i
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN POROS HORISONTAL ENAM SUDU, BAHAN PVC, DIAMETER 1 M, LEBAR MAKSIMUM 14 CM PADA
JARAK 20 CM DARI PUSAT POROS
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin
Diajukan oleh : PUPUT SUNTORO
NIM : 125214018
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
ii
THE PERFORMANCE OF WIND TUNEL HORIZONTAL SHAFT SIX BLADE, PVC MATERIAL, THE OF DIAMETER 1 M, THE MAKSIMUM
14 CM WITH 20 CM DISTANCE FROM THE CENTER OF A SHAFT
SKRIPSI
Presented as partitial fulfilment of the requirement to obtain Sarjana Teknik degree
in Mechanical Engineering
By :
PUPUT SUNTORO Student Number : 125214018
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA 2016
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama : PUPUT SUNTORO
Nomor Mahasiswa : 125214018
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN POROS HORISONTAL ENAM SUDU, BAHAN PVC, DIAMETER 1 M, LEBAR MAKSIMUM 14 CM PADA
JARAK 20 CM DARI PUSAT POROS
Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal 04 November 2016 Yang menyatakan
vii
INTISARI
Kebutuhan akan energi listrik di Indonesia semakin meningkat tiap tahunnya. Hal ini terjadi dikarenakan, bertambahnya jumlah penduduk, pertumbuhan ekonomi, dan perkembangan teknologi. Bahan bakar minyak (BBM) dan batu bara menjadi sumber energi utama untuk ketersediaan listrik di Indonesia. Namun peningkatan kebutuhan energi ini tidak diikuti dengan ketersedian bahan bakar minyak maupun batu bara sebagai sumber energi pembangkit listrik di Indonesia. Hal ini dikarenakan ketersedian bahan bakar tersebut semakin habis bila dipakai terus-menerus karena ketersediaan terbatas. Atas dasar kondisi sekarang ini, muncul adanya ide untuk menghasilkan energi alternatif yang tidak bisa habis, contohnya yakni angin, dengan melakukan penelitian terhadap kincir angin. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji unjuk kerja kincir angin yang diteliti seperti besar torsi, perbandingan daya, koefisien daya maksimal, dan tip speed ratio.
Kincir angin yang diteliti adalah kincir angin propeler enam sudu poros horizontal berdiameter 1 meter berbahan PVC. Terdapat tiga variasi perlakuan kecepatan angin, variasi kecepatan angin pertama dengan kecepatan angin 8,3 m/s, variasi kecepatan angin kedua 7,4 m/s dan variasi kcepatan angin yang ketiga 6,4 m/s. Agar mendapatkan daya kincir, torsi, koefisien daya maksimal, dan tip speed ratio pada kincir, maka poros kincir dihubungkan ke mekanisme pemebebanan lampu yang berfungsi untuk pemberian beban pada kincir. Besarnya beban kincir dapat dilihat pada timbangan digital. Putaran kincir angin diukur mengunakan tachometer dan kecepatan angin diukur menggunakan anemometer.
Dari hasil penelitian ini, kincir angin dengan variasi kecepatan angin 8,3 m/s, menghasilkan koefisien daya mekanis maksimal sebesar 21,09 % pada tip speed ratio 2,05 dengan daya output sebesar 55,89 Watt dan torsi sebesar 1,72 N.m. Kincir angin dengan variasi kecepatan angin 7,4 m/s menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 25,27 % pada tip speed ratio 2,09 dengan daya output sebesar 47,46 Watt dan torsi sebesar 1,59 N.m. Kincir angin dengan variasi kecepatan angin 6,4 m/s menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 36,18 % pada tip speed ratio 2,24 dengan daya output sebesar 43,95 Watt dan torsi sebesar 1,56 N.m pada kecepatan angin 6,4 m/s. Dari ketiga kincir angin yang sudah diteliti, dapat disimpulkan bahwa kincir angin dengan variasi kecepatan angin 6,4 m/s memiliki nilai koefisien daya maksimal dan tip speed ratio paling tinggi. Kata kunci : kincir angin propeler, koefisien daya, tip speed ratio.
viii
ABSTRACT
The need for electricity in Indonesia has increased year by year. This occurred due to increase in the number of people, economic growth and the use of energy continue. Of fuel oil, coal and gas to be a source of primary energy to the availability of electricity in Indonesia e to grow. But the increase in energy needs this is not followed by the increased availability of fuel oil, gas and coal as a source of energy a power plant in Indonesia. It was because the increased availability of the fuel becomes thin. On the basis of the present state this, appear the idea to produce alternative energy that cannot be discharged, for example the wind, with conducted research on windmills. This study attempts to assess working on windmills in question as large torque, comparison resources, the maximum resources and tip speed ratio.
Windmills the treatment is windmills propeller six blade the shaft horizontal diameter 1 meter PVC made. There are three variation treatment wind speed, variation wind speed first with wind speed 8.3 m/s, variation wind speed second 7,4 m/s and variation wind speeds are third 6.4 m/s. To get the power work, torque, the coefficients power maximum and tip speed ratio in work, so the shaft work connected to mechanism load a lamp that serves to the provision of a load on work. The size of the burden work can be seen in weight digital Round windmills measured use a tachometer and wind speed measured use anemometer. The results of this research, windmills with variations wind speed 8,3 m/s, Produce the coefficients mechanical power maximum of 21,09 % on a tip speed ratio 2,05 with output power of 55,89 watts and torque of 1,72 N.m. Windmills with variations wind speed 7,4 m / s generating of the maximum of 25,27 % on a tip speed ratio 2,09 with output power of 47,46 watts and torque of 1,59 N.m. Windmills with variations wind speed 6,4 m / s generating of the maximum of 36,18 % on a tip speed ratio 2,24 with output power of 43,95 watts and torque of 1,56 N.m. Of the windmills have examined , we can conclude that windmills with variations wind speed 6,4 m/s having value the maximum resources and tip speed ratio the highest.
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan berkah-Nya, saya dapat menyelesaikan skripsi. Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
Banyak hambatan yang dialami saya selama proses penulisan skripsi. Namun karena kuasa Tuhan Yang Maha Esa, bantuan dan keterlibatan berbagai pihak, saya dapat menyelesaikan skripsi dengan baik. Oleh karena itu, pada kesempatan ini saya ingin mengucapkan terima kasih atas segala bantuan, dukungan dan dorongan, baik secara moral, material dan spiritual antara lain kepada :
1. Sudi Mungkasi, S.Si,.M.Math.Sc.,Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas segala yang telah diberikan selama saya belajar di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin atas segala yang telah diberikan selama saya belajar di Program Studi Teknik Mesin.
3. A Prasetyadi, S.Si, M.Si., selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan saran, kritik dan bimbingan selama penulis belajar di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
4. Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Skripsi yang telah memberikan waktu, tenaga dan pikiran selama penulisan skripsi.
5. Segenap dosen dan staf Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta atas segala kerjasama, pelayanan dan bimbingan selama saya menempuh kuliah dan proses penulisan skripsi.
6. Keluarga tercinta, ayah, ibu, dan adik saya atas segala bentuk dukungan, doa, dan semua yang sudah diberikan sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini.
x
7. Teman-teman Teknik Mesin Angkatan 2012 Universitas Sanata Dharma dan teman-teman saya lainnya yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
8. Teman-teman UKM Seni Karawitan yang selalu memotifasi dan mendukung saya dalam menyelesaikan skripsi.
Semoga Allah SWT memberikan balasan yang berlipat ganda kepada semuanya. Demi perbaikan selanjutnya , saran dan kritik yang membangun akan saya terima dengan senang hati. Ahirnya hanya Allah SWT saya serahkan segalanya mudah-mudahan dapat bermanfaat khususnya bagi saya dan umumnya bagi kita semua.
Yogyakarta, 04 November 2016
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... v
LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vi
INTISARI ... vii
ABSTRACT ... viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xv
DAFTAR TABEL ... xvii
DAFTAR SIMBOL ... xviii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
Latar Belakang Masalah ... 1
Rumusan Masalah ... 3
Tujuan Penelitian ... 4
Batasan Masalah ... 4
Manfaat Penelitian ... 5
BAB II DASAR TEORI ... 6
2.1 Angin ... 6
2.1.1 Jenis – Jenis Angin ... 7
2.2 Kincir Angin ... 10
2.2.1 Kincir Angin Poros Horisontal ... 11
xii
2.3 Hubungan antara Koefisien daya terhadap tip speed ratio (TSR) ... 14
2.4 Rumus Perhitungan ... 14
2.4.1 Energi Kinetik ... 14
2.4.2 Tip Speed Ratio (tsr) ... 15
2.4.3 Torsi ... 16 2.4.4 Daya Mekanis ... 16 2.4.5 Daya Listrik ... 17 2.4.6 Koefisien Daya (Cp) ... 17 2.5 Polimer ... 18 2.5.1 Pengolongan Polimer ... 19 2.5.2 PVC ... 27 2.5.3 Penyusun PVC ... 28
BAB III METODE PENELITIAN ... 29
3.1 Diagram Penelitian ... 29
3.2 Alat dan Bahan ... 30
3.3 Desain Kincir ... 34
3.4 Pembuatan Sudu Kincir Angin ... 34
3.4.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu ... 34
3.4.2 Proses Pembuatan Sudu ... 35
3.5 Langkah Penelitian ... 37
BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN ... 39
4.1 Data Hasil Pengujian ... 39
4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan ... 40
4.2.1 Perhitungan Daya Angin ... 40
4.2.2 Perhitungan Torsi ... 41
4.2.3 Perhitungan Daya Kincir ... 41
xiii
4.2.5 Perhitungan Koefisien Daya (Cp) ... 42
4.3 Data Hasil Perhitungan ... 42
4.4 Grafik Hasil Perhitungan ... 47
4.4.1 Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Pada Variasi Kecepatan Angin 8,3 m/s ... 47
4.4.2 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Daya Pada Variasi Kecepatan Angin 7,4 m/s ... 48
4.4.3 Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Pada Variasi Kecepatan Angin 6,4 m/s ... 48
4.4.4 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Daya Mekanis Untuk Tiga Variasi Kecepatan Angin ... 49
4.4.5 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Daya Elektris Untuk Tiga Variasi Kecepatan Angin ... 50
4.4.6 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Torsi Untuk Tiga Variasi Kecepatan Angin ... 51
4.4.7 Grafik Hubungan Antara TSR Dan Koefisien Daya Pada Variasi Kecepatan Angin 8,3 m/s ... 51
4.4.8 Grafik Hubungan Antara TSR Dan Koefisien Daya Pada Variasi Kecepatan Angin 7,4 m/s ... 52
4.4.9 Grafik Hubungan Antara TSR Dan Koefisien Daya pada Variasi Kecepatan Angin 6,4 m/s ... 53
4.4.10 Grafik Hubungan Antara TSR Dan Koefisien Daya Mekanis Pada Tiga Variasi Kecepatan Angin ... 53
4.5 Pembahasan Data ... 54
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 55
5.1 Kesimpulan ... 55
5.2 Saran ... 55
Daftar Pustaka ... 56
Lampiran ... 57
Lampiran 1. Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Kincir Pada Kecepatan Angin 8,3 m/s ... 57
Lampiran 2. Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Listrik Pada Kecepatan Angin 8,3 m/s ... 57
Lampiran 3. Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Pada Kecepatan Angin 8,3 m/s ... 58
Lampiran 4. Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Kincir Pada Kecepatan Angin 7,4 m/s ... 58
Lampiran 5. Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Listrik Pada Kecepatan Angin 7,4 m/s ... 59
xiv
Lampiran 6. Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Pada Kecepatan Angin 7,4 m/s ... 59 Lampiran 7. Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Kincir Pada Kecepatan Angin 6,4 m/s ... 60 Lampiran 8. Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Listrik Pada Kecepatan Angin 6,4 m/s ... 60 Lampiran 9. Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Pada Kecepatan Angin
6,4 m/s ... 61 Lampiran 10.Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Kincir Pada Tiga Variasi Kecepatan Angin ... 61 Lampiran 11.Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Listrik Pada Tiga Variasi Kecepatan Angin ... 62 Lampiran 12.Grafik Hubungan Antara Torsi dan Putaran Poros Pada Kecepatan Angin 8,3 m/s ... 62 Lampiran 13.Grafik Hubungan Antara Torsi dan Putaran Poros Pada Kecepatan Angin 7,4 m/s ... 63 Lampiran 14.Grafik Hubungan Antara Torsi dan Putaran Poros Pada Kecepatan Angin 6,4 m/s ... 63 Lampiran 15.Grafik Hubungan Antara Torsi dan Putaran Poros Pada Tiga Variasi Kecepatan Angin ... 64 Lampiran 16.Grafik Hubungan Antara tip speed ratio dan Koefisien Daya Pada Kecepatan Angin 8,3 m/s ... 64 Lampiran 17.Grafik Hubungan Antara tip speed ratio dan Koefisien Daya Pada Kecepatan Angin 7,4 m/s ... 65 Lampiran 18.Grafik Hubungan Antara tip speed ratio dan Koefisien Daya Pada Kecepatan Angin 6,4 m/s ... 65 Lampiran 19.Grafik Hubungan Antara tip speed ratio dan Koefisien Daya Pada Tiga Variasi Kecepatan Angin ... 66
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Penggunaan listrik di Indonesia ... 1
Gambar 2.1 Angin Laut ... 7
Gambar 2.2 Angin Darat ... 7
Gambar 2.3 Angin Lembah ... 9
Gambar 2.4 Angin Gunung ... 9
Gambar 2.5 Angin Siklon dan Antisiklon ... 9
Gambar 2.6 Angin Muson ... 10
Gambar 2.7 Kincir Angin Poros Horizontal ... 11
Gambar 2.8 Kincir Angin Poros Vertikal ... 13
Gambar 2.9 Grafik Koefisien Daya (Cp) dengan Tips Speed Ratio (TSR) ... 14
Gambar 2.10 Kurva tegangan-regangan polimer thermoplastic ... 21
Gambar 2.11 Kurva tegangan-reganagan polimer elastomer ... 25
Gambar 2.12 Polimerisasi adisi ... 27
Gambar 3.1 Diagram Alur Metode Penelitian Kincir Angin ... 29
Gambar 3.2 Sudu Kincir Angin ... 31
Gambar 3.3 Dudukan Sudu ... 31
Gambar 3.4 Fan Blower ... 31
Gambar 3.5 Tachometer ... 32
Gambar 3.6 Timbangan Digital ... 32
Gambar 3.7 Anemometer ... 33
Gambar 3.8 Voltmeter ... 33
Gambar 3.9 Amperemeter ... 34
Gambar 3.10 Skema Pembebanan Lampu ... 34
Gambar 3.11 Desain Kincir ... 34
xvi
Gambar 3.13 Cetakan kertas ... 36 Gambar 3.14 Pembentukan Sudu Pada Pipa ... 36 Gambar 4.1 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Daya Pada Variasi Kecepatan Angin 8,3 m/s ... 47 Gambar 4.2 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Daya Pada Variasi Kecepatan Angin 7,4 m/s ... 48 Gambar 4.3 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Daya Pada Variasi Kecepatan Angin 6,4 m/s ... 49 Gambar 4.4 Grafik Hubungan RPM Dan Daya Mekanis Pada Tiga Variasi Kecepatan Angin ... 50 Gambar 4.5 Grafik Hubungan RPM Dan Daya Elektris Pada Tiga Variasi Kecepatan Angin ... 50 Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Torsi Pada Tiga Variasi Kecepatan Angin ... 51 Gambar 4.7 Grafik Hubungan Antara TSR Dan Koefisien Daya Variasi Kecepatan Angin 8,3 m/s ... 52 Gambar 4.8 Grafik Hubungan Antara TSR Dan Koefisien Daya Variasi Kecepatan Angin 7,4 m/s ... 52 Gambar 4.9 Grafik Hubungan Antara TSR Dan Koefisien Daya Variasi Kecepatan Angin 6,4 m/s ... 53 Gambar 4.10 Grafik Hubungan Antara TSR Dan Koefisien Daya Mekanis Pada Tiga Variasi Kecepatan Angin ... 54
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Cadangan dan Produksi Energi Listrik di Indonesia ... 2
Tabel 2.1Tingkat Kecepatan Angin ... 6
Tabel 2.2 Jenis, sifat dan kegunaan polimer thermoplastic ... 21
Tabel 2.3 Jenis, sifat dan kegunaan polimer thermoset ... 23
Tabel 2.4 Jenis, sifat dan kegunaan polimer elastomer ... 25
Tabel 2.5 Contoh dan Kegunaan Polimer Komersial... 26
Table 3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu ... 35
Tabel 4.1 Data Pengujian Enam Sudu Pada Variasi Kecepatan Angin 8,3 m/s ... 39
Tabel 4.2 Data Pengujian Enam Sudu Pada Variasi Kecepatan Angin 7,4 m/s ... 39
Tabel 4.3 Data Pengujian Enam Sudu Pada Variasi Kecepatan Angin 6,4 m/s ... 40
Tabel 4.4 Data Perhitungan Enam Sudu Pada Variasi Kecepatan Angin 8,3 m/s ... 44
Tabel 4.5 Data Perhitungan Enam Sudu Pada Variasi Kecepatan Angin 7,4 m/s ... 45
Tabel 4.6 Data Perhitungan Enam Sudu Pada Variasi Kecepatan Angin 6,4 m/s ... 46
xviii DAFTAR SIMBOL Simbol Keterangan ρ Massa jenis (kg/m3) r Jari-jari kincir (m) A Luas penampang (m2) Kecepatan angin (m/s)
Kecepatan sudut (rad/s)
n Kecepatan putar poros (rpm)
F Gaya pembebanan (N)
T Torsi (Nm)
Pin Daya angin (watt)
Po Daya listrik (watt)
Pout Daya kincir (watt)
TSR Tip Speed Ratio
Cp Koefisien daya (%)
Cpmax Koefisien daya maksimal (%)
m massa (kg)
Ek Energi kinetic (joule)
Volume (m3)
V Tegangan (volt)
I Arus (ampere)
Waktu (s)
ṁ Laju aliran massa udara (kg/s)
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Kebutuhan energi listrik di Indonesia semakin meningkat setiap tahunnya. Hal ini terjadi dikarenakan, bertambahnya jumlah penduduk, pertumbuhan ekonomi, dan perkembangan teknologi. Bahan bakar minyak (BBM) dan batu bara menjadi sumber energi utama untuk ketersediaan listrik di Indonesia. Namun peningkatan kebutuhan energi listrik ini tidak diikuti dengan ketersedian bahan bakar minyak, gas maupun batubara sebagai sumber energi pembangkit listrik di Indonesia. Gambar 1.1 menunjukkan peningkatan penggunaan listrik di Indonesia.
2
Tabel 1.1 Cadangan dan Produksi Energi di Indonesia Tahun 2007.
Sumber : https://rovicky.blogspot.co.id/2006/04/potensi-geothermal-vs-minyak-bumi diakses Agustus2016.
Data dari Kementrian ESDM Tahun 2007 pada Tabel 1.1 mengenai cadangan sumber daya alam Indonesia dapat dilihat bahwa ketersedian bahan bakar energi fosil semakin menipis. Sehingga pemanfaatan sumber-sumber energi terbarukan semakin ditingkatkan, salah satunya adalah energi angin. Saat ini pemanfaatan angin di Indonesia belum menjadi perhatian yang sangat penting. Dengan demikian diperlukan inovasi dalam energi terbarukan konversi energi angin ke energi listrik. Penelitian dan riset sangat diperlukan untuk mendukung terciptanya mekanisme konversi energi angin ke energi listrik yang optimal dan efektif. Pada table 1.1 diatas, pemanfaatan
3
tenaga angin hanya mencapai 0.5 MW dari 9.290 MW potensi yang ada, hal ini disebabkan karena energi terbaharukan belum kompetiif bila dibandingkan dengan energi fosil sebagai akibat penerapan kebijakan penetapan harga energi melalui subsidi (Indarto, 2006). Potensi energi angin yang potensial untuk dikembangkan adalah potensi energi angin yang terdapat disepanjang pantai selatan. Potensi energi angin disepanjang pantai selatan adalah sampai dengan 10 MW dan khusus di pantai Sundak, Srandakan, Baron dan Samas potens energi angin dapat mencapai 10 MW-100 MW (Dinas Pekerjaan Umum, 2009).
Sebagai mahasiswa teknik mesin yang mendalami energi terbarukan dan konversi energi khususnya energi angin penulis ingin mengembangkan model kincir yang sudah ada saat ini untuk mencari unjuk kerja yang sesuai dengan kondisi angin yang berada di Indonesia. Penulis melakukan penelitian pada kincir angin horizontal khususnya propeller enam sudu.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas maka masalah-msalah yang dapat dirumuskan dalam penelitian ini adalah:
a. Angin merupakan energi yang dapat diperoleh di daerah manapun, gratis, dan memiliki kecepatan untuk menggerakkan sebuah kincir angin pembangkit listrik yang efektif, efisien, dan optimal.
4
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan Skripsi ini adalah :
a. Merancang dan membuat sudu kincir angin poros horisontal enam sudu, bahan PVC 8 inci tipe AW, diameter 1 m, berat 500 gram, lebar maksimal sudu 14 cm pada jarak 20 cm dari pusat poros.
b. Mengetahui nilai koefisien daya (Cp) dan tip speed ratio (TSR) optimal dari ketiga variasi kecepatan angin.
c. Mengetahui nilai torsi terbesar dari ketiga variasi kecepatan angin. d. Mengetahui nilai daya kincir terbesar dari ketiga variasi kecepatan angin. e. Mengetahui nilai daya listrik terbesar dari ketiga variasi kecepatan angin.
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah yang ada dalam penelitian ini adalah:
a. Model kincir angin yang dibuat tipe horizontal axis wind turbine (HAWT) bahan PVC 8 inci tipe AW.
b. Dimensi kincir angin:
1) Diameter 1 m, lebar maksimum sudu 14 cm pada jarak 20 cm dari pusat poros.
2) Berat sudu kincir angin yang digunakan dalam penelitian adalah 500 gram per sudu.
c. Kincir angin menggunakan sudu berjumlah enam. d. Alat pengujian menggunakan fan blower.
5
e. Variasi kecepatan angin yang digunakan dalam pengujiaan adalah 8,3 m/s, 7,4 m/s dan 6,4 m/s.
f. Penelitian dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah:
a. Mengetahui proses pembuatan sudu dengan menggunakan bahan PVC.
b. Angin ini dapat dimanfaatkan sebagai salah satu aplikasi pemanfaatan energi terbarukan di Indonesia sebagai energi alternatif.
c. Kincir angin ini dalam pembuatan skala besar mampu menghasilkan energi listrik dalam jumlah besar dan dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan masyarakat luas.
6
BAB II DASAR TEORI
2.1 Angin
Angin adalah udara yang bergerak, angin terjadi karena perbedaan tekanan di permukaan bumi. Angin bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Perbedaan tekanan ini disebabkan oleh perbedaan penerimaan dan penyerapan panas matahari oleh bumi. Energi angin dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit listrik tenaga angin (PLTA) dengan memanfaatkan kincir angin. Cara kerjanya cukup sederhana, angin memutar kincir angin yang kemudian memutar rotor pada generator. Energi listrik yang dihasilkan bisa dimanfaatkan secara langsung, ataupun disimpan dengan menggunakan battery. Kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik dapat dilihat Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Tingkat Kecepatan Angin.
Sumber : hhtp://www.kincirangin.info/plta-gbr.php. diakses Mei 2016. Batas minimum untuk menggerakkan kincir ialah angin kelas 3 dan batas maksimum adalah angin kelas 8.
Kelas Kecepatan Angin Angin (m/s)
1 0,00 – 0,02
---2 0,3 – 1,5 Angin bertiup, asap lurus keatas
3 1,6 – 3,3 Asap bergerak mengikuti arah angin
4 3,4 – 5,4 Wajah terasa ada angin, daun bergoyang, petunjuk arah angin bergerak 5 5,5 – 7,9 Debu jalanan dan kertas berterbangan, ranting pohon bergoyang 6 8,0 – 10,7 Ranting pohon bergoyang, bendera berkibar
7 10,8 – 13,8 Ranting pohon besar bergoyang, air kolam bergoyang kecil 8 13,9 – 17,1 Ujung pohon melengkung, hembusan angin terasa di telinga 9 17,2 – 20,7 Dapat mematahkan ranting pohon, jalan berat melawan arah angin 10 20,8 – 24,4 Dapat mematahkan ranting pohon, rumah rubuh 11 24,5 – 28,4 Dapat merubuhkan pohon dan menimbulkan kerusakan
12 28,5 – 32,5 Dapat menimbulkan kerusakan parah
13 32,6 – 42,3 Angin Topan
Tingkat Kecepatan Angin 10 meter di atas permukaan tanah
7
2.1.1 Jenis-jenis Angin
1. Angin Laut
Angin laut adalah angin yang terjadi pada waktu siang hari di tepian danau dan di sepanjang garis pantai di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari laut atau danau menuju daratan. Hal ini terjadi dikarenakan udara diatas daratan mengalami pemanasan lebih cepat dibandingkan udara diatas permukaan air, sehingga tekanan udara diatas daratan lebih rendah dibandingkan di atas permukaan laut atau danau seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1.
2. Angin Darat
Angin darat adalah angin yang terjadi pada waktu malam hari di tepian danau dan di sepanjang garis pantai di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari darat menuju laut. Hal ini terjadi dikarenakan udara di permukaan tanah mengalami pendinginan lebih cepat dibandingkan udara diatas permukaan air, sehingga tekanan udara diatas permukaan laut atau danau menjadi lebih rendah dibandingkan di atas daratan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Gambar 2.1 Angin Laut Gambar 2.2 Angin Darat.
Sumber : https://luciafebriarlita17.wordpress.com/2014/04/09/unsur-unsur-iklim-dan-cuaca-ii-angin/angin-laut-dan-angin-darat/ diakses Mei 2016.
8
3 Angin Lembah
Angin lembah adalah angin yang terjadi pada waktu siang hari di kawasan pengunungan di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari lembah menuju gunung. Hal ini terjadi dikarenakan udara di atas gunung mengalami pemanasan lebih cepat dibandingkan lembah, sehingga tekanan udara di atas permukaan gunung menjadi lebih rendah dibandingkan di atas permukaan lembah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.3.
4. Angin Gunung
Angin gunung adalah angin yang terjadi pada waktu malam hari di kawasan pengunungan di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari gunung menuju lembah. Hal ini terjadi dikarenakan udara di atas gunung mengalami pendinginan lebih cepat dibandingkan di atas permukaan lembah, sehingga tekanan udara di atas permukaan lembah menjadi lebih rendah di atas permukaan gunung seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.4.
5. Angin Sinklon dan Antisiklon
Angin Siklon adalah udara yang bergerak dari beberapa daerah bertekanan udara tinggi menuju titik pusat tekanan udara rendah. Gerakan udara ini terlihat berputar dari beberapa daerah bertekanan udara tinggi yang mengelilingi daerah bertekanan udara rendah. Sedangkan angin Antisiklon bergerak dari suatu daerah sebagai pusat bertekanan udara tinggi menuju daerah bertekanan udara rendah yang mengelilinginya. Gerakan udara ini terlihat berputar menyebar ke daerah bertekanan udara rendah. Arah putaran angin siklon dan antisiklon di belahan
9
bumi utara dan selatan berbeda. Angin siklon dan antisiklon seperti yang ditnjukkan oleh Gambar 2.5.
Gambar 2.3 Angin Lembah Gambar 2.4 Angin Gunung Sumber :
http://softilmu.blogspot.sg/2013/07/pengertian-dan-macam-macam-angin.html diakses Mei 2016.
Gambar 2.5 Contoh angin siklon dan angin antisiklon
Sumber : http://www.berpendidikan.com/2015/06/macam-macam-angin-beserta-contoh-gambar-dan-penjelasannya.html, diakses Mei 2016.
6. Angin Muson
Angin muson yang terjadi di Indonesia ada dua, yaitu muson barat dan muson timur. Angin ini disebabkan adanya perbedaan tekanan udara dua benua yang mengapit kepulauan Indonesia, yaitu Benua Asia yang kaya perairan dan Australia yang kering. Angin Musim/Muson Barat adalah angin yang mengalir dari benua Asia (musim dingin) ke Benua Australia (musim panas) dan mengandung curah hujan yang banyak di Indonesia bagian barat, hal ini disebabkan karena angin melewati tempat yang luas, seperti perairan dan samudra. Contoh perairan dan samudra yang dilewati adalah Laut China Selatan
10
dan Samudra Hindia. Angin Musim Barat menyebabkan Indonesia mengalami musim hujan. Angin ini terjadi pada bulan Desember, Januari dan Februari, dan maksimal pada bulan januari dengan Kecepatan Minimum 3 m/s. Angin Musim/Muson Timur adalah angin yang mengalir dari Benua Australia (musim dingin) ke Benua Asia (Musim panas) sedikit curah hujan (kemarau) di Indonesia bagian timur karena angin melewati celah-celah sempit dan berbagai gurun (Gibson, Australia Besar, dan Victoria). Ini yang menyebabkan Indonesia mengalami musim kemarau. Terjadi pada bulan juni, juli dan Agustus, dan `maksimal pada bulan juli.
Gambar 2.6 Contoh ( ) angin muson barat dan (---) angin muson timur.
Sumber : http://www.berpendidikan.com/2015/06/macam-macam-angin-beserta-contoh-gambar-dan-penjelasannya.html diakses Mei 2016.
2.2 Kincir Angin
Kincir angin adalah sebuah alat yang digerakkan oleh tenaga angin sehingga menghasilkan energi mekanik atau gerak. Kincir angin dulunya banyak ditemukan dinegara – negara Eropa khususnya Belanda dan Denmark yang pada waktu itu banyak digunakan untuk irigasi, menumbuk hasil pertanian, penggilingan gandum dan pembangkit tenaga listrik. Secara umum kincir angin digolongkan menjadi
11
dua jenisnya menurut porosnya yaitu kincir angin poros horisontal dan kincir angin poros vertikal.
2.2.1 Kincir Angin Poros Horisontal
Kincir Angin Poros Horisontal atau propeler adalah kincir angin yang memiliki poros utama sejajar dengan tanah dan arah poros utama sesuai dengan arah angin.Kincir angin Poros Horisontal ini memiliki jumlah bilah lebih dari dua, kincir angin ini dapat berputar dikarenakan adanya gaya aeorodinamis yang bekerja pada suatu kincir. Beberapa jenis kincir angin poros horisontal yang telah banyak dikenal diantaranya ditunjukkan pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Kincir Angin Poros Horisontal.
Kekurangan dan kelebihan Kincir Angin Poros Horisontal : Kelebihan kincir angin poros horisontal :
1. HAWT mampu mengkonversi energi angin pada kecepatan tinggi. 2. Setiap sepuluh meter ke atas, kecepatan angin meningkat sebesar 20%.
12
3. HAWT tidak memerlukan karateristik angin karena arah angin langsung menuju rotor.
Kekurangan kincir angin poros horisontal :
1. Dibutuhkan konstruksi menara untuk menyangga bilah – bilah, transmisi roda gigi, dan generator.
2. HAWT yang tinggi akan sulit dipasang, membutuhkan derek yang sangat tinggi dan membutuhkan operator yang profesional.
3. HAWT membutuhkan mekanisme control yaw tambahan untuk membelokkan kincir ke arah angin.
2.2.2 Kincir Angin Poros Vertikal
Kincir angin poros vertikal atau Vertikal Axis Wind Turbin (VAWT) adalah salah satu jenis kincir angin yang posisi porosnya tegak lurus dengan arah angin atau dengan kata lain kincir jenis ini dapat mengkonversi tenaga angin dari segala arah kecuali arah angin dari atas atau bawah. Kincir jenis ini menghasilkan torsi yang lebih besar dari pada kincir angin poros horisontal. Beberapa jenis kincir angin poros Vertikal yang telah banyak dikenal diantaranya ditunjukkan pada Gambar 2.8. Kekurangan dan kelebihan kincir angin poros vertikal dijelaskan seperti berikut :
Kelebihan kincir angin poros vertikal :
1. Dapat menerima arah angin dari segala arah. 2. Tidak membutuhkan struktur menara yang besar. 3. Dapat bekerja pada putaran rendah.
13
4. Memiliki torsi yang besar pada putaran rendah.
5. Tidak perlu mengatur sudut – sudut untuk menggerakan sebuah generator. Kelemahan kincir angin poros vertikal :
1. Bekerja pada putaran rendah, sehingga energi angin yang dihasilkan kecil. 2. Hanya dapat mengkonversi energi angin 50% dikarenakan adanya gaya drag
tambahan.
3. VAWT tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebih kencang di elevasi yang lebih tinggi.
4. Bekerja pada putaran rendah, sehingga energi angin yang dihasilkan kecil. 5. Dipasang ditempat rendah maka faktor keselamatan perlu diperhatikan.
6. Sebuah VAWT yang menggunakan kabel untuk menyanggahnya memberi tekanan pada bantalan dasar karena semua berat rotor dibebankan pada bantalan. Kabel yang dikaitkan ke puncak bantalan meningkatkan daya dorong ke bawah saat angin bertiup.
Darrieus Savonius Gambar 2.8 Contoh Kincir Angin Poros Vertikal.
14
2.3 Grafik Hubungan Antara Cp dan tip speed ratio (TSR)
Menurut Albert Betz Ilmuan Jerman bahwa koefisien daya maksimal dari kincir angin adalah sebesar 59% seperti yang terlihat pada Gambar 2.9 Dia menamai batas maksimal tersebut dengan Betz limit.
Gambar 2.9 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tips Speed
Ratio (TSR) dari beberapa jenis kincir. Sumber : www.gunturcuplezt.com diakses Mei 2016.
2.4 Rumus Perhitungan
Berikut ini adalah rumus–rumus yang digunakan untuk melakukan perhitungan dan analisis kerja kincir angin yang diteliti.
2.4.1 Rumus Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda yang bergerak. Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetik, sehingga dapat dirumuskan menjadi :
Eк= 1/2 m v 2 (1)
dengan :
15
m : Massa ( kg ) v : Kecepatan angin
Daya adalah energi persatuan waktu, sehingga dapat dituliskan dengan rumus sebagai berikut :
Pin = 1/2 ṁ v 2 (2)
dengan :
Pin : Daya angin (watt)
ṁ : Massa udara yang mengalir pada satuan waktu (kg/s) dimana :
ṁ = 𝝆 A v (3)
dengan :
𝝆 : Massa jenis udara (kg/m³) A : Luas penampang kincir (m²)
Dengan mengunakan persamaan (3), daya angin dapat dirumuskan menjadi
Pin = 1/2 (𝝆 A v) v 2 , yang dapat disederhanakan menjadi :
Pin = 1/2 𝝆 A v³ (4)
2.4.2 Rumus Perhitungan TSR (tip speed ratio)
Tip speed ratio adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu kincir angin dengan kecepatan angin. Kecepatan diujung sudu (Vt) dapat dirumuskan sebagai :
16
dengan :
Vt : Kecepatan ujung sudu ω : Kecepatan sudut (rad/s) r : Jari – jari kincir (m)
sehingga tsr-nya dapat dirumuskan sebagai berikut:
(6)
dengan :
r : Jari – jari kincir (m)
n : Putaran poros kincir tiap menit (rpm) v : Kecepatan angin (m/s)
2.4.3 Rumus Torsi
Torsi adalah hasil kali dari gaya pemebebanan (F) dengan panjang lengan torsi (l). Perhitungan torsi dapat dirumuskan sebagai berikut :
T = F l (7)
dengan :
F : Gaya pembebanan (N)
l : Panjang lengan torsi ke poros (m)
2.4.4 Rumus Daya Mekanis
Daya yang dihasilkan kincir (Pout) adalah daya yang dihasilkan kincir akibat adanya angin yang melintasi sudu kincir. Sehingga daya kincir yang dihasilkan oleh gerakkan melingkar kincir dapat dirumuskan :
17
Pout mekanis = T ω (8)
dengan :
T : Torsi (N.m).
: kecepatan sudut (rad/s)
Dengan ini untuk daya yang dihasilkan kincir dapat dinyatakan dengan persamaan (7), yaitu :
(9) dengan :
Pout : Daya yang dihasilkan oleh kincir angin (watt) n : Putaran poros (rpm)
2.4.5 Rumus Daya Listrik
Daya Listik adalah daya yang dihasilkan generator. Sehingga daya kincir yang dihasilkan oleh generator dapat dirumuskan :
Pout listrik = V . I (10)
Dengan :
V : Tegangan (Watt) I : Arus (ampere)
2.4.6 Koefisien Daya
Koefisien Daya (Cp) adalah bilangan tak berdimensi yang menunjukkan perbandingan antara daya yang dihasilkan kincir (Pout) dengan daya yang disediakan oleh angin (Pin). Sehingga Cp dapat dirumuskan :
18
C
(11)
dengan :
Cp : Koefisien Daya, %
Pout : Daya yang dihasilkan kincir. Pin : Daya yang disediakan oleh angin.
2.5 POLIMER
Polimer adalah bahan yang mempunyai berat molekul besar hingga diatas 10.000. Berdasarkan ikatan atomnya disebut ikatan kovalen, ikatan hidrogen. Molekul polimer disusun dalam satu struktur rantai dengan gaya van der Waals. Sifat mekanik yang menonjol dari polimer adalah sifat viskoelastik, pemelaran (creep) dan relaksasi mudah terjadi, sifat-sifat pada pengujian tarik tergantung laju tarikan dan pertambahan panjang tidak selalu sebanding dengan beban, bersifat elastik dan kental.
Sifat umum Polimer :
a. Mampu cetak yang baik, pada temperatur relatif rendah bahan dapat dicetak dengan cara penyuntikan, penekanan (molding), ekstrusi dll.
b. Ringan, massa jenis polimer mempunyai massa jenis yang rendah (sekitar 1.0 – 1.7 kg/dm3), untuk jenis polietilen dan polipropilen bentuk amorfnya mempunyai massa jenis 0.9 – 1.0 kg/dm3.
c. Kekuatan tariknya rendah, Nilon 66 : 65 – 84 Mpa, PVC : 35 – 63 Mpa, Polietilen : 7 – 84 Mpa.
19
e. Pada umumnya tahan air dan zat kimia tertentu. f. Murah.
g. Kurang tahan terhadap panas ( 60 – 180oC ). h. Kekuatan Impak lebih rendah dari pada logam. i. Mudah termuati listrik secara elektrostatik.
2.5.1 Penggolongan Polimer
A.Penggolongan polimer berdasarkan asalnya
1. Polimer alam
Polimer alam adalah senyawa yang dihasilkan dari proses metabolisme mahluk hidup. Jumlahnya yang terbatas dan sifat polimer alam yang kurang stabil, mudah menyerap air, tidak stabil karena pemanasan dan sukar dibentuk menyebabkan penggunaanya amat terbatas. Contoh dari poimer alam yaitu : Amilum dalam beras, jagung, kentang, pati, selulosa dalam kayu, Protein terdapat dalam daging, Karet.
Sifat-sifat polimer alam :
1. cepat rusak 4. sifat hidrofilik (suka air) 2. tidak elastis 5. sukar dilebur dan sukar dicetak 3. tidak tahan terhadap minyak
Karena sifat-sifat polimer alam kurang menguntungkan sehingga sangat sukar mengembangkan fungsi polimer alam untuk tujuan-tujuan yang lebih luas dalam kehidupan masyarakat sehari-hari.
20
2. Polimer sintetis
Polimer sintetis adalah polimer yang dibuat dari bahan baku kimia. Contoh polimer sintetis seperti polyetena, polipropilena, polyvynil chlorida (PVC), dan nylon. Kebanyakan polimer ini sebagai plastik yang digunakan untuk berbagai keperluan baik untuk rumah tangga, industri, atau mainan anak-anak. Pengaplikasian polimer sintetis dalam kehidupan sehari-hari adalah nylon, poliester, kantong plastik dan botol, pita karet dan PVC.
B. Penggolongan polimer berdasarkan sifatnya terhadap panas.
Berdasarkan sifatnya terhadap panas, polimer dapat dibedakan atas polimer termoplastic, polmer elastomer, dan polimer termosting.
1. Thermoplastic
Thermoplastic adalah plastik yang tidak tahan terhadap panas, dapat dilunakkan berulang kali (recycle). Thermoplastik meleleh pada suhu tertentu, melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat balik (reversibel) kepada sifat aslinya, yaitu kembali mengeras bila didinginkan. Contoh dari thermoplastic yaitu polietilen (PE), polipropilen (PP), polistiren, polimetil metakrilat (PPMA), dan polivinil klorida (PVC).
Karakteristik Thermoplastic : a. Tidak bereaksi. b. Reversible. c. Viskositas tinggi.
21
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.10 tentang grafik hubungan antara tegangan-regangan, menunjukkan bahwa tegangan pada sekitar 8000 psi dan regangan sebesar 30% adalah batas elastisitas polimer thermoplastic.
Gambar 2.10 Kurva tegangan-regangan polimer thermoplastic.
Pada Tabel 2.2 menunjukkan beberapa jenis polimer thermoplastic, sifat-sifat polimer serta kegunaan polimer tersebut.
Tabel 2.2 Jenis, sifat dan kegunaan polimer thermoplastic. Jenis Sifat-sifat Kegunaan
Polietilen (PE)
- hasil polimerisasi gas etilen - kekuatan tarik : 7 - 38 Mpa - ketahanan panas : 80 - 120oC - isolasi listrik baik
- mampu olah dan cetak yang baik
Bahan isolasi radar, TV, alat komunikasi, alat dapur, tempat minyak tanah, film, pipa, isolator kabel listrik, kantung sampah
Polipropilen (PP)
-mampu olah dan cetak yang baik - kekuatan tarik : 33 - 42 Mpa - ketahanan panas : 100 - 120oC - isolasi listrik baik
Peralatan meja makan, keranjang, peralatan kamar mandi, mainan, peralatan listrik, tali dan pita pengepakan, tirai.
22
Lanjutan tabel 2.2
Polistiren - hasil polimerisasi benzen dan etilen, tak berwarna, transparan - tahan terhadap asam, alkali, klor,
asam organik, minyak bumi, alkohol
- kekuatan tarik : 45 – 63 Mpa - ketahanan panas : 70 - 80oC - isolasi listrik baik
- mampu olah dan cetak yang baik
Peralatan radio, TV, refrigerator, peralatan listrik, polistiren busa untuk isolasi panas dan bahan pengepakan.
Polimetil metakrilat (PMMA)
- Tembus cahaya tampak (93 %), lebih baik dari gelas biasa (91 %). - Tahan lama di udara luar
- Isolasi listrik baik - Mampu cetak
- Ketahanan panas : 75 – 85oC
Kacamata, lensa optik, bahan kontruksi lampu penerangan, perhiasan, tegel dinding, kaca pelindung sepeda motor dan pesawat terbang, panel meteran/ukur Polivinil
klorida (PVC)
- Tahan air, asam, alkali
- Tidak beracun dan tak menyala - Kekuatan tarik : 35 – 63 Mpa - Isolasi listrik yang baik - Tahan lama dan murah - Ketahanan panas : 60 – 80oC - Mampu cetak
Selang pipa, pipa lunak, kulit imitasi,
pipa/lembaran kaku, pelat gramopon, boneka, mainan, sarung tangan tahan air,
2. Thermoset
Thermosetting adalah bahan polimer yang dapat menerima suhu tinggi dan tidak berubah karena panas. Polimer thermosetting ini masih dibagi lagi menjadi polimer thermosetting untuk produk rumah tanggga ( phenolic, unsaturared
23
polyester, ureas) dan polimer thermosetting untuk industri teknik (silicones, polymides, urethanes, melamines, epoxides)
Karakteristik Resin Thermoset :
a. Tidak mengalami perubahan kimia saat curing. b. Proses Irreversible.
c. Viskositas curing lebih lama. d. Waktu curing lama.
Sifat-sifat umumnya : a. Isolasi listrik. b. Tahan panas.
c. Getas, regangan 0.1 – 6%.
d. Sukar larut dalam pelarut, tahan asam. e. Tak dapat dilelehkan oleh panas.
Pada Tabel 2.3 menunjukkan beberapa jenis polimer thermoset, sifat-sifat polimer serta kegunaan polimer tersebut.
Tabel 2.3 Jenis, sifat dan kegunaan polimer thermoset.
Jenis Sifat-sifat Kegunaan
Resin fenol - Kondensasi fenol & formaldehid /formalin
- Mampu bentuk dan cetak - kekuatan tarik : 49 - 56 Mpa - ketahanan panas : 120 - 150oC - isolasi listrik baik
- tahan asam
Komponen listrik, komponen alat komunikasi
24
Lanjutan tabel 2.3 Resin
melamin (PP)
- Kondensasi melamin dengan formalin - kekuatan tarik : 45 - 90 Mpa
- ketahanan panas : 110 - 160oC - isolasi listrik baik
- mengkilap dlm desain & warna - tahan air mendidih, abrasi, bakar,
pelarut
Peralatan makan, pelapis hiasan, komponen listrik, ketahanan terhadap busur listrik, perekat pada kayu lapis, pengerjaan kayu
Resin poliester
- kondensasi asam dibasa & alkohol dihidrat
- memakai katalis benzoil peroksida (BPO) untuk pengesetan termal, katalis metil etil keton peroksida (MEKPO) untuk pengesetan dingin
- ketahanan panas : 120 – 160oC - kekuatan tarik : 42 – 91 MPa - tahan segala cuaca dan asam - murah tetapi tidak sekuat epoksi - resin ini banyak dipakai dalam
fiber-reinforced plastics
Untuk kontruksi sebagai komposit ( dengan fiber glass)
Resin epoksi
- kondensasi dari bisfenol & epiklorhidrin
- kekuatan tarik : 21 – 91 Mpa - ketahanan panas : 90 - 130oC - isolasi listrik baik
- mampu olah dan cetak yang baik - harganya relatif mahal, dan penyusutan
relatif kecil setelah proses curing. - Resin ini banyak dipakai pada
komposit dengan penguat serat karbon.
Perekat, cat pelapis, pencetak coran, pembenam komponen listrik dan fiber
25
2. Elastomer
Polimer elastomer adalah polimer yang mempunyai gaya tarik menarik paling lemah. Benuk elastomer adalah amorf, dengan derajat elastisitas sangat tinggi. Suatu bahan yang kenyal seperti karet, bersifat lentur dan dapat dideformasi beberapa kali lebih panjang dan dapat dikembalkan ke bentuk semula. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.11 tentang grafik hubungan antara tegangan-regangan, menunjukkan bahwa tegangan pada sekitar 3000 psi dan regangan sebesar 2,5 in adalah batas elastisitas suatu rantai.
Gambar 2.11 Kurva tegangan-regangan polimer elastomer.
Pada Tabel 2.4 menunjukkan beberapa jenis polimer elastomer, sifat-sifat polimer serta kegunaan polimer tersebut.
Tabel 2.4 Jenis, sifat dan kegunaan polimer elastomer.
Jenis Sifat-sifat Kegunaan
Karet alam (poliisopren)
- isolasi listrik baik
- mampu olah dan cetak yang baik - Massa jenis : 0.91 – 0.93 kg/dm3 - ketahanan panas : 90 - 130oC
Ebonit (30-40% belerang) untuk alat listrik, bola golf dan alas sepatu
26 Lanjutan tabel 2.4 Karet butadien (Polibutadien) - kopolimerisasi butadien - Massa jenis : 0.92 - ketahanan panas : 120 - 150oC - ketahanan minyak baik (lebih baik
dari karet alam)
- mampu olah dan cetak yang baik
Campuran butadien dengan stiren (SBR) untuk ban mobil, ban mesin, pengemas tahan panas (kabel). Campuran butadien dengan
akrilonitril (NBR) untuk ban, selang, sepatu.
C. Penggolongan polimer berdasarkan kegunaanya 1. Polimer komersial (commodity polymers)
Polimer ini dihasilkan di negara berkembang, harganya murah dan banyak dipakai dalam kehidupan sehari hari. Contoh polimer komersial yaitu : Polietilena massa jenis rendah (LDPE), Polietilena massa jenis rendah (HDPE), Polipropilena (PP), dan Poli vinil klorida (PVC).
Tabel 2.5 Contoh dan kegunaan polimer komersial No Polimer komersial Kegunaan atau manfaat
1 Polietilena massa jenis rendah(LDPE)
Lapisan pengemas, isolasi kawat, dan kabel, barang mainan, botol yang lentur, bahan pelapis 2 Polietilena massa jenis
rendah(HDPE)
Botol, drum, pipa, saluran, lembaran film, isolasi 3 Polipropilena (PP) Tali, anyaman, karpet, film
4 Poli vinil klorida (PVC) Pipa pralon, isolasi
2. Polimer teknik (engineering polymers)
Polimer ini sebagian dihasilkan di negara berkembang dan sebagian lagi di negara maju. Polimer ini cukup mahal dan canggih dengan sifat mekanik yang unggul dan daya tahan yang lebih baik. Polimer ini banyak dipakai dalam bidang
27
transportasi (mobil, truk, kapal udara), bahan bangunan (pipa PVC), barang-barang listrik dan elektronik (mesin bisnis, komputer), mesin-mesin industri dan barang-barang konsumsi.
Contoh : Nylon, polikarbonat, polisulfon, polyester, PVC.
3. Polimer fungsional (functional polymers)
Polimer ini dihasilkan dan dikembangkan di negara maju dan dibuat untuk tujuan khusus dengan produksinya dalam skala kecil.
Contoh : kevlar, nomex, textura, polimer penghantar arus dan foton, polimer peka cahaya, membran, biopolymer.
2.5.2 PVC
PVC (Polivinil Klorida) adalah polimer termoplastik (tidak tahan panas). Terdiri dari gas chlorine dan ethylene. Polimer tersebut apabila dipanaskan akan meleleh (melunak), dan dapat dilebur untuk dicetak kembali (didaur ulang). PVC diproduksi dengan cara polimerisasi adisi yaitu polimer yang terbentuk melalui reaksi dari berbagai monomer yang dapat dilihat di gambar 2.12 .
Gambar 2.12 Polimerisasi adisi.
Kelebihan PVC: 1. Fleksibel.
2. Masa jenis rendah (ringan). 3. Titik leleh rendah.
28
4. Dapat dibentuk ulang (daur ulang). 5. Tahan terhadap bahan kimia. 6. Tahan terhadap korosi. 7. Tahan terhadap air. Kekurangan:
1. Tidak tahan terhadap panas.
2. Tidak tahan terhadap beban kejut (shock) dan crash (tabrak) dibandigkan dengan metal.
2.5.3 Penyusun PVC 1. Gas Clorine
Gas Clorine adalah unsur kimia murni memiliki bentuk fisik gas diatomik hijau dan bersifat reaktif. Sifat gas klorine yang reaktif ini digunakan dalam berbagai industri kimia, antara lain sebagai perantara dalam sintesis berbagai bahan kimia, termasuk PVC, pembersih rumah tangga dan pemutih kertas.
2. Ethylene
Ethylene adalah hidrokarbon dengan rumus C2H4 dan merupakan gas yang
mudah terbakar. Beberapa contoh polimer yang menggunakan etilena seperti ethylene dichloride (EDC), vinil klorida (VCM), polyvinyl chloride (PVC).
29
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Penelitian
Langkah kerja dalam penelitian ini meliputi perencanaan kincir hingga analisis data. Langkah kerja dalam penelitian ini dalam bentuk gambar diagram alir seperti yang ditunjukan dalam Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Diagram alur metode penelitian kincir angin.
Mulai.
Perancangan kincir angin propeller enam sudu poros horizontal menggunakan mal kertas.
Pembuatan sudu kincir angin bahan PVC diameter 1m, lebar maksimal 14 cm pada jarak 20 cm dari pusat poros
Pengolahan data pada masing-masing kecepatan angin.
Pengambilan data rpm, kecepatan angin, torsi, koefisien daya, daya mekanis, daya elektris, dan pembebanan pada variasi
kecepatan angin.
30
Ada tiga jenis perlakuan metode untuk melakukan penelitian ini, yaitu :
1. Penelitian Kepustakaan (Library Research)
Penelitian kepustakaan dilakukan dengan membaca literatur – literatur yang berhubungan dengan penulisan tugas akhir ini serta dapat dipertanggung jawabkan kebenarannya.
2. Pembuatan Alat.
Pembuatan alat uji kincir angin dilakukan di Laboratorium Konversi Energi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Kincir yang sudah jadi dipasang pada wind tunnel dan motor listrik sebagai sumber tenaga untuk memutar fan blower yang menghasilkan tenaga angin untuk memutar kincir.
3. Pengamatan Secara Langsung (Observasi).
Metode observasi ini dilakukan dengan mengamati secara langsung terhadap objek yang diteliti yaitu kincir angin jenis propeler pada wind tunnel.
3.2 Alat Dan Bahan
Model kincir angin t i p e propeller dengan bahan PVC Kincir ini dibuat dengan diameter 1 Meter, lebar maksimum sudu 14 cm, pada jarak 20 cm dari pusat poros.
1. Sudu kincir angin.
Ukuran sudu kincir menentukan daerah sapuan angin yang menerima energi angin sehingga dapat membuat dudukan sudu atau turbin berputar. Semua sudu memiliki bentuk dan ukuran yang sama, sudu kincir angin yang dibuat dapat dilihat pada Gambar 3.2.
31
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 buah lubang untuk pemasangan sudu, untuk mengatur sudu kemiringan cukup memutar kemiringan plat dudukan sudu. Posisi plat dudukan dapat disesuaikan dengan kebutuhan yang diperlukan Dudukan sudu dapat dilihat pada Gambar 3.3.
4. Fan blower
Fan blower berfungsi untuk menghisap udara memutar kincir angin, fan blower dengan power sebesar 15 Hp. Gambar 3.4 menunjukan bentuk dari fan blower.
Gambar 3.2 Sudu kincir angin. Gambar 3.3 Dudukan Sudu.
32
5. Tachometer
Tachometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan putaran poros kincir yang dinyatakan dalam satuan rpm (rotation per minute). Jenis tachometer yang digunakan adalah digital light tachometer, cara kerjanya cukup sederhana meliputi 3 bagian, yaitu: Sensor, pengolah data dan penampil. Gambar 3.5 menunjukan bentuk tachometer.
6. Timbangan Digital
Timbangan digital digunakan untuk mengetahui beban generator pada saat kincir angin berputar. Gambar 3.6 menunjukan bentuk dari Timbangan Digital yang digunakan dalam penelitian. Timbangan Digital ini diletakan pada bagian lengan generator.
Gambar 3.5 Tachometer. Gambar 3.6 Timbangan Digital.
7. Anemometer
Anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan angin, Gambar 3.7 menunjukan bentuk dari anemometer.
33
8. Voltmeter
Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan yang dihasilkan kincir angin oleh setiap variasinya. Gambar Voltmeter seperti ditunjukan oleh Gambar 3.8.
Gambar 3.7 Anemometer. Gambar 3.8 Voltmeter.
9. Amperemeter
Ampermeter digunakan untuk mengukur arus yang dihasilkan oleh Kincir Angin dengan setiap variasinya. Gambar Ampermeter seperti ditunjukan oleh Gambar 3.9 Ampermeter.
10. Pembebanan
Pembebanan yang dilakukan dengan menggunakan lampu bermaksud untuk mengetahui performa kincir angin. Variasi voltase lampu yang diberikan bermaksud supaya data yang dihasilkan lebih bervariasi. Lampu yang digunakan adalah lampu 100 Watt sebanyak 18 buah, lampu 75 Watt sebanyak 3 buah. Gambar pembebanan lampu seperti ditunjukkan oleh Gambar 3.10 Pembebanan lampu.
34
Gambar 3.9 Amperemeter. Gambar 3.10 Skema Pembebanan Lampu.
3.3 Desain Kincir
Desain kincir angin yang dibuat seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.11. Gambar tersebut menunjukan bahwa kincir angin yang dibuat panjang diameternya berukuran 1 m dengan lebar maksimum sudu 14 cm. Gambar 3.11 menunjukan desain dari sudu kincir angin.
Gambar 3.11 Desain kincir.
3.4 Pembuatan Sudu Kincir Angin 3.4.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu
Pembuatan sebuah sudu merupakan proses yang dilakukan secara bertahap serta membutuhkan alat dan bahan, seperti yang ditunjukkan Tabel 3.1.
35
Tabel 3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu.
3.4.2 Proses Pembuatan Sudu
Dalam proses pembuatan sudu dilakukan dengan beberapa tahapan. tahapan – tahapan pembuatan sudu seperti berikut:
A. Pembuatan Sudu :
1. Memotong pipa 8 inchi dengan panjang 50 cm.
Pipa 8 inchi berfungsi sebagai bahan utama kincir angin . Proses memotong menggunakan gerinda dengan panjang pipa yang diinginkan adalah 50 cm. Setelah pipa dipotong, kemudian pipa di belah tiga. Hal ini bertujuan pada saat pembentukan pipa dengan mal kertas agar lebih mudah dilakukan. Pipa yang digunakan adalah Pipa Wavin AW 8 inchi, Pemotongan pipa seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 3.12.
2. Membentuk cetakan kertas.
Cetakan kertas mempermudah pembentukan pipa menjadi sebuah sudu. Cetakan ditempelkan pada pipa, kemudian pipa ditandai sesuai dengan cetakan menggunakan spidol. Cetakan kertas seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.13
ALAT BAHAN Bor Pipa PVC 8 inci Amplas Penggaris Gerinda Spidol Timbangan Mal kertas
36
Gambar 3.12 Pemotongan Pipa. Gambar 3.13 Cetakan Kertas.
3. Membentuk pipa dengan mal kertas.
Pipa yang telah ditandai oleh mal ketas, kemudian dipotong menggunakan gerinda. Proses pembentukan ini dilakukan secara bertahap, pemotongan di mulai dari garis mal yang mudah dipotong. Proses pembentukan pipa seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.14.
Gambar 3.14 Pembentukan sudu pada pipa. 4. Menghaluskan pipa.
Setelah pipa yang telah dibentuk sesuai dengan bentuk dari mal kertas, kemudian pinggiran pipa dihaluskan. Hal ini bertujuan untuk mencapai sebuah presisi ukuran dan estetika dari pipa.
37
9. Finishing sudu
Proses finishing sudu meliputi: Pemotongan, Penghalusan dan Pengurangan berat sudu. Pengurangan berat sudu yang dimaksud adalah menyamakan berat sudu menjadi 500 gram menggunakan timbangan duduk digital.
10. Pembuatan Lubang Baut
Pembuatan lubang pada sudu dilakukan menggunakan alat bor dengan diameter lubang baut 10.
3.5 Langkah Penelitian
Langkah yang dilakukan sebelum pengambilan data penelitian adalah pemaasangan kincir angin di depan fan blower, pemasangan komponen poros penghubung kincir angin dengan sistem pembebanan lampu yang berada di bagian belakang kincir Angin. Proses pengambilan data Kecepatan Angin, Putaran Poros (rpm), tegangan, arus listrik dan pembebanan kincir angin ada beberapa hal yang perlu dilakukan yaitu:
1. Poros kincir di hubungkan dengan mekanisme pembebanan lampu. 2. Memasang Blade / Sudu pada dudukan sudu.
3. Memasang anemometer pada tiang di depan kincir angin untuk mengukur kecepatan angin.
4. Memasang timbangan digital pada lengan generator. 5. Memasang generator pada poros kincir angin. 6. Merangkai pembebanan lampu pada generator.
38
8. Percobaan pertama kincir Angin tiga sudu dengan kecepatan angin 8,3 m/s, percobaan kedua kincir angin tiga sudu dengan kecepatan angin 7,4 m/s, percobaan ketiga kincir angin tiga sudu dengan kecepatan angin 6,4 m/s. 9. Untuk mengatur kecepatan angin dalam terowongan angin dengan cara
memundurkan jarak gawang Kincir Angin terhadap fan blower agar dapat menentukan variasi kecepatan angin.
10. Bila kecepatan angin dan variasi beban telah sesuai dengan yang diinginkan, maka pengukuran dapat dilakukan dengan membaca massa pengimbang yang terukur pada timbangan digital.
11. Mengukur kecepatan angin dengan menggunakan anemometer dan kecepatan kincir angin dengan mengunakan Tachometer.
39
BAB IV
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Pengujian
Hasil pengambilan data kecepatan angin 8,3 m/s, 7,4 m/s dan 6,4 m/s
Tabel 4.1 Data Pengujian Enam Sudu dengan Variasi Kecepatan Angin rata-rata
8,3 m/s.
Arus Tegangan Putaran kincir Gaya Pengimbang
Ampere Volt n (rpm) F (gram)
1 0,00 8,30 500 100 2 0,15 8,30 480 140 3 0,30 8,30 465 170 4 0,44 8,30 459 200 5 0,58 8,30 447 230 6 0,71 8,30 436 260 7 0,86 8,30 428 290 8 0,98 8,30 418 320 9 1,09 8,30 407 350 10 1,19 8,30 391 380 11 1,33 8,30 390 410 12 1,42 8,30 386 440 13 1,54 8,30 370 470 14 1,67 8,30 366 500 15 1,73 8,30 353 530 16 1,81 8,30 340 560 17 1,95 8,30 337 590 18 2,09 8,30 325 620 19 2,18 8,30 305 650 NO
40
Tabel 4.2 Data Pengujian Enam Sudu dengan Variasi Kecepatan Angin rata-rata
7,4 m/s.
Tabel 4.3 Data Pengujian Enam Sudu dengan Variasi Kecepatan Angin rata-rata
6,4 m/s.
Arus Tegangan Putaran
kincir
Gaya Pengimbang
Ampere Volt n (rpm) F (gram)
1 0,00 32,93 490 80 2 0,14 31,21 486 120 3 0,29 30,68 462 150 4 0,43 28,20 451 180 5 0,57 27,68 442 220 6 0,70 26,42 433 250 7 0,82 25,67 420 290 8 0,96 24,94 414 320 9 1,04 23,51 397 350 10 1,14 22,56 384 380 11 1,22 21,69 374 400 12 1,39 20,82 366 430 13 1,47 19,79 358 450 14 1,63 18,81 346 480 15 1,74 18,19 333 500 16 1,86 17,90 327 520 17 1,94 17,19 308 550 18 2,02 16,92 295 580 19 2,15 15,83 277 600 NO
Arus Tegangan Putaran
kincir
Gaya Pengimbang
Ampere Volt n (rpm) F (gram)
1 0,00 29,92 430 70 2 0,14 25,60 422 110 3 0,29 25,40 413 150 4 0,42 24,90 387 180 5 0,55 24,30 385 210 6 0,67 23,20 371 240 7 0,77 20,60 362 270 8 0,91 20,40 350 300 9 1,01 20,10 348 330 10 1,03 19,90 340 360 11 1,23 18,8 336 390 12 1,36 18,2 321 420 13 1,42 17,9 306 450 14 1,46 16,8 296 470 15 1,57 16,3 295 500 16 1,68 15,9 290 530 17 1,71 15,3 282 550 18 1,87 14,9 278 570 19 1,93 14,2 265 590 NO
41
4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan
Dalam pengolahan data yang digunakan beberapa asumsi untuk mempermudah pengolahan dan perhitungan data sebagai berikut :
a. Percepatan gravitasi bumi = 9,81 m/s2 b. Massa jenis udara 1,18 kg/m3
4.2.1 Perhitungan Daya Angin
Sebagai contoh perhitungan diambil dari tabel pengujian 4.1 pada pengujian pertama diperoleh kecepatan angin 8.3 m/s, massa jenis udara (ρ) = 1,18 kg/m3 dan luas penampang (A) = 0,785 m2. Maka dapat dihitung daya angin sebesar : Pin = ½ ρ A v3
Pin = ½ 1,18 0,785 8.3 3
Pin = 265 watt
Jadi daya angin yang dihasilkan sebesar 265 watt.
4.2.2 Perhitungan Torsi
Sebagai contoh perhitungan diambil dari pengujian yang dilakukan besar torsi dapat kita hitung. Diambil dari table 4.1 pada pengujian pertama. Dari data diperoleh besaran gaya (F) = 1,37 N dan jarak lengan torsi ke poros sebesar 0,27 m, maka torsi dapat dihitung :
T = F l T = 1,37 0,27 T = 0,37 N.m
42
4.2.3 Perhitungan Daya Kincir
Sebagai contoh perhitungan diambil dari tabel pengujian 4.1 pada pengujian diperoleh kecepatan angin 8.3 m/s, putaran poros (n) sebesar 480 rpm, dan torsi yang telah diperhitungkan pada sub bab 4.2.2 sebesar 0,37 N.m, maka besarnya daya kincir dapat dihitung :
Pout = T ω Pout = 0,37 Pout = 0,37 Pout = 18,64 watt
Jadi daya kincir yang diperoleh sebesar 18,64 watt.
4.2.4 Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr)
Sebagai contoh perhitungan diambil dari table pengujian 4.1 pada pengujian pertama dan pembebanan kedua diperoleh putaran poros kincir angin sebesar 50,27 rad/s, jari jari kincir angin sebesar (r) = 0,5 m, dan kecepatan angin sebesar 8,3 m/ s, maka tip speed ratio dapat dihitung :
=
= 3,03
4.2.5 Perhitungan Koefisien Daya (Cp)
Sebagai contoh perhitungan diambil dari perhitugan diatas yakni, daya angin pada sub bab 4.2.1 sebesar 265 Watt dan daya yang dihasilkan kincir angin pada
43
sub bab 4.2.3 sebesar 18,64 Watt, maka koefisien daya dapat dihitung : Cp = Cp= 100 % Cp= 7,03 %
Jadi koefisien daya yang diperoleh sebesar 7,03 %
4.3 Data Hasil Perhitungan
Parameter yang telah didapat dari penelitian diolah dengan software Microsoft Excel untuk menampilkan grafik hubungan antara putaran rotor dengan torsi yang dihasilkan, grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio, dan grafik hubungan antara daya dengan torsi yang dihasilkan untuk tiga variasi kecepatan angin. Pada tabel 4.4, tabel 4.5 dan tabel 4.6 menampilkan data hasil perhitungan untuk setiap variasi kecepatan angin.
44 G a y a pe n g im ba n g K e c e pa ta n su du t B e ba n T or si D a y a a n g in D a y a ki n c ir D a y a L is tr ik T ip s pe e d ra ti o koe fi si e n da y a N ra d/ s N .m P in ( w a tt ) Po u t (w a tt ) W a tt ts r C p % 1 0,98 52,36 0,26 265 13,87 0,00 3,08 5,23 2 1,37 50,27 0,37 265 18,64 4,75 3,03 7,03 3 1,67 48,69 0,45 265 21,93 9,00 3,01 8,28 4 1,96 48,07 0,53 265 25,46 12,83 2,93 9,61 5 2,26 46,81 0,61 265 28,52 16,43 2,85 10,76 6 2,55 45,66 0,69 265 31,44 19,65 2,75 11,87 7 2,84 44,82 0,77 265 34,43 22,98 2,77 12,99 8 3,14 43,77 0,85 265 37,10 25,53 2,64 14,00 9 3,43 42,62 0,93 265 39,51 27,87 2,54 14,91 10 3,73 40,95 1,01 265 41,21 28,08 2,47 15,55 11 4,02 40,84 1,09 265 44,35 29,83 2,49 16,74 12 4,32 40,42 1,17 265 47,11 31,34 2,41 17,78 13 4,61 38,75 1,24 265 48,23 33,59 2,36 18,20 14 4,91 38,33 1,32 265 50,76 35,02 2,31 19,16 15 5,20 36,97 1,40 265 51,89 34,29 2,23 19,59 16 5,49 35,60 1,48 265 52,81 34,37 2,12 19,93 17 5,79 35,29 1,56 265 55,15 35,43 2,15 20,81 18 6,08 34,03 1,64 265 55,89 37,24 2,05 21,09 19 6,38 31,94 1,72 265 54,99 35,01 1,90 20,75
T
a
b
e
l
4
.4
D
a
ta
P
e
rh
it
u
n
g
a
n
E
n
a
m
S
u
d
u
V
a
ri
a
si
K
e
c
e
p
a
ta
n
A
n
g
in
8
,3
m
/s
NO45 G a y a pe n g im ba n g K e c e pa ta n su du t B e ba n T or si D a y a a n g in D a y a ki n c ir D a y a L is tr ik T ip s pe e d ra ti o koe fi si e n da y a N ra d/ s N .m P in ( w a tt ) Po u t (w a tt ) W a tt ts r C p % 1 0,78 51,31 0,21 188 10,87 0,00 3,47 5,79 2 1,18 50,89 0,32 188 16,18 4,37 3,39 8,61 3 1,47 48,38 0,40 188 19,22 8,90 3,27 10,24 4 1,77 47,23 0,48 188 22,52 12,13 3,23 11,99 5 2,16 46,29 0,58 188 26,97 15,78 3,26 14,36 6 2,45 45,34 0,66 188 30,03 18,49 3,11 15,99 7 2,84 43,98 0,77 188 33,78 21,05 3,05 17,99 8 3,14 43,35 0,85 188 36,75 23,94 2,97 19,57 9 3,43 41,57 0,93 188 38,54 24,45 2,77 20,52 10 3,73 40,21 1,01 188 40,47 25,72 2,75 21,55 11 3,92 39,17 1,06 188 41,49 26,46 2,68 22,10 12 4,22 38,33 1,14 188 43,65 28,94 2,70 23,25 13 4,41 37,49 1,19 188 44,68 29,09 2,60 23,79 14 4,71 36,23 1,27 188 46,07 30,66 2,52 24,53 15 4,91 34,87 1,33 188 46,18 31,65 2,46 24,59 16 5,10 34,24 1,38 188 47,16 33,29 2,35 25,12 17 5,40 32,25 1,46 188 46,99 33,35 2,24 25,02 18 5,69 30,89 1,54 188 47,46 34,18 2,09 25,27 19 5,89 29,01 1,59 188 46,10 34,03 1,96 24,55
