SKRIPSI
PENGUJIAN UNJUK KERJA KINCIR AIR SUDU LURUS SEBAGAI PENGGERAK POMPA TORAK
Oleh :
I WAYAN RAMA WIJAYA NIM :0919351031
PENGUJIAN KINCIR AIR SUDU LURUS SEBAGAI PENGGERAK POMPA TORAK Oleh
:
I Wayan Rama Wijaya
Dosen Pembimbing
:
I Gusti Ketut Sukadana, ST, MT.
:
Dr. Wayan Nata Septiadi, ST,MT. ABSTRAKSI
Kurangnya suplai air bersih bagi masyarakat di daerah dataran tinggi dan pedesaan yang tidak terjangkau oleh air PDAM mengharuskan masyarakat memanfaatkan air dari sumber air terdekat. Permasalahan kurangnya suplai air bersih ini diatasi dengan membangun sistim pompa kincir sebagai mekanisme pengangkutan air bersih dari sumber. Kincir air merupakan salah satu mesin konversi energi yang merubah energi potensial pada air menjadi energi mekanis berupa gerak putar yang selanjutnya dipakai untuk menggerakkan pompa torak. Pengujian unjuk kerja hasil rancangan sebuah kincir air sangat diperlukan untuk mengetahui unjuk kerja nyata kincir air tersebut terhadap beban kerja dan daya air yang digunakan. Pengujian akan dilakukan dengan memvariasikan bukaan katup pipa pesat untuk mengetahui daya air dan daya kincir air melalui pengujian gaya kincir air, putaran tanpa beban dan putaran berbeban. Setelah serangkaian pengujian dan analisa dilakukan didapat hasil bahwa semakin besar debit air pipa pesat maka daya air, daya kincir dan efisiensi pompa kincir akan cenderung meningkat. Sesuai hasil pengujian dan analisa dapat diambil kesimpulan bahwa unjuk kerja terbaik dari sistim pompa kincir ini berada pada
3 4
bukaan katup pipa pesat.
Kata kunci : Unjuk Kerja Kincir, Daya Air, Daya Kincir, Efisiensi.
STRAIGH BLADED WATER WHEEL TEST AS PUMP MOVER Author
:
I Wayan Rama Wijaya
Guidance
:
I Gusti Ketut Sukadana, ST, MT.
:
Dr. Wayan Nata Septiadi, ST,MT.
ABSTRAC
Less supply of clean water for high altitude community and villager whom out of reach of PDAM Bali region of clean water supplier services, require the community and villager to make use of nearest clean water source. The less clean water supply problem can be overcome by build a water wheel powered pump as a clean water transport mechanism from the spring. Water wheel is one of a energy convertor wich convert water’s potential energy to be rotation mechanical energy to drive a pump. Performance test of a water wheel is very needed to obtain real performance of a water wheel related to work load and water power uses. Test done by varieting penstock’s valve opening to obtain both of water power and water wheel’s power through water wheel’s force, Unloaded rotation and loaded rotation. After all tests and analisis done, the result is the more penstoc’s capacity, then water’s power, water wheel’s power and water wheel’s efficiency will tend to raising. Test result and analisys show that the best water wheel’s performance obtained on
3 4
penstoc’s valve opening.
Key words : Water wheel’s performance, water power, water wheel’s power, Eficiency.
KATA PENGANTAR
Puja dan puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan proyek tugas akhir berjudul “PENGUJIAN UNJUK KERJA KINCIR AIR SUDU LURUS SEBAGAI PENGGERAK POMPA TORAK” tepat pada waktunya. Tujuan dari proyek tugas akhir ini adalah untuk menghasilkan mekanisme penyaluran air bersih dengan menggunakan energi terbarukan bagi masyarakat pucak sari dan sekaligus mengaplikasikan teori yang didapat pada bangku kuliah secara langsung. Dalam penyelesaian proyek tugas akhir ini penulis banyak mendapat bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak sehingga pada kesempatan ini penulis tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada : 1.
Bapak I Gusti Ketut Sukadana. ST, MT selaku dosen pembimbing I.
2.
Bapak Dr. Wayan Nata Septiadi. ST, MT selaku dosen pembimbing II.
3.
Bapak Ir. Made Suarda, M,eng. selaku dosen penguji I.
4.
Bapak Ir. A. A. Adhi Suryawan, MT selaku dosen penguji II.
5.
I Wayan Widhiada, ST. MSc, Ph.D selaku dosen penguji III.
6.
Bapak I Nyoman Suwasnawa, ST selaku Direktur Anugrah Dewata Tunggal.
7.
Bapak Fredrik Bambang Sugianto, ST selaku pembimbing Auto - cad.
8.
Senior, teman - teman dan pihak lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan ini. Akhir kata penulis tidak lupa mengharapkan masukan-masukan berupa kritik
dan saran dari berbagai pihak yang berguna untuk kesempurnaan serta perbaikan proyek tugas akhir ini, yang tentunya memaksimalkan tujuan yang ingin dicapai dari pembuatan laporan ini. Denpasar, Juli 2015
Penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ............................................................................................... iii DAFTAR ISI .......................................................................................................... iv DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................. vi BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1 1.2 Permasalahan ........................................................................................ 2 1.3 Batasan Masalah ..................................................................................................... 2 1.4 Tujuan Penelitian .................................................................................................... 2 1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................................. 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................... 4 2.1 Penelitian Terdahulu ................................................................................................ 4 2.2 Energi Potensial ....................................................................................................... 5 2.3 Energi Kinetik ......................................................................................... 5 2.4 Hukum Kekekalan Energi .................................................................... 6 2.5 Turbin Air
6 2.5.1
Daya Turbin ............................................................................. 7
2.5.2
Efisiensi Turbin ....................................................................... 7
2.5.3
Jenis Turbin dan Putaran Spesifik ........................................... 8
2.5.4
Klasifikasi Turbin Air Berdasarkan Sistem Air Pendorong .... 10
2.5.5
Daerah Kerja Efektif Turbin .................................................. 12
2.6 Komponen – komponen Turbin Air ....................................................................... 13 2.6.1 Nosel ........................................................................................ 13 2.6.2 Runner (sudu jalan) ................................................................. 14 2.6.3 Sudu Turbin ............................................................................. 14 2.6.4 Penstok atau Pipa Pesat .......................................................... 18 2.7 Persamaan Dasar Aliran Fluida ............................................................................. 20 2.7.1 Persamaan Bernaulli ................................................................. 20 2.7.2 Persamaan Kontinyuitas ........................................................... 21 2.7.3 Persamaan Euler ....................................................................... 22 2.8 Perancangan Kincir Air .......................................................................................... 23 2.8.1 Tinggi Air Jatuh ......................................................................... 23 2.8.2 Daya Potensial Air ..................................................................... 23 2.8.3 Dynamometer .......................................................................... 23 2.9 Pemilihan Pompa .................................................................................................. 25
BAB III METODE PENELITIAN .............................................................................. 26 3.1 Rancangan Sistem Kincir Air Penggerak Pompa .................................................... 26 3.2 Pengujian ......................................................................................... 27
3.2.1 Alat Pengujian ........................................................................... 27 3.2.2 Deskripsi Alat Pengujian ........................................................... 28 3.3 Prosedur Pengujian ............................................................................................... 29 3.3.1 Persiapan Sebelum Pengujian .................................................. 29 3.3.2 Pelaksanaan Pengujian ............................................................. 29 3.4 Diagram Alir Pengujian .......................................................................................... 31 3.5 Tempat Pengujian ................................................................................................. 33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................................... 34 4.1 Pengujian
......................................................................................................... 34 4.1.1 Data Hasil Pengukuran ............................................................. 34
4.2 Pengolahan Data Pada ¼ Bukaan Katup ................................................................ 35 4.2.1 Volume Sudu Kincir dan Sudut Tembak Air .............................. 36 4.2.2 Perhitungan Kapasitas Aliran Air pada Pipa Pesat ................... 36 4.2.3 Perhitungan Gaya dan Torsi Pada Runner................................. 36 4.2.4 Perhitungan Daya Kincir Air ...................................................... 36 4.2.5 Perhitungan Head Losses Pipa Pesat......................................... 37 4.3 Perhitungan Daya Air ............................................................................................ 43 4.4 Perhitungan Efisiensi Kincir ................................................................................... 43 4.5 Pembahasan ......................................................................................................... 43 4.5.1 Hasil Perhitungan ..................................................................... 43
4.5.2 Analisa Pengaruh Variasi Kapasitas Terhadap Daya Air dan Daya Kincir ............................................................................. 44 4.5.3 Analisa Pengaruh Variasi Kapasitas Terhadap Efisiensi Kincir ...................................................................................... 45
BAB V PENUTUP ................................................................................................. 48 5.1 Kesimpulan 48 5.2 Saran
48
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 49
LAMPIRAN ......................................................................................................... 50
