14
3.2 Perancangan Perangkat Keras
Pada sub bab ini akan dijelaskan perangkat keras yang digunakan sistem, secara garis besar terdiri dari beberapa bagian yaitu pompa air, turbin darrieus,
turbin gorlov, turbin achard, generator, mikrokontroler Arduino Mega, meja alat, modul
regulator
dan
display
, modul pengatur kecepatan pompa air, modul catu daya
.
3.2.1 Pompa Air
Menggunakan pompa air Lifetech SP-609 berdaya
output
motor maksimal 130W dengan kapasitas debit air maksimal 9000Ljam pada
Head
5m.
Gambar 3.2 Pompa Air Lifetech SP-609
Diameter lubang air keluar sebesar 1inch = 2,54cm sehinggajari- jarinya sebesar 1,27cm, pompa setelah di kalibrasi manual besar debit
maksimal aliranya adalah sekitar 92,36Lmenit sehingga dapat dicari besar potensi daya dari fluida tersebut.
� = ……………….… 3.1
� = ⁄ × , ×
−
= , ×
−
= , �⁄
= , ×
−
⁄ = � × ……………….. 3.2
, ×
−
⁄ = , ×
−
× =
, ×
−
, ×
−
⁄ = , ⁄
15 = × × × ……..3.3
= × × , ×
−
× . = ,
Kg m s
⁄
= 7,30 Watt
Dimana :
= Daya air yang tersedia … … … … … … … … … Kg m s⁄ = Debit aliran air … … … … … … … … … … … . … … m s
⁄ = massa jenis air … … … … … … … … … … … … … . . Kg m
⁄ � = Luas penampang aliran air … … … … … . … … . . m
= Kecepatan aliran air … … … … … . … … . … … … . . m s ⁄
= Jari − jari lubang air … … … … … . … … . … … … . . m
Sehingga didapat besar daya yang tersedia pada air sebesar 7,30Watt yang nantinya akan digunakan sebagai perhitungan pada efisiensi turbin.
Gambar 3.3 Skema Pompa Air dan Pengatur Debit Air
Rangkaian diatas bekerja dengan cara analog merubah tegangan supply pada pompa air dengan mengatur menggunakan potensiometer dan
kemudian diac dioda AC berfungsi sebagai pemicu atau trigger pada triac yang mempengaruhi besarnya tegangan bias pada triac. Dimana semakin
besar bias gate pada triac yang diberikan maka semakin besar pula level tegangan yang diberikan pada pompa air sehingga mempengaruhi besar
debit air yang dikeluarkan dan sebaliknya.
16
Gambar 3.4 Realisasi Pengatur Debit Air
3.2.2 TurbinDarrieus
Semua turbin dalam perancangan ini memiliki 2 bagian yang pertama bagian sudunya dan kedua penyangga sudu. Sudu adalah bagian
dari turbin atau sering juga di sebut
blade
atau bilah dimana terjadinya konversi energi tumbukan antara arus air dengan turbin. Turbin darrieus
memiliki dimensi panjang 15cm dengan diameter 15cm dan memiliki 3 sudu.
Bentuk sudu turbin darrieus lurus memanjang keatas dan memiliki bentuk airfoil NACA 0015 dimana bentuk NACA ini adalah simetris,
panjang sudu 4cm dengan lebar 2cm dan tingginya 15cm. Bahan dari sudu turbin adalah resin yang sudah diberi katalisator sehingga mengeras dan
dapat dibentuk sesuai dengan yang diinginkan.
17
Gambar 3.5 Sudu Turbin Darrieus Dengan NACA 0015
Sedangkan bentuk penyangga dari sudu turbin darrieus memiliki panjang 15cm lebar 14cm dan memiliki tiga penyangga untuk
menempatkan sudu yang telah dibuat dengan menggunakan sekrup, dibagian atas penyangga turbin terdapat lubang berdiameter 10mm yang
difungsikan untuk memasukkan poros berupa silinder panjang. Berat total turbin darrieus adalah 615gram = 0,615Kg.
Besar daya yang dihasilkan turbin darrieus dapat dihitung dengan cara berikut dan akan digunakan untuk mengetahui besar efisiensi dari
turbin tersebut.
-
Kecepatan Sudut Turbin
a. Pada saat tanpa beban pulley generator
� = =
× = ,
b. Saat dihubungkan dengan pulley generator
� = = ×
= , -
Kecepatan Turbin
� = � × �…………………………. 3.4
Dimana : = Kecepatan … … … … …
m s
� = Kecepatan Sudut … . . rad
s
18
= Jari − jari Turbin … . . m
a. Pada saat tanpa beban
= , × 0,075 = 0,56
�
b. Saat dihubungkan pulley generator
= , × 0,075 = 0,45
�
-
Percepatan Turbin
� = � × �
…………………………….3.5
Dimana : = Percepatan … … … … … . . … … … . .
m s
� = Kecepatan Sudut … … … … … … … . . . rad
s = Jari − jari Turbin … … … … … … … . . . m
a. Pada saat tanpa beban
=
, × ,
= ,
b. Saat dihubungkan pulley generator
=
. × ,
= ,
-
Gaya Translasi Turbin
�
�
= �
� �
………………………… 3.6
Dimana : � = Gaya Translasi Turbin. . … … … . . . N
= Kecepatan … … … … … … … . . … … … … m
s = Jari − jari Turbin … … … … … … … . . . m
= massa turbin dan poros … . . … … . . . kg
a. Pada saat tanpa beban
� = , ,
, = , �
b. Saat dihubungkan pulley generator
� = , ,
, = , �
19 -
Torsi Turbin
� = �
�
× �…………….……………3.7
Dimana : � = Torsi … … … … … … … … … … . . … … … Nm
� = Gaya Translasi Turbin. . … . . … … … . N
= Jari − jari Turbin … … … … . . … … . . … . . . m
a. Pada saat tanpa beban
� = , × , = , �
b. Saat dihubungkan pulley generator
� = , × , = , �
-
Daya Turbin
�
�
= � . �…………………………3.8
Dimana :
�
= Daya turbin … … … … … … … … … . Nm s ⁄
� = Torsi … … … … … … … … … … . . … … . Nm
� = Kecepatan sudut … … … … … … … . . . rad
s
a. Pada saat tanpa beban
�
= , . , = , � ⁄ = ,
b. Saat dihubungkan pulley generator
�
= , . , = , � ⁄ = ,
-
Efisiensi daya turbin
- �
�
= � � �
� � � � � � ×
= ,
, × = ,
20
Gambar 3.6 Realisasi Turbin Darrieus
3.2.3 Turbin Gorlov
Kategori