Kincir air poros vertikal tipe Savonius dua sudu terbuka dengan menggunakan deflektor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. KINCIR AIR POROS VERTIKAL TIPE SAVONIUS DUA SUDU TERBUKA DENGAN MENGGUNAKAN DEFLEKTOR. Skripsi. Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin. Diajukan oleh : REZA PERDANA ABADI NIM : 135214022. PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2018.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. KINCIR AIR POROS VERTIKAL TIPE SAVONIUS DUA SUDU TERBUKA DENGAN MENGGUNAKAN DEFLEKTOR. Skripsi. Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin. Diajukan oleh : REZA PERDANA ABADI NIM : 135214022. PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2018 i.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. VERTICAL AXIS WATERWHEELS TYPE SAVONIUS TWO OPEN BLADES USING DEFLECTOR. A Thesis. Presented as Partitial Fulfilment of the Requirement As to Obtain the Degree of Sarjana Teknik Mechanical Engineering Study Program. Written by : REZA PERDANA ABADI Student ID : 135214022. MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2018 ii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. iii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. iv.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. v.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. vi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. ABSTARK. Pada zaman modern kebutuhan energi semakin meningkat setiap tahunnya, terutama pada kebutuhan teknologi. Penghasil energi di Indonesia pada saat ini masih menggunakan bahan bakar fosil yang berkisar antara 95% pada pembangkit tenaga listrik. Oleh karena itu sumber energi terbarukan ramah lingkungan menjadi pilihan yang sangat bagus untuk dikembangkan dan diteliti. Penelitian ini akan meneliti energi terbarukan air, yaitu pada aliran saluran sempit seperti sungaisungai kecil atau saluran-saluran kecil dengan menggunakan rotor Savonius. Model kincir air rotor Savonius yang diteliti menggunakan rotor Savonius dua sudu terbuka e = e’ ≠ 0 dengan aspect ratio (α) adalah 1, overlap ratio (β) adalah 0,25, tinggi rotor (H) adalah 0,1 m, diameter rotor (D) adalah 0,1 m, diameter sudu (d) adalah 0,05588 m, dan dengan kecepatan aliran air (U) adalah 0,75 m/s, 0,9 m/s dan 1,1 m/s di dalam saluran air buatan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mencari Koefisien torsi (𝐶𝑚), koefisien daya (Cp), Tip Speed Ratio (TSR) (λ), daya yang dihasilkan (P), dan pengaruh penggunaan deflektor pada rotor Savonius. Dari hasil penelitian “Kincir Air Poros Vertikal Tipe Savonius Dua Sudu Terbuka Dengan Menggunakan Deflektor”, berdasarkan data yang diperoleh hasil tertinggi selalu hasil yang menggunakan deflektor, hasil tertinggi pada koefisien daya (Cp) adalah 0,715 dengan Tip Speed Ratio (TSR) 0,789 pada kecepatan aliran air 0,75 m/s, hasil tertinggi pada koefisien torsi (Cm) adalah 1,256 dengan Tip Speed Ratio (TSR) 0,230 pada kecepatan aliran air 0,75 m/s, hasil tertinggi pada torsi (T) adalah 0,215 Nm dengan kecepatan putaran (rpm) 32 pada kecepatan aliran air 1,1 m/s, dan hasil tertinggi pada daya (P) adalah 1,664 watt dengan kecepatan putaran (rpm) 108 pada kecepatan aliran air 1,1 m/s.. vii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. ABSTRACT Energy needs are increasing every year, especially on technology needs. Energy source in Indonesia at this time still use fossil fuels that range between 95% in power plants. An environmentally friendly renewable energy source becomes an excellent choice to be developed and researched. This research will researching the renewable energy of water that flow on narrow channels such as small rivers or small ducts using Savonius rotor. The design of Savonius rotor waterwheels that researching using the Savonius rotor with two open blades e = e '≠ 0 with the aspect ratio (α) is 1, the overlap ratio (β) is 0,25, the rotor height (H) is 0.1 m, the diameter of rotor (D) is 0,1 m, the diameter of the blade (d) is 0,05588 m, and with water flow rate (U) is 0,75 m/s, 0,9 m/s and 1,1 m/s in an artificial aqueduct. The purpose of this research is to find the coefficient of torque (Cm), power coefficient (Cp), Tip Speed Ratio (TSR), power generated (P), and influence of deflector usage on Savonius rotor. The research result from "Vertical Axis Waterwheels Type Savonius Two Open Blades Using Deflector", based on data obtained the highest results are always results that using deflectors, the highest result on power coefficient (Cp) is 0,715 with Tip Speed Ratio (TSR) 0,789 at water flow speed of 0,75 m/s, the highest result on the torque coefficient (Cm) is 1,256 with the Tip Speed Ratio (TSR) 0,230 at water flow speed of 0,75 m/s, the highest result on torque (T) is 0,215 Nm with revolution per minute ( rpm) is 32 at a water flow speed of 1,1 m/s, and the highest result at power (P) is 1,664 watt with a revolution per minute (rpm) is 108 at water flow speed of 1,1 m/s.. viii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. KATA PENGANTAR Dengan rasa sangat bersyukur, tugas ini akhirnya yang berjudul “KINCIR AIR POROS VERTIKAL TIPE SAVONIUS DUA SUDU TERBUKA DENGAN MENGGUNAKAN DEFLEKTOR” dapat terselesaikan. Tugas ini adalah sebagai syarat untuk mencapat derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada pihak : 1. Sudi Mungkasi, Ph.D. Selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 2. Ir. PK. Purwadi, M.T. selaku ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 3. RB. Dwiseno Wihadi, S.T., M.Si. selaku pembimbing tugas akhir. 4. Ir. Rines, M.T. Selaku kepala laboratorium Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 5. Doddy Purwadianto, M.T. selaku kepala laboratorium angin Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 6. Kepada keluarga saya yang selalu memberikan dukungan kepada saya. 7. Segenap staf pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis, sehingga sangat berguna dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 8. Segenap staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma. 9. Kepada rekan-rekan mahasiswa khusus angkatan 2013 dan 2014 yang telah memberikan masukan-masukan dan dorongan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 10. Serta semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu yang telah ikut membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.. ix.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. x.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR SIMBOL. Simbol. Keterangan. Satuan / unit. a. Lebar sisi saluran air. m. A. Luas penampang. m2. Cp. Koefisien daya. Cm. Koefisien torsi. D. Diameter rotor. m. d. Diameter sudu. m. Df. Diameter plat terluar rotor. m. DH. Luas penampang saluran air. m. EK. Energi Kinetik. Joule. EP. Energi Potensial. Joule. e. Jarak celah dua sudu. m. e’. Jarak celah dua sudu. m. F. Gaya penimbangan. N. 𝑔. Percepatan gravitasi. m/s2. h. Ketinggian permukaan air ke dasar air. m. H. Tinggi rotor. m. L. Panjang lengan rem. m. LH. Panjang saluran air agar aliran laminer. m. m. Massa. kg. 𝑚̇. Massa air yang mengalir per satuan waktu. n. Putaran kincir per menit. 𝑝. Tekanan udara. P. Daya. watt. Q. Debit aliran fluida. m3/s. Re. Angka Reynold. T. Torsi. Nm. U. Kecepatan aliran air. m/s. kg/s. Pa. xi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Z. Beda ketinggian antara dua titik 1 dan 2. α. Aspect Ratio. β. Overlap Ratio. λ. Tip Speed Ratio. 𝜌. Massa jenis fluida. kg/m3. 𝜇. Viskositas dinamik fluida. Ns/m2. 𝜔. Kecepatan sudut. rad/s. 𝛾. Berat jenis fluida. N/m3. xii. m.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR ISI Halaman judul ………………………………………………..………………. i. Tittle page …………………………………………………………………….. ii. Pengesahan ……………………………………………………….…………... iii. Pernyataan Keaslian Tugas Akhir…………………………………………... v. Lembar pernyataan persetujuan publikasi…………………………………. vi. Abstrak …………………………………………………………………..…. .. vii. Abstract ..……………………………………………………………..……… viii Kata Pengantar ………………………………………………………………. ix. Daftar simbol …………………………………………………………………. xi. Daftar isi ………………………………………………………………...…… xiii Daftar Gambar ………………………………………………….................... xiv. Daftar Tabel …………………………………………………………............. xv. BAB I PENDAHULUAN …………………………………………................ 1. 1.1. Latar Belakang ………………………………………….…………..…. 1. 1.2. Perumusan Masalah ………………………………………..…………. 4. 1.3. Tujuan Penelitian ……………………………………………………... 4. 1.4. Manfaat Penelitian ……………………………………………….……. 5. 1.5. Batasan Masalah …………………………………………..…………. 5. BAB II DASAR TEORI DAN KEPUSTAKAAN ……………….................... 6. Dasar Teori ………………………………………………………..……. 6. 2.1.1. Energi air ...…………………………..…………………………………. 6. 2.1.2. Daya Kincir ……………….………..…………………………………... 7. 2.1.3. Kincir air tipe Savonius ……………………………………..……….... 8. 2.1.4. Landasan teori rotor Savonius…………..…………………………….... 9. 2.1.5. Teori kontinuitas ……………………….……………………….……... 10. 2.1.6. Aliran laminer di dalam saluran tertutup………………………………. 11. 2.2. Tinjauan Pustakaan….…………………..…………………………….. 12. 2.1. xiii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB III METODE PENELITIAN ………………………………………..... 14. 3.1. Penelitian …………………………………………………………….... 15. 3.2. Alat dan Bahan …………………….………………............................. 16. 3.2.1. Skema set up alat eksperiman ……..………………..….……………... 16 3.2.2. Spesifikasi dan keterangan alat ………..………………………….…… 17 a. Rotor Savonius……….……………………………………………... 17. b. Deflektor ………………………………..……………………….…. 18. c. Saluran air ……………..………………………………………..…. 19. d. Tangki air pengatur kecepatan aliran .……………….……………... 21. e. Rem torsi ………………………………………………………....... 22. 3.2.3. Alat ……...……………………………………….………………….... 24. 3.3. Diagram alir penelitian……………………………………………….... 25. 3.4. Langkah penelitian ….………………………………………………... 26. 3.5. Analisa data …………………………………………………………... 26. BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN…………………... 28. 4.1. Data hasil percobaan…………………………..……………………... 28. 4.2. Pengolahan data dan perhitungan………………..………………....... 30. 4.3. Tabel hasil pengolahan data dan perhitungan………..............………. 32. 4.3.1. Tabel hasil pengolahan data tanpa deflektor…………………………. 32. 4.3.2. Tabel hasil pengolahan data dengan deflektor……………….……….. 34. 4.4. Grafik hasil perhitungan…………………………………………….... 37. 4.4.1. Grafik hubungan antara torsi dengan kecepatan putar kincir................. 37. 4.4.2. Grafik hubungan antara koefisien daya kincir dengan Tip Speed Ratio. 39. 4.4.3. Grafik hubungan antara koefisien torsi kincir dengan Tip Speed Ratio. 41. 4.4.4. Grafik hubungan antara daya (watt) kincir dengan kecepatan putar (rpm)………………………………………………………………….. 43. 4.5. Pembahasan ………………………………………………………….. 45. 4.6. Perbandingan hasil penelitian ………………………………………... 47. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ……………………………………... 49. 5.1. Kesimpulan …………………………………………………………... 49. 5.2. Saran …………………………………………………………………. 50. xiv.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………... 51. LAMPIRAN ………………………………………………………………….. 53. DAFTAR GAMBAR. Gambar 2.1. Diagram Betz Limit. (Sumber : Johnson, 2006, hal. 18)………. Gambar 2.2. Rotor Savonius dengan gaya drag celah sudu tertutup tipe U. (Sumber : Frederikus W, 2014, hal. 299)…………………….. Gambar 2.3. 7. 8. Skema dari rotor Savonius tipe U. (Rotor Savonius konvensional: e ≠ 0 dan e’ ≠ 0 ). (Sumber : Menet, 2004)…... 9. Gambar 2.4. Deflektor pada aliran fluida ………………………………….. 10. Gambar 2.5. Saluran air persegi tertutup sama sisi ………………………... 11. Gambar 3.1. Bagian utama set up spesimen penelitian.……………………. 15. Gambar 3.2. Gambar skema proses penelitian berlangsung………............... 16. Gambar 3.3. Gambar rotor savonius penelitian…………………………….. 17. Gambar 3.4. Struktur rotor Savonius dengan Deflektor pada aliran fluida. (a) deflektor, (b) rotor Savonius, dan (c) fluida yang mengalir.. 18. Gambar 3.5. Gambar konstruksi deflektor.……………………………..….... 19. Gambar 3.6. Gambar Saluran air terbuat dari akrilik 5mm sepanjang 2 meter 20. Gambar 3.7. Gambar ukuran tangki air pengatur kecepatan aliran…………... 21. Gambar 3.10 Gambar Desain alat rem torsi………………………………….. 22 Gambar 3.11 Gambar skema alat rem torsi………………………………....... 23 Gambar 4.1. Gambar set up metode penelitian oleh mabrouki dkk 2014……. 48. DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Tabel spesifikasi rotor …………….………………………….. 17. Tabel 3.2. Tabel alat dan bahan…………………………………………... 24. Tabel 4.1. Tabel pengambilan data tanpa deflektor ……………………... 28. Tabel 4.2. Tabel pengambilan data dengan deflektor………………….... 29. Tabel 4.3. Tabel pengolahan data tanpa deflektor kecepatan aliran air 0,75 m/s...................................................................................... xv. 32.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Tabel 4.4. Tabel pengolahan data tanpa deflektor kecepatan aliran air 0,9 m/s…………………………………………………………. 32. Tabel 4.5. Tabel pengolahan data tanpa deflektor kecepatan aliran air 1,1 m/s…………………………………………………………. 33. Tabel 4.6. Tabel pengolahan data dengan deflektor kecepatan aliran air 0,75 m/s………………………………………………………... Tabel 4.7. 34. Tabel pengolahan data dengan deflektor kecepatan aliran air 0,9 m/s…………………………………………………………. 35. Tabel 4.8. Tabel pengolahan data dengan deflektor kecepatan aliran air 1,1 m/s………………………………………………………..... 36. Tabel 4.9. Tabel dimensi alat penelitian………………………………….. 47. Tabel 4.10. Tabel perbandingan data penelitian terdahulu dengan penulis... 48. xvi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar belakang masalah Pada zaman modern, energi listrik menjadi kebutuhan yang penting di dalam kehidupan manusia terutama pada penggunaan teknologi, tingginya peningkatan penggunaan teknologi membuat kebutuhan energi listrik semakin meningkat setiap tahunnya. Di Indonesia peningkatan kebutuhan listrik diperkirakan mencapai 6% per tahunnya (Outlook Energi Indonesia 2016). Energi listrik di Indonesia yang dihasilkan rata-rata masih menggunakan generator dengan sumber bahan bakar energi fosil berupa batubara, minyak bumi dan gas alam yang keseluruhannya berkisar 76,8% (Outlook Energi Indonesia 2016). Sumber energi berbahan bakar fosil memiliki masalah sendiri keterbatasan ketersediaannya di alam dan memiliki dampak buruk yang cukup berpengaruh terhadap lingkungan. Emisi CO2 menyebabkan polusi dan pemanasan global. Pemakaian energi berbahan bakar fosil berlebih menjadi masalah tersendiri bagi Indonesia. terutama pada keterbatasan sumber daya alam Indonesia yang terusmenerus dipakai dan juga diekspor terus menguras ketersedian bahan bakar fosil di alam. Pengaruh terhadap lingkungan juga menjadi masalah yang perlu diperhatikan pada tahun-tahun yang akan datang. Sumber penghasil energi ramah lingkungan atau energi terbarukan menjadi sebuah pilihan yang cukup bagus. Mengatasi masalah terhadap pengaruh buruk penggunaan bahan bakar fosil, energi ramah lingkungan ini menjadi pilihan yang bagus karena sumber energi yang diambil berjumlah tidak terbatas dan tidak memiliki dampak yang sangat besar terhadap lingkungan, sumber energi ini berasal dari sumber daya alam yang berlimpah berupa energi angin, energi air, energi surya, energi laut dan energi panas bumi. Di luar Indonesia ada beberapa negara-negara yang telah menggunakan energi terbarukan yang ramah lingkungan sebagai penghasil kebutuhan energi listrik nasional negara mereka sebesar 90%-100% seperti Scotland, United Kingdom, Costa Rica, German,. 1.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Norway, Denmark, New Zealand, Tokelau, Uruguay, Paraguay dan Spain (Spanyol). Pembangkit listrik tenaga air atau (PLTA) adalah pembangkit yang mengandalkan energi potensial dan kinetik dari air untuk menghasilkan energi listrik. Pada tahun 2015 tenaga air menghasilkan 16.6% total listrik dunia dan 70% dari seluruh energi terbarukan, dan diperkirakan akan naik 3.1% per tahun sampai 25 tahun ke depan. Tenaga air dihasilkan di 150 negara, dan kawasan Asia-Pasifik menghasilkan 33% tenaga air global tahun 2013. China adalah penghasil energi dengan tenaga air terbesar (920 TWh tahun 2013) menyumbang 16,9% kebutuhan listrik domestik. Ongkos listrik tenaga air relatif rendah, menjadikannya sumber yang kompetitif untuk energi terbarukan. Pembangkitnya tidak menghabiskan air, tidak seperti pembangkit batu bara atau gas. Ongkos listrik rata-rata untuk pembangkit berukuran lebih dari 10 megawatt adalah 3 - 5 sen dolar AS per kilowatt-jam. Dengan bendungan dan reservoir juga membuatnya sumber listrik yang fleksibel karena listrik yang dihasilkan dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai kebutuhan. Ketika sebuah kompleks tenaga air dibangun, maka tidak menghasilkan limbah langsung dan tingkat gas rumah kaca yang relatif lebih rendah daripada pembangkit listrik berbahan bakar fosil. Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah generator yang dihubungkan ke turbin yang digerakkan oleh tenaga kinetik dari air. Namun, secara luas, pembangkit listrik tenaga air tidak hanya terbatas pada air dari sebuah waduk atau air terjun, melainkan juga meliputi pembangkit listrik yang menggunakan tenaga air dalam bentuk lain seperti tenaga ombak. Mikrohidro atau yang dimaksud dengan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH), adalah suatu pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan tenaga air sebagai tenaga penggeraknya seperti, saluran irigasi, sungai atau air terjun alam dengan cara memanfaatkan tinggi terjunan (head) dan jumlah debit air. Mikrohidro merupakan sebuah istilah yang terdiri dari kata mikro yang berarti kecil dan hidro yang berarti air. Secara teknis, mikrohidro. 2.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. memiliki tiga komponen utama yaitu air (sebagai sumber energi), turbin dan generator.. Mikrohidro mendapatkan energi dari aliran air yang memiliki. perbedaan ketinggian tertentu.. Pada dasarnya, mikrohidro memanfaatkan. energi potensial jatuhan air (head). Semakin tinggi jatuhan air maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik. Di samping faktor geografis (tata letak sungai), tinggi jatuhan air dapat pula diperoleh dengan membendung aliran air sehingga permukaan air menjadi tinggi. Air dialirkan melalui sebuah pipa pesat kedalam rumah pembangkit yang pada umumnya dibagun di bagian tepi sungai untuk menggerakkan turbin atau kincir air mikrohidro. Energi mekanik yang berasal dari putaran poros turbin akan diubah menjadi energi listrik oleh sebuah generator. Mikrohidro bisa memanfaatkan ketinggian air yang tidak terlalu besar, misalnya dengan ketinggian air 2.5 meter dapat dihasilkan listrik 400 watt. Relatif kecilnya energi yang dihasilkan mikrohidro dibandingkan dengan PLTA skala besar, berimplikasi pada relatif sederhananya peralatan serta kecilnya areal yang diperlukan guna instalasi dan pengoperasian mikrohidro. Hal tersebut merupakan salah satu keunggulan mikrohidro, yakni tidak menimbulkan kerusakan lingkungan. Perbedaan antara Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) dengan mikrohidro terutama pada besarnya tenaga listrik yang dihasilkan, PLTA di bawah ukuran 200 KW digolongkan sebagai mikrohidro. Dengan demikian, sistem pembangkit mikrohidro cocok untuk menjangkau ketersediaan jaringan energi listrik di daerah-daerah terpencil dan pedesaan. Sungai-sungai atau selokan air dengan aliran air yang rendah dan potensi ketinggian air yang rendah memiliki Energi Kinetik yang rendah dan sulit untuk digunakan sebagai energi mekanik untuk menggerakkan kincir, namun tidak berarti tidak bisa dimanfaatkan sebagai sumber energi, aliran air ini tetap bisa dimanfaatkan dengan maksimal dengan menggunakan alat yang sesuai dan tepat, seperti membuat penampungan air dan saluran air. Kincir jenis Savonius menjadi pilihan untuk memanfaatkan sumber-sumber tersebut dengan luas aliran yang sempit. Seperti pada penelitian A.C. Purnama et al, 2013, pada Rancang Bangun Turbin Air Sungai Poros Vertikal Tipe. 3.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Savonius Dengan Menggunakan Deflektor dengan rotor Savonius tertutup tanpa Deflektor, Dengan hasil yaitu; pada kecepatan aliran adalah 0,30 ; 0,57 ; 0,85 dan 1,08 meter per detik, tanpa Deflektor mendapat Koefisien Daya sebesar 0,04 ; 0,10 ; 0,06 dan 0,05, dengan Deflektor Koefisien Daya sebesar 0,12 ; 0,13 ; 0,08 dan 0,06 untuk rotor Savonius satu tahap celah sudu tertutup. Pada penelitian I. Mabrouki, Z. Driss, dan M. S. Abid, 2014, Experimental Investigation of the Height Effect of Water Savonius Rotors, International Journal of Mechanics and Applications. Dengan hasil yaitu mendapat koefisien daya max sebesar 0,19 untuk tinggi rotor 100 mm, 0,047 untuk tinggi rotor 200mm. koefisien torsi max sebesar 0,155 untuk tinggi rotor 100mm dan 0,024 untuk tinggi rotor 200mm.. 1.2 Perumusan masalah Pada penelitian ini akan meneliti kincir air poros vertikal tipe Savonius dua sudu celah terbuka tipe U dengan tinggi dan diameter kincir adalah 10 cm, dengan variasi kecepatan aliran fluida 0,75 m/s, 0,9 m/s dan 1,1 m/s dengan menggunakan deflektor dan tanpa deflektor pada saluran air buatan.. 1.3 Tujuan penelitian Berdasarkan latar belakang dan perumusan masalah pada permasalahanpermasalahan oleh rekayasa energi air pada aliran air rendah, penelitian ini berjutuan untuk : 1) Mengetahui potensi koefisien daya (Cp) yang dapat dihasilkan dengan kincir air poros vertikal tipe Savonius dua sudu terbuka tipe U dengan menggunakan deflektor pada aliran air yang berkecepatan rendah atau aliran air yang memiliki potensi ketinggian yang rendah. 2) Mengetahui pengaruh penggunaan deflektor dan variasi kecepatan terhadap Koefisien torsi (𝐶𝑚), koefisien daya (Cp), dan Tip Speed Ratio (TSR) (λ) pada kincir air. 3) Membandingkan hasil penelitian dengan hasil penelitian oleh para peneliti terdahulu yang digunakan sebagai referensi.. 4.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 1.4 Manfaat penelitian Manfaat-manfaat yang diharapkan penulis dengan penelitian ini yaitu : 1) Menambah kepustakaan teknologi tentang pemanfaatan sumber daya energi air dengan kincir air poros vertikal tipe Savonius dua sudu terbuka tipe U dengan menggunakan deflektor. 2) Mengetahui potensi koefisien daya yang dihasilkan oleh kincir air tipe Savonius pada kecepatan aliran air yang rendah atau potensi ketinggian air yang rendah. 3) Hasil penelitian dapat digunakan sebagai data-data dasar dalam menerapkan penggunaan kincir air tipe Savonius pada sungai dengan aliran air yang rendah dan potensi ketinggian yang rendah. 4) Ikut serta dalam upaya memasyarakatkan pemanfaatan energi alternatif. 5) Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi referensi untuk membantu dalam penggunaan kincir air dan dalam penelitian selanjutnya.. 1.5 Batasan masalah Dalam penelitian ada beberapa hal yang dibatasi oleh penulis, yaitu : 1) Material yang digunakan tidak membahas masalah korosi. 2) Ukuran desain dan model kincir tidak dapat dirubah. 3) Penelitian dilakukan dengan pengoperasikan model kincir air pada saluran air yang telah dirancang. 4) Pengambilan data hanya dilakukan dengan membuat simulasi menggunakan aliran saluran buatan. 5) Kecepatan aliran air terbatas oleh kondisi sungai. 6) Tinggi air diabaikan.. 5.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB II DASAR TEORI DAN KEPUSTAKAAN. 2.1 Dasar teori 2.1.1.Energi air Aliran air yang mengalir ini memiliki energi yang dapat digunakan, energi ini adalah Energi Kinetik yang akan dapat digunakan menjadi energi mekanik untuk menggerakkan alat seperti kincir air. Energi yang terdapat dalam aliran air adalah Energi Kinetik, Energi Potensial, dan Energi Aliran. Energi Kinetik : Energi kinetik adalah energi yang berkaitan dengan benda-benda bergerak. Ketika sebuah benda bergerak, ada energi yang berkaitan dengan objek tersebut. Energi berasal dari massa suatu objek yang bergerak dengan kecepatan tertentu, energi kinetik dapat dirumuskan sebagai berikut: 1 𝐸𝐾 = 2 𝑚̇𝑈 2 (1) Energi Potensial : Energi potensial adalah energi yang memperngaruhi benda karena posisi (ketinggian) benda tersebut yang mana kecenderungan tersebut menuju tak terhingga dengan arah dari gaya yang ditimbulkan dari energi potensial tersebut. Persamaan energi potensial dapat dirumuskan sebagai berikut: 𝐸𝑃 = 𝑚̇𝑔ℎ (2) Energi Mekanik adalah energi yang muncul saat suatu alat menangkap Energi Kinetik dan Energi Potensial pada aliran fluida. 𝐸𝑀 = 𝐸𝐾 + 𝐸𝑃. (3). Jika Energi Kinetik, Energi Potensial, dan Energi Aliran disubstitusikan dan disederhanakan, maka akan menjadi persamaan Bernoulli : 𝑍1 +. 𝑝1 𝛾. 𝑈2. + 2𝑔1 = 𝑍2 +. 𝑝2 𝛾. 𝑈2. + 2𝑔2. (4). Dengan Z adalah beda ketinggian antara dua titik 1 dan 2, 𝑝 adalah tekanan, g adalah percepatan gravitasi bumi, U adalah kecepatan aliran fluida, dan 𝛾 adalah berat jenis fluida.. 6.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 2.1.2.Daya kincir Daya kincir adalah daya yang dihasilkan oleh poros kincir akibat daya fluida yang melintasi sudu-sudu kincir. Pada tahun 1919 seorang fisikawan Jerman, Albert Betz, menyimpulkan bahwa tidak pernah ada turbin yang dapat mengkonversikan energi kinetik fluida 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 Bezt. Batasan ini tidak ada hubungannya dengan ketidak efisienan pada generator, tapi lebih kepada turbin angin itu sendiri. Hubungan diagram Betz dengan Rotor Savonius adalah seberapa besar koefisien daya (Cp) dan Tip Speed Ratio (TSR) yang dapat dihasilkan oleh rotor Savonius yang seharusnya. Diagram Betz ini adalah diagram yang diteliti dengan aliran fluida yaitu angin sebagai mediumnya, pada penelitian ini menggunakan aliran fluida yaitu air sebagai mediumnya.. Gambar 2.1 : Diagram Betz Limit. (Sumber : Johnson, 2006, hal. 18). 7.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 2.1.3.Kinci air tipe Savonius Rotor Savonius diciptakan oleh Sirgurd Johannes Savonius pada tahun 1922. Sebagai rotor vertikal sederhana, rotor Savonius bekerja karena terjadinya perbedaan gaya antara masing-masing sudu. Rotor ini dapat dimanfaatkan pada aliran sungai-sungai dengan kecepatan aliran yang rendah dan potensi ketinggian yang rendah tanpa harus memakan banyak ruang dan rotor ini mampu mendapat koefisien daya yang cukup tinggi pada aliran air dengan kondisi tersebut.. Gambar 2.2 : Rotor Savonius dengan gaya drag celah sudu tertutup tipe U. (Sumber : Frederikus W, 2014, hal. 299). Bagian cekung sudu rotor ini menangkap dan mengkonversikan energi kinetik yang dihasilkan oleh aliran fluida yang berupa udara atau air. Selanjutnya energi yang ditangkap dijadikan energi gerak untuk menggerakkan rotor Savonius dengan arah gerakan rotasi. Bentuk dari sudu rotor Savonius memiliki gaya drag yang sedikit saat bergerak akibar aliran fluida atau Fcovex dibandingkan dengan sudu yang bergerak oleh aliran fluida atau Fconvace. Rotor ini terdiri dari dua sudu dengan membentuk seperti huruf S jika dilihat dari atas. Prinsip kerja rotor Savonius vertikal yaitu.. Ketika rotor berputar sekitar. sepertiga dari revolusinya, sudu yang terbuka menerima aliran fluida akan berada dibelakang, kemudian sudu selanjutnya akan berputar dan menerima aliran fluida, proses ini akan terus berulang-ulang selama ada aliran fluida. Rotor Savonius terdiri dari tiga bagian utama yaitu: plat, poros, dan sudu.. 8.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Gambar 2.3 : Skema dari rotor Savonius tipe U. (Rotor Savonius konvensional: e ≠ 0 dan e’ ≠ 0 ). (Sumber : Menet, 2004). 2.1.4. Landasan teori rotor Savonius Peforma dari kincir Savonius Peforma dari kincir model Savonius dapat ditentukan dengan persamaanpersamaan berikut: a) Tip Speed Ratio (λ) Tip Speed Ratio λ atau TSR pada kincir angin (pada kasus ini pada kincir aliran air) adalah rasio antara kecepatan rotasi pada ujung sudu dan kecepatan aktual dari aliran air yang akan kemudian berpengaruh terhadap kecepatan putar rotor (Hayashi et al., 2005). Tip Speed Ratio λ atau TSR dengan menggunakan ukuran diameter rotor dapat didefinisikan sebagai berikut: λ= 𝜔=. 9. 𝜔𝐷 2𝑈 2𝜋𝑛 60 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘. (5) (6).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Dengan U adalah kecepatan aliran masuk fluida, 𝜔 adalah kecepatan sudut, n adalah rotasi per menit (rpm) rotor dan D adalah diameter rotor. b) Koefisien torsi (Cm) dan koefisien daya (Cp) Koefisien torsi dan koefisien dari dari peforma rotor. (Mabrouki et al. 2014) 𝐶𝑚 = 𝐶𝑝 =. 4𝑇 𝜌𝐻𝐷 2 𝑈 2 2𝑃 𝜌𝐻𝐷𝑈 3. 𝑃 = 𝑇𝜔 𝑇 = 𝐹𝐿. (7) (8) (9) (10). Dengan Cm adalah koefisien torsi dari rotor dan Cp adalah koefisien dari peforma rotor (daya), dengan 𝜌 adalah massa jenis fluida, dengan T adalah torsi, D adalah diameter rotor, H adalah tinggi rotor, P adalah daya keluaran rotor, F adalah gaya yang dihasilkan yaitu beban dikalikan gravitasi, L adalah panjang lengan torsi dan U adalah kecepatan aliran fluida.. c) Efisiensi kincir Savonius ɳ𝑘𝑖𝑛𝑐𝑖𝑟 = 𝐶𝑝 ∗ 100%. (11). 2.1.5. Teori kontinuitas. Gambar 2.4 : Deflektor pada aliran fluida. Dengan L1 adalah lebar masukan pada konstruksi, L2 adalah lebar keluaran konstruksi, dan Q adalah debit aliran.. 10.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Peningkatan kecepatan aliran fluida karena penyempitan luas ruang keluaran aliran fluida dapat dihitung dengan persamaan berikut: Dengan persamaan kekekalan massa 𝑚̇2 = 𝑚̇1 jika A2 < A1 maka U2 > U1 𝑄 = 𝐴𝑈. (12). 𝑄1 = 𝑄2 𝐴1 𝑈1 = 𝐴2 𝑈2. (13). Dengan A adalah luas konstruksi untuk masukan dan keluaran, dan U adalah kecepatan aliran fluida.. 2.1.6.Aliran laminer di dalam saluran tertutup Menghitung aliran laminer untuk saluran air bisa dengan persamaan berikut: 𝑅𝑒 =. 𝜌𝑈 2 𝐷𝐻 𝜇. (14). Untuk 𝐷𝐻 pada saluran tertutup sama sisi :. Gambar 2.5 : Saluran air persegi tertutup sama sisi 𝐷𝐻 =. 4𝑎𝑎 4𝑎. =𝑎. (15). Untuk panjang saluran air (𝐿𝐻 ) dengan aliran turbulen : 𝐿𝐻 = 1,359𝐷𝐻 𝑅𝑒 1/4. (16). 𝐿𝐻 = 𝑇𝑢𝑟𝑏𝑢𝑙𝑒𝑛 − 10 𝐷𝐻. (17). Dengan Re adalah angka reynold, 𝜌 adalah massa jenis fluida, U adalah kecepatan aliran fluida, 𝐷𝐻 adalah luas penampang saluran air, 𝑎 adalah lebar sisi saluran air, 𝜇 adalah viskositas dinamik fluida, 𝐿𝐻 adalah panjang saluran air agar aliran laminer.. 11.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 2.2 Tinjauan Pustakaan Penelitian-penelitian yang telah dilakukan oleh peneliti lainnya dengan menggunakan fluida air sebagai mediumnya : Pada penelitian yang dilakukan oleh Mabrouki et al. 2014 dengan judul Experimental Investigation of the Height Effect of Water Savonius Rotors, International Journal of Mechanics and Applications, melakukan peneltian terhadap pengaruh ketinggian rotor Savonius dengan dua sudu pada saluran air buatan. Metode yang digunakan adalah menggunakan aliran air yang tidak tetap, air ditampung di bak air kemudian dialirkan ke saluran air sampai volume air di tangki habis. Aliran air yang mengalir sangatlah cepat yaitu 2,45 m/s sampai 10 m/s dalam satu kali uji coba dan aliran yang mengalir sangatlah turbulen. Ukuran rotor yang digunakan dalam penelitian ada dua ukuran, yaitu D=190mm, H=200mm dan D=190mm, H=200mm. Dengan metode tersebut mereka mendapatkan hasil yaitu mendapat koefisien daya max sebesar 0,19 untuk tinggi rotor 100 mm, 0,047 untuk H=200mm. koefisien torsi max sebesar 0,155 untuk H= 100mm dan 0,024 untuk tinggi rotor 200mm. di dalam penelitian ini energi potensial tidak digunakan dalam perhitungan hasil data. (Mabrouki et al. 2014) Pada penelitian yang dilakukan oleh Mabrouki et al. 2014 dengan judul Performance Analysis of a Water Savonius Rotor: Effect of the Internal Overlap, melakukan penelitian terhadap pengaruh rasio overlap yang digunakan pada rotor savonius, yaitu dengan rasio 0, 0,2, dan 0,3 dengan ukuran rotor D=190mm dan H=200mm. metode penelitian yang dilakukan sama dengan metode yang digunakan pada penelitian “Experimental Investigation of the Height Effect of Water Savonius Rotors, International Journal of Mechanics and Applications”. Dengan melakukan penelitian tersebut mereka memperoleh hasil yaitu mendapat koefisien daya max sebesar 0,215 untuk rasio overlap 0 dan 0,327 untuk rasio overlap 0,3. koefisien torsi max sebesar 0,155 untuk rasio overlap 0 dan 0,26 untuk rasio overlap 0,3. Di dalam penelitian ini energi potensial tidak digunakan dalam perhitungan hasil data. (Mabrouki et al. 2014). 12.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Pada penelitian yang dilakukan oleh A.C. Purnama et al. 2013 dengan judul Rancang Bangun Turbin Air Sungai Poros Vertikal Tipe Savonius Dengan Menggunakan Pemandu Arah Aliran, melakukan penelitian terhadap penggunaan deflektor dan tanpa deflektor pada rotor Savonius pada kecepatan aliran sungai rendah. Ukuran dari rotor Savonius yang diteliti adalah D=180mm, H=360mm, rasio overlap 0,2 diteliti pada kecepatan aliran air 0,30 m/s, 0,57 m/s, 0,85 m/s, dan 1,08 m/s. Metode yang digunakan dalam penelitian adalah menggunakan aliran sungai langsung dengan meletakkan rotor Savonius di sungai dan dilakukan pengujian. Dengan melakukan penelitian tersebut mereka memperoleh hasil yaitu untuk tanpa deflektor mendapat koefisien daya max sebesar 0,12 untuk kecepatan aliran air 0,3 m/s, 0,13 untuk kecepatan aliran air 0,57 m/s, 0,08 untuk kecepatan aliran air 0,85 m/s, dan 0,06 untuk kecepatan aliran air 1,08 m/s. (A.C. Purnama et al. 2013). 13.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB III METODE PENELITIAN. 3.1 Penelitian Pada penelitian ini akan meneliti kincir air poros vertikal tipe Savonius dua dengan celah sudu terbuka tipe U dengan tinggi dan diameter kincir adalah 10 cm, dengan variasi kecepatan aliran fluida 0,75 m/s, 0,9 m/s dan 1,1 m/s dengan menggunakan deflektor dan tanpa deflektor pada saluran air buatan. Didalam penelitian ini akan mencari potensi dari koefisien daya (Cp), koefisien torsi ( 𝐶𝑚 ) dan Tip Speed Ratio (TSR) (λ) pada kincir air menggunakan aliran sungai atau selokan yang lambat dengan menampung air dan mengalirkannya dengan saluran buatan. Tujuan dari desain alat yang digunakan di dalam penelitian adalah untuk mempermudah mengatur debit aliran air dan kecepatan aliran air yang akan digunakan di dalam penelitian ini.. 14.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3.2 Alat dan Bahan 3.2.1. Skema set up alat eksperimen. Didalam melakukan penelitian digunakan set up alat seperti gambar berikut:. 2 1 6 cm. 6 cm. 4 3. 3. 1 6 cm. 6 cm. 1 6 cm. 1. 6 cm. 6 cm. 6 cm. 1 6 cm. 5 1 6 cm. 1 6 cm. 6 cm. 6 3 1 6 cm. 6 cm. 1 6 cm. 6 cm. Gambar 3.1 : Bagian utama set up spesimen penelitian. Keterangan : 1. Bak penampung air 2. Penutup pintu air. 3. Saluran air. 4. Rem torsi. 5. Deflektor. 6. Kincir.. 15.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Proses berlangsungnya kerja set up alat pada Gambar 3.1 dapat diskemakan sebagai berikut: a 6 cm. Kincir Qout 2. Qout 1. 6 cm. b. 6 cm. 6 cm. 6 cm. Q. U. Qin. 6 cm. c 6 cm. 6 cm. 6 cm. c 6 cm. Gambar 3.2 : Gambar skema proses penelitian berlangsung.. Dengan Q adalah debit masukan dari aliran air sungai, Qin adalah debit masukan pada saluran air, U adalah kecepatan aliran fluida, Qout 1 adalah debit 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) terisi penuh dengan masuknya air dari sungai (a), kemudian volume air akan ditampung, setelah volume air yang ditampung sudah melebihi tinggi pintu air yang dibuka maka volume air yang berlebihan akan keluar melalui pintu air (Qout 1) kembali ke sungai (c), dengan mengatur pintu air maka debit (Q) dapat diatur 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).. 16.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3.2.2. Spesifikasi dan keterangan alat a) Rotor Savonius Rotor Savoniur adalah alat yang digunakan untuk menangkap Energi Kinetik, Energi Potensial, dan Energi Aliran pada fluida yang mengalir dan mengkonversikan Energi ini menjadi energi Kinetik dengan arah gerakan rotor yang berotasi. Simbol-simbol dimensi rotor dapat dilihat pada gambar 2.3. Tabel 3.1 : Tabel spesifikasi rotor. Diameter. Ketinggian. Plat. Rotor. Sudu. Rotor H. (Df) m. (D) m. (d) m. (m). 0,11. 0,10. 0,055 88. 0,10. Jarak Celah 1 (e) m. 2 (e’) m. 0,0139. 0,0139. 7. 7. Aspect. Overlap. Ratio. Ratio. (α). (𝛽). 1. 0,25. Akrilik 6 cm. PVC 6 cm. Gambar 3.3 : Gambar rotor savonius penelitian.. 17.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. b) Deflektor Di dalam penelitian kali ini akan digunakan deflektor sebagai pemandu arah aliran fluda dan akan dibandingkan terhadap hasil data tanpa menggunakan deflektor. Deflektor adalah sebuah konstruksi yang bertujuan untuk mengarahkan suatu aliran fluida ke arah tertentu atau mempersempit luas ruang keluaran fluida tersebut, deflektor juga bisa digunakan dengan tujuan untuk meningkatkan kecepatan suatu aliran fluida. Dengan menerapkan deflektor pada kincir tipe savonius maka dapat mengurangi gaya drag, meningkatkan kecepatan aliran, dan dapat meningkatkan efisiensi kincir.. Desain atau. rancangan kincir savonius menggunakan desain sederhana seperti berikut:. Gambar 3.4 : Struktur rotor Savonius dengan Deflektor pada aliran fluida. (a) deflektor, (b) rotor Savonius, dan (c) fluida yang mengalir. Deflektor dipasang dengan jarak 10 cm dari poros kincir, dapat dilihat pada Gambar 3.1.. 18.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Deflektor terbuat dari akrilik.. Gambar 3.5 : Gambar konstruksi deflektor. c) Saluran air Saluran air adalah tempat aliran air akan mengalir, panjang saluran air ini adalah 8 meter, dengan panjang 8 meter maka dapat menjamin aliran air akan selalu laminer dan memiliki jarak untuk pemasangan alat ukur dan kincirnya. Saluran air ini terbuat dari akrilik setebal 5 mm dan dibagi menjadi 4 bagian dengan panjang masing-masing adalah 2 meter dan disambung menjadi 8 meter. Didalam penelitian ini kami menggunakan saluran air buatan untuk mengalirkan fluida ke kincir air yang kami rancang, saluran air yang kami rancang haruslah dapat membuat aliran fluida menjadi aliran laminer dan aliran fluidanya dapat dilihat langsung.. 19.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Dengan kecepatan aliran fluida 1,1 m/s dari tangki air masuk ke saluran air dapat menyebabkan aliran turbulen sehingga menyebabkan kecepatan aliran tidak stabil, oleh karena itu panjang dari saluran haruslah dihitung.. Akrilik 5mm 6 cm. Gambar 3.6 : Gambar Saluran air terbuat dari akrilik 5mm sepanjang 2 meter.. Panjang dari saluran air ini ditentukan dengan perhitingan-perhitungan berikut: Dengan persamaan 14 sampai 17 maka diperoleh angka Reynold sebesar 303.258 dengan 𝜌 sebesar 1000 kg/m3, U sebesar 1,1 m/s, 𝐷𝐻 sebesar 0,2 , 𝜇 sebesar 0,000798. Dengan angka Reynold 303.258 maka aliran pada saat masuk saluran air adalah dalam kondisi sangat Turbulen, maka dibutuhkan jarak tertentu agar aliran menjadi laminer. Dengan angka Reynold sebesar 303.258 maka panjang saluran air yang dibutuhkan agar aliran menjadi laminer (𝐿𝐻 ) adalah 4,37 meter. Dengan hasil diatas maka desain saluran air kami haruslah minimal sepanjang 4,37 meter agar mendapat aliran laminer dan kecepatan yang stabil. Jarak 4,37 meter tersebut akan ditambah lagi dengan jarak pemasangan alat ukur dan jarak kincir air dari aliran air yang laminer.. 20.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. d) Tangki air pengatur kecepatan aliran Tangki air akan digunakan sebagai sumber penampungan fluida dan pengatur kecepatan aliran fluida, karena di dalam penelitian ini menggunaan aliran air sungai sebagai sumber fluida agar debit yang dibutuhkan dapat terpenuhi. Dikarenakan kecepatan aliran fluida yang dibituhkan adalah aliran secara konstan dengan debit yang tetap dan kecepatan yang diinginkan, maka tidak boleh adanya perubahan yang terlalu besar pada kecepatan aliran fluida, oleh karena itu pintu air akan ditutup sampai kecepatan aliran sesuai yang dibutuhkan Tangki ini terbuat dari triplek 12 mm yang dilapisi dengan resin yang berfungsi sebagai pengatur kecepatan aliran air dengan mengubah ketinggian permukaan air dengan menutup pintu air. Air yang masuk ke tangki akan mengalir keluar (a) mengalir ke saluran air buatan dan air yang berlebihan dari tinggi air yang ditentukan akan keluar melalui pintu air (b).. b 6 cm. a 6 cm. Gambar 3.7 : Gambar ukuran tangki air pengatur kecepatan aliran. 21.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. e) Rem torsi Rem torsi adalah alat yang akan digunakan untuk mengukur daya torsi dan kecepatan putar per menit yang dihasilkan oleh kincir yang diteliti, skema dari alat ini adalah sebagai berikut.. 2. 1. Gambar 3.10 : Gambar Desain alat rem torsi. 22.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3. 4. 5 6. 7 8. 9. Gambar 3.11 : Gambar skema alat rem torsi 1. Poros 2. Timbangan 3. Tempat mengukur rpm 4. Piring rem 5. Tempat menyambung dengan poros rotor 6. Kapas rem 7. Pegas pengatur rem 8. Lengan rem 9. Tali penghubung dengan timbangan. Cara kerja alat : Dapat dilihat pada gambar 3.10 dan gambar 3.11 saat poros disambung dengan kincir (5) maka piring rem (4) akan ikut berputar bersama dengan kincir berlawanan arah jarum jam, rem torsi akan dikencangkan (7) dan kemudian kapas rem (6) akan menjepit dan mengerem piring rem (4), karena lengan rem (8) tidak fix maka lengan rem akan ikut berputar searah jarum jam, akibat putaran lengan rem maka ujung lengan yang dipasang tali (9) akan tertarik dan tali ini akan menarik timbangan pada alat ukur beban (2).. 23.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3.2.3.Alat Alat-alat yang digunakan untuk melaksanakan penelitian yang dilakukan : Tabel 3.2 : Tabel alat dan bahan. No. Nama alat. 1. Tachometer. Tujuan penggunaan Mengukur revolusi per minute rotor (rpm). Mesin bor. Mengebor spesimen. 3. Timbangan. Mengukur beban yang dihasilkan oleh rem torsi. 4. Anonemeter. Mengukur kecepatan aliran fluida. 5. Meteran. Mengukur spesimen dan ketinggian permukaan fluida. 6. Alat potong. Memotong bahan untuk membuat alat. 7. Alat tulis. 8. Mesin gerinda. Memotong spesimen. 9. Palu. Memasang spesimen. 10. Gergaji. Memotong spesimen. Menulis pengambilan data. 24.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3.3 Diagram alir penelitian Diagram alir untuk penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut : MULAI. STUDY PUSTAKA. PERANCANGAN ALAT PENELITIAN. PEMBUATAN ALAT PENELITIAN. SET UP ALAT PENELITIAN. PENGAMBILAN DATA. MELAKUKAN PENELITIAN DENGAN VARIASI 1. VARIASI KECEPATAN ALIRANTANPA DEFLEKTOR 2. VARIASI KECEPATAN ALIRAN DENGAN DEFLEKTOR. PENGOLAHAN DATA. KESIMPULAN. SELESAI. 25. Hasil Tidak Bagus.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3.4 Langkah penelitian Didalam melakukan penelitian ini ada langkah-langkah yang perlu dikakukan dalam melakukan penelitian dan pengambilan data, yaitu : 1. Penelitian akan diawali dengan melakukan persiapan set up penelitian seperti pada Gambar 3.1 dan Gabar 3.2. 2. Air diarahkan ke tangki air dengan pengarah aliran air 3. Katup pada tangki air dibuka agar air mengalir. 4. Pengambilan data terhadap parameter-parameter yang diperlukan akan diambil dalam ukuran beban torsi yang dihasilkan oleh rem torsi sampai kincir tidak berotasi lagi. 5. setelah selesai dengan melakukan penelitian pada variasi pertama, maka akan dilanjutkan pada variasi selanjutnya. 6. Setelah selesai melakukan pengambilan data terhadap parameter-parameter yang diperlukan, pengarah aliran air dilepas. 7. Set up alat dibongkar dan disimpan. 8. Data parameter-parameter yang diproleh akan diproses untuk mencari koefisien torsi (𝐶𝑚), koefisien daya (Cp), dan Tip Speed Ratio (TSR) (λ) dengan bentuk grafik dan tabel.. 3.5 Analisa data Parameter-parameter yang perlu diukur selama penelitian berlangsung yaitu: 1.. Kecepatan aliran air (U).. 2.. Putaran poros yang dihasilkan dalam tiap menit, rpm (n).. 3.. Gaya torsi yang dihasilkan oleh rotor (T).. Data yang perlu dianalisis setelah melakukan penelitian yaitu: 1.. Koefisien torsi (𝐶𝑚).. 2.. Koefisien daya (Cp).. 3.. Tip Speed Ratio (TSR) (λ).. 4.. Pengaruh deflektor. Pengolahan dan analisis data diawali dengan melakukan penelitian terlebih. dahulu kemudian melakukan perhitungan-perhitungan pada parameter-parameter. 26.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (8) sampai dengan persamaan (13). Pengolahan dan analisis data akan disajikan dengan bentuk tabel, grafik dan kemudian kesimpulan. Grafik dibuat sesuai dengan referensi penelitian yang digunakan. 27.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN. 4.1 Data hasil percobaan Didalam melakukan percobaan dan pengambilan data yang dilakukan terdapat beberapa reduksi pada hasil data yang diambil, hal-hal ini disebabkan oleh beban atau berat dari rem torsi dan poros yang digunakan mengakibatkan data yang diambil mengalami reduksi. Data-data hasil pengambilan data untuk variasi kecepatan aliran air 0,75 m/s, 0,9 m/s dan 1,1 m/s untuk tanpa menggunakan deflektor ditampilkan pada Tabel 4.1.. Tabel 4.1 Tabel pengambilan data tanpa deflektor. No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17. U = 0.75 m/s Beban rpm (n) (Kg) 0.000 155 0.030 111 0.040 104 0.050 98 0.060 55 0.070 0. U = 0.9 m/s Beban rpm (n) (Kg) 0.000 174 0.030 122 0.040 115 0.050 109 0.060 81 0.070 56 0.080 33 0.090 0. 28. U = 1.1 m/s Beban rpm (n) (Kg) 0.000 294 0.030 264 0.040 246 0.050 223 0.060 190 0.070 164 0.080 144 0.090 130 0.100 118 0.110 108 0.120 100 0.130 94 0.140 90 0.150 77 0.160 67 0.170 35 0.180 0.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Data-data hasil pengambilan data untuk variasi kecepatan aliran air 0,75 m/s, 0,9 m/s dan 1,1 m/s untuk dengan menggunakan deflektor ditampilkan pada Tabel 4.2.. Tabel 4.2 Tabel pengambilan data dengan deflektor. No 1 2 3. 4 5 6. 7 8 9. 10 11 12. 13 14 15. 16 17 18. 19 20 21. U = 0.75 m/s Beban rpm (n) (Kg) 0.000 216 0.030 184 0.040 176 0.050 166 0.060 156 0.070 149 0.080 144 0.090 141 0.100 137 0.110 128 0.120 120 0.130 113 0.140 101 0.150 74 0.160 61 0.170 44 0.180 33 0.190 0. U = 0.9 m/s Beban rpm (n) (Kg) 0.000 235 0.030 204 0.040 193 0.050 187 0.060 180 0.070 173 0.080 168 0.090 162 0.100 149 0.110 136 0.120 126 0.130 117 0.140 109 0.150 104 0.160 97 0.170 83 0.180 70 0.190 63 0.200 49 0.210 30 0.220 0. 22. 29. U = 1.1 m/s Beban rpm (n) (Kg) 0.000 327 0.030 272 0.040 257 0.050 245 0.060 217 0.070 194 0.080 179 0.090 161 0.100 147 0.110 137 0.120 130 0.130 121 0.140 113 0.150 108 0.160 94 0.170 76 0.180 61 0.190 55 0.200 47 0.210 38 0.220 32 0.230 0.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4.2 Pengolahan data dan perhitungan Contoh-contoh perhitungan diambil dari tabel 4.2 kecepatan aliran air 1.1 m/s baris ke 14 1) Perhitungan torsi (T) Besar torsi yang dihasilkan oleh kincir air pada pada aliran air yang mengalir dapat dicari dengan mengetahui beban terukur pada timbangan dan panjang lengan torsi menggunakan persamaan 10 : 𝑇 = 𝐹𝐿 = 1,472 . 0,1 = 0,147 Nm Sehingga torsi yang didapat adalah 0,147 Nm. 2) Perhitungan kecepatan sudut (𝜔) Dengan diketahui kecepatan putaran per menit sebesar 108 (rpm) maka kecepatan sudut dapat ditentukan dengan persamaan 6 : 2𝜋𝑛 60 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 2𝜋 . 108 = 60 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘. 𝜔=. = 11,310 rad/s Maka kecepatan sudut yang didapat adalah 11,310 rad/s. 3) Perhitungan Tip Speed Ratio (TSR) (λ) Dengan mengetahui kecepatan aliran sebesar air 1,1 m/s, kecepatan sudut 11,310 rad/s dan diameter kincir 0,1 m maka TSR dapat dicari menggunakan persamaan 5 : 𝜔𝐷 2𝑈 11,310 . 0,1 = 2 . 1,1. λ=. = 0,514 Maka Tip Speed Ratio yang didapat adalah 0,514. 30.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4) Perhitungan daya (watt) (P) Dengan mengetahui torsi sebesar 0,147 Nm dan kecepatan sudut 11,310 rad/s maka daya yang dihasilkan dari kincir bisa dicari menggunakan persamaan 9 : 𝑃 = 𝑇𝜔 = 0,147 Nm . 3,351 Rad/s = 1,664 watt Maka daya yang didapat adalah 1,664 watt. 5) Perhitungan koefisien torsi (Cm) Dengan mengetahui torsi sebesar 0,147 Nm, massa jenis fluida 1000 kg/m3, tinggi 0,1 m, lebar diameter kincir 0,1 m dan kecepatan aliran air 1,1 m/s maka koefisien torsi dapat dicari menggunakan persamaan 7 : 𝐶𝑚 = =. 4𝑇 𝜌𝐻𝐷 2 𝑈 2 4 . 0,147 1000 . 0,1 . 0,12 . 1,12. = 0,486 Maka koefisien torsi yang didapat adalah 0,486 (48,6%). 6) Perhitungan koefisien daya (Cp) Dengan mengetahui daya yang dihasilkan kincir sebesar 1,664 watt, massa jenis fluida 1000 kg/m3, tinggi kincir 0,1 m, lebar diameter kincir 0,1 m dan kecepatan aliran air 1,1 m/s maka koefisien daya dapat dicari dengan persamaan 8: 𝐶𝑝 = =. 2𝑃 𝜌𝐻𝐷𝑈 3 2 . 1,664 1000 . 0,1 . 0,1 . 1,13. = 0,250 Maka koefisien daya yang didapat adalah 0,250 (25%). 31.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4.3 Tabel hasil pengolahan data dan perhitungan Setelah mendapatkan data-data dari pengekuran dan perhitunganperhitungan pengolahan data, data disajikan dalam bentuk tabel 4.3.1. Tabel hasil pengolahan data tanpa deflektor Data-data hasil pengolahan data untuk variasi kecepatan aliran air 0,75 m/s, 0,9 m/s dan 1,1 m/s untuk tanpa menggunakan deflektor ditampilkan pada Tabel 4.3, Tabel 4.4 dan Tabel 4.5. Tabel 4.3 Tabel pengolahan data tanpa deflektor kecepatan aliran air 0,75 m/s No 1 2 3 4 5 6. Torsi (Nm) 0,000 0,029 0,039 0,049 0,059 0,069. ω 16,232 11,624 10,891 10,263 5,760 0,000. TSR (λ) 1,082 0,775 0,726 0,684 0,384 0,000. P. Cm. Cp. 0,000 0,342 0,427 0,503 0,339 0,000. 0,000 0,209 0,279 0,349 0,419 0,488. 0,000 0,162 0,203 0,239 0,161 0,000. Tabel 4.4 Tabel pengolahan data tanpa deflektor kecepatan aliran air 0,9 m/s No 1 2 3 4 5 6 7 8. Torsi (Nm) 0,000 0,029 0,039 0,049 0,059 0,069 0,078 0,088. ω 18,221 12,776 12,043 11,414 8,482 5,864 3,456 0,000. TSR (λ) 1,012 0,710 0,669 0,634 0,471 0,326 0,192 0,000. 32. P. Cm. Cp. 0,000 0,376 0,473 0,560 0,499 0,403 0,271 0,000. 0,000 0,145 0,194 0,242 0,291 0,339 0,388 0,436. 0,000 0,103 0,130 0,154 0,137 0,110 0,074 0,000.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Tabel 4.5 Tabel pengolahan data tanpa deflektor kecepatan aliran air 1,1 m/s No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17. Torsi (Nm) 0,000 0,029 0,039 0,049 0,059 0,069 0,078 0,088 0,098 0,108 0,118 0,128 0,137 0,147 0,157 0,167 0,177. ω 30,788 27,646 25,761 23,353 19,897 17,174 15,080 13,614 12,357 11,310 10,472 9,844 9,425 8,063 7,016 3,665 0,000. TSR (λ) 1,399 1,257 1,171 1,061 0,904 0,781 0,685 0,619 0,562 0,514 0,476 0,447 0,428 0,367 0,319 0,167 0,000. 33. P. Cm. Cp. 0,000 0,814 1,011 1,145 1,171 1,179 1,183 1,202 1,212 1,220 1,233 1,255 1,294 1,187 1,101 0,611 0,000. 0,000 0,097 0,130 0,162 0,195 0,227 0,259 0,292 0,324 0,357 0,389 0,422 0,454 0,486 0,519 0,551 0,584. 0,000 0,122 0,152 0,172 0,176 0,177 0,178 0,181 0,182 0,183 0,185 0,189 0,195 0,178 0,165 0,092 0,000.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4.3.2.Tabel hasil pengolahan data tanpa deflektor Data-data hasil pengolahan data untuk variasi kecepatan aliran air 0,75 m/s, 0,9 m/s dan 1,1 m/s untuk dengan menggunakan deflektor ditampilkan pada Tabel 4.6, Tabel 4.7 dan Tabel 4.8. Tabel 4.6 Tabel pengolahan data dengan deflektor kecepatan aliran air 0,75 m/s No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18. Torsi (Nm) 0,000 0,029 0,039 0,049 0,059 0,069 0,078 0,088 0,098 0,108 0,118 0,128 0,137 0,147 0,157 0,167 0,177 0,186. ω 22,619 19,268 18,431 17,383 16,336 15,603 15,080 14,765 14,347 13,404 12,566 11,833 10,577 7,749 6,388 4,608 3,456 0,000. TSR (λ) 1,508 1,285 1,229 1,159 1,089 1,040 1,005 0,984 0,956 0,894 0,838 0,789 0,705 0,517 0,426 0,307 0,230 0,000. 34. P. Cm. Cp. 0,000 0,567 0,723 0,853 0,962 1,071 1,183 1,304 1,407 1,446 1,479 1,509 1,453 1,140 1,003 0,768 0,610 0,000. 0,000 0,209 0,279 0,349 0,419 0,488 0,558 0,628 0,698 0,767 0,837 0,907 0,977 1,046 1,116 1,186 1,256 1,325. 0,000 0,269 0,343 0,404 0,456 0,508 0,561 0,618 0,667 0,686 0,701 0,715 0,689 0,541 0,475 0,364 0,289 0,000.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Tabel 4.7 Tabel pengolahan data dengan deflektor kecepatan aliran air 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 21. Torsi (Nm) 0,000 0,029 0,039 0,049 0,059 0,069 0,078 0,088 0,098 0,108 0,118 0,128 0,137 0,147 0,157 0,167 0,177 0,186 0,196 0,206 0,216. ω 24,609 21,363 20,211 19,583 18,850 18,117 17,593 16,965 15,603 14,242 13,195 12,252 11,414 10,891 10,158 8,692 7,330 6,597 5,131 3,142 0,000. TSR (λ) 1,367 1,187 1,123 1,088 1,047 1,006 0,977 0,942 0,867 0,791 0,733 0,681 0,634 0,605 0,564 0,483 0,407 0,367 0,285 0,175 0,000. 35. P. Cm. Cp. 0,000 0,629 0,793 0,961 1,109 1,244 1,381 1,498 1,531 1,537 1,553 1,563 1,568 1,603 1,594 1,450 1,294 1,230 1,007 0,647 0,000. 0,000 0,145 0,194 0,242 0,291 0,339 0,388 0,436 0,484 0,533 0,581 0,630 0,678 0,727 0,775 0,824 0,872 0,920 0,969 1,017 1,066. 0,000 0,172 0,218 0,264 0,304 0,341 0,379 0,411 0,420 0,422 0,426 0,429 0,430 0,440 0,437 0,398 0,355 0,337 0,276 0,178 0,000.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Tabel 4.8 Tabel pengolahan data dengan deflektor kecepatan aliran air 1,1 m/s No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22. Torsi (Nm) 0,000 0,029 0,039 0,049 0,059 0,069 0,078 0,088 0,098 0,108 0,118 0,128 0,137 0,147 0,157 0,167 0,177 0,186 0,196 0,206 0,216 0,226. ω 34,243 28,484 26,913 25,656 22,724 20,316 18,745 16,860 15,394 14,347 13,614 12,671 11,833 11,310 9,844 7,959 6,388 5,760 4,922 3,979 3,351 0,000. TSR (λ) 1,557 1,295 1,223 1,166 1,033 0,923 0,852 0,766 0,700 0,652 0,619 0,576 0,538 0,514 0,447 0,362 0,290 0,262 0,224 0,181 0,152 0,000. 36. P. Cm. Cp. 0,000 0,838 1,056 1,258 1,338 1,395 1,471 1,489 1,510 1,548 1,603 1,616 1,625 1,664 1,545 1,327 1,128 1,074 0,966 0,820 0,723 0,000. 0,000 0,097 0,130 0,162 0,195 0,227 0,259 0,292 0,324 0,357 0,389 0,422 0,454 0,486 0,519 0,551 0,584 0,616 0,649 0,681 0,713 0,746. 0,000 0,126 0,159 0,189 0,201 0,210 0,221 0,224 0,227 0,233 0,241 0,243 0,244 0,250 0,232 0,199 0,169 0,161 0,145 0,123 0,109 0,000.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4.4 Grafik hasil perhitungan Dari data yang telah diperoleh, kemudian diolah kembali ke dalam bentuk grafik untuk mengetahui hubungan antara torsi (Nm) dengan kecepatan putar kincir (rpm), koefisien daya kincir (Cp) dengan Tip Speed Ratio (TSR), koefisien torsi kincir (Cm) dengan Tip Speed Ratio (TSR).. Grafik yang. disajikan untuk setiap variasi kecepatan percobaan dapat dilihat pada grafik berikut ini 4.4.1. Grafik hubungan antara torsi dengan kecepatan putar kincir Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan pada Tabel 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7 dan 4.8 maka dapat dibuat grafik hubungan antara torsi dengan kecepatan putar kincir yang disajikan pada Grafik 4.1, 4.2 dan 4.3 250 200. rpm. 150 100 50 0 0,000. 0,020. 0,040. 0,060. 0,080. 0,100. 0,120. 0,140. 0,160. 0,180. 0,200. Torsi (Nm). Tanpa Deflektor. Dengan Deflektor. Poly. (Tanpa Deflektor). Poly. (Dengan Deflektor). Grafik 4.1 : Grafik hubungan antara torsi dengan kecepatan putar kincir pada kecepatan aliran air 0,75 m/s. 37.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 250 200. rpm. 150 100 50 0 0,000. 0,050. 0,100. 0,150. 0,200. 0,250. Torsi (Nm) Tanpa Deflektor. Dengan Deflektor. Poly. (Tanpa Deflektor). Poly. (Dengan Deflektor). Grafik 4.2 : Grafik hubungan antara torsi dengan kecepatan putar kincir pada kecepatan aliran air 0,9 m/s. 350 300. rpm. 250 200 150 100. 50 0 0,000. 0,050. 0,100. 0,150. 0,200. 0,250. Torsi (Nm) Tanpa Deflektor. Dengan Deflektor. Poly. (Tanpa Deflektor). Poly. (Dengan Deflektor). Grafik 4.3 : Grafik hubungan antara torsi dengan kecepatan putar kincir pada kecepatan aliran air 1,1 m/s. 38.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4.4.2. Grafik hubungan antara koefisien daya kincir dengan Tip Speed Ratio Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan pada Tabel 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7 dan 4.8 maka dapat dibuat grafik hubungan antara koefisien daya kincir dengan Tip Speed Ratio yang disajikan pada Grafik 4.4, 4.5 dan 4.6 0,800 0,700 0,600. Cp. 0,500 0,400 0,300. 0,200 0,100 0,000 0,000. 0,200. 0,400. 0,600. 0,800. 1,000. 1,200. 1,400. 1,600. TSR Tanpa Deflektor. Dengan Deflektor. Poly. (Tanpa Deflektor). Poly. (Dengan Deflektor). Grafik 4.4 : Grafik hubungan antara koefisien daya kincir dengan Tip Speed Ratio pada kecepatan aliran air 0,75 m/s. 39.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 0,500 0,450 0,400 0,350. Cp. 0,300 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. TSR Tanpa Deflektor. Dengan Deflektor. Poly. (Tanpa Deflektor). Poly. (Dengan Deflektor). Grafik 4.5 : Grafik hubungan antara koefisien daya kincir dengan Tip Speed Ratio pada kecepatan aliran air 0,9 m/s. 0,300 0,250. Cp. 0,200 0,150 0,100 0,050 0,000 0,000. 0,200. 0,400. 0,600. 0,800 TSR. 1,000. 1,200. 1,400. Tanpa Deflektor. Dengan Deflektor. Poly. (Tanpa Deflektor). Poly. (Dengan Deflektor). 1,600. 1,800. Grafik 4.6 : Grafik hubungan antara koefisien daya kincir dengan Tip Speed Ratio pada kecepatan aliran air 1,1 m/s. 40.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4.4.3.Grafik hubungan antara koefisien torsi kincir dengan Tip Speed Ratio Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan pada Tabel 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7 dan 4.8 maka dapat dibuat grafik hubungan antara koefisien torsi kincir dengan Tip Speed Ratio yang disajikan pada Grafik 4.7, 4.8 dan 4.9 1,600 1,400 1,200. Cm. 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 0,000. 0,200. 0,400. 0,600. 0,800. 1,000. 1,200. 1,400. 1,600. TSR Tanpa Deflektor. Dengan Deflektor. Poly. (Tanpa Deflektor). Poly. (Dengan Deflektor). Grafik 4.7 : Grafik hubungan antara koefisien torsi kincir dengan Tip Speed Ratio pada kecepatan aliran air 0,75 m/s. 41.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 1,200 1,000. Cm. 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 0,000. 0,200. 0,400. 0,600. 0,800. 1,000. 1,200. 1,400. 1,600. TSR. Tanpa Deflektor. Dengan Deflektor. Poly. (Tanpa Deflektor). Poly. (Dengan Deflektor). Grafik 4.8 : Grafik hubungan antara koefisien torsi kincir dengan Tip Speed Ratio pada kecepatan aliran air 0,9 m/s. 0,900 0,800 0,700. Cm. 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200. 0,100 0,000 0,000. 0,200. 0,400. 0,600. 0,800. 1,000. 1,200. 1,400. 1,600. 1,800. TSR Tanpa Deflektor. Dengan Deflektor. Poly. (Tanpa Deflektor). Poly. (Dengan Deflektor). Grafik 4.9 : Grafik hubungan antara koefisien torsi kincir dengan Tip Speed Ratio pada kecepatan aliran air 1,1 m/s. 42.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4.4.4. Grafik hubungan antara daya (watt) kincir dengan kecepatan putar (rpm) Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan pada Tabel 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7 dan 4.8 maka dapat dibuat grafik hubungan antara koefisien torsi kincir dengan kecepatan putar (rpm) yang disajikan pada Grafik 4.10, 4.11 dan 4.12 1,600 1,400. Daya (watt). 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 0. 50. 100. 150. 200. 250. rpm Tanpa Deflektor. Dengan Deflektor. Poly. (Tanpa Deflektor). Poly. (Dengan Deflektor). Grafik 4.11 : Grafik hubungan antara daya (watt) kincir dengan rpm pada kecepatan aliran air 0,75 m/s. 43.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 1,800 1,600. Daya (watt). 1,400 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 0. 50. 100. 150. 200. 250. rpm Tanpa Deflektor. Dengan Deflektor. Poly. (Tanpa Deflektor). Poly. (Dengan Deflektor). Grafik 4.11 : Grafik hubungan antara daya (watt) kincir dengan rpm pada kecepatan aliran air 0,9 m/s. 1,800 1,600 1,400. Daya (watt). 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 0. 50. 100. 150 rpm. 200. 250. Tanpa Deflektor. Dengan Deflektor. Poly. (Tanpa Deflektor). Poly. (Dengan Deflektor). 300. 350. Grafik 4.12 : Grafik hubungan antara daya (watt) kincir dengan rpm pada kecepatan aliran air 1,1 m/s. 44.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4.5 Pembahasan Dari hasil penelitian kincir air poros vertikal tipe Savonius dua sudu celah terbuka tipe U dengan tinggi dan diameter kincir adalah 10 cm, dengan variasi kecepatan aliran air adalah 0,75 m/s, 0,9 m/s dan 1,1 m/s dengan menggunakan deflektor dan tanpa deflektor pada saluran air buatan tertutup, dapat dicari unjuk kerja kincir air yang terbaik. Pada data hubungan antara torsi (Nm) dan kecepatan putar kincir (rpm) dapat dilihat bahwa pada kecepatan aliran air 1,1 m/s dengan menggunakan deflektor menghasilkan torsi yang paling besar diantara variasi kecepatan lainnya dengan menggunakan deflektor. Hal tersebut dapat dilihat pada kecepatan putaran poros sebesar 32 (rpm) dan gaya 2,158 N yang menghasilkan torsi sebesar 0,216 Nm. Pada data hubungan antara koefisien daya kincir (Cp) dan Tip Speed Ratio (TSR), dapat dilihat bahwa data dengan menggunakan deflektor meningkat dengan drastis terhadap koefisien daya kincir dan Tipe Speed Ratio dibandingkan terhadap tanpa menggunakan deflektor. Hal tersebut diakibatkan oleh kecepatan aliran (m/s) yang meningkat menjadi dua kali lebih cepat dengan deflektor dan berkurangnya gaya drag dikarenakan deflektor membelokkan aliran air ke arah sudu yang digunakan untuk menangkap aliran air sehingga aliran air yang menabrak sudu yang tidak menangkap aliran air berkurang cukup besar. Hasil data hubungan antara koefisien daya kincir (Cp) dan Tip Speed Ratio (TSR) yang paling tinggi diperoleh pada kecepatan aliran air 0,75 m/s dengan menggunakan deflektor, dengan koefisien daya sebesar 0,715 (71,5%) pada Tip Speed Ratio sebesar 0,789 menjadi hubungan tertinggi antara hubungan data yang lainnya. Hasil data hubungan antara koefisien torsi kincir (Cm) dan Tip Speed Ratio (TSR) yang paling tinggi diperoleh pada kecepatan aliran air 0,75 m/s dengan menggunakan deflektor, dengan koefisien daya sebesar 1,256 (125,6%) pada Tip Speed Ratio sebesar 0,230 menjadi hubungan tertinggi antara hubungan data yang lainnya. Hasil data hubungan antara daya (P) (watt) kincir dan kecepatan putaran per menit (rpm) yang paling tinggi diperoleh pada kecepatan aliran air 1,1 m/s. 45.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. dengan menggunakan deflektor, dengan daya sebesar 1,664 watt pada rpm sebesar 108 menjadi hubungan tertinggi antara hubungan data yang lainnya. Dari hasil data yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa dari variasi kecepatan aliran yang paling menunjukkan kinerja terbaik adalah kecepatan aliran aliran 0,75 m/s dengan menggunakan deflektor, hal ini dikarenakan dengan kecepatan aliran 0,75 m/s dapat menghasilkan daya sebesar 1,509 watt, koefisien daya yang tinggi sebesar 0,715 (71,5%) dan koefisien torsi yang tinggi sebesar 1,256 (125,6%) hanya dengan kecepatan aliran yang lebih lambat daripada kecepatan aliran yang lainnya. Dari hasil penelitian didapatkan hasil yang sangat besar dari grafik diagram Betz limit yang ditunjukkan pada Gambar 2.1 yaitu efisiensi rotor Savonius mencapai 71,5%, penyebab hal-hal tersebut yaitu: a) Jenis fluida yang digunakan adalah fluida berupa air sehingga memiliki massa jenis yang berbeda jauh dari massa jenis fluida udara, aliran air ini memiliki energi yang dihasilkan lebih besar dari pada aliran udara. b) Penggunaan deflektor mampu meningkatkan atau menambah efisiensi sampai sebesar 50%. (K. Golecha, 2011, hal. 3207–3217) c) Penelitian itu tidak menggunakan energi potensial pada perhitungan data yang diperoleh, berdasarkan hasil penelitian-penelitian yang pernah dilakukan oleh para peneliti terdahulu tidak menggunakan pengaruh energi potensial pada penelitian mereka pada saluran air buatan tertutup. d) Tekanan akibat pengaruh ketinggian air tidak diukur dan digunakan dalam perhitungan hasil data. Namun pada penelitian ini menunjukkan bahwa karakteristik koefisien daya (Cp) dan Tip Speed Ratio (TSR) tanpa menggunakan deflektor sesuai dengan grafik diagram Betz limit.. 46.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4.6 Perbandingan hasil penelitian Penelitian ini dilakukan dengan melihat penelitian yang telah dilakukan sebelumnya sebagai referensi, penelitian tersebut adalah hasil penelitian berdasarkan dengan penelitian oleh Mabrouki dkk dengan judul Experimental Investigation of the Height Effect of Water Savonius Rotors, International Journal of Mechanics and Applications dan dengan judul Performance Analysis of a Water Savonius Rotor: Effect of the Internal Overlap, Sustainable Energy, tahun 2014. Dan membandingkan hasil penelitian terdahulu tersebut dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh penulis. Dimensi dari masing-masing rotor yang diteliti disajikan pada tabel berikut: Tabel 4.9 Tabel dimensi alat penelitian Experimental Investigation of the Height Effect of Water Savonius Rotors, International Journal of Mechanics and Applications Dimensi 1 2. H e D 100 mm 0 190 mm 200 mm 0 190 mm Performance Analysis of a Water Savonius Rotor: Effect of the Internal Overlap, Sustainable Energy 1 2. 190 mm 190 mm. 200 mm 200 mm. 0 0,3. Kincir Air Poros Vertikal Tipe Savonius Dua Sudu Terbuka Dengan Menggunakan Deflektor 1. 100 mm. 100 mm. 0,25. Perbandingan hasil penelitian oleh peneliti terdahulu dan penulis disajikan pada tabel 4.10 dengan hanya mengambil nilai-nilai tertinggi dari setiap penelitian pada masing-masing variasi. 47.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Tabel 4.10 Tabel perbandingan data penelitian terdahulu dengan penulis Experimental Investigation of the Height Effect of Water Savonius Rotors, International Journal of Mechanics and Applications No RPM Torsi (Nm) TSR (λ) P Cm Cp Kecepatan Aliran 1 685 0,210 3,027 13,03 0,155 0,190 2,45 – 10 m/s 2 570 0,140 1,840 6,667 0,024 0,047 2,45 – 10 m/s Performance Analysis of a Water Savonius Rotor: Effect of the Internal Overlap, Sustainable Energy 1 685 0,210 3,027 15,05 0,155 0,215 2,45 – 10 m/s 2 737 0,250 2,510 19,28 0,260 0,327 2,45 – 10 m/s Hasil Penelitian tanpa Deflektor 1 155 0,069 1,082 0,503 0,488 0,239 0,75 m/s 2 174 0,088 1,012 0,499 0,436 0,154 0,9 m/s 3 294 0,177 1,399 1,294 0,584 0,195 1.1 m/s Hasil Penelitian Dengan Deflektor 1 216 0,186 1,508 1,509 1,325 0,715 0,75 m/s 2 235 0,216 1,367 1,603 1,066 0,440 0,9 m/s 3 327 0,226 1,557 1,664 0,746 0,250 1,1 m/s. Gambar 4.1 : Gambar set up metode penelitian oleh Mabrouki dkk 2014. 48.