Floating Microbubble Turbine Aerator: Perancangan Impeller

Oleh :
Muhammad Difa Amalyihsan - I0422083 - Fak. Teknik

Sektor akuakultur nasional menghadapi masalah rendahnya kadar Dissolved Oxygen (DO) di kolam budidaya yang dapat menyebabkan kematian massal ikan dan udang. Aerator konvensional seperti kincir air dan diffuser dinilai tidak efisien dalam penggunaan energi dan menghasilkan gelembung besar yang membatasi luas permukaan transfer oksigen. Tugas akhir ini merancang sistem Floating Microbubble Turbine Aerator, solusi aerasi terapung terintegrasi berbasis prinsip propeller-aspirator-pump yang mampu menghasilkan microbubble berukuran sangat kecil sehingga transfer oksigen ke air meningkat signifikan. Perancangan dilakukan menggunakan pendekatan Engineering Design Thinking, mencakup identifikasi kebutuhan pengguna melalui Voice of Customer dan House of Quality, pengembangan dan seleksi konsep menggunakan MADM, perwujudan desain, analisis komponen kritis, hingga desain rinci siap fabrikasi. Impeller sebagai komponen utama dirancang menggunakan metode inverse design berbasis Persamaan Euler Turbomachine dan diverifikasi secara struktural melalui simulasi Finite Element Analysis (FEA) menggunakan ANSYS 2020 R1 Static Structural. Hasil perancangan berupa impeller tipe aksial dengan 4 twisted blade tiga dimensi berdiameter tip 100 mm dan hub 26 mm, mampu menghasilkan kecepatan outlet turbin v2 = 8,547 m/s, melampaui ambang kritis pembentukan microbubble sebesar 8 m/s. Simulasi FEA pada 1.500 RPM menghasilkan tegangan Von-Mises maksimum 2,882 MPa dengan safety factor 15,6, sedangkan pada kondisi overspeed 3.000 RPM tegangan meningkat menjadi 11,529 MPa dengan SF = 3,9, keduanya jauh melampaui batas minimum ASME (SF ≥ 2,0). Impeller berbahan ABS hasil cetak 3D FDM dinyatakan aman secara struktural dan layak difabrikasi. Luaran perancangan mencakup gambar teknik produksi lengkap, Bill of Materials 17 komponen yang tersedia di pasar lokal Jawa Tengah, serta purwarupa fungsional yang berhasil diwujudkan.