UNJUK KERJA KINCIR AIR SAVONIUS POROS HORISONTAL DUA … · 2019. 8. 5. · Model kincir air...
Transcript of UNJUK KERJA KINCIR AIR SAVONIUS POROS HORISONTAL DUA … · 2019. 8. 5. · Model kincir air...
UNJUK KERJA KINCIR AIR SAVONIUS POROS HORISONTAL DUA
TINGKAT DENGAN VARIASI DEFLEKTOR TUNGGAL
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin
Program Studi Teknik Mesin
Disusun Oleh :
MUHAMAD MAHFUD
NIM : 155214107
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
PERFORMANCE OF TWO STAGE HORIZONTAL AXIS SAVONIUS
WATERWHEEL WITH SINGLE DEFLEKTOR VARIATIONS
FINAL PROJECT
Presented as Partitial Fulfilment of the Requirement
As to Obtain the Degree of Sarjana Teknik
Mechanical Engineering Study Program
Written by :
MUHAMAD MAHFUD
Student ID : 155214107
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat
rahmat karuniaNya penulis bisa menyelesaikan penulisan Tugas Akhir yang
berjudul, “Unjuk Kerja Kincir Air Savonius Poros Horisontal Dua Tingkat
dengan Deflektor Tungggal” dengan baik. Tugas Akhir merupakan salah satu
persyaratan wajib untuk menperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin, Program Studi
Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
Tugas Akhir ini dapat penulis selesaikan berkat bantuan, dukungan, dan
nasehat dari berbagai pihak, maka pada kesempatan ini perkenankanlah penulis
mengucapkan terima kasih kepada :
1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D, selaku dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Ir. PK. Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma.
3. Stefan Mardikus, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing akademik.
4. RB Dwiseno Wihadi, S.T., M.Si., selaku dosen pembimbing Tugas Akhir.
5. Segenap dosen dan laboran program studi Teknik Mesin Universitas
Sanata Dharma.
6. Bapak Munsarif, Ibu Mutingatun, Indah Hidayati, serta seluruh saudara -
saudara penulis yang telah memberi semangat, dukungan materi, dan
nasehat kepada penulis.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
INTISARI
Kebutuhan energi semakin meningkat setiap tahunnya, terutama pada
kebutuhan teknologi. Penghasil energi di Indonesia pada saat ini masih
menggunakan bahan bakar fosil untuk pembangkit tenaga listrik. Oleh karena itu
sumber energi terbarukan ramah lingkungan menjadi pilihan yang sangat bagus
untuk dikembangkan dan diteliti. Penelitian ini akan meneliti energi terbarukan
air, dengan memanfaatkan sungai – sungai kecil dengan menggunkan kincir
Savonius. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui Koefisien torsi
(𝐶𝑚), koefisien daya (Cp), Tip Speed Ratio (TSR) (λ), daya yang dihasilkan (P),
dan pengaruh penggunaan deflektor tunggal terhadap kinerja kincir air Savonius.
Model kincir air savonius yang diteliti memiliki dimensi tinggi (H) adalah 0,1
m, diameter sudu (d) adalah 0,045 m, diameter kincir Savonius (D) adalah 0,081
m, diameter luar kincir (Df) adalah 0,089 m, rasio tumpang tindih pertama (e)
adalah 0,009 m, aspek rasio (α) adalah 1,23 dan overlap (β) adalah 0,2 dengan
variasi deflektor tunggal sudut 30°,45°,60° pada kecepatan aliran air (U) adalah
0,9 m/s, 1 m/s dan 1,1 m/s di dalam saluran air buatan.
Dari hasil penelitian “ Unjuk Kerja Kincir air Savonius Poros Horisontal Dua
Tingkat dengan Variasi Deflektor Tunggal ” berdasarkan data yang diperoleh
hasil tertinggi pada variasi deflektor sudut 45°, hasil tertinggi koefisien daya (Cp)
sebesar 0,681 (68,1%),pada kecepatan aliran air 0,9 m/s, hasil tertinggi pada
koefisien torsi (𝐶𝑚) sebesar 1,054 (105,4 %) terdapat pada semua variasi dengan
kecepatan aliran air 1,1 m/s.
Kata Kunci : Kincir air Savonius, Sudu dua tingkat, Deflektor tunggal, Energi air.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
ABSTRACT
Energy needs are increasing every year, especially on technology needs. Energy
producers in Indonesia currently still use fossil fuels for electricity generation.
Therefore, environmentally friendly renewable energy sources are a very good
choice for development and research. This research will researching the renewable
energy of water that flow on narrow channels such as small rivers or small ducts
using Savonius waterwheel. The purpose of this study is to look for the torque
coefficient (𝐶𝑚), power coefficient (Cp), Tip Speed Ratio (TSR) (λ), generated
power (P), and the effect of using a single deflector on Savonius waterwheel
performance.
The design of Savonius rotor waterwheels that researching has a high
dimension (H) is 0.1 m, blade diameter (d) is 0.045 m, the diameter Savonius
waterwheel (D) is 0.081 m, the outer diameter of the waterwheel (Df) is 0.089 m,
the overlapping ratio the first (e) is 0.009 m, the aspect ratio (α) is 1.23 and the
overlap (β) is 0.2, with a single deflector variation of angle 30 °, 45 °, 60 °, on the
velocity of water flow (U) is 0.9 m / s, 1 m / s and 1.1 m / s in artificial drains.
The research result from " Performance of Two Stage Horizontal Axis
Savonius Waterwheel with Single deflektor Variations", based on data obtained
the highest results are results that using single deflectors 45, the highest result on
power coefficient (Cp) is 0,68 (68,1%) at water flow speed of 0,9 m/s, the highest
result on the torque coefficient (Cm) is 1,054 (1,054 %) at water flow speed of 1,1
m/s.
Keyword : Savonius waterwheel, Two stage of blade, Single deflektor,
Hydropower.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i
TITLE PAGE ........................................................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN DOSEN PEMBIMBING ....................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ................................ Error! Bookmark not defined.
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ..................................................... v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI...... Error! Bookmark
not defined.
KATA PENGANTAR ........................................................................................... vi
INTISARI ............................................................................................................. viii
ABSTRACT ............................................................................................................ x
DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ................................................................................................. xv
DAFTAR SIMBOL .............................................................................................. xvi
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
I.1 Latar Belakang ............................................................................................... 1
I.2 Rumusan masalah .......................................................................................... 3
I.3 Tujuan penelitian ........................................................................................... 3
I.4 Manfaat penelitian ......................................................................................... 4
I.5 Batasan masalah ............................................................................................. 4
BAB II DASAR TEORI ......................................................................................... 5
2.1 Dasar Teori .................................................................................................. 5
2.1.1 Energi Air ............................................................................................... 5
2.1.2 Kincir Air ................................................................................................ 7
2.1.3 Daya Kincir Air ...................................................................................... 8
2.1.4 Kincir Air Savonius .............................................................................. 10
2.1.5 Rasio Overlap Kincir Air Savonius ..................................................... 12
2.1.6 Rumus Perhitungan ............................................................................. 13
2.1.7 Aliran Air Tertutup ............................................................................... 15
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
2.2 Tinjauan Pustaka ....................................................................................... 16
BAB III METODOLOGI PENELITIAN.............................................................. 18
3.1 Penelitian ..................................................................................................... 18
3.2 Alat dan Bahan ............................................................................................ 19
3.2.1 Skema Set Up Alat Eksperimen ........................................................... 19
3.2.2 Spesifikasi dan Keterangan Alat .......................................................... 21
3.2.3 Alat Pendukung Penelitian ................................................................... 28
3.3 Diagram Alir Penelitian ............................................................................. 29
3.4 Langkah Pengambilan Data ....................................................................... 30
3.5 Analisa Data ............................................................................................... 31
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ...................................... 32
4.1 Tabel Pengambilan Data ........................................................................... 32
4.2 Grafik Hasil perhitungan ........................................................................... 34
4.2.1 Grafik hubungan antara Torsi dengan Kecepatan putar kincir ............. 34
4.2.2 Grafik hubungan antara Koefisien daya kincir dengan Tip speed Ratio36
4.2.3 Grafik hubungan antara Koefisien torsi kincir dengan Tip Speed Ratio38
4.2.4 Grafik hubungan antara Daya kincir dengan Kecepatan putar kincir .. 41
4.3 Perbadingan Hasil Penelitian .................................................................... 44
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 46
4.1 Kesimpulan ................................................................................................ 46
4.2 Saran .......................................................................................................... 47
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 48
LAMPIRAN .......................................................................................................... 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Jenis kincir poros horisontal ............................................................ 8
Gambar 2.2 Jenis kincir poros vertikal ................................................................ 8
Gambar 2.3 Diagram Betz limit (Johnson, 2006) ............................................... 9
Gambar 2.4 Kincir savonius dengan gaya drag celah sudu tertutup tipe U ...... 11
Gambar 2.5 Skema kincir Savonius .................................................................. 12
Gambar 2.6 Rasio overlap kincir air Savonius .................................................. 13
Gambar 3.1 Objek penelitian tunggal deflektor................................................18
Gambar 3.2 Bagian utama set up spesimen penelitian. ..................................... 20
Gambar 3.3 Skema saat penelitian berlangsung ................................................ 21
Gambar 3.4 Gambar kincir Savonius ................................................................ 22
Gambar 3.5 Kontruksi deflektor ........................................................................ 23
Gambar 3.6 Gambar ukuran tangki air .............................................................. 24
Gambar 3.7 Gambar ukuran saluran air ............................................................ 25
Gambar 3.8 Gambar saluran air berbentuk segi empat sama sisi ...................... 25
Gambar 3.9 Gambar alat pembebanan torsi ...................................................... 27
Gambar 3.10 Diagram Alir Penelitian ................................................................. 29
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara Torsi dengan Kecepatan putar kincir pada
kecepatan aliran air 0,9 m/s...........................................................34
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara Torsi dengan Kecepatan putar kincir pada
kecepatan aliran air 1 m/s .............................................................. 35
Gambar 4.3 Grafik hubungan antara Torsi dengan Kecepatan putar kincir pada
kecepatan aliran air 1,1 m/s ........................................................... 35
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
Gambar 4.4 Grafik hubungan antara Koefisien daya kincir dengan Tip speed
Ratio pada kecepatan aliran air 0,9 m/s ......................................... 36
Gambar 4.5 Grafik hubungan antara Koefisien daya kincir dengan Tip speed
Ratio pada kecepatan aliran air 1 m/s ............................................ 37
Gambar 4.6 Grafik hubungan antara Koefisien daya kincir dengan Tip speed
Ratio pada kecepatan aliran air 1,1 m/s ......................................... 37
Gambar 4.7 Grafik hubungan antara Koefisien torsi kincir dengan Tip Speed
Ratio pada kecepatan aliran air 0,9 m/s ......................................... 39
Gambar 4.8 Grafik hubungan antara Koefisien torsi kincir dengan Tip Speed
Ratio pada kecepatan aliran air 1 m/s ............................................ 39
Gambar 4.9 Grafik hubungan antara Koefisien torsi kincir dengan Tip Speed
Ratio pada kecepatan aliran air 1,1 m/s ......................................... 40
Gambar 4.10 Grafik hubungan antara Daya kincir dengan Kecepatan putar kincir
pada kecepatan aliran air 0,9 m/s .................................................. 41
Gambar 4.11 Grafik hubungan antara Daya kincir dengan Kecepatan putar kincir
pada kecepatan aliran air 1 m/s ..................................................... 42
Gambar 4.12 Grafik hubungan antara Daya kincir dengan Kecepatan putar kincir
pada kecepatan aliran air 1,1 m/s .................................................. 42
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Tabel Spesifikasi kincir ......................................................................... 22
Tabel 3.2 Tabel alat dan bahan ............................................................................. 28
Tabel 4.1 Tabel Pengambilan Data Deflektor Tunggal sudut 30°.........................32
Tabel 4.2 Tabel Pengambilan Data Deflektor Tunggal sudut 45°......................... 33
Tabel 4.3 Tabel Pengambilan Data Deflektor Tunggal sudut 60°......................... 33
Tabel 4.4 Tabel Dimensi Kincir Savonius yang Digunakan................................. 44
Tabel 4.5 Tabel Data dari Referensi...................................................................... 44
Tabel 4.6 Tabel Data dari Penelitian...................................................................... 45
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
DAFTAR SIMBOL
v = Kecepatan Aliran Air (m/s)
As = Luasan Permukaan kincir (m)
D = Diameter Kincir (m)
d = Diameter Sudu (m)
ρ = Massa Jenis Fluida (kg/m3)
Cp = Koefisien Daya
Cm = Koefisien Torsi
λ = Tip speed Ratio
P = Daya (watt)
T = Torsi (Nm)
F = Gaya Pembebanan (N)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Pada saat ini diketahui bahwa energi listrik menjadi kebutuhan yang penting
di dalam kehidupan manusia terutama pada penggunaan teknologi, tingginya
peningkatan penggunaan teknologi membuat kebutuhan energi listrik semakin
meningkat setiap tahunnya. Kebutuhan energi terutama energi listrik diperkirakan
akan terus mengalami peningkatan sebagai dampak dari pertumbuhan ekonomi
dan pertambahan jumlah penduduk. Di Indonesia peningkatan kebutuhan listrik
diperkirakan mencapai 6,% per tahunnya (Badan Pengkajian dan Penerapan
Teknologi, 2018).
Sumber penghasil energi ramah lingkungan atau energi terbarukan menjadi
sebuah pilihan yang cukup bagus. Mengatasi masalah terhadap pengaruh buruk
penggunaan bahan bakar fosil, energi ramah lingkungan ini menjadi pilihan yang
bagus karena sumber energi yang diambil berjumlah tidak terbatas dan tidak
memiliki dampak yang sangat besar terhadap lingkungan, sumber energi ini
berasal dari sumber daya alam yang berlimpah di Indonesia berupa energi angin,
energi air, energi surya, energi laut dan energi panas bumi. Pemanfaatan energi
terbarukan seperti energi air yang memiliki potensi paling tinggi di Indonesia,
potensi tenaga air Indonesia cukup besar yaitu mencapai 75000 MW. Namun
pemanfaatannya melalui penyediaan listrik nasional baru mencapai 10,1% atau
sebesar 7,572 MW (Pusat Data dan Teknologi Informasi , 2017).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Sungai - sungai atau selokan air dengan aliran air yang rendah dan potensi
ketinggian air yang rendah memiliki energi kinetik yang rendah. Namun tidak
berarti tidak bisa dimanfaatkan sebagai sumber energi, aliran air ini tetap bisa
dimanfaatkan dengan menggunakan penampungan air dan saluran air agar
mendapatkan hasil maksimal.
Kincir air jenis Savonius menjadi pilihan untuk memanfaatkan sumber –
sumber tersebut dengan luar aliran yang sempit. Seperti pada penelitian (Ari
Prasetyo, 2018) tentang turbin air Savonius horizontal yang di tempatkan di dalam
sebuah pipa berdiameter 3 inch. Unjuk kerja deflektor di analisa berdasarkan daya
output, TSR, dan koefisien daya yang dibangkitkan turbin. Pengujian dilakukan
tanpa deflektor dan dengan deflektor. variasi sudut deflektor yang digunakan
adalah 20°, 30°, 40°, 50°. Hasil penelitian pada debit 10,67x10-3
m3 /s
menunjukkan bahwa turbin dengan sudut deflektor 30° memiliki unjuk kerja
paling optimal dengan daya output sebesar 18,04 W, TSR sebesar 1,12 dan
koefisien daya 0,127. Dengan debit yang sama untuk turbin tanpa menggunakan
deflektor menghasilkan daya output hanya 9,77 W, TSR sebesar 0,93, dan
koefisien daya 0,09. Sehingga dapat disimpulkan penggunaan deflektor mampu
meningkatkan daya output sampai 85%.
Untuk mengetahui kinerja dari kincir air Savonius maka dilakukan penelitian
tentang penambahan deflektor tunggal dengan sudut adalah 30°, 45°, 60° pada
kincir air Savonius dua tingkat poros horisontal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
I.2 Rumusan masalah
Adapun rumusan masalah yang akan diteliti adalah :
1) Bagaimana pengaruh variasi deflektor tunggal pada kincir air Savonius dua
tingkat terhadap koefisien Daya (Cp)?
2) Bagaimana pengaruh variasi deflektor tunggal pada kincir air Savonius dua
tingkat terhadap Koefisien Torsi(Cm) ?
3) Bagaimana pengaruh variasi deflektor tunggal pada kincir air Savonius dua
tingkat terhadap Tip Speed Ratio (TSR) ?
4) Bagaimana pengaruh variasi deflektor tunggal pada kincir air Savonius dua
tingkat terhadap Efesiensi Kincir (η Kincir)?
I.3 Tujuan penelitian
Berdasarkan latar belakang dan rumusan masalah, permasalaha - permasalahan
oleh rekayasa energi air, penelitian ini bertujuan untuk :
1) Membuat model kincir dengan variasi deflektor tunggal dengan sudut 30°,
45°, 60° pada kincir air Savonius poros horisontal dua tingkat.
2) Menganalisis efek deflektor tunggal pada koefisien daya (Cp) yang
dihasilkan model kincir air Savonius poros horisontal dua tingkat.
3) menganalisis efek deflektor tunggal pada koefisien torsi(Cm) yang dihasilkan
oleh model kincir air Savonius poros horisontal dua tingkat.
4) menganalisis efek variasi deflektor tunggal pada efesiensi maksimal yang
dihasilkan oleh model kincir air Savonius poros horisontal dua tingkat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
I.4 Manfaat penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1) Menambah kepustakaan teknologi tentang pemanfaatan sumber energi air
dengan kincir air Savonius dua tingkat dengan deflektor tunggal pada saluran
air tertutup.
2) Hasil penelitian diharapkan dapat membantu mengembangkan penelitian
berikutnya.
3) Ikut serta memasyarakatkan upaya pemanfaatan sumber energi terbarukan.
4) Mendorong peningkatan pemanfaatan energi terbarukan yang khususnya
energi air.
I.5 Batasan masalah
Dalam penelitian ini ada batasan masalah adalah :
1) Kincir Savonius yang digunakan hanya kincir Savonius dua tingkat dengan
jarak 90° antara sudu pada tingkat pertama dan tingkat kedua.
2) Variasi yang digunakan yaitu deflektor tunggal dengan sudut 30°, 45°, 60°.
3) Kecepatan aliran air yang digunakan adalah 0,9 m/s, 1 m/s, 1,1 m/s.
4) Pengambilan data hanya dilakukan dengan membuat model menggunakan
aliran saluran buatan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Dasar Teori
2.1.1 Energi Air
Energi air dapat didefinisikan sebagai energi yang dihasilkan dari air yang
bergerak. Energi yang dimiliki air dapat dimanfaatkan dan digunakan dalam wujud
energi mekanis maupun energi listrik. Pemanfaatan energi air banyak dilakukan
dengan menggunakan kincir air atau turbin air yang memanfaatkan adanya suatu
air terjun atau aliran air di sungai.
Energi yang terdapat dalam aliran air adalah energi kinetik dan energi
potensial.
a) Energi Kinetik
Energi Kinetik merupakan energi yang dimiliki oleh suatu benda akibat
pergerakan benda tersebut. Energi kinetik dipengaruhi oleh massa dan kecepatan.
Rumus dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut :
Ek = ½mv²......................................................................................................(1)
dengan EK adalah energi kinetik, m adalah massa, v adalah kecepatan air.
b) Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda akibat adanya
pengaruh tempat atau kedudukan dari benda tersebut. Energi potensial
dipengaruhi densitas massa, percepatan gravitasi, dan ketinggian. Rumus energi
potensial juga bisa didapatkan dari suatu benda yang bergerak tersebut :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
Ep = ρgh.........................................................................................................(2)
dengan Ep adalah energi potensial, ρ adalah massa jenis, g adalah percepatan
gravitasi, h adalah tinggi benda dari tanah.
c) Energi Mekanis
Energi mekanis adalah jumlah energi kinetik dan energi potensial pada satu
benda. Rumus energi mekanis juga bisa didapatkan dari suatu benda yang
bergerak tersebut :
Em = Ep + Ek.............................................................................................. (3)
dengan Em adalah energi mekanik, Ep adalah energi potensial, Ek adalah
energi kinetik
d) Teori Kontinuitas Aliran
Debit (Q) adalah volume air yang mengalir per satuan waktu. Apabila suatu
fluida ideal bergerak atau mengalir di dalam suatu pipa, maka massa fluida yang
masuk kedalam pipa sama dengan massa fluida yang keluar pipa. Adapun
persamaan untuk debit sebagai berikut :
Q =
.............................................................................................................(4)
dengan v adalah volume, t adalah waktu .
Dalam persamaan kontinuitas aliran dijelaskan bahwa kecepatan fluida lebih
besar pada penampang yang luasnya lebih kecil atau sebaliknya kecepatan fluida
lebih kecil pada penampang yang luasnya lebih besar. Dari pernyataan tentang
persamaan kontinuitas aliran maka didapatkan rumus sebagai berikut :
...................................................................................................(5)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
dengan adalah luas penampang input , adalah kecepatan aliran fluida
input adalah luas penampang output adalah kecepatan aliran fluida output.
2.1.2 Kincir Air
Kincir air adalah perangkat mesin yang menggunakan air yang mengalir atau
jatuh untuk menciptakan tenaga dengan menggunakan sudu atau dayung yang
dipasang pada poros. Kincir air merupakan suatu pembangkit mula-mula yang
memanfaatkan energi potensial air menjadi energi mekanik dimana air memutar
roda kincir. Air yang berada pada ketinggian tertentu memiliki energi potensial.
Ketika air mengalir ketempat yang lebih rendah, energi potensial berubah menjadi
energi kinetik. Oleh kincir air, energi kinetik dirubah menjadi energi mekanik
Berdasarkan arah alirannya, kincir angin dan kincir air hampir sama, hal yang
membedakan adalah pada fluida yang menggerakanya. Jika mengacu pada
referensi jenis poros kincir angin dikelompokkan menjadi 2 kelompok, yaitu
kincir poros horisontal dan kincir poros vertikal.
1. Kincir Poros Hrisontal
Kincir poros horisontal adalah jenis kincir dengan poros utama sejajar dengan
permukaan tanah atau sejajar dengan arah aliran fluida. beberapa jenis dari kincir
angin poros horizontal yang sering dikenal dapat dilihat pada gambar 2.1.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
2. Kincir Poros Vertikal
Kincir poros vertikal adalah jenis kincir yang mempunyai poros utama tegak
lurus dengan aliran fluida. Prinsip kerja kincir poros vertikal dipengaruhi oleh
gaya dorong oleh angina pada sudu-sudunya sehingga menyebabkan rotor
berputar dengan sendirinya. Beberapa jenis dari kincir poros vertikal yang banyak
dikenal dapat dilihat pada gambar 2.2.
2.1.3 Daya Kincir Air
Daya kincir adalah daya yang dihasilkan oleh poros dari aliran fluida yang
mendorong sudu-sudu kincir yang dikonversikan menjadi energi. Berdasarkan
penelitian yang dilakukan fisikawan asal jerman pada tahun 1919 oleh Albert
Gambar 2.1 Jenis kincir poros horisontal
(https://indone5ia.wordpress.com diakses pada 11 juni 2019 )
Gambar 2.2 Jenis kincir poros vertikal
(https://indone5ia.wordpress.com diakses pada 11 juni 2019 )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Betz, menyimpulkan bahwa efesiensi maksimal yang diperoleh kincir air tidak
lebih dari (59,3%). Hal imi dikenal dengan Betz limit atau Hukum Betz. Batasan
ini tidak ada hubungannya dengan tidak efisiennya pada generator, tapi lebih
kepada bentuk turbin angin itu sendiri.
Kincir air Savonius dapat beroperasi pada kecepatan aliran rendah. Hubungan
diagram betz dengan rotor savonius adalah seberapa besar koefisien daya (Cp) dan
Tip Speed Ratio (TSR) yang dihasilkan oleh rotor Savonius. Diagram Betz adalah
diagram yang diteliti dengan menggunakan fluida angin, pada penelitian ini
menggunakan aliran fluida air. Diagramnya dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Diagram Betz limit (Johnson, 2006)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
2.1.4 Kincir Air Savonius
Kincir Savonius pertama kali diciptakan oleh Sirgurd Johanes Savonius pada
tahun 1992. Sebagai kincir rotor vertikal sederhana, Kincir Savonius bekerja
karena terjadinya adanya perbedaan gaya antara masing-masing sudu. Kincir jenis
ini banyak dimanfaatkan pada aliran sungai dengan kecepatan yang rendah,
Potensi ketinggian rendah dan kincir ini mampu mendapatkan koefisien daya yang
cukup tinggi pada kondisi tersebut.
Kincir air Savonius adalah kincir air sederhana yang bekerja karena
perbedaan gaya yang ada pada masing - masing sudu. Bagian sudu cekung
(concave) yang menghadap ke arah datangnya air akan menangkap air dan
memaksa sudu untuk berputar pada porosnya dan bagian sudu cembung (convex)
yang terdorong oleh aliran fluida juga menyebabkan berputarnya sudu walaupun
ada beban yang ditimbulkan oleh bagian cembung saat terdorong oleh aliran
fluida.
Bagian cekung sudu ini menangkap dan mengkonversikan energi kinetik
yang dihasilkan oleh aliran fluida yang berupa udara atau air. Selanjutnya energi
yang ditangkap dijadikan energi gerak untuk menggerakan kincir Savonius
dengan arah gerakan rotasi. Kincir Savonius ini terdiri dari dua sudu dengan
membentuk huruf S jika dilihat dari atas. Prinsip kerja rotor Savonius horisontal
yaitu ketika kincir berputar sekitar sepertiga dari revolusinya, sudu yang posisi
cengkungan terbuka akan menerima aliran fluida dan akan berada dibelakang,
kemudian sudu berikutnya akan berputar dan menerima aliran fluida yang sama
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
dari depan , proses ini kan terus berulang-ulang selama ada aliran fluida. Kincir
air Savonius terdiri dari tiga bagian utama yaitu : plat, poros dan blade.
Dalam penerapanya kincir air Savonius memiliki beberapa variasi rasio dalam
proses perancangan agar dapat menghasilkan output yang paling optimal. Menurut
Ushiyama, Nagai and Shinoda (1986) menyimpulkan bahwa nilai dari aspek rasio
(α) pada kincir Savonius yang paling optimum adalah 4,29. Dengan
memperhatikan pada gambar 2.5 aspek rasio ( ) dirumuskan sebagai berikut :
(6)
dengan H adalah tinggi rotor, D adalah diameter rotor Savonius
Gambar 2.4 Kincir savonius dengan gaya drag celah sudu tertutup
tipe U
(Wenehenubun, Saputra, & Sutanto, 2015)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
Diameter plat pada kincir Savonius (Df) dapat juga mempengaruhi kinerja
yang optimum. Nilai tertinggi koefisien daya adalah dengan diameter Df 10%
lebih besar dari D pada koefisien kecepatan apapun (Menet & Bourabaa, 2004) .
Didapatkan persamaan sebagai berikut :
Df = (10%D)+ D (7)
dengan D adalah diameter kedua sudu (m).
2.1.5 Rasio Overlap Kincir Air Savonius
Rasio overlap pada kincir air Savonius adalah rasio tumpang tindih antar sudu
pada kincir air Savonius yang pada dasarnya bertujuan untuk meningkatkan
efisiensi dari kincir air Savonius.
Gambar 2.5 Skema kincir Savonius
(Yaakob, M.Ahmad, & Ismail, 2013)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Dengan penerapan rasio overlap pada kincir air Savonius maka dapat
memanfaatkan sebagian energi air yang mendorong bagian sudu concave untuk
mendorong bagian sudu convex, sehingga beban yang menghambat kincir saat
bekerja pada sudu bagian convex akan berkurang. Ratio overlap (β) pada kincir air
Savonius ada 2 jenis yaitu primary ratio overlap pada aspek (e) dan secondary
ratio overlap pada aspek (e’). Dan berdasarkan penelitian (Menet & Bourabaa,
2004) bahwa nilai optimum dari rasio tumpang tindih pertama (primary ratio
overlap) adalah sebesar 0,24 dengan menggunakan persamaan sebagi berikut :
β =
....................................................................................................................(8)
dengan adalah jarak antar sudu , adalah diameter sudu.
2.1.6 Rumus Perhitungan
Rumus perhitungan yang akan digunakan pada penelitian ini ditentukan
menggunakan persamaan-persamaan sebagai berikut :
Gambar 2.6 Rasio overlap kincir air Savonius
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a) Tip Speed Ratio (λ)
Tip Speed Ratio λ atau TSR adalah rasio antara kecepatan rotasi pada ujung
sudu terhadap kecepatan aliran air. Yang kemudian berpengaruh terhadap
kecepatan putar rotor (Hayashi & Hara, 2005). Tip Speed Ratio λ atau TSR dapat
dicari dengan rumus sebagai berikut:
................................................................................................... (9)
...................................................................................................(10)
dengan adalah kecepatan aliran masuk fluida (m/s), adalah kecepatan
sudut, n adalah kecepatan putar poros (rpm), D adalah diameter rotor.
b) Koefisien Torsi (Cm)
Perhitungan koefisien torsi (Wenehenubun, Saputra, & Sutanto, 2015), dapat
dirumuskan :
𝐶𝑚
........................................................................................ (11)
denagn T adalah torsi, adalah massa jenis, As adalah luas sudu = H x D.
c) Torsi (Nm)
Torsi adalah hasil kali dari gaya pembebanan (F) dengan panjang lengan torsi
sumbu poros kincir Savonius. Perhitungan Torsi dapat dirumuskan :
T = F x r ......................................................................................................(12)
dengan T adalah torsi, F adalah gaya pembebanan, r adalah panjang lengan
torsi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
d) Koefisien Daya (Cp)
Perhitungan koefisien Daya (Wenehenubun, Saputra, & Sutanto, 2015), dapat
dirumuskan :
𝐶
................................................................................. (13)
e) Daya poros
𝑃out = 𝑇∗ ......................................................................................................................(14)
dengan P adalah daya, adalah massa jenis, As adalah luas sudu = H x D.
e) Efesiensi Kincir Savonius
𝐶 ∗ ...............................................................................(15)
dengan adalah efesiensi kincir Savonius.
2.1.7 Aliran Air Tertutup
Didalam penelitian ini kami menggunakan saluran air buatan yang sudah
dirancang sebelumnya. Saluran air berfungsi mengalirkan aliran fluida ke kincir,
saluran air yang kami rancang diharapkan dapat membuat aliran fluida turbulen
menjadi aliran laminar dan fluidanya dapat dilihat secara langsung.
Berdasarkan angka Reynold ( Reynolds Number,Re ) aliran fluida dibagi
menjadi 3 jenis yaitu : untuk (Re < 2000) Aliran Laminer, (2000 < Re < 4000)
Aliran Transisi, (Re > 4000) Aliran Turbulen. Untuk mengoptimalkan aliran
laminer yang diinginkan, maka diberikan sebuah saluran tertutup untuk tempat
fluida mengalir yang berupa lorong air dengan dimensi persegi. Dengan teori yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
sudah ada maka didapatkan persamaan untuk menghitung Reynold’s Number (Re)
sebagai berikut :
Re =
......................................................................................................(16)
dengan Re adalah angka Reynold, v adalah kecepatan aliran air, adalah
viskositan kinematik adalah massa jenis.
Karena air yang dialirkan melewati saluran tertutup, maka didapat persamaan
untuk mengetahui mulainya aliran laminar:
LH = 1,359 DH Re1/4
.................................................................................... (17)
LH Minamal= Turbulen – 10 DH ................................................................. (18)
dengan DH diameter hidrolik, LH adalah panjang masukan, LH Minimal adalah
panjang minimal aliran masukan.
2.2 Tinjauan Pustaka
Menet dan Bourabaa dalam penelitian yang berjudul “Increase in The
Savonius Rotors Efficiency Via a Parametric Investigation”, melakukan penelitian
tentang variasi overlap ratio (e/d) dengan nilai 0,1, 0,129, 0,160, 0,220, 0,242,
0,280, 0,320, dan 0,5. Variasi tersebut diterapkan pada kincir Savonius tipe U dan
menggunakan simulasi. Pada penelitian ini didapatkan hasil koefisien torsi (Cm)
maksimal pada nilai rasio overlap adalah 0,242 dan jika dihubungkan ke rumus
koefisien daya (Cp) maka didapatkan hasil yang sama juga untuk nilai paling
maksimal. (Menet & Bourabaa, 2004)
Khan, dkk. dalam penelitian yang berjudul “Performance of Savonius Rotor
As a Water Current Turbine”, melakukan penelitian dengan variasi kincir
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
savonius 1 tingkat, 2 tingkat, dan 3 tingkat dengan 2 sudu per tingkat. Pada kincir
1 tingkat menggunakan sudut 180° untuk jarak kedua sudu, pada 2 tingkat
menggunakan sudut 90° untuk jarak sudu pada tingkat pertama dan kedua, pada
kincir 3 tingkat menggunakan sudut 60° untuk jarak sudu pada tingkat pertama,
tingkat kedua, dan tingkat ketiga. Penelitian dilakukan pada sebuah saluran
terbuka dengan dimensi 54 m x 5 m x 3 m, yang dapat menghasilkan kecepatan
aliran air 5 m/s. Hasil penelitiaan menunjukan bahwa koefisien daya (Cp)
maksimal adalah 0,049 dan koefisien torsi maksimal adalah 0,12 Nm pada kincir
air Savonius 2 tingkat dengan sudut 90° untuk jarak sudu pada tingkat pertama
dan kedua (Md. Nahidul Islam Khan, 2009).
Prasetyo, dkk. Melakukan penelitian tentang turbin air “The Effect of
Deflector Angle in Savonius Water Turbin with Horizontal Axis on the power
Output of Water Flow in Pipe”. Unjuk kerja deflektor di analisa berdasarkan daya
output, TSR, dan koefisien daya yang dibangkitkan turbin. Pengujian dilakukan
tanpa deflektor dan dengan deflektor. variasi sudut deflektor yang digunakan
adalah 20°, 30°, 40°, 50°. Hasil penelitian pada debit 10,67 x 10-3
m3 /s
menunjukkan bahwa turbin dengan sudut deflektor 30° memiliki unjuk kerja
paling optimal dengan daya output sebesar 18,04 W, TSR sebesar 1,12, dan
koefisien daya 0,127. Sehingga dapat disimpulkan penggunaan deflektor mampu
meningkatkan daya output sampai 85%. (Ari Prasetyo, 2018).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Penelitian
Dengan kondisi lingkungan yang sangat terbatas. Maka diperlukan skema
alat dan langkah – langkah tertentu guna untuk mendapatkan hasil yang maksimal.
Dalam setiap pengambilan data, data yang diambil akan di rata – rata agar
mengurangi kesalahan data yang diambil sehingga bisa mendapatkan data yang
akurat.
Penelitian ini menggunakan model kincir air Savonius dua tingkat dengan dua
sudu pada setiap tingkatnya dengan jarak 90° antara sudu pada tingkat pertama
dan tingkat kedua dengan poros horisontal. Variasi pada penelitian ini adalah
penambahan deflektor tunggal dengan sudut 30°, 45°, 60° pada kincir air
Savonius poros horisontal dua tingkat. Pemasangan deflektor tunggal pada saluran
air tertutup dapat dilihat pada Gambar 3.1 sebagai berikut :
Gambar 3. 1 Objek penelitian tunggal deflektor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Keterangan :
1. Kincir air Savonius
2. Deflektor tunggal
3. Saluran air tertutup
Untuk mendapatkan hasil yang maksimal, maka dalam penelitian ini
dilakukan pada kecepatan aliran air yang berbeda – beda yaitu pada kecepatan
aliran air 0,9 m/s, 1 m/s, dan 11 m/s yang mengalir dalam saluran air tertutup
setelah melewati tangki air menggunakan pengatur kecepatan aliran. Alat ini
memanfaatkan aliran sungai atau selokan yang terdapat di dukuh Jenengan,
Sleman, Yogyakarta.
Didalam penelitian ini akan mencari nilai dari Cp (Coeffisient Power), TSR
(Tip Speed Ratio), Cm (Coeffisient Torque), dan Efisiensi Kincir (η Kincir) untuk
mengetahui berapa efisien paling besar kincir Savonius yang telah dirancang dan
diterapkan.
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Skema Set Up Alat Eksperimen
Dalam penelitian ini digunakan alat set up seperti gambar 3.2.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
Keterangan :
1. Pintu penutup aliran
2. Bak penampung
3. Saluran air
4. Kincir air
5. Deflektor
6. Rem torsi
Gambar 3.2 Bagian utama set up spesimen penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Proses kerja set up alat pada Gambar 3.2 dapat diskemakan sebagai berikut :
Jadi air dari aliran sungai (a) masuk ke tangki pengatur kecepatan aliran (b)
dan tangki akan terisi penuh dengan debit air dari aliran sungai (Qin), setelah
volume air yang ditampung di tangki melebihi tinggi pintu air yang dibuka maka
air akan keluar melalui pintu air (Qout1) dan kembali ke sungai (c), setelah
didapatkan debit tertentu (Qin) yang akan masuk ke saluran air tertutup (Qin)
dengan kecepatan aliran yang diinginkan (v), setelah aliran air yang dimanfaatkan
untuk memutar kincir maka air akan dikembalikan ke sungai (c) melalui sisi ujung
pada saluran air (Qout2) sehingga semua air yang dimanfaatkan pada penelitian
ini akan dikembalikan semua ke sungai.
3.2.2 Spesifikasi dan Keterangan Alat
a) Kincir Savonius
Untuk menghasilkan kinerja kincir air yang maksimal saat diteliti, maka
dilakukan penerapan dari beberapa rumus untuk merancang kincir air Savonius.
Gambar 3.3 Skema saat penelitian berlangsung
c
c
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
Tabel 3.1 Tabel Spesifikasi kincir
Diameter Ketinggian
Rotor
(H) m
Jarak Celah Aspect
Ratio
(α)
Overlap
Ratio
(β)
Plat
(Df) m
Rotor
(D) m
Sudu
(d) m
(e) m (e’) m
0,0891 0,081 0,045 0,1 0,009 0 1,23 0,2
b) Deflektor
Di dalam penelitian ini akan digunakan deflektor tunggal sebagai pemandu
arah aliran fluida.
Deflektor adalah sebuah kontruksi yang bertujuan untuk mengarahkan aliran
fluida kearah tertentu atau untuk mempersempit luas ruang keluaran fluida, dan
dapat meningkatkan kecepatan suatu fluida. Dengan menerapkan deflektor pada
kincir tipe savonius diharapkan dapat mengurangi gaya drag, meningkatkan
kecepatan aliran, dan dapat meningkatkan efesiensi kincir. Deflektor dipasang
Akrilik
PVC
Gambar 3.4 Gambar kincir Savonius
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
dengan jarak 1 kali r dari kincir, bahan deflektor dari triplek ukuran 5 mm, model
rancang deflektor sederhana pada kincir Savonius pada gambar 3.5.
c) Tangki Pengatur Kecepatan
Tangki air ini akan digunakan sebagai tempat penampungan air yang
mengalir dari sungai yang bertujuan untuk mengatur kecepatan aliran air dan
menenangkan aliran air yang akan dimanfaatkan untuk memutar kincir air
Savonius secara konstan.
Tangki air ini terbuat dari triplek dengan tebal 12 mm, dalam pembuatan
tangki pada bagian dalam dilapisi cat anti air dan platsik yang bertujuan supaya
volume air yang ada didalam tangki tidak berkurang atau keluar kecuali melewati
pintu air dan saluran air tertutup yang ada. Air yang masuk ke tangki akan
mengalir keluar (a) ke saluran air buatan dan air yang berlebihan dari tinggi air
yang ditentukan akan keluar melalui pintu pengatur aliran air buatan (b).
Gambar 3.5 Kontruksi deflektor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
a. Saluran Air Tertutup
Didalam penelitian ini kami menggunakan saluran air buatan yang berfungsi
untuk mengalirkan fluida dengan keceptan tertentu ke kincir air yang kami
rancang, saluran air yang kami rancang diharapkan dapat membuat aliran fluida
menjadi aliran laminer dan aliran fluidanya dapat dilihat langsung.
Panjang saluran air ini adalah 8 meter, dengan panjang 8 meter maka
diharapkan aliran air akan selalu laminer dan memiliki jarak untuk pemasangan
alat ukur dan kincirnya. Saluran air ini terbuat dari akrilik setebal 5 mm dan
dibagi menjadi 4 bagian dengan panjang masing-masing adalah 2 meter dan
disambung menjadi 8 meter.
Gambar 3.6 Gambar ukuran tangki air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
Panjang dari saluran air ditentukan dengan perhitungan-perhitungan sebagai
berikut :
Dengan menggunakan persamaan 18 sampai 20 pada bab II diperoleh angka
Reynold = 220000. Untuk menghitung DH yang berbentuk segi empat sama sisi
mengunakan persamaan :
DH =
= a ................................................................................................................... (20)
Gambar 3.7 Gambar ukuran saluran air
Gambar 3.8 Gambar saluran air berbentuk segi empat
sama sisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Maka diperoleh angka Reynold sebesar 220000, dengan sebesar 1000
kg/m3, v sebesar 1,1 m/s, 𝐷𝐻 sebesar 0,2 , 𝜇 sebesar 0,001. Dengan angka Reynold
220000 maka aliran pada saat masuk saluran air adalah dalam kondisi sangat
Turbulen, maka dibutuhkan jarak tertentu agar aliran menjadi laminer.
Dengan angka Reynold sebesar 22000, maka panjang saluran air yang
dibutuhkan agar aliran menjadi laminer (𝐿H) adalah 3,88 meter, pehitungan ini
didapat dari persamaan 19. Panjang saluran aliran air yang dirancang adalah 8
meter. Panjang ini dipilih agar saluran air terjamin aliran yang ada didalamnya
sudah bersifat laminar, sesuai dengan perhitungan diatas nilai minimal saluran
bersifat laminar adalah 3,88 meter.
a) Rem Torsi
Rem torsi adalah alat yang akan digunakan untuk mengukur daya torsi dan
kecepatan putar per menit yang dihasilkan oleh kincir yang diteliti, rancangan rem
torsi yang kami buat dapat dilihat pada gambar 3.9.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
Keterangan
1. Lengan rem
2. Pegas dan baut
3. Tali penhubung timbangan
4. Timbangan
5. Poros ( menggunakan stainles 12 mm)
6. Kampas rem
7. Piringan
8. Tempat mengukur putaran poro
Cara kerja rem torsi :
Gambar 3.9 Gambar alat pembebanan torsi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
1. Alat dipasang pada samping kincir, kemudian poros kincir disambungkan
dengan poros pembebanan menggunakan bantuan selang yang diklaim pada
kedua poros.
2. Ketika kincir air mulai berputar maka piringan pada pembebanan juga ikut
berputar. Putaran yang dihasilkan berlawanan dengan arah jarum jam.
3. Ketika putaran kincir air dan piringan pembebanan sudah setabil, lalu tuas
pengereman dikasih beban dengan mengencangkan baut pada tuas. Saat itulah
kampas perlahan menjepit piringan dan kincir perlahan - lahan berhenti akibat
mendapat beban.
4. Pengencangan kampas rem dapat disesuaikan hingga mendapat beban yang
diinginkan dan lihat hasil pembebanan pada timbangan.
3.2.3 Alat Pendukung Penelitian
Alat-alat yang digunakan untuk melaksanakan penelitian sebagai berikut :
Tabel 3.2 Tabel alat dan bahan
No Nama alat Tujuan penggunaan
1 Gerinda Memotong spesimen
2 Gergaji besi Memotong spesimen
3 Amplas Menghaluskan spesimen
4 Lem Merekatkan spesimen
5 Palu Memasang spesimen
6 Meteran
Mengukur spesimen dan ketinggian permukaan
fluida
7 Alat tulis Mencatat saat pengambilan data
8 Timbangan Mengukur beban yang dihasilkan oleh rem torsi
9 Tachometer Mengukur revolusi per minute rotor (rpm)
10
Water Current
Meter Mengukur kecepatan aliran air
11 Mesin Bor Melubangi spesimen
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
3.3 Diagram Alir Penelitian
Pengolahan Data
Mulai
Studi Pustaka
Perancangan Alat Penelitian
Pembuatan Alat Penelitian
Perakitan Alat Penelitian
Selesai
Pengambilan Data
Hasil Bagus
Melakukan Penelitian Dengan Variasi :
1. Deflektor Tunggal Sudut 30°
2. Deflektor Tunggal Sudut 45°
3. Deflektor Tunggal Sudut 60°
Kesimpulan
Hasil Tidak
Bagus
Penerapan Kecepatan aliran
0.9 m/s, 1 m/s, 1.1 m/s
Gambar 3.10 Diagram Alir Penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
3.4 Langkah Pengambilan Data
1. Penelitian akan diawali dengan melakukan persiapan set up alat penelitian
seperti pada Gambar 3.1.
2. Air diarahkan dari sungai yang sudah dibendung menuju ketangki penampung
air.
3. Tangki air yang mulai terisi aliran air, maka air akan mengalir menuju saluran
air yang digunakan untuk menggerakan kincir.
4. Setealah tangki dan saluran terisi air secara penuh, dan aliran belum sesuai.
Maka portal air bisa disesuaikan dengan kebutuhan sehingga debit yang
menuju saluran sesuai dengan yang diinginkan.
5. Saat aliran air sudah stabil pengambilan data dengan variasi kecepatan bisa
dimulai. Beban ditambahkan melalui rem pembebanan hingga didapat
parameter untuk menghitung Torsi.
6. Beban ditambah sedikit demi sedikit sampai kincir berherti berotasi.
7. Melakukan pengambilan data terhadap parameter-parameter yang dibutuhkan.
8. Setelah pengambilan data dengan variasi pertama selesai dilanjutkan dengan
variasi kedua dan selanjutnya sampai dengan selesai.
9. Setelah pengambilan data dan parameter-parameter yang dibutuhkan sudah
didapat semua alat dan spesimen kemudian dilepas.
10. Data parameter-parameter yang diproleh saat penelitian akan diolah untuk
mencari koefisien torsi (𝐶m), koefisien daya (Cp), dan Tip Speed Ratio (TSR)
(λ) dengan bentuk grafik dan tabel.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
3.5 Analisa Data
Pada penelitian ini diperlukan beberapa parameter yang diukur dan parameter
– parameter tersebut adalah :
1. Kecepatan aliran air (v).
2. Beban pada kincir (F).
3. Putaran poros yang dihasilkan tiap menit atau rpm (n).
Data yang perlu untuk dianalisis setelah mendapatkan parameter – parameter
yang diperlukan adalah sebagai berikut :
1. Tip Speed Ratio (TSR) (λ).
2. Koefisien Torsi (Cm).
3. Koefisien daya (Cp).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Saat pengambilan data waktu yang digunakan selama 1 metit untuk setiap
penambahan beban sampai kincir berhenti dan mendapatkan sejumlah data untuk
kecepatan putaran poros per menit (rpm), data yang didapatkan akan dirata – rata
untuk mendapatkan keakuratan data yang diolah.
4.1 Tabel Pengambilan Data
Data hasil pengambilan data terhadap variasi deflektor tunggal sudut 30°, 45°,
60° dengan kecepatan aliran air 0,9 m/s, 1 m/s, 1,1 m/s akan disajikan pada Tabel
4.1, 4.2 dan 4.3.
Tabel 4. 1 Tabel Pengambilan Data Deflektor Tunggal sudut 30°
No
Deflektor 30°
U=0.9 m/s U= 1 m/s U=1.1 m/s
Beban
(N)
Kecepatan
putar poros
(rpm)
Beban
(N)
Kecepatan
putar poros
(rpm)
Beban
(N)
Kecepatan
putar
poros
(rpm)
1 0,0 607,5 0,0 662,9 0,0 714,0
2 0,2 500,0 0,2 521,7 0,2 600,0
3 0,4 390,0 0,4 431,7 0,4 498,0
4 0,6 292,0 0,6 340,0 0,6 392,0
5 0,8 234,0 0,8 276,7 0,8 317,1
6 1,0 160,0 1,0 230,0 1,0 261,7
7 1,2 115,7 1,2 170,0 1,2 226,7
8 1,4 81,4 1,4 123,3 1,4 165,0
9 1,6 0,0 1,6 85,0 1,6 115,0
10 0,0 1,8 70,0
11 2,0 0,0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Tabel 4.2 Tabel Pengambilan Data Deflektor Tunggal sudut 45°
No
Deflektor 45°
U= 0.9 m/s U= 1 m/s U= 1.1 m/s
Beban
(N)
Kecepatan
putar
poros
(rpm)
Beban
(N)
Kecepatan
putar
poros
(rpm)
Beban
(N)
Kecepatan
putar
poros
(rpm)
1 0,0 625,0 0,0 618,8 0,0 752,5
2 0,2 514,0 0,2 496,7 0,2 636,3
3 0,4 404,0 0,4 410,0 0,4 530,0
4 0,6 300,0 0,6 312,0 0,6 415,0
5 0,8 232,0 0,8 240,0 0,8 320,0
6 1,0 170,0 1,0 178,8 1,0 266,3
7 1,2 121,3 1,2 116,3 1,2 232,5
8 1,4 85,0 1,4 91,4 1,4 175,6
9 1,6 0,0 1,6 0,0 1,6 122,2
10 1,8 70,0
11 2,0 0,0
Tabel 4.3 Tabel Pengambilan Data Deflektor Tunggal sudut 60°
No
Deflektor 60°
U= 0.9 m/s U= 1 m/s U= 1.1m/s
Beban
(N)
Kecepatan
putar
poros
(rpm)
Beban
(N)
Kecepatan
putar
poros
(rpm)
Beban
(N)
Kecepatan
putar
poros
(rpm)
1 0,0 580,0 0,0 661,7 0,0 708,3
2 0,2 460,0 0,2 550,0 0,2 600,0
3 0,4 342,5 0,4 425,0 0,4 502,0
4 0,6 272,5 0,6 335,7 0,6 400,0
5 0,8 225,6 0,8 268,8 0,8 320,0
6 1,0 162,2 1,0 222,9 1,0 263,8
7 1,2 110,0 1,2 160,0 1,2 226,7
8 1,4 80,0 1,4 111,4 1,4 164,0
9 1,6 0,0 1,6 72,0 1,6 112,9
10 1,8 0,0 1,8 70,0
11 2,0 0,0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
4.2 Grafik Hasil perhitungan
Dari data yang telah diperoleh kemudian diolah kembali dalam bentuk grafik
untuk mengetahui hubungan antara Torsi (Nm) dengan kecepatan putar kincir
(rpm), Koefisien daya kincir (Cp) dengan Tip speed Ratio (TSR), Koefisien Torsi
kincir (Cm) dengan Tip speed Ratio (TSR), daya kincir (P) dengan kecepatan
putar kincir (rpm). Grafik disajikan untuk variasi percobaan dapat dilihat pada
grafik berikut ini :
4.2.1 Grafik hubungan antara Torsi dengan Kecepatan putar kincir
Berdasarkan dari tabel pengambilan data yang telah dilakukan dan ditampilkan
pada Tabel 4.1 sampai Tabel 4.3 dapat dibuat grafik hubungan antara torsi dengan
kecepatan putar poros sebagai berikut :
0
100
200
300
400
500
600
700
0 , 0 0 0 , 0 2 0 , 0 4 0 , 0 6 0 , 0 8 0 , 1 0 0 , 1 2 0 , 1 4 0 , 1 6 0 , 1 8 0 , 2 0
Kec
epata
n p
uta
r k
inci
r (r
pm
)
Torsi (Nm)
Deflektor 30° Deflektor 45° Deflektor 60°
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara Torsi dengan Kecepatan putar kincir pada
kecepatan aliran air 0,9 m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 0 , 0 2 0 , 0 4 0 , 0 6 0 , 0 8 0 , 1 0 , 1 2 0 , 1 4 0 , 1 6 0 , 1 8 0 , 2
Kec
epa
tan
pu
tar
kin
cir
(rp
m)
Torsi (Nm)
deflektor 30° Deflektor 45° Deflektor 60°
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara Torsi dengan Kecepatan putar kincir pada
kecepatan aliran air 1 m/s
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 0 , 0 2 0 , 0 4 0 , 0 6 0 , 0 8 0 , 1 0 , 1 2 0 , 1 4 0 , 1 6 0 , 1 8 0 , 2
Kec
epata
n p
uta
r k
inci
r (r
pm
)
Torsi (Nm)
Deflektor 30° Deflektor 45° deflektor 60°
Gambar 4.3 Grafik hubungan antara Torsi dengan Kecepatan putar kincir pada
kecepatan aliran air 1,1 m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
Berdasarkan Gambar 4.1, Gambar 4.2, Gambar 4.3. Hubungan antara torsi
dan kecepatan putar kincir dapat dilihat bahwa pada deflekor sudut 30°, 45°, 60°
pada kecepatan alirtan air 1,1 m/s menghasilkan torsi yang besarnya sama. Pada
ketiga variasi mengalami penurunan yang hampir sama seiring penambahan
beban. Hal ini membuktikan bahwa dengan semakin ditambah beban maka kincir
putaran poros akan menurun. Hal tersebut bisa dilihat pada kecepatan putaran
poros sebesar 70 (rpm) dengan gaya 1,8 (N) dan menghasilkan torsi paling besar
0.18 (Nm), hasil ini terdapat pada ketiga variasi deflektor besarnya sama.
4.2.2 Grafik hubungan antara Koefisien Daya kincir dengan Tip speed Ratio
Berdasarkan dari tabel pengambilan data yang telah dilakukan dan
ditampilkan pada Tabel 4.1 sampai Tabel 4.3 dapat dibuat grafik hubungan antara
Korfisien Daya dengan Tip Speed Ratio sebagai berikut :
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Koef
isie
n d
aya
Tip Speed Ratio
Deflektor 30° Deflektor 45° Deflektor 60°
Gambar 4.4 Grafik hubungan antara Koefisien daya kincir dengan Tip speed
Ratio pada kecepatan aliran air 0,9 m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Koef
ien
daya
Tip Speed Ratio
Deflektor 30° Deflektor 45° Deflektor 60°
Gambar 4.5 Grafik hubungan antara Koefisien daya kincir dengan Tip speed Ratio
pada kecepatan aliran air 1 m/s
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Koef
isie
n d
aya
Tip Speed Ratio
Deflektor 30° Deflektor 45° Deflektor 60°
Gambar 4.6 Grafik hubungan antara Koefisien daya kincir dengan Tip speed Ratio
pada kecepatan aliran air 1,1 m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
Pada Gambar 4.4, Gambar 4.5, Gambar 4.6. Pada hubungan nilai Tip
Speed Ratio (TSR) dengan nilai Koefisien Daya (Cp) yang dihasilkan. Hasil
penelitian diatas dapat menunjukkan bahwa penggunaan sudut deflektor yang
digunakan dalam penelitian penulis dapat mempengaruhi besarnya nilai Koefisien
daya yang dihasilkan. Dapat dilihat pada grafik bahwa nilai Koefisien daya akan
mengalami kenaikan ke titik maksimum dan selanjutnya akan menegalami
penurunan seiring bertambahnya jumlah pembebanan.
Terlihat bahwa pada deflektor tunggal sudut 45° menghasilkan Koefisien
daya yang lebih baik dibandingkn dengan deflektor 30° dan 60° pada kecepatan
aliran air 0.9 m/s, diperoleh Koefisien daya (Cp) sebesar 0,681 (68,1 %), pada Tip
Speed Ratio (TSR) sebesar 1,130, menjadi hubungan tertinggi dari hubungan yang
lainya.
Hal ini disebabkan oleh kemiringan sudut 45°, air yang mengalir lebih banyak
yang mengarah ke sisi cekung rotor dibandingkan sisi cembung rotor sehingga
mengurangi hambatan pada rotor dan pada sudut 45° ini juga memiliki rasio
putaran kincir yang lebih besar dibandingkan dengan variasi sudut lainnya.
4.2.3 Grafik hubungan antara Koefisien torsi kincir dengan Tip Speed Ratio
Berdasarkan dari tabel pengambilan data yang telah dilakukan dan
ditampilkan pada Tabel 4.1 sampai Tabel 4.3 dapat dibuat grafik hubungan antara
Korfisien torsi dengan Tip Speed Ratio sebagai berikut :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Koef
isie
n t
ors
i
Tip Speed Ratio Deflektor 30° Deflektor 45° Deflektor 60°
Gambar 4.7 Grafik hubungan antara Koefisien torsi kincir dengan Tip Speed
Ratio pada kecepatan aliran air 0,9 m/s
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Koef
isie
n t
ors
i
Tip Speed Ratio
Deflektor 30° Deflektor 45° Deflektor 60°
Gambar 4.8 Grafik hubungan antara Koefisien torsi kincir dengan Tip Speed
Ratio pada kecepatan aliran air 1 m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Hasil dari Gambar 4.7, Gambar 4.8, Gambar 4.9. Pada data hubungan antara
koefisien torsi dan Tip Speed Ratio. Grafik diatas dapat menunjukkan bahwa
penggunaan sudut deflektor dapat mempengaruhi besarnya nilai koefisien torsi
yang dihasilkan. Pada grafik diatas, nilai koefisien torsi akan mengalami kenaikan
ke titik maksimum seiring dengan penambahan pembebanan. Koefisien torsi
didapatkan dari perbandingan torsi kincir dengan gaya dorong air yang mengenai
sudu kincir. Nilai koefisien juga dipengaruhi besarnya pembebanan yang
diberikan pada kincir.
Berdasarkan grafik diatas bahwa koefisien paling tinggi (2,421) diperoleh
pada kecepatan aliran air 0.9 m/s pada semua variasi dengan koefisien torsi (Cm)
sebesar 1,054 (105,4 %). Berdasarkan grafik yang ada dapat disimpulkan bahwa
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Koef
isie
n t
ors
i
Tip Speed Ratio
Deflektor 30° Deflektor 45° Deflektor 60°
Gambar 4.9 Grafik hubungan antara Koefisien torsi kincir dengan Tip Speed Ratio
pada kecepatan aliran air 1,1 m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
semakin besar koefisien torsi maka akan semakin kecil atau rendah koefisien
Torsi Tip Speed Ratio yang didapatkan.
4.2.4 Grafik hubungan antara Daya kincir dengan Kecepatan putar kincir
Berdasarkan dari tabel pengambilan data yang telah dilakukan dan
ditampilkan pada Tabel 4.1 sampai Tabel 4.3 dapat dibuat grafik hubungan antara
Daya dengan Kecepatan putar kincir sebagai berikut :
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
0 100 200 300 400 500 600 700
Daya (
watt
)
Kecepatan putar kincir (rpm)
Deflektor 30° Deflektor 45° Deflektor 60°
Gambar 4.10 Grafik hubungan antara Daya kincir dengan Kecepatan putar kincir
pada kecepatan aliran air 0,9 m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Daya (
watt
)
Kecepatan putar kincir (rpm)
Deflektor 30° Deflektor 45° Deflektor 60°
Gambar 4.11 Grafik hubungan antara Daya kincir dengan Kecepatan putar
kincir pada kecepatan aliran air 1 m/s
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Daya (
watt
)
Kecepatan putar kincir (rpm)
Deflektor 30° Deflektor 45° Deflektor 60°
Gambar 4.12 Grafik hubungan antara Daya kincir dengan Kecepatan putar kincir
pada kecepatan aliran air 1,1 m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Berdasarkan dari Gambar 4.10, Gambar 4.11, Gambar 4.12. Pada data
hubungan antara daya (watt) kincir dan kecepatan putar kincir (rpm) yang paling
tinggi diperoleh pada kecepatan aliran air 1.1 m/s pada deflektor 45°, dengan daya
sebesar 2,920 Watt pada rpm 232,5 menjadi hubungan tertinggi antara hubungan
data yang lain.
Hal ini disebabkan pada sudut 45° aliran air yang mengarah ke sudu cekung
kincir lebih besar karena kemiringan sudutnya sangat berpengaruh. Kemiringan
tersebut dapat menutupi sisi cembung sehingga lebih banyak air yang mengarah
ke sisi cekung.
Dari hasil penelitian bahwa kinerja kincir air terbaik atau efesiensi kincir
terbaik mencapai 0,681 (68,1 %), dengan deflektor tunggal 45° pada kecepatan
0,9 m/s. Jika dihubungakan dengan diagram bezt limit (Gambar 2.7) ada beberapa
penyebab yang mengakibatkan efesiensi kincir meningkat pada penelitian antara
lain :
1. Jenis fluida yang digunakan adalah fluidaberupa air yang memiliki massa jenis
(1000 kg/m3), sehingga berbeda jauh dari massa jenis fluida udara yang
memiliki (1,2 kg/m3), aliran air ini memiliki energi yang dihasilkan lebih besar
daripada aliran udara.
2. Penggunaan lorong air yang membuat aliran menjadi laminer saat mendorong
sudu, karena dengan aliran laminer maka aliran fluida yang mengalir akan
stabil dan kincir akan bekerja dengan stabil.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
3. Dari hasil penelitin menunjukan bahwa peforma berupa distribusi tekanan dan
distribusi kecepatan aliran air lebih tinggi yang terlihat lebih luas dan merata
terjadi pada penambahan deflektor dibandingkan dengan tanpa deflektor
tunggal (Ari Prasetyo, 2018).
4.3 Perbadingan Hasil Penelitian
Data pada haasil penelitian yang sudah dilakukan ini dibandingkan dengan
data penelitian yang sudah ada. Penelitian tersebut adalah penelitian yang
dilakukan Ari Prasetyo dkk, dengan judul The Effect of Deflector Angle in
Savonius Water Turbin with Horizontal Axis on the power Output of Water Flow
in Pipe pada tahun 2018. Pada penelitian tersebut menggunakan aliran dalam
sebuah saluran pipa, hampir mirip dengan penelitian ini yang menggunakan
saluran persegi yang tertutup. Untuk data yang ditampilkan merupakan nilai –
nilai tertinggi untuk masing – masing penelitian.
Tabel 4.4 Tabel Dimensi Kincir Savonius yang Digunakan
D (m) H(m) Jumlah
sudu
Jumlah
tingkat
Referensi 0,075 0,075 5 1
Penelitian 0,081 0,1 2 2
Tabel 4.5 Tabel Data dari Referensi
Sudut Deflektor
Daya yang
Dihasilkan
(Watt)
Cp TSR
0° 9,9 0,084 0,9
20° 17,18 0,118 0,07
30° 18,04 0,133 1,13
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Sudut Deflektor
Daya yang
Dihasilkan
(Watt)
Cp TSR
40° 17,38 0,128 1,08
50° 16,8 0,124 1,06
Tabel 4.6 Tabel Data dari Penelitian
Sudut
Deflektor
Daya yang
Dihasilkan
(Watt)
Cp TSR
30° 1,959 0,664 2,861
45° 2,01 0,681 2,944
60° 1,889 0,64 2,732
Berdasarkan dari perbandingan antara data referensi dengan data hasil
penelitian, didapatkan hasil penelitian didapatkan peningkatan unjuk kerja kincir
Savonius yang telah diteliti, pada hasil koefisien daya yang didapatkan, dapat
disimpulkan bahwa koefisien daya yang dihasilkan lebih besar dari data yang
terdapat pada referensi. Sedangakan untuk Tip Speed Ratio yang dihasilkan pada
penggunaan konfigurasi sudut deflektor hasilnya tidak terlalu jauh berdeda.
Namun walaupun daya yang dihasilkan berbeda jauh antara referensi dan
yang didapat peneliti, dimungkinkan karena :
1. Penambahan tingkatan sudu pada kincir Savonius menjadi 2 tingkat.
2. Penambahan overlap ratio sebesar 0,2 pada kincir Savonius yang diteliti.
Sedangkan pada referensi tidak menggunakan overlap ratio dan jumlah sudu
5 bauh.
3. Kecepatan aliran air yang berbeda dan lebih rendah.
4. Skema dan dimensi yang berbeda pada alat penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Setelah dilakukan penelitian tentang unjuk kerja kincir air Savonius dua
tingkat dengan variasi sudut 30°, 45°,60°, dapat disimpulkan bahwa :
1. Dalam penelitian ini model kincir air Savonius horisontal dua tingkat yang
dibuat dengan menggunakan variasi deflektor tunggal sudut 30°, 45°, 69°.
2. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa efek dari variasi deflektor tunggal
berpengaruh pada koefisien daya (Cp). Terjadi peningkatan koefisien daya
dari deflektor tunggal sudut 30° ke deflektor tunggal 45° dan pada deflektor
tungga sudut 60° koefisien daya mengalami penurunan. Koefisien daya yang
terbaik sebesar 0,681 dengan Tip Speed Ratio (TSR) sebesar 1,130 pada
kecepatan aliran 0,9 m/s.
3. Efek dari variasi deflektor tunggal tidak mempengaruhi koefisien torsi (Cm)
jika pada kecepatan aliran yang sama. Terjadi penurunan koefisien torsi pada
kecepatan aliran 0,9 m/s, 1 m/s, 1,1 m/s. Hasil koefisien tertinggi terdapat
pada kecepatan aliran air 0,9 sebesar 1,054 (105,4 %).
4. Variasi deflektor tunggal 30°, 45°, 60° pada kincir air Savonius poros
horisontal dua tingkat berpengaruh terhadap kinerja dari kincir air. Dengan
adanya deflektor tunggal kinerja kincir air Savonius menunjukan hasil terbaik
pada efesiensi 68,1% pada deflektor tunggal sudut 45°.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
4.2 Saran
Adapun saran untuk penelitian selanjutnya supaya lebih maksimal :
1. Amati terlebih dahulu keadaan tempat penelitian jika tempat penelitian diluar
laborarium, sehingga pada saat set up alat menjadi lebih mudah.
2. Untuk meningkatkan hasil yang lebih akurat, pada saat pemasangan poros
kincir dengan bearing dan poros pada pembebanan harus benar – benar lurus
agar mengurangi rugi – rugi akibat gesekan pada bantalan poros.
3. Pada penelitian selanjutnya disarankan menggunakan saluran air yang lebih
luar dan menggunkan bak penampungan dimensi yang lebih besar.
4. Pada penelitian selanjutnya disarankan menggukan model kincir air dengan
desain dan variasi yang berbeda.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
DAFTAR PUSTAKA
Ari Prasetyo, B. K. (2018). The Effefct of Deflector Angle in Savonius Water
Turbine with Horizontal Axis on the Power Output of Water Flow in Pipe.
IOP Publishing, 1-5.
Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi. (2018). Energi Berkelanjutan untuk
Transportasi Darat. Tangerang Selatan: Pusat Pengkajian Industri Proses
dan Energi.
C.R, P., V.K, P., & S.V, P. d. (2013). Investigation of Ovelap Ratio for Savonius
Type Vertival Axis Hydro Turbine. International Journal of Soft
Computing and Engineering, 379-383.
Golecha Kailash, T. E. (2012). Performance Study of Modified Savonius Water
Turbine with Two Deflector Plane. Research Article, 1-12.
Hayashi, T., & Hara, Y. (2005). Wind Tunnel Test on a Different Phase Three-
Stage Savonius Rotor. ResearchGate, 9-15.
Johnson, G. L. (2006). Wind Energi Systems. Sage Journals, 1-449.
Md. Nahidul Islam Khan, M. T. (2009). PERFORMANCE OF SAVONIUS
ROTOR AS A WATER CURRENT TURBINE. Memorial University, St.
John’s, Newfoundland, Canada , 71-83.
Menet, J.-L., & Bourabaa, N. (2004). Increase in the Savonius Rotors Effeciency
via a Parametric Investigation. ResearchGate, 1-12.
Purnama, A. C., Hantoro, R., & Nugroho, G. (2013). Rancang Bangun Turbin Air
Sungai Poros Vertikal Tipe Savonius dengan Menggunakan Pemandu
Arah Aliran. Jurnal Teknik Pomits, 278-282.
Pusat Data dan Teknologi Informasi . (2017). Buku Informasi Statistik. Jakarta:
Pusat Data dan Teknologi Informasi.
Wenehenubun, F., Saputra, A., & Sutanto, H. (2015). An exerimental study on the
performance of Savonius wind turbines related with the number of blases.
Energi Procedia, 297-304.
Yaakob, O., M.Ahmad, Y., & Ismail, M. A. (2013). Parametric Study for
Savonius Vertical Axis Marine Current Turbine using CFD Simulation.
ResearchGate, 1-7.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
LAMPIRAN
Lampiran 1 : Tabel Hasil Pengolahan Data Pada Kecepatan Aliran Air 0,9 m/s.
No
Deflektor Tunggal 30°
T Kecepatan sudut Tip speed
ratio
Daya Cm Cp
N.m rad/s watt
1 0,00 63,58 2,86 0,00 0,00 0,00
2 0,02 52,33 2,35 1,04 0,15 0,35
3 0,04 40,82 1,83 1,63 0,30 0,55
4 0,06 30,56 1,37 1,83 0,45 0,62
5 0,08 24,49 1,10 1,95 0,60 0,66
6 0,10 16,74 0,75 1,67 0,75 0,56
7 0,12 12,11 0,54 1,45 0,90 0,49
8 0,14 08,52 0,38 1,19 1,05 0,40
9 0,16 0,00 0,00 0,00 1,20 0,00
No
Deflektor Tunggal 45°
T Kecepatan sudut Tip speed
ratio
Daya Cm Cp
Nm rad/s watt
1 0,00 65,41 2,94 0,00 0,00 0,00
2 0,02 53,79 2,42 1,07 0,15 0,36
3 0,04 42,28 1,90 1,69 0,30 0,57
4 0,06 31,40 1,41 1,88 0,45 0,63
5 0,08 25,12 1,13 2,01 0,60 0,68
6 0,10 17,79 0,80 1,77 0,75 0,60
7 0,12 12,69 0,57 1,52 0,90 0,51
8 0,14 08,89 0,40 1,24 1,05 0,42
9 0,16 0,00 0,00 0,00 1,20 0,00
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
No
Deflektor Tunggal 60°
T Kecepatan
sudut Tip speed
ratio
Daya Cm Cp
Nm rad/s watt
1 0,00 60,70 2,73 0,00 0,00 0,00
2 0,02 48,14 2,16 0,96 0,15 0,32
3 0,04 35,84 1,61 1,43 0,30 0,48
4 0,06 28,52 1,28 1,71 0,45 0,58
5 0,08 23,60 1,06 1,88 0,60 0,64
6 0,10 16,97 0,76 1,69 0,75 0,57
7 0,12 11,51 0,51 1,38 0,90 0,46
8 0,14 08,37 0,37 1,17 1,05 0,39
9 0,16 0,00 0,00 0,00 1,20 0,00
Lampiran 2 : Tabel Hasil Pengolahan Data Pada Kecepatan Aliran Air 1 m/s.
No
Deflektor Tunggal 30°
T Kecepatan sudut Tip speed
ratio
Daya Cm Cp
N.m rad/s watt
1 0,00 69,37 2,81 0,00 0,00 0,00
2 0,02 54,60 2,21 1,09 0,12 0,27
3 0,04 45,18 1,83 1,80 0,24 0,44
4 0,06 35,58 1,44 2,13 0,36 0,52
5 0,08 28,95 1,17 2,31 0,48 0,57
6 0,10 24,07 0,97 2,40 0,61 0,59
7 0,12 17,79 0,72 2,13 0,73 0,52
8 0,14 12,90 0,52 1,80 0,85 0,44
9 0,16 08,89 0,36 1,42 0,97 0,35
10 0,18 0,00 0,00 0,00 1,09 0,00
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
No
Deflektor Tunggal 45°
T Kecepatan sudut Tip speed
ratio
Daya Cm Cp
Nm rad/s watt
1 0,00 73,65 2,98 0,00 0,00 0,00
2 0,02 59,52 2,41 1,19 0,12 0,29
3 0,04 48,67 1,97 1,94 0,24 0,48
4 0,06 38,33 1,55 2,30 0,36 0,56
5 0,08 29,83 1,208 2,38 0,48 0,58
6 0,10 24,59 0,99 2,46 0,61 0,60
7 0,12 17,79 0,72 2,13 0,73 0,52
8 0,14 12,03 0,48 1,68 0,85 0,41
9 0,16 08,37 0,33 1,34 0,97 0,33
10 0,18 0,00 0,00 0,00 1,09 0,00
No
Deflektor Tunggal 60°
T Kecepatan sudut Tip speed
ratio
Daya Cm Cp
Nm rad/s watt
1 0,00 69,25 2,80 0,00 0,00 0,00
2 0,02 57,56 2,33 1,15 0,12 0,28
3 0,04 44,48 1,80 1,77 0,24 0,43
4 0,06 35,13 1,42 2,10 0,36 0,52
5 0,08 28,12 1,13 2,25 0,48 0,55
6 0,10 23,32 0,94 2,33 0,61 0,57
7 0,12 16,74 0,67 2,01 0,73 0,49
8 0,14 11,66 0,47 1,63 0,85 0,40
9 0,16 07,32 0,29 1,17 0,97 0,28
10 0,18 0,00 0,00 0,00 1,09 0,00
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Lampiran 3 : Tabel Hasil Pengolahan Data Pada Kecepatan Aliran Air 1,1 m/s.
No
Deflektor Tunggal 30°
T kecepatan sudut Tip speed
ratio
Daya Cm Cp
N.m rad/s watt
1 0,00 74,73 2,75 0,00 0,00 0,00
2 0,02 62,80 2,31 1,25 0,10 0,23
3 0,04 52,12 1,91 2,08 0,20 0,38
4 0,06 41,02 1,51 2,46 0,30 0,45
5 0,08 33,19 1,22 2,65 0,40 0,49
6 0,10 27,38 1,00 2,73 0,50 0,50
7 0,12 23,72 0,87 2,84 0,60 0,52
8 0,14 17,27 0,63 2,41 0,70 0,44
9 0,16 12,03 0,44 1,92 0,80 0,35
10 0,18 07,32 0,27 1,31 0,90 0,24
11 0,2 0,00 0,00 0,00 1,00 0,00
No
Deflektor Tunggal 45°
T Kecepatan sudut Tip speed
ratio
Daya Cm Cp
Nm rad/s Watt
1 0,00 78,76 2,90 0,00 0,00 0,00
2 0,02 66,59 2,45 1,33 0,10 0,24
3 0,04 55,47 2,04 2,21 0,20 0,41
4 0,06 43,43 1,59 2,60 0,30 0,48
5 0,08 33,49 1,23 2,67 0,40 0,49
6 0,10 27,86 1,02 2,78 0,50 0,51
7 0,12 24,33 0,89 2,92 0,60 0,54
8 0,14 18,37 0,67 2,57 0,70 0,47
9 0,16 12,79 0,47 2,04 0,80 0,38
10 0,18 07,32 0,27 1,31 0,90 0,24
11 0,2 0,00 0,00 0,00 1,00 0,00
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
No
Deflektor Tunggal 60°
T Kecepatan sudut Tip speed
ratio
Daya Cm Cp
Nm rad/s watt
1 0,00 74,13 2,73 0,00 0,00 0,00
2 0,02 62,80 2,31 1,25 0,10 0,23
3 0,04 52,54 1,93 2,10 0,20 0,39
4 0,06 41,86 1,54 2,51 0,30 0,46
5 0,08 33,49 1,23 2,67 0,40 0,49
6 0,1o 27,60 1,01 2,76 0,50 0,51
7 0,12 23,72 0,87 2,84 0,60 0,52
8 0,14 17,16 0,63 2,40 0,70 0,44
9 0,16 11,81 0,43 1,89 0,80 0,35
10 0,18 07,32 0,27 1,31 0,90 0,24
11 0,2 0,00 0,00 0,00 1,00 0,00
Lampiran 4 : Tangki Pengatur Kecepatan Aliran Air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Lampiran 5 : Saluran Air
Lampiran 5 : Rem torsi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
Lampiran 6 : Alat ukur penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI