BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Umum
Turbin pusaran air vortex merupakan turbin yang memanfaatkan pusaran air sebagai media perantara energi terhadap sumbu vertikal sehingga terjadi
perbedaan tekanan antara bagian sumbu dan sekelilingnya. Turbin pusaran air vortex ini dioperasikan pada daerah yang memiliki head yang rendah dan
memanfaatkan pusaran gravitasi air sehingga akan menimbulkan perbedaan tekanan air dengan bagian sumbu.
Turbin pusaran air vortex merupakan salah satu turbin yang sangat spesial, karena dapat beroperasi pada daerah yang memiliki head yang sangat rendah.
Turbin pusaran air vortex bekerja pada head rendah dengan ketinggian air jatuh antara 0,7 m– 1,4 m. Sebagai simulasi atau pengkondisian dari air mengalir yang
berada di alam. Dalam uji eksperimental turbin vortex ini, dibuat turbin vortex, adapun beberapa pekerjaan yang dilakukan adalah:
Pembuatan sudu dari bahan Seng.
Pembuatan poros dari bahan S45 C-D.
Pembuatan dudukan turbin dari bahan besi siku.
Pembuatan rumah turbin casing dari bahan akrilik .
Pembuatan saluran buang dari bahan akrilik
Ditambah beberapa instalasi yang mendukung turbin vortex. Adapun penambahan beberapa instalasi yang dilakukan adalah:
Instalasi saluran perpipaan untuk air masuk.
Instalasi dudukan talang.
Instalasi dudukan pengujian Turbin vortex.
Instalasi saluran buangan air pada Turbin vortex.
Aliran air yang digunakan berasal dari tempat penampungan bawah yang
terletak di bawah bak kemudian dipompakan ke talang oleh satu unit pompa pengumpan. Aliran air yang mengalir melalui talang memiliki energi
Universitas Sumatera Utara
potensial sehingga akan membentuk pusaran yang akan menggerakkan sudu turbin vortex sebagai energi input. Zat cair yang keluar setelah menabrak
sudu akan keluar tepat dibawah turbin vortex melalui saluran buangan dari rumah turbin casing.
3.2 Rancang Bangun Instalasi
Rancang bangun instalasi uji eksperimental Turbin Vortex terdapat pada rooftop lantai empat Teknik Mesin USU.
Adapun elemen yang meliputi perancangan turbin vortex adalah :
3.2.1 Rumah turbin casing
Rumah turbin berbentuk Spiral yang terbuat dari Akrilik dengan diameter 0,9 m dan tingginya 1 m diukur dari saluran keluaran
tempat penampungan bawah ke permukaan bak dan memiliki lubang saluran buang pada dasar bak.
Gambar 3.1 Casing Spiral
3.2.2 Poros turbin
Poros yang digunakan terbuat dari bahan besi S45 C-D. Dengan diameter 1,9 cm dan tinggi poros 1,50 m.
3.2.3 Sudu turbin
Sudu turbin ada 8 buah dengan tinggi sudu cm 0,9 m. Ukuran –
ukuran utama sudu roda jalan yang akan dihitung terdiri dari beberapa bagian yaitu:
Universitas Sumatera Utara
Diameter Sudu Roda Jalan Pada Sisi Masuk
Diameter sudu roda jalan sisi masuk D
1
dan diameter roda jalan sisi keluar D
2
direncanakan adalah : D
1
= 0,32 m D
2
= 0,08 m ϕ = 30
o
Jarak Antara Sudu
Jarak antara sudu dapat ditentukan dengan persamaan :
L =
� .�
1
�
Dimana : D
1
= Diameter sudu pada sisi masuk z = Jumlah sudu direncanakan 8
maka : L =
3,14 .0,32 8
=
0,12 m
Tebal Sudu Roda Jalan
Sudu roda jalan dalam perancangan ditentukan dengan menggunaka bahan seng dengan ketebalan 0.20 mm.
Tinggi Roda Jalan
Tinggi roda jalan dapat ditentukan dengan dengan persamaan : H
rj
= tinggi turbin – tinggi penampang = 1 m – 0,10 m = 0,90 m
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.2 Sudu Turbin Vortex
3.2.4 Bantalan bearing
Bantalan yang digunakan adalah P204 dan bantalan ini dibautkan di
dudukan turbin.
Gambar 3.3 Bantalan
3.2.5 Dudukan turbin
Dudukan turbin terbuat dari besi siku yang sudah dilas.
Gambar 3.4 dudukan turbin
Universitas Sumatera Utara
3.2.6 Saluran buang
Saluran buang terbuat dari akrilik dan diletakkan di bagian tengah dasar rumah turbin. Saluran buang yang digunakan adalah diameter
6 cm.
3.2.7 Talang
Talang yang digunakan terbuat dari plastik dengan panjang 2 m. Pipa yang digunakan adalah pipa 2 inchi dengan panjang
keseluruhan 3,7 m.
Gambar 3.5 Instalasi Turbin Vortex Tampak Depan.
3.3
Peralatan Pengujian
3.3.1 Hand Tachometer
Alat ini digunakan untuk mengukur putaran rpm poros turbin vortex. Dalam uji eksperimental turbin vortex pada debit, hand tachometer yang
digunakan adalah Krisbow KW06-303 dengan spesifikasi: Ketelitian akurasi
: ± 0,05 + 1 digit Range
: autorange Sampling time
: 0,8 s over 60 rpm
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.6 Hand Tachometer.
3.3.2 Timbangan Pegas
Timbangan Pegas digunakan untuk mengukur besarnya momen puntir kilogram yang dihasilkan melalui pulley pada poros
dengan cara melingkarkan tali pada pulley kemudian diikatkan ke timbangan pegas. Dalam uji eksperimental turbin vortex pada debit,
timbangan pegas yang digunakan adalah PROHEX made in china dengan spesifikasi 25 kilogram.
Gambar 3.7 Timbangan Pegas.
3.3.3 Pulley
Pulley digunakan untuk mengukur besarnya momen puntir yang dihasilkan oleh putaran sudu melalui poros dengan cara
dihubungkan ketimbangan pegas menggunakan tali. Dalam uji
Universitas Sumatera Utara
eksperimental turbin vortex pada debit, pulley yang digunakan memiliki spesifikasi diameter 18 cm.
Gambar 3.8 Pulley.
3.3.4 Pompa
Pompa ini digunakan untuk mengumpankan air dari tempat penampungan bawah ke talang. Dalam uji eksperimental turbin
vortex pada debit, pompa pengumpan yang digunakan adalah pompa sentrifugal 2 dua inchi dengan daya motor penggerak P 0,75 kW,
keluaran air maksimal Omaks 311 Lmin setelah melewati talang sepanjang 2 meter.
Gambar 3.9 Pompa Pengumpan.
Universitas Sumatera Utara
3.4 PELAKSANAAN PENGUJIAN
Uji eksperimental turbin vortex dengan menggunakan jumlah sudu sebanyak 8 sudu dilakukan di rooftop lantai empat, Departemen Teknik Mesin,
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Pengukuran-pengukuran yang dilakukan tehadap penelitian ini meliputi:
1. Pengukuran putaran rpm poros turbin vortex dengan menggunakan Hand
Tachometer. 2.
Pengukuran momen puntir kilogram dengan menggunakan Timbangan Pegas.
Sebelum dilakukan pengujian turbin vortex dan pengambilan data, terlebih dahulu dilakukan pemeriksaan checking terhadap beberapa instalasi dan
peralatan, yang meliputi: 1.
Pemeriksaan debit air di dalam tempat penampungan bawah. 2.
Pemeriksaan pipa penghubung antara pompa pengumpan dan talang. 3.
Pemeriksaan poros turbin vortex serta pemberian pelumas pada bearing. 4.
Pemeriksaan tali dan pulley. 5.
Pemeriksaan pompa pengumpan. Setelah prosedur pemeriksaan terhadap beberapa instalasi dan peralatan di
atas selesai dilakukan dan pemeriksaan dipastikan dalam kondisi standby, maka prosedur pengujian pun dapat dimulai. Adapun prosedur pengujian uji
eksperimental turbin vortex dengan jumlah sudu 8 adalah sebagai berikut: 1.
Pengujian pertama dilakukan pada rumah turbin casing berpenampang Spiral dengan jumlah 8 sudu.
Universitas Sumatera Utara
2. Dilakukan pengaturan jarak antara sudu ke outlet dimulai dari jarak 2 cm,4
cm dan 6 cm. 3.
Pemasangan timbangan pegas untuk mengukur momen puntir. 4.
Hidupkan pompa pengumpan. 5.
Dilakukan monitoring terhadap ketinggian air di dalam tempat penampungan bawah.
6. Setelah ketinggian air di bak konstan, maka dilakukan pengujian serta
pengambilan data terhadap: a.
Pengukuran putaran rpm pada poros Turbin Vortex dengan menggunakan Hand Tachometer.
b. Pengukuran momen puntir kilogram dengan menggunakan
Timbangan Pegas. 7.
Pengukuran terhadap beberapa variabel di atas dilakukan terhadap ketinggian 2 cm,4 cm dan 6 cm dengan lobang buang outlet berdiameter 6
cm. 8.
Setiap pengambilan data dilakukan sebanyak sepuluh kali untuk mendapatkan data pengujian yang lebih akurat.
Besaran-besaran yang diukur dan dicatat meliputi: 1.
Putaran poros Turbin Vortex rpm 2.
Momen Puntir Turbin Vortex kilogram
Universitas Sumatera Utara
Dari besaran-besaran di atas dapat dihitung besaran turunan lainnya seperti: 1.
Torsi Turbin Vortex 2.
Daya Turbin Vortex 3.
Efisiensi Turbin Vortex
Universitas Sumatera Utara
Flowchart Uji eksperimental turbin vortex.
Survey tempat pengujian akan dilakukan
Rancang bangun instalasi Uji eksperimental turbin vortex
Pengambilan data hasil pengujian
Pelaksanaan pengujian
Perhitungan dan analisa hasil
pengujian
Penulisan laporan hasil pengujian
Kesimpulan dan saran
Mulai
Selesai
Universitas Sumatera Utara
3.5 PENENTUAN DEBIT ALIRAN AIR
Kategori