LAPORAN PENELITIAN
PENELITIAN DASAR KEILMUAN (PDK)
PENGARUH PERUBAHAN BENTUK DETHRIDGE WHEEL TERHADAP PENINGKATAN UNJUK KERJANYA
TIM PENGUSUL
Oktarina Heriyani S.Si, MT (0305067702) Drs. M. Yusuf. D, MT (0330016001)
Nomor Surat Kontrak Penelitian : 360/F.03.07/2017 Nilai Kontrak : Rp.14.989.000,00
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PROF. DR. HAMKA
TAHUN 2018
LAPORAN PENELITIAN
PENELITIAN DASAR KEILMUAN (PDK)
PENGARUH PERUBAHAN BENTUK DETHRIDGE WHEEL TERHADAP PENINGKATAN UNJUK KERJANYA
TIM PENGUSUL
Oktarina Heriyani S.Si, MT (0305067702) Drs. M. Yusuf. D, MT (0330016001)
Nomor Surat Kontrak Penelitian : 360/F.03.07/2017 Nilai Kontrak : Rp.14.989.000,00
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PROF. DR. HAMKA
TAHUN 2018
i
ii
ABSTRAK
Pemanfaatan energi air menjadi energi listrik telah banyak dilakukan. Gerakan aliran air sangat berpengaruh terhadap energi yang dihasilkan. Besarnya energi yang dihasilkan dipengaruhi oleh tekanan, aliran air, dan gerakkan kincir yang digunakan. Gerakkan kincir dipengaruhi bentuk blade kincir air untuk merubah aliran air menjadi putaran dan pada akhirnya menjadi energi listrik.
Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini melihat unjuk kerja dethridge wheel yang dapat dihasilkan.
Target khusus yang akan dicapai membuat bentuk dethridge wheel yang dapat menghasilkan kinerja kincir terbaik. Metode yang digunakan dalam mencapai tujuan adalah metode perbandingan. Hasil putaran dan torsi dethridge wheel akan digunakan untuk menghitung daya dan efesiensinya. Untuk eksperimen pengambilan datanya dibuat sebuah kanal skala kecil untuk pengoperasian dethridge wheel yang dilengkapi dengan flowmeter, pompa yang memiliki debit hingga 4,7 m3/jam, torsimeter untuk pengukur torsi, dan inverter untuk mengatur laju aliran dengan cara merubah putaran pompa.
Dethridge wheel dibuat dengan menggunakan almunium dan multipleks yang dilapisi aquaproof dan mani. Berdasakan hasil pengujian didapat efesiensi tertinggi adalah 43,314 % dengan variasi debit pertama sebesar 0,006 m3⁄s. Hasil akhir penelitian ini dengan luaran yang ditargetkan adalah publikasi pada seminar internasional untuk prosiding terindeks scopus dan prototype dethridge wheel.
Kata kunci: dethridge, wheel, energi, kinerja, daya
iii
DAFTAR ISI
Halaman Sampul Halaman Pengesahan Kontrak Penelitian Abstrak
Daftar Isi i
Daftar Tabel ii
Daftar Gambar iii
BAB 1. PENDAHULUAN 1
BAB 2. KAJIAN PUSTAKA 3
BAB 3. METODE PENELITIAN 8
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 13
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 18
BAB 6 HASIL YANG DICAPAI 19
DAFTAR PUSTAKA 20
LAMPIRAN – LAMPIRAN
iv
DAFTAR TABEL
Tabel 4. 1 Data variasi debit 15
Tabel 4. 2 Hasil pengukuran kecepatan aliran air 15
Tabel 4. 3 Hasil pengukuran ketinggian air 15
Tabel 4. 4 Perbandingan kinerja variasi debit 16
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Jenis-jenis kincir air 3
Gambar 2.2 Skema sketsa fasilitas uji 5
Gambar 2.3 Skema sketsa fasilitas uji 5
Gambar 2.4 Dethridge Wheel 5
Gambar 2.5 Peta Jalan Penelitian Peneliti dan Tim 6
Gambar 2.6 Skema Uji 7
Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian 8
Gambar 3.2 Ukuran Kanal/Bak 9
Gambar 3.3 Dimensi Dethridge Wheel 10
Gambar 3. 4 Sudu tampak depan 10
Gambar 3. 5 Sudu tampak bawah 10
Gambar 3. 6 Sudu tampak samping 11
Gambar 3. 7 Sudu tampak atas 11
Gambar 4.1 Geometri Dethridge Wheel 13
Gambar 4.2 Geometri Kanal 14
Gambar 4. 3 Rangkaian sistem pengujian 14
Gambar 4. 4 Grafik perbandingan debit terhadap efisiensi 16 Gambar 4. 5 Grafik perbandingan daya air, daya kincir dan debit 16
vi
DAFTAR LAMPIRAN
Abstrak Confast 2019
Full paper seminar TEKNOKA 2018
vii
BAB 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Listrik bukan lagi suatu kemewahan bagi manusia tetapi lebih menjadi kebutuhan primer bagi penduduk kota. Namun, itu menjadi cerita yang berbeda bagi penduduk desa yang jauh dan jauh dari pasokan listrik yang disediakan oleh Perusahaan Listrik Negara (PLN). Karenanya, berbagai upaya menghasilkan listrik secara mandiri dengan menggunakan energi yang tersedia di lingkungan terus dilakukan. Salah satu sumber energi yang sering digunakan adalah tenaga air. Pemanfaatan energi hidro untuk menghasilkan energi listrik mendorong berbagai negara untuk mengevaluasi sumber energi yang tersedia (Laws et al, 2016). Sejumlah penelitian telah dilakukan untuk memanfaatkan aliran air yang mengalir. Peralatan mekanis tertua yang digunakan untuk mengubah energi aliran air ke dalam pekerjaan adalah kincir air. Kincir air yang telah digunakan sejak abad ketiga SM, mengubah fungsinya dari alat memanen menjadi penggerak generator untuk menghasilkan listrik. Dengan perkembangan teknologi, kincir air yang menghasilkan listrik head rendah mulai ditinggalkan dan digantikan oleh mesin hidrolik yang memanfaatkan head tinggi untuk menghasilkan listrik. Namun, karena lokasi air head tinggi terbatas, pemanfaatan aliran air dengan head rendah kembali menjadi perhatian dan dethridge wheel Zuppinger sangat cocok untuk menghasilkan listrik dengan memanfaatkan aliran air dengan head kurang dari 5 m (Paudel et al, 2017).
Aliran air dengan head kurang dari 5 m dapat ditemukan di saluran irigasi.
Aliran air di saluran irigasi yang memiliki head rendah dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik (Antonio, 2017). Untuk memanfaatkan aliran air dengan head rendah, seperti aliran irigasi, dethridge wheel, yang awalnya digunakan sebagai pengukuran aliran, saat ini digunakan untuk pembangkitan listrik dengan efisiensi 60% (Paudel, 2016) dan kinerjanya meningkat di saluran tersebut dengan lebar yang dua hingga tiga kali lebih besar dari lebar wheel (Paudel et al , 2017). Dalam penelitian ini, dethridge wheel digunakan sebagai penggerak generator listrik. Air yang mengalir akan dibedakan oleh dua kondisi, undershot dan overshot dengan ketinggian 537 cm. Torsi, rotasi, dan
1
efisiensi dethridge wheel akan diukur dan dianalisis untuk kerugian yang terjadi dalam sistem.
1.2 Rumusan Masalah
Penjabaran latar belakang di atas yang mendasari diperlukannya penelitian ini untuk mengungkap berapa besar daya dan efesiensi yang akan dihasilkan dengan dilakukannya modifikasi bentuk dethridge wheel dan bagaimana pengaruh modifikasi tersebut terhadap unjuk kerja dethridge wheel.
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan besarnya daya dan efisiensi dethridge wheel dengan melakukan modifikasi bentuknya dan mengetahui pengaruh bentuk dethridge wheel terhadap peningkatkan unjuk kerjanya.
1.4 Urgensi (Keutamaan Penelitian)
Energi merupakan salah satu kebutuhan pokok dalam melakukan aktifitas sehari – hari. Dengan bertambahnya jumlah penduduk, maka kebutuhan akan energi juga semakin bertambah. Hal ini, tidak sebanding dengan persediaan energi yang ada, terutama energi fosil. Maka dari itu, perlu dikembangkan energi – energi terbarukan untuk mencegah agar tidak sampai krisis energi di masa akan datang. Salah satunya dengan memanfaatkan energi air. Selama ini, aliran air dengan head tinggi yang lebih sering dimanfaatkan dibandingkan head rendah.
Akan tetapi, dengan keterbatasan aliran air head tinggi yang didapat pada daerah – daerah perkotaan maka pemanfaatan aliran air head rendah menjadi solusinya. Untuk pemanfaatan aliran air dengan head rendah, bentuk dethridge wheel memiliki pengaruh dalam menghasilkan daya dan efesiensi sehingga berpengaruh terhadap kinerja. Jika kinerjanya meningkat maka dapat digunakan sebagai pembangkit listrik dan saluran irigasi.
2
BAB 2. KAJIAN PUSTAKA/KAJIAN TEORI
Air merupakan sumber energi listrik terbarukan yang paling banyak ditemui dan yang paling murah saat ini. Energi air yang digunakan untuk produksi listrik bentuknya bermacam-macam, seperti bentuk energi pasang surut air laut, gelombang laut, arus samudra, turbin air, dan kincir air (Tomo, 2017).
Kincir air merupakan media untuk merubah energi air menjadi energi mekanik yang berupa putaran pada poros kincir (Henry et al., 2013). Kincir air memanfaatkan tinggi jatuh air h dan kapasitas Q. Akan tetapi, air yang masuk ke dalam dan keluar kincir tidak mempunyai tekanan lebih (over pressure), hanya tekanan atmosfer saja.
Kincir air berdasarkan aksi dan reaksinya terbagi dua, yaitu, impuls (aksi) dan reaksi (Himran, 2017). Kincir air aksi akan mengubah head efektif menjadi energi kinetik sebelum masuk sudu gerak. Daya yang diekstraksi aliran oleh sudu akan turbin berada pada tekanan atmosfer. Sedangkan, kincir air reaksi akan mengurangi tekanan dan kecepatan air mulai gerak sudu masuk sampai keluar.
Dikenal ada tiga jenis kincir air berdasarkan sistem aliran airnya (Henry et al., 2013), yaitu overshot, breast-shot, dan under-shot, seperti pada gambar 2.1.
Gambar 2.2. Jenis-jenis kincir air. (a) Undershot Water wheel, (b) Breastshot Waterwheel dan (c) Overshot Waterwheel (“Water Wheel,” n.d.)
3
Pada kincir overshot, air melalui atas kincir dan kincir berada di bawah aliran air. Air memutar kincir dan air jatuh ke permukaan lebih rendah. Kincir bergerak searah jarum jam. Untuk kincir breast-shot, kincir diletakkan sejajar dengan aliran air sehingga air mengalir melalui tengah-tengah kincir. Air memutar kincir berlawanan dengan arah jarum jam. Pada kincir under-shot, posisi kincir air diletakkan agak ke atas dan sedikit menyentuh air. Aliran air yang menyentuh kincir menggerakkan kincir sehingga berlawanan arah dengan jarum jam.
Salah satu cara dalam memanfaatkan energi air, yakni dengan menggunakan kincir air. Menurut Muh Ridwan dan Santika Tito, 2013, output yang dihasilkan pembangkit listrik tenaga air dapat dibedakan atas large hydro (lebih dari 100 MW), medium hydro (antara 15 MW-100 MW), small hydro (1 MW-15 MW) mini hydro (daya di atas 100 kW, tetapi di bawah 1 MW), micro hydro (output yang dihasilkan berkisar 5 kW sampai 100 Kw), dan pico hydro (daya yang dihasilkan ratusan watt sampai 5 Kw).
Menurut Muh Ridwan dan Santika Tito, 2013, pico hydro adalah istilah yang digunakan pembangkit listrik dengan memanfaatkan energi air. Dethridge wheel merupakan salah satu jenis kincir air yang digunakan pada skala pico. Kondisi air yang dimanfaatkan sebagai sumber daya penghasil listrik memiliki kapasitas dan ketinggian tertentu dari instalasi. Semakin besar kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari instalasi maka semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan untuk bisa menghasilkan energi listrik. Shakun Paudel dan Nicole Shaenger, 2016 mengatakan bahwa dethridge wheel telah digunakan sejak awal abad 20 untuk mengukur arus di saluran irigasi dengan prinsip kerja sama dengan kincir air konvensional. Kondisi ini bisa menjadi pilihan pembangkit listrik yang layak untuk aplikasi terdesentralisasi di daerah terpencil.
Dethridge wheel merupakan jenis kincir air yang memanfaatkan head rendah yang ditemukan untuk mengukur arus disaluran irigasi (Shakun Paudel, 2016). Jon Dethridge memperkenalkannya di Australia pada tahun 1910. Menurut Shakun Paudel, 2013 dengan head rendah dapat memanfaatkan tekanan hidrostatik yang diciptakan oleh perbedaan antara hulu dan hilir air. Menurut Habil Boris Lehmann, 2015 bahwa ada tiga desain yang berbeda dari dethridge wheel dalam
4
aplikasinya, yaitu dethridge meter kecil (SDM), large (standar) dethridge meter (LDM), dan dethridge long meter (DLM).
Gambar 2.2 Skema sketsa fasilitas uji (Shakun Paudel, 2016)
Gambar 2.3 Skema sketsa fasilitas uji (Shakun Paudel , 2016)
Gambar 2.4 Dethridge Wheel (Shakun Paudel, 2016)
5
Untuk memanfaatkan tenaga air dengan head rendah, berbagai penelitian telah dilakukan oleh peneliti, seperti tergambar pada peta jalan penelitian berikut ini.
Gambar 2.5 Peta Jalan Penelitian Peneliti dan Tim
Peneliti bersama tim, pada tahun 2016 telah melakukan penelitian pendahuluan untuk mengetahui efesiensi kincir air sudu datar. Hasil penelitian didapat bahwa semakin besar ukuran nozzle maka daya yang dihasilkan oleh kincir semakin kecil. Daya menurun disebabkan energi kinetik yang dihasilkan oleh air semakin menurun. Nilai persentase efisiensi menurun karena jumlah energi yang terpakai untuk memutar kincir pun semakin kecil. Semakin besar persentase energi yang hilang maka akan menurunkan daya yang dihasilkan, sebaliknya jika persentase energi yang hilang itu kecil maka energi yang dipakai pun semakin besar (Hangga, Dan Mugisidi, Oktarina & rekan, 2016).
Tahun 2016
•Efesiensi kincir air sudu datar (Hangga, Dan Mugisidi, Oktarina, &
rekan)
Tahun 2017
•Pengaruh bentuk blade terhadap kinerja kincir (Dan Mugisidi, Oktarina H, &
rekan) Utilization of the dethridge wheel as a low head power generator and loss analysis (Dan Mugisidi, Oktarina H &
rekan)
Tahun 2018•Pengaruh perubahan bentuk dethridge wheel terhadap peningkatan unjuk kerjanya (Oktarina, Dan Mugisidi, M. Yusuf, &
rekan)
Tahun 2019 - 2021•pembuatan kanal
•pengujian lapangan
•mengaplikasik annya pada daerah pelosok.
6
Selanjutnya, pada tahun 2017, peneliti bersama tim melakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh bentuk blade terhadap kinerja kincir air. Hasil yang didapat bentuk blade kincir dethridge modifikasi menghasilkan putaran, torsi, dan daya yang lebih besar dibandingkan kincir dethridge konvensional baik pada head nol maupun head 537 cm. Daya yang dihasilkan kincir dethridge modifikasi pada head 537 cm lebih besar 82,3% dibanding dethridge modifikasi pada head nol.
Efisiensi dethridge wheel sebagai pembangkit listrik sebesar 55%.
Pada penelitian ini yang merupakan kelanjutan dari penelitian sebelumnya, peneliti bersama tim akan meneliti pengaruh perubahan bentuk dethridge wheel terhadap peningkatan unjuk kerjanya. Proses penelitian ini mengikuti proses yang telah dilakukan Paudel & rekan, tetapi menggunakan bahan yang berbeda. Dalam percobaan ini, blade dan side hub menggunakan kayu yang dilapisi dengan bahan tahan air. Kanal berisi saluran buatan, pompa dengan kapasitas 25 l/s, flow meter, rotasi meter, torsi meter dan tangki air seperti yang dapat dilihat pada Gambar berikut ini.
Gambar 2.6 Skema Uji
Akhir dari peta jalan (roadmap) peneliti dan tim adalah memanfaatkan air sebagai sumber energi terbarukan yang dapat dimanfaatkan pada daerah – daerah pelosok untuk pembangkit tenaga listrik. Untuk itu, peneliti bersama tim akan melakukan beberapa penelitian setelah penelitian ini dalam mencapai tujuan akhir dari peta jalan peneliti dan tim.
6
7
BAB 3. METODE PENELITIAN
Alur penelitian ini terbagi beberapa tahap seperti tergambar pada diagram berikut ini.
Mulai
Persiapan
Mendesign bentuk dethridge wheel
Pembuatan
Pengujian
Menganalisa data
Membuat laporan
Seminar internasional
Prototipe dethridge wheel
Mendesign kanal
Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian
Alur penelitian ini dimulai dengan tahap pertama, yaitu melakukan studi literature berupa jurnal – jurnal sebagai referensi untuk melihat perkembangan penelitian terhadap topik
8
penelitian ini. Lebih khusus lagi, pada tahap ini mencari artikel – artikel berupa jurnal tentang pengaruh bentuk dethridge wheel terhadap kinerjanya.
Selanjutnya, pada tahap kedua melakukan persiapan material – material yang digunakan, yaitu kayu sebagai bahan kanal yang akan dilapisi bahan tahan air berupa aqua proof. Untuk bahan dethridge wheel menggunakan plat baja tebal 1,8 mm dan multiplex dengan tebal 15 mm sebagai bahan yang dipakai sebagai penutup samping turbin yang dilapisi aqua proof. Dempul sebagai penutup celah dari sambungan antara plat besi dan multiplex. Meni kayu dan meni besi masing untuk melapisi plat baja dan melapisi multiplex. Bearing duduk sebagai bantalan poros pada bak. Untuk poros dipakai batang besi.
Tahap ketiga, mendesign kanal dan dethridge wheel. Ukuran dimensi kanal terlihat pada gambar 3.2 berikut ini.
Gambar 3.2 Ukuran Kanal/Bak
Untuk ukuran dethridge wheel terurai pada gambar 3.3 di bawah ini.
9
Gambar 3.3 Dimensi Dethridge Wheel
Dimensi sudu dethridge wheel dapat dilihat pada gambar –gambar di bawah ini.
Gambar 3. 4 Sudu tampak depan
Gambar 3. 5 Sudu tampak bawah
10
Gambar 3. 6 Sudu tampak samping
Gambar 3. 7 Sudu tampak atas
Setelah mendesign, tahap keempat adalah pembuatan kanal dan dethridge wheel sesuai dengan design dan bahan yang telah ditentukan. Pengerjaan kanal dilakukan di pelataran halaman Fakultas Teknik UHAMKA dan laboratorium Teknik Mesin Fakultas Teknik UHAMKA. Untuk pembuatan sudu dethridge wheel, melakukan pemesanan di bengkel Pusat Industri Kecil Cikarang. Untuk perakitan dethridge wheel dilakukan di laboratorium Teknik Mesin, Fakultas Teknik UHAMKA.
11
Tahap kelima adalah pengujian. Variabel data yang akan diambil adalah torsi dengan menggunakan torsimeter dan putaran (rpm) dengan menggunakan tachometer. Selanjutnya, menghitung daya dan efesiensi menggunakan formula sebagai berikut.
Daya masuk dan daya keluar:
𝑃𝑖𝑛 = 𝑄 ∙ 𝜌 ∙ 𝑔 ∙ 𝐻 dan 𝑃𝑜𝑢𝑡 = 2∙𝜋∙𝑁∙𝜏
60 Efesiensi:
𝜂 = 𝑃𝑜𝑢𝑡
𝑃𝑖𝑛
Selanjutnya, penulisan laporan penelitian dan melakukan publiksai dengan luaran yang ditargetkan adalah prosiding terindeks scopus pada seminar internasional dan prototype dari dethridge wheel dengan unjuk kerja yang terbaik.
12
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil penelitian didapat data dengan pembahasan sebagai berikut.
4.1. Desain dethridge wheel dan kanal a. Dethridge Wheel
Ukuran dethridge wheel yang akan dibuat sama dengan ukuran dethridge wheel pada simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD) yang dilakukan oleh (Paudel & Saenger, 2016).
Gambar 4.1 Geometri Dethridge Wheel (Irfan Hilmi, 2018)
13
Dethridge wheel pada penelitian ini terbuat dari plat baja dengan ketebalan 1,8 mm.
Runner menggunakan multiplek 15 mm dengan bantalan poros kincir menggunakan bearing duduk ∅ 25 mm.
b. Desain Kanal
Gambar 4.2 Geometri Kanal
Bahan pembuat kanal adalah multiplek 15 mm dengn dilapisi serat optik dan aqua proof.
Gambar 4. 3 Rangkaian sistem pengujian
14
Setelah pembuatan dethridge wheel dan kanal, dilakukan pengujian dengan menggunakan enam variasi debit. Air dipompa dari tangki penampung melewati flowmeter menuju bangunan air dan keluar melewati pintu bawah langsung mendorong sudu kincir. Setelah melewati kincir, air mengalir kembali menuju tangki penampung.
Tabel 4. 4 Data variasi debit
No. Debit (m3⁄s) Debit (liter s⁄ )
1. 0,006 6,360
2. 0,008 8,360
3. 0,010 10,360
4. 0,012 12,360
5. 0,014 14,360
6. 0,016 16,360
Selanjtnya, pengukuran kecepatan aliran air dilakukan dengan menghitung debit yang mengalir pada luas penampang aliran air.
Tabel 4. 5 Hasil pengukuran kecepatan aliran air Debit (m3⁄s)
Luas Penampang
(m2)
Kecepatan Aliran Air (m s⁄ )
0,006 0,015 0,407
0,008 0,019 0,410
0,010 0,022 0,452
0,012 0,027 0,457
0,014 0,031 0,463
0,016 0,033 0,484
Setelah itu mengukur ketinggian air setelah kincir (Z2) diukur menggunakan meteran, hasil pengukuran ketinggian air dapat dilihat pada Tabel 4.3.
Tabel 4. 6 Hasil pengukuran ketinggian air Debit (liter s⁄ ) Ketinggian (m)
Z1 Z2
6,360 0,060 0,030
8,360 0,075 0,035
10,360 0,085 0,040
12,360 0,105 0,045
14,360 0,120 0,050
16,360 0,130 0,055
15
Untuk menghitung kinerja detridge wheel dengan variasi 6 (enam) variasi debit, dilakukan pegukuran kecepatan air, putaran, torsi, daya air dan kincir, serta efesiensi.
Tabel 4. 4 Perbandingan kinerja variasi debit Debit
(𝐥𝐢𝐭𝐞𝐫 𝐬⁄ ) Head
(m)
Kecepatan Alir (𝐦 𝐬⁄ )
Putaran (rpm)
Torsi (N.m)
Daya Air (watt)
Daya Kincir (watt)
Efisiensi (%)
6,360 0,030 0,407 6,908 1,115 1,862 0,806 43,314
8,360 0,040 0,410 10,496 1,144 3,263 1,257 38,516
10,360 0,045 0,452 13,387 1,146 4,549 1,606 35,300
12,360 0,060 0,457 16,361 1,225 7,236 2,099 29,001
14,360 0,070 0,463 18,792 1,189 9,809 2,339 23,845
16,360 0,075 0,484 21,576 1,023 11,973 2,310 19,291
Pada Gambar 4.4 tampak bahwa efisiensi berkurang dengan adanya kenaikan debit, disebabkan karena banyak energi air yang hilang.
Gambar 4. 4 Grafik perbandingan debit terhadap efisiensi
Perbandingan daya air dan daya kincir dapat dilihat pada Gambar 4.5. Daya kincir dipengaruhi oleh putaran (rpm) dan torsi (N.m).
0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 45.000 50.000
0.006 0.008 0.010 0.012 0.014 0.016
Efisiensi (%)
Debit (m3/s)
Efisiensi
16
Gambar 4. 5 Grafik perbandingan daya air, daya kincir dan debit
Secara teori, daya air naik berbanding lurus dengan kenaikan debit dan head.
Kenaikan daya kincir yang tidak sebanding dengan daya air, dapat ditinjau dari putaran dan torsi. Pada pengukuran putaran yang dilakukan menghasilkan kenaikan seiring dengan kenaikan debit, secara teoritis dapat dijelaskan bahwa kenaikan debit berdampak pada kecepatan aliran air.
0.000 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000
0.006 0.008 0.010 0.012 0.014 0.016
Daya Air (watt) dan Daya Kincir (watt)
Debit (m^3/s)
Daya Air Daya Kincir
17
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
Berdasakan hasil pengujian dan pengambilan data maka dapat disimpulkan.
tertinggi adalah 43,314 % dengan variasi debit pertama sebesar 0,006 m3⁄s. Kenaikan debit menyebabkan efisiensi menurun, karena banyak daya air yang tidak terpakai maksimal akibat kerugian hidrolis. Penyebab efisiensi mengalami penurunan karena terjadi beberapa kerugian hidrolis. Kerugian yang disebabkan adanya gaya hambat pada variasi debit 0,014 m3⁄s dan 0,016 m3⁄s yang menyebabkan penurunan torsi pada variasi debit 0,014 m3⁄s dan 0,016 m3⁄s.
5.2 Saran
Penelitian selanjutnya diharapkan dapat dilakukan untuk memperbaiki bentuk dan ukuran kincir air detridge wheel atau bangunan air, untuk mengurangi kerugian-kerugian pada sistem. Perbaikan dan pengembangan diharapkan karena tipe kincir ini memiliki potensi yang baik, untuk kondisi di Indonesia banyak sungai-sungai kecil yang memiliki tenaga air head sangat rendah.
18
BAB 6. LUARAN YANG DICAPAI
Pemakalah di seminar
IDENTITAS SEMINAR
1 Nama Jurnal AIP Conference Proceeding* (abstracted and indexed by Scopus)
2 Website Jurnal Environment, Energy, and Earth Science Web of Conference
3 Status Makalah submit
4 Jenis Prosiding Prosiding International 4 Tanggal Submit 23 Desember 2018 5 Bukti Screen shot
submit
Terlampir
19
Pemakalah di seminar
IDENTITAS SEMINAR
1 Nama Jurnal Teknoka
2 Website Jurnal https://journal.uhamka.ac.id/index.php/teknoka 3 Status Makalah Sudah dipresentasikan tanggal 22 November 2018 4 Jenis Prosiding Prosiding Nasional
4 Tanggal Submit 20 oktober 2018 5 Bukti Screen shot
submit
Terlampir
20
DAFTAR PUSTAKA
A. Botto, P. Claps, D. Ganora, F. Laio, Regional-scale assessment of energy potential from hydrokinetic turbines used in irrigation channels, in: SEEP2010
Conf. Proc., 2010: pp. 1–7.
https://www.researchgate.net/publication/267245438 (accessed June 3, 2018).
Buna, A., Siregar, S., Daulay, S. B., & Panggabean, S. (2016). ( Test of Blade Number of Irrigation Water Power Plant Equipment ), 4(1), 78–82.
D. Antonio Zema, A. Nicotra, V. Tamburino, S. Marcello Zimbone, A simple method to evaluate the technical and economic feasibility of micro hydro power plants in existing irrigation systems, (2016).
doi:10.1016/j.renene.2015.06.066.
E. Quaranta, R. Revelli, Performance characteristics, power losses and mechanical power estimation for a breastshot water wheel, Energy. 87 (2015) 315–325.
doi:10.1016/j.energy.2015.04.079.
Henry, O. S., Daud, A., & Hakki, H. (2013). Analisis Perubahan Dimensi Kincir Air Terhadap Kecepatan Aliran Air (Studi Kasus Desa Pandan Enim). Jurnal Teknik Sipil Dan Lingkungan, 1(1), 3–6.
Himran, S. (2017). Turbin Air (Teori dan Dasar Perencanaan) (1st ed.).
Yogyakarta: ANDI.
N.D. Laws, B.P. Epps, Hydrokinetic energy conversion: Technology, research, and outlook, Renew. Sustain. Energy Rev. 57 (2016) 1245–1259.
doi:10.1016/j.rser.2015.12.189.
Muliawan, A., & Yani, A. (2016). Analisis Daya Dan Efisiensi Turbin Air Kinetis Akibat. Journal of Sainstek, 8(1), 1–9.
Pudjanarsa, A., & Nursuhud, D. (2013). Mesin Konversi Energi. (F. S. Suyantoro, Ed.) (3rd ed.). Yogyakarta.
Sule, L. (2015). Kinerja Yang Dihasilkan Oleh Kincir Air Arus Bawah Dengan Sudu Berbentuk Mangkok * Luther Sule. Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV), (Snttm Xiv), 7–8.
S. Paudel, M. Weber, D. Geyer, N. Saenger, Zuppinger Water Wheel for Very Low- Head Hydropower Application, in: Mar. Hydro Power, 2017: pp. 25–34.
doi:10.18690/978-961-286-055-4.3.
S. Paudel, N. Saenger, Dethridge wheel for pico-scale hydropower generation: An
21
experimental and numerical study, Earth Environ. Sci. 49 (2016).
doi:10.1088/1755-1315/49/10/102007.
S. Paudel, N. Saenger, Effect of channel geometry on the performance of the Dethridge water wheel, Renew. Energy. (2017).
doi:10.1016/j.renene.2017.08.043.
Tomo, R. C. (2017). Renewable Energy Resources (1st ed.). Jakarta Timur:
PERTAMINA.
Tumanggor, R. F. (2015). Studi Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Di Sungai Purworejo Pekon Tambak Jaya Kecamatan Way Tenong Kabupaten Lampung Barat Provinsi Lampung.
Wolter, C. (2016). The breastshot waterwheel: Design and model tests, (January 2004). https://doi.org/10.1680/ensu.157.4.203.56897
Yani, A., & Erianto, R. (2016). Pengaruh Variasi Bentuk Sudu Terhadap Kinerja Turbin Air Kinetik (Sebagai Alternatif Pembangkit Listrik Daerah Pedesaan), 5(1), 1–6.
Zainuddin, H., Yahaya, M. S., Lazi, J. M., Basar, M. F. M., & Ibrahim, Z. (2009).
Design and Development of Pico-hydro Generation System for Energy Storage Using Consuming Water Distributed to Houses. Water, 3(11), 154–
159.
22
Lampiran Abstrak Submit The 2019 Confast
Lampiran Full Paper Seminar Nasional TEKNOKA
