Pengaruh penggunaan deflektor terhadap unjuk kerja kincir Air Savonius modifikasi poros vertikal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. PENGARUH PENGGUNAAN DEFLEKTOR TERHADAP UNJUK KERJA KINCIR AIR SAVONIUS MODIFIKASI POROS VERTIKAL Diajukan Untuk Memenuhi Salah satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin. Disusun oleh : Franciskus Delaphius Sunarya 155214079. PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2020.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. INFLUENCE OF DEFLECTOR USING ON THE PERFORMANCE OF MODIFIED SAVONIUS WATER TURBINE VERTICAL AXES A Thesis Presented as Partitial Fulfilment of the Requirement As to Obtain the Degree of Sarjana Teknik Mechanical Engineering Study Program. Written By: Franciskus Delaphius Sunarya 155214079. MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2020. ii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. ABSTRAK Kincir Savonius merupakan kincir vertikal sederhana yang bekerja akibat perbedaan gaya antar sudu. Kincir ini dapat mengkonversi energi kinetik pada aliran air menjadi energi mekanik. Kincir Savonius dapat bekerja pada aliran air yang memiliki kecepatan rendah. Pada penelitian ini diteliti kincir air Savonius yang sudah dimodifikasi beberapa parameternya. Kincir kemudian di uji dengan metode eksperimental untuk mengetahui performanya. Pada penelitian ini diuji pengaruh kecepatan air serta penggunaan deflektor terhadap unjuk kerja kincir Savonius modifikasi. Disimpulkan bahwa kincir Savonius tanpa deflektor, memperoleh koefisien daya maksimal pada kecepatan aliran air 1,1 m/s dengan nilai sebesar 0,163 pada TSR 0,845. Sedangkan untuk kecepatan aliran air yang sama (1,1 m/s) kincir yang menggunakan deflektor memperoleh koefisien daya maksimal sebesar 0,307 pada TSR 1,136. Koefisien daya tertinggi dicapai saat kincir diuji menggunakan deflektor pada kecepatan aliran 0,9 m/s dengan nilai sebesar 0,354 pada TSR 1,230.. vii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. ABSTRACT Savonius turbine is a simple vertical axis turbine which work because of a difference drag force between blades. This turbine can convert kinetic energy on water flow into mechanical energy. The Savonius water turbine can work on low water flow speed. This research aimed at a Savonius turbine that has some of its parameters modified. The wheel is then tested with the experimental method to find out how it performed. The research tested the effects of water flow speed and the use of a deflector towards the modified Savonius turbine’s performance. It is concluded that Savonius turbine without the deflector, reached a maximum power coefficient at the flow speed of 1,1 m/s with the value of 0,163 at tip speed ratio of 0,845. As for the same speed (1,1 m/s) the turbine that used the deflector reached a maximum power coefficient of 0,307 at tip speed ratio 1,136. The highest coefficient of power was reached when the turbine got tested with the deflector at flow speed of 0,9 m/s with value of 0,354 at tip speed ratio 1,230.. viii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Daftar Isi. HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i PENGESAHAN .................................................................................................... iii PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ..................................................v LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ............................ vi ABSTRAK ........................................................................................................... vii ABSTRACT ........................................................................................................ viii KATA PENGANTAR .......................................................................................... ix Daftar Isi ............................................................................................................... xi Daftar Gambar ................................................................................................... xiii Daftar Tabel........................................................................................................ xiv BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................1 1.1. Latar Belakang ..........................................................................................1. 1.2. Identifikasi Masalah ..................................................................................2. 1.3. Perumusan Masalah ...................................................................................3. 1.4. Batasan Masalah ........................................................................................3. 1.5. Tujuan Penelitian .......................................................................................3. 1.6. Manfaat Penelitian .....................................................................................4. BAB II Landasan Teori dan Tinjauan Pustaka .................................................5 2.1. Landasan teori ...........................................................................................5. 2.1.1. Energi air ....................................................................................................5. 2.1.2. Kincir air ....................................................................................................5. 2.1.3. Kincir savonius ..........................................................................................5. 2.1.4. Aliran fluida di dalam saluran tertutup ......................................................8 xi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 2.2. Tinjauan Pustaka .....................................................................................10. BAB III METODE PENELITIAN .....................................................................13 3.1. Diagram alir .............................................................................................14. 3.2. Spesifikasi Alat........................................................................................15. 3.3. Alat Kerja ................................................................................................24. 3.4. Langkah pengambilan data ......................................................................24. BAB IV Hasil penelitian dan pembahasan ........................................................27 4.1. Data hasil penelitian ................................................................................27. 4.2. Pengolahan data .......................................................................................28. 4.3. Tabel hasil pengolahan data ....................................................................31. 4.4. Grafik hasil perhitungan ..........................................................................35. 4.5. Perbandingan hasil penelitian ..................................................................39. BAB V Kesimpulan dan saran ..........................................................................41 5.1. Kesimpulan ..............................................................................................41. 5.2. Saran ........................................................................................................42. Daftar pustaka ......................................................................................................43. xii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Daftar Gambar Gambar 2. 1 Skematik kincir Savonius ................................................................. 8 Gambar 2. 2 Fluida yang melewati pengarah aliran .............................................10 Gambar 3. 1 Set up lengkap alat yang akan di uji ................................................13 Gambar 3. 2 diagram alir penelitian .....................................................................14 Gambar 3. 3 Rancangan Sudu Kincir Savonius ...................................................16 Gambar 3. 4 Skema kerja deflektor terhadap kincir (tampak atas) ......................17 Gambar 3. 5 deflektor ...........................................................................................17 Gambar 3. 6 Spesimen lorong air penelitian buatan............................................ 18 Gambar 3. 7 Sket gambar dan ukuran bak air buatan...........................................19 Gambar 3. 8 Skema kerja fluida pada proses penelitian ......................................20 Gambar 3. 9 Gambar Skema Rem torsi ................................................................21 Gambar 4. 1 Grafik hubungan antara kecepatan kincir (RPM) dengan torsi pada kincir tanpa deflektor .............................................................................................34 Gambar 4.2 Grafik hubungan antara kecepatan kincir (RPM) dengan torsi pada kincir dengan deflektor ..........................................................................................35 Gambar 4.3 Grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) dengan TSR pada kincir tanpa deflektor ........................................................................................................36 Gambar 4.4 Grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) dengan TSR pada kincir dengan deflektor .....................................................................................................36 Gambar 4.5 Grafik hubungan antara koefisien torsi (Ct) dengan TSR pada kincir tanpa deflektor ........................................................................................................37 Gambar 4.6 Grafik hubungan antara koefisien torsi (Ct) dengan TSR pada kincir dengan deflektor .....................................................................................................38. xiii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Daftar Tabel Tabel 3. 1 Parameter pada kincir yang digunakan .......................................... 15 Tabel 3. 2 Keterangan alat yang digunakan .................................................... 23 Tabel 4.1 data hasil pengujian kincir tanpa deflektor .................................... 26 Tabel 4.2 data hasil pengujian kincir dengan deflektor ................................. 27 Tabel 4.3 pengolahan data kecepatan aliran 0,9 m/s tanpa deflektor ............. 30 Tabel 4.4 pengolahan data kecepatan aliran 1 m/s tanpa deflektor ................ 30 Tabel 4.5 pengolahan data kecepatan aliran 1,1 m/s tanpa deflektor ............. 31 Tabel 4.6 pengolahan data kecepatan aliran 0,9 m/s dengan deflektor .......... 31 Tabel 4.7 pengolahan data kecepatan aliran 1 m/s dengan deflektor ............. 32 Tabel 4.8 pengolahan data kecepatan aliran 1,1 m/s dengan deflektor .......... 33 Tabel 3.1 Data referensi ................................................................................. 39 Tabel 3.2 Data penulis .................................................................................... 39. xiv.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Energi Terbarukan hadir sebagai sumber energi alternatif yang dapat digunakan untuk menanggapi masalah ketersediaan energi. Sumber energi alternatif juga diharapkan dapat mengurangi pencemaran lingkungan. Indonesia memiliki cadangan sumber daya energi terbarukan yang besar. Beberapa contoh energi terbarukan antara lain energi surya, energi panas bumi, energi angin, energi samudra, dan energi air. Air yang mengalir memiliki energi yang dapat dimanfaatkan. Aliran air memiliki massa serta kecepatan yang dapat menjadi sumber energi. Aliran air dapat kita jumpai pada sungai dan selokan. Meskipun memiliki kecepatan yang rendah, aliran air tetap bisa digunakan sebagai sumber energi. Energi pada aliran air dapat diubah menjadi bentuk energi mekanik menggunakan kincir. Kincir yang sering digunakan untuk mengubah energi kinetik dan energi potensial menjadi energi mekanik adalah kincir Savonius. Kincir ini dapat bekerja dengan baik pada aliran fluida yang memiliki kecepatan serta head yang kecil. Kincir savonius memiliki beberapa keunggulan, antara lain: 1) mampu bekerja pada aliran turbulen 2) tingkat kebisingan yang rendah 3) perancangan yang sederhana dan biaya yang rendah. Berbagai penelitian telah dilakukan untuk menguji performa dari kincir Savonius. Salah satunya adalah penelitian yang dilakukan oleh M.A. Kamoji, S.B. Kedare, S.V. Prabhu (2009). Mereka meneliti kincir Savonius yang dimodifikasi beberapa parameternya, antara lain aspek rasio, rasio overlap, serta sudut lengkung sudu. Diteliti juga kincir Savonius yang menggunakan poros di antara kedua sudu dan. 1.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. kincir tanpa poros di antara kedua sudu. Penelitian ini menggunakan angin sebagai fluida. Penelitian tersebut menyimpulkan bahwa kincir Savonius modifikasi (tanpa poros di antara kedua sudu) dengan parameter rasio overlap 0.0, sudut lengkung sudu 124ᵒ dan aspek rasio 0.7 memperoleh koefisien daya(Cp) paling tinggi yaitu 0.21. Penelitian lain yang dilakukan oleh Kailash Golecha, T.I. Eldho, S.V. Prabhu (2011) meneliti tentang pengaruh deflektor terhadap kincir Savonius modifikasi. Penelitian dilakukan pada saluran air terbuka. Kincir yang diuji merupakan kincir dua sudu dengan jenis satu tingkat, dua tingkat (dengan pergeseran sudu 0ᵒ), dua tingkat (dengan pergeseran sudu 90ᵒ), serta tiga tingkat. Berbagai posisi dari deflektor diuji pada penelitian ini untuk mengetahui pengaruh posisi dari deflektor terhadap Cp dari kincir Savonius. Dari penelitian ini dapat diketahui bahwa deflektor pada posisi optimal mampu meningkatkan Cp sebesar 50% pada kincir Savonius satu tingkat, serta meningkatkan Cp sebesar 42%, 31%, dan 17% pada kincir Savonius dua tingkat (dengan pergeseran sudu 0ᵒ), dua tingkat (dengan pergeseran 90ᵒ), dan tiga tingkat. Berdasarkan penjelasan di atas, penulis ingin melakukan sebuah penelitian tentang kinerja kincir air Savonius yang sudah dimodifikasi. Penelitian yang dilakukan penulis membahas tentang pengaruh perbedaan kecepatan aliran serta penggunaan deflektor terhadap performa kincir air Savonius. Pada penelitian ini digunakan saluran air tertutup serta bak penampung agar dapat mengatur kecepatan aliran. 1.2 Identifikasi Masalah Pada penelitian sebelumnya, diketahui bahwa modifikasi pada kincir Savonius dapat meningkatkan performa dari kincir. Selain itu, untuk meningkatkan performa kincir air diperlukan penambahan deflektor(pemandu aliran) untuk meningkatkan kecepatan aliran serta mengurangi hambatan pada kincir. Hal ini akan mempengaruhi koefisien daya(Cp), koefisien torsi(Ct), serta Tip Speed Ratio(TSR).. 2.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 1.3 Perumusan Masalah a) Bagaimana pengaruh variasi kecepatan aliran air dan penggunaan deflektor terhadap nilai koefisien daya(Cp) b) Bagaimana pengaruh variasi kecepatan aliran air dan penggunaan deflektor terhadap nilai koefisien torsi(Ct) c) Bagaimana pengaruh variasi kecepatan aliran air dan penggunaan deflektor terhadap nilai TSR. 1.4 Batasan Masalah a) Kincir yang diuji adalah kincir air Savonius poros vertikal 2 sudu. b) Penelitian dilakukan dengan menguji performa kincir pada saluran air buatan berukuran 20x20 cm. c) Jumlah pemandu arah aliran yang digunakan hanya 1 buah. d) Pemandu arah aliran memiliki sudut 30ᵒ. e) Material yang digunakan untuk membuat kincir tidak membahas korosi serta kekerasan material. f) Kecepatan aliran yang digunakan ditentukan berdasarkan kondisi aliran pada saat pengujian.. 1.5 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk: a. Mengetahui pengaruh variasi kecepatan aliran air dan penggunaan deflektor terhadap koefisien daya (CP) kincir air Savonius. b. Mengetahui pengaruh variasi kecepatan aliran air dan penggunaan deflektor terhadap koefisien torsi (Ct) kincir air Savonius. 3.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. c. Mengetahui pengaruh variasi kecepatan aliran air dan penggunaan deflektor terhadap Tip Speed Ratio(TSR) kincir air Savonius. 1.6 Manfaat Penelitian Pada penelitian ini penulis mengharapkan dapat memberikan manfaat–manfaat sebagai berikut: a. Membuat pustaka baru tentang kincir air Savonius poros vertikal dengan menggunakan deflektor. b. Mengetahui potensi koefisien daya yang dihasilkan oleh kincir air Savonius pada aliran yang memiliki kecepatan rendah. c. Dapat digunakan sebagai referensi untuk merancang sebuah kincir air Savonius pada aliran rendah. d. Sebagai keikutsertaan penggunaan sumber daya energi alternatif yang ramah lingkungan dan bermanfaat untuk masyarakat terpencil yang masih sulit mendapatkan energi listrik.. 4.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB II Landasan Teori dan Tinjauan Pustaka 2.1 Landasan teori 2.1.1. Energi air Energi air merupakan energi yang diperoleh dari air yang mengalir dari tempat. yang lebih tinggi ke tempat yang rendah. Aliran air dapat dijumpai dengan mudah pada sungai, air terjun, dan selokan. Air memiliki energi dalam bentuk energi kinetik (air mengalir) dan energi potensial (air jatuh). Energi pada aliran air dapat diubah menjadi energi mekanik menggunakan kincir. 2.1.2. Kincir air Kincir air merupakan alat yang digunakan untuk mengubah energi pada aliran. air menjadi energi mekanik. Apabila aliran air diarahkan pada suatu bidang, secara teoritis bidang atau dinding akan menerima gaya akibat tumbukan aliran air. Apabila aliran air menabrak sudu pada kincir, maka gaya–gaya tumbukan pada sudu tersebut akan menimbulkan torsi yang menyebabkan kincir berputar. Maka energi kinetik pada aliran fluida berubah menjadi energi mekanik. 2.1.3. Kincir savonius Kincir yang sering digunakan untuk mengubah energi kinetik pada air menjadi. energi mekanik adalah kincir Savonius. Sebagai kincir vertikal sederhana, kincir Savonius bekerja karena terjadinya perbedaan gaya antar sudu. Kincir ini dapat menerima aliran dari berbagai arah. Mudah dan murah dalam proses pembuatannya. Serta dapat berputar pada aliran dengan kecepatan yang cukup rendah (S.F. pamungkas et al., 2018). Kincir air Savonius dapat dimanfaatkan pada aliran sungai dan selokan yang memiliki kecepatan aliran dan ketinggian air yang rendah tanpa banyak memakan ruang.. 5.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Kincir Savonius merupakan kincir dengan konstruksi sederhana, yang dapat bekerja pada fluida dengan kecepatan aliran yang rendah. Kincir Savonius pada awalnya merupakan kincir yang menggunakan angin sebagai fluida. Kincir ini pertama kali dirancang oleh Sirguard Johannes Savonius pada tahun 1922. Pada perkembangannya kincir Savonius dapat digunakan pada fluida air. Kincir savonius mengunakan sudu dengan cara memotong silinder flettner menjadi dua paruhan di sepanjang garis pusat, kemudian dua paruhan tersebut diposisikan menjadi satu membentuk seperti huruf ‘S’ yang diletakkan pada lingkaran batas sudu. Kemudian pada pusat sudu tersebut diberi poros yang sejajar dengan tinggi dari sudu untuk mentransmisikan energi yang didapat pada kincir Savonius.. Gambar 2. 1 Skematik kincir Savonius ( Wenehenubun, Saputra, & Susanto, 2015) Pada Gambar 2.1 dapat dilihat gaya yang diterima kincir pada saat kincir diletakan pada fluida yang mengalir. Pada sudu cekung(concave) yang menghadap kearah datangnya fluida akan menangkap air dan mendorong sudu untuk berputar terhadap poros. Pada sudu cembung(convex) yang juga terhubung pada poros akan. 6.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. berputar melawan arah datangnya fluida. Proses ini terjadi berulang-ulang selama fluida mengalir melalui kincir. Performa kincir air Savonius dapat ditentukan dengan beberapa parameter, antara lain: a. Tip speed ratio () `. Tip speed ratio  atau TSR adalah rasio antara kecepatan sudut pada ujung sudu. dan kecepatan aktual dari aliran yang akan kemudian berpengaruh terhadap kecepatan putar kincir. Tip speed ratio () atau TSR dengan menggunakan ukuran diameter dapat didefenisikan sebagai berikut:. 𝜆=. 𝜔𝐷. (1). 2𝑣. 𝜔=. 2𝜋𝑛. (2). 60 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘. Dimana D adalah diameter Kincir, ω adalah kecepatan sudut kincir, v adalah kecepatan aliran fluida, n adalah Putaran kincir (Rpm). b. Koefisien Torsi (Ct) Koefisien Torsi merupakan perbandingan antara nilai torsi yang dihasilkan kincir dengan nilai torsi yang dimiliki air pada saat air menabrak kincir. Koefisien torsi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:. 𝐶𝑡 =. 4𝑡. (3). 𝜌𝑣 2 𝐻𝐷2. Dimana, t adalah nilai Torsi, v adalah Kecepatan aliran air (m/detik), D adalah Diameter Kincir, H adalah Tinggi Kincir.. 7.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. c. Koefisien daya (CP) Koefisien daya merupakan perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh kincir dengan daya yang tersedia pada air saat air melewati kincir. Koefisien daya dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:. 𝐶𝑝 =. 2𝑃. (4). 𝜌𝐻𝐷𝑣 3. 𝑃= 𝜏𝜔. (5). Dimana, CP adalah nilai dari kinerja kincir atau koefisien daya, P adalah daya kincir, kemudian τ adalah torsi, dan  adalah kecepatan sudut kincir.. 2.1.4. Aliran fluida di dalam saluran tertutup Penelitian ini akan menggunakan aliran pada saluran tertutup. Saluran yang. digunakan merupakan saluran yang terisi penuh, hal ini dilakukan agar aliran fluida yang mengalir pada lorong bersifat stabil dan fully developed. Aliran yang memiliki jenis fully developed memiliki kecepatan aliran yang relatif lebih stabil. Aliran ini terjadi setelah aliran mencapai suatu panjang tertentu di dalam saluran. Untuk menghitung panjang saluran yang dibutuhkan agar mencapai aliran fully developed, dapat dihitung menggunakan rumus sebagai berikut: LH = LHTurbulen – 10 DH. (6). Dimana LHturbulen adalah panjang saluran air maksimal untuk aliran turbulen, LH adalah panjang saluran agar aliran Fully Developed, DH adalah Diameter Hidrolik penampang saluran air.. 8.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Nilai DH dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: 𝐷𝐻 =. 4𝑎𝑎 4𝑎. =𝑎. (7). Dimana a adalah lebar saluran air. Untuk menghitung LHturbulen dapat digunakan rumus sebagai berikut: LHTurbulen = 1,359DH Re1/4. (8). Berdasarkan bilangan Reynold aliran air dibagi menjadi tiga jenis, yaitu: aliran Laminer (Re < 2300), aliran turbulen (Re > 4000), dan aliran transisi (2300 < Re < 4000). Aliran Laminer merupakan aliran fluida yang partikelnya bergerak membentuk garis-garis aliran yang lurus dan tidak berpotongan satu sama lain. Aliran Laminer biasanya memiliki kecepatan air yang relatif rendah. Bilangan Reynold dapat diperoleh dengan menggunakan rumus sebagai berikut: 𝑅𝑒 =. 𝜌𝑣 2 𝐷𝐻. (9). 𝜇. Dimana, Re adalah nilai Reynold,  adalah massa jenir air, v adalah kecepatan aliran fluida DH adalah Diameter Hidrolik penampang saluran air, dan µ adalah viskositas. Pada saluran air, berlaku juga teori kontinuitas aliran. Apabila suatu fluida mengalir melalui suatu pipa, maka debit aliran fluida yang masuk sama dengan debit aliran fluida yang keluar dari pipa. Dalam persamaan kontinuitas aliran dijelaskan bahwa pada luas penampang pipa yang lebih besar, kecepatan fluida akan lebih kecil, jika dibandingkan dengan kecepatan aliran fluida pada pipa yang memiliki luas penampang lebih kecil.. 9.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. L1. Q L2. Gambar 2.2 Fluida yang melewati pengarah aliran Pada Gambar 2.2 di atas, L1 adalah lebar saluran awal (input), L2 adalah lebar saluran akhir (output), dan Q adalah debit aliran. Fluida yang mengalir dalam suatu saluran dapat mengalami peningkatan kecepatan apabila saluran yang dilalui mengalami pengecilan luas penampang. Secara sistematis dapat ditulis sebagai berikut. 𝑄=𝑣𝐴. (10). 𝑄1 = 𝑄2. (11). 𝑣1 𝐴1 = 𝑣2 𝐴2. (12). Dengan Q adalah debit aliran, A adalah luas penampang aliran fluida, dan v adalah kecepatan aliran fluida.. 2.2 Tinjauan Pustaka Pada penelitian terdahulu yang dilakukan oleh M.A. Kamoji, S.B. Kedare, dan S.V. Prabhu pada tahun 2009 dengan judul Experimental Investigations on Single Stage Modified Savonius Rotor, meneliti kincir Savonius yang dimodifikasi. Desain kincir 10.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Savonius diubah beberapa parameternya, antara lain aspek rasio, rasio overlap, serta sudut lengkung sudu. Penelitian ini juga menguji kincir Savonius yang menggunakan poros di antara kedua sudu dan kincir Savonius tanpa poros di antara kedua sudu. Penelitian ini menggunakan angin sebagai fluida. Angin dihasilkan oleh alat pendorong udara yang memiliki dua kipas dengan daya 10HP pada masing-masing kipas. Penelitian tersebut menyimpulkan bahwa kincir Savonius modifikasi (tanpa poros di antara kedua sudu) dengan parameter rasio overlap 0.0, sudut lengkung sudu 124ᵒ dan aspek rasio 0.7 memperoleh koefisien daya(Cp) paling tinggi yaitu 0.21. (M.A. Kamoji et al. 2009) Pada proses penelitian yang dilakukan oleh Kalias Golecha, T.I. Eldo, dan S.V. Prabhu pada tahun 2011 dengan judul Influence of The Deflector Plate on The Performence of Modified Savonius Water Turbine. Melakukan penelitian pengaruh kinerja kincir air type modified dengan dua sudu pada kincir jenis satu stage, dua stage dan tiga stage pada aliran air sungai. Metode yang dilakukan pada penelitian ini adalah menggunakan aliran air yang tidak tetap, aliran air yang didapat dari sungai dengan kecepatan dan perubahan debit yang kemudian diukur dan dihitungan nilai Reynoldnya. Pada proses pengukuran aliran air dengan nilai Reynold tertinggi yang didapat yaitu 1,32 x 105. Pada penelitian ini didapat hasil bahwa deflektor yang ditempatkan pada posisi optimal mampu meningkatkan Cp sebesar 50% pada kincir air satu stage, serta meningkatkan Cp sebesar 42%, 31%, 17% pada kincir dua tingkat dengan pergeseran sudu 0ᵒ, kincir dua tingkat dengan pergeseran sudu 90ᵒ, dan kincir tiga tingkat. (Golecha et al. 2011) Penelitian lain yang dilakukan oleh Ari Prasetyo, Budi Kristiawan, Dominicus Danardono, dan Syamsul Hadi pada tahun 2018 yang berjudul The Effect of Deflector Angle in Savonius Water Turbine with Horizontal Axis on the Power Output of Water Flow in Pipe meneliti tentang pengaruh sudut pada deflektor terhadap performa kincir air Savonius pada aliran dalam pipa. Penelitian ini menggunakan kincir Savonius dengan 5 sudu. Kincir Savonius diuji pada pipa berdiameter 3 inch. Deflektor yang 11.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. diuji memiliki sudut 20ᵒ, 30ᵒ, 40ᵒ, dan 50ᵒ. Pada penelitian ini mendapatkan kesimpulan bahwa deflektor dengan sudut 30ᵒ merupakan deflektor paling optimal dengan daya yang dihasilkan sebesar 18,04 Watt, TSR sebesar 1,12, dan Cp sebesar 0,127. Pada debit yang sama kincir Savonius tanpa deflektor menghasilkan daya sebesar 9,77 Watt, TSR sebesar 0,93, dan Cp sebesar 0,09. Dari hasil tersebut dapat disimpulkan bawa deflektor dengan sudut 30ᵒ mampu meningkatkan daya sebesar 85%. (Ari Prasetyo et al. 2018). 12.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB III METODE PENELITIAN. Pada penelitian ini akan meneliti kincir air Savonius modifikasi. Kincir Savonius diuji pada lorong air dengan kecepatan aliran konstan. Pengujian yang dilakukan bertujuan untuk mengetahui nilai koefisian daya (Cp), koefisien torsi (Ct), dan Tip Speed Ratio (TSR) sehingga dapat diketahui performa dari kincir Savonius.. 1 2. 4 3 5 6 Gambar 3. 1 Set up lengkap alat yang akan di uji Penelitian ini dilakukan pada kondisi lingkungan yang terbatas, sehingga membutuhkan skema serta perancangan yang dapat mendukung penelitian. Kincir air menggunakan aliran sungai atau selokan yang memiliki kecepatan aliran air yang rendah kemudian ditampung dan dialirkan pada saluran lorong air buatan. Perancangan yang dilakukan bertujuan untuk mempermudah proses pengaturan kecepatan aliran air pada saat proses pengujian dilakukan. Dalam melakukan proses penelitian diperlukan set up alat untuk mempermudah proses kerja dan memahami kontruksi alat yang akan di uji. Pada Gambar 3.1 dapat dilihat set up alat yang akan digunakan, antara lain bak penampung air(1), penutup pintu air(2), Saluran air(3), Pengereman untuk nilai torsi(4), Deflektor(5), Kincir(6). 13.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3.1 Diagram alir Mulai Studi literatur Perancangan Alat uji penelitian. Pembuatan alat uji Peneltian. Set up alat penelitian Pengambilan data penelitian dengan variasi tanpa deflektor pada kecepatan aliran 0,9 m/s; 1 m/s; 1,1m/s. Pengambilan data penelitian dengan variasi menggunakan deflektor pada kecepatan aliran 0,9 m/s ; 1 m/s ; 1,1 m/s. Pengolahan data dan kesimpulan. Benar. Penyusunan skripsi. Selesai Gambar 3.2 Diagram alir penelitian. 14. Tidak Benar.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3.2 Spesifikasi Alat a). Kincir air Kincir air adalah bagian penting yang memiliki fungsi untuk memutar poros. dengan cara menerima Energi kinetik dan Energi Potensial pada fluida yang mengalir dan kemudian mengkonversikan energi ini menjadi energi mekanik dengan arah gerakan kincir yang berotasi atau berputar. Pada penelitian ini kincir yang akan digunakan adalah kincir Savonius modifikasi yang sudah diuji oleh Kamoji et al. (2009), parameter kincir yang dimodifikasi dapat dilihat pada Tabel 3.1 dan Gambar 3.3. Tabel 3. 1 Parameter pada kincir yang digunakan. Ujung lurus. Diameter. blade. Ketinggian Kincir H. Diameter. Jari-jari. Sudut. kincir. Sudu. lengkung(). (D) cm. (q) cm. 10. 2,5. Aspect Ration (H/D). p (cm). (cm). 0,7 124°. 7. 1. P. q. ψ. ψ. q. P. D. 15.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Gambar 3.3 Rancangan Sudu Kincir Savonius b). Deflektor Pemandu pengarah aliran atau disebut juga deflektor akan digunakan di dalam. penelitian ini sebagai pembanding dari hasil pengaruh kinerja kincir dengan deflektor dengan tanpa deflektor.. Gambar 3. 4 Skema kerja deflektor terhadap kincir (tampak atas) (Golecha, Eldho, & Prabhu, 2011) 16.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Deflektor adalah sebuah komponen alat yang ditambahkan pada lorong air yang bertujuan untuk meningkatkan kecepatan aliran fluida air pada lorong. Pada Gambar 3.4 dapat diperhatikan posisi dari deflektor terhadap kincir. Deflektor diharapkan mampu mengarahkan aliran fluida untuk mendorong kincir pada bagian sudu cekung, sekaligus menghindari sudu cembung pada kincir. Pada proses ini penerapan deflektor pada lorong membuat luasan pada lorong akan mengalami penyempitan, sehingga membuat aliran fluida yang melalui deflektor akan mengalami peningkatan kecepatan. Desain dan rancangan dari deflektor dapat diperhatikan pada Gambar 3.5. Deflektor. 20 cm. 30ᵒ. 11,5 cm. dirancang dengan memperhatikan dasain saluran air serta jarak terhadap kincir.. 6,6 cm Gambar 3. 5 Deflektor 17.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. c). Saluran air Saluran air adalah media pengantar fluida air yang digunakan pada proses. penelitian ini. Saluran air terbuat dari bahan akrilik dengan panjang 8 meter, lebar saluran 20 cm, tinggi saluran 20 cm, serta ketebalan dinding 5 mm. saluran yang digunakan merupakan saluran tertutup, hal ini dikarenakan aliran air pada sungai merupakan aliran turbulen, dengan menggunakan saluran tertutup diharapkan aliran air akan berubah menjadi Fully Developed. Gambar 3.6 menunjukan desain saluran air buatan. Dengan menggunakan aliran fluida 1 m/s dari tangki air masuk kesaluran air dapat menyebabkan aliran fludia bersifat turbulen dan menyebabkan kecepatan aliran aliran fluida tidak stabil, oleh karena itu panjang lorong air harus dianalisis terlebih dahulu dengan beberapa persamaan sebelum dirancang.. Akrilik 5 mm. Gambar 3. 6 Spesimen lorong air penelitian buatan. 18.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Panjang dari saluran air ditentukan menggunakan persamaan 6, 7, 8, dan 9 maka dapat di peroleh nilai Reynold sebesar 250.626 dengan  sebesar 1000 kg/m3 , v sebesar 1 m/s , DH sebesar 0,2 , µ sebesar 7,98×10-3. Dengan angka Reynold 250.626 maka aliran pada saat masuk saluran air akan bersifat turbulen, sehingga dibutuhkan jarak tertentu agar aliran air fluida menjadi bersifat Fully Developed. Dengan menggunakan nilai Reynold 250.626 maka panjang saluran air minimal yang dibutuhkan agar aliran Fully Developed (LH) adalah 4,1 meter. d). Bak air pengatur kecepatan aliran Bak air akan menjadi wadah penampung fluida air dan sebagai pengatur. kecepatan aliran fluida, pada proses penelitian ini air yang digunakan bersumber dari aliran sungai sehingga harus ditampung terlebih dahulu agar debit aliran fluida yang dibutuhkan dapat dipenuhi. Dikarenakan kecepatan aliran fluida yang dibutuhkan adalah secara konstan dengan debit yang tetap dan kecepatan yang diinginkan. Maka pintu pengatur kecepatan aliran fluida harus benar–benar rapat agar tidak ada kebocoran yang mengakibatkan berubahnya kecepatan dan debit pada aliran fluida disaluran air. Bak air ini terbuat dari tiplek yang dilapisi plastik dan cat anti air pada bagian sudut-sudut untuk menhindari kebocoran. Gambar 3.7 menunjukan desain rancangan kontruksi bak air yang akan digunakan pada proses penelitian.. 19.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Gambar 3. 7 Sket gambar dan ukuran bak air buatan. 20.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Proses kerja pada kontruksi aliran fluida dari proses masuknya fluida sampai keluarannya dapat dilihat pada Gambar 3.8 berikut.. Gambar 3. 8 Skema kerja fluida pada proses penelitian Dengan Q adalah debit masukan aliran air sungai, Qin adalah debit aliran fluida yang melalui saluran air, U adalah kecepatan aliran fluida, Qout 1 adalah debit air berlebih yang keluar. Qout 2 adalah debit keluaran dari saluran air, a adalah aliran air sungai, b adalah tangki air pengatur kecepatan aliran, dan c adalah sungai. Mula–mula tangki air (b) akan terisi penuh dikarnakan masuknya air dari sungai ke tangki (a) kemudian volume air akan di tampung, setelah volume air yang ditampung sudah melebihi tinggi pintu air yang dibuka maka volume air yang berlebihan akan keluar dari pintu air (Qout 1) kembali ke sungai (c), dengan mengatur pintu air maka debit (Q) dapat di atur dan kemudian air akan masuk ke saluran air dengan debit tertentu (Qin) dan kecepatan tertentu (U). Kemudian akan keluar melalui (Qout 2) kembali ke sungai (c).. e). Rem Torsi Rem torsi merupakan alat yang digunakan sebagai pengukur daya torsi. dengan cara mekanik atau pengereman. Pengereman dilakukan dengan cara memberikan beban kepada poros yang terhubung dengan kincir secara bertahap,. 21.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. sehingga lama kelamaan beban yang diterima kincir akan semakin besar. Skema dari alat ini adalah sebagai berikut:. 5. 1 6. 2. 3. 4. 8. 7. Gambar 3. 9 Gambar Skema Rem torsi 1. Timbangan atau neraca 2. Pembebanan torsi 3. Tempat pengereman nylon dengan mengikat poros. 4. Poros penyambung dengan kincir 5. Mini katrol 6. Nylon sebagai penghubung ke beban 7. Bantalan poros 8. Tempat pemasangan kincir. 22.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Dapat dilihat kotruksi pada gambar 3.9 ketika kincir diletakan pada tempat yang disediakan (8) maka kincir akan memutar poros (4). Nylon (6) akan dililitkan pada poros. Pada satu sisi ujung nylon terhubung dengan pembebanan torsi(2) sedangkan pada ujung yang lain terhubung dengan neraca(1). Kemudian ketika pembebanan torsi(2) ditambahkan, maka nylon(6) akan mengencang, sehingga poros(4) akan menerima beban. Beban yang ditunjukan oleh neraca(1) dicatat untuk kemudian dimasukan ke dalam rumus untuk menghitung torsi yang dihasilkan oleh kincir. Untuk mengetahui torsi yang bekerja pada kincir, digunakan rumus sebagai berikut: T = (S – M). (r shaft + dr ).g. (13). Dimana: T. = nilai torsi. S. = beban yang terbaca pada neraca pegas. M. = beban yang diberikan. r shaft. = jari-jari poros. dr. = diameter nylon. g. = gravitasi. 23.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3.3 Alat Kerja Alat – alat yang digunakan untuk melaksanakan proses penelitian yang akan dikerjakan: Tabel 3. 3 Keterangan alat yang digunakan no. Nama alat. Tujuan Penggunaan. 1. Tachometer. Mengukur revolusi permenit kincir (rpm). 2. Timbangan (Neraca). Menimbang berat beban pengereman torsi. 3. Alat potong ( cutter). Untuk memotong spesimen benda kerja. 4. Gerinda. Memotong dan mengikis specimen. 5. Amplas. Mengaluskan permukaan specimen. 6. Gergaji. Memotong specimen. 7. Mesin Bor. Mengebor specimen. 8. Alat tulis. Untuk mencatat proses kerja dan hasil. 9. Meteran. Mengukur spesimen dan benda uji pada penelitian. 10. Welding. 11. currenmeter. Menyambung spesimen alat penelitian Mengukur kecepatan aliran fluida (m/s). 3.4 Langkah pengambilan data Proses penelitian yang dilakukan harus melalui beberapa langkah-langkah penting agar pelaksanaan penelitian bisa berjalan baik dan dapat memperoleh data yang diharapkan peneliti. 1. Penelitian diawali dengan melakukan persiapan set up alat dan variasi awal yang ditentukan. 2. Aliran sumber air dibendung dan dipersiapkan untuk diarahkan ke bak air. 24.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3. Bak air dirapatkan ke pintu air untuk menampung air masukan. 4. Mengatur kecepatan fluida pada katup bak penampungan air. 5. Proses pengambilan data dilakukan pada pengereman beban torsi. Beban ditambahkan setiap 0,5gr. Pada setiap penambahan beban, kecepatan putar kincir dicatat berdasarkan angka yang tertera pada tachometer selama rentang waktu 1 menit. Dicatat juga beban yang ditunjukan pada neraca pegas. Beban ditambah sampai kincir berhenti berputar. 6. Langkah 4 dan 5 diulangi dengan merubah kecepatan fluida. 7. Memasang deflektor pada saluran air. 8. Melakukan langkah 4 sampai 6. 9. Set up alat disiapkan untuk dibongkar dan kemudian disimpan. 10. Data atau parameter-parameter yang dihasilkan dari proses penelitian kemudian akan dilanjutkan untuk mencari nilai koefisien torsi (Cm), koefisien daya (CP), dan Tip Speed Ratio (TSR) () dengan bentuk grafik dan tebel. Analisa data penelitian Parameter–parameter penting yang di ukur saat melakukan proses penelitian adalah sebagai berikut: 1.. Kecepatan aliran fluida (U). 2.. Putaran poros yang dihasilkan fluida tiap menit, rpm (n). 3.. Gaya torsi yang dihasilkan oleh putaran kincir terhadap poros (T). 4.. Nilai Reynold yang dihasilkan aliran fluida pada saluran air buatan. Data yang perlu dianalisis setelah melakukan penghitungan parameter yaitu. 1.. Koefisien torsi (cm). 2.. Koefisien daya (CP). 3.. Tip Speed Ratio (TSR) (). 4.. Perbandingan Pengaruh deflektor. 25.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Pengolahan data dilakukan setelah melakukan penelitian dengan memperoleh data aktual yang dibutuhkan kemudian melakukan pengukuran parameter–parameter dan. melakukan. perhitungan–perhitungan. dengan. menggunakan. persamaan–. persamaan. Hasil pengolahan data penelitian kemudian disajikan dalam bentuk tabel, grafik dan kemudian kesimpulan, yang menjelaskan hasil perhitungan penelitian. Grafik dan perbandingan variasi dibuat sesuai reverensi yang digunakan peneliti.. 26.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB IV Hasil penelitian dan pembahasan. 4.1 Data hasil penelitian Data-data hasil penelitian untuk variasi kincir Savonius modifikasi tanpa deflektor dan dengan deflektor pada variasi kecepatan 0,9 m/s; 1 m/s; dan 1,1 m/s akan disajikan dalam Tabel 4.1 dan Tabel 4.2. Tabel 4.1 Data hasil pengujian kincir tanpa deflektor kecepatan aliran 0.9 m/s. no 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14. beban (kg). beban S (kg). kecepatan putar kincir (rpm). 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35. 0.00 0.11 0.22 0.33 0.44 0.55 0.66 0.77. 233.333 210.000 210.000 196.250 176.250 170.000 135.714 0.000. kecepatan aliran 1 m/s beban (kg). beban S (kg). kecepatan putar kincir (rpm). 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45. 0.00 0.11 0.22 0.33 0.44 0.55 0.66 0.77 0.88 0.99. 246.667 232.500 226.250 215.714 208.750 201.250 195.714 160.000 130.000 0.000. 27. kecepatan aliran 1.1 m/s beban (kg). beban S (kg). kecepatan putar kincir (rpm). 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65. 0.00 0.11 0.22 0.33 0.44 0.55 0.66 0.77 0.88 0.99 1.10 1.21 1.32 1.43. 282.857 271.429 265.000 247.500 236.250 227.143 215.714 212.500 202.500 193.750 177.500 157.500 130.000 0.000.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Tabel 4.2 Data hasil pengujian kincir dengan deflektor kecepatan aliran 0.9 m/s. no 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20. beban (kg). beban S (kg). kecepatan putar kincir (rpm). 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65. 0.00 0.11 0.22 0.33 0.44 0.55 0.66 0.77 0.88 0.99 1.10 1.21 1.32 1.43. 321.43 311.43 298.75 291.25 281.25 274.29 258.75 251.43 245.00 230.00 211.43 181.25 135.71 0.00. kecepatan aliran 1 m/s beban (kg) 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80. beban S (kg) 0.00 0.11 0.22 0.33 0.44 0.55 0.66 0.77 0.88 0.99 1.10 1.21 1.32 1.43 1.54 1.65 1.76. kecepatan putar kincir (rpm) 352.86 337.50 328.75 323.75 310.00 296.25 290.00 290.00 264.29 265.71 250.00 234.29 216.25 210.00 186.25 156.67 0.00. kecepatan aliran 1.1 m/s beban (kg). beban S (kg). kecepatan putar kincir (rpm). 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95. 0.00 0.11 0.22 0.33 0.44 0.55 0.66 0.77 0.88 0.99 1.10 1.21 1.32 1.43 1.54 1.65 1.76 1.87 1.98 2.09. 380.00 366.25 353.75 343.75 335.00 325.00 318.75 310.00 292.50 291.25 281.43 276.25 263.75 255.00 238.75 215.71 198.75 166.67 133.33 0.00. 4.2 Pengolahan data Berikut ini adalah contoh perhtungan dari data yang diambil dari tabel 4.2 kecepatan aliran 1,1 m/s dengan menggunakan deflektor pada baris ke 5. 1) Perhitungan torsi (t) Nilai torsi yang dihasilkan kincir dapat diketahui dengan menggunakan persamaan (13): 28.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. T = (S – M). (r shaft + dr ).g = (0,44 kg – 0,20 kg) . ( 0,006 m + 0,00094 m) . 9,81 = 0,016 Nm Sehingga nilai torsi yang dihasilkan kincir sebesar 0,016 Nm.. 2) Perhitungan kecepatan sudut (ω) Kecepatan sudut kincir diketahui dengan menggunakan persamaan (2):. 𝜔= 𝜔=. 2𝜋𝑛 60 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 2𝜋 335 60 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘. ω = 35,081 rad/s kecepatan sudut yang didapat sebesar 35,081 rad/s. 3) Perhitungan tip speed ratio (TSR) Diketahui kecepatan aliran air sebesar 1,1 m/s, kecepatan sudut kincir sebesar 35,081 rad/s, dan diameter kincir sebesar 0,1 m. sehingga tip speed ratio dapat diketahui menggunakan persamaan (1):. 𝜆= 𝜆=. 𝜔𝐷 2𝑣 35,081 . 0,1. 2.1,1. 𝜆 = 1,595 sehingga tip speed ratio yang dihasilkan sebesar 1,595 4) Perhitungan Daya (P) Daya yang dihasilkan oleh kincir dapat diketahui menggunakan persamaan (5): 𝑃= 𝜏𝜔 𝑃 = 0,016 . 35,081 29.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 𝑃 = 0,573 watt Sehingga daya yang dihasilkan oleh kincir sebesar 0,573 watt. 5) Koefisien torsi (Ct) Nilai koefisien torsi dapat diketahui menggunakan persamaan (3): 4𝑡. 𝐶𝑡 = 𝜌𝑣2 𝐻𝐷2 4 . 0,016. 𝐶𝑡 = 1000 .1,12 .. 0,07 . 0,12. 𝐶𝑡 = 0,077 Maka koefisien torsi yang dicapai sebesar 0,077 (7,7%) 6) Koefisien daya (Cp) Nilai koefisien daya yang dicapai kincir diketahui menggunakan persamaan (4): 2𝑃. 𝐶𝑝 = 𝜌𝐻𝐷𝑣3 2 .0,573. 𝐶𝑝 = 1000 .0,07 .0,1 .1,13 𝐶𝑝 = 0,123 Sehingga nilai koefisien daya kincir sebesar 0,123 (12,3%). 30.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4.3 Tabel hasil pengolahan data Setelah semua data diolah menggunakan persamaan-persamaan yang telah ditentukan, hasil dari pengolahan data disajikan dalam Tabel 4.3 – Tabel 4.8 Tabel 4.3 Pengolahan data kecepatan aliran 0,9 m/s tanpa deflektor ω (rad/s) 24.435 21.991 21.991 20.551 18.457 17.802 14.212 0. Torsi (Nm) 0.000 0.004 0.008 0.012 0.016 0.020 0.025 0.029. Ct 0.000 0.029 0.058 0.086 0.115 0.144 0.173 0.202. Daya (watt) 0 0.090 0.180 0.252 0.302 0.364 0.348 0. Cp 0.000 0.035 0.070 0.099 0.118 0.143 0.137 0.000. TSR efisiensi 1.357 0.000 1.222 3.521 1.222 7.041 1.142 9.871 1.025 11.820 0.989 14.251 0.790 13.652 0.000 0.000. Tabel 4.4 Pengolahan data kecepatan aliran 1 m/s tanpa deflektor ω (rad/s) 25.831 24.347 23.693 22.590 21.860 21.075 20.495 16.755 13.614 0. Torsi (Nm) 0.000 0.004 0.008 0.012 0.016 0.020 0.025 0.029 0.033 0.037. Ct 0.000 0.023 0.047 0.070 0.093 0.117 0.140 0.163 0.187 0.210. Daya (watt) 0.000 0.099 0.194 0.277 0.357 0.430 0.502 0.479 0.445 0.000. 31. Cp 0.000 0.028 0.055 0.079 0.102 0.123 0.144 0.137 0.127 0.000. TSR 1.292 1.217 1.185 1.129 1.093 1.054 1.025 0.838 0.681 0.000. efisiensi 0.000 2.842 5.530 7.909 10.205 12.298 14.352 13.689 12.711 0.000.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Tabel 4.5 Pengolahan data kecepatan aliran 1,1 m/s tanpa deflektor ω (rad/s) 29.621 28.424 27.751 25.918 24.740 23.786 22.590 22.253 21.206 20.289 18.588 16.493 13.614 0. Torsi (Nm) 0.000 0.004 0.008 0.012 0.016 0.020 0.025 0.029 0.033 0.037 0.041 0.045 0.049 0.053. Ct 0.000 0.019 0.039 0.058 0.077 0.096 0.116 0.135 0.154 0.174 0.193 0.212 0.231 0.251. Daya (watt) 0.000 0.116 0.227 0.318 0.404 0.486 0.554 0.636 0.693 0.746 0.759 0.741 0.667 0.000. Cp 0.000 0.025 0.049 0.068 0.087 0.104 0.119 0.137 0.149 0.160 0.163 0.159 0.143 0.000. TSR efisiensi 1.346 0.000 1.292 2.492 1.261 4.867 1.178 6.818 1.125 8.677 1.081 10.429 1.027 11.885 1.011 13.659 0.964 14.876 0.922 16.012 0.845 16.299 0.750 15.909 0.619 14.325 0.000 0.000. Tabel 4.6 Pengolahan data kecepatan aliran 0,9 m/s dengan deflektor ω (rad/s) 33.660 32.613 31.285 30.500 29.452 28.723 27.096 26.330 25.656 24.086 22.141 18.980 14.212 0.000. Torsi (Nm) 0.000 0.004 0.008 0.012 0.016 0.020 0.025 0.029 0.033 0.037 0.041 0.045 0.049 0.053. Ct 0.000 0.029 0.058 0.086 0.115 0.144 0.173 0.202 0.231 0.259 0.288 0.317 0.346 0.375. Daya (watt) 0.000 0.133 0.256 0.374 0.481 0.587 0.664 0.753 0.838 0.885 0.904 0.853 0.697 0.000. 32. Cp 0.000 0.052 0.100 0.146 0.189 0.230 0.260 0.295 0.329 0.347 0.354 0.334 0.273 0.000. TSR 1.870 1.812 1.738 1.694 1.636 1.596 1.505 1.463 1.425 1.338 1.230 1.054 0.790 0.000. efisiensi 0.000 5.221 10.017 14.649 18.861 22.992 26.028 29.507 32.860 34.704 35.447 33.426 27.304 0.000.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Tabel 4.7 Pengolahan data kecepatan aliran 1 m/s dengan deflektor ω (rad/s) 36.951 35.343 34.427 33.903 32.463 31.023 30.369 30.369 27.676 27.826 26.180 24.534 22.646 21.991 19.504 16.406 0.000. Torsi (Nm) 0.000 0.004 0.008 0.012 0.016 0.020 0.025 0.029 0.033 0.037 0.041 0.045 0.049 0.053 0.057 0.061 0.065. Ct 0.000 0.023 0.047 0.070 0.093 0.117 0.140 0.163 0.187 0.210 0.233 0.257 0.280 0.303 0.327 0.350 0.373. Daya (watt) 0.000 0.144 0.281 0.415 0.530 0.634 0.744 0.868 0.904 1.023 1.069 1.102 1.110 1.168 1.115 1.005 0.000. 33. Cp 0.000 0.041 0.080 0.119 0.152 0.181 0.213 0.248 0.258 0.292 0.306 0.315 0.317 0.334 0.319 0.287 0.000. TSR 1.848 1.767 1.721 1.695 1.623 1.551 1.518 1.518 1.384 1.391 1.309 1.227 1.132 1.100 0.975 0.820 0.000. efisiensi 0.000 4.125 8.036 11.871 15.155 18.104 21.266 24.811 25.841 29.228 30.555 31.498 31.716 33.366 31.869 28.722 0.000.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Tabel 4.8 Pengolahan data kecepatan aliran 1,1 m/s dengan deflektor ω (rad/s) 39.794 38.354 37.045 35.997 35.081 34.034 33.379 32.463 30.631 30.500 29.471 28.929 27.620 26.704 25.002 22.590 20.813 17.453 13.963 0.000. Torsi (Nm) 0.000 0.004 0.008 0.012 0.016 0.020 0.025 0.029 0.033 0.037 0.041 0.045 0.049 0.053 0.057 0.061 0.065 0.069 0.074 0.078. Ct 0.000 0.019 0.039 0.058 0.077 0.096 0.116 0.135 0.154 0.174 0.193 0.212 0.231 0.251 0.270 0.289 0.309 0.328 0.347 0.367. Daya (watt) 0.000 0.157 0.303 0.441 0.573 0.695 0.818 0.928 1.001 1.121 1.204 1.300 1.354 1.418 1.430 1.384 1.360 1.212 1.027 0.000. 34. Cp 0.000 0.034 0.065 0.095 0.123 0.149 0.176 0.199 0.215 0.241 0.258 0.279 0.291 0.304 0.307 0.297 0.292 0.260 0.220 0.000. TSR 1.809 1.743 1.684 1.636 1.595 1.547 1.517 1.476 1.392 1.386 1.340 1.315 1.255 1.214 1.136 1.027 0.946 0.793 0.635 0.000. efisiensi 0.000 3.363 6.497 9.469 12.305 14.922 17.562 19.926 21.487 24.070 25.842 27.903 29.063 30.440 30.693 29.712 29.200 26.017 22.038 0.000.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4.4 Grafik hasil perhitungan Hasil yang telah diperoleh kemudian di sajikan dalam bentuk grafik. Grafik yang disajikan menunjukan hubungan antara kecepatan kincir dengan torsi, Cp dengan TSR, dan Ct dengan TSR. Hubungan antara kecepatan kincir (RPM) dengan torsi. kecepatan kincir (RPM). 300 250 200 150 100 50 0 0.00. 0.01. 0.02. 0.03. 0.04. 0.05. 0.06. Torsi (Nm) kecepatan aliran 1.1 m/s. kecepatan aliran 1 m/s. kecepatan aliran 0.9 m/s. Gambar 4.1 Grafik hubungan antara kecepatan kincir (RPM) dengan torsi pada kincir tanpa deflektor. 35.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. kecepatan kincir (RPM). 400 350 300 250 200 150 100 50 0. 0.00. 0.01. 0.02. 0.03. 0.04. 0.05. 0.06. 0.07. 0.08. Torsi (Nm) kecepatan aliran 1.1 m/s. kecepatan aliran 1 m/s. kecepatan aliran 0.9 m/s. Gambar 4.2 Grafik hubungan antara kecepatan kincir (RPM) dengan torsi pada kincir dengan deflektor Berdasarkan Gambar 4.1 dan Gambar 4.2 dapat diketahui bahwa kincir yang bekerja pada aliran air 1.1 m/s menghasilkan torsi paling tinggi, baik saat menggunakan deflektor maupun saat tidak menggunakan deflektor. Sedangkan torsi tertinggi diperoleh sebesar 0,074 Nm pada kecepatan aliran 1.1 m/s dan kecepatan kincir 133 rpm (Gambar 4.2). Berdasarkan kedua gambar di atas, juga dapat dilihat bahwa penggunaan deflektor dapat meningkatkan kecepatan serta torsi maksimal dari kincir pada semua variasi kecepatan aliran. Pada saat kincir tidak diberi beban, kincir dapat berputar pada RPM paling tinggi. Kemudian kincir diberi beban secara bertahap. Pemberian beban pada kincir mengakibatkan penurunan kecepatan kincir. Dari beban maksimal yang dapat diterima kincir, dapat diketahui torsi maksimal yang dapat dihasilkan oleh kincir.. 36.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Hubungan antara koefisien daya dengan TSR 0.180 0.160 0.140. Cp. 0.120 0.100 0.080 0.060 0.040 0.020 0.000 0.000. 0.200. 0.400. 0.600. 0.800. 1.000. 1.200. 1.400. 1.600. TSR kecepatan aliaran 1.1 m/s. kecepatan aliran 1 m/s. kecepatan aliran 0.9 m/s. Gambar 4.3 Grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) dengan TSR pada kincir tanpa deflektor. 0.400 0.350 0.300. Cp. 0.250. 0.200 0.150 0.100 0.050 0.000 0.000. 0.200. 0.400. 0.600. 0.800. 1.000. 1.200. 1.400. 1.600. 1.800. 2.000. TSR kecepatan aliran 1.1 m/s. kecepatan aliran 1 m/s. kecepatan aliran 0.9 m/s. Gambar 4.4 Grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) dengan TSR pada kincir dengan deflektor. 37.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Berdasarkan Gambar 4.3 dan Gambar 4.4 dapat diketahui bahwa pada kincir tanpa deflektor koefisien daya paling tinggi didapat pada saat kincir bekerja pada kecepatan aliran 1,1 m/s dengan nilai koefisien daya sebesar 0,163 pada TSR dengan nilai 0,845. Sedangkan koefisien daya paling tinggi sebesar 0,354 pada saat kincir menggunakan deflektor pada kecepatan aliran 0.9, dengan nilai TSR sebesar 1,230. Pada gambar 4.4 koefisien daya tertinggi diperoleh saat kincir bekerja pada kecepatan aliran 0,9 m/s. hal ini menunjukan bahwa pada saat menggunakan deflektor, kincir berkerja paling efisien pada kecepatan aliran 0,9 m/s. Koefisien daya merupakan perbandingan antara daya yang dihasilkan kincir dibandingkan dengan daya yang tersedia pada air saat menabrak kincir. Daya yang tersedia pada air mengalami peningkatan, namun peningkatan. Hubungan antara koefisien torsi dengan TSR. 0.300 0.250. Ct. 0.200 0.150 0.100 0.050 0.000 0.000. 0.200. 0.400. 0.600. 0.800. 1.000. 1.200. 1.400. TSR kecepatan aliran 1.1 m/s. kecepatan aliran 1 m/s. kecepatan aliran 0.9 m/s. Gambar 4.5 Grafik hubungan antara koefisien torsi (Ct) dengan TSR pada kincir tanpa deflektor. 38.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 0.400 0.350 0.300. Ct. 0.250 0.200 0.150 0.100 0.050 0.000 0.000. 0.200. 0.400. 0.600. 0.800. 1.000. 1.200. 1.400. 1.600. 1.800. 2.000. TSR kecepatan aliran 1.1 m/s. kecepatan aliran 1 m/s. kecepatan aliran 0.9 m/s. Gambar 4.6 Grafik hubungan antara koefisien torsi (Ct) dengan TSR pada kincir dengan deflektor Berdasarkan Gambar 4.5 dan Gambar 4.6 koefisien torsi tertinggi sebesar 0,350 dicapai pada saat kincir menggunakan deflektor pada kecepatan aliran 1 m/s, serta nilai TSR sebesar 0,820. Pada kincir tanpa deflektor koefisien torsi tertinggi sebesar 0,231 pada TSR sebesar 0,619 dengan kecepatan aliran 1,1 m/s. 4.5 Perbandingan hasil penelitian Hasil penelitian yang sudah dilakukan kemudian dibandingkan dengan data penelitian yang sudah ada. Data yang digunakan sebagai pembanding dari hasil penelitian ini diambil dari penelitian yang dilakukan oleh Kailash Golecha, T.I. Eldho, dan S.V. Prabhu (2011). Data yang ditampilkan merupakan nilai tertinggi yang diperoleh pada masing-masing penelitian untuk jenis kincir yang sama (kincir satu tingkat). Data dapat dilihat pada Tabel 3.1 dan Tabel 3.2.. 39.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Tabel 3.1 Data referensi. Tanpa deflektor Dengan deflektor. Aspek rasio 0,7 0,7. Cp 0,14 0,21. Ct (pada Cp maksimal) 0,20 0,26. TSR 0,70 0,82. Tabel 3.2 Data penulis. Tanpa deflektor Dengan deflektor. Aspek rasio 0,7 0,7. Cp 0,16 0,35. Ct (pada Cp maksimal) 0,19 0,29. TSR 0,85 1,23. Berdasarkan Tabel 3.1 dan Tabel 3.2 diketahui bahwa performa kincir tanpa deflektor antara referensi dengan penulis tidak jauh berbeda. Cp terbaik didapatkan oleh penulis dengan nilai 0,16, sedangkan nilai Ct terbaik diperoleh referensi dengan nilai 0,20. Untuk kincir dengan deflektor performa terbaik dicapai oleh penelitian penulis, dengan peningkatan sebesar 66,7% dari Cp yang dicapai referensi. Nilai Cp penuis mencapai 0,35 pada TSR 1,23, dan nilai Ct sebesar 0,29. Berdasarkan data di atas, dapat disimpulkan bahwa kincir Savonius dapat bekerja lebih baik pada saluran air tertutup.. 40.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB V Kesimpulan dan saran 5.1 Kesimpulan Dari penelitian yang dilakukan terhadap kincir air Savonius pada kecepatan aliran 0,9 m/s; 1 m/s; dan 1,1 m/s menggunakan deflektor dan tanpa deflektor, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Perbedaan kecepatan aliran dan penggunaan deflektor pada kincir air Savonius dapat mempengaruhi Cp kincir. Pada kincir tanpa deflektor penambahan kecepatan aliran dapat meningkatkan koefisien daya. Koefisien daya tertinggi saat kincir tidak menggunakan deflektor diperoleh pada kecepatan aliran 1,1 m/s dengan nilai sebesar 0,163. Pada kincir dengan deflektor, koefisien daya tertinggi diperoleh saat kincir bekerja pada kecepatan aliran 0,9 m/s dengan nilai sebesar 0,354. 2. Penggunaan deflektor meningkatkan koefisien torsi pada semua variasi kecepatan. Pada kecepatan aliran 0,9 m/s kincir tanpa deflektor memperoleh koefisien torsi tertinggi sebesar 0,144, kemudian saat menggunakan deflektor pada kecepatan aliran yang sama(0,9 m/s) memperoleh koefisien torsi kincir sebesar 0,288 (meningkat 100% dari kincir tanpa deflektor). Koefisien torsi tertinggi diperoleh kincir saat menggunakan deflektor, dengan nilai sebesar 0,303 pada kecepatan aliran 1 m/s. 3. Penggunaan deflektor dapat meningkatkan TSR yang dicapai oleh kincir. Pada kincir tanpa deflektor TSR paling tinggi diperoleh dengan nilai 1,357. Pada kincir dengan deflektor TSR paling tinggi dicapai kincir dengan nilai sebesar 1,870.. 41.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 5.2 Saran Berdasarkan penelitian yang dilakukan terhadap kincir air Savonius, ada beberapa saran yang dapat diberikan, antara lain: 1. Material dari bak penampung aliran air dapat diganti menggunakan bahan yang lebih tahan air. 2. Pada saluran air dapat diperbaiki untuk mengurangi kebocoran. 3. Pada pintu masuk aliran pada bak penampung dapat diberi filter agar sampah dari sungai tidak masuk ke dalam saluran air, yang nantinya dapat mengganggu kinerja kincir air.. 42.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Daftar Pustaka. Ali, M. H. (2013). Experimental Comparison Study for Savonius Wind Turbine of Two & Three Blades At Low Wind Speed . International Journal of Modern Engineering Research (IJMER) , 2978-2986. Golecha, k., Eldho, T.I., Prabhu, S.V. (2011). Influence of the deflector plate on the performance of modified Savonius water turbine. Applied Energy 88, 3207–3217. Golecha, k., Eldho, T.I., Prabhu, S.V. (2012). Performance Study of Modified SavoniusWater Turbine with Two Deflector Plates. International Journal of Rotating Machinery 2012, 1-12. Kamoji, M.A., Kedare, S.B., & Prabhu, S.V. (2009). Experimental investigations on single stage modified Savonius rotor. Applied Energy 86, 1064–1073. Pamungkas, S. F., Wijayanto, D. S., Saputro, H., & Widiastuti, I. (2018). Performance ‘S’ Type Savonius Wind Turbine with Variation of Fin Addition on Blade. Materials Science and Engineering 288, 1. Pope, k., Dincer, I., Naterer, G.F.. (2010). Energy and Energy Efficiency. Comparison of Horizontal and Vertical Axis Wind Turbines. Renew. Energy 35, 2102–2113. Prasetyo, A., Kristiawan, B., Danardono, D., & Hadi, S. (2018). The Effect of Deflector Angle in Savonius Water Turbine with Horizontal Axis on the Power Output of Water Flow in Pip. International Conference on Science (ICOS) , 1-5. sahim, K., Ihtisan, K., Santoso, D., & Sipahutar, R. (2014). Experimental Study of Darrieus Savonius Water Turbine with Deflector: Effect of Deflector on the Performance. Hindawi Publishing Corporation 2014, 1-6.. 43.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Tian, Wenlong., Song, B., VanZwieten, J. H., & Pyakurel, P. (2015) Computational Fluid Dynamics Prediction of a Modified Savonius Wind Turbine with Novel Blade Shapes. Energies 8, 7916. Wenehenubun, F., Saputra, A., & Sutanto, H. (2015) An experimental study on the performance of Savonius wind turbines related with the number of blades. Energy Procedia 68, 299.. 44.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Lampiran 1: dokumentasi pengambilan data. 45.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Lampiran 2: foto alat ukur Tachometer. Lampiran 2: foto alat ukur currentmeter. 46.