MatLab - TINJAUAN PUSTAKA - KAJIAN MODAL ANALISIS PADA TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL JENIS SAVONI

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.9 MatLab

Matlab merupakan sebuah singkatan dari Matrix Laboratory, yang pertama kali dikenalkan oleh University of New Mexico dan University of Stanford pada tahun 1970. software ini pertama kali memang digunakan untuk keperluan analisis numerik, aljabar linier dan teori tentang matriks. Saat ini, kemampuan dan fitur yang dimiliki oleh Matlab sudah jauh lebih lengkap dengan ditambahkannya toolboxtoolbox yang sangat luar biasa. Beberapa manfaat yang didapatkan dari Matlab antara lain:

• Pemodelan dan simulasi

• Komputasi numerik

• Visualisasi dan analisis data

• Pembuatan grafik untuk keperluan sains dan teknik

• Pengembangan aplikasi, misalnya dengan memanfaatkan GUI [19]

Matlab dapat dipadang sebagai sebuah kalkulator dengan fitur yang lengkap.

Kita pernah menggunakan kalkulator dengan fasilitas minimal, misalnya hanya terdapat fasilitas penambahan, pengurangan perkalian dan pembagian.

Kalkulator yang lebih lengkap lagi adalah kalkulator scientific dimana fasilitas yang diberikan tidak hanya yang disebutkan di atas, melainkan sudah ada fungsi-fungsi trigonometri, bilangan kompleks, akar kuadrat dan logaritma.

Nah, Matlab mirip dengan kalkulator tersebut, tetapi dengan fitur-fitur yang lengkap diantaranya dapat digunakan untuk memprogram, aplikasi berbasis GUI dan lengkap dengan toolbox yang dapat dimanfaatkan untuk memecahkan masalah sains dan teknik [19].

Matlab memberikan kemudahan bagi para pengguna untuk menemukan bantuan sehubungan dengan semua fasilitas yang diberikan oleh Matlab. Misalnya, bantuan tentang bagaimana memulai Matlab pertama kali, trik pemrograman, membuat grafik 2 dan 3 dimensi, menggunakan tool akuisisi data, pengolahan sinyal, penyelesaian persamaan diferensial parsial.

Untuk memperoleh bantuan tersebut, kita dapat memilih MATLAB Menu dari menu Help. Untuk bantuan tentang Matlab sendiri, dibagi atas beberapa bagian antara lain : [19]

1. Development Environment, bagian ini akan memberikan informasi yang lengkap mengenai desktop dari Matlab.

2. Mathematics, bagian yang menjelaskan bagaimana menggunakan fitur yang dimiliki oleh Matlab untuk dalam mengolah data matematis dan statistik.

Isi dalam bantuan ini dicakup antara lain: Matrks dan aljabar linier, polinomial dan interpolasi, analisis data dan statistik, fungsi function, matriks jarang (sparse matrix).

3. Programming and data type, bagian ini menjelaskan bagaimana membuat script dan fungsi dengan menggunakan Matlab. Bantuan ini mencakup pemrograman M-File, larik, larik multidimensi, optimalisai performance Matlab, tip pemrograman Matlab.

4. Graphics, bagian ini menjelaskan tentang bagaimana membuat atau mengeplot grafik dari data yang kita miliki. Yang termasuk dalam bagian ini antara lain, dasar-dasar pengeplotan, format grafik, membuat grafik khusus misalnya grafik dalam bentuk bar, histogram, contour dan lain-lain.

5. 3-D Visualization, bagian ini menjelaskan dengan tuntasbagaimana menampilkan data yang kita miliki dalam grafik 3 dimensi, termasuk didalamnya membuat grafik 3D, menentukan tampilan objek, transparansi objek, lighting dan lain-lain.

6. Creating Graphical User Interfaces, bagian ini menjelaskan bagaimana kita dapat membuat GUI (Graphical User Interface) berbasis Matlab. Disamping bagian-bagian yang sudah disebutkan di atas, disini juga disertakan beberapa bagian tambahan yang ikut melengkapi dokumentasi penjelasan tentang Matlab, diantaranya function-By cattegory, function-Alphabetical List, handle graphic property browser, external interfaces/API, external interfaces/API references dan lain-lain [19].

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat

Pengujian dilakukan di Laboratorium Motor Bakar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara selama kurang lebih 2 bulan

.

3.2. Bahan

Dalam penelitian ini, subjek penelitian adalah turbin angin savonius yang diletakkan dalam model instalasi sederhana wind tunnel skala laboratorium seperti terlihat pada Gambar 3.1.

Gamba 3.1.(1) Perangkat Wind Tunnel, (2) Turbin angin.

Dalam penelitian ini akan dibuat turbin angin savonius tipe U seperti terlihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2. Turbin angin savonius tipe U.

Bahan dari komponen turbin ini , antara lain : 1. Dudukan lengan sudu.

Dudukan lengan sudu turbin angin berbentuk silinder berbahan besi dengan ketebalan 10 mm, dan diameter luarnya 20 mm serta diameter dalam 10 mm, seperti terlihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3. Dudukan lengan sudu 2. Lengan sudu.

Lengan sudu turbin angin berbahan plat besi dengan ketebalan 0,7 mm, seperti terlihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4. Lengan sudu 3. Sudu

Sudu turbin angin berbahan pelat aluminium dengan ketebalan 0,3 mm, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5. Bahan pelat aluminium untuk sudu

4. Poros

Berdasarkan jenis turbin ini, maka poros dipasang secara vertikal dan poros terbuat dari bahan stainless steel dengan diameter 8 mm dan tinggi 535 mm, seperti terlihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6. Poros 5. Bantalan

Bearing (bantalan) adalah elemen mesin yang menumpu poros yang mempunyai beban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan mempunyai umur yang panjang.

Bearing harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. seperti pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7. Bantalan

6. Transmisi daya

Dalam penelitian ini roda gigi digunakan untuk mentransmisikan daya dan putaran. Diameter luar roda gigi pada poros 120 mm, dan diameter luar roda gigi pada poros motor DC 10 mm, seperti pada Gambar 3.8.

(a) (b)

Gambar 3.8.(a) roda gigi pada Poros turbin,(b)pada`poros motor DC 7. Generator listrik

Generator listrik yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah 12V 100 mA, seperti terlihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9. Generator listirk 8. Bola lampu dan wayar

Bola lampu yang akan digunakan adalah jenis bola lampu LED seperti pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10. Lampu LED dan wayar kecil

3.3. Peralatan

Peralatan yang akan digunakan dalam pelaksanaan penelitian ini antara :

1.

Wind Tunnel, Dengan menggunakan wind tunnel maka relative dapat di setting kecepatan angin dan kestabilannya sesuai dengan kebutuhan penelitian, seperti pada Gambar 3.11.

Gamba 3.11.Perangkat Wind Tunnel.

(1).Compressor,(2).Test section, (3).Diffuser, (4).Kain penghubung, (5).Drive section

2.

Inverter, Inverter adalah salah satu alat untuk mengubah arus AC ke DC untuk menyuplay listrik ke dinamo motor dengan arus DC, jadi alat ini aslinya mempunyai multi fungsi, merubah AC ke DC kemudian mengeluarkannya dengan arus AC kembali, inverter diperlihatkan pada Gambar 3.12.

Gambar 3.12. Inverter

3.

Vibrometer, Vibrometer VQ – 400 - A, Alat ini digunakan untuk mengukur kecepatan permukaan getaran , juga dapat digunakan untuk mendapatkan waktu kecepatan getaran suatu benda atau bahan uji. Seperti pada Gambar 3.13.

3 4 5

Gambar 3.13. Alat vibrometer

4. Tachometer, Tachometer adalah alat untuk mengukur kecepatan putaran yang dikopel langsung dengan poros. Seperti pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14. Alat Tachometer

Spesifikasi Digital Photo Contact Tachometer sebagai berikut:

Name : Digital Photo Contact Tachometer Display : Photo Tach (5 to 99,999 rpm) Contact Tach (0,5 to 19,999 rpm)

Resulotion : Photo Tach/Contact Tach 0,1 rpm (0,5 to 999,9 rpm)

1 rpm (over 1,000 rpm)

Accuracy : ± (0,05 % + 1 Digit)

Sampling Time : Photo Tach (1 sec over 60 rpm) Contact Tach (1 sec over 6 rpm)

Battery : 4 x 1,5 V AA (UM-3) Battery

Size : 215 x 65 x 38 mm

Weight : 300 g (0,66 lb)/including Battery

5.

Multi tester digital. Hasil ukur yang ditampilkan pada multitester digital merupakan hasil yang telah sesuai, sehingga tidak perlu dilakukan lagi perhitungan antara hasil ukur dan batas ukur

.

Fungsi Multimeter yang dimiliki setiap multimeter ada beberapa macam tergantung tipe dan merk multimeter. Akan tetapi pada umumnya setiap multimeter / multitester memiliki 3 fungsi ukur utama yaitu sebagai alat ukur arus, tegangan dan resistansi seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3.15.

Gambar 3.15. Alat multi tester digital

6.

Anemometer, Fungsi Anemometer yaitu sebagai perangkat atau alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin. Dengan anemometer kita dapat memperkirakaan cuaca pada hari itu. Selain itu anemometer juga dapat difungsikan sebagai alat pendeteksi cuaca buruk seperi angin topan ataupun badai. Pada dasarnya anemometer adalah alat untuk mengukur kecepatan udara atau kecepatan gas dalam femonema terjadinya hembusan angin, contohnya untuk mengkur aliran udara di dalam saluran, atau juga pengukuran arus terbatasi, seperti angin atmosfer. Untuk menentukan kecepatan, anemometer mendeteksi perubahan di beberapa sifat fisik dari fluida atau efek fluida pada alat mekanis dimasukkan ke dalam aliran seperti pada Gambar 3.16.

Gambar 3.16. Alat anemometer

7.

Labjeck U3 LV dan Sofwarenya, Analog Digital Converter (ADC) adalah alat yang dapat mengkonversi tegangan listrik digital ketegangan listrik analog dan sebaliknya dari tegangan listrik analog ke tegangan listrik

digital, salah satu peralatan ADC tersebut adalah Labjack U3-LV. Labjack juga digunakan untuk untuk memonitor dan mengontrol proyek dari PC atau mobile phone, seperti penghubung dunia nyata dan virtual seperti pada Gambar 3.17.

Gambar 3.17. Alat labjeck

8.

Laptop (PC), digunakan untuk menampilkan dan menyimpan hasil serta pengolahan data yang di dapat dari pengukuran getaran.

9.

Alat tulis dan kamera digital, Alat tulis digunakan untuk mencatat data hasil penelitian dan Kamera digital akan digunakan untuk mengabadikan proses eksperimental atau sebagai dokumentasi.

3.4 Set Up Peralatan

Berikut ini langkah –langkah set up yang dilakukan :

1. Letakkan turbin angin savonius pada test suction wind tunnel, seperti pada Gambar 3.18.

Gambar 3.18. Turbin angin savonius pada test suction wind tunnel.

2. Pasang kabel pada generator ke lampu LED, seperti pada Gambar 3.19.

Gambar 3.19. Pemasangan kabel pada generator ke lampu LED.

3. Pasang kabel multitester, seperti pada Gambar 3.20.

Gambar 3.20. Pemasangan kabel multitester.

4. Setel posisi anemometer, seperti pada Gambar 3.21.

Gambar 3.21. Posisi anemometer

5. Setel posisi vibrometer laser pada posisi yang tepat (lampu laser berwarna merah tepat kena ujung poros bagian atas turbin agin, hal ini untuk pengambilan data. Posisi Vibrometer laser dapat dilihat pada Gambar 3.22.

Gambar 3.22. Posisi vibrometer

6. Pastikan vibrometer terhubung dengan labjack dan laptop, hal ini untuk melihat grafik, seperti pada Gambar 3.23.

Gambar 3.23. Memastikan vibrometer berfungsi

7. Atur posisi untuk pengambilan kecepatan putar poros turbin angin dengan menggunakan tachometer, seperti pada Gambar 3.24.

Gambar 3.24. Posisi tachometer 8. Jalankan Windtunnel melalui inverter.

9. Siapkan alat tulis dan kamera digital.

10. Setel kecepatan angin sampai turbin agin yang akan di uji mulai bergerak dan berputar, untuk selanjutnya naikkan kecepatan dengan bertahap sesuai kebutuhan penelitian, dalam penelitian ini diperlukan 5 variasi kecepatan angin (4 m/s, 4,5 m/s, 5 m/s, 5,5 m/s, dan 6 m/s), seperti pada Gambar 3.25.

Gambar 3.25. Chanel penyetelan

11. Catat data kecepatan angin, arus, tegangan listrik, suhu udara, kecepatan poros turbin, tekanan udara dan juga getaran yang terjadi di poros turbin.

Skema set up alat uji keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 3.27.

Gambar 3.26. Set-Up alat

3.5 Metodologi Penelitian

Metode yang dilakukan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental.

Kegiatannya meliputi:

1. Pengambilan data 5 variasi, masing-masing variasi kecepatan angin akan dilakukan pencatatan 5 kali yaitu pada selang waktu 20, 40, 60, 80, 100 detik, hal ini guna memperoleh rata getaran putaran poros (rpm), rata-rata tegangan (V), dan rata-rata-rata-rata arus (A).

2. Pengambilan data dilakukan dengan melakukan 5 variasi putaran electro motor pada wind tunnel guna memperoleh 5 variasi kecepatan angin pada turbin angin, dan penyetelan putaran menggunakan alat inverter yang ada pada wind tunnel.

3. Mendapatkan amplitudo poros turbin, maka data yang akan diambil meliputi kecepatan angin, getaran pada poros turbin, dan pengamatan grafik amplitude-vs-time (Displacemen, Velocity dan Acceleration) yang terjadi.

3.6 Skema Alur Penelitian

• Menghitung kec. Sudut, Frekuensi dan Amplitudo rotor

• Menghitung nilai perpindahan, kecepatan, dan percepatan rotor pada 5 variasi kec.angin

• Menganalisis indikasi gejala getaran apa yang terjadi pada rotor dengan metode Fast Fourier Transform (FFT)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Amplitudo Getaran Pada Turbin Angin Savonius

Pencatatan variabel penelitian dilakukan pada variasi kecepatan angin disetiap rentang waktu 20 detik dengan menggunakan Laser vibrometer, seperti diperlihatkan pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1. Tes vibrasi (rotor tipe U)

4.1.1. Pengambilan data pada kecepatan angin 4 m/s, dapat dilihat pada Tabel 4.1 berikut.

Tabel 4.1 Data kecepatan angin 4 m/s

t(s) V (m/s) Rpm Arus(mA) Tegangan (V)

20 4 17 0,5 1,97

40 4 20 0,6 2,34

60 4 18 0,6 1,99

80 4 21 0,7 2,21

100 4 17 0,5 2,09

Rata-rata 18,60 0,58 2,13

Dari putaran poros turbin angin maka dapat diperoleh kecepatan sudut, frekuensi dan perioda sebagai berikut :

Kecepatan sudut dihitung sebagai berikut:

Velocity pada detik ke-1 didapat dari data:

𝑋̇ = 0,3793136 mm/s (Pada lampiran 1) Amplitudo dihitung sebagai berikut :

𝐴 = 𝑋̇

𝜔 cos 𝜔𝑡= 0,3793136

1,9468 cos(1,9468 𝑥 1)= −0,5306 mm

Perhitungan amplitudo diatas diteruskan untuk setiap detik selanjutnya dan untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel yang diperlihatkan pada Lampiran-1. Sehingga didapat amplitudo rata-rata:

𝐴₀ : −0,2043 mm (Pada lampiran 1)

Maka dalam detik ke-1, In put data dari alat ukur vibrometer diperoleh:

Displacement dihitung sebagai berikut

Perhitungan displacement dan acceleration diatas diteruskan untuk setiap detik selanjutnya dan untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel yang diperlihatkan pada Lampiran-1.

Setelah perhitungan pada kecepatan angin 4 m/s selama 100 detik, maka dapat kita lihat grafik perbandingan amplitudo getaran serta puncak atas dan puncak bawah dari masing-masing grafik, seperti terlihat pada Gambar (4.2, 4.3, 4.4) dibawah ini.

Gambar 4.2 Displacement pada kecepatan angin 4 m/s

Dari grafik amplitudo displacement diatas, dapat dilihat bahwa pada poros turbin savonius rotor tipe U mengalami perpindahan, dimana perpindahan yang terjauh terjadi pada detik ke 96 dan 46 dengan nilai perpindahan pada puncak atas sebesar (0,2042 mm) dan puncak bawah (-0,2043 mm).

Gambar 4.3 Velocity pada kecepatan angin 4 m/s

Dari grafik amplitudo velocity diatas, dapat dilihat bahwa pada poros turbin angin savonius rotor tipe U mengalami kecepatan getaran pada puncak atas sebesar 0,4213 mm/s. Dimana berdasarkan ISO 10816-3 sebagai indikator tingkat vibrasi menyatakan bahwa getaran dari poros turbin angin savonius rotor tipe U dalam batas toleransi dan hanya dapat dioperasikan dalam waktu terbatas.

Gambar 4.4. Acceleration pada kecepatan angin 4 m/s

Dari grafik amplitudo acceleration diatas, dapat dilihat bahwa pada poros turbin savonius rotor tipe U mengalami percepatan, dimana nilai percepatan terbesar terjadi pada detik ke 25 dan 46 dengan nilai puncak atas (0,7741 mm/s²) dan puncak bawah (-0,7742 mm/s²).

4.1.2. Pengambilan data pada kecepatan angin 4,5 m/s, dapat dilihat pada Tabel 4.2 berikut.

Tabel 4.2 Data kecepatan angin 4,5 m/s

t(s) V (m/s) Rpm Arus(mA) Tegangan

(V)

20 4,5 20 0,7 2,23

40 4,5 22 0,8 2,57

60 4,5 23 0,9 2,59

80 4,5 20 0,9 2,55

100 4,5 21 0,8 2,65

Rata-rata 21,20 0,82 2,52

Dari putaran poros turbin angin maka dapat diperoleh :

Kecepatan sudut dihitung sebagai berikut :

𝜔 =

^2𝜋

x n =

^6,28

60 x 21,20 = 2,2189 rps Frekuensi rotor dihitung sebagai berikut :

f =

^𝜔

2𝜋

=

^2,2189

6,28 = 0,35 Hz Perioda rotor dihitung sebagai berikut :

T =

𝑓

=

0,35 = 2,83 s

Velocity pada detik ke-1 didapat dari data:

𝑋̇ = 0,3787143 mm/s (Pada lampiran 2) Amplitudo dihitung sebagai berikut :

𝐴 = 𝑋̇

𝜔 cos 𝜔𝑡= 0,3787143

2,2189 cos(2,2189 𝑥 1)= −0,2827 mm

𝐴₀ : 0,1139 mm (Pada Lampiran 2)

Maka dalam detik ke-1, In put data dari alat ukur vibrometer diperoleh:

Displacement dihitung sebagai berikut :

Setelah perhitungan pada kecepatan angin 4,5 m/s selama 100 detik, maka dapat kita lihat perbandingan grafik amplitudo getaran serta puncak atas dan puncak bawah dari masing-masing grafik, seperti terlihat pada Gambar (4.5, 4.6, 4.7) dibawah ini.

Gambar 4.5. Displacement pada kecepatan angin 4,5 m/s

Dari grafik amplitudo displacement diatas, dapat dilihat bahwa pada poros turbin savonius rotor tipe U mengalami perpindahan, dimana perpindahan yang terjauh terjadi pada detik ke 80 dan 56 dengan nilai perpindahan pada puncak atas sebesar (0,1139 mm) dan puncak bawah (-0,1123 mm).

Gambar 4.6. Velocity pada kecepatan angin 4,5 m/s

Dari grafik amplitudo velocity diatas, dapat dilihat bahwa pada poros turbin angin savonius rotor tipe U mengalami kecepatan getaran pada puncak atas sebesar 0,4231 mm/s. Dimana berdasarkan ISO 10816-3 sebagai indikator tingkat vibrasi

menyatakan bahwa getaran dari poros turbin angin savonius rotor tipe U dalam batas toleransi dan hanya dapat dioperasikan dalam waktu terbatas.

Gambar 4.7. Acceleration pada kecepatan angin 4,5 m/s

4.1.3. Pengambilan data pada kecepatan angin 5 m/s, dapat dilihat pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3. Data kecepatan angin 5 m/s

t(s) V (m/s) Rpm Arus(mA) Tegangan (V)

20 5 24 1 2,71

40 5 26 1,1 2,83

60 5 27 1,2 3

80 5 28 1,2 3,09

100 5 25 1,1 2,85

Rata-rata 26,00 1,12 2,90

Dari putaran poros turbin angin maka dapat diperoleh Kecepatan sudut dihitung sebagai berikut :

𝜔 =

^2𝜋

x n =

^6,28

60 x 26,00 = 2,7213 rps Frekuensi rotor dihitung sebagai berikut :

f =

^𝜔

2𝜋

=

^2,7213

6,28 = 0,4333 Hz Perioda rotor dihitung sebagai berikut :

T =

𝑓

=

0,4333 =2,31 s

Velocity pada detik ke-1 didapat dari data:

𝑋̇ = 0,4014882 mm/s (Pada Lampiran 3) Amplitudo dihitung sebagai berikut :

𝐴 = 𝑋̇

𝜔 cos 𝜔𝑡= 0,4014882

2,7213 cos(2,7213 𝑥 1)= −0,1616 mm

𝐴₀ : 0,3712 mm (Pada Lampiran 3)

Maka dalam detik ke-1, In put data dari alat ukur vibrometer diperoleh:

Displacement dihitung sebagai berikut :

Setelah perhitungan pada kecepatan angin 5 m/s selama 100 detik, maka dapat kita lihat perbandingan grafik amplitudo getaran serta puncak atas dan

puncak bawah dari masing-masing grafik, seperti terlihat pada Gambar (4.8, 4.9, 4.10) dibawah ini.

Gambar 4.8. Displacement pada kecepatan angin 5 m/s

Dari grafik amplitudo displacement diatas, dapat dilihat bahwa pada poros turbin savonius rotor tipe U mengalami perpindahan, dimana perpindahan yang terjauh terjadi pada detik ke 86 dan 71 dengan nilai perpindahan pada puncak atas sebesar (0,3711 mm) dan puncak bawah (-0,3712 mm).

Gambar 4.9. Velocity pada kecepatan angin 5 m/s

Dari grafik amplitudo velocity diatas, dapat dilihat bahwa pada poros turbin angin savonius rotor tipe U mengalami kecepatan getaran pada puncak atas sebesar 0,4255 mm/s. Dimana berdasarkan ISO 10816-3 sebagai indikator tingkat vibrasi

menyatakan bahwa getaran dari poros turbin angin savonius rotor tipe U dalam batas toleransi dan hanya dapat dioperasikan dalam waktu terbatas.

Gambar 4.10. Acceleration pada kecepatan angin 5 m/s

Dari grafik amplitudo acceleration diatas, dapat dilihat bahwa pada poros turbin savonius rotor tipe U mengalami percepatan, dimana nilai percepatan terbesar terjadi pada detik ke 86 dan 71 dengan nilai puncak atas (2,7485 mm/s²) dan puncak bawah (-2,7489 mm/s²).

4.1.4. Pengambilan data pada kecepatan angin 5,5 m/s, dapat dilihat pada Tabel 4.4 berikut.

Tabel 4.4. Data kecepatan angin 5,5 m/s

t(s) V (m/s) Rpm Arus(mA) Tegangan (V)

20 5,5 31 1,3 3,13

40 5,5 30 1,4 3,23

60 5,5 32 1,3 3,12

80 5,5 31 1,2 3,25

100 5,5 32 1,4 3,21

Rata-rata 31,20 1,32 3,19

Dari putaran poros turbin angin maka dapat diperoleh : Kecepatan sudut dihitung sebagai berikut :

𝜔 =

^2𝜋

x n =

^6,28

60 x 31,20 = 3,2656 rps Frekuensi rotor dihitung sebagai berikut :

f =

^𝜔

2𝜋

=

^3,2656

6,28 = 0,52 Hz Perioda rotor dihitung sebagai berikut :

=

𝑓

=

0,52=1,92 s

Velocity pada detik ke-1 didapat dari data:

𝑋̇ = 0,3907005 mm/s (Pada lampiran 4) Amplitudo dihitung sebagai berikut :

𝐴 = 𝑋̇

𝜔 cos 𝜔𝑡= 0,3907005

3,2656 cos(3,2656 𝑥 1)= −0,1206 mm

𝐴₀ : −0,0745 mm (Pada lampiran 4)

Maka dalam detik ke-1, In put data dari alat ukur vibrometer diperoleh:

Displacement dihitung sebagai berikut :

Setelah perhitungan pada kecepatan angin 5,5 m/s selama 100 detik, maka dapat kita lihat perbandingan grafik amplitudo getaran serta puncak atas dan puncak bawah dari masing-masing grafik, seperti terlihat pada Gambar (4.11, 4.12, 4.13) dibawah ini

Gambar 4.11. Displacement pada kecepatan angin 5,5 m/s

Dari grafik amplitudo displacement diatas, dapat dilihat bahwa pada poros turbin savonius rotor tipe U mengalami perpindahan, dimana perpindahan yang terjauh terjadi pada detik ke 38 dan 89 dengan nilai perpindahan pada puncak atas sebesar (0,0745 mm) dan puncak bawah (-0,0744 mm).

Gambar 4.12. Velocity pada kecepatan angin 5,5 m/s

Dari grafik amplitudo velocity diatas, dapat dilihat bahwa pada poros turbin angin savonius rotor tipe U mengalami kecepatan getaran pada puncak atas sebesar 0,4171 mm/s. Dimana berdasarkan ISO 10816-3 sebagai indikator tingkat vibrasi

menyatakan bahwa getaran dari poros turbin angin savonius rotor tipe U dalam batas toleransi dan hanya dapat dioperasikan dalam waktu terbatas.

Gambar 4.13. Acceleration pada kecepatan angin 5,5 m/s

Dari grafik amplitudo acceleration diatas, dapat dilihat bahwa pada poros turbin savonius rotor tipe U mengalami percepatan, dimana percepatan terbesar terjadi pada detik ke 38 dan 89 dengan puncak atas sebesar (0,7945 mm/s²) dan puncak bawah (-0,7938 mm/s²).

4.1.5. Pengambilan data pada kecepatan angin 6 m/s, dapat dilihat pada Tabel 4.5 berikut.

Tabel 4.5 Data kecepatan angin 6 m/s

t(s) V (m/s) Rpm Arus(mA) Tegangan (V)

20 6 35 1,5 3,55

40 6 34 1,4 3,35

60 6 32 1,4 3,33

80 6 35 1,6 3,71

100 6 33 1,6 3,53

Rata-rata 33,80 1,50 3,49

Dari putaran poros turbin angin maka dapat diperoleh : Kecepatan sudut dihitung sebagai berikut :

𝜔 =

^2𝜋

x n =

^6,28

60 x 33,80 = 3,5377 rps Frekuensi rotor dihitung sebagai berikut ::

f = ^𝜔

2𝜋

=

^3,5377

6,28 = 0,56 Hz Perioda rotor dihitung sebagai berikut :

=

𝑓

=

0,56 =1,78 s

Velocity pada detik ke-1 didapat dari data:

𝑋̇ = 0,3751184 mm/s (Pada lampiran 5) Amplitudo dihitung sebagai berikut :

𝐴 = 𝑋̇

𝜔 cos 𝜔𝑡= 0,3751184

3,5377 cos(3,5377 𝑥 1)= −0,1149 mm

𝐴₀ : −0,0809 mm (Pada Lampiran 5)

Maka dalam detik ke-1, In put data dari alat ukur vibrometer diperoleh:

Displacement dihitung sebagai berikut :

Setelah perhitungan pada kecepatan angin 6 m/s selama 100 detik, maka dapat kita lihat perbandingan grafik amplitudo getaran serta puncak atas dan

puncak bawah dari masing-masing getaran, seperti terlihat pada Gambar (4.14, 4.15, 4.16) dibawah ini.

Gambar 4.14. Displacement pada kecepatan angin 6 m/s

Dari grafik amplitudo displacement diatas, dapat dilihat bahwa pada poros turbin savonius rotor tipe U mengalami perpindahan, dimana perpindahan yang terjauh terjadi pada detik ke 99 dan 4 dengan nilai perpindahan pada puncak atas sebesar (0,0808 mm) dan puncak bawah (-0,0809 mm).

Gambar 4.15. Velocity pada kecepatan angin 6 m/s

menyatakan bahwa getaran dari poros turbin angin savonius rotor tipe U dalam batas toleransi dan hanya dapat dioperasikan dalam waktu terbatas.

Gambar 4.16. Acceleration pada kecepatan angin 6 m/s

Dari grafik amplitudo acceleration diatas, dapat dilihat bahwa pada poros turbin savonius rotor tipe U mengalami percepatan, dimana percepatan tebesar terjadi pada detik ke 12 dan ke 4 dengan puncak atas sebesar (1,0116 mm/s²) dan puncak bawah (-1,0124 mm/s²).

4.2 Data Hasil Fast Fourier Transform (FFT)

Parameter dinamik struktur ditentukan berdasarkan data respon tiap channel

Dalam dokumen KAJIAN MODAL ANALISIS PADA TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL JENIS SAVONIUS TIPE ROTOR U MENGGUNAKAN SOFTWARE MATLAB METODE FAST FOURIER TRANSFORM (FFT) (Halaman 42-0)