BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Analisa. Dari hasil pengambilan data performasi turbin air dari modifikasi blower angin sentrifugal yang dilakukan di Belik (pemandian sumber air) yang beralamat di Tempuran, Tamantirto, Kasihan Bantul, dapat diasumsikan debit yang digunakan untuk menyuplai turbin air saat pengujian dianggap sesuai karena, pada bak penampung sebelum masuk kedalam pipa ketinggian airnya konstan. Gambar 4.1 adalah gambar instalasi turbin air hasil modifikasi blower angin sentrifugal saat pengujian dilakukan. Gambar 4.1 Proses pengambilan data Hasil Penelitian. Percobaan turbin air dari modifikasi blower angin sentrifugal didapatkan hasil dan pengolahan data pada table

2 39 Tabel 4.1 Hasil Pengujian Variasi bukaan katup Penuh 3/4 1/2 1/3 Debit (lpm) Kecepatan putar (rpm) Brake Band Foce (kgf) 130, , , ,36 223, ,67 235, ,69 242, ,71 125, , , ,98 204, ,87 221, ,82 238, ,78 120, , , ,43 168, ,81 171, ,32 172, ,83 93, ,018 94, ,36 95, ,4 97, ,47 100, , Perhitungan Data Pengamatan Berdasarkan data yang diperoleh melalui pengujian maka perhitungan dapat dilakukan sebagai berikut : 1. Besar Daya Hidrolik.( Ph t ) Daya hidrolik adalah daya yang dimiliki oleh air yang mengalir dari tempat tinggi ke tempat yang rendah, dapat dicari dengan persamaan (3.1). Ph t = ρ x g x Q x H Diketahui : Densitas air (ρ) = 1000 kg/m 3

3 40 Percepatan grafitasi (g) = 9,81 m/dt 2 Debit air (Q) = 223,942 lpm = 0,00373 m 3 /dt Tinggi jatuh air (H) = 3 meter P ht = 1000 kg/m 3 x 9,81 m/dt 2 x 0,00373 m 3 /dt x 3 m P ht = 109,84 Watt Jadi, daya yang dihasilkan oleh hidrolik air adalah sebesar 109,84 Watt 2. Besar Daya Mekanik (P m ) Daya Mekanik adalah daya yang dihasilkan oleh poros turbin, didapat dengan persamaan (3.2). Diketahui : P m = 2 x π x n 60 Brake Band Force (BBF) Kecepatan putaran (n) T = 2,67 kgf = 26,192 Newton = 370 rpm Diameter dalam pully (r) = 2,75 cm = 0,0275 meter Dimana torsi (T) didapat dari persamaan 2.5. T = BBF x r P m = = 26,192 N x 0,0275 m = 0,72 N.m 2.π x 370 rpm 60 x 0,72 Nm = 27,895 Watt Maka, daya yang dihasilkan oleh turbin adalah sebesar 27,895 Watt 3. Efisiensi Turbin (η t ) Efisiensi turbin merupakan perbandingan daya mekanik yang dihasilkan oleh turbin dengan daya hidrolik yang digunakan untuk menggerakan turbin, dapat dihitung dengan persamaan (3.3). η t= P m Pht X100% Diketahui : Daya Hidrolik (P ht ) = 109,84 Watt Daya Mekanik (P m ) =: 27,895 Watt η t = 27,895 x100% = 25,359 % 109,84

4 41 Jadi, Efisiensi yang dihasilkan oleh tubin adalah sebesar 25,359 % Data yang diperoleh dari perhitungan di atas, disajikan dalam tabel 4.2 berikut ini : Table 4.2 Data hasil perhitungan Variasi bukaan katup Penuh (1) 3/4 1/2 1/3 Debit (Lpm) Kecepat an Putar (rpm) BBF (N) Torsi (Nm) Daya Mekanis (Watt) Daya Air (Watt) Efisiensi (%) 130, ,176 0,005 0,403 63,91 0,29 176, ,341 0,367 21,895 86,74 12,30 223, ,192 0,72 27, ,84 12,72 235, ,198 0,995 19, ,62 8,39 242, ,205 1, , , ,176 0,005 0,377 61,71 0,28 165, ,613 0,264 14,783 80,96 8,81 204, ,344 0,504 18, ,22 9,14 221, ,664 0,761 13, ,74 6,42 238, ,081 1, , , ,176 0,005 0,309 58,95 0,24 144, ,218 0,116 5,281 70,78 3,53 168, ,946 0,219 6,304 82,61 3,69 171, ,949 0,356 5,03 83,98 2,91 172, ,952 0, , , ,176 0,005 0,149 46,03 0,14 94, ,531 0,097 2,183 63,91 2,06 95, ,924 0,108 1,583 86,74 1,48 97, ,61 0,127 0,93 109,84 0,58 100, ,689 0, , Pembahasan Berdasarkan data yang diperoleh serta perhitungan yang telah dilakukan, dapat dibuat beberapa grafik yang terdiri atas 4 tipikal dari variasi bukaan katup. Besar bukaan katup akan mempengaruhi debit air yang digunakan untuk menyuplai turbin. Pada tipikal 1 merupakan variasi bukaan katup penuh yang diperlihatkan pada garis berwarna merah dengan marker (O). Tipikal 2 untuk bukaan katup ¾ putaran dengan warna biru ber-marker (Δ), tipikal 3 dengan

5 42 warna hijau dengan marker [X] untuk bukaan katup ½ putaran, dan tipikal 4 dengan warna hitam dengan marker [+] untuk bukaan 1/3 putaran Hubungan Kecepatan Putar dengan Debit Debit (LpM) Debit vs Kecepatan putar bukaan katup penuh bukaan katup 3/4 bukaan katup 1/2 bukaan katup 1/ Kecepatan Putar (rpm) Gambar 4.2 Grafik Hubungan Debit dengan Kecepatan Putar. Hubungan kecepatan putar dengan debit pada gambar 4.2 memperlihatkan bahwa semakin besar kecepatan putar pada turbin maka debit yang mengalir akan semakin mengecil. Seperti yang terlihat pada tipikal I saat bukaan katup penuh, pada putaran tertinggi sebesar 770 rpm debit yang mengalir hanya 130,289 Lpm. Namun saat dibebani hingga turbin berhenti (0 rpm), debit yang mengalir meningkat menjadi 242,449 Lpm. Hal ini sama seperti kurva karakteristik turbin francis untuk kecepatan pada head satuan. Seperti yang dijelaskan pada dasar teori tentang klasifikasi turbin reaksi tentang turbin radial aliran masuk, gaya sentrifugal yang naik karena rpm naik cenderung mengurangi jumlah air yang mengalir melalui sudu, sehingga kecepatan air pada sisi masuk juga berkurang.

6 Hubungan Daya terhadap Kecepatan Putar Gambar 4.3 menunjukkan hubungan berbagai putaran dengan daya yang dihasilkan. Terlihat bahwa putaran rendah daya yang dihasilkan juga rendah. Akan tetapi dengan meningkatnya putaran, daya akan menurun setelah titik maksimum pada putaran tertentu. Hal ini dikarenakan besar daya dipengaruhi oleh kecepatan putar dan torsi. Maka, jika salah satunya mengalami penurunan, besar daya yang dihasilkan juga akan menurun. Gambar 4.3 juga serupa dengan kurva karakteristik turbin reaksi untuk kecepatan pada head satuan pada grafik perbandingan kecepatan putar dengan daya. Daya maksimal yang dapat dihasilkan yaitu sebesar 27,895 Watt pada kecepatan putar 370 rpm dengan besar debit 223,942 Lpm dan tinggi jatuh air 3 meter Daya vs Kecepatan Putar bukaan katup penuh bukaan katup 3/4 bukaan katup 1/2 bukaan katup 1/3 Daya Kecepatan Putar Gambar 4.3. Grafik Hubungan Kecepatan Putar dengan Daya Hubungan Kecepatan Putar dengan Efisiensi Hubungan kecepatan putar dengan efisiensi tidak jauh berbeda dengan hubungan kecepatan putar dengan daya. Hal ini dapat dibuktikan melalui gambar 4.4. Pada kecepatan putar rendah, daya yang dihasilkan akan kecil. Namun dengan

7 44 meningkatnya kecepatan putar, daya akan menurun setelah mencapai titik maksimalnya pada kecepatan putar tertentu. Efisiensi vs Kecepatan Putar Efisiensi (%) bukaan katup penuh bukaan katup 3/4 bukaan katup 1/2 bukaan katup 1/ Kecepatan Putar (rpm) Gambar 4.4 Grafik Hubungan Kecepatan putar dengan Efisiensi. Seperti yang terlihat pada gambar 4.4, efisiensi yang dapat dihasilkan pada turbin yaitu sebesar 25,395 % pada tinggi jatuh air 3 meter, debit yang mengalir sebesar 223,942 Lpm dan pada kecepatan putar 370 rpm. Kecepatan putar dan jumlah debit yang digunakan untuk menggerakkan turbin akan mempengaruhi daya yang dihasilkan. Maka, efisiensi dapat dipengaruhi oleh besarnya kecepatan putar karena, efisiensi turbin dihasilkan dari pehitungan presentase antara daya mekanis yang dihasilkan turbin dengan daya hidrolis yang dihasilkan air. Kurva karakteristik turbin reaksi untuk kecepatan pada head satuan menunjukkan hal serupa dengan bentuk parabolik Perbandingan dengan studi lainnya Dari penelitian tentang alih fungsi mesin-mesin kerja (pompa air) yang digunakan sebagai mesin-mesin tenaga (turbin air) yang sudah dilakukan oleh peneliti sebelumnya. Daya dan efisiensi yang dihasilkan pada masing-masing penelitian bervariasi, hal ini dapat dilihat pada tabel 4.3.

8 45 Tabel 4.3. Perbandingan Tinjauan Penelitian No. Peneliti (Tahun) Judul Daya Maksimal (watt) Kecepatan Putar (rpm) Head (m) Debit (Lpm) Efisiensi (%) Kaji Eksperimental Kinerja Turbin Air Hasil Gatot Modifikasi Pompa 1. Suwoto Sentrifugal yang 144, ,98 (2014) Digunakan Untuk Pembangkit Listrik Teaga Mikro Hidro 2. Harison B. Situmorang dkk (2014) Unjuk Kerja Pompa Air Simizhu Type Ps-128 BIT yang Difungsikan Sebagai Turbin Air ,01 Pugliese Experimental 3. Francesco dkk Characterization of Two Pumps As Turbines for , ,7 2,54 (2016) Hydropower Generation Kajian Eksperimental 4. Aditya Yoga P (2016) Performasi Blower Angin Sentrifugal yang Difungsikan Sebagai 27, ,942 25,395 Turbin Air Dari berbagai penelitian yang telah dilakukan, terlihat bahwa alih fungsi mesin-mesin kerja yang digunakan sebagai mesin-mesin tenaga dapat diterapkan dengan sedikit penyesuaian. Meskipun daya yang dihasilkan dan efisiensi turbin tergolong kecil, namun hal ini dapat membantu pemenuhan kebutuhan listrik untuk daerah yang belum terjamah listrik.