Analisis Karakteristik Hidrodinamika Kincir Air sebagai Sensor Debit Air Menggunakan Computational Fluid Dynamics
DOI:
https://doi.org/10.70609/metrotech.v5i02.9629Kata Kunci:
Kincir Archimedes, CFD, Sensor debit, Hidrodinamika, Debit AirAbstrak
Pemantauan debit air sungai merupakan kebutuhan krusial dalam manajemen sumber daya air, namun sensor konvensional seringkali menghadapi kendala durabilitas di lingkungan pedesaan. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis karakteristik hidrodinamika kincir air tipe ulir Archimedes yang difungsikan sebagai sensor debit menggunakan metode Computational Fluid Dynamics (CFD). Simulasi dilakukan pada dua kondisi aliran yang berbeda, merepresentasikan debit tinggi (3,0848 m³/s) dan debit rendah (0,2871 m³/s). Hasil numerik menunjukkan bahwa pada debit tinggi, sensor menunjukkan performa hidrodinamika yang stabil dengan penurunan tekanan sebesar -6,225 Pa dan pola gelombang permukaan yang terstruktur, mengindikasikan sensitivitas yang handal. Sebaliknya, pada debit rendah, sensor mencapai ambang batas operasional (dead zone) di mana ketinggian muka air tidak mampu menyentuh sudu kincir, menghasilkan perubahan tekanan minimal sebesar -0,05 Pa. Temuan ini menunjukkan bahwa desain kincir Archimedes sangat efektif untuk laju aliran menengah hingga tinggi, namun memerlukan modifikasi geometri atau kedalaman pemasangan untuk sensitivitas aliran rendah. Studi ini memberikan dasar numerik bagi pengembangan sensor debit mekanik yang kokoh dan rendah pemeliharaan untuk aplikasi hidrologi.
Referensi
[1] C. L. Rohmat, O. Nurdiawan, I. Ali, A. Rinaldi Dikananda, A. Hafizha Luthfi, and E. Rohayati, “Implementasi Alat Pemantau Debit dan Ketinggian Air Sungai Berbasis Internet of Things Untuk Penanggulangan Banjir,” Journal of Computer System and Informatics (JoSYC), vol. 5, no. 1, pp. 136–143, Nov. 2023, doi: 10.47065/josyc.v5i1.4518.
[2] D. Fernanda and A. A. Syukron, “Implementasi Sensor Ultrasonic Untuk Pemantauan Debit Sungai Serayu Sebagai Antisipasi Banjir Berbasis Arduino,” Jurnal Media Informatika [JUMIN], vol. 6, no. 3, pp. 1920–1929, 2025.
[3] A. Sumarudin, M. Yani, W. P. Putra, and F. Amri, “Sistem Pemantauan dan Peringatan Dini Potensi Banjir Sungai Cimanuk Berbasis Internet of Things (IoT),” in Industrial Research Workshop and National Seminar, Bandung: Politeknik Negeri bandung, Jul. 2017, pp. 639–646.
[4] M. H. S. Amaral, K. Jonathan, and J. J. S. Dethan, “Pemanfaatan Sumber Daya Air Sungai Batas Negara di Desa Alas Selatan Kecamatan Kobalima Timur,” Jurnal Nusa Sylva, vol. 25, no. 2, pp. 51–61, Dec. 2025, doi: 10.31938/jns.v25i2.853.
[5] A. Putri, Hasnah, Wi. Fitriana, and D. Hafizah, Pembangunan Pertanian berkelanjutan dalam PersPektif sosial, ekonomi dan Politik. Padang, 2024.
[6] R. C. Al-Munawara, “Prosiding Seminar Nasional Analisis Pembangunan Desa: Studi pada Pelaksanaan Pembangunan Infrastruktur Desa Berdasarkan Pencapaian SDGs Goal 9 (Infrastruktur di Desa Watumelomba,” in Prosiding Seminar Nasional Pembangunan Ekonomi Berkelanjutan dan Riset Ilmu Sosial, Kolaka, Sulawesi Tenggara, 2025, pp. 185–198. [Online]. Available: https://ejurnal.teraskampus.id/index.php/simetris
[7] D. Jalalludin Akbar, S. Tangkuman, and B. L. Maluegha, “Perancangan Turbin Air Archimedes screw dan Gearbox Untuk Pembangkitan Energi Listrik,” Jurnal Tekno Mesin, no. 1, 2024, doi: https://doi.org/10.35793/jtm.v10i1.55827.
[8] M. H. Kurniawan, A. Eksperimental, P. Performa…, and K. K. Ayuningtiyas, “Analisis Eksperimental Pengaruh Performa Aliran Natural (Tanpa Pengarah) dan Penggunaan Nozzle Pada Kincir Air Jenis Breastshot,” Indonesian Journal of Engineering and Technology (INAJET), vol. 5, no. 1, pp. 2623–2464, 2022, [Online]. Available: https://journal.unesa.ac.id/index.php/inajet
[9] A. Rahman and Kimin, “Pengaruh Debit Air Terhadap Kinerja Kincir Air,” Jurnal DINAMIS, vol. 2, no. 12, pp. 76–79, 2018, [Online]. Available: http://osv.org/education/WaterPower
[10] L. V. Lucas et al., “Gaps in Water Quality Modeling of Hydrologic Systems,” Water (Switzerland), vol. 17, no. 8, Apr. 2025, doi: 10.3390/w17081200.
[11] M. Shiddiq Maulana, B. Y. Prasetyo, and L. M. Simbolon, “Memanfaatkan Simulasi CFD untuk Menganalisa Distribusi Temperatur dan Kecepatan Udara pada Ruang Kelas Kampus Teknik Refrigerasi dan Tata Udara POLBAN,” in Prosiding the 15 th Industrial Research Workshop and National Seminar Bandung, Bandung, Jul. 2024, pp. 24–25.
[12] H. L. Hibatullah and A. G. Wailanduw, “Analisa Aerodinamika Pada Kendaraan GARED IV Dengan Variasi Sudut Rear Diffuser,” Jurnal Teknik Mesin(JTM), vol. 14, no. 1, 2025.
[13] M. Maulana, R. Sary, A. Syuhada, and S. Mayasari, “Investigation of pressure distribution in an Archimedes screw Turbine with head below one meter using CFD,” Disseminating Information on the Research of Mechanical Engineering-JurnalPolimesin, vol. 22, no. 2, 2024, [Online]. Available: http://e-jurnal.pnl.ac.id/polimesin
[14] S. A. Ahmad, N. D. Fajarningrum, and S. Iswahyudi, “Analisis Variasi Kemiringan Sudut Turbin Single Blade Terhadap Efisiensi dan Daya pada Archimedes screw Menggunakan Computional Fluid Dynamics (CFD),” ELEMEN : JURNAL TEKNIK MESIN, vol. 11, no. 2, pp. 126–133, Dec. 2024, doi: 10.34128/je.v11i2.291.
[15] M. I. Maulana, A. Syuhada, Deendarlianto, S. Syam, and F. F. Aulia, “Numerical Investigation of Archimedes screw Turbines under Low-Head Conditions,” Journal of Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences, vol. 122, no. 1, pp. 43–55, Oct. 2024, doi: 10.37934/arfmts.122.1.4355.
[16] B. S. Wiwoho, S. Phinn, and N. McIntyre, “Characterizing Watersheds to Support Land-use Planning in Indonesia: A Case Study of Brantas Tropical Watershed,” Ecohydrology & Hydrobiology, vol. 23, no. 4, pp. 635–649, 2023, doi: https://doi.org/10.1016/j.ecohyd.2023.06.001.
[17] B. S. Wiwoho et al., “Assessing long-term rainfall trends and changes in a tropical watershed Brantas, Indonesia: an approach for quantifying the agreement among satellite-based rainfall data, ground rainfall data, and small-scale farmers questionnaires,” Natural Hazards, vol. 117, no. 3, pp. 2835–2862, Jul. 2023, doi: 10.1007/s11069-023-05969-0.
[18] D. Kusaeri, “Analisis Turbulensi Mobil Hemat Energi Konsep City Car Pada Kecepatan 45 Km/Jam Menggunakan Computational Fluid Dynamics,” Eengineering, vol. 13, no. 1, pp. 45–52, 2022.
[19] J. Setiawan and S. Darmawan dan Harto Tanujaya, “Komparasi Simulasi CFD Pada Turbin Cross-Flow Dengan Model Turbulen k-ε STD dan RNG k-ε,” Jurnal Asiimetrik: Jurnal Ilmiah Rekayasa Dan Inovasi, vol. 4, no. 2, pp. 153–162, Jul. 2022.
[20] J. P. Liawan, H. Tanujaya, and S. Darmawan, “Analisis Aliran Udara dan Kenyamanan Termal di Laboratorium Perpindahan Panas dan Massa menggunakan Metode Computational Fluid Dynamics (CFD),” Jurnal Asiimetrik: Jurnal Ilmiah Rekayasa Dan Inovasi, vol. 5, pp. 123–134, Jan. 2023.
Unduhan
Diterbitkan
Terbitan
Bagian
Lisensi
Hak Cipta (c) 2026 Wahyu Aulia Nurwicaksana, Indrazno Siradjuddin, Septyana Riskitasari, Gillang Al Azhar
Artikel ini berlisensi Creative Commons Attribution 4.0 International License.
