

pemanenan yang masing-masing memiliki katup. Mesin ini dirancang vakum dengan media

air hampa udara. Dalam analisis struktural menentukan bentuk dan ukuran komponen -komponen yang sesuai dengan fungsi dan kapasitas yang diinginkan.

Adapun sketsa rancangan pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dapat dilihat pada Gambar 8 berikut ini.

Keterangan :

: aliran air pada sistem : aliran ikan saat dipanen Dimana:

a: kolam penampungan komoditas dan air (diasumsikan seperti tambak). b: pipa penyaluran udang/ikan.

c: tangki hisap. d: jaring perangkap. e: pompa.

f: kolam penampungan air (air dari tambak dikembalikan lagi ke tambak). g: kran penghubung tangki hisap dengan tangki pemanenan.

h: tangki pemanenan udang/ikan. i : bak penampung udang/ikan.

Gambar 8. Sketsa rancangan mekanisme hisap vakum pada mesin pemanenan udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal

Mekanisme kerja dari mesin pemanenan udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum tersebut adalah komoditas yang ada di tambak (a) dihisap oleh tangki hisap dengan kemampuan hisap pompa. Komoditas yang terhisap akan masuk dan terperangkap di dalam tangki hisap (c). Dengan memanfaatkan sifat dan tingkah laku komoditas yang cenderung bergerak kebawah, maka komoditas yang ada di dalam tangki hisap akan turun ke dalam tangki pemanenan (h) melalui saluran penghubung antara tangki hisap dengan tangki pemanenan yang berupa kran (g). Air yang terhisap akan dikembalikan lagi ke dalam tambak (f) melalui pompa (e).

e

f

i h c b

g a

d

1

2

4 3

3. Pembuatan Model

Setelah semua analisis rancangan diselesaikan maka tahapan selanjutnya adalah pembuatan model mesin pemanen udang/ikan agar mekanisme hisap vakum untuk pemanenan tersebut dapat bekerja secara semi kontinyu. Mekanisme pengambilan udang/ikan tetap menggunakan rancangan yang dirancang oleh Gumilang, (2011). Perancangan model pemanenan pada mesin pemanen udang/ikan ini dirancang agar hasil panen mudah dipindahkan dan mengalami kerusakan seminimal mungkin. Bagian-bagiannya adalah:

a. Pompa air sentrifugasi dengan Q maksimum 30 liter/menit. Hal ini didasarkan pada ukuran pompa standart yang beredar di pasaran.

b. Selang berserat dengan diameter 1 inch dan pipa PVC dengan diameter ¾ inch. Pemilihan ini berdasarkan pada ukuran komoditas yang akan diujikan pada permodelan yaitu dengan diameter berkisar ½ inchi hingga ¾ inch. Untuk pipa sambungan menggunakan ukuran diameter 2 inch dan 4 inch.

c. Tangki hisap dan tangki pemanenan, dengan masing-masing diameter 35 cm dan 25 cm. Pemilihan jenis dan ukuran disesuaikan berdasarkan kebutuhan dan mempergunakan ukuran standart yang cukup besar yang beredar di pasaran.

d. Jaring kawat, dengan mesh berukuran 0.25cm. pemilihan jaring kawat dengan ukuran yang rapat disesuaikan dengan ukuran komoditas yang diujikan supaya dengan ukuran tersebut komoditas tidak dapat meloloskan diri.

e. Kran untuk mengisi tangki, kran untuk saluran penghubung tangki hisap dengan tangki pemanenan dan kran untuk mengeluarkan komoditas. Ukuran kran masing-masing terdiri dari ¾, 2, dan 4 inchi.

4. Uji Fungsional

Metode pengujian yang dipergunakan adalah metode uji fungsional dari masing-masing elemen model yang telah digabungkan. Elemen model tersebut akan diuji apakah berfungsi dengan baik atau tidak. Apabila tidak berfungsi dengan baik maka akan dilakukan analisis rancangan kembali.

Pengujian fungsional mekanisme pemisah ini dilakukan dengan beberapa perlakuan, yaitu :

a. Udang dengan perbandingan 1 : 4 liter dengan air.

b. Ikan yang diujikan yaitu ikan mas. Masing-masing berbanding 1 : 4 liter dengan air. Pengukuran dan pengujian dilakukan untuk mengetahui kinerja mesin pemanen udang/ikan yang telah dibuat. Pengukuran dan pengujian yang dilakukan adalah :

a. Debit Air

Pengukuran debit air dilakukan dengan menjalankan pompa pada tambak untuk mengangkut air. Air ditampung pada wadah yang sudah diketahui volumenya. Ketika menampung air, diukur waktu untuk mengisi wadah sampai penuh. Debit air diketahui dengan membagi volume dengan waktu yang dibutuhkan.

(11)

Dimana : Q = Debit air (m3/detik) V = Volume air (m3)

Untuk mendapatkan nilai debit air yang akurat, dilakukan beberapa kali pengulangan. Nilai debit didapat dari rata-rata debit air hasil pengukuran. Debit air dilakukan untuk mendapatkan hasil hisapan yang sesuai dengan kemampuan hisap pompa yang tertera pada pompa tersebut. Hal ini dilakukan agar hisapan dapat berjalan dengan baik saat memanen dan digunakan juga untuk membandingkan dengan kecepatan renang komoditas yang diujikan.

b. Waktu dan Kecepatan Udang/Ikan Turun Dari Tangki Hisap Ke Tangki Pemanenan.

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui keseragaman udang/ikan pada saat turun dari tangki hisap ke tangki pemanenan. Kemudian juga untuk mengetahui lama pemanenan udang/ikan atau lama turunnya komoditas tangki hisap ke tangki pemanenan. Waktu dan kecepatan udang/ikan yang turun dari tangki hisap ke tangki pemanenan ini dilakukan dengan cara menghisap udang/ikan dengan satu sempel ekor komoditas. Kemudian mengukur waktu perjalanan komoditas yang turun dari lubang masuknya komoditas sampai melewati kran hingga masuk ke dalam tangki pemanenan dan menghitung kecepatan yang dihasilkan dengan jarak dari tempat masuknya komoditas yaitu tangki hisap sampai ke tangki pemanenan . Pengambilan data ini dilakukan 15 kali ulangan. Adapun sketsa pengujian ini dapat dilihat pada Gambar 9.

Gambar 9. Sketsa pengujian waktu dan kecepatan udang/ikan turun dari tangki hisap ke tangki pemanenan

c. Perbandingan Jumlah Udang/Ikan Di Tangki Pemanenan (Yang Turun /Dipanen)

Dengan Udang/Ikan Yang Masih Tertinggal Di Tangki Hisap

Metode ini dilakukan dengan cara yaitu, udang/ikan di dalam tambak dipanen dengan cara dihisap oleh pompa. Udang/ikan akan masuk ke dalam tangki hisap. Dalam hal ini mesin pemanen dirancang dengan tipe vertikal, jadi udang/ikan masuk ke dalam tangki pemanenan dengan memanfaatkan karakteristik/tingkah laku komoditas yang cenderung berada di bawah. Udang/ikan turun ke bawah dari tangki hisap ke tangki pemanenan. Udang/ikan yang ada di dalam tangki hisap dan tangki pemanenan masing-masing dihitung jumlahnya. Kemudian dari hasil tersebut dibandingkan jumlah udang/ikan di tangki hisap dan tangki pemanenan. Hasil ini digunakan untuk mengetahui kinerja dari rancangan mesin pemanen udang/ikan tipe vertikal ini yang telah dibuat untuk memanen udang/ikan secara semi kontinyu.

Sempel seekor komoditas dari tambak

Waktu dan kecepatan komoditas turun

Jumlah komoditas yang dimasukkan sebanyak 250 ekor dengan pengambilan data 10 kali ulangan. Adapun sketsa pengujian ini dapat dilihat pada Gambar 10.

Gambar 10. Sketsa pengujian perbandingan jumlah udang/ikan di tangki pemanenan (yang turun /dipanen) dengan udang/ikan yang masih tertinggal di tangki hisap

d. Tingkat Kelulusan Hidup Udang/Ikan

Pengujian rancangan juga dilakukan untuk memperoleh tingkat kelulusan komoditas dalam kondisi hidup. Tingkat kelulusan hidup komoditas ditentukan dengan cara menjalankan model rancangan mesin pemanen secara langsung. Komoditas yang terhisap dalam tangki hisap dan tangki pemanenan dilihat dan dihitung jumlahnya. Komoditas yang didata yaitu dalam kondisi hidup dan dalam keadaan baik. Komoditas yang hidup diprosentasekan jumlahnya. Prosentase komoditas dihitung dengan persamaan :

(12)

Dimana : M : Tingkat kelulusan hidup komoditas (%) Nt : Jumlah komoditas hidup setelah dipanen

No : Jumlah komoditas yang dipanen

Komoditas yang mengalami kecacatan saat pemanenan dan komoditas yang mati juga didata untuk menunjukkan hasil seluruh kinerja mesin pemanen. Jumlah komoditas yang dimasukkan sebanyak 250 ekor dengan pengambilan data 10 kali ulangan.

Sempel 250 ekor komoditas dari tambak di hisap semua

Jumlah komoditas di tangki hisap

Jumlah komoditas di tangki pemanenan

IV.

ANALISIS RANCANGAN

A.

KRITERIA RANCANGAN

Mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum yang dirancang merupakan inovasi dari sistem pemanen yang telah ada. Konstruksi pemanenan pada mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum ini merupakan inovasi dari rangkaian mesin pemanen yang telah dirancang oleh Gumilang (2011).

Bagian utama dari konstruksi mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum ini adalah kran pemasukan air ke dalam tangki, tangki hisap vakum dengan selang hisap, tangki pemanenan vakum, kran pemisah tangki hisap dan tangki pemanenan. Pompa yang digunakan untuk memanen udang/ikan yang ada di tambak dengan cara dihisap. Mesin pemanen ini dirancang untuk bekerja secara semi kontinyu.

Untuk memanen udang/ikan agar tingkat kelulusannya tinggi, maka udang/ikan yang terhisap akan melalui saluran selang berserat yang langsung masuk ke tangki hisap, dan dari tangki hisap udang/ikan akan turun untuk dipanen sesuai dengan tingkah lakunya yang cenderung berada di bawah yaitu ke tangki pemanenan yang berada di bawah tangki hisap.

B.

RANCANGAN FUNGSIONAL

Mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertical dengan mekanisme hisap vakum ini merupakan perkembangan dari penelitian sebelumnya gumilang (2011), yang menggunakan sistem penghisap pada mesin pemanen udang dengan tingkat kelulusan komoditas panen yang hampir mendekati sempurna yaitu hampir mencapai 100%. Agar mesin pemanen ini dapat berfungsi sesuai dengan rancangan fungsionalnya maka diperlukan penjabaran fungsi-fungsi dari rancangan struktural yang direncanakan. Untuk lebih memudahkan dalam penjabaran fungsionalnya, maka model rancangan mekanisme hisap vakum pada mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dapat dilihat pada Gambar 11 berikut ini.

Keterangan :

Gambar 11. Bagian-bagian model rancangan mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum

1

2

4

5

7 8

10

6

11 3

9

1 : Kran pemasukan air pada tangki hisap 2 : Kran pembuangan udara pada tangki hisap 3 : Tangki hisap vakum

4 : Jaring

5 : Kran pemisah udang/ikan

6 : Saluran pemasukan air pada tangki pemanenan 7 : Saluran pembuangan udara pada

tangki pemanenan

8 : Tangki pemanenan vakum 9 : Kran pengeluaran udang/ikan 10 : Selang penghisap

11 : Saluran pengeluaran air 12 : Rangka

13 : Pompa

12

Uraian fungsi dari model mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum disajikan pada Tabel 3 berikut ini.

Tabel 3. Uraian fungsi mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum.

No Nama Komponen Fungsi

1 Kran pemasukan air pada tangki hisap

Sebagai saluran untuk mengisi tangki hisap dengan air.

2 Kran pembuangan udara pada tangki hisap

Sebagai saluran pembuangan udara agar tabung menjadi vakum saat pengisian air.

3 Tangki hisap vakum Sebagai tempat terjadinya kondisi vakum dan berlangsungnya mekanisme sistem penghisap udang/ikan.

4 Jaring Sebagai penghalang untuk komoditas yang dipanen agar tidak terhisap pompa.

5 Kran pemisah udang/ikan Sebagai saluran turunnya udang/ikan dari tangki hisap ke tangki pemanenan untuk dipanen.

6 Saluran pemasukan air pada tangki pemanenan

Sebagai saluran untuk mengisi kembali tangki pemanenan dengan air setelah pemanenan selesai (air dan komoditas dikeluarkan).

7 Saluran pembuangan udara pada tangki pemanenan

Sebagai saluran pembuangan udara agar tangki pemanenan menjadi vakum.

8 Tangki pemanenan vakum Sebagai tempat terjadinya kondisi vakum dan berlangsungnya mekanisme sistem pemanenan udang/ikan yang turun dari tangki hisap menuju tangki pemanenan.

9 Kran pengeluaran udang/ikan

Sebagai tempat keluarnya udang/ikan pada saat dipanen.

10 Selang penghisap Sebagai saluran tempat masuknya komoditas saat dihisap dari tambak.

11 Saluran pengeluaran air Sebagai saluran pembuangan air yang telah terpisah dari komoditas panen yang berasal dari tabung vakum yang dihisap oleh pompa.

12 Rangka Sebagai penyanggah mesin pemanen udang/ikan secara kontinyu dengan tipe vertikal agar berdiri dengan kuat.

13 Pompa Sebagai daya hisap untuk menghisap udang/ikan yang akan dipanen.

C.

RANCANGAN STRUKTURAL

Bagian utama yang dibuat modelnya adalah tangki hisap vakum, tangki pemanenan vakum. Tangki hisap dan tangki pemanenan vakum ini dihubungkan oleh kran, dimana komponen dipasang dalam posisi vertikal.

1. Tangki Hisap Vakum

Tangki hisap ini dibuat sebagai tempat terjadinya mekanisme sistem penghisap. Komoditas yang dipanen dari tambak terperangkap di dalam tangki ini dengan cara dihisap oleh pompa. Tangki ini dibuat vakum agar dapat lebih kuat untuk menghisap komoditas yang ada di tambak. Tangki ini dilengkapi dengan saluran penghisap ke pompa, dimana lubang saluran yang ada di dalam tangki dibuat jaring untuk menghindari masuknya komoditas ke dalam pompa.

Tangki hisap ini terbuat dari tabung plastik dengan ukuran diameter 35 cm dengan tinggi 41 cm. Ukuran tangki yang digunakan merupakan ukuran yang digunakan oleh peneliti sebelumnya, agar hasil yang diperoleh dapat dibandingkan dengan hasil sebelumnya. Udang/ikan yang masuk ke dalam tangki hisap melalui tambak akan turun ke dalam tangki pemanenan. Dasar tangki hisap dibuat miring agar udang dapat turun dan meluncur dengan lancar menuju tangki pemanenan. Kemiringan dasar tangki hisap ditentukan dari hasil simulasi yang dilakukan oleh Thoriq (2006). Dari hasil data dan dengan mempertimbangkan rancangan ketinggian hopper bagian utama dan konstruksi rangka dipilih sudut kemiringan 300. Bagian bawah tangki terbuat dari plat seng yang dibuat berbentuk corong dengan diameter atas 30 cm, diameter bawah 10.16 cm atau 4 inchi. Bahan plastik yang dipergunakan untuk tangki hisap memiliki warna yang cukup transparan dengan tujuan agar mekanisme sistem penghisap dapat terlihat apakah berjalan dengan baik atau tidak dan juga dapat melihat komoditas yang tersangkut pada jaring lubang hisapan pompa. Bentuk dari tangki hisap vakum ini dapat dilihat pada Gambar 12 berikut ini.

Tangki hisap dilengkapi dengan jaring yang memiliki panjang 15 cm dan lebar 8 cm. Jaring terbuat dari bahan kawat mesh 0.25 cm. Jaring digunakan untuk menghalangi komoditas agar tidak masuk terhisap oleh pompa. Jaring juga berfungsi untuk meminimalisir kematian pada komoditas. Bentuk dari jaring dapat dilihat pada Gambar 13 berikut ini.

Keterangan :

1 : saluran masuknya air

2 : saluran keluarnya udara, agar tabung menjadi vakum

3 : saluran masuknya komoditas dan air saat pemanenan dilakukan

4 : saluran keluarnya air menuju tambak melalui hisapan pompa, sedangkan komoditas terperangkap di dalam tangki karena adanya jaring yang dperlihatkan pada gambar 11.

Gambar 12. Tangki hisap

Keterangan : 1 : Tutup tangki hisap

2 : Jaring penghalang masuknya komoditas ke dalam pompa

Gambar 13. Jaring

2. Kran Penghubung Tangki Hisap Dengan Tangki Pemanenan

Kran ini dioperasikan dengan cara buka tutup kran. Pada saat pemanenan pertama kran dibuka agar komoditas yang terhisap di tangki hisap dapat langsung pindah ke tangki pemanenan agar dapat dipanen. Jika komoditas sudah terlihat penuh di tangki pemanenan

1 2

3

4

1

maka kran ditutup. Pemanenan tetap diteruskan oleh tangki hisap dengan menghisap komoditas dari tambak, karena pemanenan harus bekerja secara semi kontinyu. Komoditas dapat langsung dipanen dalam tangki pemanenan. Sedangkan komoditas yang dihisap oleh tangki hisap berjalan terus sampai komoditas yang dipanen dalam tangki pemanenan selesai. Kran penghubung ini memiliki ukuran diameter 4 inchi atau 10.16 cm. Bentuk dari krannya dapat dilihat pada Gambar 14 berikut ini.

Gambar 14. Kran penghubung antara tangki hisap dengan tangki pemanenan

3. Tangki Pemanenan Vakum

Tangki pemanenan ini dibuat sebagai tempat untuk memanen komoditas yang sudah berpindah dari tangki hisap melewati kran penghubung. Tangki ini juga dibuat vakum agar mekanisme sistem penghisap pada tangki hisap dapat berjalan dengan baik. Tangki pemanenan ini terbuat dari tabung plastik dengan ukuran diameter 25 cm dengan tinggi 30 cm, dan dasar bawahnya dari plat seng yang dibuat berbentuk corong dengan diameter atas 22 cm, diameter bawah 5.08 cm atau 2 inchi dan sudut kemiringan 300. Ujung corong ini dipasang kran dengan ukuran 2 inchi, agar tangki pemanenen tetap vakum dan sebagai saluran untuk memanen komoditas. Bentuk dari tangki pemanenan vakum ini dapat dilihat pada Gambar 15 berikut ini.

Keterangan :

1 : saluran masuknya air saat pengisian ulang setelah pemanenan dilakukan

2 : saluran keluarnya udara saat pengisian air, agar tangki pemanenan menjadi vakum 3 : kran pemanenan

4 : saluran keluarnya komoditas

Gambar 15. Tangki pemanenan vakum tampak depan dan tampak samping

Ukuran tangki pemanenan dirancang lebih kecil dari tangki hisap. Hal ini bertujuan untuk mempercepat pengisian air kembali pada tangki pemanenan. Pada saat komoditas dan air dikeluarkan dari tangki pemanenan, penghisapan komoditas dari tambak tetap terus terjadi. Setelah tangki pemanenan kosong, maka harus diisi oleh air kembali untuk pemanenan berikutnya. Oleh karena itu tangki hisap dirancang lebih kecil dari tangki hisap, agar komoditas yang terperangkap di dalam tangki hisap tidak terlalu padat. Selain itu juga bertujuan untuk menghindari volume air yang terlalu banyak saat pemanenan, sehingga transportasi komoditas setelah pindah ke tempat penampungan lebih mudah dilakukan.

4. Tangki Hisap dan Tangki Pemanenan Yang Dihubungkan Oleh Kran.

Mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu dengan mekanisme hisap vakum dirancang dalam posisi vertikal, dengan tangki hisap berada di atas dan tangki pemanen berada di bawah. Karena disesuaikan dengan sifat dan tingkah laku komoditas yang biasa bergerak ke bawah. Kedua tangki ini dihubungkan oleh kran yang berfungsi sebagai buka tutup saluran untuk turunnya komoditas. Bentuk rangkaiannya dapat dilihat pada Gambar 16 berikut ini.

2

1

3

Keterangan : 1 : Tangki hisap 2 : Kran penghubung 3 : Tangki pemanenan

Gambar 16. Model mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum tampak depan (a), dan tampak samping (b)

a b

1

2

V.

HASIL DAN PEMBAHASAN

A.

KONSTRUKSI UNIT MESIN PEMANEN UDANG/IKAN SEMI

KONTINYU TIPE VERTIKAL DENGAN MEKANISME HISAP

VAKUM

Mesin pemanen udang/ikan dengan mekanisme hisap vakum ini dirancang agar bekerja secara semi kontinyu, oleh karena itu mesin pemanen ini mempunyai dua tangki yang dirancang secara vertikal yaitu tangki hisap yang bekerja secara semi kontinyu dalam memanen komoditas dari tambak dengan cara dihisap dan tangki pemanenan tempat pengeluaran komoditas. Kedua tangki ini terhubung oleh kran yang mempunyai fungsi sebagai saluran turunnya komoditas yang dipanen. Kran ini juga bekerja secara buka tutup, apabila komoditas yang dihisap yang kemudian turun ke tangki pemanenan telah penuh maka kran ditutup. Sedangkan penghisapan komoditas masih terus berjalan. Oleh karena itu mesin pemanen ini bekerja secara semi kontinyu dengan memanfaatkan sifat komoditas yang cenderung bergerak ke bawah.

Berikut hasil pembuatan model dari masing-masing komponen yaitu tangki hisap dapat dilihat pada Gambar 17, jaring pada Gambar 18, kran penghubung tangki hisap dengan tangki pemanenan pada Gambar 19, dan tangki pemanenan yang dapat dilihat pada Gambar 20. Sedangkan hasil model yang telah dirangkai menjadi satu kesatuan dapat dilihat pada Gambar 21.

Gambar 17. Tangki hisap vakum tampak depan (a) dan tampak atas (b)

Pada tangki hisap ini komoditas yang dipanen akan terperangkap. Karena di dalam tangki ini dilengkapi jaring yang berfungi untuk menghalangi komoditas agar tidak terhisap masuk ke dalam pompa. Kemungkinan komoditas yang hidup hasil hisapan tidak akan mengalami stress yang cukup tinggi, dan mampu meminimalisir tingkat kecacatan dan kematian. Hal ini disebabkan tidak adanya kontak fisik antara komoditas dengan dinding tangki, karena kondisi tangki yang vakum oleh air.

b a

Gambar 18. Jaring tampak depan (a) dan tampak samping (b)

Jaring yang dibuat memiliki mesh yang cukup rapat yaitu 0.25 cm sehingga mampu menghalangi komoditas yang masuk terhisap oleh pompa agar tidak masuk ke dalam pompa. Adanya jaring ini akan terjadi kontak fisik antara komoditas dengan dinding jaring, namun tidak terlalu membahayakan komoditas itu sendiri, karena jaring terbuat dari aluminium yang cukup lunak.

Gambar 19. Kran penghubung tampak depan (a) dan tampak samping (b)

Kran penghubung antara tangki hisap dengan tangki pemanenan ini merupakan saluran turunnya komoditas hasil hisapan dari tambak. Kran ini difungsikan seperti katup yang dapat membuka dan menutup. Jika dalam kondisi terbuka proses turunnya komoditas dari tangki hisap ke dalam tangki pemanenan sedang berlangsung. Dan jika dalam kondisi tertutup proses pemanenan atau pengeluaran komoditas sedang berlangsung pada tangki pemanenan, dan proses penghisapan masih terus berjalan. Oleh karena itu dengan adanya kran ini membuat proses pemanenan dapat berlangsung secara semi kontinyu.

a _b

Gambar 20. Tangki pemanenan vakum tampak depan (a) dan tampak samping (b)

Komoditas yang turun dari tangki hisap melalui kran akan masuk ke dalam tangki pemanenan. Tangki pemanenan ini juga dirancang vakum sehingga dilengkapi dengan kran yang dapat membuka dan menutup. Proses pemanenan atau pengeluaran komoditas akan terjadi pada tangki pemanenan ini melalui kran saluran pengeluaran.

Gambar 21. Model mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum

Kran pemasukan air

Kran pembuangan

udara

Tangki hisap

Saluran hisapan komoditas dan air

Kran saluran turunnya komoditas

Rangka

Pompa listrik Tangki pemanenan

Kran saluran pemanenan

akhir

Saluran pembuangan air ke tambak

Saluran pengisi air ke tangki

pemanenan Saluran pembuangan udara pada tangki

pemanenan Jaring

Adapun spesifikasi mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum ini adalah :

Dimensi : 190 x 46 x 34 cm

Lubang pemasukan dan pengeluaran : ¾ inchi / 1.905 cm Diameter dan tinggi tangki hisap : 35 cm dan 41 cm

Kapasitas tangki hisap : 30.78 liter (Lampiran 7)

Diameter dan tinggi tangki pemanenan : 25 cm dan 30 cm Kapasitas tangki pemanenan : 11.7 liter (Lampiran 7) Kran saluran penghubung tangki hisap dan tangki pemanenan : 4 inchi / 10.2 cm Kran saluran pengeluaran hasil panen : 2 inchi / 5.08 cm

Kapasitas pompa : 30 liter/menit

Total head maksimum pompa : 30 m

Daya hisap pompa : 9 m

B.

CARA KERJA MESIN PEMANEN UDANG/IKAN SEMI KONTINYU

TIPE VERTIKAL DENGAN MEKANISME HISAP VAKUM

Cara pengoperasian mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dapat diuraikan dalam skema yang disajikan pada Gambar 22 berikut ini.

Gambar 22. Skema rancangan mekanisme hisap vakum pada mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal

e f

h c

b

g a

d

1

2

4 3

Keterangan : : aliran air : aliran ikan Dimana:

a: kolam penampungan komoditas dan air (diasumsikan seperti tambak). b: pipa penyaluran udang/ikan.

c: tangki hisap. d: jaring perangkap. e: pompa.

f: kolam penampungan air (air dari tambak dikembalikan lagi ke tambak). g: kran penghubung tangki hisap dengan tangki pemanenan.

h: tangki pemanenan udang/ikan.

Mekanisme kerja dari sistem penghisap ini adalah air dan komoditas yang akan di panen dihisap menggunakan tenaga yang berasal dari arus listrik yang memutar pompa. Air dan komoditas yang dipanen tersebut berada dalam kolam penampungan (a) dan akan terhisap ke dalam saluran penghisap (b). Selanjutnya air dan komoditas akan masuk ke dalam tangki hisap yang terbuat dari tabung plastik (c) yang telah dilengkapi dengan jaring (d) yang berfungsi untuk menghalangi komoditas supaya tidak terhisap dan masuk ke dalam pompa. Komoditas yang berada di dalam tangki hisap akan terus bertambah sampai pemanenan selesai dilakukan. Sedangkan air terus mengalir ke dalam pompa (e) dan dibuang kembali ke penampungan yang awal (f). Dengan menggunakan perilaku gerak ikan yang cenderung ke bawah, maka komoditas masuk ke dalam saluran melewati kran (g) yang dibuka kemudian menuju tangki pemanenan komoditas (h). Setelah terisi penuh oleh komoditas yang dipanen maka kran ditutup. Kemudian komoditas dipanen. Kondisi pada tangki pemanenan akan kosong dan harus diisi oleh kembali air hasil pembuangan air dari hisapan pompa, jika pemanenan masih tetap berlangsung. Mekanisme ini berjalan terus menerus secara semi kontinyu hingga komoditas panen semuanya terambil. Untuk lebih jelasnya alur kerja sistem pemanenan udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal ini dapat dilihat pada hasil pengujian yang terlihat pada Gambar 23 untuk komoditas udang dan Gambar 24 untuk komoditas ikan mas.

Gambar 23. Alur kerja mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum untuk komoditas udang

Udang dipanen dari tangki hisap dan dipindahkan ke dalam wadah penampungan. Udang pindah ke tangki pemanenan.

Kran untuk berpindahnya udang.

Udang dan air berada dalam satu wadah penampungan. Udang dan air terhisap ke

dalam tangki hisap. Air terhisap oleh pompa

dan di buang kembali ke dalam wadah.

Saluran pengisi tangki pemanenan setelah udang dipanen.

Gambar 24. Alur kerja mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum untuk komoditas ikan mas

Ikan dipanen dari tangki pemanenan dan dipindahkan ke dalam wadah

penampungan.

Ikan pindah ke tangki pemanenan.

Kran untuk berpindahnya ikan.

Ikan dan air berada dalam satu wadah penampungan. Ikan dan air terhisap ke

dalam tangki hisap. Air terhisap oleh pompa

dan di buang kembali ke dalam wadah.

Saluran pengisi tangki pemanenan setelah ikan dipanen.

C.

DEBIT, JENIS ALIRAN, TEKANAN DAN

HEADLOSS

YANG TERJADI

DISEPANJANG PIPA

Pada mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum ini memiliki nilai debit sebesar 0.506 liter/detik. Nilai tersebut diperoleh dengan mempergunakan metode volumetrik. Nilai debit ini sudah mampu untuk menghisap komoditas yang akan dipanen. Berdasarkan data yang diperoleh diketahui bahwa debit yang terjadi relatif kurang stabil. Nilai debitnya sering kali naik turun. Hal ini diakibatkan oleh kebocoran yang terjadi antara sambungan tangki hisap dengan kran penghubung, dan sambungan antara kran penghubung dengan tangki pemanenan. Kebocoran juga sering terjadi pada sambungan perpipaan dan sambungan selang, sehingga kondisi sistem tidak 100% dalam kondisi vakum. Debit yang diukur dapat dilihat pada Lampiran 3. Dari hasil debit aliran air, dapat diperoleh kecepatan alirannya yaitu 1.776 m/detik.

Nilai kecepatan yang terjadi dalam sistem pemanen terbagi menjadi dua, yaitu kecepatan pada penampang hidraulik pertama yang berbentuk lingkaran dengan diameter 1.905 cm dan kecepatan pada penampang hidraulik kedua yang berbentuk trapesium dengan diameter atas 35 cm, diameter alas 30 cm, dan tinggi 35 cm. Dalam kondisi vakum kecepatan yang terjadi pada aliran air saat masuk ke dalam tangki sama dengan kecepatan yang keluar dari tangki. Karena dengan penampang yang sama debit yang masuk sama dengan debit yang keluar. Oleh karena itu, kecepatan maksimum pada penampang hidraulik pertama adalah sebesar 1.776 m/detik. Dari kecepatan yang dihasilkan pada penampang hidraulik pertama maka kecepatan maksimum pada penampang hidraulik kedua dapat diperoleh dengan persamaan : Dengan : Maka :

Dari hasil perhitungannya diperoleh kecepatan sebesar 0.00445 m/detik. Kecepatan pada penampang hidrolik kedua ini menjadi sangat kecil, karena adanya perubahan ukuran penampang yang besar. Dari hasil kecepatan yang sangat kecil ini dapat memberi keuntungan pada mesin pemanen udang/ikan saat pemanenan. Karena komoditas yang terhisap dari tambak yang kemudian terperangkap di dalam tangki tidak akan terhisap lagi menuju saluran pompa.. Perhitungannya dapat dilihat pada Lampiran 4.

Model mesin pemanen udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal dengan mekanisme hisap vakum ini memiliki dua jenis aliran, yaitu turbulen dan laminar. Aliran turbulen terjadi di dalam saluran hisapan dengan ukuran diameter 1,905 cm, karena bilangan Reynold dari aliran yang terjadi lebih besar dari 2300 yaitu sebesar 39281. Sedangkan aliran laminar terjadi di dalam tangki hisap dengan ukuran diameter atas 35 cm, diameter alas 30 cm, dan tinggi 35 cm, karena bilangan Reynold dari aliran yang terjadi lebih kecil dari 2300, yaitu sebesar 1808. Secara lengkap nilai bilangan Reynold yang diperoleh, baik pada penampang hidraulik pertama maupun pada penampang hidraulik kedua, disajikan pada Lampiran 5. Nilai bilangan Reynold yang mengalami perubahan sangat besar ini mengakibatkan kondisi turbulen pada penampang pipa menjadi laminar terjadi pada saat peningkatan ukuran penampang hidraulik pada sistem, perubahan dari diameter yang berukuran kecil menuju diameter yang berukuran besar.

Tekanan yang terjadi di dalam sistem akan mengalami perubahan, hal ini dikarenakan adanya perubahan penampang hidraulik, yaitu pembesaran yang terjadi dari penampang hidraulik dengan ukuran diameter ¾ inchi atau 1.905 cm menjadi penampang hidraulik dengan ukuran diameter 35 cm. Dalam kondisi vakum tekanan akan berkurang pada penampang hidraulik yang memiliki ukuran diameter yang lebih besar. Nilai tekanan ini dapat diketahui dengan mempergunakan persamaan:

Pada kondisi vakum gaya-gaya yang bekerja yang terjadi di dalam sistem cenderung sama, oleh karena itu berlaku persamaan :

Dengan :

, Maka :

Nilai tekanan yang diperoleh pada kedua penampang hidraulik tersebut adalah pada penampang hidraulik yang berukuran kecil dihasilkan tekanan sebesar 88290 Pa, dan pada penampang hidraulik yang berukuran besar dihasilkan tekanan sebesar 221.21 Pa. Dilihat dari perubahan tekanan yang sangat besar, membuktikan kehilangan tekananyang terjadi di dalam penampang yang berukuran besar sangat tinggi sekali yaitu berkisar 88068.79 Pa. Hasil ini memberi keuntungan pada kondisi komoditas yang dipanen agar tidak terlalu mengalami strees yang dapat mengurangi tingkat kelulusan hidup komoditas. Secara lengkap nilai tekanan yang diperoleh, baik pada penampang hidraulik pertama(kecil) maupun pada penampang hidraulik kedua (besar), disajikan pada Lampiran 6.

Disepanjang aliran air terjadi kehilangan tekanan atau disebut dengan headloss.

Headloss yang terjadi terdiri dari dua saluran yaitu saluran disepanjang pipa dari pompa menuju tambak dan saluran disepanjang pipa dari pompa menuju tangki pemanenan. Adapun

headloss yang terjadi disepanjang pipa dari pompa menuju tambak yaitu mencapai 1.227 m. Dan headloss yang terjadi pada saluran disepanjang pipa dari pompa menuju tangki pemanenan yaitu 0.368 m. Hasil headloss dapat dilihat pada lampiran 7. Pompa yang digunakan memiliki head maksimum mencapai 30 m. Jadi headloss yang terjadi tidak terlalu berdampak buruk pada aliran air disepanjang pipa pada mesin pemanenan udang/ikan semi kontinyu tipe vertikal ini.