Proses pengambilan data aktual dengan memvariasikan Diameter lubang buang dan jumlah sudu turbin, dimana proses pengambilan dilakukan dengan lima kali pengulangan didapatkan nilai torsi terbesar yaitu pada diameter lubang buang 120 mm seperti yang terlihat pada grafik gambar 27.
Gambar 27. Grafik hubungan diameter lubang buang dan jumlah sudu turbin terhadap torsi (aktual)
Torsi terbesar di hasilkan pada diameter 120 mm nilai torsi 0,77 Nm pada jumlah sudu 4, hal ini dikarenakan bahwa dengan jumlah sudu 4 buah, panjang
6 dengan demikian torsi yang diperoleh dan hambatan yang diderita pada sudu 4 lebih besar dari sudu yang lain.
Gambar 28. Grafik hubungan diameter lubang buang dan jumlah sudu terhadap Daya Poros (aktual)
Daya poros adalah torsi perkalian dari torsi dan putaran atau dapat dikatakan daya poros berbanding lurus dengan torsi. Seperti yang terlihat di gambar 28 grafik hubungan diameter dan laju aliran terhadap daya poros, nilai daya poros terbesar dihasilkan pada diameter lubang buang 120 mm pada jumlah sudu 4 buah, dengan nilai daya poros 5,19 watt. Daya poros ini menunjukkan besar kerja yang dihasilkan poros apabila menerima beban. Beban yang diakibatkan kepada poros bisa disebabkan adanya transmisi dan beban generator.
41
Gambar 29. Grafik hubungan diameter lubang buang dan jumlah sudu terhadap efisiensi (aktual)
Nilai Efisiensi adalah perbandingan daya poros (output) dengan daya hidrolis (input), dari penelitian ini didapat nilai efisiensi terbesar hasil pengujian aktual adalah pada sudu 4 pada diameter lubang buang 120 mm, dengan nilai efisiensi 12,39 %, kondisi lubang terbaik inilah yang akan menjadi acuan guna membuat model turbin air aliran vortex bila ingin memvariasikan bentuk- bentuk sudu. Dari gambar grafik 29 menjukkan nilai efisiensi terkecil terjadi pada diameter lubang buang 80 mm pada jumlah sudu 3 dengan nilai efisiensi sebesar 7,48 %, sedangkan nilai efisiensi terbesar pada jumlah sudu 4 dengan diameter lubang buang 120 mm sebesar 12,39 %.
Perhitungan nilai efisiensi dengan menggunakan data teoritik, pada awalnya terlebih dahulu mencari nilai torsi. Nilai torsi didapatkan mula-mula dengan menghitung gaya yang didapat oleh sudu, diamana gaya merupakan perkalian distribusi tekanan terhadap luas area air yang menumbuk sudu.
Gambar 30. Analisa teoritik
Distribusi Tekanan yang terjadi :
2 2 ( ) 2 p C H z g gr
Maka gaya yang menumbuk sudu adalah :
2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 z r z r r z z r F P A dF pdA dF p drdz C dF g H z drdz gr C F g H z drdz gr C F g H z r dz gr
Sedangkan untuk luas area, didapatkan berdasarkan profil vortex yang menumbuk sudu, sehingga nantinya akan didaptkan luas area total sudu yang
43 terkena air. Barulah setelah itu nilai torsi (T) dapat di hitung dengan menggunakan persamaan
Fr
T
Dimana F adalah gaya total dan r adalah titik berat bidang gaya pada sudu turbin. Didapat dari persamaan :
__ x f x x f x
Gambar 31. Grafik hubungan diameter lubang buang dan jumlah sudu terhadap torsi (teoritik)
Dari data-data teoritik yang telah didapatkan, di ketahui nilai torsi terbesar pada sudu 4 dengan diameter lubang buang 80 mm sebesar 2,88 Nm. Sedangkan nilai torsi terkecil terjadi pada sudu 3 dengan diameter lubang buang 160 mm dengan nilai torsi 1,307 Nm. Seperti yang di perlihatkan dalam grafik gambar 31 dimana garfik hubungan jumlah sudu dan diameter lubang buang terhadap torsi
Gambar 32. Grafik hubungan diameter lubang buang dan jumlah sudu terhadap daya poros (teoritik)
45 Dari data-data torsi dan kecepatan sudut yang telah di dapatkan, dapat di hitung nilai daya porosnya dimana daya poros adalah nilai putaran dikalikan torsi sehingga didapatkan nilai daya poros terbesar yaitu pada posisi diameter lubang buang 120 mm pada jumlah sudu 4 dengan nilai daya poros sebesar 18,61 watt sedangkan nilai daya poros terkecil berada pada diameter lubang buang 160 mm pada sudu 3 dengan nilai daya poros 7,93 watt. Daya poros ini menunjukkan besar kerja yang dihasilkan poros apabila menerima beban. Beban yang diakibatkan kepada poros bisa disebabkan adanya transmisi dan beban generator.
Gambar 33. Grafik hubungan diameter lubang buang dan jumlah sudu terhadap efisiensi (teoritik)
Pada pengujian secara teoritik ini juga dapat diketahui nilai efisiensi turbin, dimana dari data-data yang telah diperoleh nilai efisiensi terbesar pada diameter lubang buang 120 mm pada jumlah sudu 4 sebesar 44,41 % sedangkan nilai effisiensi terkecil pada diameter lubang buang 160 cm pada jumlah sudu 3 dengan nilai efisiensi 18,56%. Hal ini menjadiakan diameter lubang buang 12 cm
penelitian selanjutnya, dapat mempergunakan diameter 120 mm. C. Analisa perbandingan data aktual dengan data teoritik
a. Torsi
(a) (b)
Gambar 34. (a) grafik diameter lubang buang dan jumlah sudu terhadap torsi ( aktual)
(b) grafik diameter lubang buang dan jumlah sudu terhadap torsi (teoritik)
Dari Grafik terlihat perbedaan yang sangat jelas antara perhitungan secara aktual dan teoritik, hal ini disebabkan karena secara matematis torsi merupakan perkalian gaya dengan lengan gaya, secara teoritik sesuai dengan persamaan 26 (Bab II) gaya yang bekerja pada sudu turbin dipengaruhi oleh distribusi tekanan yang terjadi terhadap tinggi sudu (z), tinggi level air (H) dan jari-jari vortex. Namun pada penelitian ini faktor z dan H adalah konstan dan yang berubah adalah jari-jari, artinya semakin besar r maka distribusi tekanan yang terjadi akan semakin kecil dan mengakibatkan torsi yang dihasilkan semakin kecil, sehingga pada grafik 34. Terlihat bahwa makin besar diameter lubang buang maka
47 distribusi tekanan semakin kecil dan torsi yang dihasilkan juga akan semakin kecil.
b. Daya poros
Gambar 35. (a) grafik diameter lubang buang dan jumlah sudu terhadap daya poros ( aktual)
(b) grafik diameter lubang buang dan jumlah sudu terhadap daya poros (teoritik)
Dari grafik dapat di lihat bahwa hubungan diameter lubang buang dan jumlah sudu terhadap daya poros teoritik dan aktual. Daya poros merupakan perkalian torsi dan kecepatan putar (Pb = T.ω), dimana secara matematis faktor yang menentukan besar atau tidaknya daya poros adalah torsi dan ω, bila dilihat pada gambar grafik 35 pada kondisi aktual maupun teoritik nilai daya poros terbesar pada jumlah sudu 4 dengan diameter lubang buang 120 mm.
Gambar 36. (a) grafik diameter lubang buang dan jumlah sudu terhadap efisiensi ( aktual)
(a) grafik diameter lubang buang dan jumlah sudu terhadap efisiensi (teoritik)
Dari grafik di ketahui efisiensi secara teoritik dan aktual berdasarkan pengujian secara teoritik ini juga dapat diketahui nilai efisiensi turbin, dimana dari data-data yang telah diperoleh nilai efisiensi terbesar kondisi aktual pada diameter lubang buang 120 mm pada jumlah sudu 4 sebesar 12,39 % sedangkan nilai effisiensi terkecil pada diameter lubang buang 8 cm pada jumlah sudu 3 dengan nilai efisiensi 7,48 %. Pada kondisi teoritik didapatkan efisiensi terbaik pada diameter lubang buang 120 mm sebesar 44,41 % dan efisiensi terkecil pada diameter lubang buang 160 mm pada jumlah sudu 3 sebesar 18,05 %.
Dari grafik ini pula dapat diketahui bahwa banyaknya sudu dan variasi diameter lubang secara tidak langsung sangat berpengaruh terhadap nilai efisensi yang didapat. Sehingga dapat dikatakan bahwa jumlah sudu 4 pada diameter lubang 120 mm merupakan kondisi terbaik dalam penelitian ini. Efisiensi turbin ini bisa di tingkatkan lagi dengan cara memperbesar dimensi sudu, mengingat
49 dalam penelitian ini potensi air belum termanfaatkan secara menyeluruh. Selain itu dengan menaikkan tinggi level air, efisiensi yang didapat juga akan meningkat.
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Dari penelitian ini didapatkan bahwa sudu dan variasi diameter lubang berpengaruh terhadap nilai efisensi yang didapat. Dimana jumlah sudu 4 dengan diameter lubang buang 120 mm adalah kondisi terbaik pada penelitian ini.
2. Nilai efisiensi terbesar kondisi aktual pada diameter lubang buang 12 cm pada jumlah sudu 4 sebesar 12,39 % sedangkan nilai efisiensi terkecil pada diameter lubang buang 8 cm pada jumlah sudu 3 dengan nilai efisiensi 7,48 %. Pada kondisi teoritik didapatkan efisiensi terbaik pada diameter lubang buang 12 cm sebesar 43,38 % dan efisiensi terkecil pada diameter lubang buang 16 cm pada jumlah sudu 3 sebesar 22,78 %. Daya poros aktual terbesar pada jumlah sudu 4 sebesar 5,19 watt dan daya poros terkecil pada jumlah sudu 3 dengan diameter lubang buang 80 mm sebesar 3,35 watt.
51 B. Saran
Dari hasil penelitian ini untuk penelitian selanjutnya penulis memberikan saran : 1. Perlu adanya kajian teoritik lebih lanjut terhadap perhitungan turbin air
menggunakan aliran vortex ini.
2. Perlu adanya variasi bentuk sudu dan ketinggian level air, serta variasi laju aliran dengan cara mengatur bukaan gas pompa atau dengan cara menambahkan bevel pada saluran, guna mendapatkan efisiensi turbin yang lebih baik lagi.
3. Guna untuk menggetahui daya listrik yang dihasilkan. Pada penelitian selanjutnya sebaiknya langsung disambungkan ke altenator/generator.
STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH JUMLAH SUDU DAN