Pengaruh variasi deflektor ganda pada kincir air Savonius Horizontal dua tingkat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. PENGARUH VARIASI DEFLEKTOR GANDA PADA KINCIR AIR SAVONIUS HORIZONTAL DUA TINGKAT. Skripsi Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin. Disusun oleh : ANDHI SUKMA ALAM NIM : 155214116. PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2019.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. THE EFFECT OF DOUBLE DEFLECTOR VARIATIONS FOR TWO STAGES OF HORIZONTAL SAVONIUS WATERWHEEL. Final Project Presented as Partitial Fulfillment of the Requirements as to Obtain the Degree of Sarjana Teknik Mechanical Engineering Study Program. Written by : ANDHI SUKMA ALAM Student ID Number : 155214116. MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2019. ii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. PENGARUH VARIASI DEFLEKTOR GANDA PADA KINCIR AIR SAVONIUS HORIZONTAL DUA TINGKAT. iii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. PENGARUH PENAMBAHAN DEFLEKTOR GANDA PADA KINCIR AIR SAVONIUS HORIZONTAL DUA TINGKAT. iv.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR. v.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS. vi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. KATA PENGANTAR. Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat karuniaNya penulis bisa menyelesaikan penulisan Skripsi yang berjudul, “Pengaruh Variasi Deflektor Ganda Pada Kincir Air Savonius Horizontal Dua Tingkat” dengan baik. Skripsi merupakan salah satu persyaratan wajib untuk menperoleh gelar Sarjana Teknik, Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Skripsi ini dapat penulis selesaikan berkat bantuan, dukungan, dan nasehat dari berbagai pihak, maka pada kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1.. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan dari Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.. 2.. Ir. PK. Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.. 3.. Stefan Mardikus, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.. 4.. RB. Dwiseno Wihadi, S.T., M.Si., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.. 5.. Segenap dosen dan Laboran Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.. 6.. Bapak Catur Sukmonadi, Ibu Suprihati, Anggi Sukma Putra, Netta Sukma Putri, serta seluruh saudara - saudara penulis yang telah memberi semangat, dukungan materi, dan nasehat kepada penulis.. 7.. Stevanus Bimantara dan Muhamad Mahfud, selaku teman satu kelompok pengerjaan Skripsi dengan topik yang berbeda.. 8.. Semua teman – teman mahasiswa jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma, serta semua pihak yang penulis tidak bisa sebutkan satu persatu terima kasih penulis ucapkan atas semua bantuannya. Dalam penulisan naskah Skripsi ini, penulis menyadari sepenuhnya bahwa. masih memiliki banyak kekurangan akibat keterbatasan dalam pengetahuan dan informasi yang penulis miliki. Oleh karena itu penulis membuka diri untuk segala. vii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. viii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. INTISARI Kebutuhan energi akan meningkat bersamaan dengan pertumbuhan ekonomi dan pertumbuhan penduduk. Pada era ini, listrik diperlukan untuk mendukung kehidupan manusia, dan juga diperlukan untuk penggunaan teknologi. Kebutuhan energi semakin tinggi sementara sumber energi terus menurun. Masalah ini mengarah pada penggunaan energi terbarukan, energi air adalah salah satu contohnya. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui nilai dari TSR (Tip Speed Ratio), Cp (Coeffisient Power), Cm (Coeffisient Torque), dan pengaruh penggunaan deflektor ganda terhadap kinerja kincir air Savonius. Penelitian tentang kincir air Savonius yang diteliti menggunakan variasi deflektor ganda sudut (α) 45°, 50°, dan 55° dengan poros horizontal dan dua tingkat sudu pada kecepatan aliran air 0,9 m/s, 1 m/s, dan 1,1 m/s. Model kincir air Savonius ini memiliki dimensi tinggi (H) adalah 0,1 m, diameter sudu (d) adalah 0,045 m, diameter kincir Savonius (D) adalah 0,081 m, diameter terluar kincir (Df) adalah 0,089 m, rasio tumpang tindih pertama (e) adalah 0,009 m, aspek rasio (α) adalah 1,23, dan rasio overlap (β) adalah 0,2. Dari hasil data penelitian dapat disimpulkan bahwa variasi deflektor ganda berpengaruh terhadap kinerja dari kincir air Savonius dengan menunjukkan hasil deflektor ganda terbaik adalah deflektor ganda 55° dengan Koefisien Daya (Cp) sebesar 0,652 (65,2%), kecepatan aliran terbaik adalah 0,9 m/s pada deflektor ganda 55°, koefisien torsi (Cm) yang terbesar adalah 0,907 (90,7%) terdapat pada semua variasi deflektor ganda pada kecepatan aliran air 1,1 m/s. Kata Kunci : Kincir Air Savonius, Sudu Dua Tingkat, Deflektor Ganda, Energi Air.. ix.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. ABSTRACT The demands of energy are going to increased as well as economical and population growth. On this era, electricity is needed to support human life, and also required for technology application. The energy demands are going high while the energy sources keep decreasing. This problem leads to usage of renewable energy, hydropower is one of example. The purpose of this study was to find the value of TSR (Tip Speed Ratio), Cp (Coeffisient Power), Cm (Coeffisient Torque), and the effect of using double deflectors on Savonius waterwheel performance. Research on the Savonius waterwheel studied using a variation of angle double deflectors (α) 45°, 50°, and 55° with a horizontal shaft and two stages of blade at a water flow velocities of 0,9 m/s, 1 m/s, and 1,1 m/s. The Savonius waterwheel model has a high dimension (H) is 0,1 m, blade diameter (d) is 0,045 m, Savonius waterwheel diameter (D) is 0,081 m, the outer diameter of the waterwheel (Df) is 0,089 m, primary overlap ratio (e) is 0,009 m, the aspect ratio (α) is 1,23, and the overlap ratio (β) is 0,2. From the results of the research data it can be concluded that double deflector variations affect the performance of the Savonius waterwheel by showing the best double deflector result is a 55° double deflector with a Power Coefficient (Cp) of 0,652 (65,2%), the best flow velocity is 0,9 m/s at a 55° double deflector, the largest torque coefficient (Cm) is 0,907 (90,7%) in all double deflector variations at a water flow velocity of 1,1 m/s. Keywords : Savonius Waterwheel, Two Stages of Blade, Double Deflectors, Hydropower.. x.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR ISI. HALAMAN JUDUL ........................................................................................... i TITLE PAGE ...................................................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN DOSEN PEMBIMBING .................................. iii HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... iv PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ................................................ v LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ........................... vi KATA PENGANTAR ...................................................................................... vii INTISARI .......................................................................................................... ix ABSTRACT......................................................................................................... x DAFTAR ISI ..................................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiv DAFTAR TABEL ........................................................................................... xvi BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1 1.1.. Latar Belakang....................................................................................... 1. 1.2.. Identifikasi Masalah ............................................................................... 2. 1.3.. Rumusan Masalah.................................................................................. 3. 1.4.. Batasan Masalah .................................................................................... 3. 1.5.. Tujuan Penelitian ................................................................................... 4. 1.6.. Manfaat Penelitian ................................................................................. 4. BAB II DASAR TEORI ..................................................................................... 5 2.1.. Energi Air .............................................................................................. 5. 2.1.1.. Energi Kinetik ................................................................................ 5. 2.1.2.. Energi Potensial .............................................................................. 6. 2.1.3.. Energi Mekanik .............................................................................. 6. 2.2.. Teori Kontinuitas Aliran ........................................................................ 7. 2.3.. Aliran Laminer Dalam Saluran Tertutup ................................................ 7. 2.4.. Kincir Air .............................................................................................. 9. 2.4.1.. Kincir Poros Horizontal ................................................................ 10. 2.4.2.. Kincir Poros Vertikal .................................................................... 10. xi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 2.5.. Daya Kincir ......................................................................................... 10. 2.6.. Kincir Air Savonius ............................................................................. 12. 2.7.. Rasio Overlap Kincir Air Savonius ...................................................... 14. 2.8.. Deflektor Ganda Pada Kincir Air Savonius .......................................... 15. 2.9.. Rumus Perhitungan .............................................................................. 18. 2.9.1.. Tip Speed Ratio (λ) ....................................................................... 18. 2.9.2.. Koefisien Torsi (𝐶𝑚) .................................................................... 19. 2.9.3.. Daya Rotor (P) ............................................................................. 19. 2.9.4.. Koefisien Daya (𝐶𝑝) ..................................................................... 20. 2.9.5.. Efisiensi Turbin (ɳ𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛) ........................................................... 20. 2.10.. Tinjauan Pustaka .............................................................................. 20. BAB III METODOLOGI PENELITIAN ....................................................... 23 3.1.. Objek Penelitian .................................................................................. 23. 3.2.. Diagram Alir Penelitian ....................................................................... 25. 3.3.. Spesifikasi Alat .................................................................................... 26. 3.3.1. Tangki Pengatur Kecepatan Aliran ................................................ 28. 3.3.2. Saluran Air Tertutup ..................................................................... 29. 3.3.3. Sistem Pengukur Torsi .................................................................. 31. 3.3.4. Kincir Savonius ............................................................................ 33. 3.3.5. Deflektor Ganda ........................................................................... 34. 3.4.. Alat Pendukung Penelitian ................................................................... 35. 3.5.. Langkah Pengambilan Data ................................................................. 35. 3.6.. Analisa Data ........................................................................................ 37. BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .................................. 38 4.1.. Data Hasil Penelitian ........................................................................... 38. 4.1.1.. Data Deflektor Ganda 45° ............................................................. 38. 4.1.2.. Data Deflektor Ganda 50° ............................................................. 39. 4.1.3.. Data Deflektor Ganda 55° ............................................................. 39. 4.2.. Grafik Hasil Pengolahan Data dan Pembahasan ................................... 40. 4.2.1.. Grafik Hubungan antara Kecepatan Putaran Kincir dengan Torsi .. 40. 4.2.2.. Grafik Hubungan antara Koefisien Torsi dengan Tip Speed Ratio . 42. xii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4.2.3.. Grafik Hubungan antara Daya dengan Kecepatan Putaran Kincir .. 44. 4.2.4.. Grafik Hubungan antara Koefisien Daya dengan Tip Speed Ratio . 46. 4.3.. Perbandingan Data Hasil Penelitian ..................................................... 49. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 52 5.1.. Kesimpulan.......................................................................................... 52. 5.2.. Saran ................................................................................................... 53. DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 54 LAMPIRAN ..................................................................................................... 56. xiii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR GAMBAR. Gambar 2.1. Kincir Poros Horizontal (http://jendeladenngabei.blogspot.com diakses pada 3 Februari 2019) ..................................................... 10. Gambar 2.2. Kincir Poros Vertikal (http://jendeladenngabei.blogspot.com diakses pada 3 Februari 2019) ..................................................... 10. Gambar 2.3. Diagram Betz Limit (Ragheb & Ragheb, 2011) ........................... 11. Gambar 2.4. Tipe Kincir Savonius U dan L (Soelaiman, Tandian, & Rosidin, 2007)........................................................................................... 12. Gambar 2.5. Skema Kerja Kincir Savonius (Wenehenubuna, Saputraa, & Sutantoa, 2014) ........................................................................... 13. Gambar 2.6. Dimensi Kincir Savonius (Yaakob, Ismail, & Ahmed, 2013) ....... 14. Gambar 2.7. Dimensi Rasio Overlap Kincir Savonius (Menet & Bourabaa, 2004)........................................................................................... 15. Gambar 2.8. Penerapan Deflektor Tunggal (Kailash, Eldho, & Prabhu, Performance Study of Modified Savonius Water Turbine with Two Deflector Plates, 2012) ................................................................ 17. Gambar 2.9. Penerapan Deflektor Ganda (Kailash, Eldho, & Prabhu, Performance Study of Modified Savonius Water Turbine with Two Deflector Plates, 2012) ................................................................ 18. Gambar 3.1. Objek Penelitian Deflektor Ganda…..……………………………23. Gambar 3.2. Diagram Alir Penelitian............................................................... 25. Gambar 3.3. Perancangan Alat Secara Keseluruhan ......................................... 26. Gambar 3.4. Detail Alat Penelitian Bagian Kincir ............................................ 26. Gambar 3.5. Skema Proses Penelitian Berlangsung ......................................... 27. Gambar 3.6. Tangki Pengatur Kecepatan Aliran .............................................. 29. Gambar 3.7. Saluran Air Tertutup.................................................................... 30. Gambar 3.8. Sistem Pengukur Torsi ................................................................ 31. Gambar 3.9. Detail Sistem Pengukur Torsi ...................................................... 32. Gambar 3.10 Kincir Savonius ........................................................................... 34 Gambar 3.11 Deflektor Pertama (a) Dan Deflektor Kedua (b)........................... 35. xiv.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Kecepatan Putaran Kincir Dengan Torsi Pada Kecepatan Aliran Air 0,9 m/s………....……………………40. Gambar 4.2. Grafik Hubungan Antara Kecepatan Putaran Kincir Dengan Torsi Pada Kecepatan Aliran Air 1 m/s ................................................. 41. Gambar 4.3. Grafik Hubungan Antara Kecepatan Putaran Kincir Dengan Torsi Pada Kecepatan Aliran Air 1,1 m/s .............................................. 41. Gambar 4.4. Grafik Hubungan Antara Koefisien Torsi Dengan Tip Speed Ratio Pada Kecepatan Aliran Air 0,9 m/s .............................................. 42. Gambar 4.5. Grafik Hubungan Antara Koefisien Torsi Dengan Tip Speed Ratio Pada Kecepatan Aliran Air 1 m/s ................................................. 43. Gambar 4.6. Grafik Hubungan Antara Koefisien Torsi Dengan Tip Speed Ratio Pada Kecepatan Aliran Air 1,1 m/s .............................................. 43. Gambar 4.7. Hubungan Antara Daya Dengan Kecepatan Putaran Kincir Pada Kecepeatan Aliran Air 0,9 m/s .................................................... 44. Gambar 4.8. Hubungan Antara Daya Dengan Kecepatan Putaran Kincir Pada Kecepeatan Aliran Air 1 m/s ....................................................... 45. Gambar 4.9. Hubungan Antara Daya Dengan Kecepatan Putaran Kincir Pada Kecepeatan Aliran Air 1,1 m/s .................................................... 45. Gambar 4.10 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Dengan Tip Speed Ratio Pada Kecepatan Aliran Air 0,9 m/s .............................................. 46 Gambar 4.11 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Dengan Tip Speed Ratio Pada Kecepatan Aliran Air 1 m/s ................................................. 47 Gambar 4.12 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Dengan Tip Speed Ratio Pada Kecepatan Aliran Air 1,1 m/s .............................................. 47. xv.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR TABEL. Tabel 3.1 Tabel Spesifikasi Kincir ..................................................................... 33 Tabel 3.2 Alat Pendukung Penelitian.................................................................. 35 Tabel 4.1 Data Deflektor Ganda 45° ……………………………………………38 Tabel 4.2 Data Deflektor Ganda 50° .................................................................. 39 Tabel 4.3 Data Deflektor Ganda 55° .................................................................. 39 Tabel 4.4 Spesifikasi Kincir Penelitian Referensi Pertama ................................. 49 Tabel 4.5 Variasi Dan Hasil Pengolahan Data Penelitian Referensi Pertama ...... 50 Tabel 4.6 Variasi Dan Hasil Pengolahan Data Penelitian Referensi Kedua ......... 50 Tabel L.1 Deflektor Ganda 45° pada Kecepatan Aliran 0,9 m/s………...………56 Tabel L.2 Deflektor Ganda 50° pada Kecepatan Aliran 0,9 m/s .......................... 56 Tabel L.3 Deflektor Ganda 55° pada Kecepatan Aliran 0,9 m/s .......................... 57 Tabel L.4 Deflektor Ganda 45° pada Kecepatan Aliran 1 m/s ............................. 57 Tabel L.5 Deflektor Ganda 50° pada Kecepatan Aliran 1 m/s ............................. 57 Tabel L.6 Deflektor Ganda 55° pada Kecepatan Aliran 1 m/s ............................. 58 Tabel L.7 Deflektor Ganda 45° pada Kecepatan Aliran 1,1 m/s .......................... 58 Tabel L.8 Deflektor Ganda 50° pada Kecepatan Aliran 1,1 m/s .......................... 59 Tabel L.9 Deflektor Ganda 55° pada Kecepatan Aliran 1,1 m/s .......................... 59. xvi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB I PENDAHULUAN. 1.1.. Latar Belakang Pada saat ini telah diketahui bahwa kebutuhan energi listrik menjadi. kebutuhan penting dalam kehidupan manusia, seperti pada penggunaan teknologi saat ini yang sering kali membutuhkan energi listrik. Kebutuhan energi diperkirakan terus mengalami peningkatan sebagai dampak dari pertumbuhan ekonomi dan pertambahan jumlah penduduk. Kebutuhan total energi primer Indonesia meningkat rata rata 5% per tahun (Dewan Energi Nasional Republik Indonesia, 2014). Pemanfaatan energi terbarukan menjadi salah satu cara untuk mengatasi ketergantungan pada energi fosil yang tidak bisa diperbarui. Pemanfaatan sumber energi terbarukan seperti energi air yang memiliki potensi paling tinggi di Indonesia untuk menghasilkan energi listrik masih rendah, hanya 10,1% dari sumber daya sebesar 75.000 MW (Dewan Energi Nasional Republik Indonesia, 2014). Dan salah satu hal yang menunjang pemanfaatan energi terbarukan seperti energi air adalah wilayah Indonesia yang terdiri dari perairan. Sungai dan selokan air yang berukuran kecil dengan kecepatan aliran air rendah dan potensi ketinggian air yang rendah memiliki energi kinetik yang rendah, sebanding dengan hasil energi mekanik yang didapatkan jika dipasang kincir air. Tapi bukan berarti dengan keadaan tersebut tidak bisa dimanfaatkan untuk. 1.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. menghasilkan sumber energi. Dengan penambahan tempat penampungan air dan saluran air, maka akan memaksimalkan hasil energi yang dihasilkan. Kincir air Savonius adalah kincir air dengan konstruksi sederhana dan dapat bekerja pada kecepatan aliran fluida yang rendah dan memiliki torsi awal yang tinggi. Dengan penambahan nilai tertentu dari rasio overlap pada kincir air Savonius dapat meningkatkan kinerja dari kincir tersebut. Penambahan rasio tumpang tindih pertama (primary overlap) yang berkisar 0,2 sampai 0,25 pada kincir Savonius menghasilkan koefisien paling optimum dari rotor Savonius (Menet & Bourabaa, 2004). Dari hasil simulasi menunjukan peforma berupa distribusi tekanan dan distribusi kecepatan aliran air lebih tinggi dan lebih luas pada penambahan deflektor ganda dibandingkan dengan penambahan deflektor tunggal (Rendi, 2017). Untuk mengetahui kinerja dari kincir air Savonius maka dilakukan penelitian tentang pengaruh variasi deflektor ganda pada kincir air Savonius poros horizontal dua tingkat dengan sudut β adalah 101° dan variasi sudut α adalah 45°, 50°, 55°. Dan untuk mengetahui nilai yang akurat dari kinerja kincir air Savonius poros horizontal dua tingkat, maka dilakukan penelitian pada kecepatan aliran air 0,9 m/s, 1 m/s, dan 1,1 m/s. 1.2.. Identifikasi Masalah Pembuatan kincir air sering kali dilakukan sebagai alternatif mengatasi. permasalahan keterbatasan bahan bakar, tetapi modifikasi masih terus dilakukan untuk meningkatkan TSR (Tip Speed Ratio) dan Cp (Coefficient Power). Dalam usaha meningkatkan efisiensi kincir air dilakukan penelitian terhadap variasi deflektor ganda pada kincir air Savonius horizontal dua tingkat.. 2.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 1.3.. Rumusan Masalah Adapun perumusan masalah dalam penelitian ini adalah :. 1.. Bagaiman pengaruh variasi deflektor ganda pada kincir air Savonius horizontal dua tingkat terhadap TSR (Tip Speed Ratio) ?. 2.. Bagaiman pengaruh variasi deflektor ganda pada kincir air Savonius horizontal dua tingkat terhadap Cp (Coefficient Power) ?. 3.. Bagaiman pengaruh variasi deflektor ganda pada kincir air Savonius horizontal dua tingkat terhadap Cm (Coefficient Torque) ?. 4.. Bagaiman pengaruh variasi deflektor ganda pada kincir air Savonius horizontal dua tingkat terhadap Efisiensi Kincir (η Kincir) ?. 1.4.. Batasan Masalah Agar dalam penyusunan naskah Tugas Akhir ini lebih mengarah ke tujuan. penelitian dengan membatasi pokok permasalahan sebagai berikut : 1.. Penelitian hanya dilakukan dengan deflektor ganda dengan sudut β adalah 101° dan variasi sudut α adalah 45°, 50°, 55° pada kincir air Savonius horizontal dua tingkat.. 2.. Kincir savonius yang digunakan hanya kincir savonius dua tingkat dengan jarak 90° antara sudu pada tingkat pertama dan tingkat kedua.. 3.. Kecepatan aliran air yang digunakan adalah 0,9 m/s, 1 m/s, dan 1,1 m/s.. 4.. Penelitian tidak membahas aspek korosi pada material.. 5.. Pengambilan data dilakukan menggunakan saluran air tertutup.. 3.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 1.5.. Tujuan Penelitian Tujuan melakukan penelitian ini adalah :. 1.. Membuat model kincir dengan variasi deflektor ganda dengan sudut 45°, 50°, 55° pada kincir air Savonius horizontal dua tingkat.. 2.. Mengetahui efek deflektor ganda pada koefisien daya (Cp) yang dihasilkan oleh model kincir air Savonius horizontal dua tingkat.. 3.. Mengetahui efek deflektor ganda pada koefisien torsi (Cm) yang dihasilkan oleh model kincir air Savonius horizontal dua tingkat.. 4.. Mengetahui efek variasi deflektor ganda pada efisiensi yang dihasilkan oleh model kincir air Savonius horizontal dua tingkat.. 1.6.. Manfaat Penelitian Adapun manfaat yang dapat diambil dari pnelitian ini adalah :. 1.. Dapat menjadi sumber informasi mengenai variasi deflektor ganda pada kincir air Savonius horizontal dua tingkat.. 2.. Sebagai referensi sumber informasi bagi masyarakat untuk peningkatan efisiensi kinerja dalam pembuatan kincir air Savonius.. 3.. Sebagai salah satu langkah untuk menggunakan sumber energi alternatif selain energi fosil.. 4.. Mendorong peningkatan pemanfaatan energi terbarukan yang khususnya energi air.. 4.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB II DASAR TEORI. 2.1.. Energi Air Air merupakan sumber energi yang ramah linkungan dan relatif mudah. didapat, karena air secara terus menerus mengisi ulang melalui siklus hidrologi bumi (Naharuddin, Harijanto, & Wahid, 2018). Energi yang dimiliki air dapat dimanfaatkan dan digunakan dalam wujud energi mekanis maupun energi listrik. Pemanfaatan energi air banyak dilakukan dengan menggunakan kincir air atau turbin air yang memanfaatkan adanya suatu air terjun atau aliran air di sungai. Besarnya energi air yang tersedia dari suatu sumber air bergantung pada besarnya head dan debit air. Dan energi yang ada di dalam air adalah energi kinetik, dan energi potensial. 2.1.1. Energi Kinetik Energi kinetik merupakan energi yang dimiliki benda karena gerakannya, karena bendanya bergerak maka benda tersebut memiliki kecepatan yang sebanding dengan nilai energi kinetiknya. Semakin besar kecepatan fluida dan massa fluida maka semakin besar juga energi kinetik yang dihasilkan. Energi yang dihasilkan dapat dihitung dengan rumus : 1. EK = 2 𝑚𝑣²…………………...…………………………………………………(1) dengan : EK. : Energi kinetik (joule). 𝑚. : Massa fluida (kg). 5.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 𝑣. : Kecepatan aliran fluida (m/detik). 2.1.2. Energi Potensial Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda (materi) karena kedudukannya, misal berada pada ketinggian tertentu. Untuk menegetahui nilai dari energi potensial digunakan persamaan : EP = ρ g h…………………………………...………………………….………..(2) dengan : EP. : Energi Potensial (joule). ρ. : Massa jenis fluida (kg/m³). g. : Percepatan gravitasi bumi (m/detik²). h. : Ketinggian (m). 2.1.3. Energi Mekanik Energi mekanik adalah energi yang muncul saat energi potensial dan energi kinetik dalam satu aliran fluida, dan merupakan energi total yang dimiliki benda sebagai penjumlahan dari energi potensial dan energi kinetiknya. Nilai dari energi mekanik dapat dihitung dengan persamaan : EM = EK + EP………………….…………………………………………….…(3) dengan : EM. : Energi mekanik (joule). EK. : Energi kinetik (joule). EP. : Energi potensial (joule). 6.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 2.2.. Teori Kontinuitas Aliran Debit (Q) adalah volume fluida yang mengalir per satuan waktu. Apabila. suatu fluida ideal bergerak atau mengalir di dalam suatu pipa, maka massa fluida yang masuk kedalam pipa sama dengan massa fluida yang keluar pipa. Adapun persamaan untuk debit sebagai berikut : 𝑉. Q = 𝑡 ……………………………………………………………………………..(4) dengan : 𝑉. : Volume (m³). 𝑡. : Waktu (detik) Dalam persamaan kontinuitas aliran dijelaskan bahwa kecepatan fluida. lebih besar pada penampang yang luasnya lebih kecil atau sebaliknya kecepatan fluida lebih kecil pada penampang yang luasnya lebih besar. Dari pernyataan tentang persamaan kontinuitas aliran maka didapatkan rumus sebagai berikut : 𝐴1 𝑣1 = 𝐴2 𝑣2 …………………………………………………………………....(5) dengan : 𝐴1. : Luas penampang input (m²). 𝑣1. : Kecepatan aliran fluida input (m/detik). 𝐴2. : Luas penampang output (m²). 𝑣2. : Kecepatan aliran fluida output (m/detik). 2.3.. Aliran Laminer Dalam Saluran Tertutup Aliran laminar adalah aliran yang partikel – partikel aliran bergerak secara. teratur membentuk garis lintasan yang kontinyu dan tidak saling berpotongan. Terjadi apabila kekentalan fluida besar dan aliran sangat lambat. Dan telah. 7.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. diketahui bahwa berdasarkan Reynold’s Number (Re) terdapat 3 jenis aliran yaitu ; aliran laminar (Re < 2300), aliran transisi (2300 < Re < 4000), aliran turbulen (Re > 4000). Untuk mengoptimalkan aliran laminer yang diinginkan, maka diberikan sebuah saluran tertutup untuk tempat fluida mengalir yang berupa lorong air dengan dimensi persegi. Dengan teori yang sudah ada maka didapatkan persamaan untuk menghitung Reynold’s Number (Re) sebagi berikut : Re =. 𝜌 𝑣 𝐷ℎ 𝜇. …………………..……………………………………………………(6). dengan : 𝜌. : Massa jenis fluida (kg/m³). 𝑣. : Kecepatan aliran fluida (m/detik). 𝐷ℎ. : Diameter hidrolik (m). 𝜇. : Viskositas fluida (N/m³) Untuk 𝐷ℎ saluran tertutup sama sisi adalah :. 𝐷ℎ =. 4𝑎² 4𝑎. = 𝑎……………………………………………………………………(7). Karena fluida yang dialirkan melewati saluran tertutup, maka didapatkan persamaan untuk mengetahui mulainya aliran laminer adalah : 𝐿𝐻 = 1,359 𝑑 𝑅𝑒 1⁄4 …..……………….……………………………………….. (8) 𝐿𝐻 𝑀𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎𝑙 = 𝐿𝐻 − 10 𝑑……………………..…………………………..….…(9) dengan : 𝑎. : Panjang sisi (m). 𝐿𝐻. : Panjang aliran masukan (m). 𝐿𝐻 𝑀𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎𝑙. : Panjang minimal aliran masukan (m). 8.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Jadi aliran fluida laminer yang didapatkan adalah aliran fluida setelah panjang minimal aliran fluida masukan (𝐿𝐻 𝑀𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎𝑙) selesai sampai panjang saluran output saluran tertutup. 2.4.. Kincir Air Kincir air adalah perangkat mesin yang menggunakan air yang mengalir. atau jatuh untuk menciptakan tenaga dengan menggunakan sudu atau dayung yang dipasang pada poros. Kincir air merupakan sarana untuk merubah energi air menjadi energi mekanik berupa torsi pada poros kincir. Komponen putaran air yang memberikan energi pada poros yang berputar, sehingga gaya air menggerakkan sudu dan ditransmisikan ke mesin melalui poros pada kincir. Pada awalnya kincir air berfungsi untuk penumbukan padi dan gandum, selain itu juga berfungsi untuk mengalirkan air ke ladang ataupun sawah. Seiring dengan berjalannya waktu serta perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, fungsi dari kincir air mengalami perubahan yaitu untuk menghasilkan energi listrik. Dalam skala besar kincir air yang menghasilkan energi listrik juga disebut sebagai turbin air. Pada dasarnya kincir air hampir sama dengan kincir angin, hanya saja fluida yang bekerja yang membedakannya. Jika mengacu pada referensi kincir angin, berdasarkan pada porosnya kincir dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu kincir poros horizontal dan kincir poros vertikal (Gambar 2.1 dan Gambar 2.2).. 9.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 2.4.1. Kincir Poros Horizontal Kincir dengan poros horizontal adalah kincir yang didesain dan menggunakan poros sejajar dengan permukaan tanah dan sejajar dengan aliran fluida.. Gambar 2.1 Kincir Poros Horizontal (http://jendeladenngabei.blogspot.com diakses pada 3 Februari 2019) 2.4.2. Kincir Poros Vertikal Kincir dengan poros vertikal adalah jenis kincir yang menggunakan poros yang tegak lurus dengan permukaan tanah dan aliran fluida, sehingga kincir poros vertikal dapat menerima dari segala arah aliran fluida dan mengkonversikan energi air tersebut kecuali dari atas ke bawah atau sebaliknya.. Gambar 2.2 Kincir Poros Vertikal (http://jendeladenngabei.blogspot.com diakses pada 3 Februari 2019) 2.5.. Daya Kincir Daya kincir adalah daya yang dihasilkan oleh poros kincir yang telah. mengkonversikan energi dari aliran fluida yang mendorong sudu – sudu pada kincir. Berdasarkan penelitian fisikawan Jerman yaitu Albert Betz pada tahun 1919,. 10.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. menyimpulkan bahwa tidak akan pernah ada turbin yang dapat mengkonversi energi kinetik angin ke dalam bentuk energi yang menggerakkan rotor (kinetik) lebih dari 16/27 (59,3 %). Dan hingga hari ini hal tersebut dikenal dengan Betz Limit atau Hukum Betz. Batasan ini tidak ada hubungannya dengan tidak efisiennya pada generator, tapi lebih kepada bentuk turbin angin itu sendiri. Dengan menggunakan Hukum Betz yang ada, maka dapat dihasilkan sebuah hubungan antara diagram Betz (Gambar 2.3) dengan kincir Savonius untuk mengetahui hubungan koefisien daya (Cp) dan Tip Speed Ratio (TSR) pada kincir Savonius. Pada dasarnya Hukum Betz menggunakan fluida angin sebagai mediumnya untuk mendapatkan diagram Betz dan pada penelitian ini menggunakan fluida air sebagai mediumnya.. Gambar 2.3 Diagram Betz Limit (Ragheb & Ragheb, 2011). 11.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 2.6.. Kincir Air Savonius Kincir air Savonius adalah kincir air dengan konstruksi sederhana dan dapat. bekerja pada kecepatan aliran fluida yang rendah dan memiliki torsi awal yang tinggi. Pada awalnya pembuatan dan penerapan kincir air Savonius adalah pengembangan dari kincir angin Savonius yang ditemukan oleh Sigurd J. Savonius dari Finlandia (1922). Konsep dasar dari kincir Savonius adalah perkembangan dari prinsip Flettner, kincir Savonius menggunakan sudu dengan cara memotong silinder Flettner menjadi 2 paruhan sepanjang garis pusat dan kemudian 2 paruhan dari silinder Flettner tersebut diposisikan menjadi 1 dan membentuk seperti huruf “S” yang diletakan pada lingkaran batas sudu. Kemudian pada pusat sudu tersebut diberikan poros yang sejajar dengan tinggi dari sudu untuk mentransmisikan energi yang didapat pada kincir Savonius. Pada saat ini ada tiga tipe dari bentuk sudu pada kincir air Savonius yaitu sudu tipe U, tipe L, dan tipe S. Untuk kincir Savonius yang memanfaatkan sebagian energi air yang mendorong bagian sudu cekung (concave) untuk mendorong bagian sudu cembung (convex), sehingga beban yang menghambat kincir saat bekerja pada sudu bagian convex akan berkurang adalah kincir Savonius tipe U dan tipe L (Gambar 2.4).. Gambar 2.4 Tipe Kincir Savonius U dan L (Soelaiman, Tandian, & Rosidin, 2007). 12.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Bagian sudu cekung (concave) yang menghadap ke arah datangnya air akan menangkap air dan memaksa sudu untuk berputar pada porosnya dan bagian sudu cembung (convex) yang terdorong oleh aliran fluida juga menyebabkan berputarnya sudu walaupun ada beban yang ditimbulkan oleh bagian cembung saat terdorong oleh aliran fluida (Gambar 2.5).. Gambar 2.5 Skema Kerja Kincir Savonius (Wenehenubuna, Saputraa, & Sutantoa, 2014) Dalam penerapannya kincir air Savonius memiliki rasio – rasio tertentu dalam perancangannya yang berfungsi untuk mengoptimalkan kincir Savonius saat sedang bekerja. Berdasarkan penelitian (Ushiyama, Nagai, & Shinoda, 1986) bahwa nilai aspek rasio (α) optimal adalah sebesar 4,92. Dan aspek rasio (Gambar 2.6) dapat dirumuskan sebagai berikut : 𝐻. α = 𝐷 ………………………………………………………………………….....(10) dengan : 𝐻. : Tinggi kincir (m). 𝐷. : Diameter kedua sudu (m). 13.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Gambar 2.6 Dimensi Kincir Savonius (Yaakob, Ismail, & Ahmed, 2013) Dalam upaya peningkatan efisiensi kincir Savonius maka berdasarkan penelitian yang telah dilakukan Menet (2004) tentang pengoptimalan pemakaian diameter terluar kincir (𝐷𝑓 ) yaitu lebih besar 10% dari diameter kedua sudu (D) akan menghasilkan koefisien daya (Cp) terbesar. Dan didapatkan persamaan sebagi berikut : 𝐷𝑓 = (10%D)+D………………..…………………………………………….....(11) dengan : D. : Diameter kedua sudu (m). 2.7.. Rasio Overlap Kincir Air Savonius Rasio overlap pada kincir air savonius adalah rasio tumpang tindih antar. sudu pada kincir air Savonius yang pada dasarnya bertujuan untuk meningkatkan efisiensi dari kincir air Savonius.. 14.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Gambar 2.7 Dimensi Rasio Overlap Kincir Savonius (Menet & Bourabaa, 2004) Dengan penerapan rasio overlap pada kincir air Savonius maka dapat memanfaatkan sebagian energi air yang mendorong bagian sudu concave untuk mendorong bagian sudu convex, sehingga beban yang menghambat kincir saat bekerja pada sudu bagian convex akan berkurang. Ratio overlap (β) pada kincir air Savonius (Gambar 2.7) ada 2 jenis yaitu primary ratio overlap pada aspek (e) dan secondary ratio overlap pada aspek (e’). Dan berdasarkan penelitian (Menet & Bourabaa, 2004) bahwa nilai optimum dari rasio tumpang tindih pertama (primary ratio overlap) adalah sebesar 0,24 dengan menggunakan persamaan berikut : 𝑒. β = 𝑑 …………………………………………………………………………….(12) dengan : 𝑒. : Jarak antar sudu (m). 𝑑. : Diameter sudu (m). 2.8.. Deflektor Ganda Pada Kincir Air Savonius Deflektor adalah alat bantu untuk mengarahkan aliran fluida yang akan. mendorong sudu pada kincir air Savonius saat bekerja. Dengan tujuan utama untuk. 15.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. mempermudah mengatur arah aliran dari fluida maka saat fluida (air) mengalir diharapkan bisa langsung mendorong bagian sudu cekung (concave) kincir air Savonius tanpa harus mendorong bagian sudu cembung (convex). Untuk jenis deflektor pada kincir air Savonius terdapat 2 jenis yaitu dengan penambahan deflektor tunggal dan deflektor ganda. Dalam penerapan deflektor juga harus memenuhi perhitungan – perhitungan tertentu agar deflektor yang diterapkan bisa bekerja secara optimal. Berdasarkan penelitian (Kailash, Eldho, & Prabhu, Influence of The Deflector Plate on The Performance of Modified Savonius Water Turbine, 2011) bahwa penerapan deflektor tunggal paling optimum untuk kincir Savonius adalah dengan sudut (β) sebesar 101° (Gambar 2.8) dan juga dengan beberapa persamaan berikut : 𝑋1. = 1,240……………………………………………………………………….(13). 𝑅 𝑋2. = 1,102……………………………………………………………………….(14). 𝑅 𝑌1 𝑅. = 0,450...……………………………………………………………………..(15). dengan : 𝑋1. : Jarak pusat kincir dengan bagian deflektor atas secara horizontal. 𝑋2. : Jarak pusat kincir dengan bagian deflektor bawah secara horizontal. 𝑌1. : Jarak pusat kincir dengan bagian deflektor bawah secara vertikal. 𝑅. : Jari – jari terluar kincir. 16.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Gambar 2.8 Penerapan Deflektor Tunggal (Kailash, Eldho, & Prabhu, Performance Study of Modified Savonius Water Turbine with Two Setelah penerapan kincir Savonius dengan deflektor tunggal didapatkan nilai optimumnya, maka berdasarkan penelitian (Kailash, Eldho, & Prabhu, Performance Study of Modified Savonius Water Turbine with Two Deflector Plates, 2012) tentang penambahan deflektor ganda (deflektor kedua) pada kincir savonius yang merupakan penelitian lanjutan dari penelitian kincir Savonius dengan deflektor tunggal didapatkan nilai optimum untuk penambahan deflektor ganda dengan nilai sudut (α) sebesar 50° (Gambar 2.9) yang memiliki persamaan sebagai berikut : Z = 1,8 R……………………………...………………………………………...(16) dengan : Z. : Jarak pusat kincir dengan bagian deflektor bawah secara vertikal. 𝑅. : Jari – jari terluar kincir. 17.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 2.9.. Gambar 2.9 Penerapan Deflektor Ganda (Kailash, Eldho, & Prabhu, Performance Study of Modified Savonius Water Turbine with Two Deflector Rumus Perhitungan Untuk mengetahui hasil dari kinerja kincir air Savonius, maka digunakan. rumus – rumus berikut : 2.9.1. Tip Speed Ratio (λ) Tip Speed Ratio (TSR) adalah rasio kecepatan ujung rotor terhadap kecepatan aliran air. TSR akan berpengaruh pada kecepatan putar rotor, dan TSR dapat dihitung dengan rumus : λ=. 𝜔D 2𝑣. ………………………………………………………………..………(17). dimana : 𝜔=. 2𝜋𝑛 60 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘. …………………………………………………………..……….(18). dengan : λ. : Tip Speed Ratio.. D. : Diameter Rotor (m).. 𝑣. : Kecepatan aliran air (m/detik).. ω. : Kecepatan sudut (rad/detik).. 18.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 𝑛. : Putaran rotor per menit (rpm).. 2.9.2. Koefisien Torsi (𝑪𝒎) Untuk mengetahui berapa nilai koefisien torsi yang terjadi pada turbin maka dapat dilakukan dengan perhitungan : 𝐶𝑚 =. 𝑇 1 𝜌𝐴𝑠 D𝑣 2 4. …………………………………………………………..……..(19). dimana : 𝑇 = F l ………………...……………………………….………………………(20) dengan : 𝐶𝑚. : Koefisien Torsi.. 𝑇. : Torsi pada kincir (N.m).. 𝜌. : Massa jenis air (kg/m³).. 𝐴𝑠. : Luas sudu (m²).. D. : Diameter Rotor (m).. 𝑣. : Kecepatan aliran air (m/detik).. F. : Beban yang bekerja (N). l. : Panjang lengan (m). 2.9.3. Daya Rotor (P) Untuk menegtahui nilai daya keluaran yang dihasilkan oleh rotor maka dapat dilakukan dengan perhitungan : 𝑃 = 𝑇 𝜔 ………………………...……………………….……………………..(21) dengan : 𝑃. : Daya rotor (watt).. 𝑇. : Torsi pada kincir (N.m).. 19.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. ω. : Kecepatan sudut (rad/detik).. 2.9.4. Koefisien Daya (𝑪𝒑) Koefisien daya (Cp) merupakan perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh kincir air dengan daya yang dihasilkan oleh air. Dapat dihitung dengan rumus berikut : 𝐶𝑝 =. 𝑃 1 𝜌𝐴𝑠 𝑣 3 2. ……………………………..………………………………….....(22). dengan : 𝐶𝑝. : Koefisien daya.. 𝑃. : Daya rotor (watt).. ω. : Kecepatan sudut (rad/detik).. 𝜌. : Densitas air (kg/m³).. 𝐴𝑠. : Luas sudu (m²).. 𝑣. : Kecepatan aliran air (m/detik).. 2.9.5. Efisiensi Turbin (ɳ𝒕𝒖𝒓𝒃𝒊𝒏 ) Efisiensi turbin adalah sebagai parameter seberapa baik sebuah turbin bekerja, dan nilai dari efisiensi turbin dapat diketahui dengan perhitungan : ɳ𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 = 𝐶𝑝 100% …………………………….……………..……………….(23) dengan : ɳ𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 : Efisiensi kincir air (%). 𝐶𝑝. : Koefisien daya.. 2.10. Tinjauan Pustaka Khan, dkk. dalam penelitian yang berjudul “Performance of Savonius Rotor As a Water Current Turbine”, melakukan penelitian dengan variasi kincir savonius. 20.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 1 tingkat, 2 tingkat, dan 3 tingkat dengan 2 sudu per tingkat. Pada kincir 1 tingkat menggunakan sudut 180° untuk jarak kedua sudu, pada 2 tingkat menggunakan sudut 90° untuk jarak sudu pada tingkat pertama dan kedua, pada kincir 3 tingkat menggunakan sudut 60° untuk jarak sudu pada tingkat pertama, tingkat kedua, dan tingkat ketiga. Penelitian dilakukan pada sebuah saluran terbuka dengan dimensi 54 m x 5 m x 3 m, yang dapat menghasilkan kecepatan aliran air 5 m/s. Dengan variasi yang mereka lakukan pada kecepatan fluida yang tersedia didapatkan hasil dari koefisien daya (Cp) maksimal adalah 0,049 dan koefisien torsi maksimal adalah 0,12 Nm pada kincir air Savonius 2 tingkat dengan sudut 90° untuk jarak sudu pada tingkat pertama dan kedua (Khan, Masek, & Iqbal, 2009). Menet dan Bourabaa dalam penelitian yang berjudul “Increase in The Savonius Rotors Efficiency Via a Parametric Investigation”, melakukan penelitian tentang variasi overlap ratio (e/d) dengan nilai 0,1, 0,129, 0,160, 0,220, 0,242, 0,280, 0,320, dan 0,5. Variasi tersebut diterapkan pada kincir Savonius tipe U dan menggunakan simulasi. Pada penelitian ini didapatkan hasil koefisien torsi (Cm) maksimal pada nilai rasio overlap adalah 0,242 dan jika dihubungkan ke rumus koefisien daya (Cp) maka didapatkan hasil yang sama juga untuk nilai paling maksimal (Menet & Bourabaa, 2004). Kailash, dkk, dalam penelitian yang berjudul “Influence of The Deflector Plate on The Performance of Modified Savonius Water Turbine”, melakukan penelitian tentang penambahan variasi sudut deflektor tunggal pada kincir air Savonius tipe S poros vertikal yaitu dengan sudut β adalah 44°, 58°, 90°, 101°, 123°, 137°, dan 159°. Penelitian dilakukan pada sebuah lorong dengan lebar lorong. 21.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. adalah 0,73 m dan tinggi lorong adalah 0,33 m. Dan dimensi yang dimiliki Df adalah 0,2695 m, D adalah 0,245 m, H adalah 0,17 m. Pada penelitian ini didapatkan hasil maksimal untuk koefisien daya (Cp) pada sudut β adalah 101° dengan nilai 0,21 (Kailash, Eldho, & Prabhu, Influence of The Deflector Plate on The Performance of Modified Savonius Water Turbine, 2011). Kailash, dkk, dalam penelitian yang berjudul “Peformance Study of Modified Savonius Water Turbine with Two Deflector Plates”, melakukan penelitian tentang penembahan variasi deflektor ganda pada kincir air Savonius tipe S poros vertikal yaitu dengan sudut α adalah 15°, 20°, 30°, 40°, 45°, 50°, 60°. Penelitian ini sebenarnya merupakan penelitian lanjutan pada tahun sebelumnya pada judul penelitian “Influence of The Deflector Plate on The Performance of Modified Savonius Water Turbine” yang melekukan penelitian tentang penembahan deflektor tunggal yang menghasilkan nilai maksimal koefisien daya (Cp) pada sudut β adalah 101° dengan nilai 0,21. Karena merupakan penelitian lanjutan maka dimensi yang dimiliki Df adalah 0,2695 m, D adalah 0,245 m, H adalah 0,17 m atau sama seperti penelitian pada deflektor tunggal. Pada nenelitian ini diterapkan variasi deflektor kedua untuk sudut α dan untuk deflektor yang pertama masih memakai nilai sudut β adalah 101°. Dari penelitian yang dilakukan didapatkan hasil maksimal untuk koefisien daya (Cp) pada sudut α adalah 50° dengan nilai 0,35 (Kailash, Eldho, & Prabhu, Performance Study of Modified Savonius Water Turbine with Two Deflector Plates, 2012).. 22.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB III METODOLOGI PENELITIAN. 3.1.. Objek Penelitian Dengan kondisi linkungan yang terbatas sebagai tempat penelitian, maka. perlu dipersiapkan skema dan langkah – langkah tertentu dalam penelitian agar mendapatkan hasil yang maksimal. Dengan mengambil rata – rata dari setiap data yang diperoleh agar mendapatkan data yang akurat, sehingga dapat menurunkan persentase kesalahan dari alat ukur dan kesalahan dari peneliti saat dilingkungan yang terbatas. Pada penelitian ini (Gambar 3.1) menggunakan model kincir air Savonius dua tingkat tipe U dengan dua sudu pada setiap tingkatnya yang menggunakan jarak 90° antara sudu pada tingkat pertama dan tingkat kedua dengan poros horizontal. Dan untuk variasi pada penelitian ini adalah penambahan deflektor ganda dengan sudut β adalah 101° dan sudut α adalah 45°, 50°, 55° pada kincir air Savonius dua tingkat poros horizontal. 3. 1. 2. 4. 5 Gambar 3.1 Objek Penelitian Deflektor Ganda. 23.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Keterangan : 1. Kincir air Savonius 2. Deflektor ganda 3. Saluran air tertutup 4. Sudut β 5. Sudut α Penelitian ini dilakukan pada kecepatan aliran air yang berbeda – beda yaitu pada kecepatan aliran air 0,9 m/s, 1 m/s, dan 1,1 m/s yang mengalir dalam saluran air tertutup (Gambar 3.1) setelah melewati tangki air pengatur kecepatan aliran. Alat ini memanfaatkan aliran sungai atau selokan yang terdapat di dukuh Jenengan, Sleman, Yogyakarta. Didalam penelitian ini akan mencari nilai dari TSR (Tip Speed Ratio), Cp (Coefficient Power), Cm (Coefficient Torque), dan Efisiensi Kincir (η Kincir) untuk mengetahui seberapa efisien kincir Savonius yang telat dirancang dan diteliti oleh penulis.. 24.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3.2.. Diagram Alir Penelitian Mulai Studi Pustaka Perancangan Alat Penelitian Perakitan Alat Penelitian. Penentuan Deflektor Ganda Sudut (α) 45°, 50°, dan 55°.. Penentuan Kecepatan Aliran Air 0,9 m/s, 1 m/s, dan 1,1. m/s. Pengambilan Data. Variasi Kecepatan Aliran. Ya. Tidak. Variasi Sudut (α) Deflektor Ganda Tidak. Pembahasan, Kesimpulan dan Saran. Selesai Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian. 25. Ya.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3.3.. Spesifikasi Alat Dalam penelitian ini menggunakan skema alat secara keseluruhan (Gambar. 3.3 dan Gambar 3.4) sebagai berikut :. 1. 2. 3 4. Gambar 3.3 Perancangan Alat Secara Keseluruhan. 8. 6. 5. 7 Gambar 3.4 Detail Alat Penelitian Bagian Kincir. 26.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Keterangan : 1. Tangki pengatur kecepatan aliran. 2. Saluran air tertutup. 3. Pintu pengatur volume air. 4. Sistem pengukur torsi. 5. Kincir Savonius. 6. Deflektor pertama. 7. Deflektor kedua. 8. Timbangan. Proses berlangsungnya dari skema alat yang telah dirancang (Gambar 3.5) dapat dilihat dalam gambar berikut :. Gambar 3.5 Skema Proses Penelitian Berlangsung Jadi air dari aliran sungai (a) masuk ke tangki pengatur kecepatan aliran (b) dan akan terisi penuh dengan debit air dari aliran sungai (Q), setelah volume air yang ditampung di tangki melebihi tinggi pintu air yang dibuka maka air akan keluar melalui pintu air (Qout1) dan kembali ke sungai (c), kemudian didapatkan debit tertentu (Qin) yang akan masuk ke saluran air tertutup (d) dengan kecepatan aliran yang diinginkan (v), setelah aliran air yang dimanfaatkan untuk memutar 27.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. kincir maka air akan dikembalikan ke sungai (c) melalui sisi ujung pada saluran air (Qout2) sehingga semua air yang dimanfaatkan pada penelitian ini akan dikembalikan semua ke sungai. 3.3.1 Tangki Pengatur Kecepatan Aliran Tangki air ini adalah sebagai tempat penampungan air yang mengalir dari sungai yang bertujuan untuk mengatur kecepatan aliran air yang akan dimanfaatkan untuk memutar kincir Savonius secara konstan (Gambar 3.6). Supaya mendapatkan kecepatan aliran air yang diinginkan untuk masuk ke saluran air tertutup, maka terdapat pintu air pada tangki yang berfungsi untuk mengatur seberapa besar air yang akan dibuang atau dikembalikan ke sungai. Tangki air ini terbuat dari triplek dengan tebal 12 mm yang dalam pembuatannya dilapisi plastik dan kemudian dicat dengan cat anti air pada bagian dalam tangki supaya volume air yang ada didalam tangki tidak berkurang atau keluar kecuali melewati pintu air dan saluran air tertutup yang ada.. 28.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Gambar 3.6 Tangki Pengatur Kecepatan Aliran 3.3.2 Saluran Air Tertutup Pada penelitian ini menggunakan saluran air tertutup yang berfungsi untuk tempat mengalirnya air dengan kecepatan tertentu untuk memutar kincir yang terdapat didalam saluran air dan juga sebagai tempat supaya aliran air yang ada menjadi aliran laminer, karena dalam penelitian ini menggunakan air dari aliran sungai dengan kecepatan aliran 1,3 m/s yang memiliki aliran turbulen. Pembuatan saluran air tertutup ini menggunakan akrilik dengan tebal 5 mm yang memiliki dimensi sebuah persegi dengan nilai sisi adalah 20 cm dan panjang lorong adalah 8 m yang terbagi atas 4 bagian yang masing – masing adalah 2 m sebelum disambung menjadi 1 atau menjadi 8 m (Gambar 3.7). Bahan akrilik dengan tebal 5 mm dipilih supaya dapat menahan tekanan yang ada akibat aliran air. 29.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. yang ada dan juga supaya aliran air yang terdapat dalam saluran air dapat dilihat secara langsung. Dengan menggunakan persamaan (6) dan (7), maka didapatkan angka Reynold sebesar 423.558,8 dengan ρ sebesar 1000 kg/m³, v sebesar 1,3 m/s, 𝐷ℎ sebesar 0,2 m, dan μ sebesar 0,000798 N.s/m². Dengan angka Reynold sebesar 423.558,8, maka kondisi aliran pada saat masuk ke saluran air tertutup masih sangat turbulen, sehingga diperlukan pangjan tertentu pada saluran air agar kondisi aliran air menjadi laminer. Dengan penerapan persamaan (8) dan (9) diperoleh panjang aliran turbulen yang terjadi adalah 4,9 m, sehingga diperlukan panjang saluran air yeng lebih panjang dari 4,9 m agar kondisi aliran menjadi laminer. Karena panjang dari perancangan saluran air tertutup yang ada adalah 8 m, maka sangat memungkinkan kondisi air saat mendorong kincir dalam kondisi laminer.. Gambar 3.7 Saluran Air Tertutup. 30.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3.3.3 Sistem Pengukur Torsi Sistem pengukur torsi adalah sebuah alat yang sudah dirancang sedemikian rupa untuk mengetahui seberapa besar torsi pada sebuah kincir dengan cara pengereman secara perlahan – lahan sampai kincir berhenti (Gambar 3.8 dan Gambar 3.9). Sistem ini juga berpengaruh terhadap putaran per menit (rpm) yang dihasilkan kincir setelah diberi beban atau di rem. Skema dari sistem pengukur torsi sebagai berikut :. 2. 3 1. Gambar 3.8 Sistem Pengukur Torsi. 31.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 5 4. 6. 7. 9 8 10. Gambar 3.9 Detail Sistem Pengukur Torsi Keterangan : 1.. Piringan rem.. 2.. Timbangan.. 3.. Tempat penyambung poros.. 4.. Tali penghubung ke timbangan.. 5.. Lengan rem.. 6.. Poros kincir.. 7.. Kincir Savonius.. 8.. Pegas lengan rem.. 9.. Baut pengencang lengan rem.. 10.. Kampas rem.. 32.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Cara kerja sistem pengukur torsi : Berdasarkan Gambar 3.8 dan Gambar 3.9 dapat dilihat bahwa poros piringan rem disambung dengan poros kincir (6) karena adanya tempat penyambung poros (3) yang membuat piringan rem (1) dapat berputar bersamaan dengan berputarnya kincir (7). Baut pengencang lengan rem (9) akan dikencangkan, yang membuat pegas lengan rem (8) bekerja dan membuat kampas rem (10) memberikan gesekan atau beban pada piringan rem. Karena piringan rem berputar saat terjadi gesekan dengan kampas rem, sehingga membuat lengan rem (5) bekerja dan menarik tali penghubung ke timbangan (4) yang membuat timbangan (2) bekerja. Baut pengencang lengan rem akan terus dikencangkan sesuai pembebanan yang diinginkan dan sampai piringan rem dan kincir berhenti berputar. Karena adanya beban yang bekerja saat terjadinya gesekan antara kampas rem dan piringan rem, maka memberikan nilai beban yang bisa diukur pada timbangan yang bekerja. 3.3.4 Kincir Savonius Untuk mendapatkan hasil maksimal dari kincir Savonius yang diteliti, maka dilakukan penerapan dari beberapa rumus perhitungan dalam membuat dan merangkai kincir Savonius dengan ukuran yang menyesuaikan pada lorong air yang digunakan (Tabel 3.1 dan Gambar 3.10). Tabel 3.1 Tabel Spesifikasi Kincir Diameter. Jarak Celah. Plat (Df) m. Rotor (D) m. Sudu (d) m. Tinggi Rotor (H) m. 0,089. 0,081. 0,045. 0,1. (e) m. (e') m. Aspect Ratio (α). Overlap Ratio (β). 0,009. 0. 1,23. 0,2. 33.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Akrilik. Poros. PVC Gambar 3.10 Kincir Savonius. 3.3.5 Deflektor Ganda Pada penelitian ini digunakan variasi penerapan deflektor ganda pada kincir Savonius yang sudah dirancang seperti yang sudah dijelaskan pada Gambar 2.8 dan 2.9. Skema dalam variasi penelitian ini adalah dengan membuat deflektor pertama dulu, yang nantinya akan ditempatan didinding lorong bagian dalam sisi yang atas dengan sudut (β) sebesar 101°. Dengan menggunakan persamaan (13), (14), dan (15) didapatkan panjang dari 𝑋1 adalah 0,055 m, 𝑋2 adalah 0,049 m, dan 𝑌1 adalah 0,02 m. Setelah deflektor yang pertama selesai, maka selanjutnya pembuatan deflektor yang kedua yang nantinya akan ditempatkan pada bagian sisi bawah dinding dalam lorong. Dan untuk deflektor kedua ini akan dilakukan variasi terhadap nilai sudut α yaitu sudut 45°, 50°, dan 55°. Dengan menggunakan persamaan (16) didapatkan untuk panjang Z adalah 0,08 m. Sehingga untuk dimensi (mm) pada deflektor pertama dan deflektor kedua seperti pada Gambar 3.11.. 34.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. (a). (b). Gambar 3.11 Deflektor Pertama (a) Dan Deflektor Kedua (b) 3.4.. Alat Pendukung Penelitian Tabel 3.2 Alat Pendukung Penelitian. No 1. Nama Alat Tachometer. 2. Timbangan. 3 4 5 6 7 8 9 10. 3.5. 1.. Water Current Meter Stopwatch Mesin Bor Meteran Mesin Gerinda Palu Gergaji Alat Tulis. Tujuan Penggunaan Mengukur kecepatan putaran poros Mengukur beban yang dihasilkan oleh sistem pengukur torsi Mengukur kecepatan aliran fluida Mencatat waktu saat penelitian Melubangi specimen Mengukur panjang dari specimen Memotong specimen Memasang specimen Memotong specimen Menulis pengambilan data. Langkah Pengambilan Data Penelitian akan diawali dengan rancang bangun alat seperti pada Gambar 3.3 dan Gambar 3.4.. 35.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 2.. Aliran air dari sungai yang sudah dibendung diarahkan ke tangki pengatur kecepatan aliran air.. 3.. Tangki yang sudah terisi penuh oleh air, maka akan secara langsung mengalir ke saluran air tertutup untuk menggerakkan kincir.. 4.. Pengaturan kecepatan aliran akan diatur sesuai kecepatan aliran yang dibutuhkan dengan membuka dan menutup pintu pengatur volume air.. 5.. Setelah aliran air stabil dan kincir mulai memutar dilakukan pengambilan data dengan variasi yang dibutuhkan.. 6.. Pemberian beban dengan sistem pengukur torsi dilakukan dengan menambah sedikit demi sedikit beban sampai kincir berhenti.. 7.. Setiap pemberian beban dilakukan pencatatan data selama 1 menit untuk mendapatkan keakuratan data dengan mencatat rata – rata dari setiap nilai yang keluar dari alat ukur dan berlanjut ke beban berikutnya.. 8.. Pengambilan data dilanjutkan ke variasi yang berikutnya sampai variasi selesai diterapkan semuanya.. 9.. Setelah pengambilan data sesuai parameter – parameter yang diperlukan selesai maka aliran air dari sungai akan dihentikan.. 10. Setelah tidak ada aliran air dalam alat penelitian maka alat penelitian akan dibongkar dan disimpan. 11. Data dari parameter – parameter yang diperoleh akan digunakan untuk mengolah data untuk mencari nilai dari TSR (Tip Speed Ratio), Cp (Coefficient Power), Cm (Coefficient Torque), dan Efisiensi Kincir (η Kincir) dalam bentuk tabel dan grafik.. 36.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3.6.. Analisa Data Pada penelitian ini diperlukan beberapa parameter yang diukur dan. parameter – parameter tersebut adalah : 1.. Kecepatan aliran air (v).. 2.. Beban pada kincir (F).. 3.. Putaran poros yang dihasilkan setiap menit (n). Data yang perlu untuk dianalisis setelah mendapatkan parameter –. parameter yang diperlukan adalah sebagai berikut : 1.. Tip Speed Ratio (TSR) (λ).. 2.. Koefisien Torsi (Cm).. 3.. Koefisien Daya (Cp).. 4.. Pengaruh penambahan deflektor ganda. 37.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN. 4.1.. Data Hasil Penelitian Data – data dari hasil pengambilan data terhadap variasi deflektor ganda. pada kincir air Savonius dua tingkat poros horizontal dengan sudut β adalah 101° dan variasi sudut α adalah 45°, 50°, 55° pada kecepatan aliran air 0,9 m/s, 1 m/s, dan 1,1 m/s akan disajikan pada Tabel 4.1, Tabel 4.2, dan Tabel 4.3. 4.1.1. Data Deflektor Ganda 45° Tabel 4.1 Data Deflektor Ganda 45°. No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11. 0,9 m/s Kec. Beban Putaran (N) Kincir (rpm) 0 506,250 0,2 371,429 0,4 301,429 0,6 254,286 0,8 190,000 1,0 138,000 1,2 104,286 1,4 0. Deflektor Ganda 45° 1 m/s Kec. Beban Putaran (N) Kincir (rpm) 0 618,750 0,2 504,000 0,4 412,500 0,6 305,000 0,8 232,500 1,0 175,714 1,2 121,667 1,4 88,000 1,6 0. 38. 1,1 m/s Kec. Beban Putaran (N) Kincir (rpm) 0 665,000 0,2 521,429 0,4 410,000 0,6 323,333 0,8 268,571 1,0 225,000 1,2 186,667 1,4 150,000 1,6 110,000 1,8 73,3333 2,0 0.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4.1.2. Data Deflektor Ganda 50° Tabel 4.2 Data Deflektor Ganda 50°. No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11. Deflektor Ganda 50° 0,9 m/s 1 m/s Kec. Kec. Beban Putaran Beban Putaran (N) Kincir (N) Kincir (rpm) (rpm) 0 518,750 0 622,500 0,2 427,143 0,2 518,333 0,4 320,000 0,4 405,000 0,6 264,000 0,6 311,250 0,8 216,250 0,8 235,714 1,0 157,143 1,0 172,500 1,2 108,750 1,2 114,286 1,4 0 1,4 82,857 1,6 0. 1,1 m/s Kec. Beban Putaran (N) Kincir (rpm) 0 654,286 0,2 526,250 0,4 416,250 0,6 322,857 0,8 268,750 1,0 230,000 1,2 187,500 1,4 138,333 1,6 107,143 1,8 80,000 2,0 0. 4.1.3. Data Deflektor Ganda 55° Tabel 4.3 Data Deflektor Ganda 55°. No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11. Deflektor Ganda 55° 0,9 m/s 1 m/s 1,1 m/s Kec. Kec. Kec. Beban Putaran Beban Putaran Beban Putaran (N) Kincir (N) Kincir (N) Kincir (rpm) (rpm) (rpm) 0 543,750 0 618,750 0 653,750 0,2 434,000 0,2 515,714 0,2 528,333 0,4 332,500 0,4 403,750 0,4 416,667 0,6 273,750 0,6 310,000 0,6 318,333 0,8 230,000 0,8 240,000 0,8 268,571 1,0 165,000 1,0 162,000 1,0 235,000 1,2 110,000 1,2 108,571 1,2 180,000 1,4 0 1,4 77,500 1,4 137,500 1,6 0 1,6 104,286 1,8 75,000 2,0 0. 39.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4.2.. Grafik Hasil Pengolahan Data dan Pembahasan Data dari hasil pengolahan data dan perhitungan yang disajikan pada. lampiran (Tabel L.1 sampai Tabel L.9) akan disajikan dalam bentuk grafik hasil pengolahan data (Gambar 4.1 sampai Gambar 4.12) untuk memudahkan mengetahui hubungan antara TSR (Tip Speed Ratio), Torsi (T), Cm (Coefficient Torque), Daya kincir (P), Cp (Coefficient Power) yang diteliti dengan cara membandingkan data pada semua variasi yang diteliti pada kecepatan aliran yang sama. 4.2.1. Grafik Hubungan antara Kecepatan Putaran Kincir dengan Torsi Grafik hubungan antara kecepatan putaran kincir dengan torsi untuk variasi deflektor ganda 45°, 50°, dan 55° pada kecepatan aliran 0,9 m/s, 1 m/s, dan 1,1 m/s. Kecepatan Putaran Kincir (rpm). disajikan pada Grafik 4.1, Grafik 4.2, dan Grafik 4.3.. 700 600 500 400 300 200 100 0 0. 0,02. 0,04. 0,06. 0,08. 0,1. 0,12. 0,14. Torsi (N.m) Deflektor 45 Derajat. Deflektor 50 Derajat. Deflektor 55 Derajat. Gambar 4.1 Grafik Hubungan antara Kecepatan Putaran Kincir dengan Torsi pada Kecepatan Aliran Air 0,9 m/s. 40.

Kecepatan Putaran Kincir (rpm). PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 700 600 500 400 300 200 100 0 0. 0,02. 0,04. 0,06. 0,08. 0,1. 0,12. 0,14. 0,16. Torsi (N.m) Deflektor 45 Derajat. Deflektor 50 Derajat. Deflektor 55 Derajat. Kecepatan Putaran Kincir (rpm). Gambar 4.2 Grafik Hubungan antara Kecepatan Putaran Kincir dengan Torsi pada Kecepatan Aliran Air 1 m/s. 700 600 500 400 300 200 100. 0 0. 0,02. 0,04. 0,06. 0,08. 0,1. 0,12. 0,14. 0,16. 0,18. 0,2. Torsi (N.m) Deflektor 45 Derajat. Deflektor 50 Derajat. Deflektor 55 Derajat. Gambar 4.3 Grafik Hubungan antara Kecepatan Putaran Kincir dengan Torsi pada Kecepatan Aliran Air 1,1 m/s Berdasarkan Gambar 4.1, Gambar 4.2, dan Gambar 4.3 pada data hubungan antara kecepatan putaran kincir (rpm) dengan torsi (T) dapat dilihat bahwa pada kecepatan aliran 1,1 m/s pada semua variasi deflektor ganda mendapatkan torsi 41.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. yang paling besar jika dihubungkan dengan kecepatan aliran air lainnya, yaitu dengan nilai yang sama 1,8 N.m dan kecepatan putaran kincir paling besar terdapat pada deflektor ganda 50° sebesar 80 rpm. Dan berdasarkan grafik yang ada dapat disimpulkan bahwa semakin besar torsi yang bekerja pada kincir maka kecepatan putaran kincir akan semakin kecil atau rendah. 4.2.2. Grafik Hubungan antara Koefisien Torsi dengan Tip Speed Ratio Grafik hubungan antara koefisien torsi dengan tip speed ratio untuk variasi deflektor ganda 45°, 50°, dan 55° pada kecepatan aliran 0,9 m/s, 1 m/s, dan 1,1 m/s disajikan pada Grafik 4.4, Grafik 4.5, dan Grafik 4.6.. 1,2. Koefisien Torsi. 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0,0. 0,5. 1,0. 1,5. 2,0. 2,5. 3,0. Tip Speed Ratio Deflektor 45 Derajat. Deflektor 50 Derajat. Deflektor 55 Derajat. Gambar 4.4 Grafik Hubungan antara Koefisien Torsi dengan Tip Speed Ratio pada Kecepatan Aliran Air 0,9 m/s. 42.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 1,2. Koefisien Torsi. 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0,0. 0,5. 1,0. 1,5. 2,0. 2,5. 3,0. Tip Speed Ratio Deflektor 45 Derajat. Deflektor 50 Derajat. Deflektor 55 Derajat. Gambar 4.5 Grafik Hubungan antara Koefisien Torsi dengan Tip Speed Ratio pada Kecepatan Aliran Air 1 m/s. 1,2. Koefisien Torsi. 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0,0. 0,5. 1,0. 1,5. 2,0. 2,5. 3,0. Tip Speed Ratio Deflektor 45 Derajat. Deflektor 50 Derajat. Deflektor 55 Derajat. Gambar 4.6 Grafik Hubungan antara Koefisien Torsi dengan Tip Speed Ratio pada Kecepatan Aliran Air 1,1 m/s Berdasarkan Gambar 4.4, Gambar 4.5, dan Gambar 4.6 pada data hubungan antara Koefisien Torsi (Cm) dengan Tip Speed Ratio (λ) dapat dilihat bahwa pada. 43.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. kecepatan aliran 1,1 m/s pada semua variasi deflektor ganda mendapatkan koefisien torsi paling besar jika dihubungkan dengan kecepatan aliran air lainnya, yaitu dengan nilai yang sama 0,907 (90,7%) dan Tip Speed Ratio paling besar terdapat pada deflektor ganda 50° sebesar 0,308. Dan berdasarkan grafik yang ada dapat disimpulkan bahwa semakin besar Tip Speed Ratio yang didapatkan maka akan semakin kecil atau rendah Koefisien Torsi yang akan didapatkan. 4.2.3. Grafik Hubungan antara Daya dengan Kecepatan Putaran Kincir Grafik hubungan antara daya dengan kecepatan putaran kincir untuk variasi deflektor ganda 45°, 50°, dan 55° pada kecepatan aliran 0,9 m/s, 1 m/s, dan 1,1 m/s disajikan pada Grafik 4.7, Grafik 4.8, dan Grafik 4.9.. 2,5. Daya (watt). 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0. 100. 200. 300. 400. 500. 600. Kecepatan Putaran Kincir (rpm) Deflektor 45 Derajat. Deflektor 50 Derajat. Deflektor 55 Derajat. Gambar 4.7 Hubungan antara Daya dengan Kecepatan Putaran Kincir pada Kecepeatan Aliran Air 0,9 m/s. 44.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 2,5. Daya (watt). 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0. 100. 200. 300. 400. 500. 600. 700. Kecepatan Putaran Kincir (rpm) Deflektor 45 Derajat. Deflektor 50 Derajat. Deflektor 55 Derajat. Gambar 4.8 Hubungan antara Daya dengan Kecepatan Putaran Kincir pada Kecepeatan Aliran Air 1 m/s. 2,5. Daya (watt). 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0. 100. 200. 300. 400. 500. 600. 700. Kecepatan Putaran Kincir (rpm) Deflektor 45 Derajat. Deflektor 50 Derajat. Deflektor 55 Derajat. Gambar 4.9 Hubungan antara Daya dengan Kecepatan Putaran Kincir pada Kecepeatan Aliran Air 1,1 m/s Berdasarkan Gambar 4.7, Gambar 4.8, dan Gambar 4.9 pada data hubungan antara Daya (P) dengan kecepatan putaran kincir (rpm) dapat dilihat bahwa pada kecepatan aliran 1,1 m/s pada semua variasi deflektor ganda mendapatkan daya 45.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. paling besar jika dihubungkan dengan kecepatan aliran air lainnya dan daya paling besar didapatkan pada deflektor ganda 55° dengan nilai 2,460 Watt pada kecepatan putaran kincir 235 rpm. 4.2.4. Grafik Hubungan antara Koefisien Daya dengan Tip Speed Ratio Grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio untuk variasi deflektor ganda 45°, 50°, dan 55° pada kecepatan aliran 0,9 m/s, 1 m/s, dan 1,1 m/s disajikan pada Grafik 4.10, Grafik 4.11, dan Grafik 4.12.. 0,7. Koefisien Daya. 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2. 0,1 0,0 0,0. 0,5. 1,0. 1,5. 2,0. 2,5. 3,0. Tip Speed Ratio Deflektor 45 Derajat. Deflektor 50 Derajat. Deflektor 55 Derajat. Gambar 4.10 Grafik Hubungan antara Koefisien Daya dengan Tip Speed Ratio pada Kecepatan Aliran Air 0,9 m/s. 46.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 0,7. Koefisien Daya. 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0,0. 0,5. 1,0. 1,5. 2,0. 2,5. 3,0. Tip Speed Ratio Deflektor 45 Derajat. Deflektor 50 Derajat. Deflektor 55 Derajat. Gambar 4.11 Grafik Hubungan antara Koefisien Daya dengan Tip Speed Ratio pada Kecepatan Aliran Air 1 m/s. 0,7. Koefisien Daya. 0,6 0,5 0,4 0,3. 0,2 0,1 0,0 0,0. 0,5. 1,0. 1,5. 2,0. 2,5. 3,0. Tip Speed Ratio Deflektor 45 Derajat. Deflektor 50 Derajat. Deflektor 55 Derajat. Gambar 4.12 Grafik Hubungan antara Koefisien Daya dengan Tip Speed Ratio pada Kecepatan Aliran Air 1,1 m/s Berdasarkan Gambar 4.10, Gambar 4.11, dan Gambar 4.12 pada data hubungan antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tip Speed Ratio (λ) dapat dilihat. 47.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. bahwa pada kecepatan aliran 0,9 m/s pada semua variasi deflektor ganda mendapatkan koefisien daya paling besar jika dihubungkan dengan kecepatan aliran air lainnya dan Koefisien Daya paling besar didapatkan pada deflektor ganda 55° sebesar 0,652 (65,2%) dengan Tip Speed Ratio sebesar 1,083. Berdasarkan hasil penelitian yang sudah diketahui kinerja kincir terbaik atau efisiensi kincir terbaik dengan Koefisien Daya terbesar 0,652 (65,2%) terdapat pada deflektor ganda 55° pada kecepatan aliran 0,9 m/s. Jika dihubungan dengan diagram Bezt Limit (Gambar 2.4) maka ada beberapa hal yang mengakibatkan efisiensi kincir meningkat pada penelitian ini yaitu : 1.. Jenis fluida yang digunakan karena dalam penelitian ini menggunakan fluida air yang memiliki massa jenis fluida sebesar 1000 kg/m³ dibandingkan dengan massa jenis fluida udara yang lebih kecil yaitu sebesar 1,29 kg/m³, sehingga aliran air memiliki hasil energi yang lebih besar dibandingkan udara.. 2.. Penambahan deflektor ganda karena dari hasil simulasi menunjukan peforma berupa distribusi tekanan dan distribusi kecepatan aliran air lebih tinggi yang terlihat lebih luas dan merata terjadi pada penambahan deflektor ganda dibandingkan dengan tanpa deflektor atau penambahan deflektor tunggal (Rendi, 2017).. 3.. Penggunaan lorong air yang membuat aliran menjadi laminer saat mendorong sudu, karena dengan aliran laminer maka aliran fluida yang mengalir akan stabil dan kincir akan bekerja dengan stabil.. 48.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4.. Penambahan rasio overlap pada kincir air Savonius dapat meningkatkan kinerja dari kincir tersebut, karena dalam penerapannya memanfaatkan sebagian energi air yang mendorong bagian sudu cekung (concave) untuk mendorong bagian sudu cembung (convex), sehingga beban yang menghambat kincir saat bekerja pada sudu bagian cembung akan berkurang.. 4.3.. Perbandingan Data Hasil Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan melihat penelitian – penelitian yang. dilakukan oleh para peneliti sebelumnya sebagai referensi untuk membandingkan hasil penelitian yang didapatkan. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh (Kailash, Eldho, & Prabhu, Influence of The Deflector Plate on The Performance of Modified Savonius Water Turbine, 2011) menjelaskan bahwa dari penelitian yang dilakukan mendapatkan sudut terbaik untuk variasi penambahan deflektor tunggal adalah dengan sudut (β) 101° pada kecepatan 0,45 m/s untuk kincir Savonius 1 tingkat dan penelitian dilakukan pada lorong air yang memiliki dimensi lebar sebesar 0,73 m dan tinggi sebesar 0,33 m. Tabel 4.4 Spesifikasi Kincir Penelitian Referensi Pertama. Diameter (D) m. Tinggi (H) m. Aspect Ratio (H/D). Overlap Ratio. 0,245. 0,17. 0,7. 0. 49.