i
PERANCANGAN KINCIR ANGIN PENGGERAK
POMPA TORAK UNTUK MEMENUHI AIR BAKU
PABRIK TAHU
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada :
Universitas Muhammadiyah Malang
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Starta Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh : FEBRIYA DWI CANDRA
09510104
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
vii
ABSTRAK
Angin dapat digunakan sebagai sumber alternatif, karena angina merupakan materi yang sangat mudah didapat, dapat ditemui sepanjang tahun, bebas polusi, jumlahnya sangat banyak dan energy angina sampai saat ini belumbanyak dimanfaatkan sebagai energy alternatif. Salah satu alat yang digunakan untuk pemanfaatan energy angina adalah kincir angin.
Perancangan ini bertujuan untuk memenuhi kebutuhan air pada industry rumah tangga, sehingga untuk mendapatkan air tidak lagi sepenuhnya tergantung pada PLN.
Kincirangin yang dirancang untuk mengerakkan pompa torak dengan debit 3 liter/detik. Kincir angina sumbu horizontal dengan jumlah sudu 3.
Kata Kunci : Angin, Kincir Angin, Pompa.
ABSTRACT
Wind can be used as alternative sources, because of the wind is a matter that is very easy to get, can be found throughout the year, pollution free, the number of him very much and energy winds up to this moment there are not many utilized as alternative energy. One of the means that used to use wind energy is windmill.
This design is intended to meet the domestic water in the industry, so to get water no longer totally dependent on PLN.
A wind-mill systems designed to move thoracic pumps with debit 3 l/s. Windwill horizontal axis with the number of tablespoons vegetable 3.
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah pujisyukurkehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan
Rahmat dan Hidayah Nya kepada penulis sehingga dapat terselesaikan
Penyusunan Skripsi dengan Judul :Perancangan Kincir Angin Penggerak Pompa
Torak Untuk Memenuhi Air Baku Pabrik Tahu
Penyusunan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar
Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin pada Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang. Sehingga dalam kesempatan ini disampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah banyak membantu dalam menyelesaikan
data yang diperlukan. Selain itu disampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya
kepada :
1. Allah SWT yang menjadi tempat berkeluh kesah.
2. Bapak dan ibuku tersayang yang telah membimbingku, memberi dorongan
serta doanya selama ini.
3. Bapak Muhajir Effendy, M.AP., selaku Rektor Universitas Muhammadiyah
Malang.
4. Bapak Ir.Sudarman, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang.
5. Bapak Ir.Daryono, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang.
6. Bapak Ir. Sudarman, MT selaku Dosen Pembimbing I yang dengan penuh
ix
petunjuk, arahan serta bimbingan pada penulisan skripsi sehingga skripsi ini
dapat terwujud.
7. Bapak Ir. Ali Mokhtar, MT selaku Dosen Pembimbing II yang dengan penuh
kesabaran telah banyak meluangkan waktu beliau, dan banyak memberikan
petunjuk, arahan serta bimbingan pada penulisan skripsi sehingga skripsi ini
dapat terwujud.
8. Dosen penguji skripsi, yang memberikan masukan, kritik dan wawasan baru
tentang yang belum penulis sepenuhnya pahami selama ini.
9. Dosen wali dan dosen-dosen pengajar selama dibangku kuliah yang telah
memberikan pengetahuan serta wawasan kepada penulis.
10.Saudara-saudaraku ,Mbak Ika yang telah memberikan semangatnya selama
ini.
11.Terima kasih buat keluarga besar SIN-C yang memberi dorongan, semangat,
bantuan, dampingikudan dukungan serta doanya setiap hari tiada henti sampai
skripsi ini selesai, kalian penyemangatku.
12.Saudara-saudarakusemua yang tidakbisapenulissebutkansatu-satu yang telah
member motivasidandorongansehinggadapatterselesaikannyaskripsiini.
13.Sahabat-sahabatsejatiku di manapun kalian berada.
14.Bapakdanibugurukumulaidari TK sampaidengan SMK.
15.Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu dan telah berupaya
penuh selama inidalam memberikan bantuan dan dukungannya.
Akhirnya, semoga Allah SWT menerima dan membalas atas semua budi baik
sertajasa-jasa yang telah diberikan dengan balasan yang setimpal dan
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
POSTER ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR ASISTENSI PEMBIMBING I ... iv
LEMBAR ASISTENSI PEMBIMBING II ... v
LEMBAR SURAT PERNYATAAN ... vi
ABSTRAK ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan ... 3
1.4 Manfaat Perancangan ... 3
1.5 Batasan Masalah ... 3
BAB II LANDASAN TEORI ... 4
2.1 Pompa ... 4
2.1.1 Klasifikasi Pompa ... 4
2.1.2 Cara Kerja Pompa ... 5
2.1.3 Perhitungan Kapasitas Pompa Torak ... 6
2.2 Konsep Dasar Angin ... 10
2.3 Karakteristik Angin ... 10
2.3.1 Kekuatan Angin ... 10
2.3.2 Arah Angin ... 14
2.4 Kerugian Yang Ditimbulkan Oleh Angin ... 16
2.4.1 Turbulensi Angin ... 16
2.4.2 Gesekan Angin ... 16
2.4.3 Angin Ribut HujanLebat ... 16
2.5 Energi Angin Sebagai Energi Terbarukan... 16
2.6 Potensi Energi Angin di Indonesia ... 17
2.7 Turbin Angin ... 18
2.8 Konversi Energi Angin ... 19
2.9 Jenis Turbin Angin ... 21
2.9.1 Berdasarkan Arah Sumbu Angin ... 21
2.9.2 Berdasarkan Kapasitas Pembangkit Listriknya ... 25
2.10 Prinsip – prinsip Tenaga Angin ... 27
2.10.1 Daya Angin Total ... 27
2.11 Sub SistemTurbinAngin ... 28
2.11.1 Tower ... 28
2.11.2 Rotor ... 28
2.11.3 Tail ... 28
2.11.4 Transmisi ... 29
BAB III METODOLOGI ... 30
3.1 Prosedur Perancangan ... 30
3.2 Daftar Persyaratan (Requrement List) ... 34
BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ... 36
4.1 Perhitungan Daya Pompa ... 36
4.2 Merancang Kincir Angin ... 40
4.2.1 Pemilihan Jenis Bilah Sudu ... 40
4.2.2 Ratio Kecepan Ujung ... 41
4.2.3 Desain Geometri Bilah Sudu ... 42
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 46
5.1 Kesimpulan ... 46
5.2 Saran ... 46
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tabel Skala Beaufort ... 11
Tabel 2.2 Tabel Pengelompokkan potensi energi, pemanfaatan, dan lokasi potensial……..………..18
Tabel 2.3 Tabel Syarat –Syarat dan Kondisi Angin ... 20
Tabel3.1 Tabel Spesifikasi Desain ... 34
Tabel4.1 Tabel Harga Geometri Sudu-sudu... 43
Tabel4.2 Tabel harga yc dan yt ... 44
DAFTAR GAMBAR
Gambar2.1 Pompa Torak Kerja Tunggal ... 6
Gambar2.2 Pompa Torak Kerja Ganda ... 8
Gambar2.3 Arah Petunjuk Mata Angin ... 14
Gambar2.4 Jenis Kincir Angin Sumbu Horizontal ... 23
Gambar2.5 Jenis Kincir Angin Sumbu Vertikal ... 25
Gambar3.1Diagarm Alir Perancangan Menurut Pahl and Beitz. ... 33
Gambar4.1 Pompa Torak Dan Saluran Isap ... 38
xv
Daftar Pustaka
El-Wakil, M. M, 1984, “Powerplant Technology”, Mc-Graw Hill Book Company,
Chapt. 14, Pages 589 – 626.
Jansen, W.A.M., Smulders, 1977. Rotor Design for Horizontal Axis Windmills, SWD Eindhoven.
Piggott, Hugh, 2008, Wind Turbine Blade Design, CAT wind course March 2008, Lecture 8
Sudarman, 1999, Geometri Bilah sudu Plat Lengkung 7% pada Pembangkitan Daya Kincir Angin 1200 Watt, Disain Teoritis, PPS-UI, Jakarta. --- 2004 1.8 metre Diameter Wind Turbine Blades and Generator, Warlock Engineering
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Listrik saat ini boleh dikatakan sebagai salah satu kebutuhan primer
masyarakat. Energi listrik selain dapat meningkatkan kwalitas hidup, juga
dapat mempertinggi produktifitas usaha yang dilakukan dimanapun, sama
halnya dengan air merupakan kebutuhan pokok yang sangat menunjang
kelangsungan hidup manusia (pikiran rakyat mey 2004). Kendala yang
menggangu dalam pemenuhan kebutuhan akan listrik saat ini yaitu semakin
mahalnya harga dasar listrik. Selain itu sumber energi listrik terbesar di
Indonesia dihasilkan dari perut bumi ( minyak, gas, dan batu bara ) dimana
bahan bakar tersebut tidak dapat diperbarui dan semakin lama akan semakin
langka keberadaannya.
Mahalnya harga listrik juga dirasakan oleh para pemilik industri tahu
rumah tangga di daerah Putat kidul, Gondanglegi, kab.Malang. Untuk
mendapatkan air setiap harinya dengan menaikkan air dari sumur kedalaman
rata-rata 10m. Mereka harus membayar listrik Rp 20.000 sampai Rp 40.000
perbulan (biaya untuk pompa air saja) untuk pemaikan sedang.
Untuk mengatasi hal tersebut dapat dicari sumber energi alternatif
yang selalu ada. Angin dapat digunakan sebagai sumber alternatif, karena
angin merupakan materi yang sangat mudah didapat, dapat ditemui sepanjang
2
ini belum banyak dimanfaatkan sebagai energy alternatif. Salah satu alat yang
digunakan untuk pemanfaatan energi angin adalah kincir angin.
Secara geografis letak Indonenesia baik untuk pemanfaatan energi
angin sebagai sumber energi alternatif, karena wilayah Indonesia diapit oleh
dua samudra luas sehingga angin yang berhembus ke Indonesia relative besar.
Walaupun sudah banyak desain kincir angin yang dikembangkan di Indonesia
untuk pembangkit daya sekala menengah ke atas (besar) dan umumnya
teknologi ini hanya ditepkan di daerah terpencil atau diperdesaan yang belum
terjangkau arus aliran listrik PLN bukan di perkampungan atau di kota,namun
dengan inilah diperlukan untuk mendesain”Pembangkit Listrik Tenaga Angin
untuk Memenuhi Air Baku Pabrik Tahu”.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan, dapat dirumuskan
bagaimana cara mendapatkan turbin angin untuk pompa.
1.3 Tujuan
Tujaun dari perancangan ini adalah untuk mendapatkan desain kincir
angin untuk penggerak pompa.
1.4 Mnfaat
Manfaat dari perencanaan ini adalah agar industri tahu rumah tangga di
daerah Putat Kidul, Gondanglegi, Kab.Malang untuk mempeloleh air tidak
3
1.5 Batasan Masalah
Dalam perancangan turbin angin penulis memberikan batasan masalah
sebagai berikut :
1. Kecepatan angin dianggap konstan.
2. Turbin angin untuk pompa air.
3. Untuk memenuhi air baku pabrik tahu.
4. Menghitung diameter dan jumlah sudu.
