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