T1_612011802_BAB IV

BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISIS
Pada bab ini akan dibahas mengenai pengujian alat serta analisis dari hasil
pengujian. Tujuan dilakukan pengujian adalah mengetahui sejauh mana kinerja
hasil perancangan yang telah dibahas pada Bab III serta mengetahui tingkat
keberhasilan setiap spesifikasi yang telah diajukan. Pengujian yang dilakukan
meliputi pengujian perbagian maupun keseluruhan sistem.
4.1
Pengujian Arus Air
Pengujian dilakukan dengan dua cara yaitu dengan cara manual
penghitungan langsung dengan mengukur banyaknya debit air per 15detik
dan kemudian di lakukan sepuluh kali percobaan pada saat pengatur
tegangan menunjukkan level tertinggi untuk mengetahui besar debit
maksimalnya. Yang kedua dengan cara menggunakan flowmeter.
Tabel 4.1 Pengujian Manual Debit Air
Debit Maksimal
Debit Maksimal
(L / 15 detik)
(L / menit)
1
23,4
93,6
2
22,2
88,8
3
23,3
93,2
4
23,5
94
5
22,8
91,2
6
22,7
90,8
7
23,2
92,8
8
22,9
91,6
9
23,6
94,4
10
23,3
93,2
No.
33
Rata-rata debit maksimalnya:
93,6 + 88,8 + 93,2 + 94 + 91,2 + 90,8 + 92,8 + 91,6 + 94,4 + 93,2
10
𝐿
= 92,36
𝑚
Setelah diketahui debit maksimal yaitu 92,36 𝐿⁄𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 langkah
selanjutnya untuk mengetahui daya yang tersedia pada aliran air adalah
3
dengan mengubah menjadi satuan 𝑚 ⁄𝑠.
1 𝐿𝑖𝑡𝑒𝑟 = 1 𝑑𝑚3 = 10−3 𝑚3
92,36
3
3
92,36 𝐿⁄𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 = 92,36 × 10−3 𝑚 ⁄𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 =
× 10−3 𝑚 ⁄𝑠
60
3
𝑄 = 1,54 × 10−3 𝑚 ⁄𝑠
Setelah diketahui besar debit air secara manual lalu dihitung besar daya
maksimal yang dihasilkan oleh aliran air.
𝑃=
1
2
× 𝜌 × 𝑄 × 𝑣 2 ……….. (4.1)
𝑄 = 𝐴 × 𝑣 …………………… (4.2)
𝐴 = 𝜋𝑟 2
𝐴 = 22⁄7 × ( 1,27 × 10−2 )2 = 0,50 × 10−3 𝑚2
𝑄 =𝐴 ×𝑣
3
1,54 × 10−3 𝑚 ⁄𝑠 = 0,50 × 10−3 𝑚2 × 𝑣
3
1,54 × 10−3 𝑚 ⁄𝑠
𝑣=
= 3.08 𝑚⁄𝑠
0,50 × 10−3 𝑚2
𝑃=
1
1
× 𝜌 × 𝑄 × 𝑣 2 = × 1000 × 1,54 × 10−3 × 3,082
2
2
= 7,30 𝑊𝑎𝑡𝑡
Daya fluida air yang tersedia maksimal 7,30 Watt.
Berikut data pengujiannya untuk mencari besar debit air minimal yang
mampu menggerakan turbin pada aliran air yang rendah.
34
Tabel 4.2 Debit Air Minimal TurbinDarrieus
Debit Minimal
Debit Minimal
(L/15detik)
(L/menit)
1
8,2
32,8
2
7,8
31,2
3
8,9
35,6
4
8,5
34
5
9,3
37,2
6
8,5
34
7
8,2
32,8
8
8,8
35,2
9
8,6
34,4
10
9,5
38
Rata2
8,63
34,52
No.
Tabel 4.3 Debit Air Minimal Turbin Gorlov
Debit Minimal
Debit Minimal
(L/15detik)
(L/menit)
1
10,4
41,6
2
10,9
43,6
3
10,2
40,8
4
10,4
41,6
5
10,8
43,2
6
10,2
40,8
7
10,6
42,4
8
9,6
38,4
9
10,9
43,6
10
10,4
41,6
Rata2
10,44
41,76
No.
Tabel 4.4 Debit Air Minimal Turbin Achard
35
Debit Minimal
Debit Minimal
(L/15detik)
(L/menit)
1
12,3
49,2
2
12,8
51,2
3
11,6
46,4
4
11,9
47,6
5
12,1
48,4
6
12,8
51,2
7
11,9
47,6
8
12,4
49,6
9
12,2
48,8
10
12,9
51,6
Rata2
12,29
49,16
No.
Dari data diatas dapat disimpulkan bahwa turbin darrieus memiliki
kemampuan berputar pada aliran yang rendah daripada dua turbin yang lain.
Sedangkan turbin gorlov kurang baik bergerak pada debit aliran yang kecil
dan turbin achard yang merupakan pengembangan dari turbin gorlov mampu
bergerak pada debit aliran terendah dibandingkan dengan turbin gorlov
4.2
Pengujian Modul Pompa Air
Pengujian ini untuk melihat seberapa besar daya yang dipakai oleh
pompa air, untuk mengetahui besar daya maksimal dan minimal pompa
untuk menggerakkan turbin. Cara mengetahui besarnya daya pada pompa
adalah dengan mengamati modul display LCD Voltmeter dan Ampermeter
AC yang sudah dihubungkan pada pengatur debit air.
Tabel 4.5 Pengujian Modul Pompa Air Dengan Turbin Darrieus
36
Debit Maksimal
No.
Debit Minimal
Tegangan
Arus
Daya
Tegangan
Arus
Daya
(V)
(A)
(Watt)
(V)
(A)
(Watt)
1
214
0,67
143,38
115
0,54
62,1
2
222
0,69
153,18
120
0,55
66
3
219
0,69
151,11
117
0,55
64,35
4
215
0,67
144,05
118
0,55
64,9
5
210
0,68
142,8
118
0,55
64,9
6
208
0,67
139,36
120
0,55
66
7
218
0,69
150,42
115
0,54
62,1
8
218
0.69
150,42
117
0,54
63,18
9
220
0,67
147,4
120
0,55
66
10
205
0,68
139,4
119
0,55
65,45
Rata2
214,9
0,68
146.15
117,9
0,55
64,49
Tabel 4.6 Pengujian Modul Pompa Air Dengan Turbin Gorlov
Debit Maksimal
No.
Debit Minimal
Tegangan
Arus
Daya
Tegangan
Arus
Daya
(V)
(A)
(Watt)
(V)
(A)
(Watt)
1
222
0,69
153,18
152
0,57
86,64
2
223
0,69
153,87
148
0,56
82,88
3
218
0,67
146,06
139
0,55
76,45
4
202
0,67
135,34
145
0,56
81,2
5
218
0,67
146.06
130
0,56
72,8
6
221
0,69
152,49
128
0,56
71,68
7
223
0,69
153,87
157
0,58
91,06
8
215
0.67
144,05
144
0,56
80,64
9
222
0,69
153,18
136
0,56
76,16
10
219
0,68
148,92
126
0,56
70,56
Rata2
218,3
0,68
148,7
140,5
0,56
79
Tabel 4.7 Pengujian Modul Pompa Air Dengan Turbin Achard
37
Debit Maksimal
No.
Debit Minimal
Tegangan
Arus
Daya
Tegangan
Arus
Daya
(V)
(A)
(Watt)
(V)
(A)
(Watt)
1
218
0,68
148,24
153
0,57
87,21
2
222
0,69
153,18
162
0,58
93,96
3
221
0,69
152,49
168
0,58
97,44
4
216
0,67
144,72
163
0,58
94,54
5
220
0,69
151,8
180
0,60
108
6
218
0,68
148,24
144
0,57
82,08
7
223
0,69
153,87
159
0,58
92,22
8
222
0.69
153,18
174
0,59
102,66
9
215
0,67
144,05
180
0,60
108
10
219
0,68
148,92
149
0,57
84,93
Rata2
219,4
0,68
149,86
163,2
0,58
95,1
Dari data diatas dapat disimpulkan bahwa daya minimal pompa
menggerakan turbin adalah 64,9 Watt pada saat menggunakan turbin
darrieus. Karena daya yang digunakan pompa sebanding dengan kecepatan
aliran pompa yang dihasilkan, maka terbukti bahwa turbin darrieus dapat
bergerak pada kecepatan aliran yang terendah.
4.3
Pengujian Output Generator dan Regulator
Pengujian keluaran tegangan dan arus generator tanpa beban dan
dengan beban, yang dimaksud beban sendiri yaitu dimana saat semua modul
digabungkan regulator dan akumulator dilihat perubahan tegangan dan arus
pada keluaran dari generator dan regulator yang sudah diberi beban
akumulator. Berikut hasil pengujian dengan beban regulator yang sudah
diatur besar tegangannya menjadi 14,5 V dan akumulator 12V 1,2 Ah.
Tabel. 4.8 Pengujian Output Generator Tanpa Beban Turbin Darrieus
38
Debit Maksimal
No
Voltmeter 1 (V)
Ampermeter 1 (A)
1
3,9
0
2
3,9
0
3
4,2
0
4
4,4
0
5
4,0
0
6
4,1
0
7
3,8
0
8
3,9
0
9
4,1
0
10
4,6
0
Rata2
4,09
0
Tabel. 4.9 Pengujian Output Generator Tanpa Beban Turbin Gorlov
Debit Maksimal
No
Voltmeter 1 (V)
Ampermeter 1 (A)
1
5,8
0
2
4,9
0
3
4,8
0
4
4,4
0
5
4,9
0
6
4,4
0
7
5,8
0
8
5,9
0
9
4,5
0
10
4,9
0
Rata2
5,03
0
Tabel. 4.10 Pengujian Output Generator Tanpa Beban Turbin Achard
39
Debit Maksimal
No
Voltmeter 1 (V)
Ampermeter 1 (A)
1
4,7
0
2
4,6
0
3
4,2
0
4
4,4
0
5
4,0
0
6
4,4
0
7
4,9
0
8
4,9
0
9
4,9
0
10
4,4
0
Rata2
4,54
0
Data yang dihasilkan tidak stabil dikarenakan pengaruh dari getaran,
belt pulley, posisi semburan pompa dan pengaruh turbin itu sendiri, dari data
diatas juga dapat diambil kesimpulan bahwa turbin gorlov menghasilkan
output tegangan generator terbesar.
Tabel. 4.11 Pengujian Output Generator Dengan Beban Regulator Turbin
Darrieus
Debit Maksimal
No
Voltmeter 1
Ampermeter 1
Voltmeter2
Ampermeter2
(V)
(A)
(V)
(A)
1
2,76
0,01
14,6
0
2
2,76
0,01
14,5
0
3
2,76
0,009
14,5
0
4
2,76
0,008
14,6
0
5
2,76
0,01
14,6
0
6
2,76
0,01
14,6
0
7
2,76
0,008
14,6
0
8
2,76
0,01
14,6
0
9
2,76
0,009
14,5
0
40
10
2,76
0,01
14,6
0
Rata2
2,76
0,0094
14,57
0
Tabel. 4.12 Pengujian Output Generator Dengan Beban RegulatorTurbin
Gorlov
Debit Maksimal
No
Voltmeter 1
Ampermeter 1
Voltmeter2
Ampermeter2
(V)
(A)
(V)
(A)
1
2,76
0,008
14,6
0
2
2,76
0,008
14,5
0
3
2,76
0,007
14,5
0
4
2,76
0,008
14,6
0
5
2,76
0,009
14,6
0
6
2,76
0,007
14,6
0
7
2,76
0,008
14,6
0
8
2,76
0,008
14,6
0
9
2,76
0,009
14,5
0
10
2,76
0,009
14,6
0
Rata2
2,76
0,0081
14,57
0
Tabel. 4.13 Pengujian Output Generator Dengan Beban Regulator Turbin
Achard
Debit Maksimal
No
Voltmeter 1
Ampermeter 1
Voltmeter2
Ampermeter2
(V)
(A)
(V)
(A)
1
2,76
0,007
14,6
0
2
2,76
0,008
14,5
0
3
2,76
0,009
14,5
0
4
2,76
0,008
14,6
0
5
2,76
0,008
14,6
0
6
2,76
0,009
14,6
0
7
2,76
0,007
14,6
0
8
2,76
0,008
14,6
0
41
9
2,76
0,009
14,5
0
10
2,76
0,01
14,6
0
Rata2
2,76
0,0083
14,57
0
Dari data diatas tegangan pada voltmeter yang pertama menjadi turun
2,76 volt dari yang semula diatas 3v dikarenakan dibebani dengan regulator
yang memiliki tegangan referensi minimalnya 2,76 volt, voltmeter yang
kedua menunjukan besarnya tegangan keluaran dari regulator yang
sebelumnya sudah diatur pada tegangan 14,5 volt.
Tabel. 4.14 Pengujian Output Generator Dengan Beban Regulator dan
Akumulator Turbin Darrieus
Debit Maksimal
No
Voltmeter 1
Ampermeter 1
Voltmeter2
Ampermeter2
(V)
(A)
(V)
(A)
1
2,76
0,04
11,9
0,016
2
2,76
0,03
11,9
0,009
3
2,76
0,01
11,9
0,01
4
2,76
0,03
11,9
0,008
5
2,76
0,01
11,9
0,013
6
2,76
0,01
11,9
0,014
7
2,76
0,04
11.9
0,012
8
2,76
0,03
11,9
0,014
9
2,76
0,01
11,9
0,015
10
2,76
0,02
11,9
0,013
Rata2
2,76
0,023
11,9
0,012
Tabel. 4.15 Pengujian Output Generator Dengan Beban Regulator dan
Akumulator Turbin Gorlov
42
Debit Maksimal
No
Voltmeter 1
Ampermeter 1
Voltmeter2
Ampermeter2
(V)
(A)
(V)
(A)
1
2,76
0,018
11,9
0,009
2
2,76
0,017
11,9
0,008
3
2,76
0,009
11,9
0,007
4
2,76
0,018
11,9
0,009
5
2,76
0,014
11,9
0,009
6
2,76
0,015
11,9
0,01
7
2,76
0,018
11.9
0,01
8
2,76
0,017
11,9
0,009
9
2,76
0,019
11,9
0,009
10
2,76
0,012
11,9
0,01
Rata2
2,76
0,015
11,9
0,009
Tabel. 4.16 Pengujian Output Generator Dengan Beban Regulator dan
Akumulator Turbin Achard
Debit Maksimal
No
Voltmeter 1
Ampermeter 1
Voltmeter2
Ampermeter2
(V)
(A)
(V)
(A)
1
2,76
0,06
11,9
0.009
2
2,76
0,04
11,9
0.01
3
2,76
0,03
11,9
0.01
4
2,76
0,01
11,9
0.008
5
2,76
0,02
11,9
0,01
6
2,76
0,04
11,9
0,01
7
2,76
0,03
11.9
0,01
8
2,76
0,01
11,9
0,008
9
2,76
0,02
11,9
0,009
10
2,76
0,01
11,9
0,008
Rata2
2,76
0,027
11,9
0,0092
43
Gambar 4.1 Realisasi Display 7 Segmen
Dari data diatas dapat disimpulkan bahwa akumulator tidak dapat
terisi karena arus yang masuk hanya sebesar 0,01 A, arus minimal aki dapat
terisi adalah 10% dari besarnya kapasitas aki, kapasitas aki 1,2Ah sehingga
besar arus minimal aki dapat terisi adalah 0,12 A [3]. Daya rata-rata dengan
beban aki dari ketiga turbin dalah 0,12 Watt.
Tabel. 4.17 Tabel Hasil Percobaan Keseluruhan Turbin
Dengan beban Akumulator
Dari data diatas dapat disimpulkan bahwa turbin gorlov memiliki
efisiensi daya tertinggi dibandingkan turbin darrieus dan achard dikarenakan
pada saat debit maksimal mampu menghasilkan putaran sudut yang besar
sehingga mempengaruhi besarnya tegangan pada generator, sedangkan
turbin darrieus mampu tepat akan bergerak pada debit air terkecil
dibandingkan turbin gorlov dan achard, sedangkan turbin achard dari hasil
pengamatan memiliki kelebihan menghasilkan getaran paling kecil
dibanding dengan turbin lainnya.
44
4.4
Pengujian Daya Maksimal Pada Generator
Mencari daya maksimal pada generator dengan cara memberi beban
pada keluaran dari boost regulator yang sudah di atur tegangan keluarannya
sebesar 12 V yang kemudian di beri beban yang di ubah-ubah sehingga
didapat daya maksimal yang diinginkan.
Berikut hasil besarnya tegangan dan arus dengan beban yang diubahubah untuk mencari daya maksimal pada keluaran generator dengan
menggunakan turbin achard.
Tabel 4.18. Tabel Daya Maksimal Keluaran Regulator Dengan Beban
Resistor
Beban Resistor
Voltase (V)
Arus (mA)
Daya (Watt)
12
1,1
60
0,066
22
1,6
60
0,096
33
1,9
40
0,076
47
2,2
30
0,066
56
0,6
80
0,048
68
0,6
80
0,048
82
7,2
9
0,064
120
0,8
69
0,055
150
3,8
20
0,076
220
5,2
18
0,093
330
1,8
42
0,075
470
6,8
12
0,081
560
6,7
10
0,067
680
6,2
8
0,049
820
8,8
8
0,070
1K
8,5
7
0.059
2K
11,2
3
0,033
3,2K
11,8
2
0,023
6,8K
12
1
0,012
(Ohm)
45
Dari data keluaran regulator diatas didapatkan daya maksimal pada beban
22 Ohm sebesar 0,096 Watt atau 96 mWatt. Kemudian di lakukan pengukuran
keluaran kepada ketiga turbin untuk dilihat berapa daya rata rata yang dihasilkan
dari ketiga turbin yang digunakan.
Sebelum melihat data keluaran tegangan dan arus dari setiap turbin dengan
beban resistor 22 Ohm, akan dijelaskan terlebih dahulu pengukuran Voltase 1
adalah pengukuran tegangan pada generator, voltase 2 adalah pengukuran
tegangan pada regulator 12V DC, arus 1 adalah pengukuran arus pada generator
sedangkan arus 2 adalah pengukuran arus pada regulator.
Tabel 4.19 Tabel Tegangan dan Arus pada Generator dan Regulator Dengan
Beban Resistor pada Turbin Darrieus
Pengukuran
Kondisi
Tanpa Beban
Beban
Regulator
Voltase 1 (V)
Voltase 2 (V)
Arus 1 (mA)
Arus 2 (mA)
4,8
0
0
0
3,8
12
10,2
0
1,2
1,1
57,4
52,4
Beban
Regulator dan
Resistor 22
Ohm
Tabel 4.20 Tabel Tegangan dan Arus pada Generator dan Regulator Dengan
Beban Resistor pada Turbin Gorlov
Pengukuran
Kondisi
Tanpa Beban
Beban
Regulator
Voltase 1 (V)
Voltase 2 (V)
Arus 1 (mA)
Arus 2 (mA)
5,4
0
0
0
3,8
12
14,8
0
1,5
1,2
60,4
70,4
Beban
Regulator dan
Resistor 22
Ohm
46
Tabel 4.21 Tabel Tegangan dan Arus pada Generator dan Regulator Dengan
Beban Resistor pada Turbin Achard
Pengukuran
Kondisi
Tanpa Beban
Beban
Regulator
Voltase 1 (V)
Voltase 2 (V)
Arus 1 (mA)
Arus 2 (mA)
5,2
0
0
0
3,8
12
13,2
0
1,1
1,3
62,3
50,4
Beban
Regulator dan
Resistor 22
Ohm
Dari keseluruhan data diatas dapat diambil kesimpulan bahwa turbin gorlov
pada saat tanpa beban mampu menghasilkan tegangan pada generator paling baik
dibandingkan dengan turbin yang lain. Sedangkan turbin darrieus mampu
bergerak pada fluida aliran yang paling kecil dibandingkan turbin gorlov dan
achard. Turbin achard dari hasil pengamatan memiliki kelebihan menghasilkan
getaran yang kecil dibandingkan turbin lainnya dan mampu bergerak pada fluida
aliran terkecil lebih baik dari pada turbin gorlov dikarenakan turbin achard adalah
turbin pengembangan dari gorlov yang memiliki kekurangan tidak mampu
bergerak pada aliran air yang rendah.
47