30
Lampiran 1.Flow Chart pelaksanaan penelitian.
Merancang bentuk alat
Menggambar dan menentukan dimensi alat
Memilih bahan Mulai
Digerinda permukaan yang kasar Diukur bahan yang
akan digunakan
Dipotong bahan yangdigunakan
Merangkai alat
Pengelasan
Pengecatan
Analisa data Pengujian Alat
Pengukuran Parameter a
b
Data Layak?
32
34
Lampiran 3. Perhitungan Rancangan Teknis 1. Menghitung ukuran kincir air
Diameter kincir (D) : 1m
Luas penampang kincir (A) = lebar sudu x tinggi sudu A = a x h
= 0.25 m x 0.2 m = 0.05 m
Efisiensi maxsimum (е) = kecepatan aliran air / 2
e = �
2
= 1.5
2
= 0.75
Gaya yang dihasilkan adalah F = �����2
36
Maka daya yang dihasilkan adalah P = W x G
= 0.477 kg/m / kg air / kg air x 25 kg/det = 11.925 watt
Menghitung panjang v-belt yang dibutuhkan Diameter Pulley1 (d1) : 22 inch Diameter pulley 2 (d2) : 4 inch Diameter pulley 3 (d3) : 15inch Jarak anatara kedua sumbu roda transisi 1 : 0.7 m Jarak anatara kedua sumbu roda transisi 2 : 0.6 m Panjang v-belt yang dibutuhkan untuk v-belt pertama
L = 2C + 1,57(d1 + d2) +
Panjang v-belt yang dibutuhkan untuk v-belt kedua
L = 2C + 1,57(d1 + d2) +
(d1−d2)²
L = 2.(0.6) + 1,57(15 + 4) +(15−4)² 4.(0.6)
L= 1.85m dimana:
L = Panjang efektif sabuk (m)
C = Jarak antara kedua sumbu roda transisi (m)
38
Lampiran 4. Data kapasitas efektif alat Data kecepatan aliran air
Ulangan Kecepatan Air (m/s) Debit (m3/s)
Dik : n1 = 22 inch
n2 = 4 inch
dp= 58.36 rpm
Dit :Dppada pully pertama…? Jawab :��
40
Daya yang dihasilkan oleh air Dik :ρ = 0.75
Lampiran 5. Biaya pembuatan alat a. transaksibiaya pembuatan alat
upah pembutan alat = Rp. 1.500.000,- b. transaksi biaya pembelian bahan
plat besi (2 lembar) = Rp. 1.600.000,-
Besi = Rp. 350.000,-
Pully (4 Buah) = Rp. 400.000,-
V-Belt (2 Buah) = Rp. 50.000,- Bantalan (4 Buah) = Rp. 300.000,-
Generator = Rp. 800.000,-
Bola Lampu (10 buah) = Rp. 100.000,-
Jumlah = Rp. 3.500.000,-
c. transaksi biaya perlengkapan
kabel = Rp. 100.000,-
Kayu = Rp. 200.000,-
Paku = Rp. 50.000,-
Pipa = Rp. 250.000,-
Jumlah = Rp. 600.000,-
d. transaksi biaya operasional
Transportasi = Rp. 400.000,-
42
Lampiran 6. Gambar alat
Kincir air tipe oversho
Pipa pvc
v-belt
Generator
28
DAFTAR PUSTAKA
Adiwarsito, 2009. Energi dan Daya Listrik. Erlangga, Jakarta.
Andri. H, 2012. Inverter Satu Fasa Sinkron Berbasis Digital Phase Locked Loop. Universitas Indonesia, Jakarta.
Anonimous, 2013. Desain sistem kontrol. http trikueni-desain-sistem.blogsport.com/2013/09/mengenal-multitester.html?m=1 (10 juni 2014)
Arismunandar. A dan S. Kuwahara, 1991. Teknik Tenaga Listrik dengan Tenaga Air. PT Pradnya Paramita, Jakarta.
Dandekar. M. M dan K. N. Sharma, 1991. Pembangkit Listrik Tenaga Air. Universitas Indonesia Press, Jakarta.
Daryanto., 1984. Dasar-Dasar Teknik Mesin. Bina Aksara, Jakarta.
Darun, 2002. Ekonomi Teknik. Jurusan Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian USU, Medan.
Doorenbos, J., and W. O. Pruit, 1984.Guidelines For Predicting Crop Water Requitmen. FAO, Rome.
Dumairy, 1992.Ekonomika Sumber Daya Air. BPFE, Yogyakarta.
Harnovi, 2003. Daya Listrik Arus Bolak Balik. Universitas Sriwijaya, Palembang. Indah P, 2011. Fisika listrik. Kanisius, yogyakarta.
Kadir. A, 1996. Pembangkit Tenaga Listrik. Universitas Indonesia Press, Jakarta. Larasakti A , dkk., 2012 Pembuatan dan Pengujian Pembangkit Listrik Tenaga
Mikrohidro Turbin Banki Daya 200 Watt Universitas Hasanuddin, Makassar
Mabie, H. H and F. W. Ocvirk., 1967.Mechanics and Dynamic of Machinery. Jhon Wiley & Sons, Inc., New York.
Marsudi. D, 2002. Pembangkitan Energi Listrik. Erlangga, Jakarta.
Panjaitan. F. R dan S.tevano. A. M, 2012.Pengaturan Intensitas Cahaya Menggunakan Transistor. Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Cilegon, Banten
Patty. O. F, 1995. Tenaga Air. Erlangga, Jakarta
Pusposutardjo.S, 2001.Pengembangan Irigasi Usaha Tani Berkelanjutan dan Gerakan Hemat Air. Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta.
Saragih.B, 2008. Perbaikan untuk Kerja Inverter Satu Phasa dengan
Menggunakan Kontrol Sinyal Modulasi Lebar Pulsa. Universitas Sumatera Utara, Medan.
Yusman T , Yudi G. 2010.Rancang bangun alat pengiris bawang merah Dengan pengiris vertikal (shallot slicer). Jurusan Teknologi Pangan Fakultas Teknik Universitas Pasundan. Bandung
Smith, H. P. dan L. H. Wilkes., 1990. Mesin dan Peralatan Usaha Tani. GajahMada University Press, Yoyakarta.
Soeharno, 2007. Teori Mikroekonomi. Andi Offset, Yogyakarta.
Stolk, J dan C. Kross., 1981. Elemen Mesin: Elemen Konstruksi dari Bangunan Mesin. Penerjemah Handersin dan A. Rahman. Erlangga, Jakarta. Yusri, dkk. 2004., Analisis Daya Dan Putaran Kincir Air Tradisional Sebagai
Alternatif Sumber Daya Penggerak. Politeknik Negeri Padang. Padang. Wahyono.S, 2007.Perancangan Kincir Air Pembangkit Listrik Pada Pemanfaatan
Air Sungai Di KecamatanNguter, Kabupaten Sukoharjo, Jawa Tengah. Universitas Muhammadyah Malang, Malang.
METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April-juni2014 di Desa Sei Beras Sekata Daerah Irigasi Medan Krio Kecamatan Sunggal Kabupaten Deli Serdang. Alat dan Bahan Penelitan
Alat Penelitian
besi beton, sumbu kincir, rotor kincir, besi sebagai kerangka kincir dengan ukuran Diameter kincir 1 m, lebar kincir 0.25 m, generator sebagai pengubah energi gerak menjadi energi listrik, pulley sebagai pengatur putaran kincir dengan diameter 22 inch, 4 inch , 15 inch, V-belt sebagai penyambung pulley, inverter
sebagai pengubah arus DC ke AC, Bola lampu sebagai item yang akan dihidupkan, multitester sebagai alat untuk menghitung tegangan arus listrik, kabel sebagai penyambung arus dari generator ke bola lampu, stopwatch sebagai alat untuk menghitung waktu, kamera untuk mendokumentasikan penelitian.
Bahan Penelitian
Saluran irigasi sebagai sumber air yang akan dimanfaatkan, kayu sebagai dudukan kincir pada saluran irigasi, perlengkapan tulis untuk mempermudah pengolahan data.
Metodologi Penelitian
Dalam penelitian ini, metode yang digunakan adalah studi literatur (kepustakaan), melakukan eksperimen dan melakukan pengamatan tentang alat
dan pembuatan/perangkaian komponen-komponen alat pembangkit listrik tenaga air irigasi. Setelah itu, dilakukan pengujian alat dan pengamatan parameter. Komponen Alat
Alat pembangkit listrik tenaga air irigasiini mempunyai beberapakomponen pentingyaitu:
1. Rangka alat
Rangka alat ini berfungsi sebagai penyokong komponen-komponen alat lainnya, yang terbuat dari besi siku.
2. Kincir Air
Kincir air berfungsi sebagai penghasil energi gerak 3. Generator
Generator sebagai pengubah energi gerak menjadi energi listrik 4. Pulley
Pulley berfungsi untuk memutar kincir dan generator
5. Inverter
Inverter sebagai pengubah arus DC menjadi AC 6. Bola lampu
Bola lampu sebagai item yang akan dihidupkan Prosedur penelitian
20
6. Dihitung putaran roda kincir 7. Dilakukan pengamatan parameter. Parameter yang Diamati
Kapasitas Efektif Alat
Kapasitas efektif alat dilakukan dengan menghitung banyaknya daya yang dihasilkan tiap satuan waktu. Hal ini dapat dihitung berdasarkan persamaan (3), dan persamaan (10).
Biaya pembuatan alat
HASIL DAN PEMBAHASAN
Rancang Bangun Kincir
Kincir yang akan digerakkan oleh air yang mengalir mendapatkan energi gerak yang akan diubah menjadi energi listrik melalui generator. Rancang bangun alat pembangkit listrik tenaga air irigasi (kincir) dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1.Rancang bangun alat pembangkit listrik (kincir)
Gambar 1.diatasmenunjukkan ukuran-ukuran serta bentuk kincir tipe over shot. Komponen utama alat pembangkit listrik tenaga air diatas secara berurutan
Keterangan : 1. Pully 2. V- belt 3. Generator 4. Sudu 5. Rangka
22
kerja alat pembangkit listrik tenaga air irigasi ini adalah air yang mengalir dari pipa akan memutar kincir sehingga menimbulkan putaran yang disambungkan melalui empat buah pully dengan diameter pully yang berbeda-beda yakni diameter pully pertama berdiameter 22 inch, diameter pully kedua 4 inch, diameter
pully ke tiga 15 inch, dan diameter pully ke empat 4 inch sehingga memperoleh putaran lebih besar pada generator maka generator akan mengubah energi putaran tersebut menjadi energi listrik.
Komponen-kompenen yang digunakan dalam atat ini adalah kerangka kincir, sudu, pully, v-belt, generator dan bola lampu.Kincir memiliki diameter 1 m, dan lebar 0. 25 m. pada sudu kincir memiliki ukuran lebar sebesar 0.25 m dan panjang 0.2 m, jenis sudu yang digunakan dalam penelitian ini adalah jenis sudu turbin pleno, dan yang membedakan sudu tersebut dengan sudu tipe lain adalah sudu ini memiliki cekungan yang memiliki sudut 450 sehingga dapat menampung air yang keluar dari pancaran air sehingga sudu akan mendapat beban yang lebih besar dan dapat berputar secara maksimal.
Jenis kincir yang di gunakan adalah jenis kincir tipe overshot. Tipe kincir
Pemilihan bahan dan spesifikasinya akan mempengaruhi kinerja alat yang dirancang.Bahan-bahan teknik yang dipilih pada alat ini harus memenuhi persyaratan yang diinginkan yaitu kokoh dan mampu mendukung kinerja alat serta mudah diperoleh.Pada alat ini kerangka alat yang digunakan adalah besi.Besi yang dipakai dalam alat ini adalah besi ringan sehingga tidak terlalu berat untuk digerakkan dan tahan terhadap beban yang ditimbulkan oleh air yang jatuh dari pipa.
Dalam menentukan jumlah putaran yang dihasilkan oleh alat ini, pully dan
v-belt merupakan salah satu faktor penting dalam menambah jumlah
putaran.Jumlah pully yang digunakan adalah empat buah dan v-belt dua buah. Semakin banyak dan besar pully yang digunakan maka jumlah putaran yang dihasilkan akan semakin besar. Penggunaan empat buah pullydalam merancang alat karena generator yang saya gunakan dalam dalam penelitian ini adalah generator yang memiliki kapasitas putaran 1500 rpm. Dengan mengunakan empat buahpullydengan ukuran diameter pully pertama sebesar 22 inch, diameter
pullykedua sebesar 4 inch, diameter pullyketiga sebesar 15 inch, dan diameter
pully keempat sebesar 4 inch dapat diperoleh perbesaran putaran sebesar 20.6 kali lebih besar dari putaran kincir, sehingga dengan mengunakan jumlahputaran yang dihasilkan oleh kincir dan diameter keempat pully tersebut seharusnya sudah memenuhi kapasitas putaran yang dibutuhkan oleh generator.
Kapasitas Efektif Alat
24
daya yang dihasilkan oleh pembangkit lisrik adalah T = 5250 ���
� . Dari rumus tersebut diperoleh daya listrik yang dihasilkan oleh energi air adalah sebesar 0.2124 kwh, dan daya lisrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik adalah 7.614 kwh. Besarnya daya yang dihasilkan berbanding lurus dengan debit dan luas penampang aliran air yakni semakin besar debit dan semakin besar luas penampang aliran air maka daya yang dihasilkan akan semakin besar. Data kapasitas alat dapat dilihat pada Tabel 1.
Table 1. Data kapasitas alat Ulangan Jumlah
Dari Table 1. diatas dapat dilihat bahwa rata-rata jumlah putaran yang dihasilkan oleh kincir adalah 58.36 rpm, jumlah putaran yang diterima oleh generator adalah 1203.67 rpm sehingga besarnya tegangan yang diperoleh sebesar 24.67 volt dan daya yang dihasilkan sebesar 150 watt. besar tegangan berbanding lurus dengan jumlah daya yang daya yang dihasilkan yakni semakin besar tegangan yang dihasilkan maka besar daya yang dihasilkan akan semakin besar. Besar putaran dan tegangan yang diperoleh pada penelitian ini belum optimal karena generator yang digunakan tidak berfungsi dengan baik dan jumlah putaran yang dihasilkan belum sesuai dengan yang diharapkan.
penelitian menunjukkan generator belum berfungsi secara maksimal karena jumlah putaran yang dihasilkan belum mencapai maksimal dan generator yang digunakan sudah tua sehingga tidak bisa berfungsi dengan baik. Adapun daya yang dihasilkan pada penelitian ini adalah sebesar 150 watt yang secara potensial seharusnya 3000 watt dengan efisiensi generator sebesar 5 % karena hanya mampu menghidupkan 6 buah bola lampu dengan kapasitas 25 watt dan tegangan sebesar 24 volt.
Kecepatan putaran (rpm) pada alat ini tidak konstan. Hal ini dikarenakan oleh debit air yang tidak konstan, maka akan menyebabkan putaran yang dihasilkan tidak konstan juga. Kecepatan putaran pada alat alat ini sangat penting diperhatikan karena jumlah putaran akan menentukan besarnya tegangan yang dihasilkan oleh keluaran generator, yakni semakin banyak putaran yang dihasilkan maka tegangan yang dihasilkan juga akan semakin besar.
Pada penelitian ini diperoleh kecepatan putaran sebesar1203.67 rpm dan tegangan sebesar 24.67 volt. Jumlah putaran dan tegangan yang diperoleh tersebut belum maksimal. Adapun hal yang perlu dilakukanpada agar daya dan tegangan lebih besar adalah dengan merubah dimensi sudu, diameterkincir, diameter puli dan kecepatan maupun debit aliran air.
Analisis Pemakaian Listrik
26
Table 2. Pemakaian listrik dalam satu rumah
No Nama Item Daya Jumlah
Dari Table 2. diatas diperoleh daya yang dibutuhkan oleh satu rumah adalah sebesar 1.472 watt, daya listrik yang dipakai dalam satu rumah dengan menggunakan daya listrik 1.500 watt, sebuah rumah dapat menghidupkan berbagai macam item elektronika yang dapat membantu perlengkapan rumah tangga yakni dapat menghidupkan lampu, TV, dispenser, rice cooker, kipas angin dan setrika secara bersamaan.
Biaya pembuatan alat
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1. Rancang bangun alat pembangkit listrik tenaga air irigasi (kincir) adalah tipe over shot dengan ukuran diameter kincir 1 m, lebar kincir 0.25 m, menggukan empat buah pully dengan ukuran diameter
pullysecara berurutan 22 inch, 4 inch, 15 inch, dan 4 inch dan generator yang memiliki daya 3 kwh.
2. Pada penelitian ini diperoleh kecepatan sebesar 1203.67 rpm dan tegangan yang diperoleh sebesar 24.67 volt, dengan daya yang dihasilkan 150 watt.
3. Total biaya yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebesar Rp.6.000.000,-
Saran
1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan memodifikasidimensi sudu, diameter kincir, diameter puli dan kecepatan maupun debit aliran air, untuk meningkatkan daya listrik yang lebih tinggi sesuai dengan penelitian rancang bangun alat.
TINJAUAN PUSTAKA
Lisrik
Tenaga listrik merupakan landasan bagi kehidupan modern, dan tersedianya dalam jumlah dan mutu yang cukup menjadi syarat bagi masyarakat yang memiliki taraf kehidupan yang baik dan perkembangan industri yang maju. Pembangkitan, yaitu produksi tenaga listrik , dilakukan dalam pusat tenaga listrik atau sentral dengan mempergunakan penggerak mula dan generator. Transmisi atau penyaluran, adalah pemindahan tenaga listrik dari pusat tenaga listrik secara besar-besaran ke gardu induk, yang terletak berdekatan dengan suatu pusat pemakaian berupa kota atau industri besar. Dari gardu induk tenaga listrik didistribusikan ke gardu distribusi dan ke para pemakai atau konsumen(Kadir. 1996).
Arus listrik adalah banyaknya pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam satuan waktu. Arus listrik (I) yang mengalir melalui penghantar didefinisikan sebagai banyaknya muatan listrik (Q) yang mengalir setiap satu satuan waktu (t) Secara matematis dapat dituliskan:
I = Q/T……… (1) Dimana :
I = arus listrik (A) Q = muatan listrik (C) t = selang waktu (s)
satuan mikroAmpere (μA) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada sirkuit konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada
Pembangkit Listrik
Pembangkitan tenga listrik sebagian besar dilakukan dengan cara memutar generator sinkron sehingga didapat tenaga listrik dengan tegangan bolak-balik tiga fase. Energi mekanik yang diperlukan untuk memutar generator sinkron didapat dari mesin penggerak generator atau biasa disebut penggerak mula (prime mover). Mesin pengerak generator yang banyak digunakan dalam praktik, yaitu :mesin diesel, turbin uap, turbin air, dan turbin gas (Marsudi, 2005).
Pembangkit listrik tenaga air diperagakan secara besar-besaran dalam berbagai jenis. Hampir setiap proyek tenaga air mempunyai sesuatu yang sangat menarik perhatian, yang tidak sebagaimana biasanyadidapati diproyek-proyek lain yang sama tipenya. Pembangkit tenaga air dapat diklasifikasikan atas dasar lokasi, keadaan topografi, ketersediaan kolam penampungan, tingkatan pengoperasian tinggi jatuh air, keadaan hidrolis pembangkitnya sendiri, dan sebagainya (Dandekar dan Sharma, 1991).
7
E = m.g.H ……… (2) Dimana :
E = energi potensial (joule) m = masaa (kg)
g = percepatan grafitasi (m/s2)
H = tinggi relativ pada permukaan bumi (m) Dari rumus diatas dapat dijabarkan :
dE = dm.g.H
Bilamana dE merupakan elemen energi yang dibangkitkan oleh elemen massa dan melalui jarak tinggi H.
Maka dapat dirumuskan:
Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalamrangkaian
listrik.Satuan SI daya listrik adalah watt.Arus listrik yang mengalirdalam rangkaian
dengan hambatan listrik menimbulkan kerja. Perantimengkonversi kerja ini ke dalam
(seperti pada bola lampu), energi kinetik(motor listrik), dan suara (loudspeaker). Listrik dapat diperoleh dari pembangkitlistrik atau penyimpan energi seperti baterai (Harnovi, 2003).
Menurut hukum Joule, kawat yang memiliki hambatan besar akan menghasilkan energi panas dalam jumlah yang besar pula. Jenis logam-logam tertentu jika dialiri listrik dapat menghasilkan energi kalor yang besar, misalnya nikel, krom, dan nikrom serta campuran antara nikel dan krom. Logam-logam ini apabila dialiri arus listrik suhunya cepat meningkat hingga tampak membara, oleh karena itu jenis logamlogam ini banyak dipakai sebagai elemen pemanas pada setrika listrik, kompor listrik, dan solder (Adiwarsito, 2009).
Saluran Irigasi
Pengertian irigasi secara umum yaitu pemberian air pada tanah untuk memenuhi kebutuhan air tanaman. Tujuan umum irigasi kemudian dirinci lebih lanjut, yaitu:
1. Menjamin keberhasilan produksi tanaman dalam menghadapi kekeringan jangka pendek
2. Mendinginkan tanah dan atmosfir sehingga cocok untuk pertumbuhan tanaman
3. Mengurangi bahaya kekeringan
4. Mencuci/ melarutkan garam dalam tanah 5. Mengurangi bahaya pemipaan tanah
6. Melunakkan lapisan olah dan gumpalan-gumpalan tanah
9
(Pusposutardjo, 2001).
Irigasi adalah usaha penyediaan dan pengaturan air untuk menunjang pertanian.Dalam pengelolaan irigasi diperlukan jaringan irigasi yang terdiri dari jaringan utama dan jaringan tersier.Jaringan utama merupakan jaringan irigasi yang berada dalam satu sistem irigasi mulai dari bangunan utama, saluran induk/primer, saluran sekunder, dan bangunan sadap serta bangunan pelengkap lainnya.Saluran primer adalah saluran yang membawa air dari bangunan utama ke saluran sekunder dan ke petak – petak tersier yang diairi.Saluran sekunder adalah saluran yang membawa air dari saluran primer ke saluran tersier dan petak – petak tersier yang diairi.Sedangkan jaringan tersier merupakan jaringan irigasi yang berfungsi sebagai prasarana pelayanan air di dalam petak tersier yang terdiri dari saluran pembawa disebut saluran tersier, saluran pembagi yang disebut saluran kuarter dan saluran pembuang (Bunganaen, 2008).
Debit Air
Debit air adalah suatu besaran yang menyatakan banyaknya air yang mengalir dari suatu sumber persatuan waktu, biasanya diukur dalam satuan liter per detik. Pengukuran debit dapat dilakukan dengan berbagai cara antara lain:
1. Pengukuran debit dengan bending (sekat ukur) 2. Pengukuran debit berdasarkan kerapatan larutan obat
3. Pengukuran kecepatan aliran dan luas penampang melintang, dalam hal ini untuk mengukur kecepatan arus digunakan pelampung atau pengukur arus 4. Pengukuran dengan menggunakan alat-alat tertentu.
Rancang Bangun Alat Kincir air
Kincir air merupakan sarana untuk merubah energi air menjadi energi mekanik berupa torsi pada poros kincir.Ada beberapa tipe kincir air yaitu :
1. Kincir Air Overshot
2. Kincir Air Undershot
3. Kincir Air Breastshot
4. Kincir Air Tub
Kincir air overshot bekerja bila air yang mengalir jatuh ke dalam bagian sudu-sudu sisi bagian atas, dan karena gaya berat air roda kincir berputar. Kincir air overshot adalah kincir air yang paling banyak digunakan dibandingkan dengan jenis kincir air yang lain
Keuntungan
1. Tingkat efisiensi yang tinggi dapat mencapai 85% 2. Tidak membutuhkan aliran yang deras
3. Konstruksi yang sederhana 4. Mudah dalam perawatan
5. Teknologi yang sederhana mudah diterapkan di daerah yang terisolir Kerugian
1. Karena aliran air berasal dari atas maka biasanya reservoir air atau bendungan air, sehingga memerlukan investasi yang lebih banyak. 2. Tidak dapat diterapkan untuk mesin putaran tinggi
11
(Wahyono, 2007).
Kincir atau daya yang dihasilkan kincir air bersumber dari energi kinetik air (aliran air). Apabila aliran air diarahkan pada suatu bidang atau dinding akan menerima gayaakibat tumbukan air terhadap bidang/ dinding tersebut. Apabila dinding-dinding tersebut dipasangkan pada keliling roda maka gaya-gaya tumbukan pada dinding tersebut akan menimbulkan torsi yang akan menyebabkan roda berputas pada porosnya. Maka energi kinetik sudah berubah menjadi energi mekanik dalam bentuk petaran.
Sesuai dengan prinsip tumbukan maka besarnya gaya yang bekerja pada suatu dinding atau bidang dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
F = �����2
2� ………...…….………..(4)
Dimana :
F = gaya yang diterima dinding (kg/m) ρ = berat jenis air (1000 kg/m3
) A = luas permukaan dinding (m2) V = kecepatan aliran air (m/det)
Sementara luas permukaan tumbukan adalah :
A = b .h ………..(5)
b = lebar sudu (m) h = tinggi sudu (m)
Kerja yang dihasilkan untuk 1 kg air/detik adalah gaya yang bekerja dikalikan dengan efisiensi maxsimum, maka kerja (W) adalah :
W = F .e (kg/m)……….…………..(6)
besarnya laju aliran adalah = volume x massa jenis
G = (b.h.V) ρ (kg/det)………..(7) Maka daya yang dihasilkan roda kincir dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
P = W . G (kg2/m det)……….……….…………..(8)
Dengan persamaan diameter (D), dan jumlah putaran yang dihasilkan dari roda kincir maka efisiensi dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
e = �.�.�
60 ……….(9)
(Yusri, dkk. 2004)
Menghitung torsi motor jika diketahui daya motor dan kecepatam motor, hubngungan antara horse power, torsi dan kecepatan dapatdihitung dengan menggunakan rumus :
13
Untuk menghitung kecepatan atau ukuran roda transmisi, putaran transmisi penggerak dikalikan diameternya adalah sama dengan putaran roda transmisi yang digerakkan dikalikan dengan diameternya.
SD (penggerak) = SD (yang digerakkan) ………..(11) Dimana :
S = Kecepatan putar pulley (rpm) D= Diameter pulley (mm)
(Smith dan Wilkes, 1990).
Pemasangan puli antara lain dapat dilakukan dengan cara:
- Horizontal, pemasangan puli dapat dilakukan dengan cara mendatar di mana pasangan puli terletak pada sumbu mendatar.
- Vertikal, pemasangan puli dilakukan secara tegak dimana letak pasangan puli adalah pada sumbu vertikal. Pada pemasangan ini akan terjadi getaran pada bagian mekanisme serta penurunan umur sabuk
(Mabie and Ocvirk, 1967).
Dengan mengetahui putaran pada motor, putaran pada poros, dan perencanaan diameter pulley penggerak maka dapat ditentukan diameter pulley yang digerakkan dapat diketahui dengan persamaan berikut:
Untuk menurunkan putaran maka dipakai rumus perbandingan reduksi i (i > 1).
dp= Diameter pulley penggerak (mm)
Dp= Diameter pulley yang digerakkan (mm) (Yusman T , Yudi G. 2010).
Sabuk V
Sabuk V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. SabukVdibelitkan di sekitar alur pulley yang berbentuk V pula. Transmisi sabuk yangbekerja atas dasar gesekan belitan mempunyai beberapa keuntungan karena murahharganya, sederhana konstruksinya dan mudah untuk mendapatkan perbandinganputaran yang diinginkan. Transmisi tersebut telah digunakan dalam semua bidangindustri, misalnya mesin-mesin pabrik, otomobil, mesin pertanian, alatkedokteran, mesin kantor dan alat-alat listrik. Kekurangan yang ada pada sabukini adalah terjadinya slip antara sabuk dan pulley sehingga tidak dapat dipakaiuntuk putaran tetap atau perbandingan transmisi yang tetap (Daryanto, 1993).
Susunan khas sabuk V terdiri atas :
1. Bagian elastis yang tahan tegangan dan bagian yang tahan kompresi
2. Bagian yang membawa beban yang dibuat dari bahan tenunan dengan daya rentangan yang rendah dan tahan minyak sebagai pembalut
(Smith dan Wilkes, 1990).
Menurut Smith dan Wilkes (1990), apabila pemindahan dayamenggunakan dua roda transisi, maka hubungan antara jarak kedua titik pusatsumbu roda transisi dengan panjang sabuk dapat ditentukan dengan rumus:
L = 2C + 1,57(D + d) +(D−d)
2
15
L = Panjang efektif sabuk (mm)
C = Jarak antara kedua sumbu roda transisi (mm)
D = Diameter luar efektif roda transmisi yang besar (mm) d = Diameter luar efektif roda transmisi yang kecil (mm) Generator
Dalam bentuknya yang sederhana sebuah generator listrik terdiri dari atas magnet dan kumparan. Bilamana terdapat suatu gerakan antara kedua komponen diatas, garis- garis gaya magnet memotong belitan-belitan kumparan dan suatu gerak gaya listrik (ggl) akan dibangkitkan. Sebuah generator listrik atau alternator modern atas suatu sistim elektro magnet dan suatu almatur yang terdiri atas sejumlah kumparan dari konduktor berisolasi yang diletakkan dalam alur (slot) inti besi berlaminasi. Berdasarkan hokum induksi Faraday besar gaya gerak listrik yang diinduksi adalah:
GGL = - �
sedang golongan poros tegak sesuai mesin- mesin berdaya besar atau mesin berputaran rendah.Penggunaan golongan poros tegak sangat baik bagi generator turbin air, antara lain, karena golongan poros tegak memerlukan luas ruangan yang kecil dibanding dengan golongan poros datar (Arismunandar, 1991).
Inverter
inverter adalah suatu rangkaian yang berfungsi mengubah tegangan
masukan arus searah (DC) menjadi tegangan keluaran arus bolak-balik (AC) yang besar tegangan dan frekuensinya dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan.
17
Bola lampu
Lampu adalah sebuah peranti yang memproduksi cahaya.Kata "lampu" dapat juga berarti bola lampu.Ada berbagai macam lampu diantaranya lampu pjiar, lampu neon.lampu busur, lampu mercuri, LED, dan sebagainya. Lampu pijar adalah sumber cahaya buatan yang dihasilkan melalui penyaluran arus listrik melalui filamen yang kemudian memanas dan menghasilkan cahaya. Kaca yang menyelubungi filamen panas tersebut menghalangi udara untuk berhubungan dengannya sehingga filamen tidak akan langsung rusak akibat teroksidasi. Lampu pijar dipasarkan dalam berbagai macam bentuk dan tersedia untuk tegangan (voltase) kerja yang bervariasi dari mulai 1,25 volt hingga 300 volt. Energi listrik yang diperlukan lampu pijar untuk menghasilkan cahaya yang terang lebih besar dibandingkan dengan sumber cahaya buatan lainnya seperti lampu pendar dan diode cahaya, maka secara bertahap pada beberapa negara peredaran lampu pijar mulai dibatasi (Panjaitan dan S.tevano, 2012).
PembuatandanBiaya
Bahan yang diperlukan untuk membuat kincir adalah plat untuk kipas-kipas, besi beton, sumbu kincir, rotor kincir, puli transmisi, belt V, generator, besi untuk kerangka, drum dll.Untuk membuat pembangkitlistrikmikrokincir air diperlukan: mesin bubut, mesin bor, mesin milling, gerinda, las listrik, las acetelin. Peralatan: gunting plat, bending plat, palu, gergaji, bor tangan dll.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tenaga merupakan suatu unsur penunjang yang sangat penting dalam pengembangan secara menyeluruh suatu bangsa. Pemanfaatannya secara tepat guna akan merupakan suatu alat yang ampuh untuk merangsang pertumbuhan ekonomi Negara. Berdasarkan alasan tersebut, dapat dimengerti apabila pada akhir-akhir ini permintaan akan pembangkit tenaga semakin meningkat dinegara-negara seluruh dunia. Secara garis besar dapat dikatakan bahwa, ditinjau dari segi kebutuhan tenaga, hampir dapat dipastikan semua Negara di dunia benar-benar sedang mengalami krisis energi dan berbagai kesibukandilakukan untuk menjajagi pemanfaatan berbagai altrnatif pembangkit energi untuk memenuhi kebutuhan yang terus meningkat. Perkiraan berdasarkan standar yang berlaku di Amerika serikat, penggunaan energi diseluruh dunia pada tahun 2000 akan menjadi empat kali dari kebutuhan 1970 (Dandekar dan Sharma, 1991).
Indonesia mengalami lonjakan hebat dalam konsumsi energi. Dari tahun 2000 hingga tahun 2004 konsumsi energi primer Indonesia meningkat sebesar 5.2 % per tahunnya. Peningkatan ini cukup signifikan apabila dibandingkan dengan peningkatan kebutuhan energi pada tahun 1995 hingga tahun 2000, yakni sebesar 2.9 % pertahun. Dengan keadaan yang seperti ini, diperkirakan kebutuhan listrik indonesia akan terus bertambah sebesar 4.6 % setiap tahunnya, hingga diperkirakan mencapai tiga kali lipat pada tahun 2030( larasakti A. dkk, 2012 ).
tanaman.Kebutuhan air tanaman adalah air yang disediakan untuk mengimbangi
hilang akibat evaporasi dan transpirasi.Kebutuhan air di lapangan merupakan jumlah air yang harus disediakan untuk keperluan pengolahan lahan ditambah kebutuhan air tanaman(Doorenbos dan Pruit, 1984).
Bila semula dipergunakan terutama untuk keperluan penerangan dan rumah tangga, kini energi listrik merupakan suatau landasan kehidupan modern.Syarat bagi suatu masyarakat untuk memiliki tarap kehidupan yang lebih baik dan syarat bagi perkembangan industry yang maju. Energi listrik dihasilkan dari beberapa jenis pembangkit seperti pembangkit listrik tenaga air (PLTA), tenaga diesel (PLTD), tenaga uap (PLTU), tenaga gas (PLTG), tenaga nuklir (PLTN), dan tenaga gas dan uap (PLTGU). Saat ini masih banyak desa-desa diindonesia yang belum mendapatkan listrik.
Semakin berkembangnya teknologi menjadikan meningkatnya pemakaian energi listrik pada alat-alat pertanian, sehingga dibutuhkan alternatif untuk memenuhi kebutuhan energi listrik tersebut dengan memanfaatkan saluran irigasi yang banyak terdapat di daerah.
4
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mendesain, membuat, menguji serta menganalisis biaya alat pembangkit listrik tenaga air irigasi.
Kegunaan Penelitian
1. Bagi penulis yaitu sebagai bahan untuk menyusun skripsi yang merupakansyarat untuk menyelesaikan pendidikan di Program Studi Keteknikan PertanianFakultas Pertanian Universitas SumateraUtara.
2. Bagi mahasiswa, sebagai informasi pendukung untuk melakukanpenelitian lebih lanjut mengenai alat pembangkit listrik tenaga air irigasi.
ABSTRAK
HADRYANUS SIMANJUNTAK: Rancang Bangun Alat Pembangit Listrik Tenaga Air Irigasi, dibimbing oleh SUMONO dan SAIPUL BAHRI DAULAY.
Semakin berkembangnya teknologi menjadikan meningkatnya pemakaian energi listrik pada alat-alat pertanian, sehingga dibutuhkan alternatif untuk memenuhi kebutuhan energi listrik dengan memanfaatkan saluran irigasi yang banyak terdapat di daerah, maka dirancang alat pembangit listrik tenaga air irigasi (kincir air).Penelitian ini merancang bangun komponen kincir air berupa dimensi sudu, diameter kincir, diameter puli dan debit aliran air. Parameter yang diamati adalah kapasitas alat danbiaya pembuatan alat,Hasil penelitian menunjukkan kapasitas alat 150 wh danbiaya pembuatan alatRp 6.000.000,-.
Kata Kunci:Pembangkit listrik, kincir air, saluran irigasi.
ABSTRACT
HADRYANUS SIMANJUNTAK: The Design Of Electricity Generator Equipment Using Irrigations Water,surpervised by SUMONO and SAIPUL BAHRI DAULAY. The development of technology has increased the used of electrical energy in agricultural equipments, so we need an alternatve to supply the requirement of electrical energy by using irrigations line therefore an electricity generator equipment using irrigations water (water mill) was designed.This research was abaut designing each component of the water mill suck as the dimension of the blades, wheels diameter, pulleys diameter and the rate of water flow. Parameters observed were the effective capacity and the manufacturing cost. The result, showed that the effective capacity was 150 wh and the manufacturing cost was Rp 6.000.000,-.
RANCANG BANGUN ALAT PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA AIR IRIGASI
SKRIPSI
OLEH :
HADRYANUS SIMANJUNTAK
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
RANCANG BANGUN ALAT PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA AIR IRIGASI
SKRIPSI
OLEH :
HADRYANUS SIMANJUNTAK 100308067/KETEKNIKAN PERTANIAN
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk dapat mendapatkan gelar sarjana di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
DisetujuiOleh :Komisi Pembimbing
(Prof. Dr. Ir. Sumono, MS) ( Ir. Saipul Bahri Daulay, M.Si
Ketua
3
ABSTRAK
HADRYANUS SIMANJUNTAK: Rancang Bangun Alat Pembangit Listrik Tenaga Air Irigasi, dibimbing oleh SUMONO dan SAIPUL BAHRI DAULAY.
Semakin berkembangnya teknologi menjadikan meningkatnya pemakaian energi listrik pada alat-alat pertanian, sehingga dibutuhkan alternatif untuk memenuhi kebutuhan energi listrik dengan memanfaatkan saluran irigasi yang banyak terdapat di daerah, maka dirancang alat pembangit listrik tenaga air irigasi (kincir air).Penelitian ini merancang bangun komponen kincir air berupa dimensi sudu, diameter kincir, diameter puli dan debit aliran air. Parameter yang diamati adalah kapasitas alat danbiaya pembuatan alat,Hasil penelitian menunjukkan kapasitas alat 150 wh danbiaya pembuatan alatRp 6.000.000,-.
Kata Kunci:Pembangkit listrik, kincir air, saluran irigasi.
ABSTRACT
HADRYANUS SIMANJUNTAK: The Design Of Electricity Generator Equipment Using Irrigations Water,surpervised by SUMONO and SAIPUL BAHRI DAULAY. The development of technology has increased the used of electrical energy in agricultural equipments, so we need an alternatve to supply the requirement of electrical energy by using irrigations line therefore an electricity generator equipment using irrigations water (water mill) was designed.This research was abaut designing each component of the water mill suck as the dimension of the blades, wheels diameter, pulleys diameter and the rate of water flow. Parameters observed were the effective capacity and the manufacturing cost. The result, showed that the effective capacity was 150 wh and the manufacturing cost was Rp 6.000.000,-.
RIWAYAT HIDUP
Hadryanus Simanjuntakdilahirkan di P.Samosir pada tanggal 17Februari 1992dari ayah E.Simanjuntak (alm) dan ibuR.Situmorang.Penulis merupakan anak keempat dari lima bersaudara.
Tahun 2009 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Tanjung Balai dan pada tahun 2010 masuk ke Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara jalur seleksi SBM PTN di Program Studi Keteknikan Pertanian .
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian ini. Penelitian ini berjudul “Rancang Bangun Alat Pembangkit Listrik Tenaga Air Irigasi” yang merupakan salah satu syarat untuk dapat melaksanakan penelitian di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada kepada Prof. Dr. Ir. Sumono, MS selaku ketua komisi pembimbing dan Ir. Saipul Bahri Daulay, M.Si selaku selaku anggota komisi pembimbing yang telah banyak membimbing penulis sehingga dapat menyelesaikan penelitian ini.
Penulis menyadari bahwa penelitian ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca yang bersifat membangun untuk kesempurnaan pada masa yang akan datang.
Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih, semoga penelitian ini bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.
Medan, Agustus 2013
DAFTAR ISI
Tujuan Penelitian ... 3
Kegunaan Penelitian... 3
TINJAUAN PUSTAKA Listrik ... 4
Pembangkit Listrik ... 5
Daya listrik ... 6
Saluran Irigasi ... 7
Debit Air ... 8
Rancang Bangun Alat Kincir Air ... 9
Pembuatan dan biaya... 16
BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Penelitian ... 17
Bahan dan Alat ... 17
Metodologi Penelitian ... 17
Komponen Alat ... 18
Prosedur Penelitian... 18
Parameter yang Diamati Kapasitas Efektif Alat... 19
Biaya pembuatan alat... 19
HASIL DAN PEMBAHASAN Rancang bangun kincir ... 20
Kapasitas efektif alat... 22
Analisis pemakaian listrik ...24
Biaya pembuatan alat ……….. 25
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan ... 26
Saran ... 26
DAFTAR TABEL
No Hal
DAFTAR LAMPIRAN
Hal
1. Flow chart pelaksanaan penelitian ... 29
2. Gambar teknik alat ...31
3. Perhitungan Rancangan teknis………..34
4. Data kapasitas alat ... ….37
5. Biaya pembuatan alat ... ….40
