Unjuk kerja kincir air breastshot dengan sudu 120 derajat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. UNJUK KERJA KINCIR AIR BREASTSHOT DENGAN SUDU 120 DERAJAT. SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Program Studi Teknik Mesin. Oleh BERNADICTUS SIHALOHO NIM : 125214085. PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2017. i.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. PERFORMANCE OF A BREASTSHOT WATERWHEEL WITH A 120 DEGREE BLADE. FINAL PROJECT Presented as partical fulfillment of the requirements to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering. By BERNADICTUS SIHALOHO Student Number : 125214085. MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM DEPARTMENT MECHANICAL ENGINEERING SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2017. ii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. INTISARI. Penelitian ini bertujuan untuk membuat Kincir Air Breastshot, mengetahui hubungan kecepatan putar kincir yang dihasilkan dengan head yang digunakan, mengetahui pengaruh antara jumlah sudu kincir dengan daya kincir yang dihasilkan dan juga mengetahui penambahan beban lampu terhadap kecepatan putar kincir yang dihasilkan. Objek penelitian ini adalah model Kincir Air Breastshot dengan jumlah sudu 16 buah dan kemiringan 120 derajat. Pengujian dilakukan dengan sumber air yang berasal dari bak penampung 1 m³ yang diisi oleh pompa besar. Kecepatan air yang digunakan divariasikan dengan ketinggian permukaan air dari 0,5 m sampai 1 m. Terdapat 1 model kincir air dalam penelitian ini. Modelnya adalah kincir air breastshot dengan diameter luar 0,5 m dan dalam 0,35 m, bentuk sudu 120 derajat dengan panjang dan lebar 0,2 x 0,18 m. Hasil penelitian yaitu telah berhasil membuat Kincir Air Breastshot beserta aplikasi fungsionalnya, daya kincir terbesar didapat pada ketinggian 1 m dengan beban lampu 10 sebesar 359,22 watt, sedangkan effisiensi yang paling besar didapat pada ketinggian 0,6 m dengan beban lampu 10 sebesar 97,62%, variasi beban lampu juga mempengaruhi kuat arus dan kecepatan putar kincir yang di hasilkan dan ketinggian permukaan air yang dipakai mempengaruhi besarnya kecepatan putar kincir dengan rpm yang terjadi.. Kata kunci : Kincir Air Breastshot, daya kincir, efisiensi. vii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. ABSTRACT. The aim of this research is to make Breastshot Water wheel, to know the correlation of rotary speed of the windmill produced with the head used, to know the influence between the number of spindle blades with the power of the resulting mill and also to know the addition of light load to the rotary speed of the generator. The object of this research is Breastshot Waterwheel model with 16 pieces of blade and 120 degree slope. The test is carried out with a water source from a 1 m pen container filled by a large pump. The water velocity used varies with the water surface height from 0,5 m to 1 m. There is 1 model of waterwheel in this research. The model is a breastshot water wheel with an outer diameter of 0.5 m and in 0.35 m, a 120-degree blade with a length and a width of 0.2 x 0.18 m. Result of research that has succeeded to make Breastshot Waterwheel and its functional application, the biggest power of the mill is reached at height of 1 m with lamp load 10 of 359,22 watts, while the greatest efficiency is obtained at height 0,6 m with lamp load 10 of 97,62%, variation of lamp load also affect the current and speed Turn the produced windmill and the height of the water surface used affects the rotational speed of the windmill with the rpm occurring.. Keywords: Breastshot Water wheel, power mill, efficiency. viii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karuniaNya yang diberikan, sehingga penyusunan skripsi dapat berjalan dengan baik dan lancar. Skripsi ini merupakan salah satu syarat yang wajib dipenuhi mahasiswa untuk mendapatkan gelar S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Atas berkat, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak, akhirnya skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Dalam kesempatan ini, dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1.. Bapak Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin.. 2. Bapak RB. Dwiseno Wihadi, S.T.,M.Si. selaku Dosen Pembimbing Skripsi atas arahan, pengertian, dan motivasi yang diberikan. 3. Segenap staf pengajar dan karyawan Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis. 4. Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah memberi bekal ilmu pengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. 5. Laboran (Martono DS, Intan Widanarko, Ag. Rony Windaryaman) yang telah membantu memberikan ijin dalam penggunaan fasilitas yang diperlukan dalam penelitian ini. 6. A. Sihaloho dan B. Manihuruk sebagai orang tua, atas dukungan baik moril maupun materi yang diberikan kepada penulis selama belajar di Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma. 7. Rekan sekelompok yaitu Agus Brolin Nadeak, yang telah membantu dalam perancangan, pembuatan, perbaikan alat dan pengambilan data. 8.. Teman-teman Teknik mesin lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu, terima kasih atas segala dukungan serta bantuannya.. ix.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL...........................................................................................i HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................iii HALAMAN PENGESAHAN.............................................................................iv PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR.................................................v LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI..........................................................vi INTISARI............................................................................................................vii ABSTRACT ........................................................................................................viii KATA PENGANTAR ........................................................................................ix DAFTAR ISI .......................................................................................................xi DAFTAR TABEL ...............................................................................................xiv DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................xv DAFTAR SIMBOL.............................................................................................xvii. BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................1 1.1. Latar Belakang...........................................................................................1. 1.2. Rumusan Masalah......................................................................................1. 1.3. Tujuan Penelitian .......................................................................................2. 1.4. Batasan Masalah ........................................................................................2. 1.5. Masalah Penelitian .....................................................................................2. xi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB II DASAR TEORI .....................................................................................4 2.1. Dasar Teori ................................................................................................4. 2.2. Rumus Perhitungan....................................................................................8. 2.2.1 Debit Air ...............................................................................................8 2.2.2 Daya Air ................................................................................................8 2.2.3 Kecepatan Air .......................................................................................9 2.2.4 Kecepatan Putar Kincir .........................................................................9 2.2.5 Gaya Fluida Yang Mengenai Sudu .......................................................9 2.2.6 Torsi ......................................................................................................10 2.2.7 Daya Kincir ...........................................................................................10 2.2.8 Efisiensi.................................................................................................10 2.3. Tinjauan Pustaka........................................................................................11. BAB III METODE PENELITIAN......................................................................13 3.1. Komponen Kincir ......................................................................................13. 3.2. Alat dan Bahan Penelitian .........................................................................19. 3.2.1 Alat........................................................................................................19 3.2.2 Bahan Kincir .........................................................................................20 3.3. Alat Pendukung Pengambilan Data ...........................................................21. 3.4. Prinsip Kerja Kincir Air Breastshot...........................................................25. 3.5. Variasi Penelitian .......................................................................................26. xii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3.6. Variabel Yang Diukur................................................................................26. 3.7. Metode dan Langkah Pengambilan Data ...................................................26. 3.7.1. Alur Pelaksanaan Penelitian..................................................................26. 3.7.2. Langkah Pengambilan Data ..................................................................27. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................28 4.1. Data Penelitian ...........................................................................................28. 4.2. Pengolahan Data Hasil Penelitian..............................................................30. 4.3. Grafik Hasil Penelitian ..............................................................................35. BAB V PENUTUP..............................................................................................38 5.1. Kesimpulan ................................................................................................38. 5.2. Saran ..........................................................................................................38. DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................39. xiii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Data penelitian pada ketinggian permukaan air 0,5 m .....................28 Tabel 4.2 Data penelitian pada ketinggian permukaan air 0,6 m .....................29 Tabel 4.3 Data penelitian pada ketinggian permukaan air 0,7 m .....................29 Tabel 4.4 Data penelitian pada ketinggian permukaan air 0,8 m .....................29 Tabel 4.5 Data penelitian pada ketinggian permukaan air 0,9 m .....................30 Tabel 4.6 Data penelitian pada ketinggian permukaan air 1,0 m .....................30 Tabel 4.7 Hasil Perhitungan pada ketinggian 0,5 dengan beban 10 sampai 20 lampu..........................................................................33 Tabel 4.8 Hasil Perhitungan pada ketinggian 0,6 dengan beban 10 sampai 20 lampu..........................................................................33 Tabel 4.9 Hasil Perhitungan pada ketinggian 0,7 dengan beban 10 sampai 20 lampu..........................................................................34 Tabel 4.10 Hasil Perhitungan pada ketinggian 0,8 dengan beban 10 sampai 20 lampu..........................................................................34 Tabel 4.11 Hasil Perhitungan pada ketinggian 0,9 dengan beban 10 sampai 20 lampu..........................................................................34 Tabel 4.12 Hasil Perhitungan pada ketinggian 1,0 dengan beban 10 sampai 20 lampu..........................................................................35. xiv.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Kincir Air Overshot .....................................................................4. Gambar 2.2. Kincir Air Undershot ...................................................................5. Gambar 2.3. Kincir Air Breastshot...................................................................6. Gambar 2.4. Kincir Air Tub .............................................................................7. Gambar 3.1. Skema keseluruhan kincir............................................................13. Gambar 3.2. Siklus air pada kincir ...................................................................14. Gambar 3.3. Kincir air breastshot ....................................................................16. Gambar 3.4. Sudu kincir...................................................................................16. Gambar 3.5. Lingkaran bagian samping ..........................................................17. Gambar 3.6. Lingkaran bagian dalam ..............................................................17. Gambar 3.7. Poros kincir..................................................................................18. Gambar 3.8. Jari-jari kincir ..............................................................................18. Gambar 3.9. Skema alat pendukung pengambilan data ...................................21. Gambar 3.10 Pompa NS-100.............................................................................21 Gambar 3.11 Pompa SCR-50HX ......................................................................22 Gambar 3.12 Generator .....................................................................................22 Gambar 3.13 Tachometer ..................................................................................23 Gambar 3.14 Beban lampu ................................................................................23 Gambar 3.15 Multimeter ...................................................................................24 Gambar 3.16 Stopwatch ....................................................................................24. xv.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Gambar 3.17 Ampere meter ..............................................................................24 Gambar 3.18 By pass.........................................................................................25 Gambar 3.19 Skematik diagram alur penelitian ................................................26 Gambar 4.1. Grafik hubungan kecepatan putar kincir dengan ketinggian permukaan air ..............................................................................35. Gambar 4.2. Grafik hubungan daya kincir dengan tinggi permukaan air ........36. Gambar 4.3. Grafik hubungan efisiensi dengan ketinggian air ........................37. xvi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR SIMBOL. Simbol. Keterangan. v. Kecepatan aliran air ( ⁄ ). A. Luas penampang (. D. Diameter (m). Q. Debit air (. Pair. Daya air (Watt). ρ. Massa jenis air (kg/. g. Percepatan gravitasi (m/ ). h. head (m). n. Kecepatan putar poros (rpm). T. Torsi (N.m). F. Gaya fluida yang mengenai sudu (N). r. jari-jari (r). Pkincir. Daya kincir (Watt). ω. Kecepatan putar kincir (. η. efisiensi (%). V. Tegangan (volt). I. Kuat arus (Ampere). xvii. ). /detik). ). / ).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB I PENDAHULUAN. 1.1. Latar Belakang Indonesia merupakan Negara kepulauan terbesar didunia dengan luas. perairan yang dimiliki sekitar 2/3 dari total keseluruhan luas daerah yang dimilki. Hal ini sangat memungkinkan Indonesia untuk menghasilkan energi terbarukan yaitu energi air. Energi kinetik air dapat dikonversikan menjadi energi mekanik/gerak dengan menggunakan kincir air yang mana energi mekanik ini diteruskan ke generator untuk menghasilkan listrik.. Selama ini masyarakat banyak menggunakan kincir air tipe breastshot dalam kehidupannya sehari-hari, namun pengaplikasian yang dilakukan itu tidak diterapkan secara maksimal. Hal ini disebabkan karena kurangnya penyuluhan ataupun publikasi mengenai cara penggunaan dan perkembangan prototipe kincir membuat sulitnya masyarakat mendapatkan referensi. Dengan realita yang ada, maka yang akan dilakukan ialah membuat prototipe PLTMH (Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro) dengan pengujian variasi ketingaan air dan beban lampu pada kincir air aliran axial tipe breastshot. Menurut tipenya, kincir air terbagi menjadi 3 tipe yaitu: kincir air tipe overshot, kincir air tipe undershot, kincir air breastshot dan kincir air tipe tub. Pada penelitian ini, penulis akan meneliti kincir air tipe breastshot. Oleh karena itu, pada penelitian ini penulis ingin mengetahui pengaruh kecepataan aliran air terhadap kecepatan putar kincir, pengaruh penambahan beban terhadap kecepatan putar kincir, dan efisiensi tertinggi dari kincir air breastshot.. 1.2. Rumusan Masalah. Masalah yang dapat dirumuskan dalam penelitian ini adalah : 1. Pemanfaatan energi terbarukan khususnya energi air untuk pemenuhan konsumsi listrik di masyarakat saat ini.. 1.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2. 2. Dilakukan penelitian lebih lanjut tentang kincir air breastshot dengan bentuk sudu 120 derajat. 3. Penggunaan material mika ackrilik sebagai bahan pembuatan kincir air tipe breastshot.. 1.3 1.. Tujuan Penelitian Membuat kincir air tipe breastshot dengan sudu 120 derajat dan jumlah sudu 16 buah.. 2.. Mengetahui pengaruh kecepataan aliran air terhadap kecepatan putar kincir.. 3.. Mengetahui pengaruh penambahan beban terhadap kecepatan putar kincir.. 4.. Mengetahui efisiensi tertinggi dari kincir air breastshot.. 1.4. Batasan Masalah Dalam perancangan ini akan dibuat suatu kincir air breastshot. Kincir air ini. diharapkan dapat menghasilkan daya listrik yang dapat digerakkan oleh air dengan head tertentu. Adapun batasan masalah pada penelitian ini, sebagai berikut: 1.. Kincir air dibuat dengan jumlah sudu sebanyak 16 buah dengan bentuk sudu 120 derajat.. 2.. Variasi ketinggian di (0,5 m), (0,6 m), (0,7 m), (0,8 m), (0,9 m) dan (1 m).. 3.. Percepatan gravitasi adalah 9,81 m/s².. 1.5. Manfaat Penelitian. Manfaat yang didapat dari hasil penelitian ini adalah : 1. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang berminat pada penelitian kincir air breastshot. 2. Memberi informasi pada masyarakat supaya semakin mengerti tentang adanya kincir air di kehidupan sehari-hari. 3. Kincir air breastshot yang dihasilkan dapat dipergunakan sebagaimana mestinya..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3. 4.. Dapat menambah wawasan ilmu pengetahuaan tentang kincir air breastshot untuk ditempatkan di perpustakaan..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB II DASAR TEORI. 2.1. Dasar Teori Pada umumnya air merupakan sumber energi yang mudah didapat dan. murah, beberapa energi yang dihasilkan oleh air diantaranya : energi kinetik yang ada pada saat air mengalir dan energi potensial yang ada pada saat air jatuh. Pemanfaatan energi air dapat menggunakan berbagai macam alat, salah satunya adalah kincir air. Besarnya energi air yang dapat dihasilkan tergantung pada head (h) dan debit (Q). Dalam hal ini head (h) adalah beda ketinggian dari permukaan air (bak penampung) dengan titik keluarnya air, sedangkan debit (Q) adalah volume air yang mengalir persatuan waktu. Kincir air adalah sebuah mesin yang digerakkan oleh tenaga air, yang bisa dipergunakan untuk berbagai keperluan menumbuk gandum dan memompa air untuk mengaliri sawah. Tetapi, kincir air ini juga dapat digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik. Kincir air merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengubah energi air menjadi energi mekanik berupa putaran poros. Kincir air mempunyai model atau cara penggunaannya. Menurut jenis aliran air, kincir air dapat dibagi menjadi 4 jenis. Berikut ini beberapa tipe kincir air, antara lain : 1.. Kincir Air Overshot. Gambar 2.1 Kincir Air Overshot (http://www.semayangboy.com/2010/05/pembangkit-listrik-tenaga mikrohidro.html). 4.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 5. Kincir air overshot bekerja bila air yang mengalir jatuh ke dalam sudu-sudu sisi bagian atas, karena gaya berat air roda kincir akan berputar. Kincir air overshot adalah kincir air yang paling banyak digunakan dibandingkan dengan jenis kincir air yang lain. Keuntungan 1. Tingkat efisiensi yang tinggi dapat mencapai 85%. 2. Tidak membutuhkan aliran yang deras. 3. Konstruksi yang sederhana. 4. Mudah dalam perawatan. 5. Teknologi yang sederhana mudah diterapkan di daerah yang terisolir. Kerugian 1. Karena aliran air berasal dari atas maka biasanya reservoir air atau bendungan air, sehingga memerlukan investasi yang lebih banyak. 2. Tidak dapat diterapkan untuk mesin putaran tinggi. 3. Membutuhkan ruang yang lebih luas untuk penempatan. 4. Daya yang dihasilkan relatif kecil.. 2.. Kincir Air Undershot. Gambar 2.2 Kincir Air Undershot (http://www.semayangboy.com/2010/05/pembangkit-listrik-tenagamikrohidro.html).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 6. Kincir air undershot bekerja bila air yang mengalir kemudian menghantam dinding sudu yang terletak pada bagian bawah dari kincir air. Kincir air tipe undershot tidak mempunyai tambahan keuntungan dari head. Tipe ini cocok diletakkan pada perairan dangkal atau daerah yang datar. Tipe ini disebut juga dengan ”Vitruvian”. Disini aliran air berlawanan dengan arah sudu yang memutar kincir. Keuntungan 1. Konstruksi lebih sederhana 2. Lebih ekonomis 3. Mudah untuk dipindahkan Kerugian 1. Efisiensi kecil 2. Daya yang dihasilkan relatif kecil. 3.. Kincir Air Breastshot. Gambar 2.3 Kincir Air Breastshot (http://www.semayangboy.com/2010/05/pembangkit-listrik-tenagamikrohidro.html). Kincir air Breastshot merupakan perpaduan antara tipe overshot dan undershot dilihat dari energi yang diterimanya. Jarak tinggi jatuhnya tidak melebihi diameter kincir, arah aliran air yang menggerakkan kincir air disekitar.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 7. sumbu poros dari kincir air. Kincir air jenis ini menperbaiki kinerja dari kincir air tipe undershot. Keuntungan 1. Tipe ini lebih efisien dari tipe undershot 2. Dibandingkan tipe overshot tinggi jatuhnya lebih pendek 3. Dapat diaplikasikan pada sumber air aliran datar Kerugian 1. Sudu-sudu dari tipe ini tidak rata seperti tipe undershot (lebih rumit) 2. Diperlukan dam pada arus aliran datar 3. Efisiensi lebih kecil dari pada tipe overshot. 4.. Kincir Air Tub. Gambar 2.4 Kincir Air Tub (http://www.semayangboy.com/2010/05/pembangkit-listrik-tenagamikrohidro.html) Kincir air Tub merupakan kincir air yang diletakkan secara horisontal dan sudu-sudunya miring terhadap garis vertikal dan tipe ini dapat dibuat lebih kecil dari pada tipe overshot maupun tipe undershot. Karena arah gaya dari pancuran air menyamping maka, energi yang diterima oleh kincir yaitu energi potensial dan kinetik..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 8. Keuntungan 1. konstruksi yang lebih ringkas 2. Kecepatan putarnya lebih cepat Kerugian 1. Tidak menghasilkan daya yang besar 2. Karena komponennya lebih kecil membutuhkan tingkat ketelitian yang lebih teliti. 2.2. Rumus Perhitungan. 2.2.1 Debit Air Debit air adalah jumlah volume air yang mengalir persatuan waktu, dapat diperoleh dengan persamaan (Wahyono Wibowo, Kincir Air Pembangkit Listrik, 2002, Yogyakarta, Universitas Sanata Dharma). Q=vxA. (2.1). Q = debit v = kecepatan air A = luas penampang pipa A = ¼ x π x D². (2.2). 2.2.2 Daya Air Daya total yang dimiliki air (Streeter, Victor.L and Wylie, E. Benjamin, Mekanika Fluida. Jakarta: Erlangga, 1996.) P=ρxgxQxh. (2.3). ρ = massa jenis air g = percepatan gravitasi Q = debit h = ketinggian air dari pancaran keluar air melalui ujung pipa dan tinggi air dalam bak penampung.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 9. 2.2.3 Kecepatan Air Apabila terjadi perubahan tinggi jatuhan/head pada suatu aliran, maka kecepatan air yang dihasilkan akan semakin tinggi juga. Kecepatan air dapat ditentukan dengan persamaan (Wahyono Wibowo, Kincir Air Pembangkit Listrik, 2002, Yogyakarta, Universitas Sanata Dharma). V = kecepatan air V= 2. (2.4). g = percepatan gravitasi h = beda ketinggian. 2.2.4 Kecepatan Putar Kincir Kecepatan putar kincir adalah jumlah putaran kincir dalam satu kali rotasi tiap satuan detik dan dapat dihitung dengan persamaan (Streeter, Victor.L and Wylie, E. Benjamin, Mekanika Fluida. Jakarta: Erlangga, 1996.). n=. (2.5). v = kecepatan air D = diameter kincir air. 2.2.5 Gaya Fluida Yang Mengenai Sudu F=Qxρxv (Wahyono Wibowo, Kincir Air Pembangkit Listrik, 2002, Yogyakarta, Universitas Sanata Dharma) Q=Axv Didapatkan rumus gabungan adalah : F = ρ x A x v² Dengan : ρ = massa jenis air A = luas penampang v = kecepatan air. (2.6).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 10. 2.2.6 Torsi (Streeter, Victor.L and Wylie, E. Benjamin, Mekanika Fluida. Jakarta: Erlangga, 1996.) T=Fxr. (2.7). Dengan : T = torsi kincir F = gaya fluida yang mengenai sudu r = jarak gaya fluida ke poros. 2.2.7 Daya Kincir Pada umumnya perhitungan untuk menghitung daya pada gerak melingkar dapat dituliskan sebagai berikut : (Streeter, Victor.L and Wylie, E. Benjamin, Mekanika Fluida. Jakarta: Erlangga, 1996.) =Txω. (2.8). Dengan : T = torsi kincir. ω = kecepatan sudut kincir ω=. . .. (2.9). Dengan : n = jumlah rotasi pada kincir. 2.2.8 Effisiensi Effisiensi (η) adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh kincir (. ) dengan daya yang disediakan oleh air (. ), sehingga dapat. dirumuskan sebagai berikut : (Streeter, Victor.L and Wylie, E. Benjamin, Mekanika Fluida. Jakarta: Erlangga, 1996.). η=. x100%. (2.10).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 11. η. = koefisien daya = daya yang dihasilkan kincir air = daya yang dihasilkan air. 2.3. Tinjauan Pustaka Pengujian kincir air breastshot dilakukan oleh Ainun Nidhar menggunakan variabel tetap berupa jumlah bilah sebanyak 10 bilah, 8 bilah dan 6 bilah, serta variabel berubahnya yaitu masing-masing kincir sudut bilahnya dapat diatur yaitu sebesar 0°, 30°, dan 45°. Hasil pengujian menunjukkan bahwa putaran masingmasing kincir (dengan jumlah bilah yang berbeda) akan mencapai nilai maksimal pada sudut bilah yang diatur sebesar 45°, serta nilai putaran paling maksimal yaitu sebesar 166,147 rpm dengan daya litrik yang dihasilkan sebesar 0,381 watt dan efisiensi 48,962% berada pada jumlah bilah 8 dengan sudut atur sebesar 45°. (Ainun Nidhar dkk, 2015) Penelitian kincir air breastshot oleh Fabianus Pratomo Wadiamoko menggunakan kemiringan sudu 45 derajat yang dimana variasi yang digunakan pada kincir air breastshot adalah variasi head dan variasi jumlah sudu. Hasil penelitian menunjukkan kincir air breastshot dengan jumlah sudu 16 buah lebih baik dalam memanfaatkan energi air dibandingkan dengan sudu 8 buah. Daya kincir maksimal yang dihasilkan adalah 23,44 watt, sedangkan nilai torsi yang dihasilkan adalah 3,61 kg.m. Efisiensi tertinggi dengan memakai jumlah sudu 16 buah pada ketinggian 3 meter yaitu 1,69%. (Fabianus Pratomo Wadiamoko, 2012) Penelitian selanjutnya dimana kincir air breastshot digunakan secara luas di Inggris dan Jerman selama abad ke-19 dan awal abad ke-20. Dalam rangka pengembangan kincir air breastshot untuk pembangkit listrik sebuah studi metode desain dan serangkaian model pengujian yang dilakukan di Universitas Queen di Belfast memakai ketinggian air 1,5 sampai 2,5 meter. Contoh perhitungan untuk kincir berdiameter 4 m dibuat untuk menjelaskan prinsip-prinsip desain. Pengujian pada skala 1:4 dengan diameter 1 m, memberikan efisiensi 78,5% pada.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 12. rentang arus yang luas. Berdasarkan pengukuran dan pengamatan yang dikembangkan untuk arus masuk dan keluar menghasilkan efisiensi maksimal yaitu 87,3%. Dari penilaian logis menunjukkan bahwa kincir air memiliki dampak yang juah berkurang dibandingkan dengan turbin. Kincir air breastshot ini menjadi konverter energi hidrolik yang efisien dan dapat dikembangkan lebih lanjut. (Muller and C. Wolter, 2004).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB III METODE PENELITIAN. Dalam perancangan kincir air breastshot terdapat berbagai macam komponen. untuk pembuatannya seperti sudu, jari-jari, kerangka kincir, roda. rangka kincir, lingkaran bagian samping, lingkaran bagian dalam kincir dan poros. Kincir air breastshot ini terbuat dari mika akrilik dengan tebal 3 mm.. 3.1. Komponen Kincir Kincir air breastshot memiliki beberapa komponen. Komponen-komponen. tersebut di desain menggunakan software solidwork. Gambar desain dibuat untuk menjelaskan kondisi saat kincir bekerja, selain itu dibuat juga gambar siklus air yang terjadi di kincir. Berikut ini adalah gambar desain kincir dan gambar siklus air yang terjadi di kincir.. Gambar 3.1 Skema keseluruhan kincir. 13.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 14. Gambar 3.2 Siklus air pada kincir. Siklus air yang terjadi dimulai dari penyedotan air dari kolam penampungan menuju pompa, dan disalurkan menuju by pass sehingga dapat diatur debit air yang akan dikirim menuju bak penampungan. Air dari bak penampungan akan langsung disalurkan oleh pipa yang terhubung antara bak penampung dan juga akuarium tempat kincir air berada. Kemudian air yang dialirkan menuju akuarium mendorong kincir, sehingga kincir akan berputar. Kemudian air yang memutar kincir akan jatuk kebawah dan mengikuti alur yang ada di akuarium sampai menuju lubang pembuangan dan kembali kekolam. Sehingga siklus ini akan terjadi sirkulasi terus menerus. Dari desain diatas yang telah dipaparkan pada gambar 3.2 terdapat beberapa komponen yang diperlukan. Komponen – komponen tersebut akan dijelaskan sebagai berikut:.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 15. 1.. Bak penampung air Bak penampung terbuat dari kayu yang dirangkai menyerupai kubus dan bak ini juga dilapisi dengan resin supaya tidak bocor serta kuat terhadap tekanan air. Volume bak panampung adalah 1 m³.. 2.. Tower Tower ini digunakan untuk menopang bak penampung yang akan dipakai untuk sumber air melalui pipa. Tower ini juga dapat di setting ketinggiannya, sehingga debit air dapat di ubah sesuai dengan kebutuhan saat penelitian.. 3.. Akuarium Akuarium ini dibuat untuk tempat menampung air sementara serta tempat pengaliran air, sehingga dapat menjalankan kincir air secara terus-menerus. Air yang mengalir di akuarium kemudian keluar ke kolam dan akan di naikkan kembali ke bak penampung dengan menggunakan pompa air.. 4.. Kolam penampung Kolam penampung yang terletak di bawah kincir ini digunakan untuk menampung air buangan yang berasal dari akuarium. Kolam penampung ini terbuat dari semen beton.. 5.. Pipa Pipa dengan ukuran diameter dalam 4,29in = 0,1089660 m ini digunakan untuk mengaliri air dari bak penampung menuju ke kincir air.. 6.. Dudukan kincir Dudukan pada kincir berguna untuk membantu dan menahan kincir air agar dapat berdiri tegak. Di dalam komponen dudukan terdapat bearing. Dudukan ini menggunakan besi siku lubang dengan ukuran yang berbedabeda..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 16. 7.. Kincir air breastshot Kincir air breastshot digunakan sebagai alat penelitian, sehingga penelitian dapat berjalan sesuai dengan yang telah direncanakan.. Gambar 3.3 Kincir air breasthot. Bagian-bagian kincir, antara lain : a) Sudu kincir Sudu kincir air breastshot dibuat dengan kemiringan sudu 120 derajat dan menggunakan mika akrilik dengan tebal 3 mm.. Gambar 3.4 Sudu kincir.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 17. b) Lingkaran mika bagian samping kincir Lingkaran mika bagian samping ini digunakan sebagai penutup samping. kincir. agar. air. dapat. tertampung.. Sehingga. saat. air. menabrak/mendorong sudu kincir, tenaga dari air tersebut dapat sepenuhnya digunakan sebagai energi.. Gambar 3.5 Lingkaran bagian samping. c). Lingkaran mika bagian dalam kincir Lingkaran mika bagian dalam ini berbentuk melingkar datar dan digunakan sebagai alas kincir air bagian bawah sudu, supaya air yang menabrak tidak terbuang langsung.. Gambar 3.6 Lingkaran bagian dalam.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 18. d) Poros kincir Poros pada kincir air digunakan untuk menopang seluruh komponen yang ada pada kincir air dan untuk meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Poros ini adalah bagian terpenting, karna selain dapat menopang beban kincir, poros ini juga digunakan untuk memutar kincir yang akan di transmisikan menjadi sebuah energi.. Gambar 3.7 Poros kincir. e) Jari-jari kincir Jari-jari pada kincir berguna untuk menahan beban antara kincir dengan poros. Jari-jari tersebut terbuat dari plat besi tebal, sehingga kuat untuk menahan.. Gambar 3.8 Jari-jari kincir.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 19. f). Puli dan belt Puli yang digunakan pada kincir air breastshot mempunyai tipe A dan memiliki. = 8 inch, sedangkan untuk puli pada generator menggunakan. = 8 inch. Sehingga rasio yang dihasilkan pada puli adalah 5:5. Energi yang telah dihasilkan oleh kincir disalurkan ke generetor dengan menggunakan belt, sehingga menghasilkan energi mekanik.. g) Bearing atau bantalan poros Bearing digunakan untuk menahan poros agar dapat berputar dengan lancer. Ukuran diameter bearing yang di pakai adalah 24 mm dan tipe bearing ASB P205.. 3.2. Alat dan Bahan Penelitian Dalam beberapa proses pembuatan kincir air breastshot diperlukan beberapa alat dan bahan, antara lain :. 3.2.1 Alat a.. Mesin laser cutting Mesin laser cutting ini berfungsi untuk memotong dan membentuk mika. akrilik sesuai dengan yang diinginkan. Mesin ini dijalankan menggunakan komputer/program software khusus seperti autocad.. b.. Gerinda tangan Gerinda tangan digunakan untuk memotong serta menghaluskan besi siku. lubang yang akan dibuat menjadi penyangga untuk kincir dan generator.. c.. Gergaji besi dan gergaji kayu Gergaji besi digunakan untuk memotong pipa pvc untuk saluran air.. Sedangkan gergaji kayu digunakan untuk mengergaji papan untuk pembatasan air di bak penampung..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 20. d.. Kunci shock dan kunci pas Kunci shock dan kunci pas digunakan untuk mengencangkan baut pada. rangka penahan kincir serta generator.. e.. Las listrik Las listrik digunakan untuk mengelas jari-jari pada kincir. Dengan memakai. proses pengelasan dapat membuat jari-jari kuat untuk menopang beban kincir.. f.. Kompor tembak Kompor tembak digunakan untuk memanasi serta membentuk mika akrilik. menjadi sudu kincir dengan kemiringan 120 derajat dengan menggunakan cetakan sudu yang sudah di buat sebelumnya.. 3.2.2 Bahan kincir a.. Mika akrilik Mika akrilik digunakan sebagai bahan utama pembuatan. kincir serta. akuarium. Mika akrilik yang digunakan memiliki tebal D 3 mm.. b.. Besi siku lubang dan baut Besi siku lubang digunakan sebagai penahan kincir air dan generator.. Sedangkan baut digunakan untuk menyambung besi siku lubang menjadi rangka penahan kincir serta generator.. c.. Lem silicon dan resin Lem silicon digunakan untuk merekatkan bagian-bagian yang di buat menjadi. kincir serta akuarium. Sedangkan resin digunakan untuk melapisi bagian bak penampung, akuarium dan kincir agar semakin kuat.. d.. Plat besi Plat besi digunakan sebagai pembuatan jari-jari lingkaran pada kincir agar. dapat menopang serta memutar kincir dengan kuat..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 21. 3.3. Alat Pendukung Pengambilan Data Selain bagian-bagian di atas terdapat juga alat pendukung lainnya dalam penelitian ini, sebagai berikut :. Gambar 3.9 Skema alat pendukung pengambilan data. 1.. Pompa Merupakan alat yang digunakan untuk memindahkan cairan (fluida) dari suatu tempat ke tempat yang lain, melalui media pipa (saluran) dengan cara menambahkan energi pada cairan yang akan dipindahkan serta berlangsung terus menerus. Gambar dan sepesifikasi pompa yang digunakan, yaitu :  Pompa NS-100. Gambar 3.10 Pompa NS-100.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 22. Spesifikasi  Pompa Sentrifugal  Max capacity 150 m³/h  Power 20HP/3000RPM  Pompa SCR-50HX. Gambar 3.11 Pompa SCR-50HX Spesifikasi Pompa Sentrifugal. 2.. CONNECTION DIA. 50 mm (2inch). Max capacity. 20 l/min (137 GPM). Max total head. 32 m (105 ft). Max suction head. 8 m (26 ft). Generator Generator Sun Rice tipe 22A0MA48V350W140944831 berfungsi untuk mengubah energi putaran poros menjadi energi listrik yang nantinya akan di hubungkan dengan beban lampu.. Gambar 3.12 Generator.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 23. 3.. Tachometer Alat ini berfungsi untuk mengukur kecepatan putaran puli kincir, khususnya jumlah putaran yang dilakukan oleh poros dalam satu satuan waktu. Cara penggunaanya adalah dengan menempelkan sensor pada bagian yang akan di ukur rpmnya.. Gambar 3.13 Tachometer. 4.. Beban lampu Pembebanan yang dilakukan dengan menggunakan lampu bermaksud untuk mengetahui performa dari kincir air. Variasi voltase lampu yang diberikan bertujuan supaya data yang dihasilkan lebih bervariasi. Lampu yang digunakan. adalah lampu 5 watt sebanyak 20 buah.. Gambar 3.14 Beban lampu.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 24. 5.. Multimeter Merupakan alat ukur yang dipakai untuk mengukur tegangan listrik, arus listrik, dan tahanan (resistansi) yang dihasilkan generator.. Gambar 3.15 Multimeter. 6.. Stopwatch Stopwatch digunakan untuk mengukur selang waktu dan waktu yang dibutuhkan untuk penelitian,. Gambar 3.16 Stopwatch. 7.. Ampere Meter Ampere Meter digunakan untuk mengukur kuat arus yang dihasilkan oleh nyala beban lampu.. Gambar 3.17 Ampere Meter.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 25. 8.. By pass Berfungsi untuk mengatur, mengontrol dan mengarahkan laju aliran air dengan cara membuka atau menutup sebagian aliran air supaya mendapatkan ketinggian air pada bak penampung sesuai dengan variasi ketinggian yang ditentukan . Bagian by pass, antara lain : 1.. Saluran untuk masuknya air dari pompa.. 2.. Saluran untuk meneruskan air dari by pass menuju bak penampung.. 3.. Saluran untuk membuang air.. 4.. Katub untuk mengatur debit air yang lewat saluran 3.. Gambar 3.18 By pass. 3.4. Prinsip Kerja Kincir Air Breastshot Pada dasarnya, prinsip kerja kincir air breastshot hampir sama dengan kincir air overshot dan undershot. Jarak tinggi jatuhnya tidak melebihi diameter kincir, arah aliran air yang menggerakan kincir air disekitar sumbu poros dari kincir air. Kincir air breastshot ini bekerja bila terdapat energi potensial yang berupa ai mengalir dan mengenai sudu kincir. Putaran dari kincir akan di transmisikan ke generator melalui transmisi belt dengan rasio 5:5. Akibat putaran pada generator akan dihasilkan energi listrik, yang dialirkan pada rangkaian lampu beban. Tegangan dan arus yang dihasilkan generator diukur untuk memberikan data energi yang dihasilkan putaran kincir.. Uji coba kincir air breastshot dengan kemiringan sudu 120 derajat dan ketinggian air yang diharapkan dapat seoptimal mungkin mendapat hasil yang maksimal. Pembebanan yang dilakukan dengan menggunakan lampu bertujuan untuk.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 26. mengetahui performa kincir air. Variasi voltase lampu yang diberikan bertujuan supaya data yang dihasilkan lebih bervariasi. Lampu yang digunakan untuk pembebanan pada kincir air adalah lampu 5 Watt sebanyak 20 buah.. 3.5. Variasi Penelitian 1.. Variasi ketinggian air 50 cm, 60 cm, 70 cm, 80 cm, 90 cm, 100 cm.. 2.. Variasi beban lampu dari 10, 12, 14, 16, 18, 20.. 3.6. Variabel Yang Diukur Sesuai dengan tujuannya, variable yang akan diukur adalah sebagai berikut: 1.. Tegangan yang dihasilkan (Volt). 2.. Putaran kincir (rpm). 3.. Arus yang dihasilkan (Ampere). 3.7. Metode dan Langkah Pengambilan Data 3.7.1 Alur Pelaksanaan Penelitian. Gambar 3.19 Skematik diagram alur penelitian.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 27. 3.7.2.Langkah Pengambilan Data 1.. Menyiapkan pompa air dan tempatkan pada tempat yang telah disediakan.. 2.. Memposisikan alat pengukur kecepatan putaran (tachometer).. 3.. Merangkai beban lampu dengan generator.. 4. Merangkai lampu dalam posisi saklar off terlebih dahulu, pengujian dilakukan hingga beberapa variasi beban lampu. 5.. Jika semua telah siap, kemudian nyalakan pompa.. 6. Bila ketinggian air pada bak penampung sudah sesuai dengan yang di inginkan. 7. Kemudian pengukuran dapat dilakukan dengan membaca display yang tertera pada alat pengukur ketinggian permukaan air. 8.. Mengukur putaran kincir dengan menggunakan tachometer.. 9. Mengukur daya yang dihasilkan oleh generator dengan memvariasikan beban lampu pada kondisi tanpa beban sampai dengan lampu tidak ada yang menyala bersamaan dengan mengukur tegangan dan kuat arus yang dihasilkan. 10. Pengambilan data dilakukan sampai dihasilkan data-data yang sesuai. 11. Hasil dari pengujian kemudian di catat. 12. Ulangi langkah 5 sampai 10 dengan variasi penelitian yang telah ditentukan..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. 4.1. Data Penelitian Setelah melakukan percobaan dan pengambilan data, maka didapatkan data yang selanjutnya akan diolah. Data hasil penelitian pada kincir air breastshot didapatkan dari pengukuran arus yang dihasilkan oleh generator, tegangan yang dihasilkan generator, kecepatan aliran air yang diukur dari perberdaan ketinggian permukaan air pada bak penampungan, serta rpm kincir dari pengukuran kecepatan putar kincir. Pada penelitian ini penetapan ketinggian air pada permukaan bak penampu yang sama pada saat pengujian serta memberikan variasi beban lampu yang berbeda-beda merupakan cara menentukan data yang diperlukan. Variasi beban lampu disini digunakan mulai dari beban 10 lampu sampai dengan beban 20 lampu. Pada saat variasi telah dilakukan maka dicatat juga arus dan tegangan listrik yang dihasilkan sampai pada beban terakhir. Setelah melakukan pengambilan data dan menemukan hasil dari variasi yang telah ditentukan. Maka hasil tersebut dapat dilihat pada tabel berikut ini :. Tabel 4.1 Data penelitian pada ketinggian permukaan air 0,5 m. Ketinggian Permukaan Air (m) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5. Kecepatan Putar Kincir (rpm) 45 44 41 39 38 37. Tegangan (V). Kuat Arus (A). Beban Lampu. 3,7 3,4 3 2,6 2,4 2,2. 0,5 1 1,2 1,4 1,6 1,8. 10 12 14 16 18 20. 28.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 29. Tabel 4.2 Data penelitian pada ketinggian permukaan air 0,6 m. Ketinggian Permukaan Air (m) 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6. Kecepatan Putar Kincir (rpm) 64 63 60 58 56 55. Tegangan (V). Kuat Arus (A). Beban Lampu. 5,7 5,4 4,8 4,5 4,2 3,9. 1,2 1,4 1,8 2 2,2 2,4. 10 12 14 16 18 20. Tabel 4.3 Data penelitian pada ketinggian permukaan air 0,7 m. Ketinggian Permukaan Air (m) 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7. Kecepatan Putar Kincir (rpm) 69 67 64 62 61 60. Tegangan (V). Kuat Arus (A). Beban Lampu. 6,2 5,8 5,2 4,8 4,5 4,2. 1,4 1,6 1,8 2,2 2,4 2,5. 10 12 14 16 18 20. Tabel 4.4 Data penelitian pada ketinggian permukaan air 0,8 m. Ketinggian Permukaan Air (m) 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8. Kecepatan Putar Kincir (rpm) 72 70 68 66 64 62. Tegangan (V). Kuat Arus (A). Beban Lampu. 6,4 6,1 5,5 5 4,8 4,4. 1,4 1,6 2 2,2 2,4 2,6. 10 12 14 16 18 20.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 30. Tabel 4.5 Data penelitian pada ketinggian permukaan air 0,9 m. Ketinggian Permukaan Air (m) 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9. Kecepatan Putar Kincir (rpm) 74 72 70 68 67 66. Tegangan (V). Kuat Arus (A). Beban Lampu. 6,8 6,3 5,6 5,5 5,2 4,9. 1,4 1,7 2,1 2,3 2,6 2,7. 10 12 14 16 18 20. Tabel 4.6 Data penelitian pada ketinggian permukaan air 1,0 m. Ketinggian Permukaan Air (m) 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0. Kecepatan Putar Kincir (rpm) 75 74 71 69 68 67. Tegangan (V). Kuat Arus (A). Beban Lampu. 6,9 6,6 6 5,6 5,4 5,1. 1,5 1,7 2,1 2,4 2,6 2,8. 10 12 14 16 18 20. Pada tabel diatas ini diurutkan dengan variasi ketinggian permukaan air yang telah ditentukan. Pada ketinggian permukaan air 100 cm didapatkan kecepatan putar kincir, tegangan listrik, dan arus listrik yang tertinggi. Kecepatan putar kincir tertinggi tedapat pada beban 10 lampu sebesar 75 rpm. Tegangan listrik tertinggi terdapat pada beban 10 lampu sebesar 6,9 Volt serta arus listrik tertinggi terdapat pada beban 20 lampu sebesar 2,8 Ampere.. 4.2. Pengolahan Data dan Hasil Perhitungan Berikut ini ditampilkan contoh perhitungan data pada tabel 4.1. Hasil. perhitungan serupa untuk semua data ditampilkan pada tabel 4.7. Perhitungan dimulai dengan menghitung kecepatan aliran air, kemudian dilanjutkan dengan menghitung luas penampang pipa, debit, daya air, torsi dan effisiensi. Hasil.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 31. perhitungan data pada tabel 4.2 hingga tabel 4.6 disajikan pada tabel 4.8 hingga 4.12.. 1.. Menghitung kecepatan aliran Kecepatan didapatkan dari persamaan 2.4, dengan h = 0,50 meter V= 2 V = 2. 9,81 0,50. = 3,13 m/detik. 2.. Menghitung luas penampang pada pipa Luas penamang pada pipa dihitung menggunakan persamaan 2.2, dengan. diameter dalam 0,108966 m. A = ¼ x π x D² = 0,25 x 3,14 x (0,108966)2 = 0,0093 m2. 3.. Menghitung debit air Debit air dihitung menggunakan perhitungan diatas V = 3,13 m/detik dan A =. 0,0093 m2 Q=VxA = 3,13 x 0,0093 = 0,0292 m3/detik = 29,2 liter/detik. 4.. Menghitung daya air yang tersedia Daya air (watt) dihitung menggunakan pers 2.3, dengan ρ = 1000 Pair = ρ x g x Q x h = 1000 x 9,81 x 0,0292 x 0,50 = 143,32 Watt. ³.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 32. 5.. Menghitung gaya fluida yang mengenai sudu Gaya fluida yang mengenai sudu dihitung menggunakan persamaan 2.6 F = ρ x A x v² = 1000 x 0,0093 x 3,13² = 91,52 N. 6.. Menghitung torsi Torsi dihitung menggunakan persamaan 2.7, dengan r = 0,25 m T=rxF = 0,25 x 91,52 = 22,88 N.m. 7.. Menghitung kecepatan sudu kincir Kecepatan sudu kincir dihitung menggunakan persamaan 2.9. ω=. . . (. ). ,. = = 4,71. 8.. Menghitung daya kincir Daya kincir dihitung menggunakan persamaan 2.8 =Txω = 22,88 x 4,71 = 107,76 Watt. 9.. Menghitung efisiensi Efisiensi dihitung menggunakan persamaan 2.10 η=. x100%.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 33. =. ,. x100%. ,. = 75,19 %. Setelah mendapatkan hasil dari penelitian yang berupa data -. data yang. diperlukan. Semua data yang diperoleh akan diolah dengan rumus yang telah ditentukan sebelumnya. Pengolahan tersebut yang telah diolah akan diterakan pada tabel berikut ini: Tabel 4.7 Hasil perhitungan pada ketinggian 0,5 m dengan beban 10 sampai 20 lampu Kecepatan Aliran Air (m/s) 3,13 3,13 3,13 3,13 3,13 3,13. Torsi (N.m). Daya Kincir (Watt). Daya Air (Watt). Efisiensi (%). 22,88 22,88 22,88 22,88 22,88 22,88. 107,76 105,37 98,19 93,40 91,00 88,61. 143,32 143,32 143,32 143,32 143,32 143,32. 75,19 73,52 68,51 65,16 63,49 61,82. Tabel 4.8 Hasil perhitungan pada ketinggian 0,6 m dengan beban 10 sampai 20 lampu Kecepatan Aliran Air (m/s) 3,43 3,43 3,43 3,43 3,43 3,43. Torsi (N.m). Daya Kincir (Watt). Daya Air (Watt). Efisiensi (%). 27,46 27,46 27,46 27,46 27,46 27,46. 183,92 181,04 172,42 166,68 160,93 158,05. 188,40 188,40 188,40 188,40 188,40 188,40. 97,62 96,09 91,52 88,47 85,42 83,89.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 34. Tabel 4.9 Hasil perhitungan pada ketinggian 0,7 m dengan beban 10 sampai 20 lampu Kecepatan Aliran Air (m/s) 3,71 3,71 3,71 3,71 3,71 3,71. Torsi (N.m). Daya Kincir (Watt). Daya Air (Watt). Efisiensi (%). 32,03 32,03 32,03 32,03 32,03 32,03. 231,33 224,63 214,57 207,87 204,51 201,16. 237,42 237,42 237,42 237,42 237,42 237,42. 97,44 94,61 90,38 87,55 86,14 84,73. Tabel 4.10 Hasil perhitungan pada ketinggian 0,8 m dengan beban 10 sampai 20 lampu Kecepatan Aliran Air (m/s) 3,96 3,96 3,96 3,96 3,96 3,96. Torsi (N.m). Daya Kincir (Watt). Daya Air (Watt). Efisiensi (%). 36,61 36,61 36,61 36,61 36,61 36,61. 275,88 268,21 260,55 252,89 245,22 237,56. 290,07 290,07 290,07 290,07 290,07 290,07. 95,11 92,47 89,82 87,18 84,54 81,90. Tabel 4.11 Hasil perhitungan pada ketinggian 0,9 m dengan beban 10 sampai 20 lampu Kecepatan Aliran Air (m/s) 4,20 4,20 4,20 4,20 4,20 4,20. Torsi (N.m). Daya Kincir (Watt). Daya Air (Watt). Efisiensi (%). 41,18 41,18 41,18 41,18 41,18 41,18. 318,98 310,36 301,74 293,12 288,81 284,50. 346,12 346,12 346,12 346,12 346,12 346,12. 92,16 89,67 87,18 84,69 83,44 82,20.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 35. Tabel 4.12 Hasil perhitungan pada ketinggian 1,0 m dengan beban 10 sampai 20 lampu Kecepatan Aliran Air (m/s) 4,43 4,43 4,43 4,43 4,43 4,43 4.3. Torsi (N.m). Daya Kincir (Watt). Daya Air (Watt). Efisiensi (%). 45,76 45,76 45,76 45,76 45,76 45,76. 359,22 354,43 340,06 330,48 325,69 320,90. 405,38 405,38 405,38 405,38 405,38 405,38. 88,61 87,43 83,89 81,52 80,34 79,16. Grafik Hasil Penelitian Tahap selanjutnya menganalisis data dengan bandingan data hasil olahan. yang telah didapatkan dengan variasi yang ditentukan. Perbandingan ini dibuat dengan. menggunakan. media. grafik.. Berikut. ini. adalah. grafik. yang. menggambarkan perbandingan yang telah diperoleh dari data – data yang telah diolah: Grafik hubungan ketinggian permukaan air terhadap kecepatan putar kincir. 80 70. Kecepatan putar kincir (rpm). 1.. Beban 10 lampu Beban 12 lampu Beban 14 lampu Beban 16 lampu Beban 18 lampu Beban 20 lampu. 60 50 40 30 20 10 0 0.5. 0.6. 0.7. 0.8. 0.9. 1.0. Ketinggian air (m) Gambar 4.1 Grafik hubungan kecepatan putar kincir dengan ketinggian permukaan air.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 36. Pada gambar 4.1 terlihat semakin besar ketinggian yang diberikan, maka semakin cepat putaran kincir yang dihasilkan. Ini disebabkan karena tekanan yang diperoleh air semakin besar bila ketinggian permukaan air semakin tinggi. Pada gambar diatas mengalami penurunan kecepatan putar kincir jika ditambahkan beban. Semakin besar beban lampu yang diberikan, maka kecepatan putar kincir semakin turun. Ini terjadi karena beban lampu yang diberikan sangat berpengaruh terhadap daya yang dihasilkan oleh generator. Sehingga membuat putaran kincir menjadi pelan dan terjadi penurunan pada kecepatan putar kincir.. 2.. Grafik hubungan tinggi permukaan air terhadap daya kincir. 400 350. Beban 10 lampu. Daya kincir (Watt). 300 250. Beban 12 lampu. 200. Beban 14 lampu. 150. Beban 16 lampu. 100. Beban 18 lampu. 50. Beban 20 lampu. 0 0.5. 0.6. 0.7. 0.8. 0.9. 1.0. Ketinggian air (m) Gambar 4.2 Grafik hubungan daya kincir dengan tinggi permukaan air.. Pada gambar diatas terlihat bahwa terjadi peningkatan daya kincir. Peningkatan daya kincir dipengaruhi oleh ketinggian air yang diberikan. Setiap kenaikan ketinggian air, maka daya kincir yang dihasilkan semakin meningkat. Daya kincir pada gambar 4.2 merupakan hasil perhitungan dari torsi dan kecepatan sudu kincir. Selain itu, penambahan beban lampu sangat berpengaruh.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 37. terhadap daya kincir. Dimana semakin besar beban lampu yang diberikan, maka daya kincir akan semakin turun.. 3.. Grafik hubungan ketinggian air terhadap efisiensi.. 120. Efisiensi (%). 100. Beban 10 lampu Beban 12 lampu. 80. Beban 14 lampu. 60. Beban 16 lampu. 40. Beban 18 lampu 20. Beban 20 lampu. 0 0.5. 0.6. 0.7. 0.8. 0.9. 1.0. Ketinggian air (m) Gambar 4.3 Grafik hubungan efisiensi dengan ketinggian air. Pada gambar 4.3 diketahui bahwa pada ketinggian air 0,5 - 0,6m, gradien grafik efisiensi tampak besar, seiring pertambahan percepatan aliran air. Sedangkan pada ketinggian 0,6 - 1m, gradien grafik efisiensinya cenderung mendatar dan turun. Seperti diketahui bahwa efisiensi adalah daya kincir dibagi dengan daya yang diberikan air. Maka, diduga seiring pertambahan kecepatan air pada rentang ketinggian air 0,6 – 1m, kincir tidak mampu merubah pertambahan energi yang diberikan air menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran dan torsi..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB V PENUTUP. 5.1. Kesimpulan. 1. Telah berhasil dibuat model kincir air breastshot dengan bentuk sudu 120 derajat dan jumlah sudu 16 buah. 2. Kecepatan aliran air sangat berpengaruh terhadap kecepatan putar kincir dengan variasi pada beban lampu. Jika kecepatan aliran yang diberikan besar, maka kecepatan putar kincir yang dihasilkan akan besar juga. 3. Semakin banyak beban lampu yang di pakai, maka kecepatan putar kincir akan semakin turun. 4. Dari hasil penelitian didapat nilai efisiensi tertinggi pada ketinggian 0,6 m dengan beban 10 lampu (50 Watt). yaitu 97,62% dan nilai terendah pada. ketinggian 0,5 m dengan beban 20 lampu (100 Watt) yaitu 61,82%.. 5.2. Saran. 1. Kincir ini memiliki kekurangan pada segi desain dan juga terbuat dari mika yang hanya ditempelkan menggunakan lem, sehingga memungkinkan kincir tidak kuat ketika dialiri dengan air yang kecepatannya besar dan kincir ini terdapat banyak ruang yang membuat air tidak sepenuhnya tertampung di kincir. Akan lebih baik jika lebih teliti dalam mendesain kincir serta mencari bahan-bahan yang lebih mudah di buat. 2. Saat melakukan percobaan, sebaiknya lebih teliti dalam menentukan jumlah pompa yang diperlukan agar pengaturan ketinggiannya bisa stabil. Sehingga menentukan variasi ketinggian permukaan air yang ingin di uji akan berjalan dengan baik dan tanpa ada kendala. 3. Melakukan pengecekan fasilitas dan tempat pengujian untuk mempermudah pada saat pengambilan data agar dapat memaksimalkan waktu yang digunakan.. 38.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR PUSTAKA Ainun Nidhar dkk, 2015, “Pengujian Variasi Jumlah dan Sudut Bilah Kincir Air Tipe Breastshot”, Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Jakarta. Fabianus Pratomo Wadiamoko, 2012, “Unjuk Kincir Air Breastshot Dengan Kemiringan Sudu 45 Derajat”, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Muller and C. Wolter, 2004, “The Breastshot Waterwheel: Design and Model Tests, Lecturer, Civil Engineering Department, Queen’s University Belfast,, UK. Streeter, Victor.L and Wylie, E. Benjamin, 1996, “Mekanika Fluida”. Jakarta: Erlangga, Wahyono Wibowo, 2002, “Kincir Air Pembangkit Listrik”, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.. http://www.semayangboy.com/2010/05/pembangkit-listrik-tenagamikrohidro.html. (24 April 2017). http://www.british-hydro.org/waterwheels.html. (24 April 2017). 39.