PERANCANGAN PENUMPU
TURBIN ANGIN HELIX 45 WATT
JENIS ROOFTOP
SKRIPSI
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh :
MASHUD BADARUDIN
07510007
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
LEMBAR PENGESAHAN
PERANCANGAN PENUMPU TURBIN ANGIN
TIPE HELIX 45 WATT JENIS ROOFTOP
SKRIPSI
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Mesin Strata Satu (S1)
Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh :
MASHUD BADARUDIN
07510007
Telah diperiksa, disetujui, dan disahkan oleh :
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
(Ir. Trihono Sewoyo, MT.) (Ir. Daryono, MT.)
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin UMM
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR (SKRIPSI)
NAMA : Mashud BadarudinNIM : 07510007
DOSEN PEMBIMBING I : Ir. Trihono Sewoyo, MT. DOSEN PEMBIMBING II : Ir. Daryono, MT.
JUDUL TUGAS AKHIR :Perancangan Penumpu Turbin Angin Tipe Helix 45 Watt Jenis Rooftop
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Mashud Badarudin
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa : 1. Tugas Akhir dengan Judul :
“Perancangan Penumpu Turbin Angin Tipe Helix 45 Watt Jenis Rooftop“ Adalah hasil karya saya, dan dalam naskah tugas akhir ini tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diiajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik disuatu perguruan tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, baik sebagian atau keseluruhan, kecuali yang secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan dan daftar pustaka.
2. Apabila ternyata didalam naskah tugas akhir ini dapat dibuktikan terdapat
unsur-unsur “PLAGIASI”, saya bersedia “TUGAS AKHIR INI DIGUGURKAN” dan “GELAR AKADEMIK YANG TELAH SAYA PEROLEH DIBATALKAN”,
serta diproses sesuai ketentuan yang berlaku.
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahi Rabbil Alamin, Segala Puji Bagi-Mu Ya Rabb, Pemberi Cinta Paling Hakiki, Yang Senantiasa Menyiapkan Rencana Sempurna untuk hamba-Mu ini, tak ada yang bisa hamba ucapkan selain kalimat terindah di atas untuk segala pemberian terbaik : orangtua terbaik, adik terbaik, sahabat - sahabat terbaik, pembimbing skripsi terbaik, dan pacar tersayang. Puji syukurku atas-Mu yang telah memudahkan segala kesulitan, melapangkan segala kesempitan, menenangkan segala kegundahan, serta memberi petunjuk atas segala kebuntuan. Tak ada habisnya jika diri ini mengingat seluruh cinta dan kebaikan yang Engkau berikan, Ya Rabb
Penulis merasa bersyukur dengan terselesaikannya tugas akhir ini
dengan tema “Perancangan Penumpu Turbin Angin Tipe Helix 45 Watt Jenis
Rooftop” setelah hampir setahun waktu berlalu. Satu pelajaran penting yang
penulis dapatkan adalah “Dalam menggapai harapan untuk sebuah keberhasilan
tidak jarang menempuh kesulitan.”
Harapan penulis adalah perancangan konseptual ini bisa menjadi langkah awal guna menjadi seorang engineering yang bisa memberikan jalan keluar dari masalah yang dihadapi khususnya yang berkaitan dengan bidang perancangan konseptual produk.
Penghargaan sudah selayaknya diberikan pada kedua orangtua penulis di Sampit (Kalimantan Tengah), Mama ku (Badriah),ibu yang tidak ada duanya dan ibu yang sangat pengertian akan seorang anak, dan Bapa ku (Sudarsono), figur seorang Guru dan kepala keluarga yang tegas dalam mendidik dan memberikan pengajaran tentang kedisiplinan waktu dan rasa tanggung jawab yang kuat secara pribadi. Terima kasih atas segala doa, cinta, perhatian, serta pengertian yang kalian diberikan untuk ku.
Selanjutnya, penghargaan penulis sampaikan kepada ( Ir. Trihono Sewoyo, MT. ) dan ( Ir. M. Daryono, MT ) pembimbing skripsi terbaik yang pernah ada. Di tengah kebingungan penulis, dialah yang paling berperan dalam penentuan tema skripsi ini, sehingga sudah sepatutnya, penulis mengucap syukur atas ketentuan-Nya mempertemukan saya dalam penulisan skripsi ini. Terima kasih banyak untuk waktu, tenaga, pikiran, serta curahan perhatian yang bapak berikan pada penulis.
Selanjutnya, penulis berikan penghargaan kepada ( Ir. Mulyono, MT ) selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin, ( Ir. Sudarman, MT ) selaku Dosen pembimbing akademik Jurusan Teknik Mesin angkatan tahun 2007 beserta bapak dan ibu dosen lainnya atas curahan ilmu pengetahuan selama masa studi dan bersedia menjadi pendengar atas keluh kesah penulis selama menjalani masa studi.
), Rizqi Hadi’i ( Pak Tua ), Rica Budi Valianto (Lambe), Wiramartas Rachmat (
Bibir ), Dhita Angga Kusuma ( Bedjo ), Hendy Wahyu Oktavianto (Satpam),
Totok Sardianto, Arif Tri Cahyono ( Arip Helm ), Muhammad Lutfi ( Cacing ),
Candra Fajar Prasetya ( Badron ), Rizka Arif Bachtiar, Nur Aziz Riadi, Awik (
kendor ), teman –teman “ Rong ewu pitu” A, yang lainnya yang tak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih banyak atas kerja samanya dalam penyelesaiaan tugas akhir ini dan segala bantuan teman – teman selama menjalani masa studi dan waktu - waktu indah yang kita lalui bersama, serta maafkan segala sikap saya yang tidak berkenan.
Sekali lagi, terima kasih untuk semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah membantu penulis dalam pengerjaan skripsi ini, kebaikan yang kalian berikan semoga dibalas-Nya dengan lebih banyak kebaikan.
Penulis sadar bahwa tulisan ini masih sangat sederhana, oleh karena itu saran - saran demi perbaikan akan diterima dengan senang hati.
Akhirnya penulis berharap, semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat dan dapat menambah wawasan bagi penulis dan bagi pembaca umumnya. Semoga Allah SWT senantiasa membimbing kita menuju jalan-Nya dan melimpahkan rahmat serta hidayah-Nya. AMIN...
Malang, Januari 2012
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL………..i
LEMBAR PENGESAHAN………...ii
LEMBAR KONSULTASI/ASISTENSI………...iii
LEMBAR SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT………..iv
ABSTRAKSI INDONESIA………..….v
1.3 Tujuan Penelitian……….2
1.4 Manfaat Penulisan………3
1.5 Batasan Masalah……….…3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Umum Penumpu Turbin Angin………5
2.2 Perbedaan Penumpu Jenis Rooftop Dengan Tower...6
2.2 Kecepatan Angin………7
2.5.1 Macam-Macam dan Jenis Turbin Angin ...11
2.5.1.1 Turbin Angin Sumbu Horizontal (TASH) ……....11
2.6 Jenis Penumpu………...………..17
2.7 Material Pada Komponen Inti Penumpu...………..20
2.7.1 Pipa………...21
2.7.2 Bantalan...……….22
2.7.3 Flange………24 BAB III KONSEP PERANCANGAN 3.1 Gambar Umum Penumpu Turbin Angin Jenis Rooftop………27 3.2 Daftar Persyaratan……….………28 3.3 Ukuran Dasar Rooftop……….………..31
3.3.1 Blade Turbin……….31
3.3.2 Lay-out Tumpuan……….32
3.4 Perumusan Desain Penumpu Turbin Angin Jenis Rooftop…...33
3.4.1 Badan utama Rooftop………...33
3.4.2 Meja panyangga………34 3.5 Komponen-Komponen rooftop………..35 3.5.1 Pipa Besi………...35 3.5.2 Tangan rooftop………..35 3.5.3 Knee …..………...36 3.5.4 Alas Meja Penyangga.……….36 3.5.5 Kaki-Kaki Rooftop ………..37
3.5.6 Pipa Sambungan………...38 3.6 Diagram Alir Proses Perancangan dan Pembuatan…………40
BAB IV PERANCANGAN PENUMPU JENIS ROOFTOP 4.1 Data Blade……….41
4.5 Umur Bantalan………...55 4.7 Pengaruh Tekanan Angin Dengan Program Komputer……….58
4.7.1 Analisa Pipa Tangan Penumpu...59 4.7.2 Analisa Tiang Penumpu...59 4.7.3 Analisa Tekanan Serang Angin ...60 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan………...……….61
5.2 Saran………..62
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
CURRICULUM VITAE GAMBAR DESAIN NASKAH PUBLIKASI
DAFTAR TABEL
2.1 Kecepatan dan fenomena angin (Aerolapan,2008)………..8
2.2 Standard baut dan mur………...21
3.1 Daftar Persyaratan (Requirement List) ………...26
4.1 Karakteristik dinamika beban bantalan...56
DAFTAR GAMBAR
2.1 Anemometer.……….…....…...6
2.2 Aliran angin pada permukaan bumi.………...6
2.3 Grafik hubungan antara kecepatan ujung……….9
2.5. Turbin Angin Sumbu Vertikal……….………..13
2.6. Perbandingan arah angin tipe TASH dan tipe TASV………...13
2.7. Windaus-carbon-fiber-three-blade-helix-turbine.rooftop....………..15
2.8. CTturbine VH Model roof top wind turbine.………..………...16
2.9. windaus-100-foot-vertical-wind-turbine-.rooftop ………..……...16
2.10. turbin angin helix jenis rooftop ………..………...17
2.11. penumpu turbin angin jenis rooftop………...17
2.12. Mur dan baut………..20
2.13. Blind Flange………...22
2.14. Lap Joint Flange……….22
2.15. Slip-On Flange………...22
2.16. Socket Flange……….23
2.17. Threaded Flange……….24
3.1. Instalasi turbin angin tipe helix………..24
3.2. tinggi dan lebar blade……….28
3.3. Lay-out tumpuan………29
3.4. Badan utama rooftop………..30
3.5. Meja Penyangga………..31
3.6. Tangan Rofftop………...32
3.7. Knee..………...………..33
3.8. Alas Meja Penyangga……….33
3.9. Kaki rooftop………...34
3.10. Flange sambungan………..35
3.11. Diagram alir perancangan penumpu jenis rooftop……….36
4.1. Blade helix 2 sudu………..37
4.2. Tinggi rooftop………38
4.3. panjang tangan rooftop………...38
4.4. Blade helix ketika terkena beban angin……….40
4.5. Gaya akibat beban blade pada rooftop………...41
4.6. Momen Inersia pada pipa berdinding tipis……….42
4.7. Reaksi tumpuan pada tangan rooftop……….44
4.9. Tegangan bending tiang rooftop………50
4.10. Sambungan pada rooftop………54
4.11. circular base………...56
4.12. Simulasi tekanan angin pada pipa tangan penumpu………..…59
4.13. Simulasi tekanan angin pada tiang penumpu……….…59
DAFTAR PUSTAKA
1. Adam. Ferry, dkk“Perancangan, Pembuatan Dan Pengujian Turbin Angin Tipe Helix Sebagai Lampu Penerangan Jalan”2010.
2. Adi. Doni,dkk”Perancangan, Pembuatan Dan Pengujian Turbin Angin Tipe Helix Untuk Lampu Penerangan Jalan” 2011.
3. Daryanto, Drs.(2000), Teknik Pekerjaan Pipa, Jakarta.,(2008)
4. Khurmi R.S “A Textbook Of Machine Desain” New Delhi 2005 5. Modul Praktikum ANSYS UMM, 2007.
6. Popov, E.P. “Mekanika Teknik (Mechanics of Material)”, Erlangga, Jakarta. 1996.
7. Ramdani. “Analisa Tower Jenis Guyed Tilt Up Pada Turbin Angin Sumbu Vertikal Sudu Tipe Helix Dengan Program Berbasis F.E.M” 2011.
8. Timoshenko & Gere, “ Mekanika Bahan “, Edisi 2, Erlangga, Jakarta,
14.(http://www.energy.iastate.edu,Iowa Energy Center, 2008) 15.(http://www.google.com/Betz limit)
16.(http://www.helixwind.com)
1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Rooftop adalah suatu alat yang dugunakan sebagai penumpu turbin angin sumbu vertical tipe helix memiliki tinggi dan luasan tertentu yang memiliki 3 kaki penyanga. Rooftop dapat dipasang di atap rumah dan area luar rumah dengan alas yang sudah di cor tanpa memerlukan tempat yang luas, serta tahan akan turbulensi jadi bisa ditempatkan dimana saja dan cocok untuk angin berkecepatan 5 m/s seperti yang ada di Indonesia. Berbedadengan penumpu turbin angin pada umumnya yang berjenis tower, yang hanya memiliki satu tumpuan yang berada di bagian bawah poros blade turbin angin. sedangkan penumpu turbin angin yang ada pada jenis rooftop memiliki dua tumpuan yang berada dibagian atas poros dan bagian bawah poros balade turbin angin tipe helix, dimana bagian bawah poros blade turbin angin langsung dihubungkan sejajar dengan generator. Penumpu turbin angin yang ada sekarang adalah bersifat permanen. Selain itu penumpu-penumpu turbin angin yang ada dipasaran memiliki durasi lama dalam waktu perakitan.
2 panyangga turbin angin dengan tebal 3 mm menyerupai huruf T yang mempunyai 3 titik, dimana 3 titik tersebut akan menjadi tempat kaki-kaki, 3 kaki pada meja penyangga didesain mengunakan material ST60 dengan diameter 6 cm. Salah satu kaki meja penyangga dihubungkan ke kaki badan utama rooftop dengan menggunakan material ST60 berdiametr 6 cm yang sudah diberi flange dengan 4 baut. Hal tersebut dirancang agar memudahkan dalam perakitan dan pengankutan dalam transfortasi. Adapun rooftop turbin angin yang direncanakan adalah rooftop turbin angin tipe helix dengan kapasitas 45 Watt.
Berdasarkan penguraian diatas perlunya penulis membuat desain penumpu turbin angin jenis rooftop sebagai penunjang dalam pembuatan turbin angin sumbu vertikal tipe helix serta diharapkan blade tidak mengalami kerusakan saat menerima tekanan angin lebih dari kecepatan 5 m/s dalam memanfaatkan sumber daya energi alternative. Dengan alasan tersebut, penulis memberi judul laporan penelitian tugas akhir dengan judul “Perancangan Penumpu Turbin Angin Tipe Helix 45 Watt Jenis Rooftop”.
1.2 Rumusan Masalah
Permasalahan yang dirumuskan berdasarkan latar belakang di atas adalah bagaimana merancang penumpu turbin angin sumbu vertikal tipe helix dengan jenis rooftop yang kokoh tetapi murah dan dengan bahan yang mudah didapat, serta handal dalam penggunaanya.
1.3 Tujuan Penelitian
3 1. Mendapatkan gambar desain penumpu turbin angin jenis rooftop. 2. Mengetahui kelayakan penumpu turbin angin jenis rooftop saat
diaplikasikan pada turbin angin sumbu vertikan tipe helix. 1.4 Manfaat Penulisan
Dalam setiap penulisan pasti memiliki manfaat baik untuk penulis dan untuk khalayak umum, adapun manfaat dari penulisan ini yang dapat dirasakan oleh khalayak umum adalah :
1. Dalam bidang IPTEK, Sebagai referensi untuk perancangan maupun pembuatan penumpu turbin angin jenis rooftop, ini terkait dengan belum banyaknya data tentang penumpu turbin angin berjenis rooftop. 2. Bagi Masyarakat, dapat digunakan sebagai salah satu penunjang konstruksi pembangkit tenaga listrik dengan menggunakan turbin angin sumbu vertikal dengan tipe helix
1.5 Batasan Masalah
Mengingat banyaknya permasalahan yang akan timbul, maka agar lebih mempermudah pembahasan dan pemahaman serta hasilnya mengarah pada tujuan yang diinginkan diperlukan adanya pembatasan masalah. Oleh karena itu dalam penulisan ini yang akan dibahas, yaitu :
1.Tinggi rooftop turbin angin adalah 3 m, dengan menyesuaikan desain turbin angin tipe helix sebelumnya.
4 3.Penumpu turbin angin jenis rooftop meiliki 4 kaki yang sudah diberi
flange.
4.Mampu menahan beban vertikal maksimal akibat angin 205,8 N 5.Beban statik dan dinamik pada poros dan sudu turbin angin tidak
