Dimanakah dan bagaimanakah kita harus memulai membangun mesin tetas?

Memilih thermocontrol, hygrocontrol dan egg tray turner kit adalah hal penting sebelum kita memulai membangun mesin tetas, terutama untuk kapasitas besar (diatas 1000 butir). Bagi yang telah berpengalaman, tentunya artikel ini bisa dilewatkan, atau bisa untuk sekedar bacaan saja.

Membangun mesin tetas kapasitas besar tidak semudah membangun tipe kecil. Dengan kata lain tidak hanya sekedar membesarkan ukurannya saja. Perubahan ukuran dari kecil ke besar dalam faktanya tidak hanya sekedar memperbesar ukuran atau dimensi saja, melainkan harus mempertimbangkan berbagai perubahan thermodinamika atau sifat pemerataan panas dan kelembaban akibat perubahan ukuran inkubator dan disainnya dimana inkubator ukuran besar menuntut rancangan rak bersusun untuk efisiensi ruangan.

Ada user pemula yang telah berhasil merancang mesin tetas kecil dengan kapasitas 50 butir dan mendapatkan lebih dari 90% daya tetas. Karena masih pemula, maka inkubator yang dibuatnya sangatlah  sederhana, tipe still air yang hanya mengandalkan perambatan panas dari bohlam lampu pijar dan thermocontrol CHPX-1. Tanpa kipas untuk sirkulasi udara tentunya, dan untuk mempertahankan kelembaban udara sekitar 50-60% dipergunakan nampan air yang ditempatkan di bagian bawah. Ini rancangan yang sangat umum yang telah dipergunakan berpuluh tahun di masyarakat kita. 

Setelah keberhasilan tersebut, dan setelah pula melalui beberapa kali proses penetasan dengan hasil yang  relatif stabil, beliau memutuskan untuk sedikit meningkatkan teknologi inkubatornya, dengan penambahan kipas untuk menjadikannya tipe forced air. 

Adapun kapasitasnya tetap 50 butir. Sampai sekarang hasilnya ... lebih mengecewakan. Hal ini menyimpulkan bahwa mengatur airflow tidaklah mudah. Udara yang dipanaskan cenderung mengembang. Karena mengembang maka udara tersebut menjadi lebih ringan. Karena lebih ringan maka udara akan naik bergerak  keatas. Tempat yang ditinggalkan akan ditempati oleh udara yang lebih dingin dari arah dimana pergerakan tersebut dimungkinkan (bisa dari kiri, kanan atau bawah tergantung sumber yang bisa dihisap). Begitulah kira-kira hukum alamnya.

Dalam tipe 'forced air' atau 'udara yang dipaksakan' maka kita mati-matian memaksa hukum alam tersebut 'tidak berlaku' dengan berusaha membawa panas merata ke seluruh bagian inkubator, memaksa apa yang seharusnya bergerak ke atas bisa ke bawah, berputar dan sesekali menghisap udara segar dari ventilasi untuk mempertahankan kadar oksigen yang cukup untuk telur-telur yang kita eram dan tetaskan. Bahkan dalam kondisi tertentu untuk membuang karbon dioksida dengan membuka exhaust dengan menghindari efek kehilangan kelembaban yang terlalu tinggi. Bagaimanapun telur itu adalah makhluk hidup, butuh oksigen untuk bernafas dan mengeluarkan karbon dioksida sebagai efek proses pernafasan.

Mudahkan proses pemerataan ini? tentu saja tidak. Akan jauh lebih mudah dan terjamin hasilnya bila kita membuat 5 buah mesin tetas sederhana tipe still air kapasitas 200 daripada membuat tipe forced air ukuran 1000. Tetapi tentunya ini sebuah tantangan dan tidak membuat kita menyerah dengan kesulitan ini.

Dalam artikel sederhana ini saya akan mencoba mengulas berbagai tehnik airflow dan mengatasi masalah klasik dalam proses penetasan. Pastinya belum tentu pendapat saya ini benar karena memang saya bukanlah ahli thermodinamika. Namun saya akan berusaha mendasarkan pendapat saya pada berbagai referensi yang ada. Semoga bisa bermanfaat, dan apabila ada yang berbeda pendapat, tentunya bisa menulis comments dibawah.    

I. Mengapa mesin tetas kecil tipe still air begitu bagus reputasi daya tetasnya?

Dengan penerapan sistem ventilasi yang benar, thermostat yang presisi dan penempatan nampan air untuk menjaga kelembaban yang baik, disain mesin tetas kapasitas kecil dibawah 100 telur di pasaran mempunyai reputasi hasil penetasan yang tinggi. Bahkan bisa mencapai lebih dari 90% walaupun dilakukan oleh pemula sekalipun. Ini benar-benar fakta dan bukan hanya klaim belaka. Itulah mengapa mesin tetas kapasitas kecil sangat laku keras di pasaran. Namun tentu saja kapasitas kecil hanyalah menarik perhatian para pemula dan hobbyst namun tidaklah efisien bagi pengusaha besar.

Apabila ada produsen mesin tetas mengklaim mesin tetasnya istimewa dan sangat baik reputasinya, sedangkan mesin tetas tersebut berukuran kecil dan tidak bersusun rak telurnya, maka klaim tersebut sebenarnya tidak terletak pada keistimewaan rancangan mereka namun semata-mata hanya pada fakta bahwa mengatur airflow mesin tetas kapasitas kecil dengan pemanas lampu pijar memang sangat mudah.

Mengapa mesin tetas sederhana dengan pemanas lampu benar-benar efektif? Kita ulas berikut dibawah ini secara teknis tentang cara kerja dan kelebihannya.

Lampu pemanas, atau bohlam pijar (Incandescent lamp)
Coba amati gambar lampu berikut :

"Apaan? tuh, gambar lampu doang, mati lagi!!"
"Emang biar tahu gambar matinya. Bentar saya nyalain...."

Nah, sudah nyala ....

Perhatikan. Dengan kamera keliatan sekali jangkauan emisi sinar dan panas dari bohlam lampu tersebut. jangkauan emisi tersebut hanya bisa kita dapatkan visualnya dengan pengambilan gambar kamera, tidak dengan pandangan visual mata. Mata kita memang luar biasa dan tak satupun lensa kamera mampu menandinginya, namun kita manfaatkan kebodohan kamera ini untuk menangkap jangkauan emsisi tersebut.

Sungguh emisinya dan perambatan panas yang luar biasa dibandingkan dengan tipe pemanas lain seperti finned tubular heater, cheramic core nikelin dan tipe lainnya yang harus ditiup-tiup atau diberi sirip-sirip agar menyebar panasnya lewat udara. Oh ya, emisi sederhananya adalah perambatan lewat udara.

Satu hal lagi, bagusnya emisi panas yang bisa dilakukan oleh bohlam lampu pijar juga menjadikannya sumber panas bagi mesin tetas kapasitas kecil yang paling efektif dan hemat energi. Untuk kapasitas 30 telur, hanya diperlukan 2 buah bohlam lampu kapasitas 5 Watt. bagaimana dengan kawat nikelin? Sepertinya perlu diatas 80Watt untuk hasil yang sama.

Perambatan panas yang tepat untuk bohlam lampu pijar

Perhatikan gambar emisi berikut ini :

Yang ditunjuk oleh tangan pada gambar ini adalah jarak
emisi terjauh dari bohlam lampu standar 5watt (Phillips, Indonesia)

Sedangkan gambar berikut adalah jarak optimal menurut
pendapat penulis untuk posisi telur yang efektif dan aman.

Perhatikan pula posisi telur pada dua jarak emisi tersebut :

Jarak yang bisa dipilih bila anda menghendaki udara yang

lebih segar di posisi telur (dg ventilasi yang benar tentunya) 

Jarak yang efektif dan aman

Airflow, sirkulasi udara

Merancang sitem airflow pada mesin tetas still air dengan pemanas bohlam lampu pijar sangatlah sederhana, mudah dan efektif. Berikut akan diuraikan sistem tersebut.

Pada mesin tetas kapasitas kecil dengan penggunaan pemanas lampu pijar, kipas untuk sirkulasi udara 'tidak diperlukan' dan sebaiknya memang tidak dipergunakan karena akan mempersulit disain sedangkan disisi lain  tidak menambah perbaikan daya tetas.

Bagaimanakah lantas sistem sirkulasi udaranya? Kita kembali pada hukum fisika yang berlaku. Udara yang dipanaskan cenderung mengembang. Karena mengembang maka udara tersebut menjadi lebih ringan. Karena lebih ringan maka udara akan naik bergerak  keatas, oleh sebab itu berikan ventiasi secukupnya agar gerakan ini terjadi namun dengan tidak mengakibatkan kehilangan panas yang signifikan. Ini bisa diatur dengan banyak sedikitnya dan besar kecilnya lobang ventilasi yang ditempatkan di posisi atas .

Tempat yang ditinggalkan udara panas akibat naik keatas tersebut  akan ditempati oleh udara yang lebih dingin dari arah dimana pergerakan tersebut dimungkinkan. Dengan kata lain, terjadilah efek menghisap. Bila kita tempatkan beberapa lobang kecil di bagian bawah, maka udara akan dihisap dari bagian luar mesin tetas melewati lobang-lobang ini, masuk kedalam mesin tetas, dipanaskan lampu pijar dan kemudian naik keatas dan keluar melalui lobang ventilasi atas.

Dengan mengatur banyak sedikitnya serta besar kecilnya lobang hisap dan ventilasi keluar (exhaust) pada mesin tetas, kita bisa mendapatkan panas yang cukup didalam mesin tetas dengan sirkulasi oksigen dan pembuangan karbondioksida yang cukup.

Thermostat

Ada beragam model dan bentuk thermostat. Mungkin bentuk yang paling familiar adalah tipe wafer atau kapsul. Kapsul ini berisi cairan ether yang akan mengembang apabila menerima panas. Mengembangnya kapsul ini akan menekan microswitch dan mematikan arus yang melewatinya sehingga pemanas kehilangan supply listrik dan mati. Karena pemanas dimatikan, maka temperatur akan turun sehingga kapsul akan mengkerut lagi dan melepaskan tekanannya pada mikroswitch sehingga arus kembali tersambung dan mengalir ke sumber pemanas lagi. Demikian terjadi berulang-ulang sehingga didapatkan regulasi suhu dengan nilai tertentu.

Sensitifitas thermostat jenis wafer ini beragam sesuai dengan kualitas masing-masing merk. Namun demikian pada umumnya fluktuasi dari tipe thermostat ini relatif tinggi dibandingkan dengan thermostat elektronik. Salah satu penyebabnya adalah body logam thermostat wafer yang besar itu sendiri menyimpan panas dan tidak dapat segera melepaskannya seperti pada sensor temperatur elektronik yang pada umumnya terbuat dari bahan silikon dan berfisik kecil.

Thermostat wafer dengan kualitas yang baik yang diset pada temperatur 38 derajad Celsius untuk mematikan pemanas akan mati pada temperatur yang mendekati nilai tersebut, namun akan kembali hidup pada temperatur 37.5 atau bahkan kurang. Nilai fluktuasi ini bahkan bisa mencapai lebih dari 1 derajad pada thermostat wafer yang kurang baik kualitasnya.

Rentang nilai perbedaan antara on-sate dan off-state tersebut dalam istilah elektronika disebut dengan 'hysteresis'.

Hysteresis pada thermostat tipe wafer tidak dapat dirobah oleh pemakai dan nilainya sudah tetap untuk tipe dan merk produk tertentu. Demikian pula karena bekerjanya alat ini berdasarkan prinsip elektro-mekanik maka tingkat reliabilitasnya juga kurang baik karena lama-kelamaan nilai preset akan berubah karena berubahnya bentuk kontak mekanik dan bracket dari kapsul dan mikroswitch.  Sesuatu yang menekan dan ditekan tentunya tidak dapat menghindari dari perubahan bentuk tentunya. Inilah mengapa pada aplikasi tipe thermostat ini pemakai harus sering-sering melakukan pemeriksaan dan penyetelan ulang thermostat.

Disisi lain, pemakaian mikroswitch sebagai pemutus arus juga kurang baik karena lama kelamaan titik kontak akan terbakar, terutama bila diberikan beban listrik yang besar. Oleh karena itu untuk beban listrik yang sangat besar, diperlukan relay tambahan untuk memindahkan arus beban ke relay tersebut. Inipun sebenarnya tidak beda dengan memindahkan masalah dari mikroswitch ke relay, sehingga diperlukan cadangan relay dalam proses penetasan untuk mengantisipasi kegagalan.

Pada tipe thermostat elektronik, pemutus arus bisa menggunakan relay mekanis maupun elektronik. Pada thermostat import merk tertentu, relay masih dipergunakan. Oleh karena itu, anda harus menanyakan pada supplier tentang spesifikasi thermostat elektronik yang anda pesan. Karena relay mekanis masih dipergunakan, maka hysteresis tidak mungkin dibuat sekecil mungkin karena akan membuat usia relay menjadi prematur. Inilah mengapa beberapa praktisi menyatakan bahwa fluktuasi thermostat elektronik tertentu tinggi nilainya.

Pada sistem yang seperti ini, tentu saja masalah klasik yang ada pada thermostat wafer masih tidak dapat dihindarkan. Bahkan dengan nilai hysteresis yang lebih rendah (fluktuasi dibuat sekecil mungkin), akan membuat relay bekerja lebih berat karena beban lebih tinggi frekuensi hidup dan matinya. Semakin tinggi frekuensi hidup mati beban, semakin tinggi kemungkinan kerusakan relay karena terbakar titik kontaknya.

Semua thermostat maupun hygrostat yang dirancang di Schnell Microcomputer Labs tidak menggunakan relay mekanik untuk pemutus arus. Sebagai pengganti relay mekanis, dipergunakan SSR atau solid state relay, dimana beban kelistrikan disambung putuskan oleh komponen elektronik berupa semikonduktor. Ini bisa dianalogikan seperti perbedaan platina dan CDI pada sistem pengapian sepeda motor. Kalau jaman dulu sepeda motor memakai platina yang sering terbakar dan harus ganti pada kilometer tertentu, sekarang semuanya sudah memakai CDI. Bila thermostat wafer memakai mikroswitch yang seperti platina, maka thermostat elektronik yang memakai SSR sudah seperti CDI. Itu hanyalah gambaran sederhananya saja tentunya.

Karena menggunakan SSR, maka rancangan Schnell Microcomputer Labs menerapkan nilai hysteresis yang sangat kecil. Untuk tipe CHPX-1 dan CHPX-2 ditetapkan 0,3 derajad celsius (bisa juga diset 0,1 bila dikehendaki) sedangkan untuk tipe digital (HZ1000US, Adelaar Metamorf Series, Adelaar Single, dan HCM-X) ditetapkan pada 0,1 sampai dengan 0,3 derajad celsius sesuai kebutuhan.

Tipe CHPX-1 dan CHPX-2 dirancang untuk kalangan menengah kebawah sedangkan Adelaar Series, HZ-series dan HCM-X untuk kalangan menengah atas.

Bila anda menggunakan lampu untuk sumber pemanas, anda tidak perlu khawatir lampu akan mudah putus bila nyala-mati dengan frekuensi tinggi seperti lampu disco akibat nilai hysteresis yang sangat rendah. Semua  thermostat maupun hygrostat yang dikembangkan oleh Schnell Microcompute Labs menerapkan sistem zero crossing detection, dimana beban hanya di dihidup dan matikan pada tegangan 0 volt dari jala-jala PLN. Untuk penjelasannya sudah pernah kami muat pada artikel sebelumnya (atau klik DISINI )

Inkubator Ukuran Besar
Akhirnya kita tiba di bagian sulitnya. Membuat inkubator untuk pengeram (setter) maupun penetas (hatcher) berukuran besar dengan kapasitas ribuan telur.

Sebagai langkah awal, kita mulai dengan kapasitas yang paling populer : 1000 butir.

Untuk thermostat, uraian diatas tentunya sudah mencakup untuk kapasitas kecil maupun besar, tinggal pemilihan perlengkapan  yang sesuai dengan kebutuhan tentunya. Namun memilih tipe pamanas apa yang sesuai, seringkali menjadikan pilihan yang sulit. Berikut pilihan yang ada untuk pemanas, tentunya dengan kelebihan dan kekurangan masing-masing.

Pemanas Inkubator Ukuran Besar

Bohlam lampu Pijar
Tentunya ini pilihan yang mudah, bahkan sangat mudah bila anda tinggal di tempat yang agak jauh dari perkotaan dimana mencari parts atau suku cadang pemanas menjadi masalah besar. Lampu pijar sangat efisien dalam memancarkan emisi panas. Dengan daya atau watt yang relatif kecil, didapatkan panas yang jauh lebih baik dari tipe pemanas lain, bahkan yang berharga mahal. Namun bukan berarti ini menjadi pilihan yang sangat baik untuk tipe inkubator besar karena :
- Tidak keren memakai banyak  bohlam lampu dalam satu mesin tetas.
  Anda akan dikritik tidak mengerti estetika kalau melakukan ini.
  Bila anda memakai watt besar dengan jumlah lampu lebih sedikit, efisiensi lampu sebagai
  pemanas akan langsung turun drastis.
- Sekuat-kuatnya bohlam lampu pijar, tetap saja kita tidak bisa mengharapkan
  dia bisa hidup terus menerus selama satu tahun, kalau bisa begitu, bisa bangkrut
  pabrik bohlam lampu pijar.
- Kalau putus, terkadang filamen didalam lampu bersentuhan satu sama lain dalam range
  resistansi yang sangat rendah sehingga terjadi korsluiting (short circuit) atau konslet.
  Oleh karena itu, anda harus memasang sekring pengaman atau limiting resistor  dalam
  sistem anda (Namun dalam sistemapapun, disarankan anda memasang fuse pengaman).


Elemen Pemanas Dengan Kawat Nickelin
Ini merupakan pilihan klasik dan telah terbukti sangat tangguh dan bisa diandalkan kelangsungan hidupnya.
Pemanas nickelin bisa bertahan bertahun-tahun dengan design dan penerapan yang benar. Namun demikian, masalah supply tidak bisa dengan mudah didapatkan di daerah-daerah. Kawat nickelin tidak dengan begitu saja bisa anda gunakan tanpa pengetahuan yang cukup tentang bagaimana menghitung resistansi dan insulasi untuk mendapatkan daya dan panas yang anda inginkan.

Kawat nickelin banyak digunakan pada kompor, oven, hair dryer, tubular heater dan sebagainya dengan listrik sebagai pensuplai dayanya. Bila anda tidak mempunyai pengetahuan yang cukup untuk merancang sendiri bentuk pemanas dengan memanfaatkan kawat nickelin, disarankan untuk membeli atau memesan unit jadi. Dimana? Ya di sini he he he .. (bukak lapak lagi ujung-ujungnya).

Glass covered nickelin wire heater dengan insulasi keramik.
- Panjang gelas : 500mm
- Diameter gelas : 18mm
- Daya : 400 Watt atau sesuai kebutuhan

Penampakan :

AIRFLOW
Airflow merupakan masalah yang sangat penting dalam perancangan mesin tetas kapasitas besar.Ini tidak lepas dari penerapan sistem forced air yang harus diterapkan pada mesin tetas kapasitas besar untuk mencapai estetika dan efisiensi ruang.

Prinsip Dasar Airflow untuk Mesin Tetas
Hindari terjadinya turbulence
Coba perhatikan gambar-gambar jelek dibawah ini :

Prinsip No. 1. Debit udara dari blower yang
tidak tersalurkan sempurna melalui lobang sirkulasi (circulation hole)
mengakibatkan terjadinya peningkatan tekanan di ruang inkubator
dan memicu terjadinya turbulence. Kondisi akan semakin buruk bila hembusan blower
semakin kencang.
Ini terjadi bila lobang blower lebih besar daripada lobang sirkulasi.

Prinsip 2. Fan atau blower kecil namun banyak lebih baik daripada fan besar
namun lebih sedikit jumlahnya.

Pastikan jumlah intake dan exhaust bisa diatur rasio atau perbandingannya untuk menyesuaikan
kebutuhan oksigen namun tetap memperhatikan efisiensi panas.  








Bersambung ,.... stay in touch ....