Download - Proposal
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 1
A. JUDUL PROGRAM
” HIDROPOWER ELEVATOR: RANCANG BANGUN ALAT
PENGANGKUT NAIK -TURUN DENGAN TENAGA AIR ” .
B. LATAR BELAKANG MASALAH
Berbagai macam aktifitas dalam peradaban modern saat ini, bergantung
pada tersedianya dua hal kebutuhan pokok, yakni menuntut adanya perangkat
penunjang(technology) serta ketersediaan energi(power) dengan berbagai
bentuknya. Tersedianya kedua hal tersebut telah menjadi syarat dalam
menjalankan berbagai aktivitas. Aktiftas dituntut untuk dilakukan dengan serba
cepat, tepat, efektif, dan efisien. (Kadir,Abdul.1996.Energi: Sumber Daya,
Inovasi, Tenaga Listrik. Jakarta:Erlangga). Hal ini mendorong upaya untuk
memindahkan sebagian pekerjaan manusia kepada alat bantu, baik dalam bentuk
mesin, perangkat elektronik atau sejenisnya. Alat bantu yang diciptakan
merupakan produk dari ilmu rekayasa(teknologi) yang bersifat menunjang
aktifitas manusia. Dalam perkembangan pemanfaatan produk teknologi yang
semakin luas dan merambah hampir ke seluruh lapisan masyarakat, merupakan
suatu keniscayaan semakin banyak produk rekayasa membanjiri pasar..(Hafidz,
Muhammad.2006.Penerapan Teknologi pada Sistem Pelayanan Publik. Jurnal
Teknologi dan Energi. vol4. April-2005.Jakarta:STT PLN)
Namun di antara sekian banyak yang telah dapat dirasakan manfaatnya,
masih terdapat sebagian produk teknologi yang belum dapat dijangkau oleh
masyarakat secara menyeluruh, baik dikarenakan nilai harga yang masih belum
terjangkau, maupun disebabkan produk teknologi sendiri yang masih belum dapat
menjangkau ke semua lapisan. Salah satu dari kasus tersebut adalah alat
pengangkut orang-barang atau elevator atau yang biasa disebut dengan lift .
Lift/Elevator pada dasarnya adalah sebuah rakitan sistem katrol sederhana yang
menerapkan prinsip kerja hukum mekanika newtonian secara sederhana. Sistem
katrol dalam lift/elevator diatur sedemikan rupa sehingga dapat digerakkan untuk
mengangkut beban berat dengan tenaga yang cukup kecil. Mesin ini disebut
Mesin Attwood Mesin ini adalah yang umumnya dipasang pada gedung–gedung
bertingkat modern. (Giancoli,Douglas.1998.Fisika(terjemahan).Jakarta:Erlangga).
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 2
Akan tetapi elevator–elevator yang dipasang pada gedung–gedung mewah ini
tidak cukup hanya menerapkan konsep sederhana ini. Perancangan, instalasi,
maupun operasionalnya tentu lebih rumit, sehingga mengharuskan
pemesan/pengguna membayar biaya mahal baik untuk biaya instalasi maupun
operasionalnya.(Artikel: How Elevator Works?:
www.howstuffworks.com/howelevatorworks, web internet). Akibatnya kalangan
rumah tangga yang memiliki anggaran terbatas tidak akan dapat menjangkau
produk teknologi ini.
Solusi atas kebutuhan kalangan rumah tangga ini bisa ditempuh dengan
jalan memanfaatkan bentuk–bentuk energi baru yang ada di sekitar. Untuk
kalangan rumah tangga akan sangat efisien bila mempergunakan energi-energi
yang bisa didapat dari lingkungan sekitar. Sampai saat ini sebenarnya masalah
pemanfaatan energi baru masih belum sepenuhnya diterapkan secara luas.
(Kadir,Abdul.2005.Energi Terbarukan: Suatu Keniscayaan, Jurnal Teknologi dan
Energi, vol 5.No1 April :1-15). Oleh karena itu HidroPower Elevator adalah
solusi atas kedua masalah di atas. HidroPower Elevator merupakan alat
pengangkut jenis lift yang menggunakan sifat fisika air sebagai tenaga
pembangkitnya. Alat ini merupakan model baru dalam sistem pembangkitan
tenaga pada alat pengangkut naik-turun. Dengan memanfaatkan air sebagai tenaga
pembangkit yang mudah diperoleh dan diaplikasikan, maka kalangan rumah
tangga ataupun masyarakat pada umumnya tidak akan merasakan cukup kesulitan
dalam menerapkan alat ini. Sehingga nantinya alat ini diharapkan dapat diterapkan
lebih luas pada masyarakat umum, ataupun dapat dijadikan sistem pembangkit
tenaga yang lebih murah untuk keperluan usaha.
C. PERUMUSAN MASALAH
Permasalahan yang akan dikaji pada program ini adalah:
1. Bagaimana menerapkan konsep fisika pada lingkungan sekitar untuk
membuat suatu alat tepat guna untuk menunjang aktifitas manusia.
2. Bagaimana memanfaatkan bentuk energi dari sekitar untuk keperluan
ketersediaan energi bagi rumah tangga dan masyarakat umum.
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 3
3. Bagaimana teknik perancangan dan pembuatan alat HidroPower Elevator
dengan tahapan dan prosedur yang tepat.
4. Bagaimana menganalisa mengenai kemungkinan alat ini diaplikasikan
pada masyarakat luas.
D. TUJUAN PROGRAM
Tujuan program ini adalah sebagai berikut :
1. Menerapkan konsep fisika pada lingkungan sekitar untuk membuat suatu
alat tepat guna untuk menunjang aktifitas manusia.
2. Memanfaatkan bentuk energi dari sekitar untuk keperluan ketersediaan
energi bagi rumah tangga dan masyarakat umum.
3. Menganalisa teknik perancangan dan proses pembuatan alat HidroPower
Elevator dengan tahapan dan prosedur yang tepat.
4. Menganalisa mengenai kemungkinan alat ini diaplikasikan pada
masyarakat luas.
E. LUARAN YANG DIHARAPKAN
Program ini diharapkan memiliki hasil sbb :
1. HidroPower Elevator sebagai model baru alat pengangkut naik-turun
pengganti model konvensional, yang dapat diterapkan untuk kalangan
rumah tangga dan masyarakat umum.
2. HidroPower Elevator sebagai model baru sistem pembangkit tenaga pada
alat pengangkut naik-turun pengganti model konvensional, sehingga dapat
dijadikan sistem pembangkit tenaga yang lebih murah untuk keperluan
usaha.
3. HidroPower Elevator sebagai alat pengangkut naik turun yang terjangkau
secara ekonomi, memiliki kemudahan dalam instalasi, operasional,
kenyamanan, sistem keamanan, serta keunggulan dalam hal efisiensi dan
efektifitas.
4. HidroPower Elevator dengan hak paten dari pemerintah dan
dukungan/kerjasama dari industri kecil/menengah akan memberian nilai
ekonomi bagi kelompok usaha dan masyarakat pada umumnya.
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 4
F. KEGUNAAN PROGRAM
Kegunaan alat ini adalah sbb:
1. HidroPower Elevator sebagai model baru alat pengangkut naik-turun
pengganti model konvensional yang dapat diterapkan untuk kalangan rumah
tangga dan masyarakat umum.
2. HidroPower Elevator sebagai model baru Sistem pembangkit tenaga pada alat
pengangkut naik-turun pengganti sistem pembangkit tenaga konvensional,
sehingga dapat dijadikan sistem pembangkit tenaga yang lebih murah untuk
keperluan usaha.
3. HidroPower Elevator sebagai alat pengangkut naik turun yang terjangkau
secara ekonomi, memiliki kemudahan dalam instalasi, operasional,
kenyamanan, sistem keamanan, serta keunggulan dalam hal efisiensi dan
efektifitas.
4. HidroPower Elevator akan dapat memberikan nilai ekonomi bagi kelompok
usaha dan memberikan nilai tambah dalam bentuk kegunaan pada masyarakat
secara umum.
G. TINJAUAN PUSTAKA
Kata kunci: Hidropower, elevator, mekanika newtonian, sistem katrol, archimides, buoyancy. HidroPower
HidroPower (Hydro=air; Power=tenaga) adalah sebuah alat atau sistem
pembangkit tenaga yang memanfaatkan sifat fisika air sebagai tenaga
pembangkitnya. Perlu dibedakan pengertian antara tenaga air dan bahan bakar air.
Bahan bakar air berarti menggunakan sifat kimia dari air untuk membangkitkan
tenaga. Sedangkan tenaga air berarti tenaga yang bisa dihasilkan oleh air karena
sifat/karekteristik fisika-nya.(Linsley, Franzini.1996. Teknik Sumber Daya Air.
Jakarta: Erlangga). Contoh sifat fisika air adalah air memiliki sifat potensial, air
mengalir dari tempat yang lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah. Sebagai
contoh PLTA memanfaatkan sifat fisika air untuk membangkitkan energi listrik.
Sifat fisika air yang berbentuk energi potensial digunakan untuk menggerakkan
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 5
turbin generator PLTA. Contoh lebih luas, sifat tekanan zat cair digunakan
sebagai pompa hidrolik pada perangkat kendaraan, serta untuk menaikkan kapal
pada galangan kapal.
Alat-alat tersebut adalah sebagian contoh peralatan yang memanfaatkan
sifat fisika air sebagai penmbagkit tenaga, baik secara langsung maupun tidak
langsung. Sebagian lainnya dari sifat-sifat air masih belum dikembangkan
menjadi bentuk energi alternatif.(Kadir, Abdul.2006.Energi Ombak dan Arus
Laut: Pertambahan Teknologi dan Prospek, Jurnal Teknologi dan Energi, vol
6.No 1 Januari:1-11).
Hukum Mekanika Newtonian
Mekanika adalah pengkajian gerak benda dan gaya-gaya yang
mempengaruhi geraknya. Gerak benda dan perilakunya dirumuskan dalam
hukum-hukum mekanika. Hukum mekanika yang paling fundamental adalah
ketiga hukum Newton, yang menjelaskan bagaimana gaya-gaya terjadi dan
berionteraksi.
Newton menghubungkan gerak benda kepada penyebabnya. Hukum
Newton tentang gerak terdiri atas tiga postulat yaitu Hukum I Newton, Hukum II
Newton, dan Hukum III Newton. Hukum I Newton ” Sebuah benda yang
kepadanya tidak bekerja suatu gaya total akan bergerak dengan kecepatan
konstan dan percepatan nol” Atau dalam simbol matematisnya,
∑ F = 0 ...................................................................................... 1.1
Gambar 1. Sifat fisika air yang dapat dijadikan sumber tenaga.
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 6
Hukum II Newton ” Jika suatu gaya luar total bekerja pada sebuah benda, maka
benda akan mengalami sebuah percepatan. Arah percepatan tersebut sama
dengan arah gaya total” . Atau dalam simbol matematisnya,
∑ F = ma................................................................................... 1.2
Hukum III Newton ”Jika benda A memberikan gaya pada benda B (aksi), maka
benda B akan memberikan gaya pada bendaA (reaksi).Kedua gaya ini memiliki
besar yang sama tetapi arah yang berlawanan.” Atau dalam simbol
matematisnya,
∑ ∑→→
−= FF ApadaB
ρB pada A........................................................... 1.3
Gaya dan Percepatan Gravitasi
Gaya gravitasi didefinisikan secara matematis oleh Hukum Gravitasi Newton,
” Setiap partikel dari bahan di alam semesta menarik setia partikel lain dengan
gaya yang berbanding lurus dengan hasil kali massa-massa partikel dan
berbanding terbalik dengan kuadrat jarak di antara partikel-partikel tersebut. ”
Atau dalam simbol matematisnya,
2
21
r
mGmFg = ...................................................................... 1.4
Dimana G adalah konstanta gravitasi yang jika menggunakan satuan SI harganya :
G= 6,67259 x 10-11 N.m2/s2
Sedangkan dalam perancangan alat ini, besaran yang diperhitungkan adalah
besaran berat/gaya berat, yang definisikan sebagai:.
” Gaya gravitasi total yang bekerja pada benda yang disebabkan oleh
semua benda lain di alam semesta ” dan hubungannya dengan percepatan
gravitasi (g) adalah sebagai berikut,
W2 = 221
r
mGmFg = .......................................................... 1.5
W2 = m2g......................................................................... 1.6
sehingga ,
g = 2
1
r
Gm........................................................................ 1.7
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 7
Harga g ini akan dianggap sama untuk semua tempat yaitu seharga 9,8
m/s2. Atau untuk tujuan kemudahan perhitungan, dibulatkan menjadi 10 m/s2
(Sumber: Fisika.Giancoli.2005.Jakarta: Erlangga )
Sistem Gaya Pada Katrol
Pada Katrol yang terdapat beban di masing–masing ujungnya terjadi gaya-
gaya berlawanan yang saling berinteraksi. Dimisalkan massa kedua benda sama
sehingga gaya yang bekerja pada masing–masing beban sama besar .Dengan
demikian sistem dalam keadaan setimbang, katrol tidak bergerak.
Secara matematisnya..................∑ ∑ == 011
xy FF ................................ 1.8
Dan digambarkan gaya yang bekerja
Terdapat dua komponen gaya sama besar yang berlawanan arah yaitu
gaya gravitasi yang menarik ke bawah dan gaya tegangan tali di mana keduanya
besarnya sama tapi berlawanan arah. Maka sesuai Hukum Newton II gaya total
yang bekerja pada masing –masing benda adalah nol. Akibatnya benda dalam
keadaan diam. Pada kondisi lainnya dimana berat masing-masing benda tidak
sama. Jika dimisalkan m1> m2 maka gaya gaya yang bekerja:
Gaya berat w= m1g dan
Tegangan tali F2= m2g
Gambar.2 Sistem Katrol
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 8
Karena komponen gayanya adalah W dan T2 sementara m1>m2 maka W lebih
besar dari T2. Akibatnya benda 1(satu) akan mengalami gaya total yang mengarah
ke bawah. Gaya–gaya pada sistem katrol demikian ini diterapkan dalam alat
semacam lift untuk membuat suatu geraka naik dan turun. Dimana m1 dan m2
adalah sebagai beban penyeimbang dan kotak penumpang.
Prinsip Arcimedes
Gaya apung terjadi karena tekanan pada fluida bertambah terhadap
kedalaman. Dengan demikian tekanan ke atas pada permukaan bawah benda yan
dibenamkan lebih besar dari tekanan ke bawah pada permukaan atasnya. Untuk
melihat efek ini, perhatikan sebuah silinder dengan ketinggian h yang ujung
atasnya dan bawahnya memilki luas A dan terbenam seluruhnya dalm fluida
dengan massa jenis ρF seperti ditnjukkan gambar di bawah ini. Fluida memberikan
tekanan P1=ρFgh1di permukaan atas silinder. Gaya yang disebabakan oleh tekanan
Gambar 4. Kondisi m1 > m2
W=mg
T
Gambar 3 Gaya yang bekerja pada Sistem Katrol
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 9
bagian atas silinder ini adalah F1= P1A= ρFgh1A dan menuju ke bawah. Dengan
cara yang sama fluida memberikan gaya yang sama dengan F1= P1A= ρFgh2A.
Gaya total yang disebabakan tekanan fluida yang merupakan gaya apung FB
bekerja ke atas dengan besar
FB = F2-F1
= ρFg A (h2-h1)
= ρFgAh
= ρFgV
Diman V=Ah merupakan volume silinder .Karena ρF adalah massa jenis fluida,
hasil kali ρFgV = mFg merupakan berat fluida yang mempunyai volume yang
sama dengan volume silinder. Dengan demikian, gaya apung pada silinder sama
dengan berat fluida yang dipindahkan oleh silinder. Hasil ini valid tidak
bergantung pada bentuk bendanya. Dan hukum ni disebut sebagai hukum
Archimedes:“ Gaya apung yang bekerja pada benda yang dimasukkan dalam
luida sama dengan berat fluida yang dipindahkannya”
Gaya Apung
Sebuah benda mengapung di atas suatu cairan yang tenang mengalami dua
resultan gaya vertikal. Dua resultan gaya tersebut adalah gaya tekan ke atas yang
mengarah ke atas dan berat benda itu sendiri mengarah ke bawah. Resultan gaya
tekan air ke atas berupa suatu gaya yang mengarah ke atas dan melewati titik
tekan air ke atas dan resultan dari gaya berat benda itu sendiri mengarah ke bawah
dan melewati titik berat benda. Ketika sebuah benda dianggap berada dalam
Gambar. 5 Prinsip Archimides
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 10
keseimbangan resultan gaya-gaya tersebut harus sama besarnya tetapi berlawanan
arah dan berada pada satu garis vertikal.
Gaya tekan air ke atas sama dengan berat cairan yang dipindahkan oleh suatu
benda ketika benda tersebut ditempatkan pada cairan dan resultan gaya ini bekerja
secara vertikal ke atas pada sebuah titik yang disebut tititk tekan air atau titik berat
cairan yang dipindahkan. Volume benda yang berada di bawah permukaan air ini
jka dikonversikan ke berat cairan yang dipindahkan dalam satuan ton disebut
pemindahan air/displaemen
Elevator
Elevator atau lift adalah sebuah alat pengangkut naik turun dengan prinsip
kerja sistem katrol. Elevator terdiri atas katrol, kotak penumpang, beban
penyeimbang, dan kabel/tali. Pada bagian katrol terdapat mesin yang
menggerakkan/memutar katrol. Mesin ini memutar katrol dengan tenaga yang
cukup kecil. Hal ini disebabakan pada katrol terjadi gaya total yang cukup kecil.
Gaya total pada katrol, merupakan perpaduan gaya yang berlawanan arah akibat
gaya berat kotak penumpang dan gaya berat pada beban penyeimbang pada sisi
lainnya. Kedua gaya ini menuju ke arah berlawanan, sehingga gaya total pada
katrol menjadi cukup kecil, sedangkan gaya-gaya pada masing–masing sisi katrol
adalah seimbang atau hampir seimbang.
Gambar. 6 Buoyancy
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 11
Pada elevator, pengaturan gaya berat antara kotak penumpang dengan
beban penyeimbang dibuat sama atau seimbang(hampir sama). Hal ini bertujuan
untuk konservasi energi. Dengan beban yang sama pada tiap bagian, maka hanya
sedikit gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan katrol.. (Artikel:elevator
Sumber:en.wikipedia.org/elevator.) Sementara untuk menaikkan cukup dengan
membiarkan gaya gravitasi menggerakkan beban yang lebih berat. Jadi prinsip
kerja lift adalah menggerakkan box penumpang dengan gaya cukup kecil.. Sistem
lift seperti ini dinamakan mesin Attwod (Sumber: Fisika.Giancoli.2005.Jakarta:
Erlangga ). Tenaga penggerak pada lift dapat dimodifikasi sesuai perkembangan
ilmu teknik.
Gambar. 7 Rancangan elevator pada abad 19
Gambar. 8 Bentuk-bentuk elevator modern
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 12
H. METODE PELAKSANAAN PROGRAM
Gambaran umum tentang pelaksanaan kegiatan disajikan dalam bentuk
diagram alir berikut.
Flowchart.1 Gambaran Umum Pelaksaaan Kegiatan
Ide : H idroP ow e r E lev ato r: A la t P engangku t N a ik Turun D enga n Tena ga A ir
S tud i L ite ra tu r : T in jauan P u sta ka , R u m usan P erm asa lah an
P enentu an M odel dan S pes ifikas i A la t : P e rh itungan
P erencanaa n : R e ncana K eg ia ta n da n Te kn ik P erancangan
P ers ia pan A la t dan B ahan : P engada an barang
P em buatan A la t: P e rak itan , P em a sanga n , Ins ta la s i
E valua s i: peng u jian , pe rba ikan , penyem purn aan .
A na lisa : K em u dahan ins ta las i, operas iona l, e fis ie ns i, e fek tifitas , ken yam anan , s is tem
kea m a nan , n ila i eko nom is
Laporan
H a sil P rogram
G am bara n dan P rins ip K erja A la t
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 13
Ide: HidroPower Elevator: Alat Pengangkut Naik Turun Dengan Tenaga
Air. Perumusan ide berguna untuk membatasi permasalahan yang akan dikaji
pada program ini.
Studi Literatur
Studi Literatur dilakukan untuk mendapatkan wawasan umum
berhubungan dengan alat yang akan dibuat, dasar teori yang digunakan dan
mengetahui penelitian–penelitian yang sebelumnya telah dilakukan. Studi
Literatur juga berguna untuk mempelajari mengenai prosedur perancangan yang
tepat. Sumber litertur antara lain buku, jurnal, internet dan tugas akhir serta hasil
penelitian.
Gambaran dan Prinsip Kerja Alat
Alat ini dinamakan HidroPower Elevator(Alat Pengangkut Naik-Turun
dengan Tenaga Air) atau disingkat HoPE. Prinsip kerja alat ini berdasarkan
hukum mekanika gerak dan gaya newtonian pada sistem katrol dan memanfaatkan
sifat fisika air sebagai teknik pembangkit tenaganya. HoPE tersusun dari sebuah
kotak elevator/kotak penumpang dengan range beban tertentu, kotak ini
dihubungkan dengan kabel/tali yang dilewatkan melalui katrol yang menggantung
di bagian atasnya. Ujung kawat/tali ini terhubung pada sebuah beban kendali yang
berada di dalam tandon berisi air(selanjutnya disebut tandon pengendali). Tandon
Pengendali ini berukuran setinggi jarak perpindahan elevator(ketinggian gedung).
Bagian yang paling utama dari elevator ini terletak pada beban pengendali.
Desain beban pengendali dibuat terdiri dari dua bagian, bagianatas-bagianbawah.
Bagian bawah didesain dengan material bermassa jenis cukup besar(logam,
beton). Sedangkan bagian atas disediakan ruang kosong tertutup berisi udara.
Desain ini dimaksudkan untuk menjaga beban pengendali tetap berada stabil di
permukaan air. Dengan pemahaman bahwa massa yang besar akan mengakibatkan
gaya berat ke arah bawah, sedangkan ruang kosong berisi udara akan
mengapungkan (membuat gaya apung) yang mengarah ke atas. Jika kedua gaya
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 14
berlawanan arah ini seimbang, maka beban pengendali akan tetap stabil berada di
permukaan air.
Secara sederhana untuk menaikkan dan menurunkan box ini, cukup
dengan mengisi dan menguras air yang ada dalam tandon pembangkit. Hal ini
disebabkan oleh terjadinya interaksi antara gaya gravitasi dan gaya apung yang
bekerja pada beban pengendali dalam tandon tersebut. Di dalam tandon terjadi 2
gaya yang berlawanan arah, gaya gravitasi yang mengarah ke bawah dan gaya
apung/buoyancy yang mengarah ke atas.
Ruang Kosong berisi udara
Beban Kendali (bahan beton( 2.3 x103))
Gaya ke atas = Tegangan tali T dan Gaya apung Fb
Gaya ke atas = Tegangan tali T dan Gaya apung Fb
Gambar 9 Desain Beban Pengendali
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 15
Dengan demikian dapat diambil suatu metode untuk menaikkan dan
menurunkan kotak penumpang yang ada di sisi katrol lainnya, yakni dengan
membuat pengaturan interaksi dua buah gaya tersebut (gaya gravitasi dan gaya
apung). Untuk menaikkan kotak penumpang, dilakukan dengan cara memperkecil
buoyancy (arah gerak kotak penumpang berlawanan arah dengan beban
pengendali). Memperkecil gaya ini dilakukan dengan cara menguras air dalam
tandon tersebut. Pada keadaan seperti ini gaya apung (arah ke atas) menjadi kecil
karena fluida yang memberikan gaya apung tidak melingkupi (mengelilingi)
beban kendali. Akibatnya interaksi gaya tidak seimbang, gaya gravitasi lebih
besar, sehingga beban kendali akan bergerak ke bawah. Sementara di bagian sisi
lainnya kotak penumpang akan bergerak ke atas.
Demikian sebaliknya, untuk menurunkan kotak penumpang, dilakukan
dengan mengisi air dalam tandon pengendali tersebut Adapun rekayasa beban
pengendali dapat dilihat pada gambar 8. Beban pengendali terdiri dari benda
bermassa jenis besar(beton, besi) yang di bagian atasnya ditambahkan ruangan
kosong berisi udara. Beban bermassa jenis besara berfungsi agar beban kendali
memiliki gaya berat yang besar, sehingga dapat mengendalikan sistem gaya
katrol. Sedangkan ruangan kosong berisi udara berfungsi untuk memberikan gaya
apung yang besar, agar gaya apung dapat mengendalikan pergerakan pada sistemn
Kotak Penumpang Beban Pengendali
Tandon Pengendali
Katrol
Gambar 10 Skema HOPE
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 16
katrol. Dengan kombinasi pengaturan dua gaya maka sistem pergerakan katrol
dapat dikendalikan dengan mengisi dan menguras tandon pengendli. Inilah kunci
pembngkitan tenaga pada alat HidroPower Elevator.
Penentuan Model dan Spesifikasi Alat Spesifikasi alat ditentukan berdasarkan perhitungan menggunakan
persamaan-persamaan yang telah ditinjau pada bagian sebelumnya. Dibuat
2(dua)buah variasi model dengan rancangan dan spesifikasi yang berbeda.
Selanjutnya kedua buah model ini akan dibandingkan.
Prototype Model I
Gambar 11. Prototype model 1
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 17
Prototype Model II
Persiapan Alat Model I, terdiri dari alat dan bahan dengan rincian, sbb :
Pompa Air besar : 1 buah Wadah Tandon Air (30x30x40) : 1 buah Range Beban : 0-10 Kg Massa beban Kendali : 15 Kg Massa Kotak Penumpang : 4 Kg Ukuran Kotak Penumpang : 30x30x40 Ukuran Tabung (jari-jari x tinggi) : 4x150 cm Ukuran Beban Kendali (Jari-Jari x Tinggi) : 4x30 cm Bahan untuk beban : Beton ( dengan massa jenis 2,3 103
kg/m3) Perkiraan debit air : 1 Liter per detik Ketinggian lift : 150 cm (terdiri dari 2 lantai) Waktu perpindahan antar Lantai : 15 detik
Sedangkan untuk Model II adalah sebagai berikut:
Pompa Air : 1-2 buah Wadah Tandon air(30x30x40) : 1 buah : Range Beban :0-10 Kg Massa Kotak Penumpang : 4Kg
Gambar 12. Prototype model 2
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 18
Massa Beban Kendali : 15 Kg Ukuran Kotak Penumpang :30x30x40 Ukuran Tandon : 20x10x50 Ukuran beban Pengendali : 20x10x10 Bahan untuk beban : Beton ( dengan massa jenis 2,3 103
kg/m3) Perkiraan Debit air : + 2 Liter per detik Ketinggian Lift : 150 cm (terdiri dari 2 lantai) Waktu perpindahan antar Lantai : + 15 detik
Pembuatan Alat
Tahap pembuatan alat terdiri atas langkah-langkah perakitan, pemasangan
komponen secara terpadu, dan instalasi hingga siap digunakan.
Evaluasi
Tahap evaluasi meliputi langkah-langkah pengujian alat. Langkah ini juga
berfungsi untuk mengadakan perbaikan dan penyempurnaan.
Analisa:
Pada tahap ini akan dilakukan analisa terhadap alat mengenai kemudahan
instalasi, operasional, efisiensi, efektifitas, kenyamanan, sistem keamanan, dan
nilai ekonomisnya. Analisa ini bertujuan untuk mempelajari ke-mungkin-an alat
ini dapat diaplikasikan pada masyarakat luas.
Laporan
Pembuatan Laporan adalah tahap akhir pelaksanaan program. Laporan
mengacu pada tahap–tahap pelaksanaan sebelumnya dan menjelaskan seluruh
proses kegiatan.
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 19
I. JADWAL KEGIATAN
Perkiraan pelaksanaan kegiatan dapat diselesaikan selama 5(lima) bulan dengan perincian jadwal kegiatan sebagaimana tabel 5 berikut.
Tabel 5. Rincian Jadwal Pelaksanaan Program.
Bulan ke-Minggu Ke I II III IV V No Kegiatan
I II III IV I II III IV I II III IV I II III IV I II III IV 1 Ide 2 Studi Literatur 3 Desain Alat
4 Penentuan spesifikasi alat: : Perhitungan
4 Perencanaan Kegiatan dan Teknik Perancangan
5 Pengadaan Alat dan bahan
6
Pembuatan Alat : Perakitan, Pemasangan secara terpadu, Instalasi hingga siap pakai
7 Evaluasi: Pengujian, Perbaikan, dan Penyempurnaan
8
Analisa mengenai kemudahan instalasi, operasional,kenyamanan, efisiensi, efektivitas, dan keamanan
9 Pembuatan Laporan
*) Ket: Pelaksanaan Program dapat berbeda dengan jadwal kegiatan yang telah direncanakan sebelumnya J. JADWAL KEGIATAN PELAKSANA PROGRAM
a. Ketua pelaksana
Nama : Ahmad Radikal Akbar
NIM/NRP : 2405 100 040
Status : Mahasiswa Semester 3
Jurusan : Teknik Fisika-Fakultas Teknologi Industri
Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Waktu untuk kegiatan PKM : 5 jam / Minggu
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 20
b. Anggota Pelaksana 1
Nama : Aulia Fajar Naufal
NRP : 3106 100 022
Status : Mahasiswa Semester 1
Jurusan : Teknik Sipil -Fakultas Teknik Sipil
Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Waktu untuk kegiatan PKM : 5 jam / Minggu
c. Anggota Pelaksana 2
Nama : Budiman Putra Asmaur Rohman
NRP : 2405 100 023
Status : Mahasiswa Semester 3
Jurusan : Teknik Fisika-Fakultas Teknologi Industri
Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Waktu untuk kegiatan PKM : 5 jam / Minggu
d. Anggota Pelaksana 3
Nama : Miftahuddin
NRP : 2405 100 072
Status : Mahasiswa Semester 3
Jurusan : Teknik Fisika-Fakultas Teknologi Industri
Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Waktu untuk kegiatan PKM : 5 jam / Minggu
e. Dosen Pendamping
Nama : Endarko, Ssi, Msc
NIP : 132 240 366
Status : Dosen Fisika FMIPA
Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Waktu untuk kegiatan PKM : 3 jam / minggu
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 21
K. ESTIMASI BIAYA PELAKSANAAN PROGRAM
Estimasi biaya pembuatan prototype berdasarkan data keperluan bahan-
bahan dan perlengkapan yang mengacu pada ukuran/spesifikasi desain yang
direncanakan. Pemasukan serta perkiraan biaya pembuatan 2(dua) buah prototype
ini adalah sebagai berikut :
Pemasukan
DIKTI : Rp 5.300.000,-
Jumlah Total Rp. 5.300.000,-
Pengeluaran
a. Bahan Habis Pakai
Alat Tulis Rp. 50.000,-
Pompa Air Besar @Rp. 450.000 (2 buah) Rp. 900.000,-
Pipa diameter 8 cm @Rp.100.000 (2 buah) Rp. 200.000,-
Katrol besar @Rp.25.000 (2 buah) Rp. 50.000,-
Katrol kecil @Rp.15.000 (7 buah) Rp. 105.000,-
Aluminium bentuk lempeng (+ 3 meter persegi) Rp. 400.000,-
Kabel/Tali @Rp.50.000 (2 roll) Rp. 100.000,-
Pipa Kecil diameter 3 cm @ Rp. 30.000 (4 buah) Rp. 120.000,-
Kotak penumpang (rakitan)
Ukuran 30x30x40cm @Rp.300.000 (2 buah) Rp. 600.000,-
Pipa tandon penampang persegi(rakitan)
ukuran 20x10x150cm @Rp.200.000 (3 buah) Rp. 600.000,-
Wadah Tandon Air (rakitan)
Ukuran 30x30x40cm @Rp.200.000 (2 buah) Rp. 400.000,-
Keran air besar (2 buah) Rp. 25.000,-
Plastik Mika Tebal (2 meter persegi) Rp. 200.000,-
Lem, paku, baut, mur, kawat Rp. 150.000,-
Cat, kayu dan bahan arsitektural untuk miniatur Rp. 150.000,-
Piranti Elektronika untuk otomatisasi Rp. 300.000,-
b. Perangkat Pendukung
Gunting, Gergaji Besi, Solder, Palu, Tang, Obeng, dll Rp. 150.000,-
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 22
c. Akomodasi dan Perjalanan
Perjalanan pengadaan alat Rp. 400.000,-
Peminjaman peralatan pendukung Rp. 100.000,-
d. Lain-Lain
Pembuatan Proposal dan Laporan Rp 150.000,-
Publikasi dan Dokumentasi Rp. 150.000,-
Jumlah Total Rp. 5.300.000,-
K. BAHAN PUSTAKA
Pustaka:
Fishbone, Paul.2005. Physics for Scientist and Engineers. New Jersey: Prentice
Hall.
Giancoli, Douglas.1998.Fisika(terjemahan).Jakarta:Erlangga
Kadir,Abdul.1996.Energi: Sumber Daya, Inovasi, Tenaga Listrik.
Jakarta:Erlangga
Kadir, Abdul.2005.Energi Terbarukan: Suatu Keniscayaan, Jurnal Teknologi
dan Energi, vol 5.No1 April :1-15
Kadir, Abdul.2006. Energi Ombakdan Arus Laut: Pertambahan Teknologi dan
Prospek, Jurnal Teknologi dan Energi, vol 6.No 1 Januari:1-11
Linsley, Franzini.1996. Teknik Sumber Daya Air. Jakarta: Erlangga.
Lukman, Lucky._______Kemantapan Benda Terapung.Bandung: Penertbit ITB.
Sutikno, Priyono.______.Perancangan Sistem Fluida.Bandung:Penerbit ITB.
Santes, Robert L.1978.Water Treatment Plant Design.England: Ann Arbor
Science.
Subramanya, KA. . Theory and Application of Fluid Mechanics. New
Delhi : McGrawHills
Patty, OT.1995.Tenaga air. Jakarta: Erlangga.
Internet:
Artikel: Elevator
(sumber: en.wikipedia.org/elevator (tanggal akses 10:24 24 September
2006))
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 23
2006))
Artikel: How Elevator Works?
(sumber: www.howstuffwork.com/howelevatorworks (tanggal akses 10.24
24 September 2006))
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 24
LAMPIRAN I
PROTOTYPE HIDROPOWER ELEVATOR
MODEL I
Gambar1. Prototype 1
Model I, alat dan bahan dengan rincian, sbb : Pompa Air besar : 1 buah Wadah Tandon Air (30x30x40) : 1 buah Range Beban : 0-10 Kg Massa beban Kendali : 15 Kg Massa Kotak Penumpang : 4 Kg Ukuran Kotak Penumpang : 30x30x40 Ukuran Tabung (jari-jari x tinggi) : 4x150 cm Ukuran Beban Kendali (Jari-Jari x Tinggi) : 4x30 cm Bahan untuk beban : Beton ( dengan massa jenis 2,3 103
kg/m3) Perkiraan debit air : 1 Liter per detik Ketinggian lift : 150 cm (terdiri dari 2 lantai) Waktu perpindahan antar Lantai : 15 detik
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 25
PROTOTYPE HIDROPOWER ELEVATOR
MODEL II
Gambar2. Prototype 2
Model II, alat dan bahan dengan rincian, sbb : Pompa Air : 1-2 buah Wadah Tandon air(30x30x40) : 1 buah : Range Beban :0-10 Kg Massa Kotak Penumpang : 4Kg Massa Beban Kendali : 15 Kg Ukuran Kotak Penumpang :30x30x40 Ukuran Tandon : 20x10x50 Ukuran beban Pengendali : 20x10x10 Bahan untuk beban : Beton ( dengan massa jenis 2,3 103
kg/m3) Perkiraan Debit air : + 2 Liter per detik Ketinggian Lift : 150 cm (terdiri dari 2 lantai) Waktu perpindahan antar Lantai : + 15 detik
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 26
LAMPIRAN II
DAFTAR
RIWAYAT HIDUP PELAKSANA
a. Ketua Pelaksana:
Nama lengkap : Ahmad Radikal Akbar
Nama panggilan : Radikal
Tempat, tgl lahir : Lamongan, 21 Februari 1987
Alamat rumah : Kota Babat, Kab. Lamongan
Prop. Jawa Timur
Status : Mahasiswa Semester 3
Pendidikan : SMP Muhammadiyah 14 Paciran (1999-2002)
SMA Muhammdiyah 1 Babat(2002-2005)
Teknik Fisika-ITS(2005-sekarang)
Organisasi : OSIS SMP (2000-2002)
OSIS SMA (2003-2005)
HizbulWathan(Pramuka) (2004)
IkatanRemajaMuhammadiyah Kab Lamongan
Pengurus Jamaah Masjid Manarul Ilmi ITS
b. Anggota Pelaksana 1
Nama lengkap : Aulia Fajar Naufal
Nama panggilan : Olie
Tempat, tgl lahir : Lamongan, 2 Juli 1988
Alamat rumah : Kota Babat, Kab. Lamongan
Prop. Jawa Timur
Status : Mahasiswa Semester 1
Pendidikan : SMP Negeri I Babat (2000-2003)
SMA Muhammdiyah 1 Babat(2003-2006)
Teknik Sipil-ITS(2006-sekarang)
Organisasi : -
c. Anggota Pelaksana 2
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 27
Nama lengkap : Budiman Putra Asmaur Rohman
Nama panggilan : Budiman
Tempat, tgl lahir : Lumajang, 20 Desember 1987
Alamat rumah : Jl. Kapt Piere Tendean 200, Lumajang
Status : Mahasiswa Semester 3
Pendidikan : SMPN 1 Lumajang (2000-2003)
SMUN 2 Lumajang (2003-2005)
Teknik Fisika ITS (2005-sekarang)
Organisasi : Remaja Musholla Al Azhar, SMUN 2
Lumajang
Remaja Masjid Al Ikhlas Lumajang
Kajian Islam Teknik Fisika
HimpunanMahasiswaTeknikFisika
d. Anggota Pelaksana 3
Nama lengkap : Miftahuddin
Nama panggilan : Mifta
Tempat, tgl lahir : Sidoarjo, 20 Oktober 1986
Alamat rumah : Kedung banteng,tanggulangin, sidoarjo
Status : Mahasiswa Semester 3
Pendidikan : SMP Negeri II Tanggulangin (1999-2002)
MA Negeri I Sidoarjo (2002-2005)
Teknik Fisika-ITS(2005-sekarang)
Organisasi : Pramuka (2000-2002)
Kajian IslamTeknik Fisika ITS
Himpunan Mahasiswa Teknik Fisika
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
PKM Bidang Penerapan Teknologi
| 28
LAMPIRAN III
SURAT PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini :
1. Nama : Ahmad Radikal Akbar
NIM/NRP : 2405 100 040
Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Sepuluh Nopember
2. Nama : Aulia Fajar Naufal
NIM/NRP : 3106 100 022
Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Sepuluh Nopember
3. Nama : Budiman Putra Asmaur Rohman
NIM/NRP : 2405 100 023
Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Sepuluh Nopember
4. Nama : Miftahuddin
NIM/NRP : 2405 100 072
Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Menyatakan bersedia bekerja sama dengan dunia usaha, kelompok tani,
industri kecil, pengusaha/pedagang kecil dan koperasi.
Surabaya, 2 Oktober 2006
Ketua Anggota 1
(Ahmad Radikal Akbar) NRP. 2405 100 040
(AuliaFajar Naufal ) NRP.3106 100 022
Anggota 2 Anggota 3
(Budiman Putra AR) NRP. 2405100 023
(Miftahuddin) NRP.2405 100 072