Upload
others
View
6
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
UNJUK KERJA KINCIR AIR SAVONIUS 2 TINGKAT POROS
HORIZONTAL DENGAN VARIASI RASIO OVERLAP
Skripsi
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Diajukan Oleh :
STEVANUS BIMANTARA
NIM : 155214122
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
PERFORMANCE OF HORIZONTAL AXIS SAVONIUS WATER
TURBINE 2 STAGE WITH OVERLAP VARIATIONS
Thesis
Presented as Partitilal Fulfilment of the Requirement
As to Obtain the Degree of Sarjana Teknik
Mechanical Engineering Study Program
Written by :
STEVANUS BIMANTARA
Student ID : 155214122
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
INTISARI
Energi listrik yang terdapat di Indonesia ini dominan menggunakan
sumber energi dengan bahan baku fosil. Sumber energi yang berasal dari fosil ini
merupakan energi tidak terbarukan (non renewable energy) dalam artian energi ini
akan habis jika dipakai terus menerus dan tidak diciptakannya energi terbarukan.
Untuk mengatasi masalah energi maka digunakan energi terbarukan (renewable
energy) sebagai alternatif energi yang tidak akan habis. Salah satu energi
terbarukan yang bisa digunakan adalah energi yang terdapat pada air. Untuk
memanfaatkan energi yang terdapat pada air maka digunakanlah alat yang
bernama kincir air. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kinerja kincir air
Savonius 2 tingkat poros horisontal, dan untuk mengetahui pengaruh dari rasio
overlap terhadap kincir air Savonius.
Kincir air yang digunakan berjenis Savonius dengan 2 tingkat poros
horizontal. Dengan tinggi Rotor (H) 0,1 m, diameter rotor (D) 0,081 m, diameter
luar (Df) 0,089 m, diameter sudu 0,045 m, aspect ratio (α) 1,23, dengan variasi
ratio overlap 0.2, 0.25, 0.3. Kecepatan aliran yang digunakan adalah 0,9 m/s, 1
m/s, dan 1,1 m/s di dalam saluran air buatan. Penelitian ini bertujuan untuk
mencari koefisien torsi (Cm), koefisien daya (Cp), tip speed ratio (TSR) (λ) , dan
daya yang dihasilkan (P), serta pengaruh variasi ratio overlap pada rotor
Savonius.
Hasil dari penelitian unjuk kerja kincir air Savonius 2 tingkat poros
horizontal adalah efisiensi terbesar terdapat pada ratio overlap 0,25. Koefisien
daya tertinggi sebesar 0,197 (19%) dengan tip speed ratio (TSR) 0,654 pada
kecepatan aliran 0,9 m/s. hasil tertinggi untuk koefisien torsi (Cm) sebesar 0,376
(0,37 %) dengan tip speed ratio (TSR) 0,471 pada kecepatan aliran 0,9 m/s. Hasil
daya (P) tertinggi sebesar 0,733 watt dengan 140 rpm pada kecepatan aliran 1,1
m/s.
Kata kunci :
energi terbarukan ; kincir air Savonius ; rasio overlap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
ABSTRACK
Electrical energi in Indonesia using energy sources with fossil raw
materials. Energy sources derived from these fossils are non-renewable energy in
the sense that this energy will be used up if used continuously and will run out. To
overcome the energy problem, renewable energy is used as an alternative energy
that will not run out. One of the renewable energy that can be used is energy
contained in water. To utilize the energy contained in water, a tool called a water
turbine is used. This study aims to determine the performance of water turbine .
The water turbine used is Savonius type with horizontal shaft and 2 stages.
With rotor height (H) 0.1 m, rotor diameter (D) 0.081 m, outer diameter (Df)
0,089 m, blade diameter 0,045 m, aspect ratio (α) 1.23, with variations overlap
ratio 0.2, 0.25, 0.3. Using flow rates of 0.9 m/s, 1 m/s, and 1.1 m/s in artificial
drains. This study aims to find the torque coefficient (Cm), power coeficient (Cp),
tip speed ratio (TSR)(λ), and the resulting power (P), as well as the influence of
the variation overlap ratio in the Savonius rotor.
The results of the study are the greatest efficiency found in the overlap
ratio of 0.25. The highest power coefficient is 0.197 (19%) with tip speed ratio
(TSR) 0.654 at a flow speed of 0.9 m/s. The highest yield for the torque
coefficient (Cm) is 0.376 (37%) with tip speed ratio (TSR) 0.471 at a flow speed
of 0.9 m/s. The highest power (P) results at 0.733 watts with 140 rpm at a flow
speed of 1.1 m/s.
Keywords :
renawable energi ; Savonius water turbine ; ratio overlap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................................... i
TITLE PAGE…………………………………………………………………………………………………………………ii
HALAMAN PENGESAHAN DOSEN PEMBIMBING ................................................... iii
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................................iv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ................................................................. v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI..............................................vi
KATA PENGANTAR ....................................................................................................... vii
INTISARI ........................................................................................................................... ix
ABSTRACK ......................................................................................................................... x
DAFTAR ISI ....................................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ xiii
DAFTAR TABEL .............................................................................................................. xv
BAB I .................................................................................................................................. 1
1.1 Latar Belakang .................................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................................ 2
1.4 Manfaat Penelitian .............................................................................................. 3
1.5 Batasan Masalah ................................................................................................. 3
BAB II ................................................................................................................................. 5
2.1 DASAR TEORI .................................................................................................. 5
2.1.1. AIR .............................................................................................................. 5
2.1.2. Energi Air .................................................................................................... 5
2.1.3. Teori Kontinuitas Aliran ............................................................................. 7
2.1.4. Kincir Air .................................................................................................... 7
2.1.5. Grafik Hubungan Cp dan TSR .................................................................... 9
2.1.6. Kincir Air Tipe Savonius .......................................................................... 10
2.1.7. Ratio Overlap Kincir Air Savonius ........................................................... 13
2.1.8. Aliran Air Tertutup ................................................................................... 15
2.2 TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................... 18
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
BAB III ............................................................................................................................. 20
3.1. Penelitian........................................................................................................... 20
3.2. Diagram Alir penelitian .................................................................................... 22
3.3. ALAT DAN BAHAN ....................................................................................... 23
3.3.1 Skema set up alat eksperimen ................................................................... 23
3.3.2 Spesifikasi dan bagian-bagian utama alat ................................................. 25
3.4. Alat-alat pendukung Penelitian ......................................................................... 31
3.5. Langkah-langkah pengambilan Data................................................................. 32
3.6. Analisis Data ..................................................................................................... 33
BAB IV ............................................................................................................................. 34
4.1 Data Hasil Penelitian ......................................................................................... 34
4.2 Grafik Hasil Pengolahan Data ........................................................................... 35
4.2.1 Grafik hubungan antara Kecepatan Putaran Poros dengan Torsi .............. 36
4.2.2 Grafik hubungan antara DAYA dan Kecepatan Putaran Poros ............... 38
4.2.3 Grafik hubungan antara Koefisien Torsi dan Tip Speed Ratio.................. 40
4.2.4 Grafik Hubungan antara Koefisien Daya dan Tip Speed Ratio ................. 42
4.3 Pembahasan Hasil Pengolahan Data ................................................................. 43
4.4 Perbandingan Hasil Penelitian .......................................................................... 44
BAB V .............................................................................................................................. 46
6.1 Kesimpulan ....................................................................................................... 46
6.2 Saran ................................................................................................................. 48
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................... 49
LAMPIRAN ...................................................................................................................... 50
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Diagram Betz Limit (Ragheb & Ragheb, 2011) ................................ 9
Gambar 2. 1 Diagram Betz Limit (Ragheb & Ragheb, 2011) .... Error! Bookmark
not defined.
Gambar 2. 2 Rotor Savonius dengan gaya drag celah sudu tertutup tipe U.......... 10
Gambar 2. 2 Rotor Savonius dengan gaya drag celah sudu tertutup tipe U.......... 10
Gambar 2. 3 Dimensi Kincir Savonius (Sumber. Omar, 2013, hal 201) .............. 11
Gambar 2. 3 Dimensi Kincir Savonius (Sumber. Omar, 2013, hal 201) .............. 11
Gambar 2. 4 Penerapan rasio overlap ................................................................... 14
Gambar 2. 4 Penerapan rasio overlap ................................................................... 14
Gambar 2. 5 Saluran air persegi tertutup sama sisi ............................................... 17
Gambar 3. 1 Ratio Overlap………………………………………………… ……21
Gambar 3. 2 Diagram Alir Penelitian ................................................................... 22
Gambar 4. 2 Grafik hubungan antara Kecepatan Putar Poros dan Torsi pada
kecepatan aliran 0,9 M/S……..…………………………………………………..36
Gambar 4. 3 Grafik hubungan antara Kecepatan Putar Poros dan Torsi pada
kecepatan aliran 1 M/S .......................................................................................... 36
Gambar 4. 4 Grafik hubungan antara Kecepatan Putar Poros dan Torsi pada
kecepatan aliran 1,1 M/S ....................................................................................... 37
Gambar 4. 5 Grafik hubungan antara DAYA dan Kecepatan Putaran Poros pada
kecepatan aliran 0,9 M/S ....................................................................................... 38
Gambar 4. 6 Grafik hubungan antara DAYA dan Kecepatan Putaran Poros pada
kecepatan aliran 1 M/S .......................................................................................... 38
Gambar 4. 7 Grafik hubungan antara DAYA dan Kecepatan Putaran Poros pada
kecepatan aliran 1,1 M/S ....................................................................................... 39
Gambar 4. 8 Grafik hubungan antara Koefisien Torsi dan Tip Speed Ratio pada
kecepatan aliran 0,9 M/S ....................................................................................... 40
Gambar 4. 9 Grafik hubungan antara Koefisien Torsi dan Tip Speed Ratio pada
kecepatan aliran 1 M/S .......................................................................................... 40
Gambar 4. 10 Grafik hubungan antara Koefisien Torsi dan Tip Speed Ratio pada
kecepatan aliran 1,1 M/S ...................................................................................... 41
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
Gambar 4. 11 Grafik hubungan antara Koefisien Daya dan Tip Speed Ratio pada
kecepatan aliran 0,9 M/S ...................................................................................... 42
Gambar 4. 12 Grafik hubungan antara Koefisien Daya dan Tip Speed Ratio pada
kecepatan aliran 1 M/S ......................................................................................... 42
Gambar 4. 13 Grafik hubungan antara Koefisien Daya dan Tip Speed Ratio pada
kecepatan aliran 1,1 M/S ...................................................................................... 43
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 4. 1 Pengambilan data Rasio Overlap 0,2 ................................................... 34
Tabel 4. 2 Pengambilan data Rasio overlap 0,25 .................................................. 34
Tabel 4. 3 Pengambilan data rasio overlap 0,3 ..................................................... 35
Tabel 4. 4 Dimensi kincir air Savonius ................................................................. 44
Tabel 4. 5 Data dari Refrensi 1 ............................................................................. 44
Tabel 4. 6 Data dari Refrensi 2 ............................................................................. 44
Tabel 4. 7 Data dari penelitian .............................................................................. 45
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada zaman modern seperti saat ini penggunaan listrik menjadi kebutuhan
yang sangat penting bagi seluruh dunia terutama di Indonesia. Energi listrik yang
dibutuhkan manusia terutama di Indonesia tahun ke tahun terus meningkat dan
akan terus meningkat. Peningkatan ini disebabkan karena bertambahnya akses
listrik atau elektrifikasi serta perubahan gaya hidup masyarakat. Saat ini di
Indonesia sebagian besar energi listrik dihasilkan masih menggunakan energi fosil
seperti batubara sebagai bahan bakunya. Bertambahnya konsumsi listrik yang
terjadi saat ini tidak dibarengi dengan pertambahan jumlah energi fosil sebagai
bahan bakar utama pembangkit listrik. Karena energi fosil merupakan non
renewable energy yang artinya suatu saat pasti akan habis karena dipakai terus
menerus. Cadangan energi fosil yang dimiliki Indonesia saat ini masih bisa untuk
memenuhi kebutuhan-kebutuhan energi setiap harinya. Untuk menghindari
masalah akan habisnya energi fosil yang dimiliki oleh Indonesia maka diperlukan
alternatif energi Terbarukan (renewable energy).
Negara Indonesia memiliki banyak potensi yang sangat besar untuk
menciptakan energi Terbarukan. Salah satu energi Terbarukan yang dapat
digunakan adalah dengan menggunakan energi Air. Saya sebagai mahasiswa yang
mempunyai misi untuk mengembangkan energi terbarukan dan konversi energi,
mempunyai pemikiran untuk membuat alat pembangkit listrik menggunakan
energi Air atau bisa disebut sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
(PLTMH). PLTMH merupakan pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan
energi air sebagai tenaga penggeraknya seperti saluran irigasi, sungai, air terjun
dengan memanfaatkan tinggi terjunannya (head) dan jumlah debit air. Mikrohidro
merupakan suatu istilah yang terdiri dari kata mikro yang berarti kecil dan hidro
yang berarti air. Secara teknis, mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu
air (sebagai sumber energi), turbin dan generator. Turbin air atau banyak sekali
kita menyebutnya Kincir air. Kincir Air Savonius merupakan salah satunya, kincir
ini dapat menggubah energi air menjadi energi listrik. Kincir air Savonius dapat
menghasilkan torsi yang besar dalam keadaan aliran air yang rendah.
1.2 Rumusan Masalah
Permasalahan yang dapat dirumuskan dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimana pengaruh variasi Rasio Overlap pada kincir air Savonius 2
tingkat poros horizontal terhadap Cp ( Coeffisient Power)?
2. Bagaimana pengaruh variasi Rasio Overlap pada kincir air Savonius 2
tingkat poros horizontal terhadap Cm ( Coeffisient Torque)?
3. Bagaimana pengaruh variasi Rasio Overlap pada kincir air Savonius 2
tingkat poros horizontal terhadap TSR ( Tip Speed Ratio)?
4. Bagaimana pengaruh variasi Rasio Overlap pada kincir air Savonius 2
tingkat poros horizontal terhadap η Kincir ( Effisiensi Kincir)?
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini adalah:
1. Membuat model kincir air Savonius 2 tingkat poros horizontal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
2. Mengetahui efek rasio overlap terhadap koefisien daya (Cp) maksimal
yang dihasilkan oleh kincir air Savonius 2 tingkat poros horizontal.
3. Mengetahui efek rasio overlap terhadap Koefisien Torsi (Cm) yang
dihasilkan oleh kincir air Savonius 2 tingkat poros horizontal.
4. Mengetahui efek rasio overlap terhadap Tip Speed Ratio (TSR) yang
dihasilkan oleh kincir air Savonius horizontal 2 tingkat.
5. Mengetahui efek rasio overlap terhadap efisiensi maksimal yang
dihasilkan oleh kincir air Savonius 2 tingkat poros horizontal.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah:
1. Menjadikan sumber informasi mengenai kinerja kincir air Savonius 2
tingkat poros horizontal.
2. Mengetahui potensi koefisien daya (Cp) yang dihasilkan kincir air
Savonius 2 tingkat poros horizontal.
3. Menjadikan referensi bagi masyarakat di daerah dimana potensi airnya
melimpah untuk memberdayakan energi terbarukan.
4. Menambah literatur mengenai kincir air Savonius yang dapat digunakan
untuk pembangkit listrik dan bagi perkembangan tekhnologi terbarukan.
1.5 Batasan Masalah
1. Penelitian dilakukan dengan mengoperasikan model kincir air di dalam
lorong air persegi dengan ukuran lorong 20x20 cm.
2. Kincir air yang digunakan kincir air Savonius 2 tingkat poros horizontal
dengan variasi Ratio Overlap 0,2, 0,25, dan 0,3.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
3. Material yang digunakan tidak membahas masalah korosi dan kekerasan
material.
4. Kecepatan aliran air tergantung pada kondisi sungai di lapangan.
5. Pengoperasian kincir air dilakukan pada lorong air tertutup tanpa adanya
pemandu arah aliran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 DASAR TEORI
2.1.1. AIR
Air merupakan senyawa kimia yang terdiri dari dua unsur, yaitu unsur H2
(hidrogen) yang berkaitan dengan unsur 𝑂2 (oksigen) yang kemudian
menghasilkan senyawa air 𝐻2𝑂. Air sangat penting bagi kehidupan makhluk
hidup di bumi ini. Fungsi air bagi kehidupan manusia tidak dapat digantikan oleh
senyawa lain. Terdapat 1,4 triliun kilometer kubik (330 juta mil3) tersedia di
bumi. Air dapat berupa air tawar dan air asin (air laut) yang merupakan bagian
terbesar di bumi.
2.1.2. Energi Air
Air merupakan sumber energi yang ramah lingkungan, mudah didapat dan
tidak akan habis dalam penggunaannya. Air menyimpan energi di dalamnya yaitu
energi potensial (air jatuh) dan energi kinetik (air mengalir). Energi kinetik yang
dimiliki air dapat dikonversi menjadi energi mekanik menggunakan alat. Salah
satu alat itu adalah kincir air.
2.1.2.1 Energi Kinetik
Energi Kinetik merupakan energi yang dimiliki oleh suatu benda akibat
pergerakan benda tersebut. Energi kinetik dipengaruhi oleh massa fluida air dan
kecepatan gerakan air, yang dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut :
𝐸𝐾 =1
2𝑚𝑣2…….……………….……………………………………………..(2.1)
Keterangan :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
EK : Energi Kinetik
m : Massa Fluida
v : Kecepatan Fluida
2.1.2.2 Energi Potensial
Energi Potensial merupakan energi yang dimiliki suatu benda (materi)
karena kedudukan atau keadaan benda tersebut. Energi potensial ada karena
adanya gaya gravitasi bumi. Energi potensial dipengaruhi oleh densitas massa,
percepatan gravitasi bumi, dan ketinggian, dan dapat dituliskan dengan persamaan
sebagai berikut :
EP = ρ g h………………………………………..…………………………...(2.2)
Keterangan :
EP : Energi Potensial
ρ : Massa Jenis Fluida
g : Percepatan Gravitasi
h : Ketinggian
2.1.2.3 Energi Mekanik
Energi Mekanik merupakan energi yang akan muncul saat suatu alat dapat
menangkap energi kinetik atau energi potensial pada suatu aliran fluida. Energi
mekanik memiliki persamaan :
EM = EK + EP……………………………………………………………….(2.3)
Keterangan :
EM : Energi Mekanik
EK : Energi Kinetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
EP : Energi Potensial
2.1.3. Teori Kontinuitas Aliran
Debit (Q) adalah volume fluida yang mengalir per satuan waktu. Apabila
suatu fluida ideal bergerak atau mengalir di dalam satuan pipa, maka massa fluida
yang masuk ke dalam pipa sama dengan massa yang keluar pipa. Adapun
persamaan untuk debit adalah sebagai berikut :
Q = 𝑉
𝑡…………………………………………………………………………...(2.4)
Keterangan :
v : Volume
t : Waktu
Dalam persamaan kontinuitas aliran dijelaskan bahwa kecepatan fluida
lebih besar pada penampang yang luasnya lebih kecil atau setidaknya kecepatan
fluida lebih kecil pada penampang yang luasnya lebih besar. Dari pernyataan
tentang persamaan kontinuitas aliran maka didapatkan rumus sebagai berikut :
𝐴1 𝑣1= 𝐴2𝑣2……………………...…………………………………………….(2.5)
Keterangan :
𝐴1 : Luas Penampang input
𝑣1 : Kecepatan aliran fluida input
𝐴2 : Luas penampang output
𝑣2 : Kecepatan aliran fluida output
2.1.4. Kincir Air
Kincir air merupakan sebuah alat yang digerakkan dengan menggunakan
energi air yang menghasilkan energi mekanik langsung dari air yang mengalir di
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
sungai ataupun selokan kecil karena adanya energi potensial dan energi kinetik
pada aliran air. Air yang digunakan adalah air yang mengalir sehingga air dapat
menggerakkan kincir karena air akan menabrak suatu bagian pada sudut-sudut
baling-baling kincir sehingga kemudian membuat kincir tersebut menjadi
berputar. Biasanya kincir akan tersambung langsung dengan generator, generator
ini akan menghasilkan listrik dan tenaga listrik inilah yang akan digunakan oleh
manusia untuk memenuhi kebutuhan hidupnya sehari-hari. Berdasarkan arah
alirannya, kincir air dibedakan menjadi kincir air poros horizontal dan poros
vertikal.
2.1.3.1. Kincir Air Poros Horizontal
Kincir Air Poros Horizontal merupakan kincir air dimana poros utamanya
sejajar dengan permukaan tanah atau sejajar dengan aliran fluida itu sendiri.
Keunggulan kincir air poros horizontal adalah saat dipergunakannya deflektor
atau pengarah aliran, deflektor akan menerima tekanan ke bawah sehingga tidak
perlu adanya penopang karena deflektor sudah menerima tekanan ke bawah.
2.1.3.2. Kincir Air Poros Vertikal
Kincir Air Poros Vertikal merupakan kincir air dimana poros utamanya
tegak lurus dengan aliran fluida. Kincir air poros vertikal memiliki kekurangan
yaitu kebalikan dari kincir poros horizontal, di saat kincir ini diberi deflektor
maka perlu ditambahkan penopang tersendiri untuk menopang deflektor, karena
tekanan yang diterima deflektor tidak ke bawah melainkan ke samping sehingga
berakibat deflektor atau kincir dapat bergeser.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
2.1.5. Grafik Hubungan Cp dan TSR
Albert Betz merupakan fisikawan asal Jerman yang menyimpulkan bahwa
tidak ada turbin yang dapat mengkonversikan energi kinetik fluida ke dalam
bentuk energi yang menggerakkan rotor (kinetik) lebih dari 59,3%. Diagram Betz
merupakan diagram yang diteliti dengan aliran fluida angin sebagai mediumnya,
akan tetapi pada penelitian ini menggunakan aliran fluida yaitu air sebagai
mediumnya.
Kincir air poros horizontal, terutama kincir air Savonius dapat beroperasi
pada kecepatan air rendah. Dalam kecepatan rendah putaran poros yang dihasilkan
juga akan rendah sehingga TSR juga akan rendah atau kecil nilainya. Daya yang
dihasilkan kincir angin, dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2. 1 Diagram Betz Limit (Ragheb & Ragheb, 2011)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
2.1.6. Kincir Air Tipe Savonius
Pada mulanya kincir air Savonius merupakan pengembangan dari kincir
angin Savonius yang telah ditemukan oleh Sigurd J. Savonius dari Finlandia
(1922). Dari situlah muncul ide untuk mengembangkan kincir angin Savonius
menjadi kincir air Savonius. Kincir air Savonius masih perlu diteliti agar
menghasilkan efisiensi terbaik. Kincir air Savonius menggunakan sudu dengan
cara memotong silinder Flettner menjadi 2 paruhan sepanjang garis pusat dan
kemudian 2 paruhan dari silinder yang terpotong tadi diposisikan menjadi 1 dan
membentuk seperti huruf S yang diletakkan pada lingkaran batas sudu. Pada pusat
sudu tersebut diberikan poros yang sejajar dengan tinggi dari sudu untuk
mentransmisikan energi yang didapat pada kincir Savonius. Kincir air Savonius
merupakan kincir air yang dapat bekerja atau berputar pada aliran air yang rendah
atau potensi ketinggian yang rendah tanpa harus memakan banyak ruang. Kincir
air Savonius dapat menghasilkan koefisien daya yang lumayan tinggi dengan
kondisi tersebut.
Gambar 2. 2 Rotor Savonius dengan gaya drag celah sudu tertutup tipe U.
(Wenehenubum, Saputra, & Sutanto, 2015)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
Kincir air Savonius memiliki sudu bagian cekung (concave) dan bagian
cembung (convex) pada bladenya. Untuk sudu bagian yang berbentuk cekung
yang menghadap langsung dengan arah datangnya air akan menangkap tenaga air
untuk memaksa sudu berputar pada porosnya dan untuk bagian cembung yang
terdorong oleh aliran air akan menyebabkan berputarnya sudu walaupun ada
beban yang ditimbulkan oleh bagian cembung saat terdorong oleh aliran air.
Dalam merancang sebuah kincir air Savonius memerlukan nilai-nilai
rasio tertentu dalam perancangannya agar meningkatkan kinerja dari kincir air
Savonius. Menurut (Ushiyama, Nagai, & Shinoda, 1986) nilai rasio paling
optimum untuk rotor Savonius adalah 4,29. Aspek rasio (α) dapat dirumuskan
sebagai berikut:
α = 𝐻
𝐷……………………………………………………………………………(2.6)
Keterangan :
α : Aspek Rasio
H : Tinggi Rotor
D : Diameter rotor Savonius
Gambar 2. 4 Dimensi Kincir Savonius (Omar, 2013)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
Untuk meningkatkan performa kincir air Savonius agar mendapatkan
effisiensi yang tinggi maka harus menggunakan diameter Df 10% lebih besar dari
D pada koefisien kecepatan apapun (Menet & Bourabaa, 2014). Maka dapat
dilihat pada persamaan sebagai berikut :
Df = (10%D)+D………………………………………………………………..(2.7)
Keterangan :
Df : Diameter luar dari rotor
Performa kincir air Savonius dapat ditentukan dengan persamaan-
persamaan seperti di bawah :
2.1.5.1. Tip Speed Rasio atau TSR (λ)
TSR pada turbin aliran merupakan rasio antara kecepatan rotasi pada ujung
sudu dan kecepatan aktual dari aliran air yang akan kemudian berpengaruh
terhadap kecepatan putar rotor.
𝜆 =𝜔𝐷
2𝑉…………………………………………………………………………(2.8)
𝜔 =2𝜋𝑛
60 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘…………..………………………………………………………...(2.9)
Keterangan :
V : Kecepatan aliran masuk fluida
𝝎 : Kecepatan sudut
n : Kecepatan putar
D : Diameter rotor
2.1.5.2. Daya Kincir (P)
Untuk dapat mengetahui daya yang dihasilkan oleh kincir maka dapat
dilakukan perhitungan menggunakan persamaan :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
P = T × 𝝎 ……………………………………………………………………(2.10)
Keterangan :
P : Power / Daya
T : Torsi pada Kincir
2.1.5.3. Koefisien Torsi (Cm) dan Koefisien Daya (Cp)
Koefisien Torsi dan Koefisien daya memiliki persamaan seperti di bawah
𝐶𝑚 = 𝑇
1
4𝜌𝐴𝑆𝐷𝑣2
………………………………………………………………..(2.11)
𝐶𝑝 = 𝑃
1
2𝜌𝐴𝑠𝑣3
…………………………………………………………………..(2.12)
Keterangan :
𝐴𝑆 : Luas sudu (ketinggian rotor dikali luas rotor)
2.1.5.4. Efisiensi Kincir Air Savonius
Efisiensi kincir air Savonius merupakan sebuah parameter yang digunakan
untuk mengetahui seberapa baik kinerja kincir itu bekerja, dan nilai efisiensi itu
dapat di hitung dengan persamaan sebagai berikut :
𝜂𝑘𝑖𝑛𝑐𝑖𝑟 = Cp × 100%........................................................................................(2.13)
Keterangan :
𝜂𝑘𝑖𝑛𝑐𝑖𝑟 : Efisiensi kincir air Savonius
2.1.7. Ratio Overlap Kincir Air Savonius
Ratio overlap kincir air Savonius merupakan rasio tumpang tindih antar
sudu pada kincir air Savonius yang bertujuan untuk meningkatkan efisiensi atau
kinerja dari kincir air Savonius itu sendiri. Dengan memanfaatkan rasio tumpang
tindih ini kincir air Savonius akan memanfaatkan sebagian kecil energi air yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
mendorong bagian sudu concave untuk mendorong bagian sudu convex, sehingga
akan mengurangi beban yang menghambat pada sudu sudu bagian convex saat
kincir air Savonius bekerja. Ratio overlap (β) pada kincir air Savonius memiliki 2
jenis yaitu primary ratio overlap (e) dan secondary ratio overlap (e’). Nilai
optimum dari rasio tumpang tindih pertama (primary ratio overlap) adalah 0,2
sampai 0,25 dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
β = 𝑒
𝑑…………………………………………………………………………..(2.14)
Keterangan:
β : Rasio overlap
e : Jarak antar sudu
d : Diameter Sudu
Gambar 2. 6 Penerapan ratio overlap
(Masramon, 2015)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Gambar 2.4 Terambil dari referensi yang meneliti kincir angin, cara kerja
dari penggunaan Ratio Overlap kincir angin bisa diterapkan pada kincir air,
perbedaannya hanya fluida yang dipakai. Untuk kincir angin menggunakan fluida
angin sedangkan kincir air menggunakan fluida air
2.1.8. Aliran Air Tertutup
Penelitian yang kami lakukan menggunakan saluran air yang terbuat dari
bahan akrilik, saluran kami ini merupakan saluran tertutup penuh, ini diharapkan
agar aliran fluida yang mengalir pada lorong stabil dan fully develop. Dalam ujung
lorong terdapat bak yang digunakan untuk menstabilkan aliran dari sungai yang
kami pakai, sehingga dari sungai yang beraliran tidak stabil atau bisa juga
turbulen akan menjadi Laminer.
Aliran laminer merupakan aliran fluida yang bergerak dengan kondisi
lapisan-lapisan yang membentuk garis-garis alir dan tidak berpotongan satu sama
lain. Alirannya relatif mempunyai kecepatan rendah dan fluidanya bergerak
sejajar (laminae) dan mempunyai batasan-batasan yang berisi aliran fluida. Aliran
laminer merupakan aliran fluida tanpa arus turbulen (pusaran air). Partikel fluida
mengalir atau bergerak dengan bentuk garis lurus dan sejajar. Laminer adalah ciri
khusus dari arus yang memiliki kecepatan rendah. Pada laju aliran rendah, aliran
laminer tergambar sebagai filamen panjang yang mengalir sepanjang aliran.
Aliran laminer memiliki bilangan Reynold lebih kecil dari 2300.
Seperti yang dapat kita ketahui bahwa berdasarkan Reynold Number aliran
fluida dibagi menjadi 3 jenis, di antaranya ; Aliran Laminer (Re < 2300), aliran
turbulen (Re > 4000), dan aliran transisi (2300 < Re < 4000). Dalam penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
harus memperhitungkan panjang saluran agar menghindari turbulen. Dengan teori
yang sudah ada maka didapatkan sebuah persamaan yang dapat menghitung
Reynold’s Number (Re) sebagai berikut :
Re =𝜌 𝑈 𝐷𝐻
µ…………………………………………………………………….(2.15)
Keterangan :
Re : Bilangan Reynold
ρ : Masa Jenis Fluida
U : Kecepatan aliran fluida
𝐷𝐻 : Diameter hidrolik penampang saluran air
µ : Viskositas fluida
Karena fluida dialirkan pada saluran air yang tertutup, maka didapatkan
persamaan untuk panjang aliran turbulen sebagai berikut :
𝐿𝐻 Turbulen = 1,359 𝐷𝐻 𝑅𝑒1/4….……………………………………............(2.16)
𝐿𝐻 = 𝐿𝐻Turbulen – 10 𝐷𝐻…………...……………………………………….(2.17)
Keterangan :
𝐿𝐻 : Panjang aliran air fully develop
𝐷𝐻 : Luas penampang saluran air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
Untuk 𝐷𝐻 pada saluran tertutup sama sisi dapat menggunakan persamaan
seperti di bawah :
𝐷𝐻 = 4𝑎𝑎
4𝑎 = a………………………………………………………………..…(2.18)
Untuk panjang saluran air (𝐿𝐻) dengan aliran air laminer maka dapat
dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
𝐿𝐻= 0,05𝐷𝐻Re………………………………………………………………..(2.19)
a
a Gambar 2. 8 Saluran air persegi tertutup
sama sisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
2.2 TINJAUAN PUSTAKA
Penelitian kincir air yang pernah dilakukan oleh Manet dan Bourabaa
(2014) yang memiliki judul “Increase in The Savonius Rotors Efficiency Via a
Parametric Investigation”. Penelitian ini meneliti variasi overlap (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. Hasil pada penelitian ini
adalah koefisien torsi (Cm) bernilai 0,33 pada nilai rasio overlap adalah 0,242, itu
merupakak torsi yang terbesar yang didapat dari penelitian ini, dan jika
dihubungkan ke rumus koefisien daya (Cp) maka didapatkan hasil yang sama juga
untuk nilai paling maksimal.
Khan, dkk (2009) dalam penelitian yang berjudul “Performance of
savonius Rotors As a Water Current Turbine”, melakukan sebuah variasi kincir
dengan 1 tingkat, 2 tingkat, dan 3 tingkat . Tiap-tiap tingkat memiliki sudu 2. Pada
kincir dengan 1 tingkat menggunakan sudut 180° untuk jarak kedua sudunya.
Pada kincir 2 tingkat menggunakan sudut 90° untuk jarak pada sudu di tingkat
pertama dan sudu di tingkat kedua. Pada kincir 3 tingkat menggunakan sudut 60°
untuk jarak sudu pada tingkat pertama, kedua, dan ketiga. Dari penelitian ini
mereka mendapatkan hasil 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.
Mobrouki, dkk (2014) dalam penelitian yang berjudul “Performance
Analysis of a Water Savonius Rotor : Effect of the Internal Overlap” melakukan
sebuah variasi pada primary ratio overlap (e) dan secondary ratio overlap (e’),
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
dengan nilai variasi itu adalah (e-e’)/d = 0, (e-e’)/d = 0,2, (e-e’)/d = 0,3. Variasi
ini dilakukan pada kincir air Savonius vertikal sudu tipe U. Pada penelitian ini
kincir air diletakkan pada lorong dengan saluran tertutup. Hasil dari penelitian ini
adalah Cp tertinggi dihasilkan oleh (e-e’)/d = 0,3 dengan hasil Cp adalah 0,327.
Hasil ini merupakan hasil Cp yang paling tinggi dari variasi lainnya.
Penelitian yang dilakukan Khuluqi (2014) yang berjudul “Analisis
pengaruh rasio overlap sudu terhadap unjuk kerja Savonius horizontal axis water
turbine”. Penelitian ini menggunakan variasi rasio overlap sudu 0, 0,1, 0,2, 0,3,
dan 0,4. simulasi dilakukan dengan menggunakan software Solidwork 2013,
penelitian ini menggunakan Computational Fluid Design (CFD). Hasil dari
simulasi yang diambil ialah distribusi tekanan pada sudu turbin Savonius, aliran
air dan torsi. Torsi yang terbesar pada penelitian ini terjadi pada rasio overlap 0,3
dengan nilai 5,22 Nm, dan torsi terkecil terjadi pada rasio non overlap 0 dengan
nilai 4,91 Nm.
Dari semua penelitian yang sudah diteliti oleh beberapa peneliti masih
belum meneliti kincir air Savonius 2 tingkat poros horizontal dengan
menggunakan rasio overlap. Oleh sebab itu peneliti membuat kincir air Savonius
2 tingkat dengan 2 sudu dan menggunakan rasio overlap. Dengan melihat hasil
peneliti sebelumnya kedepannya hasil dari penelitian ini akan mendapatkan hasil
yang lebih baik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada kondisi lingkungan yang terbatas, oleh sebab
itu memperlukan skema dan perancangan alat yang mendukung berjalannya
penelitian. Perlu pengambilan data dari lingkungan yang akurat selaras dengan
skema alat yang akan digunakan untuk menghasilkan hasil yang maksimal dan
mengurangi persentase kesalahan dari alat ukur.
Penelitian ini menggunakan kincir air Savonius 2 tingkat poros horizontal
dengan 2 sudu pada tingkat pertama dan 2 sudu pada tingkat kedua. Setiap
tingkatannya menggunakan jarak 90° antar sudu baik pada sudu tingkat pertama
dan sudu di tingkatan kedua. Variasi yang digunakan pada penelitian ini adalah
variasi rasio overlep (e/d) = 0,2, (e/d) = 0,25, (e/d) = 0,30. Penelitian ini juga
menggunakan kecepatan aliran air yang berbeda-beda yaitu pada kecepatan aliran
air 0,8 m/s, 0,9 m/s, dan 1 m/s yang mengalir pada lorong air saluran tertutup
setelah melewati bak penampung air yang berfungsi untuk mengukur kecepatan
air dan membuat aliran air menjadi laminer.
Pada penelitian ini akan mencari nilai TSR (tip speed ratio), Cp
(coeffisient power), Cm (coeffisient torque), dan Efisiensi Kincir (η Kincir) untuk
mengetahui seberapa efisienkah kincir air Savonius 2 tingkat poros horizontal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
yang dipasang pada sungai yang memiliki kecepatan aliran air rendah.
Rasio Overlap 0,2
Rasio Overlap 0,25
Rasio Overlap 0,3
Gambar 3. 1 Rasio Overlap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
3.2. Diagram Alir penelitian
Diagram alir untuk penelitian ini adalah sebagai berikut :
Studi Pustaka
Konsultasi
Perancangan Alat Penelitian
Pembuatan Alat Penelitian
Perakitan Alat Penelitian
Pengambila Data
Melakukan penelitian dengan variasi :
1. Ratio Overlap = 0.2
2. Ratio Overlap = 0.25
3. Ratio Overlap = 0.3
4. Variasi kecepatan aliran air 0,9 m/s, 1
m/s, dan 1,1 m/s pada semua variasi
e.
Mulai
Pengolahan
Data
Kesimpulan
Selesai
Hasil Bagus
Hasil Tidak Bagus
Gambar 3. 2 Diagram Alir Penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
3.3. ALAT DAN BAHAN
3.3.1 Skema set up alat eksperimen
Di dalam melakukan penelitian ini digunakan set up alat seperti yang disajikan di
Gambar 3.3 dan Gambar 3.4 :
Gambar 3. 3 Skema Set Up Alat
Gambar 3. 4 Detail Alat Penelitian bagian kincir dan
pembebanan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
Keterangan :
1. Bak Penampung Air
2. Lorong Air
3. Pintu Air
4. Sitem Pembebanan
5. Kincir air Savonius
6. Timbangan
Proses berlangsungnya kerja set up alat dapat dilihat pada skema di bawah
ini :
Dapat dilihat pada Gambar 3.5 bahwa (a) merupakan masuknya air ke
dalam bak penampung yang berasal dari aliran sungai, Qin merupakan debit
masukan air dalam saluran air yang berasal dari bak penampung, (v) merupakan
kecepatan air yang berada dalam saluran atau lorong air, Qout 1 merupakan debit
air berlebih yang keluar melalui pintu air yang berada pada bak penampung, Qout
2 merupakan debit yang keluar melalui lorong saluran air.
Gambar 3. 5 Skema proses berlangsungnya penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
Awal dari proses penelitian ini bak penampung akan terisi penuh dengan
air yang berasal dari sungai, kemudian aliran air itu akan ditampung pada bak
penampung agar mendapatkan aliran laminer, setelah volume air yang ditampung
sudah melebihi batas dari pintu air yang berada pada bak penampung maka
volume air yang berlebih ini akan dibuang keluar melalui pintu air (Qout 1) untuk
kembali ke sungai. Dengan mengatur pintu air maka kita dapat mengatur besaran
debit (Q) dan kecepatan air (v) yang berada pada saluran atau lorong air, setelah
itu air yang melewati lorong akan dikeluarkan kembali melalui (Qout 2) dan
kembali lagi ke sungai.
3.3.2 Spesifikasi dan bagian-bagian utama alat
a. Rotor Savonius
Rotor Savonius merupakan alat yang digunakan untuk menangkap energi
kinetik, energi potensial, dan energi aliran yang berasal dari aliran air yang
mengalir kemudian rotor Savonius akan mengkonversikannya menjadi energi
mekanik dengan arah gerakan rotor yang berotasi. Simbol-simbol dan dimensi
rotor dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Diameter Ketinggian
Rotor (H)
m
Jarak Celah
Rotor Aspect
Ratio (α)
Ratio
Overlap (β) Plat
(Df)
m
Rotor
(D) m
Sudu
(d) m
1 (e)
m
2 (e')
m
0,089 0,081 0,045 0,1 0,009 0 1,23 0,2; 0,25; 0,3
Tabel 3. 1 Spesifikasi Kincir Air Savonius
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
b. Bak Penampung
Bak penampung merupakan bagian utama dari alat untuk penelitian yang
berfungsi untuk menampung air yang berasal dari sungai agar mendapatkan
kecepatan aliran yang diinginkan dan dikarenakan arus sungai yang tidak tenang
bak penampung juga berfungsi agar air yang masuk pada lorong menjadi tenang
atau bisa disebut laminer. Agar mendapatkan kecepatan air yang diinginkan maka
kita harus mengatur pintu keluaran air yang berada pada bak penampung sebelum
air dikembalikan atau dibuang lagi ke sungai.
Bahan yang digunakan untuk membuat bak penampung ini menggunakan
triplek, pada bagian dalam bak diberi lapisan plastik dan cat anti air pada bagian-
bagian pojok bak bagian dalam supaya ketika air masuk di dalam bak, volume air
tidak akan berkurang karena adanya kebocoran pada bak penampung air.
PVC
Poros stainleesteel
Akrilik
Gambar 3. 6 Kincir Air Savonius
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c. Lorong Air
Pada penelitian tentang kincir air Savonius ini kami menggunakan saluran
buatan yang terbuat dari akrilik atau bisa disebut lorong air. Saluran/lorong yang
dibuat adalah saluran tertutup, ini dikarenakan aliran air yang berada pada sungai
merupakan aliran turbulen, dengan menggunakan lorong air ini aliran air yang
tadinya turbulen akan menjadi laminer.
Lorong air yang kami gunakan berbentuk persegi dengan tebal akrilik
5mm tiap sisinya, lebar sisinya 20cm, tinggi dari lorong 20cm, dan panjang dari
lorong 4m untuk 1 bagian. Lorong air ini terdiri dari 2 bagian yang apabila
digabung panjang akan menjadi 8m. Pada kerangka luar lorong akrilik diberi
penopang dari besi agar kuat saat nantinya lorong terisi oleh air. Lorong air ini
terbuat dari bahan akrilik dikarenakan aliran air yang nantinya akan melewati
lorong dapat terlihat dengan jelas dengan mata telanjang.
Gambar 3. 7 Bak Penampung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Untuk perancangan lorong air ini diperlukan perhitungan sebagai berikut :
Dari rumus persamaan (2.14) BAB II dapat ditemukan bilangan Reynold
seperti dibawah :
Re = (1000) (1.1) (0.2)
(0.001)
= 220000
Dengan hasil 220000 maka dapat disimpulkan bahwa aliran air turbulen
sehingga dibutuhkan jarak lorong tertentu agar kondisi aliran menjadi laminer.
Dengan hasil angka Reynold 220000 maka panjang lorong air yang dibutuhkan
agar aliran air menjadi laminer adalah 3,88 m. Panjang lorong air ini didapat dari
Persamaan (2.14) pada Bab II. Agar menjamin aliran yang di dalam lorong benar-
benar laminer maka panjang lorong dibuat 8m.
Gambar 3. 8 Sket Lorong Air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
d. Sistem Pengukur Torsi
Pembebanan merupakan alat yang dipergunakan pada penelitian ini untuk
mengetahui seberapa besar torsi yang dihasilkan oleh kincir dengan cara
pengereman secara bertahap atau sedikit demi sedikit. Pembebanan akan
mempengaruhi putaran per menit (rpm) yang dihasilkan kincir setelah diberi
beban atau di rem. Skema dari sistem pembebanan dapat dilihat pada Gambar 3.9
dan Gambar 3.10.
Gambar 3. 9 Sistem Pengukur Torsi
1
3
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Keterangan :
1. Lengan pengereman
2. Timbangan
3. Penyambung Poros
4. Tali penyambung tuas dan timbangan
5. Lengan Rem
6. Poros Kincir
7. Kincir Air
8. Pegas Lengan Rem
9. Baut Pengencang Rem
10. Kampas Rem
Adapun cara kerja dari alat pengukur torsi adalah sebagai berikut :
Poros cakram yang terdapat pada pembebanan akan di sambung dengan
penyambung dengan poros pada kincir sehingga piringan cakram akan ikut
berputar apabila kincir berputar. Saat kincir berputar inilah 2 baut yang berada
Gambar 3. 10 Detail Sistem Pengukur Torsi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
pada lengan akan dikencangkan dengan bersamaan dan lengan pengereman akan
bergesekan dengan cakram, lengan pengereman akan terhubung dengan kapas
untuk menjepit piringan, pembebanan dilakukan secara bertahap sedikit demi
sedikit sampai kincir benar-benar berhenti dan tidak berputar lagi.
3.4. Alat-alat pendukung Penelitian
Alat-alat yang dipergunakan untuk melaksanakan penelitian :
Tabel 3. 2 Alat Pendukung Penelitiian
No Alat Kegunaan
1 Tachometer
HT-4200
Mengukur kecepatan putar rotor per
menit.
2 Timbangan Mengukur pembebanan.
3 Mesin Bor Mengebor spesimen.
4 Current Meter
Swoffer 2100
Mengukur kecepatan fluida.
5 Meteran Mengukur spesimen.
6 Mesin Gerinda Memotong spesimen.
7 Amplas Mengamplas spesimen.
8 Gergaji Memotong spesimen.
9 Palu Menumbuk paku pada spesimen.
10 Alat tulis Mencatat data.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
3.5. Langkah-langkah pengambilan Data
Adapun langkah-langkah yang harus diperhatikan untuk melakukan
pengambilan data ini yaitu :
1. Persiapan alat atau pasang set up alat seperti pada Gambar 3.3 pada tempat
yang sudah ditentukan.
2. Aliran air sungai diarahkan pada bak penampung dengan cara dibendung.
3. Bak penampung akan terisi oleh air dan air yang dari bak akan meuju
lorong untuk menggerakkan kincir.
4. Setelah bak air dan saluran air terisi penuh dengan air maka alirannya akan
mulai stabil. Saat alirannya mulai stabil maka ketinggian pintu air akan
disesuaikan, sehingga debit air yang masuk ke lorong air sesuai yang
diinginkan.
5. Setelah aliran air pada lorong sudah stabil dan menggunakan variasi
kecepatan aliran maka data dapat diambil. Beban pada sistem pembebanan
ditambah sedikit demi sedikit hingga kincir tidak dapat berputar lagi.
6. Mengambil data terhadap parameter-parameter yang diperlukan.
7. Setelah pengambilan data selesai dengan variasi pertama maka dilanjutkan
dengan variasi berikutnya.
8. Set up alat dibongkar satu per satu dan disimpan ke tempat yang aman.
9. Data yang sudah terambil akan diproses untuk mencari koefisien torsi
(cm), koefisien daya (Cp), TIp Speed Ratio (TSR), dan efisiensi kincir air
savonius.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
3.6. Analisis Data
Adapun parameter-parameter yang perlu diukur dalam penelitian ini diantaranya :
1. Putaran rotor yang dihasilkan per menit (rpm)
2. Kecepatan aliran air (U)
3. Beban pada kincir (F)
Setelah mengukur parameter-parameter yang diperoleh maka setelah dapat
menghitung :
1. Tip Speed Ratio (TSR)
2. Koefisien Torsi (Cm)
3. Koefisien Daya (Cp)
4. Effisiensi Kincir (η Kincir)
Hasil pengolahan dan analisis data akan disajikan dalam bentuk grafik, tabel dan
kesimpulan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
BAB IV
PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Penelitian
Setelah dilakukan pengambilan data dan pengujian pada kincir air
Savonius yang telah dibuat, maka diperoleh beberapa data dengan variasi aliran
0,9 m/s, 1m/s, dan 1,1m/s. Data-data ditampilkan pada Tabel 4.1, 4.2, dan 4.3.
Tabel 4. 1 Pengambilan data Rasio Overlap 0,2
No
Ratio Overlap 0,2
0,9 m/s 1 m/s 1,1 m/s
Beban
(N)
Kecepatan
Putar kincir
(rpm)
Beban
(N)
Kecepatan
Putar kincir
(rpm)
Beban
(N)
Kecepatan
Putar kincir
(rpm)
1 0,0 243,75 0,0 308,75 0,0 362,86
2 0,1 203,75 0,1 253,75 0,1 297,50
3 0,2 173,75 0,2 198,75 0,2 242,50
4 0,3 151,25 0,3 171,25 0,3 196,25
5 0,4 111,25 0,4 140,00 0,4 154,29
6 0,5 0,00 0,5 101,25 0,5 128,00
7 0,6 0,00 0,6 102,22
8 0,7 78,75
9 0,8 0,00
Tabel 4. 2 Pengambilan data Rasio overlap 0,25
No
Ratio Overlap 0,25
0,9 m/s 1 m/s 1,1 m/s
Beban
(N)
Kecepatan
Putar Kincir
(rpm)
Beban
(N)
Kecepatan
Putar kincir
(rpm)
Beban
(N)
Kecepatan
Putar kincir
(rpm)
1 0,0 301,25 0,0 351,25 0,0 393,75
2 0,1 251,25 0,1 310,00 0,1 308,75
3 0,2 201,25 0,2 265,56 0,2 258,89
4 0,3 166,67 0,3 201,25 0,3 203,75
5 0,4 138,75 0,4 158,89 0,4 162,22
6 0,5 100,00 0,5 132,00 0,5 140,00
7 0,6 0,00 0,6 104,44 0,6 105,00
8 0,7 0,00 0,7 83,75
9 0,8 0,00
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Tabel 4. 3 Pengambilan data rasio overlap 0,3
No
Overlap 0,3
0,9 m/s 1 m/s 1,1 m/s
Beban
(N)
Kecepatan
kincir
(rpm)
Beban
(N)
Kecepatan
kincir
(rpm)
Beban
(N)
Kecepatan
kincir
(rpm)
1 0,0 282,86 0,0 346,25 0,0 375,00
2 0,1 231,25 0,1 282,00 0,1 294,44
3 0,2 193,75 0,2 247,50 0,2 250,00
4 0,3 156,25 0,3 197,50 0,3 191,25
5 0,4 111,25 0,4 156,67 0,4 156,67
6 0,5 0,00 0,5 127,78 0,5 128,89
7 0,6 102,22 0,6 103,33
8 0,7 0,00 0,7 85,00
9 0,8 0,00
4.2 Grafik Hasil Pengolahan Data
Dari semua data yang diperoleh maka dapat diolah kembali dalam bentuk
grafik agar dapat mengetahui hubungan antara Torsi (Nm) dengan kecepatan putar
poros (rpm), Daya kincir (w) dengan Kecepatan Putaran Poros (rpm) dan
Koefisien daya kicir (Cp) dengan Tip Speed Ratio (TSR). Grafik disajikan untuk
setiap variasi Rasio overlap dapat dilihat pada Gambar 4.1 sampai Gambar 4.12.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
4.2.1 Grafik hubungan antara Kecepatan Putaran Poros dengan Torsi
0
50
100
150
200
250
300
350
0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8
KE
CE
PA
TA
N P
UT
AR
AN
PO
RO
S
(RP
M)
TORSI (T)
Overlap 0,2 Overlap 0,25 Overlap 0,3
Gambar 4. 1 Grafik hubungan antara Kecepatan Putar Poros dan Torsi pada
kecepatan aliran 0,9 m/s
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8KE
CE
PA
TA
N P
UT
AR
AN
PO
RO
S
(RP
M)
TORSI (T)
Overlap 0,2 Overlap 0,25 Overlap 0,3
Gambar 4. 2 Grafik hubungan antara Kecepatan Putar Poros dan Torsi pada
kecepatan aliran 1 m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
Dari hasil penelitian kincir air savonius 2 tingkat poros horizontal dan
variasi rasio overlap 0.20, 0,25, dan 0.30 pada kecepatan aliran 0,9 m/s, 1 m/s, dan
1,1 m/s mendapatkan hasil data untuk mencari unjuk kerja terbaik dari kincir air
Savonius yang diteliti dengan cara membandingkan data pada semua variasi yang
diteliti per kecepatan aliran air yang sama. Pada data hubungan antara torsi dan
kecepatan putaran poros dapat dilihat bahwa kincir dengan overlap 0,25 (Gambar
4.1-4.3) pada kecepatan aliran air 1,1 m/s pada rasio overlap 0,2 menghasilkan
torsi yang besar diantara kecepatan aliran lainnya. Hal tersebut dapat dilihat pada
kecepatan putaran poros sebesar 78,75 rpm dan gaya 0,7 yang menghasilkan gaya
torsi sebesar 0,07 Nm. (Gambar 4.3)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8
KE
CE
PA
TA
N P
UT
AR
AN
PO
RO
S
(RP
M)
TORSI (T)
Overlap 0,2 Overlap 0,25 Overlap 0,3
Gambar 4. 3 Grafik hubungan antara Kecepatan Putar Poros dan Torsi pada
kecepatan aliran 1,1 m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
4.2.2 Grafik hubungan antara DAYA dan Kecepatan Putaran Poros
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0 50 100 150 200 250 300 350
DA
YA
(P
)
KECEPATAN PUTARAN POROS (RPM)
Overlap 0,2 Overlap 0,25 Overlap 0,3
Gambar 4. 4 Grafik hubungan antara DAYA dan Kecepatan Putaran Poros pada
kecepatan aliran 0,9 m/s
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0 50 100 150 200 250 300 350 400
DA
YA
(P
)
KECEPATAN PUTARAN POROS (RPM)
Overlap 0,2 Overlap 0,25 Overlap 0,3
Gambar 4. 5 Grafik hubungan antara DAYA dan Kecepatan Putaran Poros pada
kecepatan aliran 1 m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
Pada data hubungan antara Daya (watt) dan Kecepatan Putaran poros
(rpm) dapat dilihat bahwa nilai kerja overlap 0,25 kecepatan aliran air 1,1 m/s
pada semua variasi mendapatkan daya yang paling besar dan daya yang paling
besar didapatkan pada variasi overlap 0,25 dengan nilai daya 0,733 watt pada
kecepatan putaran poros 140 rpm.
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
DA
YA
(P
)
KECEPATAN PUTARAN POROS (RPM)
Overlap 0,2 Overlap 0,25 Overlap 0,3
Gambar 4. 6 Grafik hubungan antara DAYA dan Kecepatan Putaran Poros pada
kecepatan aliran 1,1 m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
4.2.3 Grafik hubungan antara Koefisien Torsi dan Tip Speed Ratio
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
KO
EF
ISIE
N T
OR
SI
TIP SPEED RATIO
Overlap 0,2 Overlap 0,25 Overlap 0,3
Gambar 4. 7 Grafik hubungan antara Koefisien Torsi dan Tip Speed Ratio
pada kecepatan aliran 0,9 m/s
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
KO
EF
ISIE
N T
OR
SI
TIP SPEED RATIO
Overlap 0,2 Overlap 0,25 Overlap 0,3
Gambar 4. 8 Grafik hubungan antara Koefisien Torsi dan Tip Speed Ratio
pada kecepatan aliran 1 m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Pada data hubungan antara koefisien torsi (Cm) dan Tip Speed Ratio (λ)
dapat dilihat bahwa kincir air dengan overlap 0,25 nilai paling tinggi pada
kecepatan aliran 0,9 m/s dengan rasio overlap 0,25. Dengan nilai koefisien torsi
0,376 (37%) dan Tip Speed Ratio sebesar 0,471 menjadi hubungan tertinggi di
antara kecepatan aliran yang lain. Dalam grafik juga bias disimpulkan bahwa
semakin sedikit nilai TSR maka akan semakin besar nilai koefisien torsinya.
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
KO
EF
ISIE
N T
OR
SI
TIP SPEED RATIO
Overlap 0,2 Overlap 0,25 Overlap 0,3
Gambar 4. 9 Grafik hubungan antara Koefisien Torsi dan Tip Speed Ratio
pada kecepatan aliran 1,1 m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
4.2.4 Grafik Hubungan antara Koefisien Daya dan Tip Speed Ratio
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
KO
EF
ISO
EN
DA
YA
TIP SPEED RATIOOverlap 0,2 Overlap 0,25 Overlap 0,3
Gambar 4. 10 Grafik hubungan antara Koefisien Daya dan Tip Speed Ratio pada
kecepatan aliran 0,9 m/s
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
KO
EF
ISIE
N D
AY
A
TIP SPEED RATIO
Overlap 0,2 Overlap 0,25 Overlap 0,3
Gambar 4. 11 Grafik hubungan antara Koefisien Daya dan Tip Speed
Ratio pada kecepatan aliran 1 m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Pada data hubungan antara Koefisien Daya Kincir (Cp) dan Tip Speed
Ratio (TSR), dapat dilihat bahwa nilai terbesar Koefisien daya kincir (Cp) sebesar
0,197 (19%) dan Tip Speed Ratio (TSR) sebesar 0,654 terdapat pada kecepatan
aliran air 0,9 dan rasio overlap 0,25.
4.3 Pembahasan Hasil Pengolahan Data
Dari semua data yang sudah diperoleh dapat disimpulkan bahwa dari
variasi kecepatan aliran yang paling menunjukan kinerja terbaik adalah kecepatan
aliran 0,9 m/s dengan rasio overlap yang paling bagus adalah 0,25, ini
dikarenakan menghasilkan daya sebesar 0,58 (watt), koefisien torsi tertinggi
dengan nilai 0,376 (37%) dan koefisien daya tertinggi dari aliran lainnya dengan
nilai 0,197 (19%) hanya dengan aliran air yang lambat dari pada kecepatan aliran
air yang lain.
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
KO
EF
ISIE
N D
AY
A
TIP SPEED RATIO
Overlap 0,2 Overlap 0,25 Overlap 0,3
Gambar 4. 12 Grafik hubungan antara Koefisien Daya dan Tip
Speed Ratio pada kecepatan aliran 1,1 m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
4.4 Perbandingan Hasil Penelitian
Data pada hasil penelitian yang sudah dilakukan ini akan dibandingkan
dengan data penelitian yang sudah ada. Penelitian tersebut adalah hasil penelitian
berdasarkan dengan penelitian oleh (Mabrouki, dkk, 2014) yang berjudul
Performance Analysis of a Water Savonius Rotor: Effect of the Internal Overlap,
Sustainable Energy, tahun 2014. Dan (Nahidun, dkk, 2009) yang berjudul
Performance of Savonius rotor as a water current turbine.
Dimensi masing-masing kincir disajikan pada tabel berikut:
Tabel 4. 4 Dimensi kincir air Savonius
Tabel 4. 5 Data dari Refrensi 1
Tabel 4. 6 Data dari Refrensi 2
D (m) H (m) Jumlah
Sudu
Jumlah
Tingkatan
Ujung Plat
(DF)
Referensi
1 0,190 0,2 2 1 Tidak Ada
Refrensi
2 - - 2 2 Ada
Penelitian 0,081 0,1 2 2 Ada
Rasio Overlap
Kecepatan
Putar Kincir
(rpm)
P Cp TSR Kecepatan
Ailiran
0,0 685 15,05 0,21 3,02 2,45
0,2 675 14,00 0,18 2,40 2,45
0,3 737 19,28 0,32 2,51 2,45
Rasio Overlap
Kecepatan
Putar Kincir
(rpm)
P Cp TSR Kecepatan
Ailiran
- 70 2,2 0,049 0,8 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Tabel 4. 7 Data dari penelitian
Berdasarkan perbandingan antara data yang dari refrensi 1 dan data hasil
penelitian, terdapat perbedaan nilai koefisien daya paling tinggi, didalam refrensi
untuk Koefisien Daya paling tinggi terletak pada Ratio Overlap 0,3, sedangkan di
dalam penelitian, Koefisien daya paling tinggi terdapat pada Ratio Overlap 0,25.
pada refrensi 2 koefisien daya maksimal yang dimiliki oleh Kincir air Savonius 2
tingkat adaah 0,049 pada kecepatan 1 m/s sedangkan pada penelitian koefisien
daya maksimal adalah 0,197 pada kecepatan 0,9, adapun penyebab dari perbedaan
hasil itu diantaranya:
1. Penambahan tingkatan sudu yang terdapat pada kincir air Savonius
menjadi 2 tingkatan.
2. Penambahan diameter plat pada ujung sudu (Df).
3. Kecepatan aliran air yang berbeda.
4. Skema dan dimensi yang berbeda pada alat penelitian.
Rasio Overlap
Kecepatan
Putar Kincir
(rpm)
P Cp TSR Kecepatan
Aliran
0,20 151,25 0,47 0,16 0,71 0,9
0,25 138,75 0,58 0,19 0,65 0,9
0,30 156,25 0,49 0,16 0,73 0,9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Setelah melakukan pengujian dengan menggunakan variasi rasio overlap
dengan tidak menggunakan deflektor, dan juga menggunakan variasi kecepatan
0,9 m/s, 1 m/s, dan 1,1 m/s dapat diambil kesimpulan bahwa :
1. Telah dibuatnya kincir air Saavonius 2 tingkat poros horizontal dengan
variasi rasio overlap 0,2, 0,25, 0,3.
2. Dari data yang diperoleh dapat disimpulkan efek rasio overlap
berpengaruh pada koefisien daya, terjadi peningkatan koefisien daya dari
rasio overlap 0,2 ke rasio overlap 0,25 dan koefisien daya turun pada rasio
overlap 0,3 di semua variasi kecepatan aliran. Koefisen daya terbesar
bernilai 0,197 pada kecepatan 0,9 m/s.
3. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa efek rasio overlap
mempengaruhi nilai koefisien torsi, ini terjadi karena adanya peningkatan
koefisien torsi pada rasio overlap 0,25 di semua kecepatan aliran. Dengan
nilai maksimal koefisien torsi 0,376 (37%) pada kecepatan air 0,9 m/s.
4. Dari data penelitian ini dapat disimpukan bahwa efek dari rasio overlap
mempengaruhi Tip Speed Rasio (TSR), TSR mengalami peningkatan pada
rasio overlap 0,25 di semua variasi kecepatan.
5. Setelah data diolah maka dapat ditarik kesimpulan bahwa efek rasio
overlap mempengaruhi effisiensi kincir, efisiensi kincir akan meningkat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
pada rasio overlap 0,25 pada semua kecepatan aliran. Efisiesi maksimal
terdapat pada rasio overlap 0,25 pada kecepatan 0,9 m/s dengan nilai 19%.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
6.2 Saran
1. Penelitian kincir air savonius harus dilakukan di aliran yang memiliki
aliran air dan bersih terbebas dari sampah agar memudahkan dalam
melakukan penelitian.
2. Amatilah kondisi lapangan yang akan digunakan untuk penelitian agar
memudahkan saat set alat di lapangan.
3. Poros kincir dan poros pembebenan (pengereman) harus sangat benar-
benar lurus karena akan berakibat pada rugi-rugi akibat suatu gesekan
yang akan mempengaruhi kecepatan putar poros.
4. Lorong dan bak air harus benar-benar sejajar, dan diusahakan tidak ada
yang bocor karena akan berakibat pada kecepatan aliran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
DAFTAR PUSTAKA
Khan, M. N., Iqbal, M. T., Hinchey, M., & Masek, V. (2009). PERFORMANCE
OF SAVONIUS ROTOR AS A WATER CURRENT TURBINE.
Marilime and Part Security, 71-83.
Khuluqi, H., Hadi, S., & Danardono, D. (2014). ANALISIS SIMULASI
PENGARUH RATIO OVERLAPSUDU TERHADAP UNJUK KERJA
SAVONIUS HORIZONTAL AXIS WATER TURBINE. MEKANIKA, 7-
11.
Mabrouki, I., Driss, Z., & Abid, M. S. (2014). Performance Analysis of a Water
Savonius Rotor : Effect of the Internal Overlap. Sustainable Energy, 121-
125.
Masramon, E. M. (2015). Experimental study of flow through a Savonius wind
turbine. Catalunya: Convocatoria de lliurament del TGF.
Menet, J.-L., & Bourabaa, N. (2014). INCREASE IN THE SAVONIUS ROTORS
EFFICIENCY VIA A PARAMETRIC INVESTIGATION. 1-7.
Ragheb, M., & Ragheb, A. M. (2011). Wind Turbine Theory - The Betz Equation
and Optimal Rotor Tip Speed Ratio . In R. Carriveau, Fundamental and
Advance Topics In Wind Power (pp. 19-38). Rijeka: InThech.
Ushiyama, I., Nagai, H., & Shinoda, J. (1986). Experimentally Determining the
Optimum Design Configuration for Savonius Rotors. Bulletin of JSME,
4130-4138.
Wenehenubum, F., Saputra, A., & Sutanto, H. (2015). An experimental study on
the performance of Savonius wind turbines related with the number of
blades. Energy Procedia , 297-304.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
LAMPIRAN
Lampiran 1. Tabel Pengambilan data Rasio overlap 0,2
No
Kecepatan Aliran 0,9 m/s
Beban
(N)
Kecepatan
Putar Kincir
(rpm)
T
Ω
λ
P
Cm
Cp
1 0,0 243,75 0,00 25,513 1,148 0,000 0,000 0,000
2 0,1 203,75 0,01 21,326 0,960 0,213 0,075 0,072
3 0,2 173,75 0,02 18,186 0,818 0,364 0,151 0,123
4 0,3 151,25 0,03 15,831 0,712 0,475 0,226 0,161
5 0,4 111,25 0,04 11,644 0,524 0,466 0,301 0,158
6 0,5 0,00 0,05 0,000 0,000 0,000 0,376 0,000
No
Kecepatan Aliran 1 m/s
Beban
(N)
Kecepatan
Putar Kincir
(rpm)
T
Ω
λ
P
Cm
Cp
1 0,0 308,75 0,00 32,316 1,309 0,000 0,000 0,000
2 0,1 253,75 0,01 26,559 1,076 0,266 0,061 0,066
3 0,2 198,75 0,02 20,803 0,843 0,416 0,122 0,103
4 0,3 171,25 0,03 17,924 0,726 0,538 0,183 0,133
5 0,4 140,00 0,04 14,653 0,593 0,586 0,244 0,145
6 0,5 101,25 0,05 10,598 0,429 0,530 0,305 0,131
7 0,6 0,00 0,06 0,000 0,000 0,000 0,366 0,000
No
Kecepatan Aliran 1,1 m/s
Beban
(N)
Kecepatan
Putar kincir
(rpm)
T
Ω
λ
P
Cm
Cp
1 0,0 362,85 0,00 37,979 1,398 0,000 0,000 0,000
2 0,1 297,50 0,01 31,138 1,146 0,311 0,050 0,058
3 0,2 242,50 0,02 25,382 0,935 0,508 0,101 0,094
4 0,3 196,25 0,03 20,541 0,756 0,616 0,151 0,114
5 0,4 154,28 0,04 16,149 0,595 0,646 0,202 0,120
6 0,5 128,00 0,05 13,397 0,493 0,670 0,252 0,124
7 0,6 102,22 0,06 10,699 0,394 0,642 0,302 0,119
8 0,7 78,75 0,07 8,243 0,303 0,577 0,353 0,107
9 0,8 0,00 0,08 0,000 0,000 0,000 0,403 0,000
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Lampiran 2. Tabel Pengambilan Data Rasio Overlap 0,25
No
Kecepatan Aliran 0,9 m/s
Beban
(N)
Kecepatan
Putar kincir
(rpm)
T
Ω
λ
P
Cm
Cp
1 0,0 301,25 0,00 31,531 1,419 0,000 0,000 0,000
2 0,1 251,25 0,01 26,298 1,183 0,263 0,075 0,089
3 0,2 201,25 0,02 21,064 0,948 0,421 0,151 0,143
4 0,3 166,66 0,03 17,444 0,785 0,523 0,226 0,177
5 0,4 138,75 0,04 14,523 0,654 0,581 0,301 0,197
6 0,5 100,00 0,05 10,467 0,471 0,523 0,376 0,177
7 0,6 0,00 0,06 0,000 0,000 0,000 0,452 0,000
No
Kecepatan Aliran 1 m/s
Beban
(N)
Kecepatan
Putar Kincir
(rpm)
T
Ω
λ
P
Cm
Cp
1 0,0 351,25 0,00 36,764 1,489 0,000 0,000 0,000
2 0,1 310,00 0,01 32,447 1,314 0,324 0,061 0,080
3 0,2 265,55 0,02 27,795 1,126 0,556 0,122 0,137
4 0,3 201,25 0,03 21,064 0,853 0,632 0,183 0,156
5 0,4 158,88 0,04 16,630 0,674 0,665 0,244 0,164
6 0,5 132,00 0,05 13,816 0,560 0,691 0,305 0,171
7 0,6 104,44 0,06 10,932 0,443 0,656 0,366 0,162
8 0,7 0,00 0,07 0,000 0,000 0,000 0,427 0,000
No
Kecepatan Aliran 1,1 m/s
Beban
(N)
Kecepatan
Putar kincir
(rpm)
T
Ω
λ
P
Cm
Cp
1 0,0 393,75 0,00 41,213 1,517 0,000 0,000 0,000
2 0,1 308,75 0,01 32,316 1,190 0,323 0,050 0,060
3 0,2 258,88 0,02 27,097 0,998 0,542 0,101 0,101
4 0,3 203,75 0,03 21,326 0,785 0,640 0,151 0,119
5 0,4 162,22 0,04 16,979 0,625 0,679 0,202 0,126
6 0,5 140,00 0,05 14,653 0,540 0,733 0,252 0,136
7 0,6 105,00 0,06 10,990 0,405 0,659 0,302 0,122
8 0,7 83,75 0,07 8,766 0,323 0,614 0,353 0,114
9 0,8 0,00 0,08 0,000 0,000 0,000 0,403 0,000
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Lampiran 3. Tabel Pengambilan Data Rasio Overlep 0,3
No
Kecepatan Aliran 0,9 m/s
Beban
(N)
Kecepatan
Putar Kincir
(rpm)
T
Ω
λ
P
Cm
Cp
1 0,0 282,85 0,00 29,606 1,332 0,000 0,000 0,000
2 0,1 231,25 0,01 24,204 1,089 0,242 0,075 0,082
3 0,2 193,75 0,02 20,279 0,913 0,406 0,151 0,137
4 0,3 156,25 0,03 16,354 0,736 0,491 0,226 0,166
5 0,4 111,25 0,04 11,644 0,524 0,466 0,301 0,158
6 0,5 0,00 0,05 0,000 0,000 0,000 0,376 0,000
No
Kecepatan Aliran 1 m/s
Beban
(N)
Kecepatan
Putar Kincir
(rpm)
T
Ω
λ
P
Cm
Cp
1 0,0 346,25 0,00 36,241 1,468 0,000 0,000 0,000
2 0,1 285,55 0,01 29,888 1,210 0,299 0,061 0,074
3 0,2 247,50 0,02 25,905 1,049 0,518 0,122 0,128
4 0,3 197,50 0,03 20,672 0,837 0,620 0,183 0,153
5 0,4 152,85 0,04 15,999 0,648 0,640 0,244 0,158
6 0,5 124,28 0,05 13,009 0,527 0,650 0,305 0,161
7 0,6 102,22 0,06 10,699 0,433 0,642 0,366 0,159
8 0,7 0,00 0,07 0,000 0,000 0,000 0,427 0,000
No
Kecepatan Aliran 1,1 m/s
Beban
(N)
Kecepatan
Putar Kincir
(rpm)
T
Ω
λ
P
Cm
Cp
1 0,0 375,00 0,00 39,250 1,445 0,000 0,000 0,000
2 0,1 294,44 0,01 30,819 1,135 0,308 0,050 0,057
3 0,2 250,00 0,02 26,167 0,963 0,523 0,101 0,097
4 0,3 191,25 0,03 20,018 0,737 0,601 0,151 0,111
5 0,4 156,66 0,04 16,398 0,604 0,656 0,202 0,122
6 0,5 128,88 0,05 13,490 0,497 0,675 0,252 0,125
7 0,6 103,33 0,06 10,816 0,398 0,649 0,302 0,120
8 0,7 85,00 0,07 8,897 0,328 0,623 0,353 0,116
9 0,8 0,00 0,08 0,000 0,000 0,000 0,403 0,000
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Lampiran 4. Gambar Bak Penampung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Lampiran 5. Gambar Lorong Air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
Lampiran 6. Sistem Pengukur Torsi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Lampiran 7 Alat ukur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI