TINJAUAN PUSTAKA
Lisrik
Tenaga listrik merupakan landasan bagi kehidupan modern, dan tersedianya dalam jumlah dan mutu yang cukup menjadi syarat bagi masyarakat yang memiliki taraf kehidupan yang baik dan perkembangan industri yang maju. Pembangkitan, yaitu produksi tenaga listrik , dilakukan dalam pusat tenaga listrik atau sentral dengan mempergunakan penggerak mula dan generator. Transmisi atau penyaluran, adalah pemindahan tenaga listrik dari pusat tenaga listrik secara besar-besaran ke gardu induk, yang terletak berdekatan dengan suatu pusat pemakaian berupa kota atau industri besar. Dari gardu induk tenaga listrik didistribusikan ke gardu distribusi dan ke para pemakai atau konsumen(Kadir. 1996).
Arus listrik adalah banyaknya pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam satuan waktu. Arus listrik (I) yang mengalir melalui penghantar didefinisikan sebagai banyaknya muatan listrik (Q) yang mengalir setiap satu satuan waktu (t) Secara matematis dapat dituliskan:
I = Q/T……… (1) Dimana :
I = arus listrik (A) Q = muatan listrik (C) t = selang waktu (s)
satuan mikroAmpere (μA) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat
kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada sirkuit konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada
Pembangkit Listrik
Pembangkitan tenga listrik sebagian besar dilakukan dengan cara memutar generator sinkron sehingga didapat tenaga listrik dengan tegangan bolak-balik tiga fase. Energi mekanik yang diperlukan untuk memutar generator sinkron didapat dari mesin penggerak generator atau biasa disebut penggerak mula (prime mover). Mesin pengerak generator yang banyak digunakan dalam praktik, yaitu :mesin diesel, turbin uap, turbin air, dan turbin gas (Marsudi, 2005).
Pembangkit listrik tenaga air diperagakan secara besar-besaran dalam berbagai jenis. Hampir setiap proyek tenaga air mempunyai sesuatu yang sangat menarik perhatian, yang tidak sebagaimana biasanyadidapati diproyek-proyek lain yang sama tipenya. Pembangkit tenaga air dapat diklasifikasikan atas dasar lokasi, keadaan topografi, ketersediaan kolam penampungan, tingkatan pengoperasian tinggi jatuh air, keadaan hidrolis pembangkitnya sendiri, dan sebagainya (Dandekar dan Sharma, 1991).
E = m.g.H ……… (2) Dimana :
E = energi potensial (joule) m = masaa (kg)
g = percepatan grafitasi (m/s2)
H = tinggi relativ pada permukaan bumi (m) Dari rumus diatas dapat dijabarkan :
dE = dm.g.H
Bilamana dE merupakan elemen energi yang dibangkitkan oleh elemen massa dan melalui jarak tinggi H.
Maka dapat dirumuskan:
P = ρ. g. Q. H ………..(3) Dengan:
P = daya (kwh)
ρ = efisiensi sistem (0,6-0.9) g = gravitasi (m/det2)
H = tinggi terjun (m) Q = debit air (m3/det) (Kadir. 1996).
Daya Listrik
Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalamrangkaian
listrik.Satuan SI daya listrik adalah watt.Arus listrik yang mengalirdalam rangkaian
dengan hambatan listrik menimbulkan kerja. Perantimengkonversi kerja ini ke dalam
(seperti pada bola lampu), energi kinetik(motor listrik), dan suara (loudspeaker). Listrik dapat diperoleh dari pembangkitlistrik atau penyimpan energi seperti baterai (Harnovi, 2003).
Menurut hukum Joule, kawat yang memiliki hambatan besar akan menghasilkan energi panas dalam jumlah yang besar pula. Jenis logam-logam tertentu jika dialiri listrik dapat menghasilkan energi kalor yang besar, misalnya nikel, krom, dan nikrom serta campuran antara nikel dan krom. Logam-logam ini apabila dialiri arus listrik suhunya cepat meningkat hingga tampak membara, oleh karena itu jenis logamlogam ini banyak dipakai sebagai elemen pemanas pada setrika listrik, kompor listrik, dan solder (Adiwarsito, 2009).
Saluran Irigasi
Pengertian irigasi secara umum yaitu pemberian air pada tanah untuk memenuhi kebutuhan air tanaman. Tujuan umum irigasi kemudian dirinci lebih lanjut, yaitu:
1. Menjamin keberhasilan produksi tanaman dalam menghadapi kekeringan jangka pendek
2. Mendinginkan tanah dan atmosfir sehingga cocok untuk pertumbuhan tanaman
3. Mengurangi bahaya kekeringan
4. Mencuci/ melarutkan garam dalam tanah 5. Mengurangi bahaya pemipaan tanah
6. Melunakkan lapisan olah dan gumpalan-gumpalan tanah
(Pusposutardjo, 2001).
Irigasi adalah usaha penyediaan dan pengaturan air untuk menunjang pertanian.Dalam pengelolaan irigasi diperlukan jaringan irigasi yang terdiri dari jaringan utama dan jaringan tersier.Jaringan utama merupakan jaringan irigasi yang berada dalam satu sistem irigasi mulai dari bangunan utama, saluran induk/primer, saluran sekunder, dan bangunan sadap serta bangunan pelengkap lainnya.Saluran primer adalah saluran yang membawa air dari bangunan utama ke saluran sekunder dan ke petak – petak tersier yang diairi.Saluran sekunder adalah saluran yang membawa air dari saluran primer ke saluran tersier dan petak – petak tersier yang diairi.Sedangkan jaringan tersier merupakan jaringan irigasi yang berfungsi sebagai prasarana pelayanan air di dalam petak tersier yang terdiri dari saluran pembawa disebut saluran tersier, saluran pembagi yang disebut saluran kuarter dan saluran pembuang (Bunganaen, 2008).
Debit Air
Debit air adalah suatu besaran yang menyatakan banyaknya air yang mengalir dari suatu sumber persatuan waktu, biasanya diukur dalam satuan liter per detik. Pengukuran debit dapat dilakukan dengan berbagai cara antara lain:
1. Pengukuran debit dengan bending (sekat ukur) 2. Pengukuran debit berdasarkan kerapatan larutan obat
3. Pengukuran kecepatan aliran dan luas penampang melintang, dalam hal ini untuk mengukur kecepatan arus digunakan pelampung atau pengukur arus 4. Pengukuran dengan menggunakan alat-alat tertentu.
Rancang Bangun Alat
Kincir air
Kincir air merupakan sarana untuk merubah energi air menjadi energi mekanik berupa torsi pada poros kincir.Ada beberapa tipe kincir air yaitu :
1. Kincir Air Overshot 2. Kincir Air Undershot 3. Kincir Air Breastshot 4. Kincir Air Tub
Kincir air overshot bekerja bila air yang mengalir jatuh ke dalam bagian sudu-sudu sisi bagian atas, dan karena gaya berat air roda kincir berputar. Kincir air overshot adalah kincir air yang paling banyak digunakan dibandingkan dengan jenis kincir air yang lain
Keuntungan
1. Tingkat efisiensi yang tinggi dapat mencapai 85% 2. Tidak membutuhkan aliran yang deras
3. Konstruksi yang sederhana 4. Mudah dalam perawatan
5. Teknologi yang sederhana mudah diterapkan di daerah yang terisolir Kerugian
1. Karena aliran air berasal dari atas maka biasanya reservoir air atau bendungan air, sehingga memerlukan investasi yang lebih banyak. 2. Tidak dapat diterapkan untuk mesin putaran tinggi
(Wahyono, 2007).
Kincir atau daya yang dihasilkan kincir air bersumber dari energi kinetik air (aliran air). Apabila aliran air diarahkan pada suatu bidang atau dinding akan menerima gayaakibat tumbukan air terhadap bidang/ dinding tersebut. Apabila dinding-dinding tersebut dipasangkan pada keliling roda maka gaya-gaya tumbukan pada dinding tersebut akan menimbulkan torsi yang akan menyebabkan roda berputas pada porosnya. Maka energi kinetik sudah berubah menjadi energi mekanik dalam bentuk petaran.
Sesuai dengan prinsip tumbukan maka besarnya gaya yang bekerja pada suatu dinding atau bidang dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
F = �����2
2� ………...…….………..(4)
Dimana :
F = gaya yang diterima dinding (kg/m) ρ = berat jenis air (1000 kg/m3
) A = luas permukaan dinding (m2) V = kecepatan aliran air (m/det)
Sementara luas permukaan tumbukan adalah :
A = b .h ………..(5) b = lebar sudu (m)
h = tinggi sudu (m)
Kerja yang dihasilkan untuk 1 kg air/detik adalah gaya yang bekerja dikalikan dengan efisiensi maxsimum, maka kerja (W) adalah :
W = F .e (kg/m)……….…………..(6)
besarnya laju aliran adalah = volume x massa jenis
G = (b.h.V) ρ (kg/det)………..(7) Maka daya yang dihasilkan roda kincir dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
P = W . G (kg2/m det)……….……….…………..(8) Dengan persamaan diameter (D), dan jumlah putaran yang dihasilkan dari roda kincir maka efisiensi dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
e = �.�.�
60 ……….(9)
(Yusri, dkk. 2004)
Menghitung torsi motor jika diketahui daya motor dan kecepatam motor, hubngungan antara horse power, torsi dan kecepatan dapatdihitung dengan menggunakan rumus :
T = 5250 ���
� ………(10)
Dimana :
T = torsi motor (dalam lb ft) n = kecepatan putar motor (rpm) HP = Daya kuda motor ( HP=746 watt) (Anonimous, 2013).
Puli (Pulley)
Pulley sabuk dibuat dari besi-cor atau dari baja.Pulley kayu tidak banyak
Untuk menghitung kecepatan atau ukuran roda transmisi, putaran transmisi penggerak dikalikan diameternya adalah sama dengan putaran roda transmisi yang digerakkan dikalikan dengan diameternya.
SD (penggerak) = SD (yang digerakkan) ………..(11) Dimana :
S = Kecepatan putar pulley (rpm) D= Diameter pulley (mm)
(Smith dan Wilkes, 1990).
Pemasangan puli antara lain dapat dilakukan dengan cara:
- Horizontal, pemasangan puli dapat dilakukan dengan cara mendatar di mana pasangan puli terletak pada sumbu mendatar.
- Vertikal, pemasangan puli dilakukan secara tegak dimana letak pasangan puli adalah pada sumbu vertikal. Pada pemasangan ini akan terjadi getaran pada bagian mekanisme serta penurunan umur sabuk
(Mabie and Ocvirk, 1967).
Dengan mengetahui putaran pada motor, putaran pada poros, dan perencanaan diameter pulley penggerak maka dapat ditentukan diameter pulley yang digerakkan dapat diketahui dengan persamaan berikut:
Untuk menurunkan putaran maka dipakai rumus perbandingan reduksi i (i > 1).
�1
�2 = i =
��
�� ………(12)
Dimana :
i = Perbandingan reduksi
n1 = Putaran pulley penggerak (rpm)
dp= Diameter pulley penggerak (mm)
Dp= Diameter pulley yang digerakkan (mm)
(Yusman T , Yudi G. 2010).
Sabuk V
Sabuk V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. SabukVdibelitkan di sekitar alur pulley yang berbentuk V pula. Transmisi sabuk yangbekerja atas dasar gesekan belitan mempunyai beberapa keuntungan karena murahharganya, sederhana konstruksinya dan mudah untuk mendapatkan perbandinganputaran yang diinginkan. Transmisi tersebut telah digunakan dalam semua bidangindustri, misalnya mesin-mesin pabrik, otomobil, mesin pertanian, alatkedokteran, mesin kantor dan alat-alat listrik. Kekurangan yang ada pada sabukini adalah terjadinya slip antara sabuk dan pulley sehingga tidak dapat dipakaiuntuk putaran tetap atau perbandingan transmisi yang tetap (Daryanto, 1993).
Susunan khas sabuk V terdiri atas :
1. Bagian elastis yang tahan tegangan dan bagian yang tahan kompresi
2. Bagian yang membawa beban yang dibuat dari bahan tenunan dengan daya rentangan yang rendah dan tahan minyak sebagai pembalut
(Smith dan Wilkes, 1990).
Menurut Smith dan Wilkes (1990), apabila pemindahan dayamenggunakan dua roda transisi, maka hubungan antara jarak kedua titik pusatsumbu roda transisi dengan panjang sabuk dapat ditentukan dengan rumus:
L = 2C + 1,57(D + d) +(D−d)
2
L = Panjang efektif sabuk (mm)
C = Jarak antara kedua sumbu roda transisi (mm)
D = Diameter luar efektif roda transmisi yang besar (mm) d = Diameter luar efektif roda transmisi yang kecil (mm)
Generator
Dalam bentuknya yang sederhana sebuah generator listrik terdiri dari atas magnet dan kumparan. Bilamana terdapat suatu gerakan antara kedua komponen diatas, garis- garis gaya magnet memotong belitan-belitan kumparan dan suatu gerak gaya listrik (ggl) akan dibangkitkan. Sebuah generator listrik atau alternator modern atas suatu sistim elektro magnet dan suatu almatur yang terdiri atas sejumlah kumparan dari konduktor berisolasi yang diletakkan dalam alur (slot) inti besi berlaminasi. Berdasarkan hokum induksi Faraday besar gaya gerak listrik yang diinduksi adalah:
GGL = - �
�� ∫ �� .��……….…. (14)
Dengan:
GGL = gaya gerak listrik, (V) dt = elemen waktu t, (S) B = induksi magnet, (Wb/m2) S = permukaan S, (m2)
- = tanda selaku besaran vektor.
(Kadir, 1996)
sedang golongan poros tegak sesuai mesin- mesin berdaya besar atau mesin berputaran rendah.Penggunaan golongan poros tegak sangat baik bagi generator turbin air, antara lain, karena golongan poros tegak memerlukan luas ruangan yang kecil dibanding dengan golongan poros datar (Arismunandar, 1991).
Inverter
inverter adalah suatu rangkaian yang berfungsi mengubah tegangan
masukan arus searah (DC) menjadi tegangan keluaran arus bolak-balik (AC) yang besar tegangan dan frekuensinya dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan.
Bola lampu
Lampu adalah sebuah peranti yang memproduksi cahaya.Kata "lampu" dapat juga berarti bola lampu.Ada berbagai macam lampu diantaranya lampu pjiar, lampu neon.lampu busur, lampu mercuri, LED, dan sebagainya. Lampu pijar adalah sumber cahaya buatan yang dihasilkan melalui penyaluran arus listrik melalui filamen yang kemudian memanas dan menghasilkan cahaya. Kaca yang menyelubungi filamen panas tersebut menghalangi udara untuk berhubungan dengannya sehingga filamen tidak akan langsung rusak akibat teroksidasi. Lampu pijar dipasarkan dalam berbagai macam bentuk dan tersedia untuk tegangan (voltase) kerja yang bervariasi dari mulai 1,25 volt hingga 300 volt. Energi listrik yang diperlukan lampu pijar untuk menghasilkan cahaya yang terang lebih besar dibandingkan dengan sumber cahaya buatan lainnya seperti lampu pendar dan diode cahaya, maka secara bertahap pada beberapa negara peredaran lampu pijar mulai dibatasi (Panjaitan dan S.tevano, 2012).
PembuatandanBiaya
Bahan yang diperlukan untuk membuat kincir adalah plat untuk kipas-kipas, besi beton, sumbu kincir, rotor kincir, puli transmisi, belt V, generator, besi untuk kerangka, drum dll.Untuk membuat pembangkitlistrikmikrokincir air diperlukan: mesin bubut, mesin bor, mesin milling, gerinda, las listrik, las acetelin. Peralatan: gunting plat, bending plat, palu, gergaji, bor tangan dll.
