PEMILIHAN JENIS AIRFOIL NACA UNTUK PERENCANAAN TURBIN ANGIN DI GEDUNG BARU FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ISLAM KALIMANTAN BANJARMASIN
Rendi
Program Studi Teknik Mesin,Universitas Islam Kalimantan
E-mail : rendi.teknikmesin@gmail.com
ABSTRACT
Energy needs continue to increase in Indonesia, while the availability of energy is running low, so efforts are needed to find other alternative energy that is renewable and environmentally friendly. The new building of the Faculty of Engineering, Islamic University of Kalimantan, Banjarmasin, has good wind energy potential and allows it to be used for wind power generation. This study aims to determine the type of NACA Airfoil that is suitable for Wind Turbine Planning in the New Building of the Faculty of Engineering, Islamic University of Kalimantan Banjarmasin. The method used in this study is to find references related to the NACA Airfoil then simulated with q-blade software to determine the best value based on environmental conditions around the campus. From the simulated airfoils, namely NACA 5412, NACA 6409, NACA 4412, NACA 3410 and NACA 2414, the most suitable Airfoil is NACA 5412 because it has the highest Cl value compared to other NACA types, namely Cl of 1.65 at Alpha 15.2.
Keywords: Planning, Simulation, NACA, Q-Blade
1. PENDAHULUAN
Kerisis energi fosil yang terus menerus melanda Indonesia memaksa pemerintah untuk mencari sumber energi baru. Sumber energi baru tersebut adalah energi terbarukan yang kesediannya melimpah dan raham lingkungan. Salah satu energi terbarukan tersebut adalah nergi angin. enrgi angin dapat dimanfaatkan sebagai penganti energi posil asalkan memiliki kecepatan aliran angin yang cukup untuk memutar sebuah turbin angin.
Uniska adalah salah satu kampus yang ada di wilayah Banjarmasin kemudian dalam beberapa tahun terahkir membangun kampus baru yang berlokasi di Handil Bakti Kabupaten Baroto Kuala Kalimantan Selatan. Berdasarkan hasil kajian sementara yang dilaksanakan pada bulan Juni, Juli dan Angustus 2022 kecepatan angin pada waktu waktu tertentu mencapai 3-6 m/s hal ini tentu berpotensi untuk diterapkannya turbin angin.
Turbin angin adalah peralatan mekanik yang dipergunakan untuk meekstrak energi angin menjadi energi mekanik. Berdasarkan posisi sumbu, turbin angin
diklasifikasikan kedalam dua jenis yaitu turbin angin dengan sumbu horizontal yang disebut dengan turbin TASH dan turbin dengan sumbu vertikal yang disebut dengan turbin VAWT. Turbin sumbu horizontal dan turbin angin sumbu vertikal memiliki komponen utama yaitu generator, rotor, tranmisi, dan menara.
Rotor merupakan salah satu komponen paling penting pada turbin angin. rotor terdiri dari serangkayan bilah-bilah yang sisebut dengan sudu. Sudu bekerja memanfaatkan energi kinetik aliran angin kemudian energi tersebut diteruskan ke poros kemudian oleh poros diubah menjadi energi mekanik. Pada turbin angin jenis horizontal, sudu dibuat dari bahan kayu atau fiber berpenampang Airfoil. Penampang dengan bentuk Airfoil di pilih karena memiliki keunggulan yaitu sifat aerodinamiknya yang paling baik bila dibandingkan dengan penampang bentuk lain.
Pemilihan bentuk Airfoil yang tepat adalah salah satu parameter keberhasilan dalam membuat sebuah turbin. Airfoil memiliki prinsif kerja memberikan gaya angkat (lift) dan dapat memberikan gaya hambat (drag). Salah satu parameter yang menentukan besarnya gaya angkat dan gaya hambatan ketebalan maksimumnya Airfoil.
Semakin besar gaya angkatnya maka akan semakin besar pula energi angin yan dapat dibangkitknnya.
Oleh sebab itu, studi ini bertujuan untuk menentukan jenis Airfoil NACA yang sesuai denan karakteristik di gedung baru Fakultas Teknik Universitas Islam Kalimantan Banjarmasin. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi terkait jenis Airfoil NACA yang akan di terapkan.
2. METODE PENELITIAN
Untuk menyelesaikan permasalahan penelitian, penelitian dilakukan dengan beberapa tahapan penelitian. Tahapan penelitian ditunjukan pada gambar 1. Pada kajian ini, metode penelitian yang digunakan adalah mperncangan yaitu melalui pehitungan matematis dan simulasi pada perangkat lunak Q-Blade. Pada kajian ini data kecepatan angin pada gedung baru Fakultas Teknik Universitas Islam Kalimantan Banjarmasin di peroleh dari hasil pengukuran langsung dilapangan. Pada proses simulasi, parameter yang telah tetapkan akan di simulasikan dengan menggunakan aplikasi Q-Blade hingga diketahui bentuk airfoil yang sesuai untuk gedung baru Fakultas Teknik Universitas Islam Kalimantan Banjarmasin.
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian 2.1. Identifikasi Masalah
Turbin angin dirancang untuk dapat digunakan pada gedung baru Fakultas Teknik Universitas Islam Kalimantan Banjarmasin sehingga kecepatan angin yang ada di sekitar Gedung di Indetifikasi terlebih dahulu kemudian identifikasi jenis-jenis Airfoil NACA (National Advisory Committe for Aeronauthics) pada penelitian- penelitian sebelumnya menjadi referensi dalam pemilihan jenis airfoil.
2.2. Desain NACA
Setelah melakukan identifikasi masalah, selanjutnya dilakukan penentuan jenis NACA yang akan digunakan pada pada gedung baru Fakultas Teknik Universitas Islam Kalimantan Banjarmasin. Desain NACA ditunjukan pada gambar 2
Mulai
Studi Literatur
Pemilihan Airfoil
Sesuai
Analisa Data
Gambar Desain
Selesai
Studi Lapangan -
Gambar 2. Perbandingan 5 jenis NACA 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil pengukuran yang dilakukan pada gedung baru Fakultas Teknik Universitas Islam Kalimantan Banjarmasin pada Juli – Agustus 2022 kecepatan angin di gedung baru Fakultas Teknik Universitas Islam Kalimantan Banjarmasin cukup berpariasi, kecepatan angin berkisar antara 3 – 6 m/s kecepatan angin tertinggi mencapai 8 m/s pada kondisi-kondisi tertentu sehingga berpotensi untuk di bangun turbin angin jenis sumbu Horizontal yang memiliki efesiensi tertinggi di bandingkan jenis turbin lain dan sudah mampu beroperasi pada kecepatan angin sedang yaitu anatara 3-5 m/s. Bentuk profil dari NACA dapat dilihat pada gambar 3 sampai gambar 7.
Gambar 3 NACA 2414
Gambar 4 NACA 3410
Gambar 5 NACA 2414
Gambar 6 NACA 5412
Gambar 7 NACA 6409
Hasil simulasi dari masing masing NACA yaitu NACA 2414, 3410, 4412, 5412 dan 6409 dengan menggunakan software q-Blade diperoleh data seperti yang ditunjukan pada tabel 1
Tabel 1. Karakteristik NACA Jenis NACA Chamber
(%)
Terletak Pada (%)
Ketebalan (%)
Terletak Pada (%)
2414 2 39.50 14 29.10
3410 3 39.5 12 29.10
4412 4 39.5 12 29.10
5412 5 39.5 12 29.10
6409 6 39.5 9 29.10
Tabel 2. Nilai Cl/Cd, Cl dan Alpha setiap airfoil
Airfoil Cl/Cd Alpha Cl
NACA 2414 108 16.5 1.56
NACA 3410 120 14.1 1.52
NACA 4412 133 15 1.62
NACA 5412 141 15.2 1.65
NACA 6409 154 11 1.61
Tabel 2 menunjukan karakteristik Airfoil NACA dari beberapa jenis NACA yang disimulasikan dengan software q-Blade. Hasil simulasi menggambarkan nilai Cl/Cd, Alpha dan Cl sebagai parameter penentu dalam pemilihan jenis NACA yang sesuai untuk gedung baru Fakultas Teknik Universitas Islam Kalimantan Banjarmasin. Tabel 2 dan gambar 8 juga menunjukan bahwa bahwa NACA 5412 adalah yang terbaik dimana memiliki nilai Cl tertinggi yaitu 1.65 pada Alpa 15.2 dengan spesifikasi camber 5%
terletak pada 39.5% dan ketebalan sebesar 12% terletak pada 29.10. Hasil ini dapat menjadi rekomendasi untuk Untuk Perencanaan Turbin Angin di Gedung Baru Fakultas Teknik Universitas Islam Kalimantan Banjarmasin
Gambar 8. Grafik CL/CD dari 5 jenis NACA
Gambar 8. Grafik CL dan Alpha dari 5 jenis NACA
4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa NACA terbaik yang digunakan adalah jenis NACA 5412 yang memiliki nilai Cl tertinggi yaitu 1.65 pada Alpa 15.2 dengan spesifikasi camber 5% terletak pada 39.5%
dan ketebalan sebesar 12% pada 29.10. Hasil penelitiaan ini dapat digunakan untuk Untuk Perencanaan Turbin Angin di Gedung Baru Fakultas Teknik Universitas Islam Kalimantan Banjarmasin.
DAFTAR PUSTAKA
Alfaridzi, M.A., 2020. Analisis Performa Bilah Taperless Dengan Airfoil NACA 4412 Pada Horizontal Axis Wind Turbine TSD 500 Di PT Lentera Bumi Nusantara. Jurnal Teknik Mesin dan Pembelajaran, 3(2), pp.64-73.
Arifin, J., 2019. Desain Diffuser Turbin Air Arus Sungai untuk Meningkatkan Laju Arus Sungai. Al Jazari: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin, 4(2).
Arifin, J., 2020. Prototip Oscillating Water Columb (Owc). Al Jazari: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin, 5(1).
Hartadi, B., 2022. Pengaruh Kelengkungan Deflektor Turbin Savonius Modifikasi Untuk Turbin Hidrokinetik. Al Jazari: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin, 7(1).
Hartadi, B., 2018. Pengaruh Gerak Bebas Sudu pada Rotor Savonius Modifikasi untuk Turbin Air. AL JAZARI: JURNAL ILMIAH TEKNIK MESIN, 3(1).
Hartadi, B., 2018. Pengaruh Penambahan Nozzle Guide Vane Pada Rotor Savonius Modifikasi untuk Turbin Air. Al Jazari: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin, 3(1).
Rendi, R. and Sidiq, A., 2018. Pengaruh Twist Angle Blade Turbin Savonius Berpengarah Aliran Aplikasi Pada Turbin Air. INFO-TEKNIK, 19(2), pp.203- 210.
Rendi, R., 2017. Analisa Distribusi Tekanan dan Aliran Disekitar Rotor Savonius Water Turbine. AL JAZARI: JURNAL ILMIAH TEKNIK MESIN, 2(1).
Rendi, R., Hartadi, B., Firman, M. and Irfansyah, M., 2022. Peningkatan Kinerja Rotor Savonius Dengan Mengembangkan Sudu Baru Berbasis Airfoil. Jurnal Engine:
Energi, Manufaktur, dan Material, 6(2), pp.08-15.
Rendi, R., Ihsan, S. and Ma'arif, S., 2020. Turbin Air Arus Sungai Model Sudu Propeller Menggunakan Nozzel-Diffuser. Jurnal Engine: Energi, Manufaktur, dan Material, 4(1), pp.27-33.
Rendi, R. and Herlina, F., 2019. Penambahan Lingkaran Pelindung Pada Turbin Air Rotor Savonius. INFO-TEKNIK, 20(2), pp.237-254.
Rendi, R., Hartadi, B., Firman, M. and Irfansyah, M., 2022. Peningkatan Kinerja Rotor Savonius Dengan Mengembangkan Sudu Baru Berbasis Airfoil. Jurnal Engine:
Energi, Manufaktur, dan Material, 6(2), pp.08-15.
Halaman ini sengaja dikosongkan
