Unjuk kerja kincir air breastshot dengan kimiringan sudu 45 derajat - USD Repository

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

UNJUK KERJA KINCIR AIR BREASTSHOT DENGAN
KEMIRINGAN SUDU 45 DERAJAT
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin

Diajukanoleh :
FABIANUS PRATOMO WADIATMOKO
NIM : 075214008

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA
2012

i

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PERFORMANCE BREASTSHOT WATERWHEEL
WITH A SLOPE OF 45 DEGREES BLADE

FINAL PROJECT
Presented as Partial Fulfillment of the Requirement
To Obtain the Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering Study Program

By :
FABIANUS PRATOMO WADIATMOKO
NIM : 075214008

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2012

ii

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK

TIDAKTERPUJI
TERPUJI

iii

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

iv

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN

MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

v

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

vi

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

INTISARI
Air merupakan sumber energi yang murah dan mudah didapat dan memiliki
energy potensial ( ketika air jatuh ) dan energy kinetik ( pada saat air mengalir ).
Tetapi dalam penggunaan sumber energi air masih jarang dan belum seluruhnya
dimanfaatkan dengan baik. Sumber air banyak tersedia di alam sehingga dapat
dimanfaatkan untuk kebutuhan sehari-hari. Dalam penelitian ini peneliti membuat
kincir air tipe breastshot dan dapat divariasikan sudunya. Jumlah sudu yang
divariasikan berjumlah 8 buah sudu dan 16 buah sudu dengan tipe kincir yang
sama.
Peneliti membuat kincir air breastshot karena termasuk dalam pemanfaatan
tenaga air teknologi yang sederhana sehingga di kalangan masyarakat kincir ini
mudah untuk dibuat serta diciptakan. Adapun tujuan dari pembuatan kincir air
breastshot ini adalah mengetahui nilai tegangan, kuat arus, daya dari kincir, beban

yang diterima kincir dan putaran dari generator yang selanjutnya diolah sehingga
didapat data-data yang mencangkup kincir air breastshot. Selanjutnya data
tersebut dibuat grafik yang menunjukkan perlakuan dari kincir breastshot tersebut
dengan demikian dapat dilihat kinerja kincir yang dibuat peneliti dan dapat
digunakan dalam melakukan praktikum ataupun kegiatan dari kampus.
Variasi yang digunakan pada kincir air breastshot ini adalah variasi head dan
variasi jumlah sudu. Hasil penelitian menunjukkan kincir air breastshot dengan
jumlah sudu 16 buah lebih baik dalam memanfaatkan energi air dibandingkan
ketika menggunakan sudu 8 buah. Daya kincir maksimal 23,44 watt sedangkan
nilai torsi 3,61 kg.m. Efisiensi tertinggi pada penelitian kincir air breastshot
memakai jumlah sudu 16 buah dengan ketinggian 3 meter yaitu 1,69%.

vii

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK

TIDAKTERPUJI
TERPUJI

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas rahmat
dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dan dapat
menyelesaikan naskah dengan sebaik - baiknya. Tugas Akhir ini merupakan salah
satu syarat yang harus ditempuh untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta.
Di dalam naskah Tugas Akhir ini penulis membahas mengenai perancangan,
perhitungan ketinggian, perhitungan daya dan pembuatan kincir air dengan jenis
breastshot.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapatkan bantuan yang
berupa dorongan, motivasi, doa, saran, materi sehingga dapat terselesaikannya
Tugas Akhir ini. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada semua
pihak sebagai berikut :
1. Bapak Ir. PK. Purwadi,M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin.
2. Bapak RB. DwisenoWihadi, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing Tugas

Akhir.
3. Segenap staf pengajar dan karyawan Program Studi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan
memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis.

viii

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

4. Laboran (Martono DS, Intan Widanarko, Ag. Rony Windaryawan) yang
telah membantu memberikan ijin dalam penggunaan fasilitas yang
diperlukan dalam penelitian ini.
5. Orang tua yang telah membimbing dan mendukung penelitian sehingga

penelitian ini tidak kekurangan suatu apapun dan berkat beliau penelitian
ini dapat berjalan dengan lancar.
6. Teman-teman satu kelompok : Richardus Dias B. J. N, Oktavianus Ardian
N serta C.B. Krisna Sampurna yang telah berusaha hingga akhirnya
penelitian ini dapat selesai dengan baik.
7. Teman – teman yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang telah
banyak membantu serta Tabita Hermayani yang selalu memberikan
semangat sehingga dapat mencapai akhir yang maksimal dalam Tugas
Akhir ini.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki
dalam penulisan Tugas Akhir ini, untuk itu kritik dan saran dari berbagai pihak
sangat penulis harapkan sehingga penulis dapat menyempurnakan Tugas Akhir
ini.
Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi
pembaca.
Yogyakarta, 27 Januari 2012

Penulis

ix

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i
TITLE PAGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ii
HALAMAN PERSETUJUAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii
HALAMAN PENGESAHAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA . . . . . . . . . . . . . . . . v
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI . . . . . . . . . . vi
INTISARI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii
KATA PENGANTAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viii
DAFTAR ISI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x

DAFTAR TABEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xii
DAFTAR GAMBAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiv
BAB I. PENDAHULUAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Latar Belakang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Perumusan Masalah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 Tujuan Penelitian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4 Batasan Masalah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.5 Manfaat Penelitian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 Dasar Teori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.3 Rumus Perhitungan Kincir Air Overshot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

x

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB III. METODE PENELITIAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.1 KomponenKincir Air Breastshot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2 PrinsipKerjaAlat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.3 VariasiKincir yang akanDiuji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.4 Variabel yang akanDiukur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.5 MetodedanLangkahPengambilan Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.1 DataPenelitian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2 PerhitunganData HasilPenelitian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.3 DataHasilPerhitungan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.4 Hasil Rata – rata Dan Grafik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
BAB V. PENUTUP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5.1 Kesimpulan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5.2 Saran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
DAFTAR PUSTAKA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
LAMPIRAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

xi

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1.1 Data penelitian 1, ketinggian air 3 meter variasi 8 sudu . . . . . . . . . . 29
Tabel 4.1.2 Data penelitian 2, ketinggian air 3 meter variasi 8 sudu . . . . . . . . . . 30
Tabel 4.1.3 Data penelitian 3, ketinggian air 3 meter variasi 8 sudu . . . . . . . . . . . 30
Tabel 4.1.4 Data penelitian 1, ketinggian air 4 meter variasi 8 sudu . . . . . . . . . . 31
Tabel 4.1.5 Data penelitian 2, ketinggian air 4 meter variasi 8 sudu . . . . . . . . . . 31
Tabel 4.1.6 Data penelitian 3, ketinggian air 4 meter variasi 8 sudu . . . . . . . . . . 32
Tabel 4.1.7 Data penelitian 1, ketinggian air 3 meter variasi 16 sudu . . . . . . . . . 32
Tabel 4.1.8 Data penelitian2, ketinggian air 3 meter variasi 16 sudu . . . . . . . . . 33
Tabel 4.1.9 Data penelitian 3, ketinggian air 3 meter variasi 16 sudu . . . . . . . . . 33
Tabel 4.1.10 Data penelitian1, ketinggian air 4 meter variasi 16 sudu . . . . . . . . 34
Tabel 4.1.11 Data penelitian 2, ketinggian air 4 meter variasi 16 sudu . . . . . . . . 34
Tabel 4.1.12 Data penelitian 3, ketinggian air 4 meter variasi 16 sudu . . . . . . . . 35
Tabel 4.1.13 Hasil perhitungan data penelitian 1, ketinggian air
3 meter variasi 8 sudu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Tabel 4.1.14 Hasil perhitungan data penelitian 2, ketinggian air
3 meter variasi 8 sudu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Tabel 4.1.15 Hasil perhitungan data penelitian 3, ketinggian air
3 meter variasi 8 sudu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Tabel 4.1.16 Hasil perhitungan data penelitian 1, ketinggian air
4 meter variasi 8 sudu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Tabel 4.1.17 Hasil perhitungan data penelitian 2, ketinggian air
4 meter variasi 8 sudu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Tabel 4.1.18 Hasil perhitungan data penelitian 3, ketinggian air
4 meter variasi 8 sudu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Tabel 4.1.19 Hasil perhitungan data penelitian 1, ketinggian air
3 meter variasi 16 sudu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Tabel 4.1.20 Hasil perhitungan data penelitian 2, ketinggian air
3 meter variasi 16 sudu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

xii

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Tabel 4.1.21 Hasil perhitungan data penelitian 3, ketinggian air
3 meter variasi 16 sudu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Tabel 4.1.22 Hasil perhitungan data penelitian 1, ketinggian air
4 meter variasi 16 sudu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Tabel 4.1.23 Hasil perhitungan data penelitian 2, ketinggian air
4 meter variasi 16 sudu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Tabel 4.1.24 Hasil perhitungan data penelitian 3, ketinggian air
4 meter variasi 16 sudu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Tabel 4.1.25 Hasil rata-rata data ketinggian air 3 meter dengan
jumlah 8 sudu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Tabel 4.1.26 Hasil rata-rata data ketinggian air 4 meter dengan
jumlah 8 sudu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Tabel 4.1.27 Hasil rata-rata data ketinggian air 3 meter dengan
jumlah 16 sudu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Tabel 4.1.28 Hasil rata-rata data ketinggian air 4 meter dengan
jumlah 16 sudu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Tabel 4.1.29 Hasil perhitungan beban. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

xiii

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kincir air breastshot. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Gambar 2.2 Kincir Air Overshot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Gambar 2.3 Kincir Air Undershot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Gambar 2.4 Kincir Air Breastshot. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Gambar 2.5 Kincir Air Tube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Gambar 2.7 Penampang sudu yang terkena air . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Gambar 2.8 Torsi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Gambar 3.1 Skema keseluruhan kincir air breastshot. . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Gambar 3.2 Kincir tampak samping kanan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Gambar 3.3 Kincir tampak samping kiri. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Gambar 3.4 Skema alat pendukung pengukuran daya. . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Gambar 3.5 Skema susunan neraca pegas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Gambar 3.6 Pompa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Gambar 3.7 Generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Gambar 3.8 Tachometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Gambar 3.9 Susunan Beban Lampu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Gambar 3.10 Neraca Beban. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Gambar 3.11 Multimeter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Gambar 4.1 Hubungan pengaruh head terhadap torsi. . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Gambar 4.2 Hubungan pengaruh jumlah sudu terhadap daya kincir. . . . .

52

Gambar 4.3 Hubungan pengaruh beban terhadap torsi. . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Gambar 4.4 Hubungan pengaruh beban terhadap putaran kincir. . . . . . . . . 54

xiv

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB I
PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang
Pada masa sekarang ini ilmu pengetahuan dan teknologi semakin
berkembang.Penelitian – penelitian tentang sumber daya energi banyak
dilakukan untuk kebutuhan hidup manusia akan perkembangan zaman.
Sumber daya energi yang diperoleh pada masa sekarang ini banyak terdapat di
alam dan dalam pemanfaatannya belum sepenuhnya digunakan. Sebagian
besar masyarakat masih menggunakan sumber energi berbangkit berbahan
dasar fosil yakni batu bara, minyak bumi dan gas alam yang tersedia terbatas
di alam dan tidak dapat diperbaharui.
Sumber – sumber energi yang dapat digunakan dan tidak menganggu
keseimbangan di alam, misalnya : energi air, energi angin, energi matahari
yang terus dikembangkan sehingga dapat menghemat energi berbahan dasar
fosil. Salah satu energi yang dapat dimanfaatkan secara meluas dan dengan
biaya yang tidak terlalu mahal di negara kita adalah pemanfaatan potensi
energi air.
Potensi energi air banyak terdapat di sungai, selokan dan bahkan
persawahan terutama digunakan sebagai penyedia energi listrik melalui
pembangkit listrik tenaga air maupun mikro hidro. Jika pemanfaatan energi

1
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2

air ini dapat berkembang dan disosialisasikan secara benar maka pengetahuan
masyarakatakan terbuka sehingga potensi energi air dapat mengurangi krisis
listrik di negara kita.
Dalam usaha pemanfaatan energi air ini kemudian dibuat suatu alat untuk
mengubah energi potensial dari air menjadi gerak poros. Dari gerak poros
akan menggerakkan dinamo atau generator yang akan menghasilkan energi
listrik.Alat ini adalah kincir air yang termasuk dalam pemanfaatan energi
tanpa menimbulkan kerugian disekitarnya.Karena dalam pengoprasiannya
tanpa menggunakan bahan bakar yang dapat menyebabkan polusi ataupun
merusak lingkungan kincir air juga dapat membantu meringankan pekerjaan,
misalnya untuk penggilingan gandum, penggergajian kayu dan mesin tekstil.

1.2

Perumusan Masalah
Pada masa sekarang ini kebutuhan suatu energi sangat diperlukan untuk
kehidupan sehari – hari terutama dalam pemanfaatan energi listrik.Oleh
karena itu dalam pembuatan kincir ini diharapkan kinerja kincir bisa
seoptimal mungkin sehingga dapat memanfaatkan energi di alam dengan baik.
Dalam penelitian energi air ini menggunakan kincir air tipe breastshot
dengan kemiringan sudu 45°.Bentuk kemiringan sudu diharapkan dapat
membuat kecepatan kincir air dan dapat memperoleh torsi sesuai yang telah
direncanakan.

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

1.3

3

Tujuan Penelitian
Tujuan yang hendak dicapai dalam penelitian kincir ini adalah :
1. Membuat kincir air dengan model breastshot dengan kemiringan sudu 45°
dan jumlah sudu 16 buah.
2. Mengetahui pengaruh head terhadap torsi untuk dua variasi jumlah sudu.
3. Mengetahui pengaruh jumlah sudu terhadap daya kinetik kincir.
4. Mengetahui pengaruh beban terhadap torsi untuk dua variasi jumlah sudu.
5. Mengetahui pengaruh beban terhadap putaran kincir dua variasi jumlah
sudu.
6. Mengetahui efisiensi kincir air breastshot dengan dua variasi jumlah sudu.

1.4

Batasan Masalah
Dalam perancangan ini akan dibuat suatu kincir air breastshot. Kincir ini
diharapkan dapat menghasilkan daya listrik yang digerakkan oleh air dengan
head tertentu. Adapun batasan masalah pada penelitian ini, sebagai berikut :
a. Debit yang tersedia 39,9L s .
b. Head yang tersedia 0,5 m.
c. Dalam perhitungan gravitasi menggunakan 9,81m s .
d. Jumlah sudu yang digunakan adalah delapan buah sudu dan 16 buah sudu
dengan kemiringan 45°.
e. Panjang lengan torsi yang digunakan adalah 25 cm = 0,25 m.

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

4

f. Beban lampu yang digunakan mempunyai tegangan 24 Volt dan memiliki
daya 10 watt.

1.5

Manfaat Penelitian
1. Manfaat bagi peneliti :
Dapat mengetahui dan menambah pengetahuan serta refrensi
mengenai kinerja kincir breastshot dengan memakai head tertentu
sehingga didapat hasil yang maksimal dalam penelitian kincir breastshot.
2. Manfaat bagi Universitas Sanata Dharma :
Dapat dijadikan sarana untuk praktikum bagi mahasiswa Teknik
Mesin sehingga dapat menambah pengetahuan tentang proses serta cara
kerja kincir air breastshot.
3. Manfaat bagi masyarakat :
Masyarakat menjadi semakin mengerti tentang adanya kincir air yang
dapat berguna bagi kehidupan sehari-hari.

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Penelitian yang Pernah Dilakukan
Penelitian mengenai kincir air breastshot ini sejauh sepengetahuan peneliti
telah banyak dilakukan. Namun sebagian besar banyak yang telah dilakukan
di luar negeri. Di Indonesia sendiri penelitian maupun pengaplikasian
mengenai kincir air breastshot belum banyak dilakukan.

Gambar 2.1 Kincir air breastshot
( Sumber: http://www.top-alternative-energy-sources.com/water-wheel-design.html )
Kincir air breastshot digunakan secara luas di Inggris dan Jerman selama
abad ke dua puluh. Dalam rangka pengembangan kincir air breastshot untuk
pembangkit listrik sebuah studi metode desain dan serangkaian model tes
yang dilakukan di Universitas Queen di Belfast. Contoh perhitungan untuk
kincir berdiameter 4 m dibuat untuk menjelaskan prinsip-prinsip desain.

5
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

6

Pengujian pada skala 1:4 dengan diameter 1 m memberikan efisiensi 78,5%
sehingga kincir air breastshot menjadi sebuah konverter energi yang efisien.

2.2

Dasar Teori
Pada umunya air merupakan sumber energi yang mudah didapat dan
murah karena terdapat beberapa energi yang dihasilkan oleh air, diantaranya :
energi kinetik yang ada pada saat air mengalir dan energi potensial yang ada
pada saat air jatuh. Pemanfaatan energi air dapat menggunakan bermacam
alat salah satunya adalah kincir air. Besarnya energi air yang dapat dihasilkan
tergantung pada head dan debit. Dalam hal ini head adalah beda ketinggian
dari permukaan air ( bak penampung ) dengan titik keluarnya air sedangkan
debit adalah volume yang mengalir persatuan waktu.
Kincir air merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengubah energi
air menjadi energi mekanik berupa putaran poros sehingga kincir air
mempunyai model atau cara penggunaan masing – masing. Ada beberapa tipe
kincir air yaitu :
1. Kincir Air Overshot
Kincir air overshot bekerja bila air yang mengalir jatuh ke dalam
bagian sudu – sudu sisi bagian atas dan karena berat air maka roda kincir
dapat berputar. Kincir air overshot merupakan kincir yang banyak
digunakan dibandingkan jenis kincir lainnya.

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

7

Gambar 2.2Kincir Air Overshot
( Sumber : http://www.semayangboy.co.cc/2010/05/pembangkit-listrik-tenagamikrohidro.html)
Adapun keuntungan dan kerugian menggunakan kincir air overshot
adalah:
Keuntungan:
a. Tingkat efisiensi yang tinggi dapat mencapai 85%.
b. Tidak membutuhkan aliran yang deras.
c. Konstruksi yang sederhana.
d. Mudah dalam perawatan.
e. Teknologi yang sederhana mudah diterapkan di daerah yang terisolir.
Kerugian:
a. Karena aliran air berasal dari atas maka biasanya reservoir air atau
bendungan air, sehingga memerlukan investasi yang lebih banyak.
b. Tidak dapat diterapkan untuk mesin putaran tinggi.
c. Membutuhkan ruang yang lebih luas untuk penempatan.
d. Daya yang dihasilkan relatif kecil.

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

8

2. Kincir Air Undershot
Kincir air undershot bekerja bila air yang mengalir, menghantam
dinding sudu yang terletak pada bagian bawah dari kincir air. Kincir air
tipe undershot tidak mempunyai tambahan keuntungan dari head. Tipe ini
cocok dipasang pada perairan dangkal pada daerah yang rata. Tipe ini
disebut juga dengan ”Vitruvian”. Disini aliran air berlawanan dengan arah
sudu yang memutar kincir.

Gambar 2.3 Kincir Air Undershot
( Sumber : http://www.semayangboy.co.cc/2010/05/pembangkit-listrik-tenagamikrohidro.html)
Adapun keuntungan dan kerugian menggunakan kincir air undershot
adalah:
Keuntungan:
a. Konstruksi lebih sederhana.
b. Lebih ekonomis.
c. Mudah untuk dipindahkan.
Kerugian:

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

9

a. Efisiensi kecil.
b. Daya yang dihasilkan relatif kecil.
3. Kincir Air Breastshot
Kincir air breastshot merupakan perpaduan antara tipe overshot dan
undershot dilihat dari energi yang diterimanya. Jarak tinggi jatuhnya tidak
melebihi diameter kincir, arah aliran air yang menggerakkan kincir air
disekitar sumbu poros dari kincir air. Kincir air jenis ini menperbaiki
kinerja dari kincir air tipe undershot.

Gambar 2.4 Kincir Air Breastshot
( Sumber : http://www.semayangboy.co.cc/2010/05/pembangkit-listrik-tenagamikrohidro.html)
Adapun keuntungan dan kerugian menggunakan kincir air breastshot
adalah:
Keuntungan:
a. Tipe ini lebih efisien dari tipe undershot.
b. Dibandingkan tipe overshot tinggi jatuhnya lebih pendek.

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

10

c. Dapat diaplikasikan pada sumber air aliran datar.
Kerugian:
a. Sudu-sudu dari tipe ini tidak rata seperti tipe undershot.
b. Diperlukan dam pada arus aliran datar.
c. Efisiensi lebih kecil dari pada tipe overshot.
4. Kincir Air Tube
Kincir air Tube merupakan kincir air yang kincirnya diletakkan secara
horisontal dan sudu-sudunya miring terhadap garis vertikal dan tipe ini
dapat dibuat lebih kecil dari pada tipe overshot maupun tipe undershot.
Karena arah gaya dari pancuran air menyamping maka energi yang
diterima oleh kincir yaitu energi potensial dan kinetik.

Gambar 2.5 Kincir Air Tube
( Sumber : http://www.semayangboy.co.cc/2010/05/pembangkit-listrik-tenagamikrohidro.html)
Adapun keuntungan dan kerugian menggunakan kincir air tube adalah:
Keuntungan:

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

11

a. Memiliki konstruksi yang lebih ringkas.
b. Kecepatan putarnya lebih cepat.
Kerugian:
a. Tidak menghasilkan daya yang besar.
b. Karena komponennya lebih kecil membutuhkan tingkat ketelitian
yang lebih teliti.
Dalam penelitian pada tugas akhir ini dilakukan dengan menggunakan
kincir air breastshot. Sumber dari kincir air breastshot menggunakan air
yang dipompa ke dalam bak penampung sehingga terdapat pasokan air
yang akan melalui pipa yang kemudian air tersebut dapat memutar kincir.

2.3

Rumus Perhitungan Kincir Air Breastshot
2.3.1

Debit air

Debit air adalah jumlah volume air yang mengalir persatuan waktu, dapat
diperoleh dengan persamaan :
Q =vxA

……………………………

Dengan :
Q = debit ( m³ s )
v

= kecepatan air ( m⁄s )
v = 2 x g x h1

g

= percepatan gravitasi(9,81m s )

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

( 2.1 )

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

12

h1 = ketinggian air dalam bakpenampung(0,5m)
A = luas penampang pipa
A =1 4 x π x D²( m² )

2.3.2

……………………

( 2.2 )

……………………………

( 2.3 )

Daya air

Daya total yang dimiliki air :
P = ρ x g x Q xh2
Dengan :
kg

ρ

= massa jenis air ( 1000

g

= percepatan gravitasi ( 9,81m s )

m³

)

Q = debit ( m³ s )
h2 = ketinggian air dari bak penampung sampai air mengenai sudu
kincir( 3 m dan 4 m )

2.3.3

Perhitungan Daya Dorong Kincir

Pada perhitungan daya dorong kincir ada beberapa faktor yang harus
diperhatikan :
a. Besarnya kecepatan putar kincir (rpm)
b. Perhitungan luas dan volume frontal
c. Gaya tangensial (gaya yang menyebabkan kincir berputar)

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

13

1. Kecepatan Putar Kincir
Kecepatan putar kincir adalah jumlah putaran kincir dalam satu kali
rotasi tiap satuan detik, dapat dihitung dengan rumus :
n=

(rpm)

……………………………

( 2.4 )

Dengan :
v

= kecepatan linier kincir (m⁄s )

D = diameter kincir air ( m )
2. Perhitungan Luas Frontal
Pada kincir air breastshot semua sudu terkena air oleh karena itu luas
frontal yang dipakai dalam kincir air breastshot harus sesuai dengan
keluaran air yang akan menabrak sudu kincir.

Gambar 2.6 Penampang sudu yang terkena air

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

14

Dengan :
θ

= sudut antar sudu

p

= panjang sudu

l

= lebar sudu

A1 = luas penampang sudu yang terkena air
Volume air yang menabrak sudu kincir dapat dicari dengan rumus :
V = p

xl

xt

……………………………

( 2.5 )

Dengan :

2.3.4

p

= panjang sudu( m )

l

= lebar sudu( m )

t

= tinggi sudu ( m )

Torsi

Torsi merupakan hasil perkalian vektor antara jarak sumbu putar dengan
gaya yang bekerja pada titik yang mempunyai jarak dari sumbu pusat,
sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut:
T =Fxr

……………………………

( 2.6 )

Dengan :
T = torsi dinamis yang dihasilkan dari putaran poros(kg.m)
F = beban pada poros akibat puntiran (kg)
r

= jarak lengan torsi ke poros (0,25 meter)

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

15

Gambar 2.7 Torsi
( Sumber : http://www.yudaesa.com/index.php?mib=news.detail&id=20 )

2.3.5

Daya Kincir

Pada umumnyaperhitungan untuk menghitung daya pada gerak melingkar
dapat dituliskan sebagai berikut:
P(

= T xω

)

……………………………

( 2.7 )

Dengan :
T = torsi dinamis (kg.m)
ω = kecepatan sudut (rad s )
ω

= kecepatan sudut (rad s )

ω

=

. .

( rad s ) ……………………………

Dengan :
n

= jumlah rotasi pada kincir (rpm)

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

( 2.8 )

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2.3.6

16

Koefisien Daya (Cp)

Koefisien daya (Cp) adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh
kincir ( Pkincir)dengan daya yang disediakan oleh air ( Pair ), sehingga dapat
dirumuskan sebagai berikut:
C =

x100%

…………………………… ( 2.9 )

Dengan :
Cp

= koefisien daya (%)

Pkincir = daya yang dihasilkan oleh kincir (watt)
Pair

= daya yang dihasilkan oleh air (watt)

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB III
METODE PENELITIAN

Dalam perancangan kincir air breastshot terdapat berbagai macam
komponen untuk pembuatannya seperti sudu, jari-jari kerangka kincir,
plendes, roda rangka kincir, plat lingkaran samping, plat lingkaran dalam
kincirdan poros. Diameter kincir air breastshot adalah 1 meter.

3.1

Komponen Kincir Air Breastshot

Gambar 3.1 Skema keseluruhan kincir air breastshot

17
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

18

1. Bak Penampung
Bak penampung terbuat dari kayu yang dirangkai sehingga
membentuk sebuah bak dengan berbagai komponen sehingga bak tersebut
tidak bocor dan kuat terhadap tekanan air. Volume bak penampung adalah
1m .
2. Tower
Tower ini digunakan untuk menopang bak air yang akan digunakan
sebagai sumber air ke kanal. Tower juga dapat disetting ketinggian untuk
air sehingga debit air dapat diubah sesuai dengan kebutuhan saat
penelitian.
3. Kolam
Kolam ini dibuat untuk menampung air sehingga didalam proses
menjalankan kincir air dapat berlangsung terus – menerus. Air yang
tertampung dalam kolam akan dinaikkan ke atas dengan menggunakan
pompa air dan akan kembali lagi ke kolam.
4. Kanal Air
Kanal digunakan untuk jalan keluarnya air dari bak penenang sehingga
air tersebut sampai kekincir dan dapat memutar kincir. Kanal ini dapat
diubah sesuai dengan kebutuhan penelitian.
5. Dudukan Kanal

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

19

Dudukan ini digunakan untuk menopang pipa pada kincir air
breastshot dan kanal datar pada kincir air breastshot dengan bahan plat
profil L yang memiliki ukuran 4 x 4 cm. Dudukan ini dapat diset sesuai
dengan kebutuhan yang akan dipakai.
6. Dudukan Kincir
Dudukan pada kincir berguna untuk membantu kincir air agar dapat
berdiri tegak. Didalam komponen dudukan terdapat bearing. Dudukan ini
menggunakan plat dengan profil L dan dengan ukuran yang berbeda –
beda. Tinggi dudukan kincir ini adalah 150 cm.
7. Kincir AirBreastshot
Kincir air breastshot digunakan sebagai alat penelitian sehingga
penelitian dapat berjalan sesuai yang telah direncanakan.

Gambar 3.2 Kincir tampak
samping kanan

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

Gambar 3.3 Kincir tampak
samping kiri

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

20

8. Sudu Kincir
Sudu kincir air breastshot dibuat dengan kemiringan 45° sehingga
diharapkan sudu tersebut dapat terkena air secara efisien dan dapat
menggerakkan kincir. Sudu ini dibuat dengan menggunakan plat tipis
dengan ketebalan 2 mm.
9. Plat Lingkaran Samping
Plat ini digunakan sebagai penutup samping agar air dapat tertampung
sehingga saat air menabrak / mendorong sudu kincir

tenaga dari air

tersebut dapat sepenuhnya digunakan sebagai energi.
10. Roda Kerangka Kincir
Roda kerangka kincir berguna untuk membentuk suatu kincir agar
dapat melingkar sesuai dengan kincir pada umumnya. Dengan roda
tersebut maka kincir dapat berputar secara efisien dan teratur. Pembuatan
roda ini dengan cara di rol sehingga didapat ukuran yang sesuai dengan
diameter pipa besi 20mm.
11. Jari – jari Kincir
Jari – jari pada kincir air breastshot berguna untuk penahan beban
antara kincir dengan poros. Dengan adanya jari – jari ini maka kincir
dapat berdiri tegak dan kokoh.

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

21

12. Plat Lingkaran dalam Kincir
Plat ini berbentuk melingkar datar digunakan untuk menutupi kincir
air

bagian bawah sudu supaya air yang menabrak sudu tidak terbuang

langsung.
13. Plendes
Plendes mempunyai fungsi untuk penguat atau penahan agar hubungan
antara poros dengan jari – jari kincir dapat kuat dan juga sebagai sarana
penghubung sehingga jari – jari dapat menopang kincir air.
14. Pulley
Pulley yang digunakan pada kincir air breastshot mempunyai tipe B
dan memiliki D2 = 22 inch sedangkan untuk pulley pada generator
menggunakan D1 = 8 inch.
15. Poros Kincir
Poros pada kincir air digunakan untuk menopang seluruh komponen
yang ada pada kincir dan untuk meneruskan tenaga bersama-sama dengan
putaran. Poros ini adalah bagian paling penting selain menopang beban
kincir juga digunakan untuk memutar kincir dan kemudian ditransmisikan
untuk menjadi sebuah energi. Poros menggunakan pipa pejal dengan
panjang 45 cm dan diameter 4,5 cm memiliki 1 tingkat yaitu turun
menjadi 4 cm.

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

22

16. Bearing atau Bantalan Poros
Bearing digunakan untuk menahan poros berbeban, beban tersebut
dapat berupa beban aksial atau beban radial. Ukuran diameter bearing
yang dipakai dalam poros kincir air ini adalah 4.5 cm.

Gambar 3.4 Skema alat pendukung pengukuran daya

Gambar 3.5 Skema susunan neraca pegas

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

23

17. Pompa
Alat atau mesin untuk memindahkan atau menaikkan fluida
dengancara mengisap fluida tersebut. Dalam penelitian ini pompa
digunakan untuk menaikkan air ke bak penenang / bak penampung.

Gambar 3.6 Pompa
18. Generator
Untuk mengubah energi putaran poros menjadi energi listrik yang
nantinya akan dihubungkan dengan beban lampu.

Gambar 3.7 Generator

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

24

19. Tachometer
Tachometer adalah suatu piranti yang memberikan output yang
proporsional terhadap kecepatan putar (kecepatan sudut). Pada penelitian
ini tachometer digunakan untuk mengetahui kecepatan putaran kincir air.

Gambar 3.8 Tachometer
20. Susunan beban dengan lampu
Rangkaian lampu ini disusun secara berurutan berfungsi untuk
memberikan variasi beban dalam menguji kincir air.

Gambar 3.9 Susunan Beban Lampu

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

25

21. Neraca Beban
Neraca pegas digunakan untuk mengukur beban pengimbang torsi
dinamis.

Gambar 3.10 Neraca Beban
22. Multimeter
Untuk mengukur tegangan dah kuat arus yang dihasilkan generator.

Gambar 3.11Multimeter

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

3.2

26

Prinsip Kerja Alat
Pada dasarnya prinsip kerja kincir air breastshot hampir sama dengan
kincir air undershot dan overshot. Jarak tinggi jatuhnya tidak melebihi
diameter kincir, arah aliran air yang menggerakkan kincir air disekitar sumbu
poros dari kincir air. Kincir air breastshot ini bekerja bila terdapat energi
potensial yang berupa airyang mengalir dan mengenai sudu kincir. Putaran
dari kincir akan ditransmisikan ke generator sehingga kincir tersebut siap
untuk diambil datanya. Saat kincir mulai berputar maka akan ada nilai putaran
kincir, daya generator dan beban yang dihasilkan oleh putaran kincir tersebut.
Uji coba kincir air breastshot dengan variasi sudu dan ketinggian air
diharapkan dapat seoptimal mungkin didapat hasil yang maksimal.

3.3

Variasi Kincir yang akan Diuji
a. Variasi head( h2 ) 3 meter dan 4 meter.
b. Jumlah sudu pada kincir 8 buah dan 16 buah.

3.4

Variabel yang akanDiukur
a. Tegangan ( V ) yang dihasilkan generator.
b. Kuat arus ( I ) yang dihasilkan generator.
c. Putaran generator( n ).
d. Gaya penyeimbang torsi ( F ).

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

3.5

27

Metode dan Langkah Pengambilan Data
1. Memasang neraca pegas pada tempat yang sudah disiapkan.
2. Merangkai beban lampu dengan generator dan voltmeter.
3. Merangkaian lampu dan dalam posisi saklar off terlebih dahulu, pengujian
dilakukan hingga beberapa variasi beban lampu.
4. Jika semua telah siap kemudian menyalakan pompa.
5. Bila ketinggian air pada bak penenang sudah sesuai dengan yang
diinginkan kemudianpengukuran dapat dilakukan dengan membaca
display yang tertera pada alat pengukur kecepatan air.
6. Mengukur putaran kincir dengan tachometer .
7. Melihat besarnya massa pengimbang yang terukur pada neraca pegas
kemudian dicatat.
8. Mengukur daya yang dihasilkan generator dengan memvariasikan beban
lampu pada kondisi tanpa beban sampai dengan lampu tidak ada yang
menyala bersamaan dengan mengukur tegangan yang dihasilkan.
9. Pengambilan data dilakukan sampai dihasilkan data yang sesuai.
10. Hasil dari penelitian kemudian dicatat.
11. Kemudian mengulang langkah 6 sampai dengan langkah 10 dengan
variasi penelitian yang telah ditentukan.

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Setelah air dalam bak penenang penuh, buka tutup keluaran

Kemudian ukur putaran generator memakai tachometer

Amati nilai massa yang ada pada neraca pegas

Ukur daya memakai multimeter dan variasikan beban lampu

Catat hasil dari data-data yang didapat

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

28

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN

1.1

Data Penelitian
Dalam penelitian kincir air breastshot ini didapat beberapa data dengan
variasi sudu dan head ( h2).

1.1.1

Data penelitian kincir air breastshot dengan jumlah 8 sudu terhadap
ketinggian air 3 meter dan 4 meter
Tabel 4.1.1 Data penelitian 1, ketinggian air 3 meter variasi 8 sudu

Lampu
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20

Tegangan (V)
28,1
20,5
15,7
12,2
9,8
8,2
6,6
5,7
4,8
4,1
3,6

Kuat arus (I)
0
2
3,6
4,9
5,9
6,6
7
7,5
7,8
8
8,2

Beban (kg)
0
1
2
2,75
3,25
3,5
3,75
4
4
4,25
4,25

Putaran generator
(rpm)
252,1
218,4
196
181,3
169,8
162,2
157
151,8
147,7
145,4
142,6

29

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

30

Tabel 4.1.2 Data penelitian 2, ketinggian air 3 meter variasi 8 sudu

Lampu
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20

Tegangan (V)
28,2
20,5
16
12,5
10,1
8,3
7
5,8
4,8
4,3
3,5

Kuat arus (I)
0
2
3,6
5
5,9
6,6
7,2
7,6
7,9
8,1
8,3

Beban (kg)
0
1,25
2
2,75
3,25
3,5
3,75
4
4,25
4,5
4,5

Putaran generator
(rpm)
253,3
219,3
199,3
184,5
173,5
166,8
159,3
155,5
152,4
149,4
144,5

Tabel 4.1.3 Data penelitian3, ketinggian air 3 meter variasi 8 sudu

Lampu
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20

Tegangan (V)
28,2
20,9
15,9
12,8
10,3
8,6
7
5,9
5,2
4,5
4

Kuat arus (I)
0
2
3,7
5
6
6,7
7,3
7,7
8
8,2
8,4

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

Beban (kg)
0
1
2
2,75
3,25
3,5
3,75
4
4,25
4,25
4,5

Putaran generator
(rpm)
253,1
222
209,6
187,5
179
171,7
164
160,2
156,9
152,4
151,7

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

31

Tabel 4.1.4Data penelitian 1, ketinggian air 4 meter variasi 8 sudu

Lampu
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
21

Tegangan (V)
31,6
23,6
18,2
14,7
11,9
9,9
8,4
7,1
6,2
5,5
4,8
4,5

Kuat arus (I)
0
2,0
4,0
5,5
6,6
7,4
8,0
8,5
8,9
9,2
9,5
9,8

Beban (kg)
0,6
1
2,5
3,25
3,75
4
4,25
4,5
4,75
5
5,25
5,25

Putaran generator
(rpm)
283,2
248,6
225,6
211,1
200,2
191,8
186,7
181,4
175,6
173,2
171,9
169,8

Tabel 4.1.5 Data penelitian 2, ketinggian air 4 meter variasi 8 sudu

Lampu
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
21

Tegangan (V)
31,3
23,3
17,8
14,4
11,5
9,7
8,2
6,9
5,9
5,3
4,7
4,4

Kuat arus (I)
0
2,1
4
5,4
6,5
7,3
7,9
8,4
8,8
9,1
9,3
9,4

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

Beban (kg)
0,6
1
2,25
3
3,5
3,75
4,25
4,5
4,5
5
5,25
5,25

Putaran generator
(rpm)
283,6
246,9
225,8
211,1
207,7
192,7
187
181,8
175,4
172,9
170,1
168,9

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

32

Tabel 4.1.6 Data penelitian 3, ketinggian air 4 meter variasi 8 sudu

Lampu
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
21

1.1.2

Tegangan (V)
31,4
23,2
17,9
14,2
11,6
9,5
7,8
6,9
5,8
5
4,4
4,3

Kuat arus (I)
0
2,1
4
5,4
6,4
7,2
8
8,3
8,6
9,1
9,3
9,3

Beban (kg)
0,6
1
2
2,75
3,25
3,75
4
4,25
4,5
5
5
5,25

Putaran generator
(rpm)
282,1
246
222,4
205,4
195,9
186,5
180,9
176,5
172,3
169,5
166,9
166,1

Data penelitian kincir air breastshot dengan jumlah 16 sudu terhadap
ketinggian air 3 meter dan 4 meter
Tabel 4.1.7Data penelitian 1, ketinggian air 3 meter variasi 16 sudu

Lampu
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
21

Tegangan (V)
27,6
20,6
15,9
12,6
10,3
8,3
6,8
5,8
4,8
4,1
3,6
3,4

Kuat arus (I)
0
2,5
4,3
5
6,1
7
7,6
8
8,4
8,6
8,9
9

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

Beban (kg)
0
1
2
3
3,5
3,75
4
4,25
4,5
4,5
4,6
4,75

Putaran generator
(rpm)
259,6
225,5
207
194
184,8
177,3
171,6
167
162,9
160
157,2
156,5

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

33

Tabel 4.1.8 Data penelitian 2, ketinggian air 3 meter variasi 16 sudu

Lampu
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
21

Tegangan (V)
27,5
20,4
15,6
12,4
10,1
8,4
6,7
5,5
4,8
4,2
3,5
3,3

Kuat arus (I)
0
2,5
4,3
5,1
6,2
7
7,5
7,9
8,3
8,5
8,6
8,8

Beban (kg)
0
1
2
3
3,25
3,5
4
4
4,25
4,4
4,5
4,5

Putaran generator
(rpm)
250,5
223,5
206,1
192,9
184,8
179,3
170,8
166,9
162,7
161,1
157,1
156

Tabel 4.1.9 Data penelitian 3, ketinggian air 3 meter variasi 16 sudu

Lampu
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
21

Tegangan (V)
27,5
20,6
16
12,8
10,3
8,6
7,2
6
5,2
4,4
4
3,7

Kuat arus (I)
0
2,5
4,2
4,5
5,1
6,1
7,8
8,1
8,5
8,9
9
9,1

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

Beban (kg)
0
1
2,1
3
3,5
3,75
4
4,25
4,5
4,5
4,75
4,75

Putaran generator
(rpm)
250,3
225,3
209,7
198,2
191,4
184,2
179,9
174,8
172,3
169,6
168,8
168

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

34

Tabel 4.1.10Data penelitian 1, ketinggian air 4 meter variasi 16 sudu

Lampu
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
21

Tegangan (V)
32,4
23,8
18,4
14,4
11,5
9,5
7,7
6,4
5,4
4,5
4
3,8

Kuat Arus (I)
0
2,6
4,6
5,6
6,6
7,5
8
8,4
8,8
9
9,2
9,4

Beban (kg)
0,55
1,25
2,25
3
3,5
4
4,25
4,5
4,5
4,75
4,75
4,75

Putaran generator
(rpm)
295
254,8
233,7
221,4
203,2
196,2
190,1
186,4
181,3
177,8
175,2
173,9

Tabel 4.1.11 Data penelitian 2, ketinggian air 4 meter variasi 16 sudu

Lampu
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
21

Tegangan (V)
32,1
24,2
19
15,5
12,3
10,4
8,5
7,1
6,3
5,3
4,9
4,4

Kuat arus (I)
0
2,6
4,6
5,6
6,8
7,6
8,4
8,8
9,1
9,5
9,8
10,2

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

Beban (kg)
0
1,25
2,5
3
3,75
4
4,5
4,5
4,75
5
5,25
5,25

Putaran generator
(rpm)
292,6
255,7
233,6
219,2
209,6
201,7
193,1
189,9
185,6
180,1
173,8
173,2

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

35

Tabel 4.1.12 Data penelitian 3, ketinggian air 4 meter variasi 16 sudu

Lampu
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
21

4.2.

Tegangan (V)
32,3
24,2
19,2
15,5
12,6
10,6
8,8
7,6
6,4
5,6
4,9
4,7

Kuat arus (I)
0
2,6
4,6
5,8
7
8
8,7
9,2
9,6
9,8
10,2
10,4

Beban (kg)
0
1
2,5
3,1
3,75
4
4,25
4,5
5
5
5,1
5,1

Putaran generator
(rpm)
288
260,3
238,3
235,6
217,6
210
204,1
199,3
194,9
192
188,1
186,7

Perhitungan Data Hasil Penelitian
Dari data penelitian diatas kemudian mencari nilai torsi, daya generator,

putaran kincir, daya kincir dan efisiensi kincir.
4.2.1 Perhitungan Debit
Debit diperoleh dari perhitungan ketinggian air ( h1 ) dari bak
penampung( 0,5 m ) sampai dengan pipa keluaran ( 5 inch = 0,127 m ):
Q =vxA
Jadi :
v

= 2 x g x h1

v

= 2 x 9,81 m

v

= 3,13m⁄s

s²

x 0,5 m

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

36

A = 1 4 x π x D²
A = 1 4 x 3,14 x (0,127 m)²
A = 0,01256 m²

Q =vxA
Q = 3,13m⁄s x 0,01256 m²
Q = 0,0393m³ s

39,3 L s

4.2.2 Perhitungan Torsi Generator
Berikut adalah contoh cara perhitungan torsi :
Perhitungan torsi kincir air breastshot percobaan 1, jumlah 8 sudu
dengan ketinggian 3 meter.
a. Tanpa beban :
T =Fxr
T = 0,6 kg x 0,25 m
T = 0,15 kg.m
b. Beban 2 lampu :
T =Fxr
T = 1 kg x 0,25 m
T = 0,25 kg.m

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

37

4.2.3 Perhitungan Daya Generator
Berikut adalah contoh cara perhitungan daya generator :
Perhitungan torsi kincir air breastshot percobaan 1, jumlah 8 sudu
dengan ketinggian 3 meter.
a. Tanpa beban :
P =VxI
P = 28,1 V x 0 A
P = 0 watt
b. Beban 2 lampu :
P =VxI
P = 20,5 V x 2 A
P = 41 watt
4.2.4 Perhitungan Putaran Kincir
Berikut adalah contoh cara perhitungan putaran kincir :
Perhitungan putaran kincir air breastshot percobaan 1, jumlah 8 sudu
dengan

ketinggian

3

meter.

Dalam

perhitungan

putaran

kincir

menggunakan perbandingan, dimana pulley 1 = 8 inch dan pulley 2 = 22
inch.
a. Tanpa beban :
"

n(

)

=

n(

)

=

n(

)

= 91,67 rpm

"
"
"

x n(

)

x 252,1 rpm

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

38

b. Beban 2 lampu :
"

n(

)

=

n(

)

=

n(

)

= 79,42 rpm

"
"
"

x n(

)

x 218,4 rpm

4.2.5 Perhitungan Daya Kinetik Generator
Dalam penelitian kincir air breastshot ini daya kinetik generator sama
dengan daya kinetik kincir karena diasumsikan tidak adanya rugi – rugi.
Berikut adalah contoh cara perhitungan daya kincir :
Perhitungan torsi kincir air breastshot percobaan 1, jumlah 8 sudu
dengan ketinggian 3 meter.
)=

P(

T(

)

x ω(

)

a. Tanpa beban :
P =Txω
Dengan:

ω=

ω=

(

)

,

= 29.64rad s

Jadi : P = T x ω
= 0,15 (kg.m) x 29,64 rad s
= 4,45 watt

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

39

b. Beban 2 lampu :
P=Txω
(

Dengan ω =

)

,

ω=

= 26,02rad s

Jadi : P = T x ω
= 0,25 (kg.m) x 26,02 rad s
= 6,51 watt
4.2.6 Perhitungan Torsi Kincir
Dalam perhitungan torsi kincir daya yang digunakan adalah daya
kinetik generator sama seperti asumsi 4.2.4.
Berikut adalah perhitungan torsi kincir pada data penelitian 1 dengan 8
buah sudu :
)=

P(
T(

)

T(

(

=

a. Tanpa beban :
T=

ω=

(

)

,

x ω(
)

(

Dengan ω =

)

= 10,78rad s

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

)

)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

40

Jadi : T =
,

=

(

)

= 0,41 kg.m
b. Beban 2 lampu :
T=

(

Dengan ω =

,

ω=

)

= 9,46rad s

Jadi : T =

=

,

(

)

,

= 0,69 kg.m
4.2.7 Perhitu