## Jurnal V-Mac, Vol. 6 No. 1:5.-7, 2021, ISSN 2528-0112 (online)

## Pengaruh Diameter Lubang Udara Terhadap Dinamika Gelembung Udara Dalam Kolom Air
1) Roy Sardian, 2) Gatut Rubiono, 3) Anas Mukhtar
1) Alumni Prodi Teknik Mesin Universitas PGRI Banyuwangi
2,3) Prodi Teknik Mesin Universitas PGRI Banyuwangi, Jl. Ikan Tongkol 22 Banyuwangi
Email: g.rubiono@unibabwi.ac.id

## Abstract
One  important  process  in  improving  water  quality  is  the  aeration  process.  In  carrying  out  this  aeration  process  it  is necessary to use a device called an aerator. The working principle of this tool  is to add dissolved oxygen in the water. This research  was  conducted  using  an  aerator  column  with  a  height  of  50  cm,  a  length  of  25  cm  and  a  width  of  5  cm  with freshwater and sea water media. the addition of variations in the form of air hole diameter (needle) with a variation of 1 mm, 1.5 mm and 2 mm and air discharge of 1, 2 and 3 liters / minute.  The results showed that the larger the needle diameter, the larger  the diameter  of  the  air bubbles  in  fresh  water  and  sea  air.  The difference  in  media between  freshwater and  sea air affects the diameter of the air bubbles.

## Keywords - aeration, aerator column, air bubbles
1. PENDAULUAN
Aerasi merupakan salah satu cara untuk mengurangi atau menghilangkan bahan-bahan pencemar  dalam  air  sampai  batas  yang  disyaratkan. Sistem  pengolahan  air  tersebut  membutuhkan  tangki atau  kolam  aerasi.  Semakin  terbatasnya  jumlah  lahan, bentuk  kolam  aerasi  ini  menjadi  bermacam-macam menyesuaikan  kondisi  yang  ada.  Hal  ini  menyulitkan perencana  untuk  mengetahui  efektifitas  kolam  aerasi. (Lekang, 2007). [1].
Aplikasi  aerator  pertama  terdapat  pada  aquarium yang berfungsi untuk memperbaiki kandungan oksigen pada air didalam aquarium agar mahluk hidup air tetap bisa  hidup  seperti  di  habitatnya.  Kedua  dapat diaplikasikan untuk penambak karena aerator berfungsi  tidak  hanya  memperbaiki  kandungan oksigen  tapi  juga  memisahkan  limbah  dari  rotasi  air yang  dilakukan  oleh  pompa  kincir  air,  agar  kualitas mahluk hidup dan hasil panen menjadi lebih baik. [2].
Proses aerasi  dilakukan dengan menerapkan teori- teori  dan  hukum-hukum  tentang  gaya  apung.  Hukum yang  digunakan  dalam  analisis    ini  adalah  hukum archimedes. Hukum  mengatakan pada saat kita berjalan atau berlari di dalam air, kita tentunya akan  merasakan  bahwa  langkah  kita  lebih  berat dibandingkan  jika  kita  melangkah  di  tempat  biasa. Gejala ini disebabkan adanya tekanan dari zat cair. Pengamatan ini memunculkan sebuah hukum yaitu “jika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan mendapat gaya yang disebut gaya apung (gaya ke atas) sebesar berat zat cair  yang  dipindahkannya”.  Akibat  adanya  gaya apung,  berat  benda  dalam  zat  cair  akan  berkurang. Benda  yang  diangkat  dalam  zat  cair  akan  terasa  lebih ringan  dibandingkan  diangkat  di  darat.  Jadi,  bahwa berat  benda  seakan  berkurang  bila  benda  dimasukkan ke dalam air. Hal itu karena adanya gaya ke atas yang
ditimbulkan  oleh  air  dan  diterima  benda.  Dengan demikian maka resultan gaya antara gaya berat dengan gaya  ke  atas  merupakan  berat  benda  dalam  air. Selanjutnya  berat  disebut  dengan  berat  semu  yaitu berat  benda  tidak  sebenarnya  karena  benda  berada dalam  zat  cair.  Benda  dalam  air  diberi  simbol  WS. Bila  benda  dicelupkan  kealam  zat  cair,  maka  ada  3 kemungkinan yang terjadi yaitu tenggelam, melayang, dan terapung.[3].
Dalam  proses  aerasi,  sebaran  gelembung  udara dalam  kolom  air  di  analisa  untuk  mengetahui kecepatan  dan  diameter  gelembung  tersebut.Rekaman video   dari  kamera  merupakan data awal bagi banyak peneliti untuk menganalisa dinamika gelembung udara [4].

## II. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  dilakukan  secara  analitis.  Bagian  yang dianalisis  adalah  gelmbung  udara  yang  keluar  dari outlet  jarum.  Berdasarkan  gambar  1  maka  kompresor udara  mendistribusikan  udara  melalui  selang  udara. Udara yang akan masuk menuju jarum diatur debitnya oleh katup udara dengan variasi debit 1,2 dan 3 ltr/mnt. Jarum  sebagai  keluaran  udara  juga  divariasi  dengan ukuran 1, 1.5 dan 2 mm

## Variabel Penelitian
1. Variabel  bebas  pada  penelitian  ini  yaitu  diameter lubang  udara  di  variasikan  1  mm,  1,5  mm  dan  2 mm.  Mempengaruhi  debit  aliran  udara  saat  sistem dimulai yang di simbolkan dengan satuan ml 3 /det.
2. Variabel  terikat  pada  penelitian  ini  adalah  waktu yang  dibutuhkan  gelembung  udara  dari  lubang udara  menuju  permukaan  kolom  aerator  dan lintasan gelembung udara.
Alat dan Bahan a. Alat
Gambar. 1 Rancang bangun kolom aerator

## III. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
Gambar 2. Grafik rata – rata diameter gelembung.
Grafik  gambar  2  di  atas    menunjukkan  bahwa semakin  besar  diameter  jarum  maka    diameter gelembung  udara  yang  keluar  dan  bergerak  dari  dasar ke  permukaan  menjadi  semakin  besar.  Diameter gelembung    maksimum  terjadi  pada  diameter  jarum  2 mm pada debit 3  liter/menit sebesar 1,85 cm pada jenis air tawar 3, hal ini disebabkan oleh densitas  air tawar yang  lebih  rendah  daripada  air  laut.  Berat  jenis  air tawar  =  1000  kg/m³(1g/cm³).  Diameter  gelembung minimum terjadi pada diameter jarum 1 mm pada debit 1  liter/menit  sebesar  0,88  cm  pada  air  laut  1,  hal  ini disebabkan  oleh  sifat  air  laut  yang    memiliki  densitas lebih  tinggi  yaitu  sebebsar  1,025  kg/m³.  Karena  air tawar memiliki densitas yang lebih rendah dari air laut maka diameter minimum terjadi pada variasi air laut.
Gambar 2. grafik kecepatan gelembung terhadap diameter jarum
Grafik  pada  gambar  2  menunjukkan  bahwa semakin  besar  diameter  jarum  maka  gelembung  yang keluar  juga  besar  dan  kecepatan  gerak  gelembung udara  yang  besar  semakin  cepat  karena  semakin banyak  dan  besar  udara  yang  melepaskan  diri  dari senyawa  hidrogen  dan  bentuknya  juga  yang  besar sehingga  memenuhi  kolom  dan  kecepatan  menuju  ke permukaan semakin tinggi. Kecepatan minimum terjadi pada variasi diameter jarum 1 mm jenis air laut sebesar 40,55  cm/dtk.  Kecepatan  maksimum  terjadi  pada variasi  diameter  jarum  2  mm  jenis  air  tawar  yaitu sebesar  73,31  cm/dtk.  Hal  ini  sama  seperti  penelitian Kumar  B(1997)  menyatakan  bahwa  gelembung  yang lebih  kecil,  semakin  bergerak  naik  kecepatannya berkurang  juga  semakin  besar  volume  semakin  besar tekanan yang terjadi (Hukum Archimedes).

## IV. KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
1. Diameter  jarum  udara  berpengaruh  terhadap diameter gelembung udara. Semakin besar diameter jarum maka diameter gelembung semakin besar.
2. Perbedaan media air tawar dan air laut berpengaruh terhadap  diameter  gelembung  udara.  Densitas  air laut  lebih  besar  dari  air  laut  yaitu  sebesar    1,025 kg/m³ dan air tawar sebesar 1000 kg/m³. Kecepatan yang  terjadi  semakin  lambat  pada  air  laut  dan gelembung  udara  yang  keluar  pada  air  laut  lebih kecil ukurannya dibandingkan pada air tawar.
3. Bukaan  katup  sebagai  pengatur  volume  udara berpengaruh besar pada diameter gelembung udara.

## Saran
1. Pada  saat  pengambilan  data,  usahakan  kamera berada  ditengah  didepan  kolom  aerator  tepat  agar rekaman gelembung udara yang keluar dari  nozzle terlihat  dengan  jelas  dan  presisi,  karena  akan mempengaruhi  pergerakan  gelembung  udara  dan ukurannya.
2. Perlu  dilakukan  penelitian  lanjutan  menggunakan beberapa media air/cairan yang lain.
3. Perlu dilkakukan perubahan  variasi diameter jarum gelebung  udara,  membuat  semakin  besar  maupun semakin kecil.
4. Menggunakan  media  udara  lain.  Seperti  nitrogen dan refrigerant.

## V. DAFTAR PUSTAKA
[1]. Wijayanti,Yureana.  2008. Pengaruh  Debit Terhadap  Dinamika  Gelembung  Udara  Dalam Kolom  Aerator .  Universitas  Islam  Indonesia.
Yogyakarta.
[2]. Adam  Pamudji  R,  Rochmadi,  dan  Budi Kamulyan. 2014. Pengaruh
Kecepatan
Superfisial  Dan  Hold-Up    Gelembung  Udara Pada  Kolom  Aerator  Vertikal  Terhadap Koefesien  Transfer  Oksigen .  Universitas  Gajah Mada. Yogyakarta.
[3]. Didiek Hari N, Adisalamun dan Izarul Machdar. 2016. Pengaruh  Nozzle  Terhadap  Aspek
Hidrodinamika  Kinerja  Kolom  Gelembung Pancaran .  Universitas  Syiah  Kuala.  Banda Aceh.
[4]. I Nyoman Suprapta Winaya, Made Sucipta dan I Dewa Made Susila. 2011. Pengaruh Temperatur Operasi Dan Kecepatan Superfisial Terhadap  Komposisi  Gas  Produser  Pada Gasifikasi  Fluidized  Bed .  Universitas  Udayana. Bali.
[5]. Samsul  Bahri.    2016. Perkembangan  Desain dan  Kinerja  Aerator  Tipe  Kincir .  Ilmu
Keteknikan  Pertanian  Institut  Pertanian  Bogor  : Jurusan  Teknik  Mesin.  Politeknik  Negeri
Lhokseumawe.
[6]. Santika,  Dana.  2012. Gelembung  Udara  Yang Membesar :  Termodinamika. Diakses  dari: http://maknafisis.weebly.com/gelembung udara.html. ( 3 April 2018).
[7]. Isw.  2016. Aerator  Pada  Kolam  Ikan .  Diakses dari: http://perikananindonesia mdn.blogspot.co.i d/2016/08/aerator-padakolam-ikan.html. Diakses pada 3 April 18.
[8]. Anonim. 2016. Tujuan  dan  Berbagai Macam
Metoda Aerasi .
Diakses
dari: http://informasikesling.blogspot.co.id/2016/10/a erasi-pengertian-tujuan-dan-berbagai.html .  (22 maret 2018).
[9]. Siregar, Maulina. 2016. Memilih Aerator Sesuai
Kebutuhan
Kolam .
Diambil
dari: http://www.isw.co.id/singlepost/2016/08/13Me milih-Aerator-Sesuai-Kebutuhan-Tambak. Diakses pada 21 maret 2018.
[10]. Anonim.  2015. Adsorpsi  Tanpa  Reaksi . Diambildari:http://sumbermaterikuliah.blogspot. co.id/2017/08/adsorpsi-tanpa-reaksi.html. Diakses pada 11 maret 2018.