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 dilakukan di rooftop lantai empat Teknik Mesin USU.
Adapun elemen yang meliputi perancangan turbin vortex adalah : 1.
Poros turbin Poros yang digunakan terbuat dari bahan besi steel 42.Dengan diameter 2 cm
dan tinggi poros 1,3 m.
Gambar 3.1 Poros turbin
2. Sudu turbin blade
Sudu turbin terbuat dari besi plat datar 4 mm yang dilengkungkan dengan menggunakan rolling dengan r = 15.Sudu turbin ada 4 buah dengan 2 variasi
dimensi.Sudu 2 memiliki tinggi 78,3 cm dan lebar 23,2 cm.Sedangkan sudu 3 memiliki tinggi 78,3 cm dan lebar 13,5 cm.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.2 Sudu turbin
3. Bantalan bearing
Bantalan yang digunakan adalah P204 dengan jumlah 2 buah dan bantalan ini
dibautkan di dudukan turbin. 4.
Dudukan turbin Dudukan turbin terbuat dari besi siku yang sudah dilas,dengan panjang
menyerupai rumah turbin,yaitu 1 m dan lebar 0,5 m.
Gambar 3.3 Dudukan turbin 5.
Rumah turbin casing Rumah turbin berbentuk lingkaran yang terbuat dari beton dengan diameter luar
1 m , diameter dalam 0,8 m dan tingginya 0,97 m dan memiliki lubang saluran buang pada dasar bak.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.4 Rumah turbin
6. Saluran buang
Saluran buang terbuat dari baja dan diletakkan di bagian tengah dasar rumah turbin.Saluran buang yang digunakan ada 3 jenis dengan diameter yang
berbeda,yaitu 5,5 cm , 6 cm dan 7 cm.
Gambar 3.5 Saluran buang 7.
Talang Talang yang digunakan terbuat dari plastik dengan panjang 80 inchi dengan
lebar 12,9 cm. 8.
Pipa,elbow,katup pengatur dan pompa
Universitas Sumatera Utara
Pipa yang digunakan adalah pipa 2 inchi dengan panjang keseluruhan 6,7 m.Elbow yang digunakan ada 4 buah dan katup pengatur bola 1 buah.Pompa
yang digunakan 1 buah dengan kapasitas Omaks 800 Lmin.
Gambar 3.6 Instalasi Turbin Vortex
3.3 Pengujian Turbin Vortex
Turbin Vortex yang digunakan dalam uji eksperimental turbin vortex adalah sudu 2 dan sudu 3 yang memiliki 4 buah blade.
Sudu 2 memiliki tinggi 78,3 cm dan lebar 23,2 cm.Sudu 3 memiliki tinggi 78,3 cm dan lebar 13,5 cm.Variasi saluran buang yang digunakan adalah 5,5 cm, 6 cm dan 7 cm.Ketinggian
poros dari dasar casing adalah 0,1 cm, 1,1 cm, 2,1 cm dan 3,1 cm. Diameter dalam rumah turbin casing adalah 0,8 m dan diameter luar nya 1
m.Dengan tinggi jatuh air h = 0,8 m.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.7 Sudu dan poros turbin vortex sebelum dirakit.
Gambar 3.8 Turbin vortex setelah dirakit.
3.4.
Peralatan Pengujian
3.4.1. Hand Tachometer
Alat ini digunakan untuk mengukur putaran rpm poros turbin vortex. Dalam uji eksperimental turbin vortex pada bukaan 30
˚, 60˚ dan 90˚ 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 3.9 Hand Tachometer.
3.4.2 Timbangan Pegas
Timbangan pegas digunakan untuk mengukur besarnya beban kilogram sebagai data untuk menghitung momen puntir.Timbangan dihubungkan ke pulley melalui tali yang
diikatkan ke ujung masing-masing.Dalam uji eksperimental turbin vortex, timbangan pegas yang digunakan adalah PROHEX dengan skala 0-25 kilogram.
Gambar 3.10 Timbangan Pegas.
Universitas Sumatera Utara
3.4.3 Pulley
Pulley digunakan sebagai penerus daya dan putaran dari poros.Dalam uji eksperimental turbin vortex pulley yang digunakan memiliki diameter 18 cm.
Gambar 3.11 Pulley.
3.4.4 Flow Meter
Flow meter adalah alat untuk mengukur jumlah atau laju aliran dari suatu fluida yang mengalir dalam pipa atau sambungan terbuka. Alat ini terdiri dari primary device, yang
disebut sebagai alat utama dan secondary device alat bantu sekunder. Flow meter umumnya terdiri dari dua bagian, yaitu alat utama dan alat bantu skunder. Alat utama menghasilkan
suatu sinyal yang yang merespon terhadap aliran karena laju aliran tersebut telah terganggu. Alat utamanya merupakan sebuah orifis yang mengganggu laju aliran, yaitu menyebabkan
terjadinya penurunan tekanan. Alat bantu skunder menerima sinyal dari alat utama lalu menampilkan, merekam, dan mentranmisikannya sebagai hasil pengukuran dari laju aliran.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.12 Flow meter.
3.4.5 Pompa Pengumpan
Pompa ini digunakan untuk mengumpankan air dari tempat penampungan bawah ke talang. Dalam uji eksperimental turbin vortex, pompa pengumpan yang digunakan adalah
pompa sentrifugal 2 dua inchi dengan daya motor penggerak P 0,75 kW, keluaran air maksimal Omaks 800 Lmin dan dihubungkan secara direct drive.
Gambar 3.13 Pompa Pengumpan.
Universitas Sumatera Utara
3.5 Pelaksanaan Pengujian
Uji eksperimental turbin vortex 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 beban kilogram dengan menggunakan Timbangan Pegas. 3.
Pengukuran debit air dengan menggunakan flowmeter
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 katup valve.
4. Pemeriksaan poros turbin vortex serta pemberian pelumas pada bearing.
5. Pemeriksaan tali dan pulley.
6. 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 adalah sebagai berikut:
1. Pengujian pertama dilakukan dengan menggunakan sudu 2 dengan ketinggian 0,1 cm
dari dasar casing dan saluran buang 5,5 cm. 2.
Katup pada sisi masuk talang dibuka 30°. 3.
Hidupkan pompa pengumpan. 4.
Dilakukan monitoring terhadap ketinggian air di dalam tempat penampungan bawah. 5.
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 beban dilakukan dengan menggunakan timbangan pegas.
Universitas Sumatera Utara
6. Setelah data didapat,ketinggian poros dari dasar casing dinaikkan menjadi 1,1 cm
sampai dengan 3,1 cm. 7.
Pergantian saluran buang menggunakan 6 cm dan 7 cm. 8.
Pengukuran terhadap beberapa variabel di atas dilakukan terhadap debit bukaan 30°, debit bukaan 60° dan debit bukaan 90° .
9. Setiap pengambilan data dilakukan sebanyak sepuluh kali untuk mendapatkan data
pengujian yang lebih akurat. 10.
Setelah pengujian pada turbin vortex selesai, maka dilakukan pergantian dengan menggunakan sudu 3.Kemudian dilakukan pengujian kembali seperti prosedur diatas
dengan variabel yang sama.
Besaran-besaran yang diukur dan dicatat meliputi: a.
Putaran poros rpm b.
Beban yang diberikan kilogram c.
Debit air masuk m³s
Dari besaran-besaran di atas dapat dihitung besaran turunan lainnya seperti: 1.
Daya Air 2.
Daya Turbin Vortex 3.
Efisiensi Turbin Vortex
Setelah pengujian di atas, dilakukan pengujian debit air dengan prosedur sebagai berikut:
1. Katup air dibuka.
2. Pompa pengumpan dihidupkan dan air dipompakan dari tempat penampungan bawah
ke talang. 3.
Dengan melihat flowmeter maka akan didapat debit aliran di setiap bukaan katup.
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
Universitas Sumatera Utara
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 Perhitungan efisiensi turbin vortex dengan menggunakan sudu 2 pada diameter saluran buang 5,5 cm bukaan katup 30°, 60°, dan 90° dengan ketinggian 0,1 cm
dari dasar casing
Kapasitas Aktual uji performansi turbin vortex dengan variasi bukaan katup 30°, 60°, dan 90° adalah :
a.
Bukaan katup 30° Q = 0,0035
b. Bukaan katup 60° Q = 0,0044
c. Bukaan katup 90° Q = 0,0053
Untuk menghitung kecepatan aliran air digunakan rumus :
A = 0,002 m²
Misalkan pada bukaan katup 30° :
Universitas Sumatera Utara
