Floating Microbubble Turbine Aerator: Perancangan Poros, Pasak, Kopling, dan Pemilihan Bantalan

Oleh :
Damar Dwi Cahya - I0422038 - Fak. Teknik

Indonesia merupakan produsen perikanan budidaya terbesar kedua di dunia dengan volume produksi 24,57 juta ton pada 2024. Oleh karena itu, pengelolaan oksigen terlarut (DO) kolam budidaya menjadi krusial. Ikan air tawar memerlukan DO minimal 5 mg/L dan berisiko mengalami kematian massal bila kadar tersebut turun di bawah 3 mg/L. Aerator konvensional tipe kincir air hanya mencapai efisiensi transfer oksigen 10–25%. Angka ini jauh di bawah teknologi mikrobubble yang mampu mencapai efisiensi 70–85% berkat ukuran gelembung di bawah 100 mikrometer. Floating Microbubble Turbine Aerator (FMTA) mengintegrasikan teknologi ini melalui motor di permukaan air dan turbin impeller terendam yang dihubungkan oleh sistem transmisi daya vertikal. Namun, komponen transmisinya belum pernah diverifikasi secara analitik terhadap beban operasional aktual. Tugas Akhir ini merancang dan memverifikasi poros, pasak, kopling, dan bantalan pada system transmisi tersebut. Pendekatan yang digunakan meliputi analisis statis tertentu, kriteria tegangan ekuivalen Von Mises, analisis kelelahan Goodman termodifikasi, metode Rayleigh untuk putaran kritis, dan formulasi umur bantalan L10. Desain ini menggunakan beban operasional berupa torsi T = 9,55 N·m, gaya aksial W = 24,89 N, putaran 1.500 RPM, dengan target Safety Factor (SF) ≥ 2,0. Purwarupa awal dengan poros berdiameter 16 mm (SS304) terbukti aman pada pengujian laboratorium statis dengan nilai SF kelelahan 15,2. Namun, analisis pada kondisi lapangan berarus menunjukkan penurunan SF menjadi 1,28. Oleh karena itu, dimensi poros ditingkatkan menjadi 25 mm (SS304) yang menghasilkan SF kelelahan 4,54, SF statik 6,36, defleksi puntir 0,185°/m, dan putaran kritis sekitar 22.000 RPM, di mana seluruhnya melampaui target. Pasak, kopling, dan bantalan (SKF W 61905-2RS1 serta SKF 71905 ACD) turut diverifikasi dan terbukti memenuhi target SF serta umur pakai L10 ≥ 20.000 jam. Adapun temuan kritis pada mekanisme set screw berhasil diatasi dengan penambahan pasak sebagai penerus torsi utama. Hasil ini memberikan dasar rekayasa yang kuat bagi keandalan sistem transmisi daya vertikal FMTA untuk operasi aerasi kolam budidaya secara kontinu.