BAB II TEORI DASAR
2.8 Tinjauan Pustaka
Menurut Kurniawan (2016), “Turbin angin berbahan komposit dengan lebar maksimun sudu 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat sumbu poros”. Mengunakan variasi kecepatan angin 7,3 m/s, 8,3 m/s dan 9,4 m/s dengan mengunakan blower. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada variasi 7,3 m/s turbin angin dapat bekerja secara optimal jika dibandingkan dengan variabel lainnya. Hal tersebut dapat dilihat dari
koefisien daya maksimum yang dapat dicapai turbin angin propeller ini untuk variasi kecepatan angin rata- rata 7,3 m/s adalah sebesar 43 % pada tipspeed ratio sebesar 3,8.
Daya keluaran berupa daya listrik yang dihaslikan generator turbin angin untuk variasi kecepatan angin rata-rata 7,3 m/s adalah sebesar 52,8 Watt pada torsi sebesar 1,4 Nm, untuk variasi kecepatan angin rata-rata 8,3m/s adalah 63,7 Watt pada torsi sebesar 1,5 Nm, dan untuk variasi kecepatan angin rata-rata 9,4 m/s adalah 61,2 Watt pada torsi sebesar 1,5 Nm.
Menurut Anggeriyantopo (2015) “Unjuk Kerja Kincir Angin Model American Multi-Blade Sembilan Sudu Dengan Tiga Variasi Pitch Angle”, Menyimpulkan bahwa Unjuk kerja optimal yang dapat dicapai model kincir angin dengan pitch angle 100 memliliki koefisien daya maksimal 4,2 % pada tip speed ratio optimal 0,86. Model kincir angin dengan pitch angle 200 memliliki koefisien daya maksimal 11,5 % pada tip speed ratio optimal 1,09. Variasi pitch angle 300 memliliki koefisien daya maksimal 14,5 % pada tip speed ratio optimal 1,03.
Menurut Widi (2015) “Unjuk Kerja Kincir Angin Propeler Tiga Sudu Datar Dengan Lebar 11.5 cm Dari Bahan Triplek Serta Variasi Lapisan Permukaan Alumunium Dan Anyaman Bambu”, menyimpulkan bahwa Model kincir angin dengan sudu kincir tanpa lapisan menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 10,38 %, pada tip speed ratio optimal 2,19. Model kincir angin dengan lapisan permukaan plat aluminium bagian depan sudu menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 10,05
%, pada tip speed ratio optimal 2,40. Model kincir angin dengan lapisan permukaan plat aluminium bagian depan dan belakang menghasilkan koefisien daya maksimal
sebesar 13,52%, pada tip speed ratio optimal 2,57. Model kincir angin dengan lapisan permukaan plat aluminium bagian belakang dan anyaman bambu bagian depan sudu menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 9,39 %, pada tip speed ratio optimal sebesar 2,16.
37
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Penelitian
Langkah kerja penelitian ini ditunjukan di Gambar 3.1 sebagai berikut:
Gambar 3.1 Diagram alur penelitian.
Proses dimulai
Pembelian alat dan bahan yang digunakan untuk pembuatan kincir angin
Perancangan desain kincir angin
Pembuatan sudu bahan komposit
Uji coba sudu
Menentukan variabel penelitian
Penngambilan data
Hasil penelitian, perhitungan, pengolahan data dan pembahasan
Kesimpulan dan saran
Selesai
3.2 Objek Penelitian
Objek penelitian ini adalah kincir angin horizontal berbahan komposit dengan sudut serang 200 dengan variasi lebar maksimum dan kecepatan angin.
3.3 Waktu dan Tempat Penelitian
Pembuatan kincir angin dilakukan pada bulan Desember 2017 sampai Januari 2018 dan pengambilan data dilakukan pada bulan Februari 2018 di Laboratorium Konversi Energi Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.
3.4 Bahan dan Alat
3.4.1 Alat Penelitian
Model kincir angin propeler dengan bahan komposit, kincir dibuat dengan diameter 1 meter.
1. Sudu kincir angin
Gambar 3.2 Sudu kincir angin dengan lebar maksimal 8cm, 9cm, 10cm.
Ukuran sudu kincir menentukan daerah sapuan angin yang menerima energi angin sehingga dapat membuat dudukan sudu berputar. Semua sudu memiliki bentuk dan ukuran yang sama, sudu yang dibuat dapat dilihat pada Gambar 3.2.
2. Dudukan sudu
Dudukan sudu yang merupakan bagian komponen yang berfungsi untuk pemasangan sudu dan juga untuk mengatur kemiringan sudu. Dudukan sudu ini memiliki dua belas lubang untuk pemasangan sudu, untuk mengatur sudu kemiringan plat dudukan sudu. Posisi plat dudukan dapat disesuaikan dengan kebutuhan yang diperlukan. Dudukan sudu dapat dilihat pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Dudukan Sudu kincir angin.
3. Fan blower
Fan blower berfungsi untuk menghisap udara dan menghembuskannya ke arah kincir angin. Fan blower dengan kekuatan 15 Hp. Gambar 3.4 menunjukkan bentuk dari fan blower.
Gambar 3.4 Fan Blower.
4. Tachometer
Tachometer adalah alat yang digunakan untuk mengatur kecepatan putaran poros kincir yang dinyatakan dalam satuan rpm (revolutions per minute). Jenis tachometer yang digunakan adalah digital light tachometer, cara kerjanya cukup sederhana, kita hanya menekan tombol utama dan mengarahkan cahaya merah ke arah yang sudah ditentukan. Gambar 3.5 menunjukan tachometer.
Gambar 3.5 tachometer untuk mengukur putaran poros.
5. Timbangan Digital
Timbangan digital digunakan untuk mengetahui beban generator pada saat kincir angin berputar. Gambar 3.6 menunjukkan bentuk dari timbangan digital yang digunakan dalam penelitian. Timbangan digital ini diletakkan pada bagian lengan generator.
Gambar 3.6 Timbangan Digital.
6. Anemometer.
Anemometer berfungsi unutk mengukur kecepatan angin dari fan blower.
Anemometer diletakkan diantara fan blower dan kincir. Gambar 3.7 menunjukkan bentuk dari anemometer.
Gambar 3.7 Anemometer.
7. Voltmeter
Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan yang dihasilkan kincir angin oleh setiap variasinya. Voltmeter ini dipasang pada terminal yang telah disediakan.
Gambar 3.8 menunjukkan gambar dari Voltmeter.
8. Amperemeter
Amperemeter digunakan untuk mengukur arus yang dihasilkan oleh kincir angin dengan setiap variasinya. Amperemeter juga diletakkan pada terminal. Gambar 3.9 menunjukkan bentuk dari amperemeter.
Gambar 3.8 Voltmeter Gambar 3.9 Amperemeter
9. Pembebanan
Pembebanan yang dilakukan dengan menggunakan lampu yang diatur dengan potensio untuk mengetahui performa dari kincir angin. Variasi Voltase lampu yang diberikan dengan mengatur potensio bermaksud supaya yang dihasilkan bervariasi. Lampu yang digunakan adalah lampu 5 Watt. Gambar pembebanan lampu seperti ditunjukkan pada Gambar 3.10
Gambar 3.10 Pembebanan lampu.
3.5 Desain Sudu Kincir Angin
Desain kincir angin yang dibuat seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.2.
Gambar tersebut menunjukkan bahwa kincir angin yang dibuat diameternya berukuran 100 cm sudu serang 200 dengan lebar maksimum sudu 10 cm, 9 cm, dan 8 cm. Gambar 3.11 menunjukkan desain dari sudu kincir angin.
Keterangan : nilai b = 80 mm, 90 mm, 100 mm Gambar 3.11 Desain sudu kincir angin dengan satuan milimeter.
3.6 Pembuatan Sudu Kincir Angin
Dalam proses pembuatan sudu dilakukan melalui beberapa tahapan. Adapun tahapan tersebut sebagai berikut:
A. Pembuatan cetakan
1. Melakukan pemotongan papan kayu dengan panjang 50 cm dan lebar 11cm.
Papan kayu berfungsi sebagai cetakan dari proses pembuatan sudu kincir angin yang dimana bahan yang digunakan dalam proses pembuatannya adalah komposit. Proses pemotongan menggunakan gergaji dengan panjang papan kayu yang digunakan adalah 50 cm dengan lebar 11 cm dan lebar 4 cm.
setelah dilakukan proses pemotongan, kemudian papan kayu dengan panjang 50 cm dengan lebar 11 cm dan lebar 4 cm tersebut disusun dengan membuat sudu serang 200 .
2. Membentuk cetakan bagian atas .
Gambar 3.12 Cetakan papan kayu bagian atas
Papan kayu yang sudah dipotong sesuai ukuran disusun untuk membuat cetakan bagian atas dengan cara direkatkan dengan lem kayu supaya
membentuk cetakan yang diinginkan membentuk sdut serang 200 dan didiamkan selama kurang lebih 24 jam supanya lem merekat kuat. Gambar 3.12 menunjukan cetakan bagian atas untuk mencetak komposit.
3. Membentuk cetakan bagian bawah.
Papan kayu yang sudah dipotong menyesuaikan ukuran disusun untuk membuat cetakan bagian bawah, setelah disusun mulai dilakukan pengeleman supaya cetakan terbentuk sesuain yang dinginkan membentuk sudut serang 200, setelah pengeleman cetakan dibiarkan kering kurang lebih 24 jam supanya lem merekat kuat. Gambar 3.12 menunjukan cetakan bagian bawah untuk mencetak komposit.
Gambar 3.13 Cetakan papan kayu bagian bawah
B. Proses pencetakan sudu
1. Pelapisan cetakan papan kayu dengan alumunium foil.
Setelah cetakan kayu siap digunakan untuk pencetakan sudu, cetakan sebelumnya dilapisi menggunakan alumunium foil, tujuannya agar cetakan nantinya setelah dipakai pencetakan masih bisa dipakai kembali, karena bila
tidak dilapisi maka resin akan menempel pada cetakan. Proses pelapisan cetakan dapat dilihat pada Gambar 3.14.
Gambar 3.14 Pelapisan cetakan papan kayu.
2. Pencampuran resin dan katalis.
Pencampuran resin dan katalis dilakukan dengan perbandingan 10:1, karena resin adalah bahan utama dari pembuatan sudu ini sedangkan katalis adalah bahan tambahan yang digunakan untuk membuat resin lebih cepat mengeras.
Adapun kedua bahan tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.15
Gambar 3.15 Resin dan Katalis.
3. Pembuatan sudu
Dalam pembuatan sudu dengan bahan komposit yang terdiri dari resin, katalis, tempung plastik dan serat kaca. Proses pembuatan sudu dilakukan dengan dua tahap, bagian pertama hanya menggunakan mengunakan campuran resin, katalis dengan campuran tepung plastik dan yang kedua proses penempelan serat kaca, untuk menghindari mengerasnya resin dan katalis yang sudah dicampur dilakukan pencetakan sudu dengan cepat. Langkah-langkah pembuatan sudu tersebut adalah sebagai berikut:
1. Melakukan pelapisan cetakan menggunakan alumunium foil.
2. Mecampurkan resin yang telah dicampur dengan katalis dan tepung plastik
3. Melakukan pencetakan matriknya pada cetakan yang telah dilapisi aluminium foil dengan hati-hati agar tepat pada cetakan dan juga ditambahkan dengan menekan mengunkan clamb agar tidak ada udara yang tertinggal didalamnya
4. Melakukan pembukan kembali cetakan yang sudah ditekan setelah kurang lebih 5 menit setelah itu serat dua lembar serat langsung ditempelkan ke dalam matrik yang sudah didalam cetakan dengan merata.
5. Melakukan pengoleskan kembali dengan campuran resin, katalis dan tepung plastik diatas serat kaca yang sudah diletakan secara merata.
6. Melakukan pengepresan kembali dan biarkan kurang lebih 12 jam suapanya komposit benar-benar kering dengn baik, pengepresan dengan
cara dijepit supaya tertekan dengan sempurna dan merata sehingga tidak ada gelembung udara pada saat pencetakan.
4. Pengeringan sudu
Setelah proses pembuatan sudu dilakukan, kemudian sudu dikeringkan dengan dijemur di bawah terik matahari. Proes pengeringan ini dilakukan selama kurang lebih 1 hari.
5. Finishing sudu
Proses finishing sudu meliputi: Pemotongan dan pembentukan sudu menurut disain variasi lebar maksimum, selanjutnya sisi samping sudu yang masih kurang rapi karena sisa serat kaca, penghalusan permukaan, pewarnaan sudu, dan pengurangan berat sudu.
Pengurangan berat sudu dilakukan agar berat sudu semua sama yaitu untuk lebar sudu maksimum 8 cm berat sudu kurang 300 gram, sedangkan untuk lebar sudu maksimum 9 cm berat sudu kurang lebih 350 gram, dan untuk lebar sudu maksimum 10 cm berat sudu kurang lebih 400 gram.
6. Pembuatan lubang baut
Pembuatan lubang baut dilakukan menggunakan mesin bor dengan diameter 10 mm.
3.7 Langkah Penelitian
Langkah yang dilakukan sebelum pengambilan data penelitian adalah pemasangan kincir angin di depan fan blower, pemasangan poros penghubung kincir angin dengan sistem pembebanan lampu yang berada di bagian belakang kincir angin.
Proses pengambilan data kecepatan angin, rpm, tegangan, arus listrik dan pembebanan kincir angin ada beberapa hal yang perlu dilakukan, yaitu:
1. Poros kincir dihubungkan dengan mekanisme pembebanan lampu.
2. Dilakukan pemasangan blade/ sudu pada dudukan sudu.
3. Dilakukan pemasangan anemometer pada tiang yang berada diantara kincir dan fan blower untuk mengukur kecepatan angin.
4. Dilakukan pemasangan timbangan digital pada lengan generator.
5. Dilakukan pemasangan kabel dari generator menuju ke rangkaean potensio.
6. Alat pengukur berupa Voltmeter, amperemeter, dan pembebanan lampu dihubungkan pada rangkean potensio.
7. Jika sudah siap, fan blower dihidupkan dan atur kecepatannya dengan melihat anemometer.
8. Percobaan pertama kincir angin tiga sudu dengan kecepatan angin 6,3 m/s, percobaan kedua kincir angin tiga sudu dengan kecepatan angin 8,2 m/s,
9. Dilakukan pengamatan selama waktu yang telah ditentukan.
Gambar 3.16 skema pengambilan data.
51
BAB IV
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Pengujian
Pengujian unjuk kerja kincir angin sumbu horizontal 3 sudu berbahan komposit dilakukan dengan dua variasi lebar sudu maksimum yang di gunakan 8cm, 9cm, dan 10cm sedangkan angin yaitu digunakan angin 6,3 m/s, dan 8,2 m/s. Pengujian yang dilakukan meliputi pengukuran kecepatan angin, kecepatan putaran poros, masa yang bekerja serta mengetahui arus dan tegangan yang dihasilkan oleh generator. Pengujian selesai apabila beban yang diberikan kincir angin sudah mencapai maksimal dan penuruan putaran kincir angin semakin pelan atau massa yang bekerja tidak mengalami perubahan. Dari hasil pengujian kecepatan angin variasi lebar maksimal diperoleh data seperti yang ditunjukan pada Tabel di bawah.
4.2 Pengolahan Data Perhituaan
Dalam pengolahan data digunakan beberapa asumsi variabel untuk mempermudah untuk pengolahan data dan perhitungan data sebagai berikut
a. Percepatan gravitasi bumi = 9,81 m/s2 b. Masa jenis udara = 1,18 kg/m3
Tabel 4.1
Data pengujian kerja kincir angin poros horisontal sudu berbahan komposit dengan diameter 100 cm, sudu serang 200 dengan lebar maksimum 8 cm, dengan kecepatan angin 8,2 m/s.
pengimbang Tegangan Arus
m/s n (rpm) F (gram) Volt Ampere
Tabel 4.2
Data pengujian kerja kincir angin poros horisontal sudu berbahan komposit dengan diameter 100 cm, sudu serang 200 dengan lebar maksimum 8 cm, dengan kecepatan angin 6,3 m/s.
pengimbang Tegangan Arus
m/s n (rpm) F (gram) Volt Ampere
Tabel 4.3
Data pengujian kerja kincir angin poros horisontal sudu berbahan komposit dengan diameter 100 cm, sudu serang 200 dengan lebar maksimum 9 cm, dengan kecepatan angin 8,2 m/s.
pengimbang Tegangan Arus
m/s n (rpm) F (gram) Volt Ampere
Tabel 4.4
Data pengujian kerja kincir angin poros horisontal sudu berbahan komposit dengan diameter 100 cm, sudu serang 200 dengan lebar maksimum 9 cm, dengan kecepatan angin 6,3 m/s.
pengimbang Tegangan Arus
m/s n (rpm) F (gram) Volt Ampere
Tabel 4.5
Data pengujian kerja kincir angin poros horisontal sudu berbahan komposit dengan diameter 100 cm, sudu serang 200 dengan lebar maksimum 10 cm, dengan kecepatan angin 8,2 m/s.
pengimbang Tegangan Arus
m/s n (rpm) F (gram) Volt Ampere
Tabel 4.6
Data pengujian kerja kincir angin poros horisontal sudu berbahan komposit dengan diameter 100 cm, sudu serang 200 dengan lebar maksimum 10 cm, dengan kecepatan angin 6,3 m/s.
pengimbang Tegangan Arus
m/s n (rpm) F (gram) Volt Ampere
4.2.1. Perhitungan Daya Angin
Perhitungan daya angin diambil dari Tabel pengujian 4.1 pada pengujian kedua didapat rata – rata kecepatan angin 8,2 m/s, massa jenis udara (ρ) adalah 1,18 kg/m3 dan lebar sapuan angin (A) adalah 0,7854 m2. Maka dari data tersebut dapat dihitung daya angin sebesar:
𝑃𝑖𝑛 = 1
2 𝜌 𝐴 𝑣3 Dengan :
ρ : massa jenis udara, kg/m3 A : daerah sapuan angin, m2 v : kecepatan angin, m/s
dengan diketahui densitas udara sebesar 1,18 kg/m3, diameter kincir adalah 100 cm, dan kecepatan angin rata – rata adalah 8,4 m/s dapat diperoleh daya angin sebesar :
𝑃𝑖𝑛 = 1
2 𝜌. 𝐴. 𝑣3
𝑃𝑖𝑛 = 1
2 𝜌. (𝜋(𝑟)²). 𝑣3 𝑃𝑖𝑛 =1
2(1,18𝑘𝑔
𝑚3) . ( 𝜋(0,5 𝑚)2). (8,2 𝑚/𝑠)3 𝑃𝑖𝑛 = 255 Watt
Jadi daya angin yang dihasilkan sebesar 255 Watt.
4.2.2. Perhitungan Torsi
Perhitungan nilai torsi diambil dari Tabel pengujian 4.1 pada pengujian kedua.
Dari data yang diperoleh besaran gaya (F) = 0,11 kg dan untuk jarak lengan ke pusat poros adalah 0,27 m, maka torsi dapat dihitung :
𝑇 = 𝐹 𝑙 Dengan :
T : torsi akibat putran poros, N.m l : panjang lengan torsi ke poros, m F : gaya yang diberikan pada kincir, N
Dengan massa sebesar 0,11 kg ( 110 gram) dan panjang lengan ke pusat poros adalah 0,27 m dapat diperoleh torsi sebesar :
𝑇 = 𝐹 𝑙
𝑇 = (0,11 𝑘𝑔). (9,81𝑚/𝑠2). ( 0,27𝑚) 𝑇 = 0,29 𝑁. 𝑚
Jadi Torsi yang dihasilkan sebesar 0,29 N.m
4.2.3. Perhitungan Daya Mekanis
Perhitungan daya kincir diambil dari Tabel 4.1 pada pengujian kedua yang diperoleh kecepataan angin sebesar 8,2 m/s (n) putaran poros sebesar 678 rpm, dan torsi
yang dihasilkan pada sub bab 4.2.2 sebesar 0,29 N.m , maka besarnya kincir dapat dihitung sebagai berikut :
𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑇 𝜔 Dengan :
Pout : daya yang dihasilkan kincir angin, Watt T : torsi, Nm
ω : kecepatan sudut, rad/s n : putaran poros, rpm
dengan yang diketahui torsi yang bekerja sebesar 0,29 Nm dan kecepatan putar poros 678 rpm dihasilkan daya mekanis sebesar :
𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑇 2 𝜋 𝑛 60
𝑃𝑜𝑢𝑡 = 0,29 2 𝜋 (678 ) 60 𝑃𝑜𝑢𝑡 =20,69 Watt
Jadi Daya yang dihasilkan sebesar 20,69 Watt.
4.2.4. Perhitungan Daya Listrik
Sebgai contoh perhitungan daya listrik yang diambil dari Tabel 4.1 pada pengujian kedua. Diperoleh tegangan sebesar 47,3 Volt dan arus sebesar 0,12 Ampere, maka daya listrik dapat dihitung:
𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑉. 𝐼 Dengan :
Pout : daya listrik (Watt) V : tegangan (Volt)
I : arus yang mengalir pada beban (Ampere)
Dengan tegangan yang dihasilkan generator sebesar 47,3 Volt dan arus yang mengalir pada beban adalah 0,12 A dihasilkan daya listrik sebesar :
𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑉. 𝐼
𝑃𝑜𝑢𝑡 = (47,3). (0,12) 𝑃𝑜𝑢𝑡 = 5,68 𝑤𝑎𝑡𝑡
Jadi Daya listrik yang dihasilkan sebesar 5,68 Watt.
4.2.5. Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr)
Sebagai contoh perhitungan diambil dari Table 4.1 pada pengujian kedua dan pembebanan kedua diperoleh putaran poros kincir angin sebesar 678 rpm jari-jari kincir angin sebesar (r) = 0,5 m, dan kecepatan angin sebesar 8,2 m/s, maka tip speed ratio dapat dihitung :
𝑇𝑆𝑅 = 2 π r n 60 v
Dengan :
r : Jari – jari kincir (m) n : Putaran poros (rpm) v : Kecepatan angin (m/s) 𝑇𝑆𝑅 = 2 𝑥 3,14 𝑥 0,5 𝑥 678
60 x 8,2
𝑇𝑆𝑅 = 4,33
Jadi tsr yang dihasilkan sebesar 4,33
4.2.6. Perhitungan Koefisien Daya (Cp) Mekanis
Sebagai contoh perhitungan diambil dari perhitugan diatas yakni, daya angin pada sub bab 4.2.1 sebesar 255 Watt dan daya yang dihasilkan kincir angin pada sub bab 4.2.3 sebesar 20,69 Watt, maka koefisien daya dapat dihitung :
𝐶𝑝 = 𝑃𝑜𝑢𝑡 𝑃𝑖𝑛 Dengan :
Pout : Daya kincir (Watt) Pin : Daya angin (Watt)
Maka dengan diketahui daya mekanis yang yang dihasilkan kincir sebesar 20,69 Watt dan daya yang dihasilkan angin sebesar 255 Watt diperoleh koefisien daya sebesar :
𝐶𝑝 = 20,69 255 𝐶𝑝 = 0,08
Jadi koefisien daya mekanis yang dihasilkan sebesar 0,08.
4.3 Data Hasil Perhitungan
Parameter yang telah didapat dari penelitian diolah dengan software Microsoft Excel untuk menampilkan grafik grafik hubungan antara rpm dengan torsi, grafik hubungan antara tip speed ratio (tsr) dengan koefisian daya (Cp), dan grafik hubungan antara rpm dengan daya (Pout) yang dihasilkan untuk dua variasi kecepatan angin. Pada Tabel 4.7, Tabel 4.8, Tabel 4.9, Tabel 4.10, Tabel 4.11, Tabel 4.12 menampilkan data hasil perhitungan untuk setiap variasi kecepatan angin.
4.4 Data Hasil Perhitungan
Parameter yang telah didapat dari penelitian diolah dengan software Microsoft Excel untuk menampilkan grafik hubungan antara rpm dengan torsi. Grafik hubungan antara tip speed ratio (tsr) dengan koefisian daya (Cp), dan grafik hubungan antara rpm dengan daya (Pout) yang dihasilkan untuk dua variasi kecepatan angin. Pada Tabel 4.1, Tabel 4.2, Tabel 4.3, Tabel 4.4, Tabel 4.5 dan Tabel 4.6 menampilkan data hasil perhitungan untuk setiap variasi kecepatan angin.
Perhitungan untuk kecepatan angin 8,2 m/s.
Tabel 4.7
Data hasil perhitungan kincir angin dengan lebar maksimum 8 cm, dengan kecepatan angin 8,2 m/s.
Tabel 4.8
Data hasil perhitungan kincir angin dengan lebar maksimum 9 cm, dengan kecepatan angin 8,2 m/s.
NO
Kecepatan
sudut Torsi Daya angin
(Pin)
rad/s N.m Watt Watt Watt tsr Cp
1 73,41 0,21 255 15,55 0,00 4,48 0,06
Tabel 4.9
Data hasil perhitungan kincir angin dengan lebar maksimum 10 cm, dengan kecepatan angin 8,2 m/s.
rad/s N.m Watt Watt Watt tsr Cp
1 70,37 0,20 255 13,98 0,00 4,29 0,05
Perhitungan untuk kecepatan angin 6,3 m/s.
Tabel 4.10
Data hasil perhitungan kincir angin dengan lebar maksimum 8 cm, dengan kecepatan angin 6,3 m/s.
NO
Kecepatan
sudut Torsi Daya angin
(Pin)
Tabel 4.11
Data hasil perhitungan kincir angin dengan lebar maksimum 9 cm, dengan kecepatan angin 6,3 m/s.
rad/s N.m Watt Watt Watt tsr Cp
1 63,56 0,20 116 12,63 0,00 5,04 0,11
2 61,26 0,28 116 17,04 4,00 4,86 0,15
3 60,21 0,33 116 19,94 6,32 4,78 0,17
4 59,79 0,36 116 21,38 8,19 4,75 0,18
5 57,91 0,37 116 21,47 9,63 4,60 0,19
6 56,65 0,40 116 22,51 10,64 4,50 0,19
7 55,71 0,42 116 23,61 12,00 4,42 0,20
8 54,87 0,44 116 23,98 12,95 4,36 0,21
9 53,62 0,48 116 25,56 13,87 4,26 0,22
10 52,99 0,48 116 25,26 14,76 4,21 0,22
11 52,46 0,50 116 26,40 15,62 4,16 0,23
12 52,26 0,53 116 27,68 16,45 4,15 0,24
13 52,05 0,53 116 27,57 17,25 4,13 0,24
14 51,73 0,56 116 28,77 17,68 4,11 0,25
15 51,63 0,58 116 30,08 18,09 4,10 0,26
16 50,79 0,58 116 29,60 18,48 4,03 0,26
17 49,85 0,60 116 29,71 18,85 3,96 0,26
18 48,38 0,61 116 29,47 19,52 3,84 0,25
19 45,34 0,62 116 28,22 19,85 3,60 0,24
20 43,98 0,64 116 27,96 20,15 3,49 0,24
21 43,14 0,65 116 28,00 20,44 3,42 0,24
22 42,62 0,68 116 28,79 20,70 3,38 0,25
23 40,95 0,69 116 28,20 20,95 3,25 0,24
24 36,44 0,70 116 25,58 21,17 2,89 0,22
25 33,51 0,70 116 23,52 21,66 2,66 0,20
26 33,20 0,72 116 23,74 21,56 2,63 0,20
27 32,99 0,72 116 23.59 21,18 2,62 0,20
Tabel 4.12
Data hasil perhitungan kincir angin dengan lebar maksimum 10 cm, dengan kecepatan angin 6,3 m/s.
4.5 Pembahasan Grafik
Dari data hasil dan pengolahan data, maka dapat dibuat grafik hubungan yang terjadi. Grafik yang dibuat antara lain grafik hubungan antara kecepatan putar poros terhadap torsi, grafik hubungan antara daya listrik terhadap torsi, grafik daya mekanis terhaap torsi, grafik Cp mekanis terhadap tsr pada kecepatan variasi angin 8,2 m/s, dan 6,3 m/s. Grafik hubungan Cp mekanis dengan tsr.
4.5.1 Grafik Hubungan Kecepatan Putar Poros dan Torsi
Berdasarkan data pengujian dan pengolahan data maka grafik hubungan kecepatan putar poros dan torsi untuk melihat hubungan dari kecepatan putar poros dan torsi. Dari Gambar 4.1 menampilkan grafik hubungan kecepatan putar poros dan torsi pada kecepatan angin 8,2 m/s untuk ketiga lebar maksimum sudu. Berdasarkan pada pengujian dan pengolahan data, kecepatan putar maksimum pada variasi kecepatan angin 8,2 m/s dengan lebar sudu maksimum 9 cm sebesar 701 rpm, sedangkan torsi maksimum pada lebar sudu maksimum 10 cm sebesar 0,93 N.m . Pada grafik dapat dilihat pula penurunan dengan hubungan semakin besar torsi yang bekerja maka semakin rendah kecepatan putar poros. Hal tersebut disebabkan oleh pembebanan beban yang diterima kincir.
Dari Gambar 4.2 menampilkan grafik hubungan kecepatan putar poros dan torsi pada kecepatan angin 6,3 m/s untuk ketiga lebar maksimum sudu. Berdasarkan pada pengujian dan pengolahan data, kecepatan putar maksimum pada variasi kecepatan angin 6,3 m/s dengan lebar sudu maksimum 9 cm sebesar 607 rpm, sedangkan torsi
maksimum pada lebar sudu maksimum 10 cm sebesar 0,73 N.m . Pada grafik dapat dilihat pula penurunan dengan hubungan semakin besar torsi yang bekerja maka semakin rendah kecepatan putar poros. Hal tersebut disebabkan oleh pembebanan beban yang diterima kincir.
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara kecepatan putar poros dan torsi unjuk kerja kincir angin poros horisontal sudu berbahan komposit dengan diameter 100 cm, sudu serang 200 kecepatan angin 8,2 m/s.
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara kecepatan putar poros dan torsi unjuk kerja kincir angin poros horisontal sudu berbahan komposit dengan diameter 100 cm, sudu serang 200 kecepatan angin 6,3 m/s.
200
4.5.2 Grafik Daya Mekanis Terhaap Torsi
Berdasarkan data pengujian dan pengolahan data antara daya output dan torsi maka dapat dibuat grafik. Grafik dibuat untung mengetahui hubungan antara daya mekanis dan torsi yang bekerja. Pada Gambar 4.3 menampilkan grafik hubungan antara daya mekanis dan torsi pada kecepatan angin 8,2 m/s dan 6,3 m/s, dapat dilihat bahwa grafik mengalami peningkatan hingga titik tertentu dan mengalami penurunan setelah melewati titik puncak, kincir angin bekerja secara optimal dan dapat menghasilkan daya keluaran maksimum. Berdasarkan Tabel 4.4 daya mekanis maksimum pada kecepatan angin 8,2 m/s sebesar 43,52 Watt pada torsi 0,77 Nm dengan lebar sudu maksimal 9 cm, dan berdasarkan Tabel 4.6 daya mekanis maksimum pada kecepatan angin 6,3 m/s sebesar 29,71 Watt pada torsi 0,60 N.m dengan lebar sudu maksimum 9 cm.
Gambar 4.3 Grafik daya mekanis terhaap torsi unjuk kerja kincir angin poros horisontal sudu berbahan komposit dengan diameter 100 cm, sudu serang 200 kecepatan angin 8,2 m/s.
0
Gambar 4.4 Grafik daya mekanis terhaap torsi unjuk kerja kincir angin poros horisontal sudu berbahan komposit dengan diameter 100 cm, sudu serang 200 kecepatan angin 6,3 m/s.
4.5.3 Grafik Hubungan antara Daya Listrik Terhadap Torsi
Berdasarkan data pengujian dan pengolahan data antara daya listrik dan torsi maka dapat dibuat grafik. Grafik dibuat untuk mengetahui hubungan antara daya listrik dan torsi yang bekerja. Daya listrik yang dihasilkan oleh generator. Pada Gambar 4.5 menampilkan grafik hubungan antara daya listrik dan torsi pada kecepatan angin 8,2
Berdasarkan data pengujian dan pengolahan data antara daya listrik dan torsi maka dapat dibuat grafik. Grafik dibuat untuk mengetahui hubungan antara daya listrik dan torsi yang bekerja. Daya listrik yang dihasilkan oleh generator. Pada Gambar 4.5 menampilkan grafik hubungan antara daya listrik dan torsi pada kecepatan angin 8,2
