BAB II DASAR TEORI
2.12 Momen Inersia (Kelembaman)
Benda yang dalam keadaan diam cenderung mempertahankan keadaan diamnya. Benda dalam keadan bergerak lurus (beraturan) cenderung mempertahankan keadaan gerak tersebut disebabkan karena benda memiliki massa dan sifat itu dikenal dengan istilah kelembaman (Inersia). Suatu benda yang berotasi juga memiliki kecenderungan untuk mempertahankan keadaan rotasinya.
Seberapa besar benda itu dapat mempertahankan rotasinya tergantung dari massa dan letak sumbu rotasi. Selanjutnya sifat yang cenderung mempertahankan keadaan gerak rotasi itu dikenal sebagai momen inersa [17].
Pada gerak rotasi besaran yang analog dengan massa adalah momen inersia.
Dengan demikian, momen inersia merupakan ukuran kelembaman benda yang berotasi/berputar terhadap sumbu putarnya. Momen inersia (I) dari sebuah pertikel bermassa m didefenisikan sebagai hasil kali massa partikel (m) dengan kuadrat jarak benda dari titik poros atauy sumbu putar (r2).
Secara matematis, momen inersia partikel dirumuskan sebagai berikut : I = mr2 (2.15) Dimana :
I = momen inersia ( Nm2 ) m = massa partikel ( kg )
r = jarak partikel dari sumbu rotasi ( m ) 2.13 Energi Kinetik Rotasi
Suatu benda dikatakan mengalami energi kinetik rotasi apabila benda tersebut berotasi pada satu sumbu. Dengan analogi terhadap energi kinetik translasi, kita mengharapkan besaran ini dinyatakan dengan ½ Iω2 dimana I adalah momen inersia benda dan ω adalah kecapatan sudutnya.[18]
BAB III
METODELOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu
Penelitian akan dilakukan di aliran sungai tanjung selamat untuk mendapatkan data yang dibutuhkan, adapun keseluruhan proses dalam penelitian ini dilakukan dalam jangka waktu 2 (dua) bulan.
3.2 Data
Data yang digunakan dalam penelitian ini merupakan data yang diperoleh melalui hasil uji eksperimental degan menggunakan prototype pembangkiit listrik tenaga piko hidro terapung berupa :
a) Rpm dari putaran generator dengan variasi kedalaman turbin dalam air b) Arus listrik dengan variasi kedalaman turbin dalam air
c) Tegangan listrik dengan variasi kedalaman turbin dalam air d) Daya listrik dengan variasi kedalaman turbin dalam air
3.3 Peralatan Pengujian
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas perangkat keras dan perangkart lunak ,sebagai berikut :
1. Alternator (Generator) yang telah dipasang di alat pembangkit listrik merupakan alternator dari sepeda motor Yamaha Mio..
Alternator yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 3.1
Gambar 3.1 Alternator (Generator)
2. Turbin bertipe crossflow yang telah terpasang dengan prototype pembangkit listrik tenaga pikohidro terapung. Sudu turbin terbentuk dari plat besi 3 mm, ukuran plat untuk membentuk sudu sebanyak 18 buah yaitu 20 cm x 40 cm dengan sudut 34 derajat. Penampilan turbin ditunjukkan pada Gambar 3.2
Gambar 3.2 Turbin bertipe crossflow
2. Clampmeter digital Taffware, sebagai alat ukur tegangan listrik dan arus listrik yang diperlihatkan pada Gambar 3.2.
Gambar 3.3 Clamp Meter Taffware
3. LCD Digital Laser Photo Tachometer 2.5-100000 RPM , sebagai alat ukur kecepatan putar pada alternator yang ditunjukkan pada Gambar 3.3
Gambar 3.4 LCD Digital Laser Photo Tachometer
4. Kabel Penghubung, sebagai penghubung perangkat elektronik yang merupakan kabel serabut yang berukuran 2,5 mm dan memiliki isolator berbahan PVC ditunjukkan pada Gambar 3.4
Gambar 3.5 Kabel Penghubung
5. Lampu depan sepeda motor (25 watt) sebagai beban untuk pengujian arus alternator.
6. Stopwatch.
7. Kamera Digital.
8. Meteran.
9. Media yang digunakan untuk metode apung terbuat dari gabus dengan panjang jarak antara media pelampung dengan pemberat sebesar 35 cm. Ditunjukkan pada Gambar 3.6
Gambar 3.6 Media Metode Apung
10.Laptop sebagai media pengolahan data, penulisan skripsi dan untuk menampilkan data yang telah diperoleh selama penelitian.
3.4 Tahapan Penelitian 3.4.1 Penentuan Pemodelan
Dalam penelitian yang bertujuan untuk mengetahui berapa tegangan dan arus yang dihasilkan pada protipe ini dengan memvariasikan kedalaman turbin terhadap permukaan air, digunakan beberapa metode sebagai berikut:
1. Studi Literatur
Dengan membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik tugas akhir yang terdiri dari buku referensi, jurnal penelitian, layanan internet dan diskusi
dengan dosen pembimbing dalam rangka mencapai tujuan penelitian.
2. Pengujian Prototype
Prototype akan di uji dengan pemberian variasi kedalaman turbin terhadap permukaan air untuk mendapatkan data berupa tegangan dan arus dengan menggunakan multimeter digital agar diperoleh kedalam optimum dari turbin pembagkit listrik tenaga piko hidro terapung yang di rancang.
3.4.2 Perancangan Prototype
Adapun rancangan mekanisme yang telah direncanakan dapat dilihat pada Gambar 3.7.
Gambar 3.7 Rancangan Prototype
Hasil akhir dari prototype yang telah dirancang ditunjukkan pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8 Hasil Akhir prototype
Untuk spesifikasi keseluruhan dari prototype yang dirancang di tunjukkan pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Spesifikasi Prototype
Komponen Keterangan
Diameter Luar Turbin 100 cm
Panjang Kapal Apung 120 cm
Jarak Antar Kapal 70 cm
Berat 1 kapal pelampung 15 kg
Berat turbin 83,65
Berat besi lainnya (as, bearing, penopang besi lain)
15 kg
Estimasi berat alat 142,65 kg
3.4.3 Pengambilan Data
Pengambilan data berupa data kondisi sungai (lebar sungai dan kedalaman sungai tiap titik), perhitungan kecepatan sungai dengan metode apung, debit air, daya air, daya turbin, dan daya alternator. Adapun tabel pengambilan data-data tersebut ditampilkan pada tabel berikut.
Tabel 3.2 Data Pengukuran Penampang Aliran Sungai Titik Lebar
Tabel 3.3 Data Kecepatan putar generator, turbin, kecepatan air, tegangan,dan
Tabel 3.3 Lanjutan Data Kecepatan putar generator, turbin, kecepatan air,
Tabel 3.4 Pengujian Generator Tanpa Beban Kecepatan
Tabel 3.5 Daya Masukan Motor Saat Berbeban Kecepatan Putar
(RPM)
Teg. Masukan (Volt)
Arus Masukan (Ampere)
Daya Masukan
(Watt)
Tabel 3.6 Daya Masukan Pada Shaft Kecepatan
Putar (RPM)
Daya masukan Berbeban
(Watt)
Daya Masukan Tanpa Beban
(Watt)
Daya asukan Pada Shaft
(Watt)
Tabel 3.7 Torsi Generator Kecepatan
Putar (RPM)
Daya asukan Pada Shaft
(Watt)
Torsi Generator (Nm)
Tabel 3.8 Karakteristik Generator Kecepatan
Putar (RPM)
Tegangan (Volt)
Arus (Ampere)
Daya (Watt)
Effisiensi (%)
3.4.4 Analisa dan Pembahasan
Analisa dan pembahasan dilakukan ketika seluruh data yang dibutuhkan telah terpenuhi. Dalam analisa dan pembahasan ini akan diketahui besarnya daya yang dihasilkan dari prototype piko hidro terapung, selanjutnya dapat dihitung besarnya efisiensi dari turbin dan generator dalam mengkonversi daya air begitu juga efisiensi generator dalam mengkonversi daya turbin.
3.4.5 Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan akan membahas hasil analisa dari penelitian ini berdasarkan data yang diperoleh melalui uji coba prototype piko hidro terapung.
3.5 Flowchart Penelian
Adapun flowchart penelitian tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
Ya
Gambar 3.9 Flowchart penelitian
3.6 Prosedur Pengujian
3.6.1 Menghitung Kecepatan Air dan Debit Air dengan Metode Apung Adapun prosedur dalam menghitung debit air dengan metode apung adalah sebagai berikut.
1. Memilih lokasi pengukuran dengan syarat-syarat:
a. Bagian sungai/saluran yang relatif lurus dan cukup panjang b. Penampang sungai kurang lebih seragam.
2. Menentukan 2 titik pengamatan jalannya pelampung.
3. Pelampung dilepas di sebelah hulu titik 1 dengan maksud agar jalannya pelampung setelah sampai di titik 1 dalam keadaan stabil. Jika pelampung sampai di titik 1 diberi tanda untuk menghidupkan stopwatch dan jika pelampung sampai di titik 2 diberi tanda untuk mematikan stopwatch, kemudian dicatat waktu perjalanannya (t). Pelampung dilepaskan di bagian tepi kiri, tengah dan kanan (3x pengukuran).
4. Mengukur kedalaman air dan lebar permukaan air/lebar sungai, untuk menghitung luas penampang basahnya. Pengukuran sebaiknya dilakukan di beberapa bagian untuk mendapatkan luas penampang basah rata-rata.
5. Menentukan koefisien pelampung dengan mengukur kedalaman pelampung yang basah per kedalaman sungai.
3.6.2 Pengujian Turbin Tenggelam dalam Air
Adapun prosedur dalam menganalisis pengaruh kedalaman turbin dalam air terhadap kinerja pembangkit listrik tenaga pikohidro terapung adalah sebagai berikut.
1. Memposisikan prototype pada bagian sungai
2. Menyiapkan dua buah tachometer untuk mengukur kecepatan putar turbin dan juga kecepatan putar generator serta dua buah multimeter untuk mengukur besarnya tegangan dan arus.
3. Posisikan turbin pada kedalaman 12 cm dengan melihat ukuran skala pada pelampung prototype.
4. Hitung besarnya kecepatan air dengan menggunakan metode apung.
5. Catat besarnya tegangan pada saat kondisi tanpa beban, berbeban lampu pijar 25 watt serta besarnya arus, ulangi pengukuran sebanyak 9 kali 6. Posisikan Kembali turbin pada posisi 16 cm lalu ulangi prosedur nomor 4
hingga 5 begitu juga selanjutnya untuk posisi kedalaman turbin 20, 24, dan 28 cm.
3.6.3 Pengujian Karakteristik Generator Magnet Permanen
Pada pengujian ini generator dikopel dan diputar dengan menggunakan prime mover berupa motor DC shunt. Data yang diambil adalah daya masukan ke prime mover yang nantinya akan merujuk pada daya masukan ke generator, serta kecepatan putar generator terhadap tegaangan keluaran dan arus keluaran.
Dari kerdua data ini akan diketahui berapa besar daya dan efisiensi dari generator tersebut.[19].
1. Mempersiapkan DC Shunt sebagai prime mover serta peralatan lain
2. Membuat rangkaian seperti pada Gambar 3.10 berikut, lakukan pengujian tanpa beban, kemudian masukkan kedalam Tabel 3.4
Gambar 3.10 Rangkaian pengujian tanpa beban
3. Membuat rangkain seperti pada gambar berikut, lakukan pengujian dengan keadaan berbeban, kemudian masukkan kedalam Tabel 3.5
Gambar 3.11 Rangkaian pengujian dengan keadaan berbeban 4. Hitung daya masukan pada shaft, masukkan pada Tabel 3.6.
5. Hitung besarnya nilai torsi generator kemudian masukkan pada Tabel.3.7 6. Hitung besarnya nilai dari karakteruistik generator dan efisiensinya kemudian
masukkan pada Tabel 3.8
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisis Pengaruh Kedalaman Turbin
Penelitian dilakukan dengan menggunakan metode eksperimen di sungai keramat desa tegal rejo dengan mengatur kedalaman dari turbin dalam air. Pada setiap kedalaman turbin dalam air diambil data berupa kecepatan air masuk kedalam turbin,kecepatan air dalam turbin dan kecepatan air keluar dari turbin beserta daya dimana beban yang digunakan dalam penelitian ini berupa lampu halogen 25 watt. Setiap kedalaman turbin dalam air yang diuji dilakukan lima kali pengambilan data dengan rentan waktu 5 menit sekali untuk mengetahui nilai rata-rata dari kecepatan air yang tidak stabil.
1. Kedalaman turbin dalam air 12 cm
Tabel 4.1 Data percobaan dengan kedalaman turbin 12 cm No Kecepatan
Dari data yang ditunjukkan pada Tabel 4.1 dengan kedalaman turbin tenggelam 12 cm diperoleh rpm generator rata-rata tanpa beban sebesar 1390 rpm dan berbeban dengan rpm rata - rata 1224 rpm dengan daya yang dihasilkan sebesar 32,76 Watt.
2. Kedalam turbin dalam air 16 cm
Tabel 4.2 Data percobaan dengan kedalaman turbin 16 cm No Kecepatan
Dari data yang ditunjukkan pada Tabel 4.2 dengan kedalaman turbin tenggelam 16 cm diperoleh rpm generator rata-rata tanpa beban sebesar 1479 rpm dan berbeban dengan rpm ratta - rata 1274 rpm dengan daya yang dihasilkan sebesar 32,25 Watt.
3. Kedalaman turbin dalam air 20 cm
Tabel 4.3 Data percobaan dengan kedalam turbin 20 cm No Kecepatan
Dari data yang ditunjukkan pada Tabel 4.3 dengan kedalaman turbin tenggelam 20 cm diperoleh rpm generator rata-rata tanpa beban sebesar 1504 rpm dan berbeban dengan rpm ratta - rata 1291 rpm dengan daya yang dihasilkan sebesar 36,69 Watt.
4. Kedalaman turbin dalam air 24 cm
Tabel 4.4 Data percobaan dengan kedalam turbin 24 cm No Kecepan
Tabel 4.4 Lanjutan Data percobaan dengan kedalam turbin 24 cm
Dari data yang ditunjukkan pada Tabel 4.4 dengan kedalaman turbin tenggelam 24 cm diperoleh rpm generator rata-rata tanpa beban sebesar 1556 rpm dan berbeban dengan rpm ratta - rata 1309 rpm dengan daya yang dihasilkan sebesar 39,34 Watt.
5. Kedalaman turbin dalam air 28 cm
Tabel 4.5 Data percobaan dengan kedalam turbin 28 cm No Kecepatan
Tabel 4.5 Lanjutan data percobaan dengan kedalam turbin 28 cm
Dari data yang ditunjukkan pada Tabel 4.5 dengan kedalaman turbin tenggelam 24 cm diperoleh rpm generator rata-rata tanpa beban sebesar 1330 rpm dan berbeban dengan rpm ratta - rata 1080 rpm dengan daya yang dihasilkan sebesar 27,23 Watt.
Berdasarkan data yang didapatkan pada setiap percobaan diatas maka dapat diambil rata-rata setiap kedalaman pada Tabel 4.6
Tabel 4.6 Data hasil percobaan rata-rata tiap kedalaman No Kecepatan bahwa rpm yang tertinggi pada generator berada pada kedalaman 24 cm yaitu sebesar 1556 rpm dengan tegangan yang dihasilkan sebesar 25,55 volt dalam keadaan tidak berbeban dan dalam keadaan berbeban sebesar 1309 rpm dengan tegangan sebesar 16,54
terendah berada pada kedalaman 28 cm yaitu sebesar 1330 rpm dengan tegangan yang dihasilkan 27,77 volt dalam keadaan tidak berbeban dan dalam keadaan berbeban sebesar 1080 dengan tegangan 13,69 volt dan arus 2,0 amper diikuti dengan daya terendah yang dihasilkan berada pada kedalaman turbin tenggelam 28 cm yaitu sebesar 27,23 watt.
Berdasarkan data tersebut dapat ditarik kesimpulan bahwa semakin dalam turbin tenggelam didalam air maka semakin besar rpm,tegangan,arus maupun daya yang dapat dihasilkan hingga pada akhirnya mencapai titik maksimum dimana baik rpm maupun tegangan,arus dan daya mengalami penurunan. Pada data percobaan diperoleh titik maksimum yang berada pada kedalaman 24 cm dengan menghasilkan baik rpm,tegangan,arus,maupun daya yang terbesar sedangkan pada kedalaman 28 cm parameter tersebut mengalami penerunan bahkan yang terendah dari setiap kedalaman turbin pada setiap percobaan.
Hubungan antara kecepatan generator dengan kedalaman turbin dapat di lihat pada Gambar 4.1
Gambar 4.1 Grafik Hubungan Kedalaman Turbin terhadap Kecepatan Generator Hubungan antara tegangan keluaran generator dengan kedalaman turbin dapat dilihat pada Gambar 4.2
1390 1479 1504 1556 1330
1224 1274 1291 1309
Kedalaman (cm) vs Kecepatan putar (rpm)
Tanpa Beban Berbeban
23,69 24,69 25,12 25,55 22,77
14,57 15,25 15,8 16,54 13,69 0
Kedalaman (cm) Vs Tegangan Generator (v)
Tanpa Beban (TB) Berbeban (B)
Gambar 4.2 Grafik Hubungan tegangan generator dengan kedalaman turbin Hubungan antara arus dengan kedalaman turbin dapat dilihat pada Gambar 4.3
Gambar 4.3 Grafik Hubungan Kedalaman Turbin Dengan Arus
Hubungan antara daya keluaran generator dengan kedalaman turbin dapat dilihat pada Gambar 4.4
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Kedalaman Turbin Dengan Daya Generator
2,3 2,31 2,32 2,38
Kedalaman (cm) Vs Arus (Ampere)
Arus
Kedalaman (cm) Vs Daya Generator (Watt)
Daya
4.2 Pengujian Karakteristik Generator 1. Pengujian Tanpa Beban
Tabel 4.7 Hasil pengujian Generator Tanpa Beban Kecepatan
Gambar 4.5 Grafik Hubungan Kecepatan Putar Terhadap Tegangan Generator
Dari Gambar 4.5 diatas, dapat terlihat bahwa tegangan bertambah besar seiring dengan bertambahnya kecepatan putar.
2. Pengujian Berbeban
Pada pengujian ini data yang didapat berupa daya masukan motor penggerak dan daya keluaran generator.
Tabel 4.8 Daya Masukan Motor Saat Berbeban Kecepatan Putar
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600
Tegangan Generator (Volt)
Kecepatan Putar (rpm)
Kecepatan Putar vs Tegangan
Tegangan Generator
Tabel 4.8 Lanjutan daya Masukan Motor Saat Berbeban bertambah seiring dengan kenaikan kecepatan putar. Hal ini disebabkan oleh semakin besarnya arus yang ditarik oleh motor seiring dengan putaran motor tersebut. Untuk menaikkan putaran motor dibutuhkan tambahan torsi, sehingga arus listrik yang diserap motor menjadi lebih besar. Selisih daya masukan motor saat berbeban dengan saat tanpa beban merupakan daya pada shaft generator.
Tabel 4.9 Daya Masukan Pada Shaft Kecepatan
Tabel 4.9 Lanjutan daya Masukan Pada Shaft
Berdasarkan data daya masukan pada shaft generator dan kecepatan putarnya, maka torsi generator tersebut dapat diketahui.
Tabel 4.10 Torsi Generator Kecepatan
Dari Tabel 4.10 terlihat bahwa torsi awal generator lebih besar dibandingkan dengan yang lainnya untuk dapat menarik daya masukan yang besar. Selanjutnya torsi generator relatif konstan, mengalami penurunan dan kenaikan.
Untuk pengujian karakteristik generator itu sendiri dapat dilihat pada Tabel 4.11 berikut
Tabel 4.11 Karakteristik Generator Kecepatan
Terdapat tiga hubungan pada Tabel 4.11, yaitu kecepatan putar terhadap tegangan, kecepatan putar terhadap arus, dan kecepatan putar terhadap daya.
Grafik hubungan kecepatan putar terhadap tegangan generator dapat dilihat pada Gambar 4.6.
Gambar 4.6 Grafik hubungan Kecepatan Putar dengan Tegangan
Grafik hubungan kecepatan putar dengan arus keluaran generator dilihat pada Gambar 4.7
Gambar 4.7 Grafik Hubungan Kecepatan Putar Dengan Arus
Grafik hubungan kecepatan putar dengan daya keluaran generator dilihat pada
1,91 3,14 4,42 5,59 6,64 7,72 8,84
10,9712,65 13,0614,0215,75 16,42 17,2
19,6120,78
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600
Tegangan (Volt)
2,35 2,41 2,51 2,62 2,76
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600
Arus (Ampere)
Kecepatan Putar (rpm)
Kecepatan Putar vs Arus
Arus
Gambar 4.8 Grafik Hubungan Kecepatan Putar dengan Daya
4.3 Analisis Konversi Energi Air
Untuk mendapatkan besaran daya baik air dibutuhkan besarnya nilai debit air yang tersedia menggunakan persamaan 2.8. Untuk mendapatkan besarnya nilai debit air maka terlebih dahulu harus dihitung luas penampang dari aliran sungai yang digunakan dan kecepatan ailiran air, pada Tabel 4.7 ditunjukan hasil dari pengukuran luas penampang aliran air.
Tabel 4.12 Data Pengukuran Penampang Aliran Sungai
0,8213
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600
Daya (watt)
A = L rata − rata × H rata − rata
Maka data yang kita dapatkan pada tabel pengukuran luas penampang sungai dimana L rata-rata = 1,816 meter
H rata-rata = , , , , = 0,481 meter Maka luas penampang = 1,816 m × 0,481 m = 0,873 m2
Setelah diketahui luas penampang dari sungai maka selanjutnya dicari besarnya nilai dari kecepatan air yang mengalir.
Debit air (Q) merupakan hasil perkalian antara luas penampang saluran (A) dengan kecepatan (v) aliran air terdapat pada persamaan 2.5.
Berdasarkan persamaan 2.5, dalam menghitung besarnya debit air diperlukan nilai konstanta (k) yang besarnya tergantung pada jenis pelampung yang dipakai.
dimana nilai h = 35 cm dan H = 62 cm
α = = = 0,6 k = 1 - 0,116√{(1- α) – 0,1}
k = 1 - 0,116√{(1- 0,6) – 0,1}
k = 1 – 0,116√0,3 k = 0,94
Berdasarkan hal tersebut, maka besarnya debit air setiap kedalaman dapat dihitung dengan persamaan 2.5
Data debit air tiap kedalaman ditunjukkan pada Tabel 4.13
Tabel 4.13 Data debit air tiap kedalaman Kedalaman
Turbin (cm)
Kecepatan Air (m/s) Debit air (m3/s)
Grafik hubungan debit air dangan kedalaman ditunjukkan pada Gambar 4.9
Gambar 4.9 Grafik Hubungan Kedalaman Turbin Terhadap Debit Air
Daya air yang tersedia berdasarkan persamaan 2.8 adalah dengan menganggap nilai ρ = 1000 kg/m3 ditampilkan pada Tabel 4.14
Tabel 4.14 Data Daya Air Tiap Kedalaman Kedalaman
Turbin (cm)
Kecepatan air melewati turbin (m/s)
Kedalaman Turbin vs Debit Air
Debit Air
Perhitungan daya yang dihasilkan oleh air berdasarkan persamaan 2.8 adalah
5. Daya Air pada Kedalaman 28 cm
Daya turbin berdasarkan penelitian yang diperoleh pada tiap kedalaman ditunjukkan pada Tabel 4.15
Tabel 4.15 Data Daya Turbin Tiap Kedalaman Kedalaman
Perhitungan daya yang hasilkan oleh turbin berdasarkan persamaan 2.1 sampai dengan persamaan 2.4 adalah
Dimana : massa turbin = 83,65 kg Jari-jari = 0,5 m
1. Daya Turbin pada Kedalaman 12 cm a. F = mxv
F = 83,65 x 0,55 F = 46,01
T = 46,01 x 0,5 T = 23,00 c. ω = $%
ω
=
& , & = 1,68 d. P = T x ωP = 23,00 x 1,68 P = 38,52
2. Daya Turbin pada Kedalaman 16 cm a. F = mxv
F = 83,65 x 0,58 F = 48,52 b. T = F x r
T = 48,52 x 0,5 T = 24,26 c. ω = $%
ω
=
& , & ' = 1,78 d. P = T x ωP = 24,26 x 1,78 P = 43,16
3. Daya Turbin pada Kedalaman 20 cm a. F = mxv
F = 83,65 x 0,56 F = 46,84 b. T = F x r
T = 46,84 x 0,5 T = 23,42 c. ω = $%
d. P = T x ω P = 23,42 x 1,78 P = 41,68
4. Daya Turbin pada Kedalaman 24 cm a. F = mxv
F = 83,65 x 0,55 F = 46,01 b. T = F x r
T = 46,01 x 0,5 T = 23,00 c. ω = $%
ω
=
& , & ' = 1,78d. P = T x ω P = 23,00 x 1,78 P = 40,93
5. Daya Turbin pada Kedalaman 28 cm a. F = mxv
F = 83,65 x 0,55 F = 46,01 b. T = F x r
T = 46,01 x 0,5 T = 23,00 c. ω = $%
ω
=
& , & = 1,47d. P = T x ω P = 23,00 x 1,47 P = 33,71
Berdasarkan data daya air dan daya turbin pada Tabel 4.14 dan Tabel 4.15 maka dapat dihitung besarnya efisiensi dari turbin dalam mengkonversi daya air dengan menggunakan persamaan 2.10. Efisiensi turbin dalam mengkonversi daya air dapat ditunjukkan pada table 4.16
Tabel 4.16 Hasil perhitungan efisiensi turbin dalam mengkonversi daya air Kedalaman
= , /
Efisiensi generator dalam mengkonversi daya air dengan menggunakan persamaan 2.10 dapat dihitung berdasarkan data pada Tabel 4.6 dan Tabel 4.14. Efisiensi generator dalam mengkonversi daya air ditunjukkan pada Tabel 4.17
Tabel 4.17 Hasil perhitungan efisiensi generator dalam mengkonversi daya air Kedalaman
1. Pada kedalaman 12 cm
Efisiensi generator dalam mengkonversi daya turbin dengan menggunakan persamaan 2.10 dapat dihitung berdasarkan data pada Tabel 4.11 dan Tabel 4.12.
Efisiensi generator dalam mengkonversi daya air ditunjukkan pada Tabel 4.13 Tabel 4.18 Efisiensi Generator dalam mengkonversi daya Turbin Kedalaman
= , 0
Grafik hubungan antara kedalaman turbin dengan efisiensi turbin dalam mengkonversi energi air dan efisiensi generator dalam mengkonversi energi air diperlihatkan pada Gambar 4.10
Gambar 4.10 Grafik Hubungan Kedalaman Turbin dengan Efisiensi Turbin dan Generator
berada pada kedalaman 28 cm sebesar 49,53 %, untuk efisiensi generator dalam mengkonversi daya air tertinggi berada pada posisi kedalaman turbin 24 cm yaitu sebesar 57,80% dan terendah berada pada kedalaman turbin 28 cm yaitu sebesar 40,01%, serta efisiensi generator dalam mengkonversi energi turbin berada pada kedalaman 24 cm yaitu 96,12% sedangkan terendah pada posisi 28 cm yaitu sebesar 80,78%.
BAB V PENUTUP
5.1 KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dan analisis data yang telah dilakukan, kesimpulan yang diperoleh adalah
1. Kedalaman turbin tenggelam memiliki pengaruh terhadap perubahan putaran generator, kecepatan generator terbesar diperoleh pada kedalaman turbin tenggelam 24 cm dengan kecepatan putar sebesar 1556 rpm dan dalam keadaan berbeban sebesar 1309 rpm sedangkan rpm terendah berada pada kedalaman 28 cm yaitu sebesar 1330 rpm dan dalam keadaan berbeban dan sebesar 1080 rpm dalam keadaan tidak berbeban. Tegangan rata-rata terbesar yang dihasilkan berada pada kedalaman turbin 24 cm yaitu 25,55 volt dalam keadaan tidak berbeban dan dalam keadaan berbeban sebesar 16,54 volt, sedangkan tegangan rata-rata terendah yang dihasilkan berada pada kedalaman turbin 28 cm yaitu 22,77 volt dalam keadaan tidak berbeban dan dalam keadaan berbeban menghasilkan tegangan sebesar 13,69 volt. Arus listrik terbesar yang dihasilkan berada pada kedalaman turbin 24 cm yaitu sebesar 2,38 ampere dan arus listrik terendah yang dihasilkan berada pada kedalaman turbin 28 cm yaitu sebesar 2,0 ampere.
Daya listrik terbesar yang dihasilkan berada pada kedalaman 24 cm yaitu sebesar 39,34 watt sedangkan daya listrik terendah yang dihasilkan berada pada kedalaman 28 cm yaitu sebesar 27,23 watt.
2. Efisiensi kinerja turbin dalam mengkonversi daya air terbesar berada pada kedalaman turbin 24 cm yaitu sebesar 60,14%, sedangkan efisiensi kinerja turbin dalam mengkonversi daya air terendah berada pada kedalaman turbin 28 cm yaitu 49,53%. Efisiensi kinerja generator dalam mengkonversi daya air terbesar berada pada kedalaman turbin 24 cm yaitu sebesar 57,80%,
dalam mengkonversi daya turbin terbesar berada pada kedalaman 24 cm yaitu sebesar 96,12% sedangkan terendah berada pada kedalaman 28 cm yaitu sebesar 80,78 %.
5.2 SARAN
Adapun saran untuk penelitian selanjutnya adalah
1. Pada penelitian selanjutnya dapat menggunakan jenis generator low rpm agar daya air yang tersedia dapat terkonversikan dengan maksimal.
2. Sungai yang digunakan pada pengambilan data memiliki kedalaman yang lebih dalam supaya tidak mengalami kendala dalam menentukan kedalaman turbin tenggelam dan kecepatan yang lebih cepat.
3. Dalam mengukur kecepatan air sungai menggunakan alat waterflow agar ketelitiannya tinggi.
4. Dalam penelitian selanjutnya perlu mendesain ulang ukuran dan kesederhanaan prototipe agar mudah di bawa kemana-mana.
5. Jika diterapkan pada masyarakat hendaklah material yang digunakan adalah material yang tahan karat dan juga tahan lama.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Mafruddin,Irawan Dwi,2018”Pengaruh Diameter dan Jumlah Sudu Runner Terhadap Kinerja Turbin Cross-Flow”,Turbo Vol.7,No. 2 [2] Jasa Lie, Sudarmojo Yanu Prapto,2017.”Studi analisis pengaruh
[1] Mafruddin,Irawan Dwi,2018”Pengaruh Diameter dan Jumlah Sudu Runner Terhadap Kinerja Turbin Cross-Flow”,Turbo Vol.7,No. 2 [2] Jasa Lie, Sudarmojo Yanu Prapto,2017.”Studi analisis pengaruh