KINCIR AIR SEDERHANA

A. Tujuan 

1. Mengetahui cara kerja kincir air

B.  Alat dan Bahan.

1. kaleng minuman bekas

2. sedotan

3. nampan

4. stik ice cream

5. gunting

6. tutup botol

7. tang

8. gunting

9. lem tembak

10. pisau

C.  Teori Dasar

1. Kincir Air

Kincir air adalah komponen putaran air yang memberikan energi pada poros yang berputar, sehingga kincir air merupakan sarana untuk merubah energi air menjadi energi mekanik berupa torsi pada poros kincir. Ada beberapa tipe kincir air yang setidaknya haruslah pembaca ketahui bersama, salah satu diantaranya ialah Kincir air overshot, dimana untuk kincir air ini sendiri bekerja bilamana air yang mengalir jatuh ke dalam bagian sudu-sudu daripada sisi bagian atas, dan karena hal tersebut disebabkan oleh gaya berat air pada suatu roda kincir berputar.

Kincir air merupakan sarana untuk merubah energi air menjadi energi mekanik berupa torsi pada poros kincir. Ada beberapa tipe kincir air yaitu:

1. kincir air overshot

Kincir air overshot adalah kincir air yang paling banyak digunakan dibandingkan dengan jenis kincir air yang lain. Ada kincir air overshot bekerja bisa air yang mengalir jatuh kedalam bagian sudu sudu sisi bagian atas, dan karena gaya berat air roda kincir berputar.

Keuntungan:

1. Tingkat efisiensi yang tinggi dapat mencapai 85%.

2. Tidak membutuhkan aliran yang deras.

3. Konstruksi yang sederhana

4. Mudah dalam perawatan

5. Teknologi yang sederhana mudah diterapkan di daerah yang terisolir

Kerugian:

1. Karena aliran air berasal dari atas maka biasanya reservoir air atau bendungan air, sehingga memerlukan investasi yang lebih banyak.

2. Tidak dapat diterapkan untuk mesin putaran tinggi

3. Membutuhkan ruang yang lebih luas untuk penempatan

4. Daya yang dihasilkan relatif kecil.

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.

Keuntungan:

1. Konstruksi lebih sederhana

2. Lebih ekonomis

3. Mudah untuk dipindahkan

Kerugian

1. Efisiensi kecil

2. Daya yang dihasilkan relatif k

3. Cara kerja kincir air

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 under shot

Keuntungan:

1. Tipe ini lebih efisien dari tipe under shot

2. Dibandingkan tipe overshot tinggi jatuhnya lebih pendek

3. Dapat diaplikasikan pada sumber air aliran datar

Kerugian

1. Sudu-sudu dari tipe ini tidak rata seperti tipe undershot (lebih rumit)

2. Diperlukan dam pada arus aliran datar

3. Efisiensi lebih kecil dari pada tipe overshot

4. Kincir Air Tub

 Kincir air Tub 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 kinetic.

Keuntungan:

1. Memiliki konstruksi yang lebih ringkas

2. Kecepatan putarnya lebih cepat

Kerugian

1. Tidak menghasilkan daya yang besar

2. Karena komponennya lebih kecil membutuhkan tingkat ketelitian yang lebih teliti.

2. Turbin

Turbin adalah salah satu penghasil tenaga terbersih, menggantikan pembakaran bahan bakar fosil dan menghapuskan limbah nuklir. Turbin menggunakan energi terbarukan dan didesain untuk beroperasi dalam jangka waktu puluhan tahun. Turbin memproduksi sumber energi listrik dunia dengan jumlah yang besar. Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan secara luas untuk tenaga industri untuk jaringan listrik. Sekarang lebih umum dipakai untuk Generator listrik. Turbin kini dimanfaatkan secara luas dan merupakan sumber energi yang dapat diperbaharukan.

a. Turbin Air

Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan secara luas untuk pembangkit tenaga listrik. Turbin air mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis. Energi mekanis diubah dengan generator listrik menjadi tenaga listrik. Berdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis, turbin air dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin impuls dan turbin reaksi.

b. Turbin Impuls

Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pda nozle. Air keluar POLBAN OLBAN nozle yang mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu turbin. Setelah membentur sudu arah kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan momentum (impulse). Akibatnya roda turbin akan berputar. Turbin impuls adalah turbin tekanan sama karena aliran air yang keluar dari nosel tekanannya adalah POLBAN POLBAN sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi kecepatan

 Pada hakekatnya untuk suatu prinsip kerja daripada listrik tenaga air ini adalah mengupayakan atau mengubah energi yang terdapat pada air yang mengalir di dalam sungai atau laut menjadi energi mekanik dimana kemudian energi mekanik inilah mampu diubah menjadi suatu bentuk pada energi listrik. Alat utama yang selalu dibutkan dalam pembuatan kincir air adalah turbin dan juga generator. Kedua alat turbin dan juga generator ini tidak boleh dilupakan dalam pembuatan kincir air. Deskripsi Cara Kerja ini membutukan suatu bentuk Alat utama pada pembangkit listrik tenaga air adalah berupa turbin dan generator lalu air yang telah mampu ditampung di dalam bendungan dan kemudian dialirkan melalui dasar bendungan sehingga membentuk air terjun yang dapat dikelola dengan pembuatan Kincir Air dalam PLTA.

Air terjun inilah yang dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin karena air akan menabrak suatu bagian daripada sudut – sudut baling-baling turbin sehingga kemudian membuat turbin tersebut menjadi berputar-putar dengan sangat keras atau kencang. Turbin ini terhubung secara langsung dengan generator, sehingga bila turbin bergerak secara berputar, maka secara otomatis generator juga akan ikut bergerak berputar. Selama bergerak berputar, generator ini akan menghasilkan tenaga listrik. Tenaga listrik inilah yang kemudian dialirkan ke rumah-rumah yang berada di wilayah tersebut.

Dalil:

اَلَمۡ تَرَ اَنَّ اللّٰهَ اَنۡزَلَ مِنَ السَّمَآءِ مَآءً فَسَلَـكَهٗ يَنَابِيۡعَ فِى الۡاَرۡضِ ثُمَّ يُخۡرِجُ بِهٖ زَرۡعًا مُّخۡتَلِفًا اَ لۡوَانُهٗ ثُمَّ يَهِيۡجُ فَتَـرٰٮهُ مُصۡفَرًّا ثُمَّ يَجۡعَلُهٗ حُطَامًا‌ ؕ اِنَّ فِىۡ ذٰ لِكَ لَذِكۡرٰى لِاُولِى الۡاَلۡبَابِ

Alam tara annal laaha anzala minas samaaa'i maaa'an fasalakahuu yanaabii'a fil ardi summa yukhriju bihii zar'am mukhtalifan alwaanuhuu summa yahiiju fatarahu musfarran summa yaj'aluhuu hutaamaa; inna fii zaalika lazikraa li ulil albaab

"Apakah engkau tidak memperhatikan, bahwa Allah menurunkan air dari langit, lalu diaturnya menjadi sumber-sumber air di bumi, kemudian dengan air itu ditumbuhkan-Nya tanam-tanaman yang bermacam-macam warnanya, kemudian menjadi kering, lalu engkau melihatnya kekuning-kuningan, kemudian dijadikan-Nya hancur berderai-derai. Sungguh, pada yang demikian itu terdapat pelajaran bagi orang-orang yang mempunyai akal Sehat"(QS Az- Zumar :21).

D. Prosedur kerja:

    Langkah pertama siapkan 10 stik ice cream, lalu potong ujung dari stik ice cream Panjang 8 cm menggunakan tang lalu lakukan hal yang sama dengan 10 stik ice lainnya. Selanjutnya potong sisi sis dari tutup botol sebanyak 8 kalidan bagian tengah tutup botol dilubangi, pastikan sisi yang di potong tadi muat dengan stik ice cream. Kemudian rekatkan stik ice cream mengguunakan lem tembak lalu ditempelkan kepotongan sisi sisi tutup botol tadi lakukan berulang. Setelah direkatkan tempelkan lagi dengan tutup botol lainnya yang sudah dipotong sisiya dengan lem. Kemudian tusukan tusuk sate ketengah tutup botol yang telah dilubangi, setelah itu rekatkan tutup botol keseluruh diujung tutup botol

 Selanjutnya kita buat pijakan untuk baling baling. Siapkan 6 stik ice cream yang sudah dipotong menjadi 2 bagian lalu rekatkan ukuran yang kecil ke yang besar lakukan sebanyak 4, lalu rekatkan ujung stik ice cream menggunakan lem dan membentuk segitiga tambahkan 1 stik ice cream untuk pijakannya.

Setelah itu lubang bawah kaleng dan atas kaleng, lalu ambil 2 sedotan untuk dipasang kelubang kaleng yang telah dilubangi, dan gunting sedotan yang dibagian bawah agar lebih pendek. Setelah itu membuat pijakan untuk tempat kalengn uya, menggunakan 15 stik ice cream 4 berbentuk persegi sebanyak 2 persegi dan 1 dibawak untuk menghubungkan kedua persegi itu. Lalu susun stik diatas persegi yang telah dihubungkan. Setelah itu lubangi bagian atas pijakan baling baling lalu kita pasangkan baling balingnya menggunakan tusuk sate dan tutup botol yang telah dilubangi. Lalu kita rekatkan pijakan tempat kaleng diatas nampan dan sama juga dengan baling balingnya rekatkan pijakan baling baling diatas nampan. Lalu kita isi kaleng menggunakan air dan kincir air pun dapat digunakan.

E. Pembahasan:

Pemanfaatan energi air sudah dilakukan di Indonesia sejak dulu, salah satunya yaitu berupa penerapan kincir air dan turbin. Turbin merupakan mesin berputar yang mengambil energi dari aliran air. Pada prinsipnya turbin memanfaatkan beda ketinggian dan jumlah debit air yang ada pada sungai, air terjun dan saluran irigasi, dimana aliran air ini digunakan untuk memutar turbin yang kemudian turbin ini akan menggerakan generator dan akan menghasilkan energi listrik. Dalam menghasilkan daya, kincir air dipengaruhi oleh beberapa variabel, untuk itu dilakukan penelitian-penelitian oleh ahli demi menciptakan kincir air yang efektif. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui hubungan antara tebal sudu, debit, dan diameter nozzle dengan daya yang dihasilkan oleh kincir air.

Kincir air dapat didefenisikan sebagai peralatan mekanis berbentuk roda (wheel) dengan sudut (bucketatau vane) pada sekeliling tepi-tepinya, yang diletakkan pada poros horizontal. Kincir air berarti kincir dengan media air, di samping ada juga kincir angin dengan media kerja angin, Pada kincir air, air beroperasi pada tekanan atmosfer dan air mengalir melalui sudut-sudut, yang mengakibatkan kincir berputar pada putaran tertentu. Air mengalir dari permukaan atas (head race) ke permukaan (tail race) melalui sudut-sudut tersebut. Kincir air merupakan sarana untuk mengubah energi air menjadi energi mekanik berupa torsi pada poros kincir.

Dalam kegiatan ini kincir air sederhana memiliki bagian bagian, yaitu:

1. Baling-baling kincir air, baling itu berputar dengan pusat rotasinya yaitu poros. Prinsip kerja. dari kincir air adalah ketika aliran air menumbuk salah satu dari baling maka baling akan bergerak dan secara bergantian masing-masing baling akan tertumbuk oleh aliran air sehingga kincir air akan memutarkan poros dan kincir ini akan menimbulkan torsi putaran yang akan dipakai untuk memutarkan pompa sehingga pompa dapat memompa fluida.

2. Kaleng minuman, sebagai tempat menampung aliran air dan air dikeluarkan melalui selang. 

3. Sanggahan, berfungsi sebagai tempat menampung bak aliran air.

Pada PLTA sederhana, cara kerja dari kincir air ini adalah dengan memasang papan kayu sebagai tempat mengarahkan air menuju putaran kincir. Kemudian pada kincir dipasangi turbin kecil, dan magnet. Pada kincir juga dipasangi tali karet untuk mengubungkan putaran turbin besar dan turbin kecil yang akhirnya dapat memutaran magnet.

Konsep Termodinamika: 

Arus listrik yang dihasilkan dipengaruhi oleh derasnya air yang mengalir menuju putaran magnet. Semakin deras air maka semakin cepat putaran magnet. Dengan putaran magnet yang cepat maka akan menghasilkan arus listrik yang Pada dasarnya, konsep termodinamika berkaitan dengan transfer energi, termasuk dalam konteks kincir air. Kincir air menggunakan energi kinetik air untuk menghasilkan energi mekanik yang dapat digunakan untuk menggerakkan mesin atau generator listrik.

Dalam proses ini, terdapat konversi energi dari energi kinetik air menjadi energi mekanik pada kincir air. Termodinamika mempertimbangkan perubahan energi dalam suatu sistem dan menjelaskan konsep seperti efisiensi energi, kerja, dan perpindahan panas.

Dalam konteks kincir air, penting untuk memahami bagaimana panas dan energi mekanik dapat diubah satu sama lain, serta bagaimana efisiensi sistem tersebut dapat ditingkatkan agar pemanfaatan energinya lebih optimal

F. Kesimpulan:

Kincir air adalah sebuah alat berbentuk lingkaran yang dibangun di sungai. Alat ini berputar pada sumbunya karena adanya dorongan aliran air sungai yang cukup deras. Sejalan dengan berputarnya kincir, alat ini sekaligus mengambil air dari sungai dan menumpahkannya ke talang/ penampung air. Selanjutnya air dari talang didistribusikan secara gravitasi ke daerah yang membutuhkan

Daftar pustaka

Rachmat, 2017. Seri eksperimen sains kincir air, Grasindo

Oktavia, 2022. Pengetahuan tentang sungai, CV. Media

Cristina eviutami, 2021. Hemat energi dan lestari lingkungan melalui bangunan. Penerbit andi