PERANCANGAN KINCIR AIR TERAPUNG SUMBU HORIZONTAL 8 BLADES DENGAN MENGGUNAKAN HYDROFOIL NACA

Ardhiant Octavianus, M.K. Herliansyah, ST., MT., Ph.D.

2011 | Tesis | S2 Mag.Sistem Teknik

Listrik adalah suatu sumber daya yang paling banyak digunakan sekarang ini karena memiliki banyak fungsi, diantaranya dalam menunjang kehidupan manusia. Selain mengandalkan pembangkit berbahan bakar fosil dan batu bara dalam jumlah yang terbatas di alam, salah satu aplikasi yang diarahkan adalah pemanfaatan energi terbarukan. Salah satu sumber energi terbarukan yang sangat berpotensi di Indonesia adalah pemanfaatan energi air. Ada beberapa tujuan yang dicapai dalam penelitian ini yaitu merancang hydrofoil NACA 0024 pada kincir air, membuat prototipe kincir air, menganalisa perubahan efisiensi akibat perancangan hydrofoil dengan modifikasi lima jenis sudut (0 o , 10 o , 20 o , 30 o and 40 o ) dan menguji performa kincir pada sudut yang mencapai efisiensi maksimum. Tahap awal merancang hydrofoil NACA 0024 adalah menentukan titik – titik koordinat NACA. Desain blade dengan panjang 49 cm dan lebar 19 cm akan dirangkai menjadi kincir air sumbu horizontal dengan diameter 75 cm. Jumlah blade 8 buah. Sistem transmisi yang digunakan adalah sistem transmisi satu tingkat. Variabel utama yang diteliti adalah torsi dan efisiensi kincir. Parameter performa yang diteliti adalah arus, tegangan, putaran kincir, putaran generator, daya output, frekuensi generator dan efisiensi generator. Efisiensi maksimum dicapai pada sudut pemasangan blade 40 o sebesar 11,40%. Besar torsi yang dihasilkan dari pengukuran 20,58 Nm dan potensi daya yang dibangkitkan sebesar 81,85 Watt. Bila diasumsikan blade dalam kondisi diam ketika dilewati air dengan kecepatan 1,9 m/s, maka blade mempunyai gaya dorong sebesar 524,481 N dan gaya angkat 12,144 N dengan computation fluid dynamic menggunakan Fluent. Pengujian performa kincir dengan pembebanan listrik menghasilkan daya sebesar 203 Volt pada kondisi tanpa beban dan menghasilkan daya listrik maksimum sebesar 17,87 Watt dengan besar tegangan 178,6 Volt, arus 0,13 A, putaran kincir 37 rpm, putaran generator 780 rpm, frekuensi 25,3 Hz dan efisiensi generator mencapai 21,83%.

Electricity is a resource of the most widely used today because it has many functions, including in support of human life. In addition to relying on fossil fuel and coal in limited amounts in nature, one application is directed is the utilization of renewable energy. One source of renewable energy that is potentially in Indonesia is the utilization of water energy. There are several objectives achieved in this research is designing a hydrofoil of NACA 0024 on a waterwheel, build a prototype of waterwheel, analyze the changes in efficiency with five different types of angles (0 o , 10 o , 20 o , 30 o and 40 o ) and test the performance of waterwheel on the angle to achieve maximum efficiency. The initial stage of designing the hydrofoil of NACA 0024 is determining the coordinates of NACA. Blade design with a length of 49 cm and width of 19 cm will be assembled into a horizontal axis of waterwheel with a diameter of 75 cm. Number of blade 8 pieces. Transmission system used is one level transmission system. The main variables studied are the torque and efficiency of waterwheel. Performance parameters studied were current, voltage, waterwheel rotation, rotation of generator, power output, frequency of generator and generator efficiency. Maximum efficiency which achieved at an angle of 40 o blade installation was 11,40%. Value of torque achieved from the measurement was 20,58 Nm and the potential power was achieved at 81,85 Watts. Assuming the blade in static condition when bypassed the water with speed of velocity 1,9 m/s, the blade had drag force at 524,481 N and lift force at 12,144 N with computation fluid dynamics using Fluent. Testing performance with electrical loading resulted voltage was 203 Volts at no-load conditions and produced a maximum electric power at 17,87 Watts with a voltage at 178,6 Volts, the current was 0,13 A, the rotation of waterwheel was 37 rpm, 780 rpm rotation of generator, frequency was 25,3 Hz and generator efficiency reached 21,83%.

Kata Kunci : Hydrofoil, Efisiensi, Performa Kincir