• Tidak ada hasil yang ditemukan

Unjuk kerja kincir angin poros horizontal dua sudu, bahan pvc diameter 1 m, lebar maksimum 14 cm, pada jarak 20 cm dari pusat poros

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "Unjuk kerja kincir angin poros horizontal dua sudu, bahan pvc diameter 1 m, lebar maksimum 14 cm, pada jarak 20 cm dari pusat poros"

Copied!
68
0
0

Teks penuh

(1)PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. UNJUK KERJA KINCIR ANGIN POROS HORIZONTAL DUA SUDU, BAHAN PVC DIAMETER 1 M, LEBAR MAKSIMUM 14 CM PADA JARAK 20 CM DARI PUSAT POROS. TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Program Studi Teknik Mesin. Diajukan oleh : AGUSTINUS CHRISWANDONO NIM :125214034. PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2016. i.

(2) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. PERFORMANCE OF PVC TWO BLADES HORIZONTAL AXIS WIND TURBINE, WITH 1 M OF DIAMETER, MAXIMUM WIDTH OF 14 CM AT A DISTANCE OF 20 CM FROM THE CENTER OF THE SHAFT. FINAL PROJECT Present as partitial fulfilment of the requirement to obtain Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering. By : AGUSTINUS CHRISWANDONO Student Number : 125214034. MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2016. ii.

(3) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

(4) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

(5) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

(6) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

(7) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. INTISARI Semakin canggih teknologi di era modern semakin banyak pula kita dituntut untuk mengejar ilmu pengetahuan kearah teknologi yang lebih maju untuk meningkatkan kesejahteraan dan mencapai apa yang telah dicita-citakan umat manusia. Semakin maju suatu negara pastinya membutuhkan pasokan listrik yang tidak sedikit. Berbagai macam kebutuhan listrik untuk industri maupun rumah tangga menjadi semakin praktis berkat kemajuan teknologi. Banyak teknologi pembangkit listrik yang telah ditemukan dan diaplikasikan baik menggunakan energi yang dapat diperbaharui maupun dengan energi yang tidak dapat diperbaharui. Salah satu teknologi terbarukan yang sekarang ini banyak diminati adalah kincir angin. Kincir angin yang diteliti adalah kincir angin poros horisontal dua sudu, berbahan PVC, dengan diameter 1 m, lebar maksimum 14 cm, pada jarak 20 cm dari pusat poros. PVC yang digunakan sebagai sudu menggunakan tipe AW diameter 8 inchi dengan berat maksimum sudu 500 gram. Terdapat tiga variasi kecepatan angin dalam penelitian, variasi kecepatan 8,3 m/s, variasi kecepatan angin 7,4 m/s, dan variasi kecepatan angin 6,3 m/s. Semua kegiatan yang bersangkutan dengan tugas akhir ini mulai dari pembuatan hingga penelitian dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Dari hasil penelitian kincir angin tersebut, koefisien daya mekanis maksimal yang didapat yaitu sebesar 17,31 % pada nilai tip speed ratio sebesar 2,98 pada variasi kecepatan angin 7,4 m/s. Torsi terbesar yang dihasilkan oleh kincir angin yaitu 0,74 N.m dengan nilai putaran poros kincir 371 rpm pada variasi kecepatan angin 8,3 m/s. Daya mekanis maksimal yang dihasilkan oleh kincir angin yaitu 31,08 Watt dengan nilai torsi 0,72 N.m pada variasi kecepatan angin 8,3 m/s. Sedangkan daya elektris maksimal yang dihasilkan oleh kincir angin yaitu 20,10 watt dengan nilai torsi 0,72 N.m pada variasi kecepatan angin 8,3 m/s.. Kata kunci : kincir angin sumbu horizontal, pvc, koefisien daya mekanis, tip speed ratio, daya mekanis, daya elektris, torsi.. vii.

(8) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. ABSTRACT Increasingly sophisticated technology in modern times the more we are required to pursue science towards more advanced technology to improve the welfare and achieve what he has aspired to mankind. The more developed a country certainly need a power supply that is not small. Various kinds of needs electricity to industry and households become more practical thanks to technological advances. Many power generation technologies that have been discovered and applied either using renewable energy or with non-renewable energy. One of the renewable technologies that are now much in demand is the windmill. Windmill studied are two horizontal axis windmill blades, made of PVC, with a diameter of 1 m, a maximum width of 14 cm, at a distance of 20 cm from the center of the shaft. PVC is used as the blade using a type AW 8-inch diameter blade with a maximum weight of 500 grams. There are three variations of wind speed in the study, variations in the speed of 8.3 m / s, wind speed variation of 7.4 m / s, and variations in wind speed of 6.3 m / s. All activities are concerned with this thesis ranging from manufacture to research conducted at the Laboratory of Energy Conversion Sanata Dharma University in Yogyakarta. From the research of the windmill, the maximum mechanical power coefficient obtained in the amount of 17.31% on the value of tip speed ratio by 2.98 on the variation of wind speed of 7.4 m / s. The torque generated by the windmill is 0.74 N.m the value of windmill shaft speed 371 rpm on the variation of wind speed of 8.3 m / s. Maximum mechanical power generated by the windmill is 31.08 Watt with a torque value of 0.72 N.m on the variation of wind speed of 8.3 m / s. While the maximum electrical power generated by the windmill is 20.10 watts with a torque value of 0.72 N.m on the variation of wind speed of 8.3 m / s. Keywords: horizontal axis windmills, pvc, mechanical power coefficient, tip speed ratio, mechanical energy, electrical power, torque.. viii.

(9) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. KATA PENGANTAR Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan berkah-Nya, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir. Tugas akhir yang berjudul “UNJUK KERJA KINCIR ANGIN POROS HORIZONTAL DUA SUDU, BAHAN PVC, DIAMETER 1 M, LEBAR MAKSIMUM 14 CM PADA JARAK 20 CM DARI PUSAT POROS” diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik program Studi teknik Mesin, Fakultas sains Dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. 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 penulis 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 penulis belajar di Program Studi Teknik Mesin. 3. Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah memberikan bimbingan selama penulisan Tugas Akhir. 4. Dr. Drs. Vet. Asan Damanik, M.Si., selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan bimbingan selama penulis belajar di Program Studi Teknik Mesin. 5. Segenap dosen dan staff Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta atas segala kerjasama, pelayanan dan bimbingan selama penulis menempuh kuliah dan proses penulisan tugas akhir. 6. Teman-teman Teknik Mesin Angkatan 2012 Universitas Sanata Dharma dan teman-teman dari penulis lainnya yang tidak bisa disebutkan satu per satu. Yogyakarta, 24 Mei 2017. Penulis. ix.

(10) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR ISI Halaman Judul............................................................................................................i Halaman Persetujuan ..................................................................................................iii Halaman Pengesahan .................................................................................................iv Pernyataan Keaslian Tugas Akhir ..............................................................................v Lembar Persetujuan Publikasi ....................................................................................vi Intisari ........................................................................................................................vii Abstract ......................................................................................................................viii Kata Pengantar ...........................................................................................................ix Daftar Isi.....................................................................................................................x Daftar Gambar ............................................................................................................xi Daftar Tabel ...............................................................................................................xii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .........................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah ....................................................................................3 1.3 Tujuan Penelitian......................................................................................3 1.4 Batasan Masalah .......................................................................................3 1.5 Manfaat Penelitian....................................................................................4 BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengertian Energi Angin .......................................................................5 2.1.1 Kincir Angin ..........................................................................................5 2.1.2 Kincir Angin Poros Horizontal .............................................................6 2.1.3 Kincir Angin Poros Vertikal .................................................................6 2.2 Grafik hubungan Antara Cp Terhadap TSR ..........................................11 2.3 Rumus Perhitungan ...............................................................................11 2.3.1 Energi dan Daya Angin .........................................................................12 2.3.2 Torsi ......................................................................................................13 2.3.3 Daya listrik ............................................................................................14 2.3.4 Daya Mekanis ........................................................................................14 2.3.5 Koefisien Daya ......................................................................................15 2.3.6 Tip Speed Ratio .....................................................................................15 2.4 Polimer ..................................................................................................17 2.4.1 Penggolongan Polimer Berdasarkan Asalnya .......................................17 2.4.2 Penggolongan Polimer Berdasarkan Sifatnya Terhadap Panas .............18 2.4.3 Penggolongan Polimer Berdasarkan Kegunaanya ................................19 2.5 PVC .......................................................................................................20 2.5.1 Siklus Produksi PVC .............................................................................22 2.6 Tinjauan Pustaka ...................................................................................25 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Diagram Penelitian ...................................................................................27 3.2 Alat dan Bahan .........................................................................................28 3.3 Desain Kincir............................................................................................33. x.

(11) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3.4 Pembuatan Sudu Kincir Angin .................................................................35 3.4.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu ..........................................................35 3.4.2 Proses Pembuatan Sudu ........................................................................36 3.5 Langkah Penelitian ...................................................................................38 BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Penelitian ................................................................................40 4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan ............................................................41 4.2.1 Perhitungan Daya Kincir Angin ............................................................41 4.2.2 Perhitungan Torsi ..................................................................................42 4.2.3 Perhitungan Daya Mekanis Kincir Angin .............................................42 4.2.4 Perhitungan Daya Listrik ......................................................................43 4.2.5 Perhitungan Tip Speed Ratio (TSR) .......................................................44 4.2.6 Perhitungan Koefisien Daya (Cp) ..........................................................44 4.3 Data Hasil Perhitungan.............................................................................45 4.4 Grafik Hasil Perhitungan ..........................................................................47 4.4.1 Grafik Hubungan Antara Putaran Poros Kincir dan Torsi Untuk Tiga Variasi Kecepatan Angin ................................................................................48 4.4.2 Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Mekanis Untuk Tiga Variasi Kecepatan Angin ............................................................................................49 4.4.3 Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Elektris Untuk Tiga Variasi Kecepatan Angin ............................................................................................50 4.4.4 Grafik Hubungan Antara TSR dan Koefisien Daya Mekanis Untuk Tiga Variasi Kecepatan Angin........................................................................51 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan...............................................................................................53 5.2 Saran .........................................................................................................53 Daftar Pustaka ............................................................................................................55. xi.

(12) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 American Wind Mill ...............................................................................7 Gambar 2.2 Cretan Sail Wind Mill ............................................................................8 Gambar 2.3 Dutch Four Arm .....................................................................................8 Gambar 2.4 Kincir Angin Savonius............................................................................9 Gambar 2.5 Kincir Angin Darrius .............................................................................10 Gambar 2.6 Grafik Hubungan Antara Cp Terhadap TSR Angin ...............................11 Gambar 2.7 Diagram produksi PVC ..........................................................................22 Gambar 2.8 Resin PVC ..............................................................................................24 Gambar 3.1 Diagram Alur Metode Penelitian Kincir Angin .....................................27 Gambar 3.2 Dudukan Sudu ........................................................................................29 Gambar 3.3 Sudu kincir angin ...................................................................................30 Gambar 3.4 Fan Blower .............................................................................................30 Gambar 3.5 Tachometer .............................................................................................31 Gambar 3.6 Timbangan Digital ..................................................................................32 Gambar 3.7 Anemometer ...........................................................................................32 Gambar 3.8 Voltmeter ................................................................................................33 Gambar 3.9 Amperemeter ..........................................................................................33 Gambar 3.10 Skema Pembebanan Lampu ..................................................................34 Gambar 3.11 Desain kincir ........................................................................................35 Gambar 3.12 Pemotongan Pipa ..................................................................................36 Gambar 3.13 Cetakan Kertas .....................................................................................37 Gambar 3.14 Pembentukan sudu pada pipa ...............................................................37 Gambar 4.1 Grafik Hubungan Antara Putaran Poros Kincir dan Torsi Pada Tiga Variasi Kecepatan Angin ...........................................................................................49 Gambar 4.2 Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Mekanis Kincir Pada Ketiga Variasi Kecepatan Angin ...........................................................................................50 Gambar 4.3 Grafik Hubungan Torsi dan Daya Elektris Pada Tiga Variasi Kecepatan Angin ........................................................................................................51 Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Cp Mekanis dan TSR Pada Tiga Variasi Kecepatan Angin ........................................................................................................52. xii.

(13) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Contoh dan Kegunaan Polimer Komersial.................................................7 Tabel 3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu ...............................................................35 Tabel 4.1 Data Pengujian Sudu Dengan Variasi Kecepatan Angin 6,3 m/s ..............40 Tabel 4.2 Data Pengujian Sudu Dengan Variasi Kecepatan Angin 7,4 m/s ..............41 Tabel 4.3 Data Pengujian Sudu Dengan Variasi Kecepatan Angin 8,3 m/s ..............41 Tabel 4.4 Data Perhitungan Sudu Dengan Variasi Kecepatan Angin 6,3 m/s ...........46 Tabel 4.5 Data Perhitungan Sudu Dengan Variasi Kecepatan Angin 7.4 m/s ...........46 Tabel 4.6 Data Perhitungan Sudu Dengan Variasi Kecepatan Angin 8,3 m/s ...........47. xiii.

(14) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 1. BAB I PENDAHULUAN. 1.1. Latar Belakang Semakin canggih teknologi di era modern semakin banyak pula kita dituntut. untuk mengejar ilmu pengetahuan kearah teknologi yang lebih maju untuk meningkatkan kesejahteraan dan mencapai apa yang telah dicita-citakan umat manusia. Semakin maju suatu negara pastinya membutuhkan pasokan listrik yang tidak sedikit. Kebutuhan energi dapat meningkat secara bertahap, baik ditinjau dari kapasitasnya, kualitasnya maupun ditinjau dari tuntutan distribusinya. Konsumsi listrik di Indonesia setiap tahunnya terus meningkat sejalan dengan peningkatan pertumbuhan ekonomi nasional. Namun peningkatan kebutuhan energi listrik ini tidak diikuti dengan ketersedian bahan bakar minyak, gas maupun batubara sebagai sumber energi pembangkit listrik di Indonesia. Banyak teknologi pembangkit listrik yang telah ditemukan dan diaplikasikan baik menggunakan energi yang dapat diperbahurui maupun dengan energi yang tidak dapat diperbaharui. Salah satu teknologi terbarukan yang sekarang ini banyak diminati adalah kincir angin. Kincir angin adalah sebuah alat yang mampu memanfaatkan kekuatan angin untuk dirubah menjadi kekuatan mekanik. Kincir angin modern adalah mesin yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik, disebut juga dengan turbin angin. Turbin angin kebanyakan ditemukan di Eropa dan Amerika Utara. Sampai saat ini belum diketahui secara pasti siapa penemu kincir angin. Naskah tertua.

(15) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2. tentang kincir angin terdapat dalam tulisan Arab dari abad ke-9 Masehi yang menjelaskan bahwa kincir angin yang dioperasikan di perbatasan Iran dan Afganistan sudah ada sejak beberapa abad sebelumnya, kadang disebut Persian Wind Mill. Jenis yang sama juga digunakan di Cina untuk menguapkan air laut dalam memproduksi garam. Fungsi pertama kali kincir angin adalah untuk menumbuk biji-bijian tanaman padi. Seiring berjalannya waktu, kincir angin mengalami pergeseran fungsi. Saat ini, kincir angin dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga listrik. Kincir angin pertama kali digunakan untuk membangkitkan listrik dibangun oleh P La Cour dari Denmark diakhir abad ke-19. Setelah perang dunia I, layar dengan penampang melintang menyerupai sudut propeler pesawat sekarang disebut kincir angin type propeler atau turbin. Eksperimen kincir angin sudut kembar dilakukan di Amerika Serikat tahun 1940, ukurannya sangat besar yang disebut mesin Smith-Putman, karena dirancang oleh Palmer Putman, kapasitasnya 1,25 MW yang dibuat oleh Morgen Smith Company dari York Pensylvania. Diameter propelernya 175 ft (55 m) beratnya 16 ton dan menaranya setinggi 100 ft (34 m). Tapi salah satu batang propelernya patah pada tahun 1945. Berdasarkan latar belakang di atas maka peneliti membuat kincir angin yang mampu digunakan dengan perfoma yang baik. Hal inilah yang melatar belakangi peneliti untuk memilih tema ini dalam penulisan tugas akhir yang berjudul “Unjuk Kerja Kincir Angin Poros Horizontal 2 Sudu Bahan PVC Diameter 1 m Lebar Maksimum 14 cm Pada Jarak 20 cm Dari Pusat Poros”.

(16) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3. 1.2. Rumusan Masalah Rumusan masalah yang ingin diselesaikan dalam Tugas Akhir ini adalah. sebagai berikut: a. Angin merupakan energi yang dapat diperoleh dimanapun dan memiliki kecepatan yang dapat menggerakkan sebuah kincir angin pembangkit yang efektif, efisien dan optimal. b. Pengaruh variasi kecepatan angin mempengaruhi daya, torsi, dan koefisien daya yang dihasilkan kincir angin.. 1.3. Tujuan Penelitian Tujuan Tugas Akhir ini adalah a. Membuat kincir angin poros horizontal dua sudu, bahan PVC (polyvinyl chloride), diameter 1 m, lebar maksimal sudu 14 cm dengan jarak 20 cm dari pusat poros. b. Mengetahui unjuk kerja kincir angin. c. Mengetahui nilai tip speed ratio (tsr) dan koefisien daya (Cp) tertinggi dari ketiga variasi kecepatan angin.. 1.4. Batasan Masalah Batasan masalah dari Tugas Akhir ini adalah a. Model kincir angin yang dibuat tipe Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) berbahan PVC. b. Kincir angin menggunakan sudu berjumlah dua..

(17) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 4. c. 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. d. Alat pengujian meliputi fan blower, tachometer, anemometer, voltmeter dan amperemeter. e. Variasi kecepatan angin yang digunakan 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 diperoleh dari Tugas Akhir ini adalah a. Dapat mengembangkan pengetahuan tentang energi terbarukan khususnya energi angin dengan pemanfaatannya sebagai kincir angin. b. Menjadi salah satu referensi bagi mahasiswa untuk menambah pengetahuannya dalam pembuatan dan unjuk kerja kincir angin dengan memanfaatkan pipa pvc. c. Pembuatan kincir ini dalam skala besar mampu menghasilkan listrik dalam jumlah besar pula sehingga dapat diaplikasikan untuk memenuhi kebutuhan listrik masyarakat..

(18) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 5. BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA. 2.1. Pengertian Energi Angin Energi angin merupakan suatu kekuatan yang dimiliki oleh suatu zat sehingga. zat tersebut mempunyai pengaruh pada keadaan di sekitarnya. Menurut mediumnya dikenal banyak jenis energi. Diantaranya, energi gelombang, energi arus laut, energi kosmos, energi yang terkandung pada senyawa atom dan energienergi lain yang bila dimanfaatkan akan berguna bagi kehidupan manusia. Salah satunya adalah energi angin yang jumlahnya sangat tak terbatas dan banyak dimanfaatkan untuk meringan kerja manusia. Angin memberikan energi gerak sehingga mampu menggerakkan kincir angin, perahu layar, dan bahkan bisa dimanfaatkan untuk pembangkit listrik yang berupa turbin angin. Keberadaan energi angin ini terdapat di atmosfer atau lapisan udara bumi yang mengandung banyak partikel udara dan gas. Kondisi atmosfer atau lapisan udara yang menyelimuti bumi mengandung berbagai macam molekul gas dan terdiri dari beberapa lapisan. Lapisan atmosfer yang paling rendah berupa troposfer. Lapisan troposfer sangat tipis bila dibandingan dengan diameter bumi. Bumi memiliki diameter sekitar 12.000 km lebih besar dibandingkan troposfer yang memiliki ketebalan sekitar 11 km. Pada lapisan troposfer, semua peristiwa cuaca termasuk angin terjadi. Energi angin merupakan sumber daya alam yang terbarukan yang memiliki jumlah yang tidak terbatas di sekitar permukaan bumi. Energi angin adalah energi.

(19) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 6. yang terkandung pada massa udara yang bergerak. Energi angin berasal dari energi matahari. Matahari meradiasikan 1,74 x 1017 joule energi ke permukaan bumi pada setiap detiknya. Sekitar 1% hingga 2% dari energi yang datang dari matahari diubah menjadi bentuk energi angin. Pemanasan bumi oleh sinar matahari menyebabkan perbedaan massa jenis pada udara. Perbedaan massa jenis ini menyebabkan perbedaan tekanan pada udara sehingga akan terjadi aliran fluida dan menghasilkan angin. Kondisi aliran angin dipengaruhi oleh medan atau permukaan bumi yang dilalui oleh aliran angin dan perbedaan temperatur permukaan bumi.. 2.1.1 Kincir Angin Kincir angin adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik sehingga bisa dimanfaatkan untuk berbagai tujuan praktis. Kincir juga dikenal dengan sebutan turbin angin. Angin bertiup dari atas sayap bilah atau aerofoil dari kincir angin dan menyebabkan gerakan memutar yang cepat. Kincir angin menggunakan gerakan rotasi sudu kincir angin yang terhubung dengan generator untuk membangkitkan listrik. Berdasarkan posisi porosnya, kincir angin dibedakan menjadi dua kelompok utama, yaitu: kincir angin poros horizontal dan kincir angin poros vertikal.. 2.1.2 Kincir Angin Poros Horizontal Kincir angin poros horizontal atau Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) adalah kincir angin yang memiliki posisi poros utama sejajar dengan tanah dan.

(20) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 7. posisi poros utama sesuai dengan arah datangnya angin. Kincir ini terdiri dari sebuah menara sedangkan kincir berada pada puncak menara tersebut. Poros kincir dapat berputar 360˚ terhadap sumbu vertikal untuk menyesuaikan arah angin. Ada beberapa jenis kincir angin tipe horizontal yang banyak dikenal dan dikembangkan : a.. American Wind Mill American wind mill dirancang oleh Daniel Halladay pada tahun 1857.. Sebagian besar digunakan untuk mengangkat air dari sumur, sedangkan untuk versi yang lebih besar digunakan untuk penambangan dan penggilingan padi serta memotong jerami. Gambar 2.1 American Wind Mill Sumber : (xaharts.org). b.. Cretan Sail Wind Mill Dibuat pada tahun 1973, dengan bahan atau material utama yang terbuat dari. kayu dan sebuah kain di sudutnya..

(21) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 8. Gambar 2.2 Cretan Sail Wind Mill (Sumber : pinterest.com). c.. Dutch Four Arm Desain rancangan turbin angin ini bisa dibilang sederhana karena bentuk dan. bahan materialnya terbuat dari kayu dan tanah liat. Model turbin angin ini sangat terkenal di Belanda, karena jumlah kincir angin ini banyak ditemukan di Belanda maka dari itu kita menyebutnya sebagai negara kincir angin.. Gambar 2.3 Dutch Four Arm (Sumber :travelwriterstales.com).

(22) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 9. 2.1.3 Kincir Angin Poros Vertikal Kincir angin poros vertikal memiliki poros atau sumbu rotor utama yang disusun tegak lurus dengan tanah. Kelebihan utama susunan ini adalah kincir tidak harus diarahkan ke angin agar menjadi efektif. Kelebihan ini sangat berguna di tempat-tempat yang arah anginnya sangat bervariasi. Kincir ini mampu mendaya gunakan angin dari berbagai arah. Dengan sumbu vertikal, generator serta gearbox bisa ditempatkan di dekat tanah, jadi menara tidak perlu menyokongnya dan lebih mudah diakses untuk keperluan perawatan. Ada berbagai jenis kincir angin poros vertikal yang umum dikembangkan salah satunya seperti Kincir Angin Savonius dan Kincir Angin Darrieus. a.. Kincir Angin Savonius Kincir angin savonius pertama kali ditemukan oleh Sigurd J Savonius yang. berasal dari negara Filandia pada tahun 1922.. Gambar 2.4 Kincir Angin Savonius (Sumber : www.ecosources.info).

(23) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 10. b.. Kincir Angin Darrius Secara umum kincir angin Darrius sama dengan kincir angin Savonius,. perbedaanya hanya pada desain sudu yang menggunakan sistem airfoil. Desain ini dipatenkan oleh Georges Darrius pada tahun 1927.. Gambar 2.5 Kincir Angin Darrius (Sumber : www.wind-works.org). Kelebihan dan kekurangan kincir angin poros vertikal : 1. Kelebihan a. Mampu menerima angin dari segala arah. b. Sistem yang dipasang berada dekat dengan tanah sehingga mempermudah perawatan. c. Menara lebih ringan karena menggunakan sedikit material. 2. Kekurangan a. Kualitas angin kurang bagus dikarenakan pemasangan yang dekat dengan permukaan tanah. b. Kurang mampu mengawali putaran sendiri..

(24) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 11. c. Gaya sentrifugal membuat sudu-sudu mengalami tegangan. d. keseluruhan rotor harus dilepas untuk penggantian bantalan. e. Performa yang kurang bagus.. 2.2. Grafik Hubungan Antara Cp Terhadap TSR Menurut Albert Betz Ilmuan Jerman bahwa koefisien daya maksimal dari. kincir angin adalah sebesar 59% seperti yang terlihat pada Gambar 2.3 dia menamai batas maksimal tersebut dengan Betz limit. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar2.3.. . Gambar 2.6 Grafik Hubungan Antara Cp Terhadap TSR Angin. (Sumber :www.gunturcuplezt.com).. 2.3. Rumus Perhitungan Berikut ini adalah rumus–rumus yang digunakan untuk melakukan. perhitungan dan analisis kerja kincir angin yang diteliti..

(25) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 12. 2.3.1 Energi dan Daya Angin Energi angin merupakan sumber daya alam yang terbarukan yang memiliki jumlah tidak terbatas di sekitar permukaan bumi. Energi angin adalah energi yang terkandung pada massa udara yang bergerak. Energi angin berasal dari energi matahari. Pemanasan bumi oleh sinar matahari menyebabkan perbedaan massa jenis (ρ) pada udara. Perbedaan massa jenis ini menyebabkan perbedaan tekanan pada udara sehingga akan terjadi aliran fluida dan menghasilkan angin. Kondisi aliran angin dipengaruhi oleh medan atau permukaan bumi yang dilalui oleh aliran angin dan perbedaan temperatur permukaan bumi. Energi yang terdapat di angin adalah energi kinetik, energi ini dapat dituliskan dalam peramaan berikut:. (1) dimana : E. : energi kinetik (joule). m. : massa (kg). v. : kecepatan angin (m/s). Daya merupakan energi per satuan waktu, maka dari persamaan di atas dapat dituliskan:. ̇ dimana: Pin ̇. : daya yang dihasilkan angin, J/s (watt) . : massa udara yang mengalir persatuan waktu (kg/s). (2).

(26) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 13. Massa udara yang mengalir per satuan waktu adalah:. ̇. (3). dimana: ρ. : massa jenis udara (kg/m3). A. : luas penampang keseluruhan (m2). Dengan menggunakan persamaan 3, maka daya angin dapat dirumuskan menjadi:. (. ). yang dapat disederhanakan menjadi: (4). 2.3.2 Torsi Torsi adalah gaya yang bekerja pada poros yang dihasilkan oleh gaya dorong pada sumbu turbin kincir, dimana gaya dorong ini memiliki jarak terhadap sumbu poros yang berputar, dengan persamaan berikut:. (5). dimana: T. : torsi yang dihasilkan dari putaran poros (Nm). l. : panjang lengan torsi ke poros (m). F. : gaya (N).

(27) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 14. 2.3.3 Daya Listrik Daya listrik adalah daya yang dihasilkan oleh putaran generator, daya listrik dapat ditulis dengan persamaan berikut:. (6) dimana: PL. : daya listrik (Watt). V. : tegangan (Volt). I. : arus yang mengalir pada beban (Ampere). 2.3.4 Daya Mekanis Daya mekanis adalah daya yang dihasilkan turbin angin dengan cara mengonfersikan energi kinetik menjadi energi mekanik. Daya mekanis dapat ditulis dengan persamaan berikut:. (7) dimana: T. : torsi (Nm). ω. : kecepatan sudut (rad/s). Sedangkan persamaan dari kecepat sudut didapat dari: (8) dimana: n. :putaran poros (rpm).

(28) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 15. Dengan demikian daya mekanik dapat dinyatakan dengan persamaan:. (9) dimana: Pout : daya yang dihasilkan kincir angin (watt). 2.3.5 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 :. (10) dimana: CP. : koefisien daya. Pout : daya yang dihasilkan kincir (watt) Pin. : daya yang dihasilkan oleh angin (watt). 2.3.6 Tip Speed Ratio Tip Speed Ratio (tsr) adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu Turbin angin yang berputar dengan kecepatan angin. (11).

(29) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 16. dimana: vt. : kecepatan ujung sudu. v. : kecepatan angin (m/s). Persamaan dari kecepatan ujung sudu yaitu:. ( ). (12). dimana: : kecepatan sudut (rad/s) r. : jari-jari kincir (m). Dari persamaan 11 dan 12 maka tsr dapat dirumuskan sebagai berikut. (13) dimana: r. : jari-jari kincir angin (m). n. : putaran poros (rpm). Sebuah kincir yang ideal yang ideal dapat mengekstraksi daya hingga 16/27 atau 0,593 dari daya yang disediakan angin. Faktor ini biasanya disebut Koefisien Betz (Betz Coefficient). Dalam kenyataannya, daya angin yang diekstraksi dengan memakai kincir aktual selalu lebih kecil dari nilai ini. Jika nilai koefisien daya (. ) puncak yang dicapai oleh kincir aktual yang sudah dianggap baik adalah. sekitar 35-40 persen dalam kondisi optimal (Johnson, 2006)..

(30) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 17. 2.4. Polimer Kata polimer berasal dari bahasa Yunani yang terdiri dari dua kata yaitu Poly. dan Meros, Poly artinya banyak sedangkan Meros berarti unit atau bagian. Polimer adalah senyawa besar yang terbentuk dari hasil penggabungan sejumlah (banyak) unit-unit molekul kecil. Unit molekul kecil pembentuk senyawa disebut monomer. Ini artinya polimer terdiri dari banyak monomer. Polimer bisa tersusun dari beribu-ribu atau bahkan jutaan monomer, sehingga dapat disebut sebagai senyawa makromolekul.. 2.4.1 Penggolongan Polimer Berdasarkan Asalnya a.. 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 : a. Cepat rusak b. Tidak elastis c. Tidak tahan terhadap minyak d. Sifat hidrofilik (suka pada air) e. Sukar dilebur dan sukar dicetak.

(31) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 18. 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.. b.. 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.. 2.4.2. Penggolongan Polimer Berdasarkan Sifatnya Terhadap Panas.. Berdasarkan sifatnya terhadap panas, polimer dapat dibedakan atas polimer termoplastic (tidak tahan panas) dan polimer termosting (tahan panas). a.. Thermoplastic Thermoplastic adalah plastik yang dapat dilunakkan berulang kali (recycle). dengan menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang akan menjadi keras apabila didinginkan. Thermoplastic 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 Poliester, Nylon 66, PP, PTFE, PET, PVC, Polieter sulfon, PES, dan Polieter eterketon (PEEK)..

(32) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 19. b.. Thermoset Thermoset tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversibel). Bila sekali. pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan yang tinggi tidak akan melunakkan termoset melainkan akan membentuk arang dan terurai karena sifatnya yang demikian sering digunakan sebagai tutup ketel, seperti jenis-jenis melamin. Plastik jenis termoset tidak begitu menarik dalam proses daur ulang karena selain sulit penanganannya juga volumenya jauh lebih sedikit (sekitar 10%) dari volume jenis plastik yang bersifat termoplastik.. 2.4.3 a.. Penggolongan Polimer Berdasarkan Kegunaanya 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 Polyvynil Chlorida (PVC). Tabel 2.1 Contoh dan Kegunaan Polimer Komersial No Polimer komersial Kegunaan atau manfaat 1 Polietilena massa jenis Lapisan pengemas, isolasi kawat, dan kabel, rendah (LDPE) barang mainan, botol yang lentur, bahan pelapis 2 Polietilena massa jenis. Botol, drum, pipa, saluran, lembaran. rendah (HDPE) film, isolasi 3 Polipropilena (PP). Tali, anyaman, karpet, film.

(33) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 20. 4 Polyvynil Chlorida (PVC) Pipa pralon, isolasi. b.. 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 transportasi (mobil, truk, kapal udara), bahan bangunan (pipa PVC), barangbarang listrik dan elektronik (mesin bisnis, komputer), mesin-mesin industri dan barang-barang konsumsi. Contoh : Nylon, Polikarbonat, Polisulfon, Polyester, PVC. c.. 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. PVC PVC (Polyvynil Chlorida) adalah polimer yang 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. PVC diproduksi dengan cara polimerisasi monomer vinil klorida (CH2=CHCl). Karena 57% massanya adalah klor, PVC adalah polimer yang.

(34) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 21. menggunakan bahan baku minyak bumi terendah di antara polimer lainnya. Proses produksi yang dipakai pada umumnya adalah polimerisasi suspensi. Pada proses ini, monomer vinil klorida dan air diintroduksi ke reaktor polimerisasi dan inisiator polimerisasi, bersama bahan kimia tambahan untuk menginisiasi reaksi. Kandungan. pada. wadah. reaksi. terus-menerus. dicampur. untuk. mempertahankan suspensi dan memastikan keseragaman ukuran partikel resin PVC. Reaksinya adalah eksotermik, dan membutuhkan mekanisme pendinginan untuk mempertahankan reaktor pada temperatur yang dibutuhkan. Karena volume berkontraksi selama reaksi (PVC lebih padat daripada monomer vinil klorida), air secara kontinyu ditambah ke campuran untuk mempertahankan suspensi. Ketika reaksi sudah selesai, cairan PVC harus dipisahkan dari kelebihan monomer vinil klorida yang akan dipakai lagi untuk reaksi berikutnya. Lalu cairan PVC yang sudah jadi akan disentrifugasi untuk memisahkan kelebihan air. Cairan lalu dikeringkan dengan udara panas dan dihasilkan butiran PVC. Pada operasi normal, kelebihan monomer vinil klorida pada PVC hanya sebesar kurang dari 1 PPM..

(35) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 22. Gambar 2.7 Diagram produksi PVC 2.5.1 a.. Siklus Produksi PVC. Produksi Chlorine Garam (natrium klorida) yang diperoleh dari laut dilarutkan dalam air untuk. membentuk suatu bahan yang disebut air garam. Bahan ini ditempatkan dalam sebuah sel yang dilewati arus listrik. Gelembung gas klorin off di salah satu bagian dari sel dan logam natrium diproduksi di lain tempat. Natrium bereaksi dengan air untuk membentuk soda kaustik (sodium hidroksida) dan gas hidrogen. Keduanya memiliki kegunaan komersial yang penting. Generasi gas klorin melibatkan merkuri logam cair (senyawa-senyawa yang beracun) dan dapat menyebabkan efek buruk pada lingkungan. Kehadiran klorin membuat PVC kompatibel dengan berbagai bahan lain yang membuat PVC sangat fleksibel. Namun klorin itu sendiri sangat korosif dan merupakan gas yang mematikan. Perlu adanya langkah keamanan yang ketat saat pengambilan klorin untuk digunakan pada proses produksi ini..

(36) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 23. b.. Produksi Ethylene Ethylene berasal dari minyak atau gas alam yang halus dengan proses. memanaskan etana, propane, butana atau naptha dari minyak. Hasil dari proses ini termasuk hidrogen yang dapat dibakar untuk menyediakan energi dan propylene yang dapat direklamasi. Ethylen merupakan hasil reaksi yang mudah terbakar tetapi tidak beracun atau menyebabkan kanker. c.. Produksi Resin PVC Ethylene dan klorin yang dikombinasikan untuk membentuk dichloride atau. ethylene cair yang kemudian dipanaskan untuk menghasilkan vinil klorida yang kemudian disuling dan diberi gas hidrogen klorida. Terjadi reaksi untuk membentuk senyawa organoklorin, beberapa dikumpulkan karena mereka masih memiliki penggunaan komersial. Sisanya diproses kembali untuk menghasilkan klorida hidrogen, yang dapat didaur ulang dan bereaksi dengan ethylene dichloride untuk membentuk ethylene baru. Vinyl chloride merupakan gas yang kurang berbahaya daripada klorin, namun kanker hati angiosarcoma diindikasikan dapat menyerang orang-orang yang bekerja dengan vinil klorida. Diperlukan penanganan khusus dalam mengatasi gas vinil klorida dan sisa produksi PVC. Vinil klorida kemudian diberi tekanan (terdispersi dalam air sebagai suspensi atau emulsi) di ruang tekanan tinggi pada suhu 50-70 °C. Peran air adalah untuk mengurangi dan mengontrol panas yang dilepaskan dalam proses polimerisasi. Kemudian terbentuk partikel kecil yang mengembang dan ketika telah mencapai ukuran yang diinginkan, reaksi dihentikan dan setiap vinil klorida yang tidak bereaksi disuling ulang untuk.

(37) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 24. digunakan kembali. Resin PVC dipisahkan dari vinil klorida yang tidak bereaksi dan dikeringkan. d.. Proses Menjadi Produk Akhir Satu tahap penting lagi sebelum resin PVC bisa ditransformasikan menjadi. berbagai produk akhir adalah pembuatan compound atau adonan (compounding). Compound adalah resin PVC yang telah dicampur dengan berbagai aditif yang masing-masing memiliki fungsi tertentu, sehingga siap untuk diproses menjadi produk jadi dengan sifat-sifat yang diinginkan. Sifat-sifat yang dituju meliputi warna, kefleksibelan bahan, ketahanan terhadap sinar ultraviolet (bahan polimer cenderung rusak jika terpapar oleh sinar ultra violet yang terdapat pada cahaya matahari), kekuatan mekanik transparansi, dan lain-lain. PVC dapat direkayasa hingga bersifat keras untuk aplikasi-aplikasi seperti pipa dan botol plastik, lentur dan tahan gesek seperti pada produk sol sepatu, hingga bersifat fleksibel atau lentur dan relatif tipis seperti aplikasi untuk wall paper dan kulit imitasi. PVC dapat juga direkayasa sehingga tahan panas dan tahan cuaca untuk penggunaan di alam terbuka. Dengan segala keluwesannya, PVC cocok untuk jenis produk yang nyaris tak terbatas dan setiap compound PVC dibuat untuk memenuhi kriteria suatu produk akhir tertentu.. Gambar 2.8 Resin PVC.

(38) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 25. Kelebihan PVC: a.. Fleksibel.. b.. Masa jenis rendah (ringan).. c.. Titik leleh rendah.. d.. Dapat dibentuk ulang (daur ulang).. e.. Tahan terhadap bahan kimia.. f.. Tahan terhadap korosi.. g.. Tahan terhadap air.. Kekurangan: a.. Tidak tahan terhadap panas.. b.. Tidak tahan terhadap beban kejut (shock) dan crash (tabrak) dibandigkan dengan metal.. 2.6. TINJAUAN PUSTAKA Ada beberapa tinjauan pustaka yang menjadi contoh atau ukuran dalam. penelitian yang akan dilakukan. Tinjauan pustaka yang dipilih sebagai ukuran dalam penelitian ini dilihat dari performa kiincir angin yang telah diteliti sebelumnya. Penelitian kincir angin jenis propeler bersirip yang dipakai petani garam di pesisir pantai utara Jawa menunjukkan bahwa sudut sirip pada sudu sangat berpengaruh terhadap karakteristik kincir. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai Cp maksimum 21% pada kincir plat datar bersirip dengan sudut kemiringan. . Karakteristik kincir pada variasi.

(39) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 26. sudut sirip antara. sampai dengan. menunjukkan bahwa prestasi kincir. mengalami penurunan seiring bertambahnya sudut kemiringan sirip sudu baik nilai efisiensi atau koefisien daya, Cp dan putaran poros yang dihasilkan, 819 rpm (sudut sirip. , tanpa beban) dan terendah 473 rpm (sudut sirip. , tanpa. beban) pada kecepatan angin sekitar 8,5 m/detik, tetapi torsi mengalami kenaikan seiring bertambahnya sudut sirip sudu pada kecepatan angin yang sama. Kincir model propeler plat datar bersirip mempunyai prestasi sangat baik jika sudut sirip antara. –. (Doddy Purwadianto, 2013).. Telah berhasil dilakukan pembuatan dan unjuk kerja kincir angin poros horizontal empat sudu berbahan komposit dengan diameter 1 m, lebar maksimum sudu 13 cm pada jarak 12,5 cm dari pusat poros. Terdapat 3 variasi kecepatan angin dalam penelitian, variasi kecepatan yang digunakan yaitu kecepatan angin 10,3 m/s, kecepatan angin 8,3 m/s, dan kecepatan angin 6,4 m/s. Dari hasil penelitian tersebut, koefisien daya tertinggi yang didapat yaitu sebesar 35,14 % pada tsr 4,20 pada kecepatan angin 6,4 m/s. Torsi terbesar yang dihasilkan oleh kincir angin yaitu 0,85 N.m pada kecepatan 713 rpm terjadi pada kecepatan angin 10,3 m/s. Daya terbesar yang didapat yaitu 64,75 watt pada kecepatan angin 713 rpm pada kecepatan angin 10,3 m/s (Rusidin, 2016)..

(40) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 27. 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. Mulai. Perancangan kincir angin propeller dua 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 Pengambilan data, untuk mengetahui: - putaran poros kincir (rpm), - kecepatan angin, - arus yang mengalir pada beban (I), - tegangan (V). Pengolahan data untuk mencari. ,. torsi, tip speed ratio. dan koefisien daya pada masing-masing kecepatan angin.. Analisa serta pembahasan data dengan cara membandingkan koefisien daya dan tip speed ratio, serta Torsi dan putaran kincir. Pembuatan laporan. Selesai Gambar 3.1 Diagram Alur Metode Penelitian Kincir Angin..

(41) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 28. Ada tiga jenis metode untuk melakukan penelitian ini, yaitu : a.. Penelitian Kepustakaan (Library Research) Penelitian kepustakaan dilakukan dengan membaca literatur – literatur yang. berhubungan dengan penulisan tugas akhir ini serta dapat dipertanggungjawabkan kebenarannya. b.. Pembuatan Alat. Pembuatan alat uji kincir angin dilakukan di Laboratorium Konversi Energi,. Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Kincir yang sudah jadi dipasang pada lorong kincir angin dan motor listrik sebagai sumber tenaga untuk memutar fan blower yang menghasilkan tenaga angin untuk memutar kincir. c.. Pengamatan Secara Langsung (Observasi). Metode observasi ini dilakukan dengan mengamati secara langsung terhadap. objek yang diteliti yaitu kincir angin jenis propeler pada lorong kincir angin.. 3.2. Alat Dan Bahan Model kincir angin t i p e propeller dengan bahan PVC ini dibuat dengan. diameter 1 meter, lebar maksimum sudu 14 cm, pada jarak 20 cm dari pusat poros. a.. Dudukan Sudu Dudukan sudu yang merupakan bagian komponen yang berfungsi untuk. pemasangan sudu dan juga untuk mengatur kemiringan sudu. Dudukan sudu ini terbuat dari besi dan plat L besi yang telah melalui proses permesinan dengan diameter 15 centimeter. Dudukan sudu ini memiliki dua belas buah lubang untuk.

(42) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 29. pemasangan sudu namun yang digunakan hanya dua. 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 3.2.. Gambar 3.2 Dudukan Sudu.. b.. 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 memiliki panjang 45 centimeter dan lebar maksimum 14 centimeter. Berat sudu dibuat sama yaitu Sudu kincir angin yang dibuat dapat dilihat pada Gambar 3.3..

(43) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 30. Gambar 3.3 Sudu kincir angin.. c.. Fan Blower Fan blower berfungsi untuk menghisap udara di sekitar dan meniupkan udara. ke arah kincir sehingga memutarkan sudu kincir angin. Fan blower dengan power sebesar 15 Hp diletakkan di depan lorong kincir angin. Gambar 3.4 menunjukan bentuk dari fan blower.. Gambar 3.4 Fan Blower..

(44) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 31. d.. 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.. Gambar 3.5 Tachometer.. e.. 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..

(45) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 32. Gambar 3.6 Timbangan Digital.. f.. Anemometer Anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan angin, Gambar 3.7. menunjukan bentuk dari anemometer.. Gambar 3.7 Anemometer..

(46) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 33. g.. Voltmeter Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan yang dihasilkan kincir angin. oleh setiap variasinya. Gambar Voltmeter seperti ditunjukan oleh Gambar 3.8.. Gambar 3.8 Voltmeter. h.. Amperemeter Ampermeter digunakan untuk mengukur arus yang dihasilkan oleh Kincir. Angin dengan setiap variasinya. Gambar Amperemeter seperti ditunjukan oleh Gambar 3.9 Amperemeter.. . Gambar 3.9 Amperemeter..

(47) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 34. i.. 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.. Gambar 3.10 Skema Pembebanan Lampu. 3.3. Desain Kincir Desain kincir angin yang dibuat seperti yang ditunjukan pada Gambar. 3.10.Gambar tersebut menunjukan bahwa kincir angin yang dibuat panjang diameternya berukuran 1 m dengan lebar maksimum sudu 13 cm. Gambar 4.1 menunjukan desain dari sudu kincir angin..

(48) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 35. 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. Tabel 3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu. ALAT. BAHAN. Bor. PVC 8 inchi. Amplas Penggaris Gerinda Spidol Timbangan Kertas Karton.

(49) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 36. 3.4.2 Proses Pembuatan Sudu Dalam proses pembuatan sudu dilakukan dengan beberapa tahapan. Tahapantahapan pembuatan sudu seperti berikut: a.. 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.. Gambar 3.12 Pemotongan Pipa.. b.. 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.

(50) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 37. Gambar 3.13 Cetakan Kertas.. c.. 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.. d.. Menghaluskan Pipa. Setelah pipa yang telah dibentuk sesuai dengan bentuk dari mal kertas,.

(51) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 38. kemudian pinggiran pipa dihaluskan. Hal ini bertujuan untuk mencapai sebuah presisi ukuran dan estetika dari pipa.. e.. 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.. f.. 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. pemasangan kincir angin didepan fan blower, pemasangan komponen poros penghubung kincir angin dengan sistem pembebanan lampu yang berada dibagian belakang kincir Angin. Langkah pengambilan data kecepatan angin, putaran poros kincir (rpm), tegangan, arus listrik dan pembebanan kincir angin ada beberapa hal yang perlu dilakukan yaitu: a.. Posisikan gawang kincir angin didepan fan blower.. b.. Memasang blade / sudu pada dudukan sudu.. c.. Memasang anemometer pada tiang di depan kincir angin untuk mengukur kecepatan angin..

(52) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 39. d.. Memasang timbangan digital pada lengan generator.. e.. Memasang generator pada poros kincir angin.. f.. Merangkai pembebanan lampu pada panel dan rangkaian alat pengukur.. g.. Jika sudah siap, fan blower dihidupkan untuk memutar kincir angin.. h.. Percobaan pertama kincir angin dua sudu dengan kecepatan angin 8,3 m/s, percobaan kedua kincir angin dua sudu dengan kecepatan angin 7,2 m/s, percobaan ketiga kincir angin tiga sudu dengan kecepatan angin 6,4 m/s.. i.. Untuk mengatur kecepatan angin dalam terowongan angin dengan cara memundurkan jarak gawang kincir angin terhadap fan blower agar dapat menentukan variasi kecepatan angin.. j.. Bila kecepatan angin dan variasi beban telah sesuai dengan yang diinginkan, maka pengukuran dapat dilakukan dengan membaca massa pengimbang yang terukur pada timbangan digital.. k.. Mengukur kecepatan angin dengan menggunakan anemometer.. l.. Mengukur kecepatan putar poros kincir angin dengan mengunakan tachometer.. m.. Mengukur besar arus I yang mengalir ke beban dengan menggunakan amperemeter.. n.. Mengukur besar tegangan kincir dengan voltmeter..

(53) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 40. BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN. 4.1. Data Hasil Penelitian Berikut data hasil pengujian kincir angin dua sudu yang diambil. Dari. pengujian yang dilakukan melakukan pengukuran antara lain meliputi : kecepatan angin (m/s), putaran poros kincir (rpm), gaya pengimbang (F), tegangan (V), dan arus (I).. Tabel 4.1 Data Pengujian Sudu Dengan Variasi Kecepatan Angin 6,3 m/s.. NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. Kec. Angin m/s 6,30 6,30 6,30 6,30 6,30 6,30 6,30 6,30 6,30 6,30 6,30 6,30 6,30 6,30 6,30. Putaran kincir n (rpm) 488 458 447 432 419 408 389 375 364 358 343 328 304 291 276. Tegangan V (Volt) 30,32 29,67 29,06 26,01 25,59 24,69 21,78 21,39 20,98 18,45 18,30 16,41 14,42 13,68 11,91. Gaya Pengimbang I (Ampere) F (gram) 0,00 70 0,09 80 0,19 100 0,27 120 0,30 130 0,34 150 0,38 160 0,42 170 0,47 180 0,52 180 0,53 190 0,55 190 0,57 200 0,59 200 0,59 200 Arus.

(54) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 41. Tabel 4.2 Data Pengujian Sudu Dengan Variasi Kecepatan Angin 7,4 m/s.. NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. Kec. Angin (m/s) 7,40 7,50 7,40 7,30 7,10 7,30 7,20 7,30 7,50 7,30 7,30 7,10 7,20 7,20 7,20. Putaran kincir n (rpm) 530 494 484 470 466 448 445 431 428 415 396 383 374 358 340. Tegangan. Arus. V (Volt) 34,40 33,03 32,87 29,78 27,91 26,80 23,29 23,09 20,94 19,01 18,46 17,07 16,88 16,53 15,31. I (Ampere) 0,00 0,12 0,24 0,33 0,41 0,50 0,58 0,62 0,71 0,73 0,75 0,76 0,82 0,84 0,88. Gaya Pengimbang F (gram) 80 110 140 160 190 200 230 240 260 270 240 240 250 250 260. Tabel 4.3 Data Pengujian Sudu Dengan Variasi Kecepatan Angin 8,3 m/s.. NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14. Kec. Angin (m/s) 8,30 8,30 8,30 8,30 8,30 8,30 8,30 8,30 8,30 8,30 8,30 8,30 8,30 8,30. Putaran kincir n (rpm) 588 566 554 526 503 495 478 452 438 403 383 373 371 348. Tegangan V (Volt) 38,09 36,78 35,49 34,10 32,67 31,27 29,49 27,89 26,40 25,50 24,18 23,10 22,08 20,69. Gaya Pengimbang I (Ampere) F (gram) 0,00 80 0,12 110 0,24 130 0,34 150 0,43 180 0,53 190 0,62 220 0,66 230 0,75 250 0,78 260 0,81 270 0,87 260 0,88 280 0,91 270 Arus.

(55) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 42. 4.2. Pengolahan Data dan Perhitungan Dalam pengolahan data, diketahui beberapa asumsi data yang digunakan. untuk mempermudah pengolahan dan perhitungan data. Data yang diketahui adalah sebagai berikut : a. Percepatan gravitasi bumi (g): 9,81 m/s2 b. Massa jenis udara (ρ): 1,18 kg/m3 c. Luas penampang sudu (A) : 0,785 m². 4.2.1 Perhitungan Daya Kincir Angin Data yang digunakan sebagai contoh perhitungan dibawah menggunakan data pengujian kincir angin dua sudu dengan variasi kecepatan 8,3 m/s. Telah diketahui bahwa kecepatan angin (v) = 8,3 m/s, massa jenis udara (ρ) = 1,18 kg/m3, dan luas penampang (A) = 0,785 m2. Perhitungan besar daya angin menggunakan persamaan (4), maka dapat dihitung daya angin sebesar : Pin. =. Pin. =. Pin. = 265 Watt. 1,18. 0,785. (8.3)3. Jadi daya kincir angin yang dihasilkan sebesar 265 Watt.. 4.2.2 Perhitungan Torsi Perhitungan besar torsi kincir dapat diketahui dengan persamaan (5). Sebagai contoh perhitungan diambil dari tabel 4.1 pada pengujian kedua. Dari data.

(56) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 43. diperoleh besaran gaya F = 1,08 N dan jarak lengan torsi ke poros sebesar 0,27 m, maka torsi dapat dihitung : T. = F. l. T. = 1,08. T. = 0,29 N.m. 0.27. Jadi torsi yang dihasilkan sebesar 0,29 N.m.. 4.2.3 Perhitungan Daya Mekanis Kincir Angin Sebagai contoh perhitungan diambil dari tabel pengujian 4.1 pada pengujian kedua diperoleh kecepatan angin 8.3 m/s, putaran poros (n) sebesar 566 rpm, dan torsi yang telah diperhitungkan pada sub bab 4.2.2 sebesar 0,29 N.m. Dengan menggunakan persamaan (10), maka besarnya daya kincir dapat dihitung : ω. Pout. = T. Pout. =. Pout. = 0,29. Pout. = 17,17 watt. (. ). Jadi daya mekanis kincir angin yang diperoleh sebesar 17,17 watt.. 4.2.4 Perhitungan Daya Listrik Untuk menghitung daya listrik yang dihasilkan oleh kincir menggunakan persamaan (6). Sebagai contoh perhitungan daya listrik diambil dari tabel pengujian 4.1 pada pengujian beban pertama. Diperoleh tegangan sebesar 36,78 volt dan Arus sebesar 0,12 ampere, maka daya listrik dapat dihitung :.

(57) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 44. Plistrik = V . I Plistrik = 36,78 x 0,12 Plistrik = 4,41 watt Jadi daya listrik yang dihasilkan sebesar 4,41 watt.. 4.2.5 Perhitungan Tip Speed Ratio (TSR) Sebagai contoh perhitungan diambil dari tabel pengujian 4.1 pada pengujian kedua diperoleh putaran poros kincir angin sebesar 566 rpm , jari jari kincir angin sebesar (r) = 0,5 m, dan kecepatan angin sebesar 8,3 m/s, maka tip speed ratio dapat dihitung : tsr. =. tsr. =. tsr. = 3,57. Jadi tip speed ratio yang dihasilkan oleh kincir angin sebesar 3,57. 4.2.6 Perhitungan Koefisien Daya (Cp) Sebagai contoh perhitungan diambil dari tabel 4.1 pada pengujian kedua. Untuk menghitung koefisien daya dari perbandingan daya mekanis yang dihasilkan kincir dengan daya yang dihasilkan angin dapat dicari dengan persamaan (10). Contoh perhitungan koefisien daya diambil dari perhitungan daya angin pada sub bab 4.2.1 sebesar 265 Watt dan daya yang dihasilkan kincir angin pada sub bab 4.2.3 sebesar 17,75 Watt, maka koefisien daya dapat dihitung : Cp. =.

(58) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 45. Cp. =. Cp. = 6,48 %. 100 %. Jadi koefisien daya yang diperoleh sebesar 6,48 %. 4.3. Data Hasil Perhitungan Pengujian kincir angin sumbu horizontal dua sudu menghasilkan parameter. yang diolah dengan software Microsoft Excel untuk menampilkan tabel dan grafik hubungan data. Grafik yang diambil antara lain grafik hubungan antara torsi (Nm) dengan daya mekanis (. ) dan daya elektris (. ) yang dihasilkan, grafik. hubungan antara putaran poros kincir (rpm) dengan torsi (T), dan grafik hubungan antara koefisien daya (. ) dengan tip speed ratio (. ) yang dihasilkan untuk. tiga variasi kecepatan angin dengan jumlah dua sudu. Berikut tabel 4.4, tabel 4.5 dan tabel 4.6 yang menampilkan data hasil perhitungan untuk setiap variasi kecepatan angin..

(59) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 46. Tabel 4.4 Data Perhitungan Dua Sudu Variasi Kecepatan Angin 6,3 m/s.. Gaya NO Pengimbang. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. N 0,69 0,78 0,98 1,18 1,28 1,47 1,57 1,67 1,77 1,77 1,86 1,86 1,96 1,96 1,96. Daya Daya Tip Koefisien Kecepatan Kincir Daya Torsi Angin Speed Daya Sudut Mekanis Listrik (Pin) Ratio Mekanis (Pout) N.m 0,19 0,21 0,26 0,32 0,34 0,40 0,42 0,45 0,48 0,48 0,50 0,50 0,53 0,53 0,53. rad/s 51,10 47,96 46,81 45,24 43,88 42,73 40,74 39,27 38,12 37,49 35,92 34,35 31,83 30,47 28,90. Watt 116 116 116 116 116 116 116 116 116 116 116 116 116 116 116. Watt 9,48 10,16 12,40 14,38 15,11 16,98 17,26 17,68 18,17 17,87 18,08 17,29 16,86 16,14 15,31. Watt 0,00 2,67 5,52 7,02 7,68 8,39 8,28 8,98 9,86 9,59 9,70 9,03 8,22 8,07 7,03. tsr 4,12 3,81 3,72 3,59 3,48 3,45 3,29 3,12 2,98 2,93 2,76 2,73 2,49 2,42 2,26. Cp % 8,18 8,77 10,70 12,41 13,04 14,65 14,90 15,26 15,68 15,43 15,60 14,92 14,55 13,93 13,21. Tabel 4.5 Data Perhitungan Dua Sudu Variasi Kecepatan Angin 7.4 m/s. Daya Daya Kincir Koefisien Gaya Kecepatan Daya Tip Speed Torsi Angin Mekanis Daya Sudut Listrik Ratio NO Pengimbang (Pin) (Pout) Mekanis 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. N 0,78 1,08 1,37 1,57 1,86 1,96 2,26 2,35 2,55 2,65 2,35 2,35 2,45 2,45 2,55. N.m 0,21 0,29 0,37 0,42 0,50 0,53 0,61 0,64 0,69 0,72 0,64 0,64 0,66 0,66 0,69. rad/s 55,50 51,73 50,68 49,22 48,80 46,91 46,60 45,13 44,82 43,46 41,47 40,11 39,17 37,49 35,60. Watt 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180. Watt 11,76 15,07 18,79 20,86 24,56 24,85 28,39 28,69 30,87 31,08 26,36 25,50 25,93 24,82 24,52. Watt 0,00 3,96 7,89 9,83 11,44 13,40 13,51 14,32 14,87 13,88 13,85 12,97 13,84 13,89 13,47. tsr 3,75 3,45 3,42 3,37 3,44 3,21 3,24 3,09 2,99 2,98 2,84 2,82 2,72 2,60 2,30. Cp % 6,55 8,40 10,47 11,62 13,68 13,84 15,81 15,98 17,19 17,31 14,68 14,20 14,45 13,83 13,66.

(60) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 47. Tabel 4.6 Data Perhitungan Dua Sudu Variasi Kecepatan Angin 8,3 m/s. Daya Daya Kincir Gaya Kecepata Daya Torsi Angin Mekanis n Sudut Listrik NO Pengimbang (Pin) (Pout). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14. 4.4. N 0,78 1,08 1,28 1,47 1,77 1,86 2,16 2,26 2,45 2,55 2,65 2,55 2,75 2,65. N.m 0,21 0,29 0,34 0,40 0,48 0,50 0,58 0,61 0,66 0,69 0,72 0,72 0,74 0,72. rad/s 61,58 59,27 58,01 55,08 52,67 51,84 50,06 47,33 45,87 42,20 40,11 39,06 38,85 36,44. Watt 265 265 265 265 265 265 265 265 265 265 265 265 265 265. Watt 13,05 17,17 19,98 21,88 25,11 26,09 29,17 28,84 30,37 29,06 28,68 27,93 28,81 26,06. Watt 0,00 4,41 8,52 11,59 14,05 16,57 18,28 18,41 19,80 19,89 19,59 20,10 19,43 18,83. Tip Speed Ratio. Koefisien Daya Mekanis. tsr 3,62 3,57 3,58 3,36 3,21 3,12 3,09 2,85 2,73 2,54 2,45 2,33 2,37 2,20. Cp % 4,92 6,48 7,54 8,26 9,48 9,85 11,01 10,88 11,46 10,97 10,83 10,54 10,87 9,84. Grafik Hasil Perhitungan Dari data yang diperoleh dan telah dilakukan perhitungan seperti yang. dilakukan pada sub bab 4.2 dan 4.3, kemudian diolah kembali ke dalam bentuk grafik untuk mengetahui grafik hubungan. Grafik hubungan tersebut antara lain grafik antara torsi (T) dan daya kincir (Watt), grafik hubungan antara torsi (T) dan putaran poros kincir (rpm), dan grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) dengan tip speed ratio (tsr). Grafik yang disajikan untuk setiap keadaan selebihnya dapat dilihat pada grafik – grafik berikut ini..

(61) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 48. 4.4.1 Grafik Hubungan Antara Putaran Poros Kincir dan Torsi Untuk Tiga Variasi Kecepatan Angin. Data dari Tabel 4.4, Tabel 4.5, dan Tabel 4.6 yang telah diperoleh pada perhitungan diatas selanjutnya digunakan untuk membuat grafik hubungan antara ketiga torsi ( ) tiap variasi terhadap putaran poros kincir. Berdasarkan grafik yang telah terbentuk pada gambar 4.3 diketahui bahwa nilai puncak torsi ( ) tertinggi yang dihasilkan oleh variasi kecepatan 8,3 m/s adalah 0,74 N.m pada putaran poros kincir 371 rpm. Sedangkan nilai puncak torsi ( ) yang dihasilkan oleh variasi kecepatan 7,4 m/s adalah 0,72 N.m pada putaran poros kincir 415 rpm. Dan nilai puncak torsi ( ) yang dihasilkan oleh variasi kecepatan 6,3 m/s adalah 0,53 N.m pada putaran poros kincir 276 rpm. Dari gambar 4.1 dapat diambil kesimpulan bahwa kincir angin dengan variasi kecepatan 8,3 m/s memiliki torsi ( ) puncak tertinggi daripada variasi kecepatan lainnya. Semakin tinggi nilai torsi maka putaran poros semakin rendah demikian pula semakin tinggi nilai putaran poros kincir maka nilai torsi semakin rendah..

(62) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 49. Gambar 4.1 Grafik Hubungan Antara Putaran Poros Kincir dan Torsi Pada Tiga Variasi Kecepatan Angin.. 4.4.2 Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Mekanis Untuk Tiga Variasi Kecepatan Angin. Data dari Tabel 4.4, Tabel 4.5, dan Tabel 4.6 yang telah diperoleh pada perhitungan diatas selanjutnya digunakan untuk membuat grafik hubungan antara ketiga daya mekanis tiap variasi terhadap torsi. Berdasarkan grafik yang telah terbentuk pada gambar 4.1 diketahui bahwa nilai puncak daya mekanis (. ). tertinggi yang dihasilkan oleh variasi kecepatan 8,3 m/s adalah 30,37 Watt pada torsi 0,66 N.m. Sedangkan nilai puncak daya mekanis (. ) yang dihasilkan oleh. variasi kecepatan 7,4 m/s adalah 31,08 Watt pada torsi 0,72 N.m. Dan nilai puncak daya mekanis (. ) yang dihasilkan oleh variasi kecepatan 6,3 m/s adalah 18,17. Watt pada torsi 0,48 N.m. Dari gambar 4.1 dapat diambil kesimpulan bahwa kincir.

(63) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 50. angin dengan variasi kecepatan 7,4 m/s memiliki daya mekanis (. ) puncak. tertinggi daripada variasi kecepatan lainnya.. Gambar 4.2 Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Mekanis Kincir Pada Ketiga Variasi Kecepatan Angin.. 4.4.3 Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Elektris Untuk Tiga Variasi Kecepatan Angin. Data dari Tabel 4.4, Tabel 4.5, dan Tabel 4.6 yang telah diperoleh pada perhitungan diatas selanjutnya digunakan untuk membuat grafik hubungan antara ketiga daya elektris (. ) tiap variasi terhadap putaran poros kincir.. Berdasarkan grafik yang telah terbentuk pada gambar 4.2 diketahui bahwa nilai puncak daya elektris (. ) tertinggi yang dihasilkan oleh variasi kecepatan 8,3. m/s adalah 20,10 Watt pada torsi 0,72 N.m. Sedangkan nilai puncak daya elektris (. ) yang dihasilkan oleh variasi kecepatan 7,4 m/s adalah 14,87 Watt pada. torsi 0,69 N.m. Dan nilai puncak daya elektris (. ) yang dihasilkan oleh.

(64) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 51. variasi kecepatan 6,3 m/s adalah 9,86 Watt pada torsi 0,48 N.m. Dari gambar 4.1 dapat diambil kesimpulan bahwa kincir angin dengan variasi kecepatan 8,3 m/s memiliki daya elektris (. ) puncak tertinggi daripada variasi kecepatan. lainnya.. Gambar 4.3 Grafik Hubungan Torsi dan Daya Elektris Pada Tiga Variasi Kecepatan Angin.. 4.4.4 Grafik Hubungan Antara TSR dan Koefisien Daya Mekanis Untuk Tiga Variasi Kecepatan Angin. Data dari Tabel 4.4, Tabel 4.5, dan Tabel 4.6 yang telah diperoleh pada perhitungan diatas selanjutnya digunakan untuk membuat grafik hubungan antara ketiga koefisien daya mekanis (. ) tiap variasi terhadap tip speed ratio. (tsr). Berdasarkan grafik yang telah terbentuk pada gambar 4.4 diketahui bahwa nilai puncak koefisien daya mekanis (. ) tertinggi yang dihasilkan. oleh variasi kecepatan 8,3 m/s adalah 11,46 dengan nilai tip speed ratio sebesar 2,73. Sedangkan nilai puncak koefisien daya mekanis (. ) yang.

(65) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 52. dihasilkan oleh variasi kecepatan 7,4 m/s adalah 17,31 dengan nilai tip speed ratio ) yang. sebesar 2,98. Dan nilai puncak koefisien daya mekanis (. dihasilkan oleh variasi kecepatan 6,3 m/s adalah 15,68 dengan nilai tip speed ratio sebesar 2,98. Dari gambar 4.1 dapat diambil kesimpulan bahwa kincir angin dengan (. variasi. kecepatan. 7,4. m/s. memiliki. koefisien. daya. mekanis. ) puncak tertinggi daripada variasi kecepatan lainnya. Seperti. ditunjukkan pada gambar, semakin kecil nilai tsr maka semakin besar Cp yang dihasilkan hingga pada kondisi tertentu (maksimal) nilai Cp akan ikut menurun.. Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Cp Mekanis dan TSR Pada Tiga Variasi Kecepatan Angin..

(66) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 53. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN. 5.1. Kesimpulan Setelah melakukan pengujian sudu, pengambilan data dan analisis data dapat. disimpulkan bahwa sebagai berikut : 1. Telah berhasil dibuat kincir angin poros horizontal bersudu dua dari bahan pipa PVC 8 inchi tipe AW dengan diameter 1m, lebar maksimum sudu 14 cm pada jarak 20 cm dari pusat poros. 2. Daya mekanis terbesar yang dihasilkan oleh kincir angin yaitu 31,08 Watt pada variasi kecepatan angin 8,3 m/s. Daya listrik terbesar yang dihasilkan oleh kincir angin yaitu 20,10 watt pada variasi kecepatan angin 8,3 m/s. Torsi terbesar yang dihasilkan oleh kincir angin yaitu 0,74 N.m pada variasi kecepatan angin 8,3 m/s. 3. Koefisien daya mekanis tertinggi yang didapat yaitu sebesar 17,31 % pada nilai tip speed ratio sebesar 2,98 pada variasi kecepatan angin 7,4 m/s.. 5.2. Saran 1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan variasi tambahan ekor pada sudu kincir. 2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang pengurangan berat sudu dan jumlah berat pembebanan..

(67) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 54. 3. Perlu dilakukan uji coba dengan variasi kecepatan angin yang lebih rendah (3 m/s - 6 m/s), mengingat karakteristik angin di Indonesia cenderung rendah..

(68) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 55. DAFTAR PUSTAKA. Ginting, Soeripno J. 1993.“Pemasangan dan Uji Coba Pemanfaatan Kincir Angin Poros Horisontal”. Lembaga Fisika Nasional LIPI. Bandung Sari, Eka. 2012.“ Belanda Sang Negeri Kincir Angin ”.http://www.1powerbloger.com. Sitorus, Juanda Antonius. 2016. “Unjuk Kerja Kincir Angin Poros Horizontal Bersudu Tiga Diameter 1 M, Lebar Maksimum 13 CM Dengan Jarak 12,5 CM Dari Pusat Poros”. Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Rusidin. 2016. ”Unjuk Kerja Kincir Angin Poros Horizontal Empat Sudu, Diameter 1 M, Lebar Maksimum 13 CM Dengan Jarak 12,5 CM Dari Pusat Poros“. Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. .http://www.kincirangin.info/plta-gambar.php. diakses 29 November 2016 http://www.xahart.blogspot.com, diakses 29 November 2016 http://www.gunturcuplezt.com, diakses 29 November 2016 http://www.wind-work.com, diakses 29 November 2016 http://www. travelwriterstales.com, diakses 29 November 2016.

(69)

Gambar

Gambar 2.1 American Wind Mill  Sumber : (xaharts.org)
Gambar 2.2 Cretan Sail Wind Mill  (Sumber : pinterest.com)
Gambar 2.4 Kincir Angin Savonius  (Sumber : www.ecosources.info)
Gambar 2.5 Kincir Angin Darrius  (Sumber : www.wind-works.org)
+7

Referensi

Dokumen terkait

اهيف ميلعتلا فاد ا قيقح نولصي ا ح لصفلا ي اام ذيماتلا.. ٦1 ي ةلباقم عم ةذاتسأ ةحوتفم ت ،ةعفانلا مدختس ةقيرط ةرشابم يأ ملكتي عم لا ذيمات ي ةرشابم سيردت كلا

Berdasarkan hasil pene- litian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa seba- gian besar ibu nifas adalah multipara yaitu sebanyak 18 responden (60%), akan tetapi

Dengan diterapkanya manajemen pendidikan kecakapan hidup vokasional ( life skill vocational ) agar pesantren Baitul Hidayah Bandung mampu memberikan bekal dasar dan

Suami yang berpengetahuan baik dan aktif, hal ini menunjukan hal yang positif karena suami sangat menyayangi istrinya sehingga dapat memberikan perhatian dan kasih sayang

Tujuan penelitian ini adalah melakukan pengukuran volume ginjal janin pada usia 36 minggu yang merupakan waktu akhir dari nefrogenesis pada janin PJT dibandingkan dengan janin

Kariadi dan dapat dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai efektivitas kombinasi nifedipin dan metildopa sebagai terapi pilihan dalam penanganan preeklampsia berat

Tujuan penelitian adalah mengangkat cerita rakyat, serta budaya Jawa seperti wayang dan batik sebagai elemen desain, dalam pembuatan suatu jenis dek Tarot yang baru..

Penelitian lebih lanjut dan mendalam masih dibutuhkan untuk melihat manfaat blended language learning dalam kelas yang terdiri dari peserta didik dengan tingkat