JURUSAN TEKNIK KELAUTAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
PROPOSAL TUGAS AKHIR (MO 091336)
I. RINGKASAN 1. PENGUSUL a. Nama
: M. Kemal Fasha Ramadhan
b. NRP
: 4309 100 044
c. Batas Waktu Studi
: 9 Semester
d. Jumlah SKS yang telah lulus
: 136 SKS
e. IPK rata-rata
: 3.14
2. CALON DOSEN PEMBIMBING a. Nama
: Prof. Ir. Mukhtasor,M.Eng.,Ph.D.
NIP
: 196904201994031003
Tanda tangan
:
b. Nama
: Dr. Eng. Rudi Walujo Prastianto, ST., MT.
NIP
: 197105081997031001
Tanda tangan
:
3. MATERI PENELITIAN a.
Judul Penelitian
“ Perancangan dan Pembuatan Alat Pengukur Kecepatan Arus Laut Dengan Metode Drogues”
b. Ikhtisar Penelitian Laut Indonesia menyimpan potensi energi yang besar untuk dieksploitasi. Contohnya arus laut, namun tidak semua arus dapat dikonversi menjadi energi untuk memenuhi kebutuhan listrik kita yang dalam masa krisis. Oleh karena itu dibutuhkan alat pengukur kecepatan arus, namun mahalnya harga alat ini menjadikan tidak semua instansi memilikinya, meski dengan solusi menyewapun dianggap kurang ekonomis. Dengan adanya alat pengukur kecepatan arus yang sederhana namun akurat serta ekonomis diharapkan potensi-potensi laut kita bisa lebih dikembangkan dengan lebih optimal. Kata kunci : Energi arus laut, krisis listrik, alat pengukur kecepatan arus. c. Tempat Pelaksanaan Penelitian Sungai Kali Mas Kota Surabaya dan Pantai Kenjeran.
II. PENDAHULUAN 2.1 Latar Belakang
Dari tahun ketahun, kebutuhan konsumsi listrik di Indonesia melonjak dengan drastic seiring laju pertumbuhan penduduk yang juga meningkat tiap tahunnya. Kebutuhan listrik saat ini sebagian besar dipasok dengan menggunakan bahan bakar fosil / Non Renewable energy yang suatu saat akan habis serta memiliki dampak polutan terhadap lingkungan. Untuk itu kedepannya, diharapkan banyak bermunculan sumber-sumber energi listrik dari sumber daya alam yang terbarukan dan ramah lingkungan serta potensial dan cocok dengan kekayaan alam di Negara kita. Dari sektor kelautan misalnya.
Gambar 1.1 Konsumsi Listrik di Indonesia (Pusdatin 2010).
Potensi energi yang berasal dari sektor kelautan di Indonesia sangatlah besar. Potensi tersebut saat ini masih tersimpan dalam berbagai bentuk, contohnya arus laut yang dapat dimanfaatkan dan dikonversi menjadi energi listrik untuk memenuhi kebutuhan listrik di Negara kita. Namun, tidak semua arus dapat dikonversi karena arus memiliki kecepatan yang berbeda-beda dan kemampuan yang berbeda pula untuk menggerakkan generator serta turbin, sehingga harus dilakukan pengukuran menggunakan alat ukur kecepatan arus laut untuk mendapatkan arus yang cocok untuk digunakan sebagai penggerak generator, akan tetapi biaya yang besar menjadi kendala. Oleh sebab itu, dengan menggunakan alat ukur kecepatan arus yang sederhana dan akurat bisa didapat hasil yang lebih optimal, ekonomis, dan efisien.
2.2 Perumusan masalah
Dalam merancang dan membuat Tugas akhir ini, akan ditemui beberapa masalah :
Bagaimanakah dimensi alat yang dibuat?, semakin compact semakin baik.
Apakah keakurasian alat yang dirancang bisa menyamai alat yang ada di pasaran? Bagimana tingkat keekonomisannya jika dibandingkan dengan alat di pasaran?
2.3 Tujuan Perancangan
Bertolak dari latar belakang diatas, tujuan yang didapatkan dari Tugas Akhir ini adalah :
Mendapatkan dimensi alat pengukur kecepatan arus yang se-mobile mungkin. Mengetahui keakurasian alat yag dirancang dibandingkan dengan alat di pasaran. Mengetahui alat pengukur kecepatan arus hasil rancangan ekonomis atau tidak.
2.4 Manfaat Manfaat Pengerjaan Tugas Akhir ini adalah untuk menciptakan suatu alat pengukur arus yang ekonomis, namun tidak melupakan keakurasiannya sehingga dapat dimanfaatkan untuk mengukur arus laut yang potensial untuk dikonversi menjadi energi listrik dengan pemanfaatan turbin.
2.5 Batasan Masalah
Batasan-batasan masalah pada Tugas Akhir ini adalah :
Pengukuran kecepatan pada arus yang searah Menggunakan wireless speedometer untuk pengukuran kecepatan arus dan rata-rata. Uji coba prototype alat dilakukan di muara sungai dan daerah pinggir pantai serta dikomparasikan keakurasiannya dengan alat yang umum beredar dipasaran. III. TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 3.1 Jenis – Jenis arus Laut Arus laut merupakan sistem yang kompleks yang terbentuk akibat bermacam sebab, sehingga data arus menunjukkan kondisi arus sebenarnya yang mencakup semua komponen arus. Oleh sebab itu dalam analisa arus laut, data yang diperoleh diuraikan menjadi sejumlah komponen arus sesuai dengan penyebabnya. Penguraian arus laut tersebut sangat membantu dalam menyederhanakan sistem sirkulasi arus. Beberapa jenis arus yang umum dikenal adalah arus pasang surut, arus akibat gelombang (arus sejajar pantai), arus akibat tiupan angin, dan arus yang disebabkan perbedaan densitas air laut. 1. Arus pasang surut. Arus pasang surut adalah arus yang terjadi karena perubahan tinggi permukaan air laut akibat pasang surut. Karakteristik arus pasang surut adalah mempunyai periode yang tetap, mengikuti pola pasang surut. Oleh karena itu kita kenal arus pasang surut diurnal, semi-diurnal dan campuran. Kecepatan maksimum arus umumnya tercapai pada waktu menjelang pasang dan menjelang surut, sedangkan arah arus pasang surut ini sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan atau topografi setempat. Di daerah pantai, arus pasang surut terbesar umumnya sejajar dengan garis pantai.
2. Arus gelombang / arus sejajar pantai. Arus gelombang/arus sejajar pantai adalah arus yang terjadi akibat gelombang yang menghempas ke - daerah pesisir dan membuat sudut miring dengan garis pantai. Arah arus
ini sejajar kontur kedalaman dan mempunyai kecepatan tinggi pada periode yang singkat, umumnya hanya beberapa menit dan berlangsung secara periodik sesuai dengan kondisi gelombang. Arus ini penting dalam transpor sedimen karena kecepatannya dan terjadinya pengadukan sedimen dasar oleh gelombang. Pertemuan dua arus gelombang sejajar pantai yang berlawanan pada suatu lokasi menimbulkan arus yang dikenal dengan nama 'ripcurrent'. 3. Arus yang diakibatkan oleh angin. Arus yang diakibatkan oleh angin merupakan arus dominan yang terjadi di lapiran permukaan perairan laut lepas. Pengaruh tiupan angin musim misalnya di perairan dari Laut Cina Selatan hingga Laut Ambon, menyebabkan terjadinya pembalikan pola sirkulasi air laut mengikuti pola tiupan angin. Selama musim angin barat, aliran air bergerak menuju timur, dan berubah ke arah barat pada saat musim . timur. Jenis arus ini mempunyai arah dan kecepatan yang berbeda sesuai dengan pertambahan kedalaman air, dan umumnya menjadi sangat lemah pada kedalaman lebih dari 100 meter. Arah arusnya membentuk spiral yang dikenal dengan nama 'Spiral Ekman'. Di perairan lintang utara arah putaran searah dengan putaran jarum jam, sedangkan di perairan lintang selatan arah putarannya berlawanan dengan putaran jarum jam. Arus akibat angin ini juga terjadi di perairan pantai akibat tiupan angin setempat. Dalam kaitannya dengan tumpahan minyak di laut, pola tumpahan tersebut umumnya lebih mendekati pola arus akibat tiupan angin. 4. Arus akibat perbedaan densitas air. Arus akibat perbedaan densitas air adalah arus yang terjadi karena adanya perbedaan ketinggian permukaan laut secara mendatar akibat dari beda densitas air. Jenis arus ini umumnya terjadi di daerah muara. Perairan yang didominasi oleh arus jenis ini mempunyai pola sirkulasi dua arah dengan arah arus di lapisan permukaan yang berdensitas lebih rendah berlawanan dengan arah arus di lapisan dekat dasar perairan. Kondisi arus demikian inilah yang menyebabkan terjadinya intrusi air laut ke sungai. 3.2 Jenis – Jenis Alat Pengukur Arus
Untuk mendapatkan data arus laut yang menggambarkan kondisi sirkulasi air laut yang sebenarnya merupakan hal yang sangat sulit. Kenyataan ini disebabkan oleh tingginya variabilitas sirkulasi air laut yang meliputi spektrum waktu dari sepersekian detik hingga tahunan. Oleh karena itu, walaupun menggunakan alat-alat ukur canggih sulit untuk mendapatkan hasil pengukuran yang tepat sama dari beberapa alat. Alat ukur yang dapat memberikan akurasi pengukuran misalnya 5%, sudah merupakan suatu alat ukur arus yang berpresisi tinggi. Dalam suatu penelitian, kualitas data pengukuran sebenarnya ditentukan oleh berapa besar ketelitian yang dituntut oleh metode penelitian yang dilakukan. Untuk studi yang berhubungan dengan biota laut, misalnya, data arus dengan ketelitian hingga 20% mungkin masih dianggap memadai. Sebalik-nya, untuk penelitian pengendalian penyebaran zat pencemar diharapkan ketelitian yang lebih tinggi. Dewasa ini dikenal beberapa teknik untuk mengukur arus laut, baik secara langsung maupun tidak langsung. Alat ukur arus yang dikenal dengan nama "current meter" menggunakan teknik pengukuran secara tidak langsung, misalnya melalui jumlah putaran baling-baling dalam satuan waktu, dengan memanfaatkan karakteristik suara maupun medan elektromagnetik dari air laut. Current meter dapat dibedakan menurut cara penanganan data yang diukur. Ada yang merekam datanya untuk periode tertentu baik di kertas, film, pita magnetik, maupun direkam secara elektronik dengan menggunakan "memory chip". Jenis current meter ini disebut "Self-recording current meter". Dikenal pula current meter yang langsung menunjukkan data pengukuran pada ' tiisplay", alat ini disebut "Direct-reading current meter". Teknik pengukur arus secara langsung adalah dengan mengukur berapa jauh bergeraknya air persatuan waktu. Teknik ini umumnya menggunakan pelampung atau drouge, dan pengukurannya dilakukan secara manual. Prinsip kerja dari teknik-teknik pengukuran tersebut adalah sebagai berikut: 1. Secara mekanik dengan baling-baling : Sistem kerja dari jenis current meter ini berdasarkan pada putaran propeller (balingbaling) yang digerakkan oleh aliran air. Selanjutnya putaran baling-baling dihubungkan
langsung keroda-roda gigi/jarum pe-nunjuk angka untuk mencari kecepatannya. Arah arus ditentukan dengan menggunakan kompas penunjuk arah yang terangkai secara mekanik dengan bantuan bola gotri kecil yang akan jatuh ke ruang arah arus melalui kompas penunjuk arah setiap pada putaran baling-baling tertentu. Sebagai con-toh adalah alat ukur arus jenis "Ekman Merz Current Meter". Sedangkan yang tidak berhubungan langsung ke balingbaling yaitu dengan menggunakan sistem coupling magnetik. Biasanya yang menggunakan sistem ini adalah alat ukur arus jenis recording yang hasil rekamannya dapat berupa kertas grafik. Sebagai contoh adalah "ONO Current Meter". Dapat juga berupa rekaman pita magnetik, seperti "Current Meter Aandera". Ada juga yang menggunakan sistem coupling magnetik yang terangkai langsung kedisplay, sebagai contoh adalah "Direct Reading Current Meter CM2". Untuk pengukuran arus kuat maupun arus lemah dapat dibedakan dari jenis kalibrasi baling-balingnya.
2. Akustik. Pengukur arus jenis ini mirip dengan sistem kerja echosounder tetapi yang dimanfaatkan adalah perubahan frekwensi suara yang dipantulkan balik ke alat akibat gerakan partikel air. Alat ukur ini dikenal dengan nama "Acoustic Douppler Current Meter Profiler" (ADCP) yang dapat dipasang baik di kapal maupun didaiam air dengan teknik tambatan. Yang diukur dari alat ini adalah kecepatan dan komponen arus arah timur barat, utara selatan dan atas bawah sehingga dari hasil komponen tersebut dapat ditentukan arahnya. Dengan hanya satu alat ukur ADCP ini dapat diperoleh- informasi tentang arus hingga 128 kedalaman sekaligus hanya dalam beberapa menit. Dewasa -ini maksimum tebal kolom air yang dapat dimonitor mencapai 750 m. Baik alat ukur arus otomatis atau manual mempunyai harga yang mahal, dari beberapa juta hingga diatas 200 juta rupiah (alat ADCP). Jelas harga alat tersebut merupakan kendala utama bagi kebanyakan kegiatan pengukuran arus.
3. Pengukuran langsung. Banyak kegiatan penelitian tidak memerlukan data arus yang sangat detail seperti yang dihasilkan oleh alat-alat ukur canggih. Gambaran umumpola sirkulasi suatu tempat dalam penelitian inventarisasi biologi misalnya dapat diperoleh dengan metoda yang -mudah dan murah seperti ' current drouge". Penelitian menggunakan current drouge telah sering dilakukan misalnya di Teluk Ambon (HUTAHAEAN and ANDERSON, 1987).
IV. METODOLOGI PENELITIAN 4.1 Diagram Alir Penelitian
Mulai
Studi literatur
Pengumpulan Data & Bahan
Perancangan Alat Gagal Uji Coba Prototipe Lancar
Evaluasi
Perhitungan Biaya
Analisa Kelayakan
Selesai
Gambar 4.1 Diagram Alur
4.2 Langkah-Langkah Penjabaran diagram diatas akan dijelakan dalam langkah-langkah dibawah ini : 1. Studi Literatur
Pada studi literature, pencarian sumber referensi berasal dari literatur, buku-buku, Internet, jurnal, dan referensi lain yang dibutuhkan untuk pengerjaan penelitian.
2. Pengumpulan Data & Bahan Pengumpulan data-data dilakukan untuk menunjang keberhasilan penelitian, data yang dikumpulkan berupa cara kerja sistem alat pengukur kecepatan arus, komponen subtitusiannya, serta data arus pada lokasi-lokasi tempat trial prototipe.
3. Perancangan Alat
Pada tahap ini, setelah mendapatkan konsep kerja alat pengukur kecepatan arus, maka disusun sebuah rancangan alat yang akan dibuat. Kemudian melengkapi komponen-komponen yang dibutuhkan hingga menjadi prototipe untuk diuji coba dilapangan.
4. Uji Prototipe Prototipe alat yang sudah jadi, diuji di lapangan dengan beberapa Variabel yang ditentukan untuk menguji aspek keakuratan, ketahanan serta troubleshooting lain yang sekiranya akan muncul selama proses pengujian berlangsung. 5. Perhitungan biaya Analisa pengeluaran yang dibutuhkan untuk merancang dan membuat alat pengukur kecepatan arus hingga selesai untuk menentukan keekonomisan alat yang dibuat. 6. Analisa kelayakan Langkah terakhir, pada analisa kelayakan akan dilakukan perbandingan alat yang dibuat sendiri dengan alat yang beredar dipasaran, dari segi akurasi, durability, kemampuan kalibrasi, compactbility dan yang terpenting dari segi keakurasian dan kesimpulannya.
V. DAFTAR PUSTAKA VI.
SISTEMATIKA LAPORAN TUGAS AKHIR
Sistematika Penulisan Tugas Akhir meliputi :
BAB I PENDAHULUAN Meliputi latar belakang disusunnya tugas akhir, perumusan masalah, tujuan, batasan masalah, manfaat, serta sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Terdiri dari beberapa paparan penelitian-penelitian yang telah dilakukan sebelumnya yang mendukung serta teori yang melandasi.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN Berisi tentang alur pengerjaan tugas akhir ini dengan tujuan untuk memecahkan masalah yang diangkat dalam bentuk diagram alir atau flow chart yang disusun secara sistematik yang dilengkapi pula dengan data data penelitian serta penjelasan detail untuk setiap langkah pengerjaannya.
BAB IV ANALISIS HASIL DAN PEMBAHASAN Merupakan penjelasan pokok mengenai pemecahan masalah. Dalam hal ini adalah mengenai pengolahan data gelombang laut dan arus laut dengan membandingkan kedua potensi tersebut. Serta perhitungan biaya estimasi yang dibutuhkan untuk konversi energi.
BAB V PENUTUP Berisi kesimpulan yang menjawab tujuan dan saran mengenai penelitian selanjutnya.
VII.
RENCANA KEGIATAN TUGAS AKHIR Bulan
No
Kegiatan
1
Studi Literatur
2
Pengumpulan Data
3
Pengolahan data
4
Survey lapangan
5
Pembahasan
6
Penyusunan Laporan
VIII.
1
2
3
4
5
HASIL EVALUASI PROPOSAL TUGAS AKHIR
Setelah membaca, mempelajari, dan menimbang rancangan usulan penelitian ini, maka Tim Dosen tersebut pada daftar di bawah ini memutuskan untuk :
(Lingkari salah satu pilihan di bawah ini) 1. Menolak dan diganti judulnya. 2. Menerima tanpa perbaikan / syarat. 3. Menerima dengan perbaikan / syarat. Dengan Dosen pembimbing sebagai berikut : 1. ………………………………………………………………………........…. 2. ……………………………………………………………………......……… ………………………………………………………………………………..
IX.
DAFTAR PERBAIKAN PROPOSAL TUGAS AKHIR No
Nama
Tanggal
Tanda Tangan
1. 2. 3. 4.
X.
PENGESAHAN
NAMA
: M. Kemal Fasha Ramadhan
NRP
: 4309 100 044
JUDUL
: ” Perancangan dan Pembuatan Alat Pengukur Kecepatan Arus Laut Dengan Metode Drogue”
Mengetahui dan Menyetujui : Surabaya, Oktober 2013
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Prof.Ir.Mukhtasor,M.Eng.,Ph.D
Dr. Eng. Rudi Walujo Prastianto, ST., MT.
196904201994031003
197105081997031001
Ketua Jurusan Teknik Kelautan FTK - ITS
Dr. Ir. Suntoyo, M.Sc, Ph.D NIP. 197107231995121001
