HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Amplitudo getaran pada Turbin Angin Savonius
Pencatatan variabel penelitian dilakukan pada 5 variasi kecepatan angin dan disetiap rentang waktu 20 detik dengan menggunakan Laser vibrometer, dan dilakukakan vibration source diperlihatkan pada Gambar 5.1 berikut :
Gambar 4.1. Vibration source turbin angin Tipe rotor Helix
4.1.1. Pengambilan data pada kecepatan angin 4 m/s
Setelah dilakukan pengukuran pada kecepatan angin 4 m/s selama 100 detik diperoleh hasil putaran, arus, dan tegangan dengan interval 20 detik pada tabel 4.1 berikut :
Tabel 4.1 Data kecepatan angin 4 m/s
t(s) Rpm Arus(mA) Tegangan (V)
Dari tabel 4.1 diperoleh rata-rata putaran permenit adalah 20,40 rpm, arus rata-rata 0,7 mA dan tegangan rata-rata 2,40 volt. Dari putaran rata-rata poros turbin angina pada keceptan angina 4 m/s dilakukan perhitungan unntuk mendapatkan kecepatan sudut, frekuensi dan perioda sebagai berikut :
Kecepatan sudut dihitung dihitung sebagai berikut:
𝜔 =2𝜋
60 x n = 6,28
60 x 20,40 = 2,1352 rps Frekuensi rotor dihitung sebagai berikut:
𝑓 = 𝜔
2𝜋 = 2,1352
6,28 = 0,34 Hz Perioda rotor dihitung sebagai berikut:
𝑇 = 1 𝑓 = 1
0,34 = 2,94 dtk
Data hasil pengujian pada kecepatan angin 4 m/s berupa Amplitude Velocity selama 100 detik dan data pengujian terlampir pada lampiran 1 (satu).
Pada gambar 4.2 merupakan grafik perubahan amplitude pada setiap perdetik selama 100 dettik.
Gambar 4.2 Velocity getaran pada kecepatan angin 4 m/s
Dari gambar 4.2 memperlihatkan Velocity peak atas sebesar 0,5273 mm/s pada detik ke-98, dan untuk Peak bawah sebesar 0,1666 mm/s pada detik ke-54.
Untuk mendapatkan nilai amplitudo dilakukan perhitungan sebagai berikut : 𝑋̇ = 𝑋𝑜𝜔 cos 𝜔𝑡
𝑋𝑜 = 𝑋̇
𝜔 cos 𝜔𝑡
= 0,3164
2,1352 × cos 2,1352 × 1
= -0,2775
Perhitungan di atas diteruskan untuk setiap nilai Velocity pada 100 detik data. Untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel yang terlampir pada lampiran 1 (satu). Displacemen dihitung sebagai berikut :
𝑋 = 𝑋𝑜𝑠𝑖𝑛 𝜔𝑡 = −0,2035 mm
Perhitungan Displacement diatas diteruskan untuk setiap nilai Amplitude pada 100 detik dan untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel kemudian didapat hasil dalam bentuk grafik pada gambar 4.3 berikut :
Gambar 4.3 Displaciment getaran pada kecepatan angin 4 m/s
Dari gambar 4.3 diperoleh Displaciment peak atas sebesar 0,2408 mm pada detik ke-64, dan untuk Peak bawah sebesar -0,240 7mm pada detik-ke-89.
Nilai Acceleration dihitung sebagai berikut : 𝑋̈ = 𝑑2𝑋
𝑑𝑡2 = 𝑋𝑜𝜔2sin 𝜔𝑡 = −0,9276 mm/s2
Perhitungan Acceleration di atas diteruskan untuk setiap nilai Amplitude pada 100 detik dan untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel Kemudian diperoleh hasil dalam bentuk grafik pada gambar 4.4. berikut :
Gambar 4.4 Acceleration getaran pada kecepatan angin 4 m/s
Dari gambar 4.4 memperlihatkan Acceleration peak atas sebesar 1,0978 mm/s2 pada detik ke-64, dan untuk Peak bawah sebesar -1,0976 mm/s2 pada detik ke-39.
4.1.2. Pengambilan data pada kecepatan angin 4,5 m/s
Setelah dilakukan pengukuran pada kecepatan angin 4 m/s selama 100 detik diperoleh hasil putaran, arus, dan tegangan dengan interval 20 detik pada tabel 4.2 berikut :
Tabel 4.2 Data kecepatan angin 4,5 m/s
t(s) Rpm Arus(mA) Tegangan (V)
Dari tabel 4.2 diperoleh rata putaran per menit 20,40 rpm, arus rata-rata 0,7 mA dan tegangan rata-rata-rata-rata 2,40 volt. Dari putaran rata-rata-rata-rata poros turbin angina pada keceptan angina 4,5 m/s dilakukan perhitungan unntuk mendapatkan kecepatan sudut, frekuensi dan perioda sebagai berikut :
𝜔 =2𝜋60× 𝑛 = 6,2860 × 23,20 = 2,4283 rps Frekuensi rotor dihitung sebagai berikut :
𝑓 = 𝜔
2𝜋 = 2,4283
6,28 = 0,38 Hz Perioda rotor dihitung sebagai berikut ::
𝑇 =1 𝑓= 1
0,38 = 1,59 dtk
Data hasil pengujian pada kecepatan 4,5 m/s selama 100 detik yang diperoleh hasil berupa Velocity terlampir pada lampiran 2 (dua). Pada gambar 4.5 memperlihatkan grafik perubahan Amplitudo pada setiap 1 detik selama 100 dettik.
Gambar 4.5 Velocity getaran pada kecepatan angin 4,5 m/s
Dari gambar 4.5 diperoleh Velocity peak atas sebesar 0,5435 mm/s pada saat detik ke-83, dan untuk Peak bawah sebesar 0,1791 mm/s pada saat detik-ke 81. Untuk mendapatkan nilai amplitudo dilakukan perhitungan sebagai berikut :
𝑋̇ = 𝑋𝑜𝜔 cos 𝜔𝑡 𝑋𝑜= 𝑋̇
𝜔 cos 𝜔𝑡
= 0,3164
2,1352 × cos 2,1352 × 1
= -0,1896
Perhitungan diatas diteruskan untuk setiap nilai Velocity pada 100 detik data. Untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel yang diperlihatkan pada lampiran 2 (dua). Displacemen dihitung sebagai berikut :
𝑋 = 𝑋𝑜𝑠𝑖𝑛 𝜔𝑡 = −0,1101 mm
Perhitungan Displacement diatas diteruskan untuk setiap nilai Amplitude pada 100 detik dan untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel kemudian diperoleh hasil dalam bentuk grafik pada gambar 4.6 berikut :
Gambar4 6. displacimen getaran pada kecepatan angin 4,5 m/s
Dari gambar 4.6 diperoleh Displaciment peak atas sebesar 0,1683 mm pada saat detik ke-33, dan untuk Peak bawah sebesar -0,1683 mm pada saat detik-ke-11. Acceleration dihitung sebagai berikut :
𝑋̈ = 𝑑2𝑋
𝑑𝑡2 = −𝑋𝑜𝜔2sin 𝜔𝑡 = −0,6494 mm/s2
Perhitungan Acceleration diatas diteruskan untuk setiap nilai Amplitude pada 100 detik dan untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel kemudian diperoleh hasil dalam bentuk grafik pada gambar 4.7. berikut :
Gambar 4.7 Acceleration getaran pada kecepatan angin 4,5 m/s
Dari gambar 4.7 memperlihatkan Acceleration peak atas sebesar 0,9921 mm/s2 pada saat detik ke-33, dan untuk Peak bawah sebesar -0,9924 mm/s2 pada saat detik-ke-11.
4.1.3. Pengambilan data pada kecepatan angin 5 m/s
Setelah dilakukan pengukuran pada kecepatan angin 4 m/s selama 100 detik diperoleh hasil putaran, arus, dan tegangan dengan interval 20 detik pada tabel 4.3 berikut :
Tabel 4.3. Data kecepatan angin 5 m/s
t(s) Rpm Arus(mA) Tegangan (V) arus 0,7 mA dan tegangan rata-rata 2,40 Volt. Dari putaran rata-rata poros turbin angina pada keceptan angina 5 m/s dilakukan perhitungan unntuk mendapatkan kecepatan sudut, frekuensi dan perioda sebagai berikut :
Kecepatan sudut dihitung sebagai berikut : 𝜔 =2𝜋
60 x n = 6,28
60 x 28,60 = 2,9935 rps Frekuensi rotor dihitung sebagai berikut ::
𝑓 = 𝜔
2𝜋= 2,9935
6,28 = 0,43 Hz Perioda rotor dihitung sebagai berikut ::
𝑇 =1
𝑓 = 1
0,43 = 2,10 dtk
Data hasil pengujian getaran pada kecepatan 5 m/s selama 100 detik diperoleh hasil berupa Velocity terlampir pada lampiran 3. Pada gambar 4.8 memperlihatkan grafik perubahan Amplitudo pada setiap detik selama 100 dettik.
Gambar 4.8. Velocity getaran pada kecepatan angin 5 m/s
Dari gambar 4.8 memperlihatkan Velocity peak atas sebesar 0,5196 mm/s pada saat detik ke-88, dan untuk Peak bawah sebesar 0,1594 mm/s pada saat detik-ke 96. Untuk mendapatkan nilai amplitudo dilakukan perhitungan sebagai berikut :
𝑋̇ = 𝑋𝑜𝜔 cos 𝜔𝑡 𝑋𝑜= 𝑋̇
𝜔 cos 𝜔𝑡
= 0,3164
2,1352 × cos 2,1352 × 1
= -0,1710
Perhitungan diatas diteruskan untuk setiap nilai Velocity pada 100 detik data. Untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel yang terlampir pada lampiran 3. Displacemen dihitung sebagai berikut :
𝑋 = 𝑋𝑜𝑠𝑖𝑛 𝜔𝑡 = −0,0350 mm
Perhitungan Displacement diatas diteruskan untuk setiap nilai Amplitude pada 100 detik dan untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel kemudian diperoleh hasil dalam bentuk grafik pada gambar 4.9 berikut :
Gambar 4.9 displacimen getaran pada kecepatan angin 5 m/s
Dari gambar 4.9 diperoleh Displaciment peak atas sebesar 0,2366 mm pada saat detik ke-96, dan untuk Peak bawah sebesar -0,2374 mm pada saat detik-ke-53.
Acceleration dihitung sebagai berikut : 𝑋̈ = 𝑑2𝑋
𝑑𝑡2 = −𝑋𝑜𝜔2sin 𝜔𝑡 = −0,3139 mm/s2
Perhitungan Acceleration diatas diteruskan untuk setiap nilai Amplitude pada 100 detik dan untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel kemudian diperoleh hasil dalam bentuk grafik pada gambar 4.10. berikut :
Gambar 4.10. Acceleration getaran pada kecepatan angin 5 m/s
Dari gambar 4.10 diperoleh Acceleration peak atas sebesar 2,1206 mm/s2 pada saat detik ke-11, dan untuk Peak bawah sebesar -2,1273 mm/s2 pada saat detik-ke-53.
4.1.4. Pengambilan data pada kecepatan angin 5,5 m/s
Setelah dilakukan pengukuran pada kecepatan angin 4 m/s selama 100 detik diperoleh hasil putaran, arus, dan tegangan dengan interval 20 detik pada tabel 4.4 berikut :
Tabel 4.4. Data kecepatan angin 5,5 m/s
t(s) Rpm Arus(mA) Tegangan (V) arus 0,7 mA dan tegangan rata-rata 2,40 Volt. Dari putaran rata-rata poros turbin angina pada keceptan angina 5,5 m/s dilakukan perhitungan unntuk mendapatkan kecepatan sudut, frekuensi dan perioda sebagai berikut :
Kecepatan sudut dihitung sebagai berikut : 𝜔 =2𝜋
60 x n = 6,28
60 x 32 = 3.4331rps Frekuensi rotor dihitung sebagai berikut :
𝑓 = 𝜔
2𝜋 = 3,4331
6,28 = 0,55 Hz Perioda rotor dihitung sebagai berikut ::
𝑇 = 1
𝑓 = 1
0,5467 = 1,83 dtk
Data hasil pengujian kecepatan angin 5,5 m/s didapat berupa Velocity terlampir pada lampiran 4. Pada gambar 4.11 memperlihatkan grafik perubahan Amplitudo pada setiap detik selama 100 dettik.
Gambar 4.11. Velocity getaran pada kecepatan angin 5,5 m/s
Dari gambar 4.11 diperoleh Velocity peak atas sebesar 0,5429 mm/s pada saat detik ke-34, dan untuk Peak bawah sebesar 0,1654 mm/s pada saat detik-ke 72. Untuk mendapatkan nilai amplitudo dilakukan perhitungan sebagai berikut :
𝑋̇ = 𝑋𝑜𝜔 cos 𝜔𝑡 𝑋𝑜= 𝑋̇
𝜔 cos 𝜔𝑡
= 0,3164
2,1352 × cos 2,1352 × 1
= -0,0820
Perhitungan diatas diteruskan untuk setiap setik nilai Velocity pada 100 detik data. Untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel yang terlampir pada lampiran 5(lima). Displacemen dihitung sebagai berikut :
𝑋 = 𝑋𝑜𝑠𝑖𝑛 𝜔𝑡 = −0,0277 mm
Perhitungan Displacement diatas diteruskan untuk setiap nilai Amplitude pada 100 detik dan untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel kemudian diperoleh hasil dalam bentuk grafik pada gambar 4.12 berikut :
Gambar 4.12. displacimen getaran pada kecepatan angin 5,5 m/s
Dari gambar 4.12 diperoleh Displaciment peak atas sebesar 0,0963 mm pada saat detik ke-64, dan untuk Peak bawah sebesar -0,0963 mm pada saat detik-ke-89. Acceleration dihitung sebagai berikut :
𝑋̈ = 𝑑2𝑋
𝑑𝑡2 = −𝑋𝑜𝜔2sin 𝜔𝑡 = −0,3262 mm/s2
Perhitungan Acceleration diatas diteruskan untuk setiap nilai Amplitude pada 100 detik dan untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel kemudian diperoleh hasil dalam bentuk grafik pada gambar 4.13. berikut :
Gambar 4.13. Acceleration getaran pada kecepatan angin 5,5 m/s
Dari gambar 4.13 diperoleh Acceleration peak atas sebesar 1,1349 mm/s2 pada saat detik ke-70, dan untuk Peak bawah sebesar -1,1349 mm/s2 pada saat detik-ke-27.
4.1.5. Pengambilan data pada kecepatan angin 6 m/s
Setelah dilakukan pengukuran pada kecepatan angin 4 m/s selama 100 detik diperoleh hasil putaran, arus, dan tegangan dengan interval 20 detik pada tabel 4.5 berikut :
Tabel 4.5. Data kecepatan angin 6 m/s
t(s) Rpm Arus(mA) Tegangan (V) arus 0,7 mA dan tegangan rata-rata 2,40 Volt. Dari putaran rata-rata poros turbin angina pada keceptan angina 6 m/s dilakukan perhitungan unntuk mendapatkan kecepatan sudut, frekuensi dan perioda sebagai berikut :
Kecepatan sudut dihitung sebagai berikut : 𝜔 =2𝜋
60 x n = 6,28
60 x 35,20 = 3,6843 rps Frekuensi rotor dihitung sebagai berikut ::
𝑓 = 𝜔
2𝜋= 53,6843
6,28 = 0,59 Hz Perioda rotor dihitung sebagai berikut ::
𝑇 = 1 𝑓 = 1
0,59 = 1,70 dtk
Data hasil pengujian pada kecepatan angin 6 m/s diperoleh berupa Velocity terlampir pada lampiran 5 (lima). Pada gambar 4.14 merupakan grafik perubahan Amplitudo pada setiap detik selama 100 dettik
Gambar 4.14. Velocity getaran pada kecepatan angin 6 m/s
Dari gambar 4.14 diproleh Velocity peak atas sebesar 0,5279 mm/s pada saat detik 76, dan untuk Peak bawah sebesar 0,1420 mm/s pada saat detik ke-38. Untuk mendapatkan nilai amplitudo dilakukan perhitungan sebagai berikut :
𝑋̇ = 𝑋𝑜𝜔 cos 𝜔𝑡 𝑋𝑜= 𝑋̇
𝜔 cos 𝜔𝑡
= 0,3164
2,1352 × cos 2,1352 × 1
= -0,0788
Perhitungan diatas diteruskan untuk setiap nilai Velocity pada 100 detik data. Untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel yang terlampir pada lampiran 6 (enam). Displacemen dihitung sebagai berikut :
𝑋 = 𝑋𝑜𝑠𝑖𝑛 𝜔𝑡 = 0,1727 mm
Perhitungan Displacement diatas diteruskan untuk setiap nilai Amplitude pada 100 detik dan untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel Kemudian diperoleh hasil dalam bentuk grafik pada gambar 4.5 berikut :
Gambar 4.15. displacemen getaran pada kecepatan angin 6 m/s
Dari gambar 4.15 dipeoleh Displacement peak atas sebesar 0,3338mm pada saat detik ke-3, dan untuk Peak bawah sebesar -0,3343 mm pada saat detik-ke-55. Acceleration dihitung sebagai berikut :
𝑋̈ = 𝑑2𝑋
𝑑𝑡2 = −𝑋𝑜𝜔2sin 𝜔𝑡 = 2,3436 mm/s2
Perhitungan Acceleration diatas diteruskan untuk setiap nilai Amplitude pada 100 detik dan untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel kemudian diperoleh hasil dalam bentuk grafik pada gambar 4.16. berikut :
Gambar 4.16. Acceleration getaran pada kecepatan angin 6 m/s
Dari gambar 4.16 diperoeleh Acceleration peak atas sebesar 4,5304 mm/s2 pada saat detik ke-3, dan untuk Peak bawah sebesar -4,5378 mm/s2 pada saat detik-ke-55.
4.2.Hubungan variasi puncak amplitudo dengan variasi kecepatan angin