## INFOMATEK: Jurnal Informatika, Manajemen dan Teknologi
Volume 24 Nomor 1 Juni 2022

## PERANCANGAN SISTEM MICROBUBBLE GENERATOR TERAPUNG BERBASIS ARDUINO UNTUK MENGONTROL DISSOLVED OXYGEN
Jojo Sumarjo, Dwiki Agung Saputra*

## Program Studi Teknik Mesin, Universitas Singaperbangsa Karawang, Indonesia
Abstrak :  Indonesia,  negara  kepulauan terbesar  di  dunia, memiliki  kuasa  atas  lautan  dan  perikanan (kaya  ikan) yang luas. Maka dari itu, bangsa ini sudah memiliki kedudukan di antara produsen terbesar akuakultur di seluruh dunia.  Faktor  kualitas  air  dijadikan  sebagai  indikator  dalam  keberhasilan  atau  kegagalan  dalam  kegiatan akuakultur.  Lingkungan  budidaya  yang  baik  bagi  kehidupan  ikan  akan  berpengaruh  positif  terhadap  tingkat pertumbuhan.  Pertumbuhan  ikan  sangat  dipengaruhi  oleh  tingkat  metabolisme  ikan  yang  cepat,  dan  hal  ini berhubungan  dengan  oksigen  yang  tersedia  di  perairan.  Berkurangnya  tingkat  DO  akan  berakibat  pada  nafsu makan,  konversi  pakan,  pertumbuhan  dan  kesehatan  ikan  budidaya.  Dalam  mengatasi  berkurangnya  tingkat kelarutan  oksigen,  sebuah  inovasi  teknologi  terbaru  telah  diciptakan  yaitu microbubble generator  (MBG).  Agar penyebaran  oksigennya  secara  merata  dibutuhkan  alat  yang  dapat  menyebarkan  oksigen  secara  merata.  Dan juga  dibutuhkan  teknologi  otomatis  agar  mempermudah  dalam  pengujiannya.  Oleh  karena  itu  penulis  ingin membuat  “Perancangan  Sistem Microbubble Generataor  Terapung  Berbasis  Arduino  Untuk  Mengontrol Dissolved Oxygen ”. Hasil pengujian alat yang dilakukan di kolam ikan berukuran 6 m x 6 m dengan ketinggian air 100  cm,  untuk  hasil  test  kecepatan  alat  percobaan  pertama  menghabiskan  waktu  sekitar  0,48  m/s,  percobaan kedua  0,54  m/s,  dan  yang  ketiga  0,54  m/s.  Adapun  nilai  DO  setelah  memakai  alat  ini  meningkat.  Nilai  DO menggunakan  diameter  dalam  orifice  8  mm  dengan  bertambahnya  debit  air  semakin  rendah  nilai  DO  nya sedangkan  nilai  DO  menggunakan  diameter  dalam  12  mm  dengan  bertambahnya  debit  air  semakin  tinggi  nilai DO nya.
Kata kunci: arduino, efesien, microbubble generator, motor DC, pompa celup
I. PENDAHULUAN 1
Indonesia, negara kepulauan terbesar di dunia, memiliki kuasa atas lautan dan perikanan (kaya ikan) yang luas. Maka dari itu, bangsa ini sudah memiliki kedudukan di antara produsen terbesar akuakultur  di  seluruh  dunia.  Namun,  seperti halnya  di  sektor  ekonomi  lainnya,  negara  ini belum  memanfaatkan  seluruh  potensi  sektor perikanan. Mengingat jumlah penduduk Indonesia  yang  banyak  lebih  dari  250  juta
*) 1710631150075@student.unsika.ac.id
Diterima: 6 April 2022 Direvisi: 9 Juni 2022 Disetujui: 16 Juni 2022 DOI: 10.23969/infomatek.v24i1.5370
orang,  bukan  saja  ada  potensi  permintaan  luar negeri  yang  besar  tetapi  juga  permintaan domestik yang besar untuk produk perikanan.
Produksi  ikan  hasil  tangkapan  naik  5,03%  (y/y) menjadi  4,72  juta  ton  (khususnya  tuna), sedangkan  produksi  ikan  hasil  budidaya  naik 3,98%  (y/y)  menjadi  10,07  juta  ton  sampai kuartal  ketiga  tahun  2015  (Klasika,  2019). Ekspor  hasil  perikanan  Indonesia  dari  tahun 2015 –2018  menunjukkan  grafik  yang  terus meningkat. Hal ini adalah salah satu hasil nyata dari  kerja  keras  dan  komitmen  dalam  sekitar empat  tahun  terakhir.  Tahun  ini  juga  optimistis ekspor produk perikanan akan terus meningkat. Kinerja  ekspor  yang  positif  pada  2018  itu
tampak dari beberapa poin. Pertama, bertambahnya  volume  dan  nilai  ekspor  hasil perikanan. Pada periode bulan Januari –Oktober 2018,  volume  ekspor  tercatat  915,64  ribu  ton atau  naik  6,22%  dibandingkan  periode  yang sama pada 2017.  Sementara dari sisi nilai naik 10,33%  dari  3,61  miliar  dollar  AS  pada  bulan Januari –Oktober 2017 menjadi 3,99 miliar dollar AS di periode yang sama 2018 ( www.indonesia- investments.com , diakses April 2022).
Untuk memaksimalkan produk akibat permintaan yang  meningkat, budidaya ikan nila semakin diperluas dengan dilakukan kepadatan tinggi dan dalam volume air yang terbatas atau dilakukan  secara  intensif.  Meskipun  terjadi peningkatan  produksi,  namun  bukan  berarti tidak  terdapat  permasalah  yang  harus  dihadapi terutama  msasalah  keterbatasan  lahan,  dan kualitas air, yang secara langsung  memberikan dampak negatif terhadap penurunan produktivitas  sumberdaya  alam.  Penurunan mulai  terlihat  pada  perairan  umum  yang menunjukkan  penurunan  debit  air  secara  terus menerus sehingga perlu ada strategi
bagaimana  mencukupi  kebutuhan  pangan ditengah permasalahan keterbatasan sumberdaya  air  dan  lahan.  Oleh  karena  itu sistem budidaya secara intensif perlu dilakukan untuk  mengatasi  masalah  ketersediaan  lahan dan air (Purnomo & Sumarjo, 2020), (Rofik et.al, 2020)., (Scabra et.al, 2021).
Faktor  kualitas  air  dijadikan  sebagai  indikator dalam  keberhasilan  atau  kegagalan  dalam kegiatan akuakultur. Lingkungan budidaya yang baik  bagi  kehidupan  ikan  akan  berpengaruh positif terhadap tingkat pertumbuhan.
Pertumbuhan  ikan  sangat  dipengaruhi  oleh tingkat metabolisme ikan yang cepat, dan hal ini berhubungan  dengan  oksigen  yang  tersedia  di perairan.  Berkurangnya  tingkat  DO  akan berakibat  pada  nafsu  makan,  konversi  pakan, pertumbuhan  dan  kesehatan  ikan  budidaya. Dalam mengatasi berkurangnya tingkat kelarutan  oksigen,  sebuah  inovasi  teknologi
terbaru  telah  diciptakan  yaitu microbubble generator  (MBG).  MBG  merupakan  teknologi yang  berfungsi  sebagai  penghasil  oksigen terlarut  dalam  air  dengan  ukuran  gelembung mikro  yang  lebih  kecil  dari  aerator  biasa (Heriyati et.al, 2020).
Agar  penyebaran  oksigennya  secara  merata dibutuhkan  alat  yang  dapat  menyebarkan oksigen  secara  merata.  Dan  juga  dibutuhkan teknologi  otomatis  agar  mempermudah  dalam pengujiannya.  Oleh  karena  itu  penulis  ingin membuat  “Perancangan  Sistem Microbubble Generataor  Terapung  Berbasis  Arduino  Untuk Mengontrol Dissolved Oxygen ”.

## II. METODOLOGI

## 2.1. Data Alat
Alat Microbubble Generator  Terapung  ini mempunyai  ukuran  1758,4  mm  x  1427  mm  x 1845  mm  dengan  kecepatan  alat  0,1  m/s. Adapun  Alat  yang  diperlukan microbubble generator terapung sebagai berikut:
1. Pompa celup dengan daya 0,55 kW, 370 l/menit
2. Motor DC 12 Volt
3. Jerigen 60 Liter
4. Pipa 2 Inch
5. Flow meter air
6. Pressure Gauge
7. DO meter
8. Arduino
9. Driver Motor
10.  Sensor Ultrasonik
Pengujian  dilakukan  di  kolam  ikan  berukuran  6 m  x 6  m dengan ketinggian air 100 cm, alat ini dilakukan  pengujian  mengunakan  diameter dalam orifice 8mm dan 12 mm dan debit air 100 l/menit, 200 l/menit, dan 300 l/menit.

## 2.2. Diagram Alir
Berikut adalah diagram alir yang dilakukan pada penelitian ini.

## 1. Diagram alir Perencanaan
Adapun  diagram  alir  perencanaan  nya  sebagai berikut:
Mulai Study Literatur Pengambilan Data Penentuan Jenis dan Bahan: 1. Rangka 2. Pipa Menentukasn Titik Gravitasi Alat Menghitung Gaya Berat Yang Diterima Oleh Rangka (N) Kekuatan Rangka dan Pipa Ok? Tidak Menentukan Jerigen Air Yang Digunakan Menentukan Bagian Yang Tercelup (N) Penentuan Kekuatan 1. Rangka Pipa 2. Pipa Ya Tidak A Penentuan Kapasitas dan Tipe: 1. Pompa 2. Motor DC
3. Arduino
4. Power Supply 4. Driver Motor
5. Sensor Ultrasonik Dimensi dan Kapasitas Ok? Drawing Sistem Microbubble Generator: 1. Rangka
2. Jalur Pipa
3. Flow Meter 4. Presure Gauge 5, Jerigen Air 6. Box
7. Pompa 8. Motor DC Selesai Ya Tidak A Gambar 1. Diagram Alir Perencanaan
2. Diagram Alir Pembuatan
Setelah melakukan perencanaan, tahap berikutnya adalah pembuatan. Adapun diagram pembuatannya sebagai berikut:
Mulai Rangka Keseluruhan Nozzle Microbubble Generator Drawing Design Sistem Microbubble Generator Pipa Assembly Total Selesai Sistem Microbubble Generator
Gambar 2. Diagram Alir Pembuatan

## 3. Diagram Alir Pengujian
Setelah  alat  dirakit  dilakukan,  tahap  terakhir yang  dilakukan  yaitu  pengujian.  Adapun diagram pengujiannya sebagai berikut:
Mulai Running Test Alat A Selesai Pengujian Alat: 1. Uji Pembebanan & Gaya Apung 2. Uji Kecepatan Dissolved Oxygen Harga DO yang sesuai Tidak Ya A Gambar 3. Diagram Alir Pengujian

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Alat Microbubble Generator  Terapung  ini mempunyai  ukuran  1758,4  mm  x  1427  mm  x 1845  mm.  Untuk  sistem  operasi  alat  ini menggunakan coodingan, dimana pada
mikrokontroler  telah  diatur  kapan  alat  ini beroperasi sehingga mudah dijalankan (Purnomo  et.al,  2021).  Adapun  beberapa komponen  utama  dari  alat  ini  adalah  rangka, panel  surya,  baterai,  pompa,  pipa,  motor  DC, jerigen  dan  mikrokontroler.  Adapun  gambar 2D,  3D,  dan  gambar  alat  telah  dirancang  dari microbubble generator  terapung  ini  yang dapat  dilihat  pada  Gambar  4,  Gambar  5,  dan Gambar 6.
Gambar 4. Gambar 2D
Gambar 5. Gambar 3D
Gambar 6. Microbubble Generator Terapung
Dalam merancang alat microbubble generartor terapung ini diperlukan beberapa perhitungan, diantaranya sebagai berikut:

## 3.1. Gaya Pembebanan
Adapun rumus menghitung gaya pembebanan sebagai berikut:
F   = m × g (1) = 110 Kg × 9,8 m/s 2
= 1078 N

## 3.2. Menentukan Bagian Yang Tercelup
Adapun  rumus  menghitung  bagian  yang tercelup sebagai berikut:
V c = × 100 % (2)
=
= 30 %
3.3.  Menentukan Coefesien  Drag Alat
Terhadap Air Dan Angin
Nilai Coefesien  drag alat  terhadap  air  dan angin dapat ditentukan melalui tabel 1 (Cengel & Cimbala, 2006).
Tabel 1. Nilai C D L/D C D 0,0 1,9 0,1 1,9 0,5 2,5 1,0 2,2 2,0 1,7 3,0 1,3 Adapun  rumus  menentukan Coefesien  drag terhadap  air  dan  angin  sebagai  berikut
(Cengel & Cimbala, 2006):
Rumus  menghitung  Coefesien  drag  terhadap air:
C D = (3)
=
= 0,8
Berdasarkan Tabel 1 Jika L/D nya 0,8 itu tidak ada, maka harus dilakukan proses Interpolasi. Berikut ini proses Interpolasinya:
=
(4) =
Y = 2,32 Rumus  menghitung  Coefesien  drag  terhadap angin:
C D = (5)
=
= 0.5
Berdasarkan Tabel 1 Jika L/D nya 0,5 nilai CD nya 2,5.

## 3.4.  Menghitung  Hambatan  Total  Terhadap Air dan Angin
Adapun  rumus  menentukan  hambatan  total terhadap air dan angin sebagai berikut [8]: Rumus menghitung hambatan total terhadap air:
RT   = (6) =    x 997 kg/m 3 x 1,4 m 2 (0,1 m/s) 2 x 2,32
= 16,29 N
Rumus  menghitung  hambatan  total  terhadap angin:
RT   = (7)
=    x 1,2 kg/m3 x  0,3 m 2 (2,6 m/s – 0,1
m/s) 2 x 2,5
= 5,02 N
Selanjutnya  ditambahkan  antara  hambatan total  Terhadap  Air  dan  hambatan  total Terhadap Angin. Adapun hasilnya yaitu: RT  =  RT  Terhadap  Air  +  RT  Yang  Terhadap
Angin (8)
= 16,29 N + 5,02 N

## = 21,32 N

## 3.5. Menghitung Gaya Dorong
Adapun  rumus  menghitung  gaya  dorong sebagai berikut (Adji, 2005):
T   = (9)
=
= 38,9 N

## 3.6. Menghitung Daya Efektif
Adapun  rumus  menghitung  daya  efektif sebagai berikut (Sitorus et.al, 2020):
Pe   = RT x Vs
(10)
= 21,32 N x 0,1 m/s = 2,13 Watt

## 3.7. Menghitung Daya Dorong
Adapun  rumus  menghitung  daya  dorong sebagai berikut [8]:
Pt   = T x Va
(11)
= 38,9 N x 0,019 m/s
= 0,77 Watt

## 3.8. Menghitung Torsi
Adapun  rumus  menghitung  torsi  sebagai beriku:
Q   = T x r (12) = 38,9 N x 0,08 m = 3,1 N.m

## 3.9. Program Mengatur Arah Putaran Motor DC
Dalam  tahap  ini,  penulis  memasang  sensor ultrasonik  di  bagian  belakang  dan  depan  alat. Jarak sensor yang diatur adalah 50 cm,  maka setelah  itu  arah  putaran  motor  DC  akan berubah.  Sehingga  alat  pun  akan  berbalik arah lajunya.  Adapun  program  mengatur  arah putaran motor DC nya sebagai berikut.
Gambar 7. Program Mengatur Arah  Putaran
Motor DC

## 3.10. Hasil Penelitian
Setelah  alat Microbubble generator  terapung ini  dilakukan assembly total, kemudian dilakukan pengujian. Pengujian ini dilakukan di kolam  ikan  berukuran  6  m  x  6  m  dengan ketinggian  air  100  cm,  alat  ini  dilakukan pengujian  dengan  berbagai  diameter  dalam orifice  dan  berbagai  debit  air.  Adapun  hasil dari pengujiannya adalah:

## 1. Hasil Test Kecepatan Alat
Dalam  melakukan test kecepatan,  penulis melakukan  uji  coba  dalam  jarak  6  m.  Adapun hasil test kecepatan alatnya sebagai berikut.
Tabel 1. Hasil Test Kecepatan Alat
No. Hasil Test Kecepatan Alat 1. 0,48 m/s 2. 0,54 m/s 3. 0,54 m/s

## 2. Nilai Dissolved Oxygen (DO)
Dalam  melakukan  pengecekan  nilai  DO, diameter dalam orifice yang digunakan adalah 8 mm dan 12 mm dengan debit air yang diatur adalah  100  l/menit,  200  l/menit  dan  300 l/menit. Peningkatan nilai DO akan mempengaruhi  kualitas  biota,  termasuk  ikan (Firman  et.al,  2019).  Adapun  nilai  DO  nya sebagai berikut. Tabel 2. Harga DO
No. Diameter Dalam Orifice (mm)
Debit Air
(liter/menit) Nilai DO (mg/L)
5 menit
Tanpa Alat 5 menit Memakai Alat 5 menit Tanpa Alat 1. 8 mm 100 liter/menit 8,1 mg/L 8,9 mg/L 7,8 mg/L 200 liter/menit 7,8 mg/L 8,6 mg/L 7,7 mg/L 300 liter/menit 7,7 mg/L 8,1 mg/L 8 mg/L 2. 12 mm 100 liter/menit 5,7 mg/L 7,1 mg/L 6,1 mg/L 200 liter/menit 6,1 mg/L 7,3 mg/L 5,7 mg/L 300 liter/menit 5,7 mg/L 7,5 mg/L 6 mg/L

## V. KESIMPULAN
Berdasarkan  dari  hasil  perhitungan  dan pembahasan diperoleh
kesimpulan, diantaranya:
1. Alat Microbubble Generator  Terapung  ini mempunyai  ukuran  1758,4  mm  x  1427 mm  x  1845  mm.  Untuk  sistem  operasi alat ini  menggunakan  coodingan,  dimana pada  mikrokontroler  telah  diatur  kapan alat ini beroperasi
2. Hasil  pengujian  alat  yang  dilakukan  di kolam  ikan  berukuran  6  m  x  6  m  dengan
ketinggian  air  100  cm,  untuk  hasil  test kecepatan alat percobaan pertama menghabiskan  waktu  sekitar  0,48  m/s, percobaan  kedua  0,54  m/s,  dan  yang ketiga 0,54 m/s. Adapun nilai DO setelah memakai  alat  ini  meningkat.  Nilai  DO menggunakan  diameter  dalam  orifice  8 mm  dengan  bertambahnya  debit  air semakin  rendah  nilai  DO  nya  sedangkan nilai  DO  menggunakan  diameter  dalam 12  mm  dengan  bertambahnya  debit  air semakin tinggi nilai DO nya.

## DAFTAR PUSTAKA
---------,  2015.  Pertumbuhan  Sektor  Perikanan Indonesia Melampaui Pertumbuhan Ekonomi. [Online]
Available at: https://www.indonesia- investments.com/id/berita/berita-hari- ini/pertumbuhan-sektor-perikanan- indonesia-melampaui-pertumbuhan- ekonomi/item6324
Adji,  S  W.  (2005). Engine - Propeller  Matching . Institut  Teknologi  Sepuluh.  November  : Surabaya.
Cengel,  Y.  A.  &  Cimbala,  J.  M.  (2006). In: Fluid  Mechanics  Fundamentals  And Apllications . America: MyGraw-Hill.
Firman,  S.  W.,  Nirmala,  K.,  Supriyono,  E.,  & Rochman, N. T. (2019). Evaluasi kinerja pembangkit  gelembung  mikro  terhadap respons fisiologis ikan nila Oreochromis niloticus (Linnaeus, 1758) dengan kepadatan berbeda pada sistem resirkulasi. Jurnal  Ektiologi  Indonesia ,
19 (3), 425-436
Heriyati,  E.,  Rustadi,  R.,  Isnansetyo,  A.,  &
Triyatmo, B. (2020). Uji Aerasi Microbubble dalam Menentukan Kualitas  Air,  Nilai  Nutrition  Value Coefficient  (NVC),  Faktor  Kondisi  (K) dan  Performa  pada  Budidaya  Nila Merah (Oreocrhomis Sp.). Jurnal Pertanian Terpadu , 8(1): 27-41. https://doi.org/10.36084/jpt.v8i1.232
Klasika,  K.,  2019.  Kinerja  Hasil  Ekspor
Perikanan  Sepanjang  2015  -  2018 Meningkat. [Online]
Available at: https://adv.kompas.id/baca/kinerja- ekspor-hasil-perikanan-sepanjang- 2015-2018-meningkat/
Purnomo,  S.,  Sumarjo,  J.,  &  Suci,  F.  (2020).
Rancang Bangun Microbubble Generator  Tipe  Orifice  Dengan  Pipa Porous  Untuk  Aerasi  Kolam  Ikan. INFOMATEK: Jurnal Informatika, Manajemen  Dan  Teknologi,  22 (1),  41- 50. doi:10.23969/infomatek.v22i1.2751
Purnomo,  S.S.,  Sumarjo,  J.,  &  Gusniar,  I.N.
(2021). Implementasi Microbubble Generator  Tipe  Orifice  dengan  Pipa Porous  dan  Pipa  Distributor  untuk Aerasi  Kolam  Ikan.  Selaparang:  Jurnal Pengabdian kepada Masyarakat Berkemajuan, 4(2), 400-405
Rofik,  D.  A.,  Kardiman,  Sumarjo,  H.  J.,  & Naubnome,  V.  (2020).  Perancangan Dan Analisa Alat Microbubble Generator (MBG)  Untuk  Aerasi  Kolam  Ikan  Tipe
Nozzel  Venturi.  Gorontalo  Journal  of Infrastructure  &  Science  Engineering, 3(2): 24-30. doi: 10.32662/gojise.v3i2.1206
Scabra,  A.R.,  Marzuki,  M.,  Setyono,  B.D.H.,
Diniarti,  N.,  &  Mulyani,  L.F.  (2021). Aplikasi  Tekhnologi  Mikrobubble  Pada Petani  Ikan  di  Desa  Bayan. Jurnal Pengabdian Perikanan Indonesia , 1 (1),
36-43. doi:ttp://doi.org/ 10.29303/jppi.v1i1.56
Sitorus,  S.  P.,  Budiarto,  U.  &  Kiryanto,  K.
(2020).  Perancangan  Propeller  dan
Engine  Propeller  Matching  Pada  Kapal
Self  Propelled  Oil  Barge  (SPOB)  5000
DWT. Jurnal  Teknik  Perkapalan,  8 (4):
563-578.