Laporan Praktikum Air [PDF]

Citation preview

0



LAPORAN PRAKTIKUM ENERGI DAN ELEKTRIFIKASI PERTANIAN



diajukan untuk Memenuhi Tugas Matakuliah Energi dan Elektrifikasi Pertanian Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Jember



Oleh: Nama NIM Kelas Acara Asisten



: Almanda Yashinta K. : 171710201061 : TEP B : Energi Air : Nadira Janna Ramadhani



LABORATORIUM ENERGI OTOMASI DAN INSTRUMENTASI JURUSAN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS JEMBER 2019



1



BAB 1. PENDAHULUAN



1.1 Latar Belakang Air merupakan sumber energi yang sangat mudah ditemui karena di Indonesia banyak dijumpai sungai dan danau air tawar yang dapat menjadi modal utama untuk pengembangan energi air. Air memiliki energi potensial gravitasi dan energi kinetik yang mampu dimanfaatkan menjadi energi alternatif bagi kehidupana manusia. Namun, dengan adanya pemanfaatan sungai dan danau sebagai energi alternatif harus tetap menjaga keseimbangan ekosistem lingkungan agar tidak mengganggu kelangsungan ekosistem. Air dapat dimanfaatkan menjadi enegri alternatif karena terdapat energi potensial gravitasi dan energi kinetik yang dapat digunakan untuk menggerakkan turbin atau kincir air. Pemanfaatan turbin pada umumnya digunakan untuk membangkitkan energi listrik karena adanya energi kinetik pada aliran air. Sedangkan energi potensial gravitasi pada air dapat dicerminkan karena letak air pada ketinggian tertentu yang dijumpai di air terjun. Praktikum air ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana energi air dapat diubah menjadi bentuk energi lain. Energi yang digunakan merupakan energi terbarukan, sehingga dapat digunakan dalam jangka panjang dan juga ramah lingkungan. 1.2 Tujuan Tujuan dari praktikum energi air adalah sebagai berikut. 1. Mahasiswa mampu memahami adanya konversi energi listrik yang dapat diubah menjadi energi potensial gravitasi berupa perpindahan air. 2. Mahasiswa mampu menghitung perubahan yang terjadi, mengkombinasikan beberapa peralatan pertanian yang berkaitan dengan pompa. 1.3 Manfaat Manfaat dari praktikum energi air ini adalah sebagai berikut. 1. Dapat memahami perpindahan air yang berasal dari konversi energi listrik menjadi energi potensial gravitasi.



2



2. Dapat



mengetahui



cara



menghitung



perubahan



yang



terjadi,



mengkombinasikan beberapa peralatan pertanian yang berkaitan dengan pompa.



3



BAB 2. METODOLOGI



2.1 Waktu dan Tempat Praktikum energi air dilaksanakan pada hari Rabu, 3 April 2019 pukul 08.00 WIB. Praktikum dilaksanakan di Laboratorium Energi Otomasi dan Instrumentasi, Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Jember. 2.2 Alat dan Bahan 2.2.1 Alat Alat yang digunakan pada praktikum energi matahari sebagai berikut. a. Pompa air listrik b. Drum atau timba c. Meteran d. Selang e. Volt meter f. Ampermeter g. Gelas ukur h. Stopwatch 2.2.2 Bahan Bahan yang digunakan pada praktikum energi matahari adalah air.



4



2.3 Prosedur Kerja Prosedur kerja praktikum energi air adalah sebagai berikut. Mulai



Menyiapkan alat dan bahan



Mengisi timba dengan air



Menghubungkan pompa air dengan listrik



Mengalirkan air ke dalam gelas ukur sampai volume 500 ml dengan jarak antara ujung selang dengan permukaan air 20, 30, 40, 50 dan 60 cm dengan 3 kali pengulangan



Mengukur tegangan, arus listrik, dan interval waktu



Mencatat hasil pengukuran tegangan, arus listrik dan interval waktu



Data hasil praktikum



Selesai Gambar 2.1 Diagram alir praktikum energi air



5



BAB 3. HASIL DAN PEMBAHASAN



3.1 Hasil Pengukuran Tabel 3.1 Tegangan arus, daya, waktu, volume, dan debit pada pompa air No



1



2



3



4



5



Teg. (Volt) V



Arus (Amp) I



Daya (Watt) P in



190,1 199,4 197,6 191,6 190,6 199,3 197,2 186,9 192,1 199,5 195,0 191,5 192,9 196,4 187,3



0,37 0,37 0,38 0,37 0,37 0,38 0,38 0,37 0,36 0,37 0,37 0,37 0,36 0,37 0,36



70,34 73,78 75,09 70,89 70,52 75,73 74,94 69,15 69,16 73,82 72,15 70,86 69,44 72,67 67,43



Tinggi (m) h



0,2



0,3



0,4



0,5



0,6



Waktu (detik) T 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3



10,00 8,96 8,81 9,50 9,25 9,09 9,84 9,41 9,35 9,46 10,37 9,59 10,94 10,37 10,75



Volume (cm3) V



500



500



500



500



500



Debit (cm3/s) Q 50,00 55,80 56,75 52,63 54,05 55,01 50,81 53,13 53,48 52,85 48,22 52,14 45,70 48,22 46,51



Q ratarata (cm3s) 54,19



53,90



52,47



51,07



46,81



3.2 Gambar Pipa Saluran Air



Gambar 3.1 Pipa Saluran Air



Qϒh (Watt) P out 0,196 0,219 0,222 0,309 0,318 0,323 0,398 0,417 0,419 0,518 0,473 0,511 0,537 0,567 0,547



Qϒh ratarata



0,212



0,317



0,411



0,500



0,550



Eff (%) 0,0028 0,003 0,003 0,0044 0,0045 0,0043 0,0053 0,006 0,0061 0,007 0,0065 0,0072 0,0077 0,0078 0,0081



Eff ratarata (%)



0,0029



0,0044



0,0058



0,0069



0,0079



6



3.3 Hubungan antara Daya dengan Ketinggian Hubungan Ketinggian dengan Daya



Daya (watt)



0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,1



0,2



0,3



0,4



0,5



0,6



0,7



Tinggi (m)



Gambar 3.2 Grafik Hubungan Ketinggian dengan Daya Berdasarkan grafik di atas dapat diketahui bahwa hubungan tinggi dengan daya adalah berbanding lurus. Semakin tinggi ketinggian selang maka semakin besar daya yang diperlukan. Hal tersebut sesuai dengan persamaan daya, yaitu sebagai berikut: P=𝑄.𝜌.𝑔.ℎ Keterangan: P = Daya (Watt) Q = Debit air (m3/s) 𝜌 = Massa jenis air (1000 kg/m3) g = Gravitasi bumi (9,8 m/s2) h = Tinggi jatuh air (m) (Antara, 2015). Pada ketinggian 0,2 m daya yang diperlukan sebesar 0,212 watt, ketinggian 0,3 m sebesar 0,317 watt, ketinggian 0,4 m sebesar 0,411 watt, ketinggian 0,5 m sebesar 0,5 watt, dan ketinggian 0,6 m sebesar 0,55 watt.



7



3.4 Hubungan Ketinggian dengan Debit



Debit (cm3/s)



Hubungan Ketinggian dengan Debit 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 0,1



0,2



0,3



0,4



0,5



0,6



0,7



Tinggi (m)



Gambar 3.3 Grafik Hubungan Ketinggian dengan Debit Berdasarkan grafik di atas dapat diketahui bahwa hubungan ketinggian dengan debit adalah berbanding terbalik. Semakin tinggi ketinggian pipa maka debit air yang dihasilkan semakin rendah. Hal ini sesuai dengan pernyataan menurut Muchtar (2011) yang menyatakan bahwa, “semakin tinggi elevasi ketinggian dari intake ke pipa keluar, maka semakin kecil debit yang dihasilkan.” Berdasarkan grafik di atas pada ketinggian 0,2 m debit air yang dihasilkan sebesar 54,19 cm3/s, pada ketinggian 0,3 m sebesar 53,90 cm3/s, pada ketinggian 0,4 m sebesar 52,47 cm3/s, pada ketinggian 0,5 m sebesar 51,07 cm3 /s, dan pada ketinggian 0,6 m sebesar 46,81 cm3/s. 3.5 Faktor Perbedaan Efisiensi Pompa Efisiensi pompa didapatkan dari persamaan



𝑃 𝑜𝑢𝑡 𝑃 𝑖𝑛



x 100%. Efisiensi pompa



berbanding lurus dengan ketinggian dan debit aliran air. Semakin besar nilai ketinggian dan debit air maka Pout akan semakin besar. Sedangkan pada Pin berbanding lurus dengan tegangan dan arus listrik. Semakin besar tegangan dan arus yang keluar maka Pin juga semakin besar. Oleh sebab itu, nilai efisiensi pompa dipengaruh oleh ketinggian, waktu, debit, tegangan dan kuat arus. 3.6 Contoh Penerapan Energi Air di Bidang Pertanian Terdapat beberapa penerapan energi air pada bidang pertanian dan kehidupan sehari-sehari yaitu sebagai berikut.



8



1.



PLTA Pembangkit



Listrik



Tenaga



Air



(PLTA)



adalah pembangkit



yang



mengandalkan energi potensial dan kinetik air untuk menghasilkan energi listrik. Saluran irigasi yang terdapat di daerah pertanian-pertanian di pedesaan mempunyai potensi untuk dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik. Aliran air di saluran irigasi mempunyai kestabilan aliran debit lebih stabil dibandingkan dengan aliran debit air di sungai. Debit air di aliran irigasi relatif tidak terpengaruh oleh perubahan musim atau cuaca. Kondisi ini sangat menguntungkan untuk pemanfaatan pembangkit listrik yang menuntut kesinambungan suplai air yang tinggi. Pemanfaatan energi potensial air yang dihasilkan dari perbedaan ketinggian pada saluran irigasi dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan pembangkit lisrtrik tenaga air (Febijanto, 2008). Biaya listrik tenaga air relatif rendah yang menjadikan sumber yang kompetitif untuk energi terbarukan. Bentuk utama dari pembangkit listrik tenaga air ini adalah generator yang dihubungkan ke turbin yang digerakkan oleh tenaga kinetik dari air yang nantinya dikonversi oleh generator menjadi energy listrik. 2.



PLTMH Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hido (PLTMH) merupakan pembangkit



listrik yang tidak jauh berbeda dengan prinsip kerja dan cara kerja dari PLTA namu dalam kapasitas kecil. Untuk membuat PLTHM perlu dilakukan penelitian mengenai debit yang tersedia serta berapa jumlah energi dan daya yang terbangkitkan di lokasi tersebut. Prinsip kerja PLTMH adalah memanfaatkan beda tinggi dan jumlah air per detik yang ada pada aliran sungai. Air yang mengalir melalui intake dan diteruskan oleh saluran pembawa hingga penstock, akan memutar poros turbin sehingga menghasilkan energi mekanik. Turbin akan memutar generator dan menghasilkan listrik (Hanggara dan Irvani, 2017). 3.



Irigasi Irigasi merupakan suatu usaha pertanian yang dilakukan untuk menyalurkan



air secara buatan dari sumber air (hulu) sampai ke areal persawahan. Sumber daya air yang cukup sangat dibutuhkan untuk mengairi lahan pertanian. Irigasi sangat berpengaruh dalam kesuksesan hasil panen petani ketika musim kemarau datang. Jika tidak ada irigasi, maka petani akan kesulitan memenuhi kebutuhan air tanaman



9



ketika musim kemarau, maka dari itu petani sangat membutuhkan irigasi sabagai sumber daya air yang dapat terus menjaga kestabilan pangan masyarakat Indonesia secara khusus.



10



BAB 4. PENUTUP



4.1 Kesimpulan Berdasarkan pembahasan di atas dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut. 1. Hubungan antara daya dengan ketinggian yaitu berbanding lurus, semakin tinggi suatu letak posisi air maka daya yang dibutuhkan semakin besar. 2. Hubungan antara debit denga ketinggian yaitu berbanding terbalik, semakin tinggi letak ketinggian suatu air maka nilai debit akan semakin turun. 3. Terdapat beberapa contoh penerapan energi air untuk bidang pertanian dan kehidupan sehari-hari yaitu PLTA, PLTMH, dan irigasi. 4.2 Saran Saran untuk praktikum energi air selanjutnya lebih baik dilakukan pengecekan terhadap alat-alat yang akan digunakan agar tidak terjadi kemoloran waktu pada saat praktikum.



11



DAFTAR PUSTAKA



Antara, I. 2015. Hubungan Tenaga Air Terhadap Keluaran Daya Listrik dan Aspek Ekonomis di PLTMH Gunung Sawur 2 Lumajang. Malang: Fakultas Teknik. Febijanto, I. 2008. Pemanfaatan Potensi Tenaga Air di Saluran Irigasi Banjarcahyana, Kabupaten Banjarnegara, Propinsi Jawa Tengah Sebagai Usaha Pengurangan Emisi Gas Rumah Kaca. Jurnal Teknik Lingkungan. 9(3): 277-278. Hanggara, I. dan H. Irvani. 2017. Potensi PLTMH (Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro) di Kecamatan Ngantang Kabupaten Malang Jawa Timur. Jurnal Reka Buana. 2(2): 150. Muchtar, Z. 2011. Pengaruh Diameter Pipa Keluar dan Dimensi Bak Penampung Pada Aliran Air Sistem Vacum. Jurnal Teknik Sipil. 6(2): 8.



12



LAMPIRAN



Pompa air



Meteran



Stopwatch



Amperemeter



Gelas ukur