Unjuk kerja kincir angin propeler tiga sudu berbahan komposit, berdiameter 1 m, lebar maksimum 12 cm berjarak 18,5 cm dari pusat poros, dengan variasi panjang sirip

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. UNJUK KERJA KINCIR ANGIN PROPELER TIGA SUDU BERBAHAN KOMPOSIT, BERDIAMETER 1 M, LEBAR MAKSIMUM 12 CM BERJARAK 18,5 CM DARI PUSAT POROS, DENGAN VARIASI PANJANG SIRIP. SKRIPSI. Diajukan sebagai salah satu persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Program Studi Teknik Mesin. Oleh: PIUS BRIAN SATRIA KURNIAWAN NIM : 125214089. PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2017. i.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. THE PERFORMANCE OF PROPELLER WINDMILL 3 BLADES WITH COMPOSITE MATERIAL, 1 M DIAMETER, MAXIMUM WIDTH 12 CM WITH 18,5 CM FROM CENTRAL SHAFT WITH LONG VARIATION FLIP. FINAL PROJECT. Presented as partitial fulfilment of the requirement to obtain Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering. By: PIUS BRIAN SATRIA KURNIAWAN Student Number : 125214089. MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2017. ii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. INTISARI Kebutuhan energi di Indonesia pada era modern ini sudah menjadi kebutuhan pokok bagi kelangsungan hidup masyarakat. Salah satu energi yang sangat sering digunakan untuk kehidupan sehari – hari yaitu energi listrik . Namun sumber daya alam lama – kelamaan akan semakin menipis. Maka dari itu perlu adanya kebijakan tentang energi terbarukan. Energi terbarukan yaitu energi yang dapat diperoleh berulang – ulang dan bersifat berkelanjutan. Salah satu energi terbarukan yaitu energi yang diperoleh dari angin. Maka dari itu dibuat penelitian dengan tujuan untuk mengetahui unjuk kerja dari variasi masing – masing kecepatan angin dan variasi panjang sirip seperti unjuk kerja rpm, torsi, daya kincir mekanis, daya listrik, serta mengetahui nilai tip speed ratio dan Koefisien daya dari kincir angin tersebut. Model kincir angin yang diteliti adalah kincir angin propeler tiga sudu berbahan komposit, berdiameter 1 m, dengan lebar maksimum 12 cm dan 18,5 cm dari pusat poros serta variasi panjang sirip. Kemudian desain sudu yang digunakan adalah desain bilah dari potongan pipa pvc 8 inchi. Sedangkan untuk mekanisme pembebanan (dump load), pada sistem kincir angin yaitu menggunakan beban lampu pijar sebanyak 14 buah, dengan pemasangan generator DC magnet permanen pada poros kincir angin. Sedangkan untuk mendapat variasi kecepatan angin rata – rata 10 m/s, 8 m/s, dan 6 m/s maka kincir angin diletakan di depan blower 15 HP 1450 rpm. Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma. Dari hasil penelitian ini, kincir angin propeler tiga sudu menghasilkan putaran poros kincir terbesar adalah 790 rpm pada variasi panjang sirip 10 cm dengan kecepatan angin rata – rata 10,4 m/s, beban torsi terbesar yang dihasilkan adalah 1,38 N.m pada variasi panjang sirip 10 cm dengan kecepatan angin 10,4 m/s, daya kincir mekanis terbesar yang dihasilkan adalah 73,23 watt pada variasi panjang sirip 10 cm dengan kecepatan angin 10,4 m/s, daya listrik terbesar yang dihasilkan adalah 54,54 watt pada variasi panjang sirip 13 cm dengan kecepatan angin 10,4 m/s, koefisien daya maksimal yang dihasilkan adalah 43,69 % dengan nilai tip speed ratio sebesar 3,89 pada variasi panjang sirip 13 cm pada kecepatan angin 6,3 m/s. Kata kunci : Kincir angin sumbu horisontal, propeler, koefisien daya, tip speed ratio.. vii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. ABSTRACT The need of energy in Indonesia in this modern era has become a major necessity for people. One of the most used energy in daily life is electricity. However, the resources are getting scarce. As a result, there should be the policy of renewable energy. Renewable energy is the energy that can be repeatedly collected and is sustainable. One of the renewable energy is the energy which is collected from wind. Therefore, the research was conducted in order to assess the performance of each wind speed variation and fin length variation as the performances of rpm, torque, mechanical turbine power, electricity power, also knowing tip speed ratio value and coefficient of power of the wind turbine. The model of wind turbine which is examined in this research is a three – blade propeller wind turbine made of composite, with diameter of 1 m, maximum wide of 12 cm and at length of 18.5 cm from axial center with long fins variation. The used blade design is blade design from 8 inch – PVC pipe pieces. As for the dump load of wind turbine system, the researcher used 14 incandescent light bulbs by installing permanent magnet DC generator on the wind turbine’s axis. As for obtaining average wind speed variation 10 m/s, 8 m/s, and 6 m/s then wind turbine is placed in front of the 15 HP 1450 rpm blower. This research was conducted in Laboratorium Konversi Energi in Sanata Dharma University. From this research, a three – blade propeller wind turbine produces the biggest axis rotation which is 790 rpm on 10 cm fin variation with average wind speed 10.4 m/s. The biggest torque load produced is 1.38 N.m on 10 cm fin length variation and average wind speed 10.4 m/s. The biggest mechanic power produced is 73.23 watt on 10 cm fin length variation and wind speed 10.4 m/s. The biggest electricity power produced is 54.54 watt on 13 cm fin length variation and wind speed 10.4 m/s. The maximum coefficient of power produced is 43.60% with tip speed ratio point of 3.89 on 13 cm length fin variation and wind speed 6.3 m/s. Keyword: horizontal wind turbine, propeller, coefficient of power, tip speed ratio.. viii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan atas kasih, karunia dan rahmat yang berlimpah dari Tuhan Yesus Kristus sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul “Unjuk Kerja Kincir Angin Propeler Tiga Sudu Berbahan Komposit, Berdiameter 1 m, Lebar Maksimum 12 cm Berjarak 18,5 cm dari Pusat Poros, dengan Variasi Panjang Sirip”. Laporan tugas akhir ini merupakan salah satu persyaratan bagi para mahasiswa/mahasiswi untuk dapat menyelesaikan jenjang pendidikan S1 pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Dalam penyusunan skripsi ini penulis banyak menerima bantuan, semangat dan doa dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa syukur dan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada : 1.. Sudi Mungkasi S.Si., M.Math.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.. 2.. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin.. 3.. Doddy Purwadianto, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir. 4.. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis.. 5.. Seluruh staf Fakultas Sains dan Teknologi atas kerja sama dan dukungan kepada penulis untuk dapat menyelesaikan laporan tugas akhir.. ix.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 6.. Vincentius Sarpana dan Maria Setyarti, S.Pd. sebagai orang tua dari penulis, serta Felix Ade Agusta Kurniawan dan Agnes Cyntia Hapsari sebagai saudara dari penulis yang selalu berdoa, mendukung secara material dan yang lain – lain kepada penulis.. 7.. Teman-teman seperjuangan Andy Prabowo dan Anselmus Suryawan terima kasih untuk dukungan pembuatan kincir angin ini.. 8.. Teman-teman seangkatan (Damar, Sano, Robertus, Puput Suntoro, Septian, Juanda, Yerikho, Andra, Anggi). Terima kasih atas bantuan dan semangatnya dalam penyelesaian kincir ini.. 9.. Rekan – rekan mahasiswa Teknik Mesin, angkatan 2012 khususnya, yang telah memberi saran, kritik, dan dukungan kepada penulis dalam penyelesaian Skripsi ini.. 10. Semua pihak yang tidak mungkin disebut satu per satu, yang telah berperan serta membantu penulis untuk dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulis menyadari masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki dalam penulisan skripsi ini, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritikan yang membangun untuk menyempurkan skripsi. Akhir kata seperti penulis harapkan semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi para pembacanya.. Yogyakarta, 08 Juni 2017. Penulis. x.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR SIMBOL. Simbol. Keterangan. ........................................ Massa jenis (kg/m3) ........................................ Jari-jari kincir (m) ....................................... Luas penampang (m2) ........................................ Kecepatan angin (m/s) ....................................... Kecepatan sudut (rad/s) ........................................ Kecepatan putar rotor (rpm) ....................................... Gaya pengimbang (N) ........................................ Torsi (Nm) Pin ..................................... Daya angin (watt) Po ...................................... Daya listrik (watt) Pout ................................... Daya kincir (watt) ..................................... tip speed ratio Cp ...................................... Koefisien daya (%) ....................................... massa udara (kg) Ek ...................................... Energi kinetik (Joule) ........................................ Volume (m3) ....................................... Tegangan (Volt) ........................................ Arus (Ampere) ........................................ Panjang (m) ........................................ Waktu (s). xi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL............................................................................................. i TITTLE PAGE ....................................................................................................... ii HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................. iii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ILMIAH ................................................ v LEMBAR PERNYATAAN PUBLLIKASI KARYA ILMIAH .......................... vi ABSTRAK ............................................................................................................ vii ABSTRACT ........................................................................................................... viii KATA PENGANTAR .......................................................................................... ix DAFTAR SIMBOL .............................................................................................. xi DAFTAR ISI ......................................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv DAFTAR TABEL ................................................................................................ xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah.................................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................... 3 1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................................ 3 1.4 Batasan Masalah.............................................................................................. 4 1.5 Manfaat Penelitian .......................................................................................... 5 BAB II DASAR TEORI 2.1 Energi Angin ................................................................................................... 6 2.1.1 Jenis Angin............................................................................................ 8 2.2 Kincir Angin ................................................................................................... 10 2.2.1 Jenis Kincir ........................................................................................... 11 2.3 Rumus Perhitungan ......................................................................................... 16 2.3.1 Energi Kinetik ....................................................................................... 16 2.3.2 Daya Angin ........................................................................................... 17 2.4 Komposit ......................................................................................................... 21 2.4.1 Fasa Penyusun Kompisit ....................................................................... 22 2.5 Fiberglass ........................................................................................................ 29 2.6 Resin Epoksi ................................................................................................... 31 2.7 Tinjauan Pustaka ............................................................................................. 31 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Diagram Penelitian .......................................................................................... 33 3.2 Alat dan Bahan ................................................................................................ 34 3.3 Desain Kincir .................................................................................................. 40 3.4 Pembuatan Sudu / Blade Kincir Angin ........................................................... 41 3.4.1 Alat dan Bahan ...................................................................................... 41 3.4.2 Proses Pembuatan Sudu / Blade ............................................................ 42 3.5 Langkah Penelitian .......................................................................................... 46. xii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Pengujian ....................................................................................... 48 4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan .................................................................. 51 4.2.1 Perhitungan Daya Angin ....................................................................... 51 4.2.2 Perhitungan Torsi .................................................................................. 51 4.2.3 Perhitungan Daya Kincir Mekanis ........................................................ 52 4.2.4 Perhitungan Daya Listrik ...................................................................... 52 4.2.5 Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr) ......................................................... 53 4.2.6 Perhitungan Koefisiean Daya (Cp) ....................................................... 53 4.3 Data Hasil Perhitungan ................................................................................... 54 4.4 Grafik Hasil Perhitungan................................................................................. 57 4.4.1 Grafik Hubungan antara Putaran Poros Kincir (n) dan Beban Torsi (F) pada Tiga Variasi Kecepatan Angin dengan Panjang Sirip 10 cm ........ 57 4.4.2 Grafik Hubungan antara Putaran Poros Kincir (n) dan Beban Torsi (F) pada Tiga Variasi Kecepatan Angin Dengan Panjang Sirip 13 cm ....... 58 4.4.3 Grafik Hubungan antara Daya Kincir Mekanis ( dan Beban Torsi (F) pada Tiga Variasi Kecepatan Angin Dengan Panjang Sirip Sirip 10 cm ............................................................................................ 59 4.4.4 Grafik Hubungan antara Daya Kincir Mekanis ( dan Beban Torsi (F) pada Tiga Variasi Kecepatan Angin Dengan Panjang Sirip 13 cm .................................................................................................... 61 4.4.5 Grafik Hubungan antara Daya Listrik ( ) dan Beban Torsi (F) Untuk Tiga Variasi Kecepatan Angin dengan Panjang Sirip 10 cm ..... 62 4.4.6 Grafik Hubungan antara Daya Listrik ( ) dan Beban Torsi (F) pada Tiga Variasi Kecepatan Angin dengan Panjang Sirip 13 cm ........ 63 4.4.7 Grafik Hubungan antara Koefisien Daya ( ) dan Tip Speed Ratio (tsr) pada Tiga Variasi Kecepatan Angin Dengan Panjang Sirip 10 cm ......................................................................................................... 64 4.4.8 Grafik Hubungan antara Koefisien Daya ( ) dan Tip Speed Ratio (tsr) pada Tiga Variasi Kecepatan Angin Dengan Panjang Sirip 13 cm ......................................................................................................... 65 4.4.9 Grafik Perbandingan antara Panjang Sirip 10 cm dan 13 cm dalam Hubungan Koefisien Daya ( ) dengan Tip Speed Ratio (tsr) pada Kecepatan Angin 6,3 m/s ..................................................................... 66 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ..................................................................................................... 68 5.2 Saran ................................................................................................................ 69 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 70. xiii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR GAMBAR. Gambar 2.1. Angin Laut .......................................................................................8. Gambar 2.2. Angin Darat .....................................................................................8. Gambar 2.3. Angin Lembah ................................................................................9. Gambar 2.4. Angin Gunung ..............................................................................10. Gambar 2.5. Contoh Kincir Propeller Tiga Sudu ................................................12. Gambar 2.6. Contoh Kincir American Multi Blade ............................................12. Gambar 2.7. Contoh Kincir Angin Dutch Four Arm ..........................................13. Gambar 2.8. Contoh Kincir Angin Quet Revolution...........................................14. Gambar 2.9. Contoh Kincir Angin Wepower......................................................15. Gambar 2.10 Contoh Kincir Angin Darrieus Wind Turbine ................................15 Gambar 2.11 Contoh Kincir Angin Savonius Wind Turbine ...............................16 Gambar 2.12 Hubungan Antara Koefisien Daya dan Tip Speed Ratio ................20 Gambar 2.13 Contoh Komponen Bahan Komposit..............................................22 Gambar 2.14 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Bentuk Matriksnya .................23 Gambar 2.15 Contoh Particulate Composites ......................................................25 Gambar 2.16 Contoh Fibre Composites ...............................................................26 Gambar 2.17 Contoh Structural Composites Laminate .......................................28 Gambar 2.18 Contoh Structural Composites Sanwich Panel...............................28 Gambar 2.19 Contoh Fiberglass ...........................................................................29 Gambar 2.20 Contoh Resin Epoksi ......................................................................31 Gambar 3.1. Diagram alir metode penelitian kincir angin ..................................33. Gambar 3.2. Sudu Kincir ...................................................................................35. Gambar 3.3.a Dudukan Sudu ....................................................................................... 35 Gambar 3.3.b Kincir Angin .......................................................................................... 35 Gambar 3.4. Blower ............................................................................................36. Gambar 3.5. Tachometer .....................................................................................36. Gambar 3.6. Timbangan Digital ..........................................................................37. Gambar 3.7. Anemometer ....................................................................................38. Gambar 3.8. Voltmeter ........................................................................................38. xiv.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Gambar 3.9. Ampermeter ....................................................................................39. Gambar 3.10 Skema Pembebanan Lampu ............................................................39 Gambar 3.11 Desain kincir ...................................................................................40 Gambar 3.12 Proses Pemotongan Pipa .................................................................42 Gambar 3.13 Proses Menggambar Cetakan pada Pipa.........................................43 Gambar 3.14 Proses Pelapisan Sudu dengan Aluminium Foil .............................44 Gambar 4.1. Grafik Hubungan antara Putaran Poros Kincir (n) dan Beban Torsi (F) Kincir Angin Propeler Tiga Sudu, Bahan Komposit, Dia. 1 m, Lebar Maksimum Sudu 12 cm pada Jarak 18,5 cm dari Pusat Poros dengan Variasi Panjang Sirip 10 cm ................... 58. Gambar 4.2. Grafik Hubungan antara Putaran Poros Kincir (n) dan Beban Torsi (F) Kincir Angin Propeler Tiga Sudu, Bahan Komposit, Dia. 1 m, Lebar Maksimum Sudu 12 cm pada Jarak 18,5 cm dari Pusat Poros dengan Variasi Panjang Sirip 13 cm ........................... 59. Gambar 4.3. Grafik Hubungan antara Daya Kincir Mekanis ( dan Beban Torsi (F) Kincir Angin Propeler Tiga Sudu, Bahan Komposit, Dia. 1 m, Lebar Maksimum Sudu 12 cm pada Jarak 18,5 cm dari Pusat Poros dengan Variasi Panjang Sirip 10 cm ........................... 60. Gambar 4.4. Grafik Hubungan antara Daya Kincir Mekanis ( dan Beban Torsi (F) Kincir Angin Propeler Tiga Sudu, Bahan Komposit, Dia. 1 m, Lebar Maksimum Sudu 12 cm pada Jarak 18,5 cm dari Pusat Poros dengan Variasi Panjang Sirip 13 cm ........................... 61. Gambar 4.5. Grafik Hubungan antara Daya Listrik ( ) dan Beban Torsi (F) Kincir Angin Propeler Tiga Sudu, Bahan Komposit, Dia. 1 m, Lebar Maksimum Sudu 12 cm pada Jarak 18,5 cm dari Pusat Poros dengan Variasi Panjang Sirip 10 cm ....................................62. Gambar 4.6. Grafik Hubungan antara Daya Listrik ( ) dan Beban Torsi (F) Kincir Angin Propeler Tiga Sudu, Bahan Komposit, Dia. 1 m, Lebar Maksimum Sudu 12 cm pada Jarak 18,5 cm dari Pusat Poros dengan Variasi Panjang Sirip 13 cm ....................................63. Gambar 4.7. Grafik Hubungan antara Koefisien Daya ( ) dan Tip Speed Ratio (tsr) Kincir Angin Propeler Tiga Sudu, Bahan Komposit, Dia. 1 m, Lebar Maksimum Sudu 12 cm pada Jarak 18,5 cm dari Pusat Poros dengan Variasi Panjang Sirip 10 cm ........................... 64. Gambar 4.8. Grafik Hubungan antara Koefisien Daya ( ) dan Tip Speed Ratio (tsr) Kincir Angin Propeler Tiga Sudu, Bahan Komposit, Dia. 1 m, Lebar Maksimum Sudu 12 cm pada Jarak 18,5 cm dari Pusat Poros dengan Variasi Panjang Sirip 13 cm ................... 65. Gambar 4.9 Grafik Perbandingan antara Panjang Sirip 10 cm dan 13 cm pada Hubungan Koefisien Daya ( ) dengan Tip Speed Ratio (tsr) xv.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Kincir Angin Propeler Tiga Sudu, Bahan Komposit, Dia. 1 m, Lebar Maksimum Sudu 12 cm pada Jarak 18,5 cm dari Pusat Poros dengan Variasi Kecepatan Angin 6,3 m/s ............................ 67. xvi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR TABEL. Tabel 2.1 Tingkat Kecepatan Angin......................................................................7 Tabel 2.2 Contoh Jenis dan Karakteristik Material Komposit ............................24 Tabel 2.3 Typical Properties of Reinforcing Fiber .............................................27 Tabel 2.4 Sifat-sifat Dari Berbagai Jenis Fiberglass ...........................................30 Tabel 2.5 Komposisi Kimia Jenis – Jenis Fiberglass ..........................................30 Tabel 3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu ........................................................41 Tabel 4.1 Data Pengujian Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 10 cm dan Kecepatan Angin 6,3 m/s ....................................................................48 Tabel 4.2 Data Pengujian Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 13 cm dan Kecepatan Angin 6,3 m/s ....................................................................48 Tabel 4.3 Data Pengujian Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 10 cm dan Kecepatan Angin 8,2 m/s ....................................................................49 Tabel 4.4 Data Pengujian Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 13 cm dan Kecepatan Angin 8,2 m/s ....................................................................49 Tabel 4.5 Data Pengujian Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 10 cm dan Kecepatan Angin 10,3 m/s ..................................................................50 Tabel 4.6 Data Pengujian Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 13 cm dan Kecepatan Angin 10,3 m/s ..................................................................50 Tabel 4.7 Data Perhitungan Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 10 cm dan Kecepatan Angin 6,3 m/s .............................................................54 Tabel 4.8 Data Perhitungan Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 10 cm dan Kecepatan Angin 8,2 m/s .............................................................55 Tabel 4.9 Data Perhitungan Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 10 cm dan Kecepatan Angin 10,3 m/s ...........................................................55 Tabel 4.10 Data Perhitungan Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 13 cm dan Kecepatan Angin 6,3 m/s .............................................................56 Tabel 4.11 Data Perhitungan Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 13 cm dan Kecepatan Angin 8,2 m/s .............................................................56 Tabel 4.12 Data Perhitungan Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 13 cm dan Kecepatan Angin 10,4 m/s ...........................................................57. xvii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah Kebutuhan energi di Indonesia pada era modern ini sudah menjadi kebutuhan pokok bagi kelangsungan hidup masyarakat. Salah satu energi yang sangat sering digunakan untuk kehidupan sehari – hari yaitu energi listrik. Namun untuk saat ini kebutuhan energi listrik di Indonesia belum bisa terpenuhi hingga ke seluruh pelosok negeri. Padahal teknologi – teknologi yang berkembang saat ini hampir seluruhnya menggunakan sumber dari energi listrik. Contoh sederhana saja, gadget yang banyak digunakan oleh masyarakat tersebut menggunakan pasokan energi listrik. Sampai alat transportasi terkini pun banyak yang beralih menggunakan pasokan energi listrik. Mulai dari mobil hingga kereta cepat semua beralih menggunakan pasokan energi listrik. Sumber daya alam yang banyak digunakan saat masih pada energi minyak, gas, dan batubara, yang semakin menipis dan sifatnya butuh waktu ratusan tahun untuk memperbaruinya. Kesadaran masyarakat untuk penghematan energi ini pun juga dirasa masih kurang. Maka dari itu perlunya penekanan untuk beralih menggunakan energi terbarukan. Energi terbarukan yaitu energi yang dapat diperoleh berulang – ulang dan bersifat berkelanjutan karena dapat diperoleh kapan saja dan senantiasa tersedia di alam raya. Contoh energi terbarukan yaitu energi yang diperoleh dari sinar surya, angin, aliran air, dan gas bumi. Oleh. 1.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2. karena itu banyak para ahli yang menciptakan teknoligi pengembangan dari energi terbarukan ini. Di Indonesia sendiri memiliki banyak peluang untuk mengembangkan energi terbarukan khususnya energi yang bersumber dari angin. Kita patut bersyukur karena di negara kita ini memiliki bentang pantai yang sangat panjang, sehingga banyak peluang untuk mendapatkan sumber energi dari angin. Di sini penulis tertarik untuk mengembangkan energi terbarukan khusunya energi angin untuk mendapat pasokan listrik agar dapat membantu memenuhi kebutuhan energi listrik masyarakat. Dengan kincir angin, energi listrik dapat diperoleh dari energi angin yang ada. Menurut jenisnya, kincir angin dibagi menjadi dua jenis yaitu, kincir angin poros horisontal dan kincir angin poros vertikal. Pada penelitian ini, penulis ingin meneliti kincir angin poros horizontal yang berjenis propeller dengan sudu berbahan komposit. Karakterisitk komposit yang ringan, kuat, dan juga mampu menopang beban yang cukup besar sehingga dirasa cocok untuk penelitian kali ini. Dengan kincir yang memiliki 3 sudu dan berdiameter 1 m dan juga menggunakan variasi penambahan sirip yang dipasang di ujung sudu, penulis ingin mencari berapa besar daya dan torsi yang didapat dibanding dengan kincir tanpa variasi sirip..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3. 1.2 Perumusan Masalah Permasalahan yang dapat dirumuskan untuk penelitian ini adalah : 1.. Diperlukan bentuk atau tipe kincir angin yang cocok dan mampu mengkonversi energi angin dengan efisiensi secara maksimal.. 2.. Memaksimalkan potensi energi angin yang ada di Indonesia dengan kincir angin yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.. 3.. Menggunakan bahan komposit dalam pembuatan sudu.. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dilaksanakannya penelitian ini adalah sebagai berikut : 1.. Membuat dan merancang kincir angin poros horisontal tiga sudu berbahan komposit dengan diameter 1 m, lebar maksimum sudu 12 cm pada jarak antar poros 18,5 cm dari pusat poros, dengan variasi panjang sirip 10 cm dan 13 cm pada setiap ujung sirip.. 2.. Mengetahui unjuk kerja kincir angin poros horisontal tiga sudu dari masing – masing kecepatan angin dan variasi panjang sirip untuk mengetahui : a) Unjuk kerja rpm b) Unjuk kerja Torsi c) Unjuk kerja Daya Kincir Mekanis d) Unjuk kerja Daya Listrik.. 3.. Mengetahui nilai tip speed ratio (tsr) dan Koefisien daya (Cp) dari kincir angin tersebut..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 4. 4.. Membandingkan hasil dari unjuk kerja kincir angin poros horisontal yang didapat dari variasi panjang sirip.. 1.4 Batasan Masalah Batasan-batasan yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1.. Kincir angin propeler tiga sudu menggunakan desain bilah dari potongan pipa pvc 8 inch, berbahan komposit berdiameter 1 m, berat masing – masing sudu adalah 210 gram, lebar maksimum 12 cm berjarak 18,5 cm dari pusat poros, dengan variasi panjang sirip 10 cm dan 13 cm.. 2.. Dilakukan 3 variasi kecepatan angin yaitu pada kecepatan angin 10 m/s , 8 m/s, dan 6 m/s. dan juga variasi panjang sirip yaitu 13 cm dan 10 cm.. 3.. Penelitian dilaksanakan dengan cara meletakkan sistem kincir di depan blower 15 HP 1450 rpm dan volume 2250 m3/m.. 4.. Penelitian dilaksanakan di laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma.. 1.5 Manfaat Penelitian Kegunaan yang diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1.. Bisa menjadi lahan informasi bagi masyarakat yang membutuhkan energi alternatif selain energi dengan menggunakan fosil..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 5. 2.. Dapat menjadi referensi bagi masyarakat yang daerahnya berpotensi dengan energi angin agar bisa mengembangkan energi terbarukan dengan menggunakan bantuan angin.. 3.. Dapat menambah literatur (pustaka) mengenai kincir angin yang dapat dikembangkan sebagai pembangkit listrik dan bagi energi terbarukan, khususnya energi terbarukan dengan menggunakan bantuan angin..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB II DASAR TEORI. 2.1 Energi Angin Angin merupakan sumber daya alam terbarukan dan melimpah. Angin adalah udara yang bergerak karena adanya perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tekanan udara tinggi ke tekanan udara yang lebih rendah. Perbedaan tekanan ini diakibatkan karena perbedaan penerimaan dan penyerapan panas matahari oleh bumi. Udara yang terkena panas akan memuai dan menjadi lebih ringan sehingga naik. Hal ini mengaikibatkan tekanan udara akan turun karena udaranya berkurang. Sedangkan udara dingin akan mengalir ke tempat yang bertekanan udara rendah. Udara menyusut menjadi lebih berat dan turun ke permukaan tanah dan udara berubah menjadi panas lagi sehingga kembali naik. Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara dingin disebut dengan konveksi. Energi angin dimanfaatkan sebagai sumber Pembangkit Listrik Tenaga Angin (PLTA) dengan memanfaatkan turbin angin atau kincir angin. Cara kerjanya cukup sederhana, angin memutar kincir angin yang kemudian memutar rotor pada generator yang dipasang dibagian belakang kincir angin, sehingga akan menghasilkan listrik dan biasanya disimpan dengan menggunakan baterai. Syarat dan kondisi angin yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik dapat dilihat pada Tabel 2.1.. 6.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 7. Tabel 2.1 Tingkat Kecepatan Angin Tingkat Kecepatan Angin 10 meter diatas Permukaan Tanah Kelas. Kecepatan angin. Angin. (m/d). 1. 0.00 – 0.02. ------------------------------------------------. 2. 0.3 – 1.5. Angin bertiup, asap lurus keatas.. 3. 1.6 – 3.3. Kondisi Alam di Daratan. Asap bergerak mengikuti arah angin. Wajah terasa ada angin, daun-daun bergoyang. 4. 3.4 – 5.4. 5. 5.5 – 7.9. 6. 8.0 – 10.7. 7. 10.8 – 13.8. 8. 13.9 – 17.1. 9. 17.2 – 20.7. 10. 20.9 – 24.4. 11. 24.5 – 28.4. 12. 28.5 – 32.5. Dapat menimbulkan kerusakan parah.. 13. 32.6 – 42.3. Tornado. pelan, petunjuk arah angin bergerak. Debu dijalan, kertas berterbangan, ranting pohon bergoyang. Ranting pohon bergoyang, bendera berkibar. Ranting pohon besar bergoyang, air kolam berombak kecil. Ujung pohon melengkung, hembusan angin terasa ditelinga. Dapat mematahkan ranting pohon, jalan berat melawan arah angin. Dapat mematahkanranting pohon, rumah rubuh. Dapat merubuhkan pohon, dapat menimbulkan kerusakan.. Sumber : http://www.kincirangin.info/pdf/kondisi-angin.pdf, diakses Oktober 2016 Batas minimum untuk menggerakan kincir adalah angin kelas 3 dan batas maksimumnya adalah angin kelas 8 sehingga dapat menghasilkan energi listrik..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 8. 2.1.1. Jenis Angin Jenis – jenis angin antara lain :. 1.. Angin laut. Gambar 2.1 Angin Laut Sumber : http://imangeografi10.blogspot.co.id, diakses Oktober 2016 Angin laut adalah angin yang berhembus dari laut menuju daratan dan seringkali terjadi saat siang hari. Hal ini terjadi karena udara di permukaan daratan mengalami pemanasan lebih cepat dibandingkan udara di permukaan laut, sehingga tekanan udara di permukaan daratan lebih rendah dibandingkan udara di permukaan laut seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.1. 2.. Angin darat. Gambar 2.2 Angin Darat Sumber : http://imangeografi10.blogspot.co.id, diakses Oktober 2016.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 9. Angin darat adalah angin yang berhembus dari daratan menuju lautan dan sering kali angin darat terjadi saat malam hari. Hal ini terjadi karena temperatur udara di permukaan laut lebih tinggi dibandingkan temperatur udara di permukaan daratan seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.2. 3.. Angin lembah. Gambar 2.3 Angin lembah Sumber : http://imangeografi10.blogspot.co.id, diakses Oktober 2016 Angin lembah adalah angin yang berhembus dari lembah menuju gunung dan sering kali terjadi saat siang hari di sekitar pegunungan. Hal ini terjadi karena udara di permukaan gunung mengalami pemanasan lebih cepat dibandingkan udara di permukaan lembah, sehingga tekanan udara di permukaan gunung menjadi lebih rendah dibandingkan di permukaan lembah seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.3..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 10. 4.. Angin gunung. Gambar 2.4 Angin Gunung Sumber : http://imangeografi10.blogspot.co.id, diakses Oktober 2016 Angin gunung adalah angin yang berhembus dari gunung menuju lembah dan sering kali terjadi saat malam hari di sekitar pegunungan. Hal ini terjadi karena udara di permukaan gunung mengalami pendinginan lebih cepat dibandingkan udara di permukaan lembah, sehingga tekanan udara di permukaan lembah menjadi lebih rendah dibandingkan udara di permukaan gunung seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.4.. 2.2 Kincir Angin Kincir angin adalah alat yang mampu bergerak dengan energi angin untuk dirubah menjadi energi mekanik. Kincir angin dulu awalnya banyak dijumpai di negara – negara Eropa khususnya Denmark dan Belanda yang pada saat itu banyak digunakan untuk irigasi, menumbuk hasil pertanian, penggilingan gandum, dan pembangkit tenaga listrik hingga saat ini terus dikembangkan. Secara umum, menurut porosnya kincir angin digolongkan menjadi dua jenis, yaitu kincir angin poros horisontal dan kincir angin poros vertikal..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 11. 2.2.1. Jenis Kincir Kincir angin dapat dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu :. 1.. Turbin Angin Sumbu Horisontal (TASH) / Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) Turbin angin atau kincir angin sumbu horisontal memiliki sumbu utama. yang sejajar dengan permukaan tanah, dan arah poros utama sesuai dengan arah datangnya angin. Turbin ini terdiri dari sebuah menara, sebuah kincir yang dipasang di ujung menara, dan generator yang dipasang bersama kincir. Keunggulan dari kincir angin sumbu horisontal adalah : a. Mampu mengkonversi energi angin saat kecepatan tinggi. b. Mampu mengkonversi energi angin pada kecepatan tinggi. c. Memiliki faktor keamanan yang baik karena posisi sudu yang berada dipuncak menara. d. Material yang digunakan lebih sedikit. e. Memiliki efisiensi yang tinggi. Kelemahan dari kincir angin sumbu horisontal adalah : a. Biaya pemasangan lebih mahal dibandingkan dengan kincir angin sumbu vertical. b. Proses pembuatan dan pemasangan kincir angin sumbu horizontal cukup sulit karena memiliki konstruksi yang tinggi. c. Riskan apabila dipasang di daerah padat penduduk..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 12. Beberapa jenis kincir angin horizontal yang sudah umum dikenal dan dikembangkan : a.) Kincir Angin Propeler Tiga Sudu. Gambar 2.5 Contoh Kincir Propeler Tiga Sudu Sumber : https://repository.usd.ac.id/, diakses Oktober 2016 b.) Kincir Angin America Multi Blade. Gambar 2.6 Contoh Kincir American Multi Blade Sumber : http://en.wikipedia.org/wiki/File:, diakses Oktober 2016.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 13. c.) Kincir Angin Dutch Four Arm. Gambar 2.7 Contoh Kincir Angin Dutch Four Arm Sumber : http://en.wiktionary.org/wiki/windmill, diakses Oktober 2016 2.. Turbi Angin Sumbu Vertikal (TASV) / Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) Turbin angin atau kincir angin sumbu vertikal ini adalah salah satu kincir. angin yang arah posisi porosnya tegak lurus dengan datangnya angin atau sering kali dipahami bahwa jenis kincir seperti ini dapat mengkonversi tenaga angin dari segala arah. Keunggulan dari kincir angin jenis VAWT adalah : a.. Dapat menerima angin dari segala arah.. b.. Memiliki torsi yang besar walaupun putaran porosnya rendah.. c.. Mampu bekerja pada putaran yang rendah.. d.. Memiliki luasan frontal yang besar karna dalam perhitungan luasan berbentuk persegi panjang.. Kelemahan dari kincir angin jenis VAWT adalah : a.. Bekerja pada angin rendah, sehingga energi yang dihasilkan sangat kecil..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 14. b.. Pemasangan kincir angin poros vertikal yang rendah membuat resiko kecelakaan yang besar bagi manusia.. c.. Sudu yang mampu mendapatkan energi angin dinamakan downwind dan sudu yang menolak angin dinamakan upwind, sudu bagian ini cenderung menghambat putaran poros.. d.. Dari desainnya, berat poros dan sudu yang bertumpu pada bantalan (bearing) menjadi suatu beban tambahan dari beberapa desain kincir angin poros vertikal yang ada. Beberapa jenis kincir angina vertikal yang sudah umum dikenal dan. dikembangkan : a.) Kincir Angin Quet Revolution. Gambar 2.8 Contoh Kincir Angin Quet Revolution Sumber : http://www.bdonline.co.uk, diakses Oktober 2016.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 15. b.) Kincir Angin Wepower. Gambar 2.9 Contoh Kincir Angin Wepower Sumber : http://www.alternativeconsumer.com, diakses Oktober 2016 c.) Kincir Angin Darrieus Wind Turbine. Gambar 2.10 Contoh Kincir Angin Darrieus Wind Turbine Sumber : https://en.wikipedia.org, diakses Oktober 2016.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 16. d.) Kincir Angin. Gambar 2.11 Contoh Kincir Angin Savonius Wind Turbine Sumber : www.pinterest.com, diakses Oktober 2016. 2.3 Rumus Perhitungan Rumus perhitungan yang digunakan untuk mengetahui unjuk kerja kincir angin adalah :. 2.3.1. Energi Kinetik Energi Kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda akibat. pergerakan benda tersebut, yang dapat dirumuskan sebagai berikut : (1). dimana : : massa udara : kecepatan angin. ⁄.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 17. 2.3.2 Daya Angin Daya Angin. adalah daya yang tersedia oleh angin, dimana daya ini. berbanding lurus dengan pangkat tiga kecepatannya dan dapat dirumuskan sebagai berikut : (2). dimana: : daya yang tersedia pada angin : luas penampang sudu ⁄. : massa jenis udara ⁄. : kecepatan angin 1.. Torsi Torsi. adalah hasil perkalian besarnya gaya pembebanan. panjang lengan torsinya. dengan. sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut : (3). dimana: : torsi : gaya pembebanan : panjang lengan torsi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 18. 2.. Daya Kincir Daya Kincir. adalah daya yang dihasilkan oleh kincir akibat adanya. angin yang ditangkap oleh sudu kincir sehingga sudu kincir bergerak melingkar. Daya yang dihasilkan oleh sudu kincir yang berputar adalah : (4) Untuk menentukan kecepatan sudut, digunakan persamaan :. ⁄. Dengan demikian daya yang dihasilkan oleh kincir angin dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :. dimana: : daya yang dihasilkan kincir : torsi : putaran poros kincir : kecepatan sudut. ⁄.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 19. 3.. Daya Listrik Daya listrik adalah besarnya energi yang mengalir atau diserap oleh alat. setiap detik, dirumuskan sebagai berikut : (5). Dimana : : daya listrik : tegangan listrik : arus listrik 4.. Tip Speed Ratio Tip Speed Ratio adalah perbandingan antara kecepatan di ujung sudu. kincir angin dengan kecepatan anginnya sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut : (6). dimana : : tip speed ratio : kecepatan putar poros kincir angin : jari – jari sudu kincir angin : kecepatan angin. ⁄.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 20. 5.. Koefisien Daya Koefisien Daya (Cp) adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan. oleh kincir angin dengan daya yang tersedia oleh angin sehingga bisa dirumuskan sebagai berikut :. (7). dimana : : koefisien daya : daya yang dihasilkan oleh kincir angin : daya yang tersedia oleh angin Hubungan koefisien daya. dengan tip speed ratio. dari berbagai. jenis kincir angin adalah 59%. Menurut Albert Betz, teorinya tersebut dinamakan dengan Betz Limit dengan grafik sebagai berikut :. Gambar 2.12 Hubungan Antara Koefisien Daya dan Tip Speed Ratio Sumber : www.windturbine-performance.com, diakses Oktober 2016.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 21. 2.4 Komposit Secara umum komposit diartikan sebagai paduan dari dua atau lebih material yang tidak saling bercampur yang hasilnya membentuk sifat karakteristik material yang baru sehingga menghasilkan material yang memiliki sifat lebih baik dari material penyusunnya. .. Analoginya, material A digabungkan dengan material B membentuk. paduan material A-B yang memberikan karakteristik material yang baru, lebih baik dari material A dan B yang tidak saling bercampur. Contoh sederhananya, misalkan pengecoran bangunan dengan menggunakan semen, apabila ditambah dengan menggunakan besi beton neser akan lebih kokoh daripada hanya menggunakan semen saja ataupun besi beton neser saja. Kelebihan komposit : 1. Massa jenis rendah (ringan). 2. Perbandingan kekuatan dan berat yang menguntungkan. 3. Lebih kuat (stiff), ulet (tough), dan tidak getas. 4. Tahan terhadap cuaca dan korosi. 5. Mudah diproses (dibentuk). Kekurangan : 1. Tidak tahan terhan beban kejut (shock) dan crash (tabrak) dibandingkan dengan metal. 2. Kurang elastis dan lebih sulit dibentuk secara plastis..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 22. Gambar 2.13 Contoh Komponen Bahan Komposit. 2.4.1. Fasa Penyusun Komposit Suatu komposit tersusun atas 2 fasa, yaitu :. 1.. Matriks Dalam struktur komposit bahwa matriks bisa berasal dari bahan polimer,. logam, maupun keramik. Matriks secara umum berfungsi untuk mengikat serat menjadi satu struktur komposit. Matriks sendiri memiliki fungsi sebagai berikut : a.. Mengikat serat menjadi satu struktur.. b.. Melindungi serat dari kerusakan akibat kondisi lingkungan.. c.. Menstransfer dan mendistribusikan beban ke serat.. d.. Menyumbangkan beberapa sifat seperti, kekakuan, ketangguhan dan ketahanan listrik..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 23. Berdasarkan matriksnya, komposit dapat dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu : a.) Polymer Matrix Composites Komposit Matriks Polimer merupakan jenis komposit yang sering digunakan. Komposit jenis ini menggunakan suatu polimer berbahan resin sebagai matriksnya. Kelebihan dari komposit jenis ini adalah mudah dibentuk mengikuti profil yang digunakan, memiliki ketangguhan yang baik, dan lebih ringan dibanding jenis komposit yang lainnya. b.) Metal Matirx Composites Komposit. Matriks. Logam. merupakan. jenis. komposit. yang. menggunakan suatu logam seperti aluminium sebagai matriksnya. Kelebihan dari jenis komposit ini adalah tahan terhadap temperatur tinggi, memiliki kekuatan tekan dan geser yang baik, dan tidak menyerap kelembapan. c.) Ceramic Matrix Composites Komposit. Matriks. Keramik. merupakan. jenis. komposit. yang. menggunakan bahan keramik sebagai penguatnya. Kelebihan dari jenis ini adalah memiliki kekuatan dan ketangguhan yang baik, tahan terhadap korosi, dan tahan terhadap temperatur tinggi.. Gambar 2.14 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Bentuk Matriksnya Sumber : yudiprasetyo53.wordpress.com, diakses Oktober 2016.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 24. 2.. Reinforcement Reinforcement memiliki fungsi untuk meningkatkan kekuatan dan. kekakuan matrik. Penguatan ini biasanya dalam bentuk serat (fiber), atau serbuk. Serat yang sering digunakan dalam pembuatan komposit antara lain serat E – Glass, Boron (unsur non logam berupa serbuk abu dan lainnya), Karbon, Aramid, Keramik dan lain sebagainya. Tabel 2.2 Contoh Jenis dan Karakteristik Material Komposit. Apabila menggunakan fiber sebagai penguat, fiber yang digunakan harus mempunyai diameter yang lebih kecil dari diameter matriksnya namun harus lebih kuat dari matriksnya dan harus mempunyai kekuatan tarik yang tinggi. Sedangkan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 25. matriks yang digunakan juga harus memiliki modulus elastisitas yang lebih rendah daripada fiber, mempunyai ikatan yang bagus antara matriks dan fiber dan biasanya secara umum yang digunakan adalah polimer dan logam. Matriks yang dipadukan dengan fiber itu sendiri berfungsi sebagai : a.. Pemisah antara fiber dan juga mencegah timbulnya perambatan retak dari suatu fiber ke fiber lain.. b.. Penjepit fiber.. c.. Melindungi fiber dari kerusakan permukaan.. d.. Berfungsi sebagai media dimana tekanan dari luar yang diaplikasikan pada komposit, ditransmisikan dan didistribusikan ke fiber.. Berdasarkan jenisnya, penguat dibagi menjadi 3 jenis sebagai berikut : a.) Particulate Composite. Gambar 2.15 Contoh Particulate Composites Sumber : www.studyblue.com, diakses Oktober 2016.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 26. Material komposit pertikel terdiri dari satu atau lebih partikel yang tersuspensi di dalam matriks dari matriks lainnya. Partikel logam dan non – logam dapat digunakan sebagai matriks. b.) Fibre Composite Penguat Berupa Serat merupakan komposit yang terdiri dari satu lamina atau satu lapisan yang menggunakan penguat berupa serat (fiber). Serat yang digunakan berupa serat kaca, serat karbon, serat aramid dan masih banyak yang lainnya. Serat ini dapat disusun secara acak maupun orientasi tertentu, bahkan dapat pula dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman.. Gambar 2.16 Contoh Fibre Composites Sumber : www.studyblue.com, diakses Oktober 2016.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 27. Setiap jenis serat mempunyai karakteristik tersendiri, berikut ini contoh jenis bahan yang mempengaruhi kekuatan serat : Tabel 2.3 Typical Properties of Reinforcing Fiber.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 28. c.) Structural Composite Penggabungan Komposit terdiri dari, minimal dua material berbeda yang direkatkan bersama – sama. Proses pelapisan dilakukan dengan mengkombinasikan aspek terbaik dari masing – masing lapisan untuk mendapat bahan yang berguna.. Gambar 2.17 Contoh Structural Composites Laminate Sumber : www.fao.org, diakses Oktober 2016. Gambar 2.18 Contoh Structural Composites Sanwich Panel Sumber : www.acmgf.com, diakses Oktober 2016.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 29. 2.5 Fiberglass Adalah kaca cair. yang. ditarik. menjadi serat tipis. dengan garis. tengah sekitar 0,005 mm – 0,01 mm. Serat ini dapat dipintal menjadi benang atau ditenun menjadi kain, yang kemudian diresapi dengan resin sehingga menjadi bahan yang kuat dan tahan korosi.. Gambar 2.19 Contoh Fiberglass Sifat – sifat dari fiberglass yaitu sebagai berikut : 1.. Tahan korosi.. 2.. Tensile strength cukup tinggi.. 3.. Density cukup rendah.. 4.. Resisten terhadap dingin dan panas..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 30. Tabel 2.4 Sifat – sifat Dari Berbagai Jenis Fiberglass. Keuntungan dari penggunaan fiberglass sebagai berikut : 1.. Tahan terhadap korosi.. 2.. Biaya murah.. Beberapa jenis fiberglass antara lain sebagai berikut : 1.. E-glass. 2.. C-glass. 3.. S-glass. Tabel 2.5 Komposisi Kimia Jenis – Jenis Fiberglass.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 31. 2.6 Resin Epoksi Epoksida adalah senyawa eter siklik dengan cincin yang memiliki tiga anggota. Struktur dasar dari epoksida terdiri dari sebuah atom oksigen yang diikat oleh dua atom karbon berdekatan yang berasal dari hidrokarbon. Tegangan dari ketiga anggota tersebut membuat senyawa epoksida menjadi lebih reaktif daripada senyawa eter siklik.. Gambar 2.20 Contoh Resin Epoksi Sumber : www.slideshare.net, diakses Oktober 2016. 2.7 Tinjauan Pustaka Pada penelitian kincir angin poros horizontal berbahan komposit, diameter 100 cm dengan variasi penambahan sirip pada ujung sudu. Pengujian dilakukan dengan wind tunnel menghasilkan koefisien daya tertinggi 29,5% pada tip speed ratio 5. Diperoleh dengan model kincir angin bersudut 34o, menurut Isiodorus (2013). Selain itu, pada Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XII (SNTTM XII) di Bandar Lampung (Doddy Purwadianto dan Trio Pordomuan) dengan judul “Pengaruh Posisi Sirip Sudu Terhadap Karakteristik Kincir Angin.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 32. Petani Garam di Pantai Utara Jawa“ dengan model kincir angin sudu plat datar bersirip, diameter 80 cm, ukuran sirip 3 cm x 7 cm, jumlah sudu 2 dengan 4 variasi posisi sirip sudu ( 10o, 20o, 30o, 40o ) di depan wind tunnel menghasilkan koefisien daya maksimum sebesar 21% dengan posisi sirip 10o pada kecepatan angin sekitar 7 m/detik..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 33. BAB III METODE PENELITIAN. 3.1 Diagram Penelitian Langkah kerja dalam penelitian ini meliputi perencanaan kincir hingga analisis data. Langkah kerja dalam penelitian ini terlihat pada gambar diagram alir seperti yang ditunjukan dalam Gambar 3.1. Mulai. Konsultasi dan Studi. Perancangan kincir angin jenis propeller. Pembuatan kincir angin jenis propeller. TIDAK BAIK. Pengujian kincir angin  kecepatan angin  putaran poros kincir  tegangan  arus listrik  pembebanan kincir angin. BAIK Pengambilan data. Pengolahan data. Pembahasan dan Laporan. Gambar 3.1 Diagram alir metode penelitian kincir angin.. 33.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 34. Ada tiga jenis perlakuan metode untuk melakukan penelitian ini, yaitu : 1.. Penelitian Kepustakaan Penelitian kepustakaan dilakukan dengan membaca literatur – literatur. yang berhubungan dengan penulisan tugas akhir ini serta dapat dipertanggung jawabkan kebenarannya. 2.. Pembuatan Alat Pembuatan alat uji kincir angin tipe ini dilakukan di Laboratorium. Konversi Energi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Kincir yang sudah dibuat dipasang pada wind tunnel dan motor listrik sebagai sumber tenaga untuk menghasilkan tenaga angin untuk memutar kincir. 3.. Pengamatan Secara Langsung Metode observasi ini dilakukan dengan mengamati secara langsung. terhadap objek yang diteliti yaitu kincir angin sumbu horisontal pada wind tunnel.. 3.2 Alat dan Bahan Model kincir angin horisontal ini d i b u a t dengan bahan dasar komposit serat e – glass dengan 5 lapisan yang di susun secara teratur dan cara pembuatannya memerlukan cetakan yang sudah dibuat menggunakan bahan pipa PVC dan dengan diameter kincir 100 cm.. 34.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 35. 1.. Sudu kincir angin.. Gambar 3.2 Sudu Kincir Ukuran panjang sudu kincir menentukan daerah sapuan angin yang menerima energi angin sehingga dapat membuat dudukan sudu atau turbin berputar. Semua sudu memiliki bentuk, ukuran, dan berat yang sama, sudu kincir angin yang dibuat dapat dilihat pada Gambar 3.2. 2.. Dudukan Sudu. Gambar 3.3.a Dudukan Sudu.. Gambar 3.3.b Kincir Angin.. Dudukan sudu merupakan sebuah komponen yang berfungsi untuk pemasangan sudu dan juga untuk mengatur kemiringan sudu. Dudukan sudu ini memiliki dua belas buah lubang untuk pemasangan sudu dan untuk mengatur.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 36. kemiringan sudu dengan cukup memutar kemiringan plat dudukan sudu. Posisi plat dudukan dapat disesuaikan dengan kebutuhan yang diperlukan, seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.3.a. 3.. Fan Blower. Gambar 3.4 Blower Fan blower berfungsi untuk menggantikan energi angin agar dapat memutar kincir angin, fan blower dengan power sebesar 15 Hp, seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.4. 4.. Tachometer. Gambar 3.5 Tachometer.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 37. 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 data yang dibaca alat ini, seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.5. 5.. Timbangan Digital. Gambar 3.6 Timbangan Digital Timbangan Digital digunakan untuk mengetahui beban generator pada saat kincir angin berputar. Timbangan digital ini diletakan pada bagian lengan generator, seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.6..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 38. 6.. Anemometer. Gambar 3.7 Anemometer Anemometer berfungsi untuk mengukur atau menentukan kecepatan angin. Selain mengukur kecepatan angin, alat ini juga dapat mengukur besarnya tekanan angin, cuaca, dan tinggi gelombang laut, seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.7. 7.. Voltmeter. Gmbar 3.8 Voltmeter Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan yang dihasilkan kincir angin oleh setiap variasinya, seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.8..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 39. 8.. Amperemeter. Gambar 3.9 Ampermeter Ampermeter digunakan untuk mengukur arus yang dihasilkan oleh kincir angin dengan setiap variasinya, seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.9. 9.. Pembebanan. Gambar 3.10. Skema Pembebanan Lampu..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 40. Pembebanan yang dilakukan dengan menggunakan lampu bermaksud untuk mengetahui performa kincir angin. Variasi voltase lampu yang diberikan bermaksud supaya data yang dihasilkan lebih bervariasi. Gambar pembebanan lampu seperti ditunjukkan oleh Gambar 3.10 Pembebanan lampu.. 3.3 Desain Kincir Desain kincir angin yang dibuat seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.11. Gambar tersebut menunjukan bahwa kincir angin yang dibuat panjang diameternya berukuran 100 cm dengan lebar maksimum sudu 12 cm.. 2 cm. 18,5 cm 50 cm. 2 cm. 2 cm. Gambar 3.11 Desain kincir..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 41. 3.4 Pembuatan Sudu (Blade) Kincir Angin 3.4.1. Alat dan Bahan Pembuatan sebuah sudu merupakan proses yang dilakukan secara bertahap. serta membutuhkan alat dan bahan, seperti yang ditunjukkan oleh Tabel 3.1. Tabel 3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu. ALAT. BAHAN. Mesin Bor. Pipa 8 Inchi. Mesin Gerinda Tangan. Katalis. Ampelas. Resin. Timbangan. Serat gelas. Kertas Karton. Aluminium foil. Kuas. Plat Aluminium. Gergaji Besi Gunting Gelas Ukur.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 42. 3.4.2 Proses Pembuatan Sudu Dalam proses pembuatan sudu dilakukan dengan beberapa tahapan, tahapan – tahapan pembuatan sudu seperti berikut : 1.. Pembuatan Cetakan Pipa PVC a. Memotong Pipa PVC 8 inchi dengan Panjang 50 cm.. Gambar 3.12 Proses Pemotongan Pipa Pipa PVC 8 inchi berfungsi sebagai mal / cetakan dari proses pembuatan sudu kincir angin yang mana bahan yang digunakan adalah komposit. Proses memotong menggunakan gerinda dengan panjang pipa yang diinginkan adalah 50 cm. Setelah pipa dipotong, kemudian pipa di belah dua. Hal ini bertujuan pada saat pembentukan pipa dengan mal kertas agar lebih mudah dilakukan dan Pipa yang digunakan adalah Pipa PVC Wavin D 8 inchi, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 3.12..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 43. b. Membentuk Mal / Cetakan Kertas. Mal atau cetakan kertas mempermudah pembentukan pipa menjadi sebuah sudu. Mal ditempelkan pada pipa kemudian pipa ditandai sesuai dengan mal menggunakan spidol. c. Membentuk pipa dengan mal kertas.. Gambar 3.13 Proses Menggambar Cetakan pada Pipa 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 3.13. d. Menghaluskan Pipa PVC Setelah pipa yang telah dibentuk sesuai dengan bentuk dari mal kertas, kemudian pinggiran pipa dihaluskan. Hal ini bertujuan untuk mencapai sebuah presisi ukuran dan estetika dari pipa. 2.. Pembuatan Sudu (Komposit) a. Pelapisan Cetakan Pipa PVC Setelah cetakan dari pipa PVC telah siap, kemudian dilanjutkan pada tahap kedua yaitu pembuatan sudu. Sebelum perpaduan dari resin dan katalis dioleskan dipermukaan cetakan, mal pipa PVC dilapisi dengan allumunium.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 44. foil. Hal ini bertujuan agar cetakan dengan sudu yang telah jadi tidak menempel pada cetakan, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 3.14.. Gambar 3.14 Proses Pelapisan Sudu dengan Alluminium Foil b. Pencampuran Resin dan Katalis Pencampuran resin dan katalis dilkakukan didalam wadah / gelas. Katalis berfungsi untuk mengeraskan campuran sedangkan resin adalah bahan yang dikeraskan. c. Pembuatan Sudu Dalam membuat sebuah sudu dengan bahan komposit yang terdiri dari resin, katalis, dan serat kaca. Proses pembuatan sudu dilakukan secara berulang dan cepat. Karena penulis mengharapkan sebuah sudu yang jadi nantinya terdiri dari lima lapis serat kaca. Di antara lapisan kedua dan ketiga serat kaca diberikan sebuah plat allumunium pada pangkal sudu yang berukuran 2 cm x 6 cm. Pemberian sebuah plat pada lapisan serat kaca bertujuan untuk menambah kekuatan pada pangkal sudu terhadap gaya tekan yang diberikan oleh baut untuk pemasangan sudu pada dudukan sudu..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 45. Langkah – langkah pembuatan sudu sebagai berikut : a.) Mengoleskan campuran resin dan katalis pada permukaan pipa cetakan yang telah dilapisi allumunium foil menggunakan kuas. b.) Menempelkan lapisan pertama serat kaca pada cetakan yang telah dioleskan campuran resin dan katalis. c.) Mengoleskan campuran resin dan katalis pada lapisan serat kaca pertama. d.) Menempelkan lapisan kedua serat kaca kedua. e.) Mengoleskan campuran resin dan katalis pada lapisan serat kaca kedua. f.) Menempelkan plat alumuium diantara lapisan kedua dan ketiga serat kaca. g.) Menempelkan lapisan ketiga serat kaca. h.) Mengoleskan campuran resin dan katalis pada lapisan ketiga serat kaca. i.) Menempelkan lapisan keempat serat kaca. j.) Mengoleskan campuran resin dan katalis pada lapisan keempat serat kaca. k.) Menempelkan lapisan kelima serat kaca. l.) Mengoleskan campuran resin dan katalis pada lapisan kelima serat kaca..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 46. d. Pengeringan Sudu Setelah proses pembuatan sudu selesai dilakukan, kemudian sudu dikeringkan dengan cara diangin – anginkan saja dan jangan dijemur dibawah sinar matahari secara langsung. Proses pengeringan yang dilkukan diangin – anginkan saja memerlukan waktu 2 – 3 jam. e. Finishing Sudu Proses. finishing. sudu. meliputi. :. pemotongan,. penghalusan,. penimbangan berat sudu. Penimbangan berat sudu yang dimaksud adalah menyamakan berat sudu menjadi 215 gram untuk satu sudunya ditimbang dengan menggunakan timbangan duduk digital. f. Pembuatan Lubang Baut Pembuatan lubang pada sudu dilakukan menggunakan bor dengan diameter lubang baut 10 mm.. 3.5 Langkah Penelitian Langkah yang dilakukan sebelum pengambilan data penelitian adalah pemaasangan kincir angin di depan fan blower dan pemasangan komponen poros penghubung kincir angin dengan sistem pembebanan lampu yang berada di bagian belakang kincir angin. Proses pengambilan data kecepatan angin, putaran poros (rpm), tegangan, arus listrik, dan pembebanan kincir angin ada beberapa hal yang perlu dilakukan yaitu : 1.. Poros kincir dihubungkan dengan mekanisme pembebanan lampu.. 2.. Memasang sudu pada dudukan sudu..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 47. 3.. Memasang anemometer pada tiang di depan kincir angin untuk mengukur kecepatan angin.. 4.. Memasang timbangan digital pada lengan generator.. 5.. Memasang generator pada poros kincir angin.. 6.. Merangkai pembebanan lampu pada generator.. 7.. Jika sudah siap, fan blower dihidupkan untuk memutar kinicir.. 8.. Percobaan pertama kincir angin tiga sudu dengan kecepatan angin 10 m/s, percobaan kedua dengan kecepatan 8 m/s, percobaan ketiga dengan kecepatan angin 6 m/s.. 9.. Untuk mengatur kecepatan angin dalam terowongan angin dengan cara memundurkan jarak gawang kincir angin terhadap fan blower agar dapat menentukan variasi kecepatan angin.. 10. Bila kecepatan angin dan variasi beban telah sesuai dengan yang diinginkan, maka pengukuran dapat dilakukan dengan membaca massa pengimbang yang terukur pada timbangan digital. 11. Mengukur kecepatan angin dengan menggunakan anemometer dan kecepatan kincir angin dengan mengunakan tachometer. 12. Mengamati pengambilan data penelitian selama waktu yang telah ditentukan..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN. 4.1 Data Hasil Pengujian Tabel 4.1 Data Pengujian Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 10 cm dan Kecepatan Angin 6,3 m/s. NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. Kec. Angin. Putaran Kincir. Tegangan. m/s 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3. n (rpm) 611 593 586 579 557 527 500 489 479 462 454 442 408 338 310. Volt 41,20 38,60 36,80 35,90 35,00 33,50 32,80 30,50 29,80 28,70 27,60 25,60 22,50 17,60 13,40. Gaya Pengimbang Ampere F (gram) 0,00 120 0,18 150 0,25 180 0,39 210 0,50 240 0,61 260 0,73 300 0,79 310 0,87 330 0,97 350 1,08 370 1,14 380 1,19 400 1,22 420 1,26 440 Arus. Tabel 4.2 Data Pengujian Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 13 cm dan Kecepatan Angin 6,3 m/s. NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. Kec. Angin. Putaran Kincir. Tegangan. m/s 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3. n (rpm) 620 595 589 578 565 558 544 539 521 508 492 472 468 450 380. Volt 41,40 40,90 38,80 34,70 34,00 33,90 32,70 30,60 28,90 26,80 24,10 23,30 21,30 16,60 15,80. 48. Gaya Pengimbang Ampere F (gram) 0,00 100 0,13 140 0,25 160 0,39 200 0,48 230 0,59 260 0,73 290 0,80 310 0,86 320 0,93 340 0,99 360 1,09 370 1,14 390 1,21 400 1,23 430 Arus.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 49. Tabel 4.3 Data Pengujian Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 10 cm dan Kecepatan Angin 8,2 m/s. NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. Kec. Angin. Putaran Kincir. Tegangan. m/s 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2. n (rpm) 682 673 640 626 612 580 569 552 546 530 510 490 465 435 392. Volt 46,80 45,80 44,10 42,80 40,50 37,80 36,60 35,20 34,30 33,70 31,50 30,30 27,00 26,90 23,20. Gaya Pengimbang Ampere F (gram) 0,00 120 0,11 140 0,22 170 0,33 220 0,42 240 0,53 270 0,63 290 0,75 320 0,85 330 0,96 350 1,08 380 1,15 400 1,25 410 1,29 430 1,39 470 Arus. Tabel 4.4 Data Pengujian Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 13 cm dan Kecepatan Angin 8,2 m/s. NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. Kec. Angin. Putaran Kincir. Tegangan. m/s 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2. n (rpm) 702 673 657 639 613 590 582 578 535 527 495 485 473 430 336. Volt 48,00 45,70 43,10 42,90 41,90 39,10 38,30 37,50 36,00 32,70 29,20 28,90 28,30 26,60 22,30. Gaya Pengimbang Ampere F (gram) 0,00 120 0,12 150 0,22 170 0,33 200 0,44 220 0,54 240 0,64 280 0,74 300 0,85 310 0,99 340 1,04 350 1,18 380 1,24 400 1,34 420 1,44 440 Arus.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 50. Tabel 4.5 Data Pengujian Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 10 cm dan Kecepatan Angin 10,3 m/s. NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. Kec. Angin. Putaran Kincir. Tegangan. m/s 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4. n (rpm) 790 764 743 710 690 675 650 645 630 610 583 570 546 528 485. Volt 52,20 51,20 49,40 46,80 46,10 44,80 43,50 42,80 41,50 39,80 37,80 36,60 35,80 34,30 33,60. Gaya Pengimbang Ampere F (gram) 0,00 110 0,14 150 0,26 190 0,40 230 0,56 260 0,69 290 0,81 300 0,95 340 1,08 370 1,19 390 1,29 420 1,36 460 1,43 480 1,55 500 1,61 520 Arus. Tabel 4.6 Data Pengujian Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 13 cm dan Kecepatan Angin 10,3 m/s. NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. Kec. Angin. Putaran Kincir. Tegangan. m/s 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4. n (rpm) 777 748 720 700 680 672 655 630 615 600 580 550 525 500 470. Volt 53,40 51,20 50,00 48,50 47,00 44,90 43,30 42,60 41,60 40,80 39,60 38,40 37,30 35,20 34,30. Gaya Pengimbang Ampere F (gram) 0,00 100 0,15 140 0,29 180 0,44 220 0,56 240 0,69 270 0,82 290 0,92 320 1,02 350 1,12 370 1,23 400 1,34 430 1,43 460 1,47 480 1,59 500 Arus.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 51. 4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan Dalam pengolahan data yang digunakan beberapa asumsi untuk mempermudah pengolahan dan perhitungan data sebagai berikut : a. Percepatan gravitasi bumi b. Massa jenis udara. = 1,18. c. Luas penampang. = 0,785. = 9,81. ⁄. ⁄. 4.2.1 Perhitungan Daya Angin Sebagai contoh perhitungan di bawah ini menggunakan data pengujian kincir angin tiga sudu dengan variasi panjang sirip 10 cm dan kecepatan angin 6,3 ⁄ . Maka diketahui bahwa massa jenis udara penampang. = 0,785. , dan kecepatan angin. = 1,18 = 6,3. ⁄. , luas. ⁄ . Sehingga dapat. dihitung daya angina sebesar : ⁄ ⁄. Jadi daya angin yang dihasilkan sebesar 116 watt.. 4.2.2 Perhitungan Torsi Sebagai contoh perhitungan diambil dari pengujian yang dilakukan besar torsi dapat kita hitung. Diambil dari Table 4.1 pada pengujian kesepuluh. Dari data diperoleh besaran gaya. = 3,43 N dan jarak lengan torsi ke poros sebesar.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 52. 0,27 m, maka torsi dapat dihitung :. Jadi torsi yang dihasilkan sebesar 0,93 N.m.. 4.2.3 Perhitungan Daya Kincir Mekanis Sebagai contoh perhitungan diambil dari Table 4.1 pada pengujian kesepuluh diperoleh putaran poros. sebesar 462 rpm, dan torsi yang telah. diperhitungkan pada sub bab 4.2.2 sebesar. = 0,93 N.m, maka besarnya daya. kincir dapat dihitung :. Jadi daya kincir yang diperoleh sebesar 44,85 watt.. 4.2.4 Perhitungan Daya Listrik Sebagai contoh perhitungan daya listrik diambil dari Tabel 4.1 pada pengujian kesepuluh. Diperoleh tegangan sebesar 28,70 volt dan arus sebesar 0,97 ampere, maka daya listrik dapat dihitung :.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 53. Jadi Daya listrik yang dihasilkan sebesar 27,84 watt.. 4.2.5 Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr) Sebagai contoh perhitungan diambil dari Table 4.1 pada pengujian kesepuluh diperoleh putaran poros kincir angin sebesar 462 rpm, jari–jari kincir angin sebesar. = 0,5 m, dan kecepatan angin sebesar 6,3 m/s, maka tip speed. ratio dapat dihitung :. = = 3,84 Jadi tip speed ratio yang diperoleh sebesar 3,84.. 4.2.6 Perhitungan Koefisien Daya Sebagai contoh perhitungan diambil dari perhitugan di atas yakni, daya angin pada sub bab 4.2.1 sebesar 116 watt dan daya yang dihasilkan kincir angin pada sub bab 4.2.3 sebesar 44,85 watt, maka koefisien daya dapat dihitung :. Jadi koefisien daya yang diperoleh sebesar 38,71 %.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 54. 4.3 Data Hasil Perhitungan Parameter yang telah didapat dari penelitian diolah dengan software Microsoft Excel untuk menampilkan tabel dan grafik hubungan antara beban torsi dan putaran poros kincir mekanis. , grafik hubungan antara torsi. , grafik hubungan antara torsi. dan daya kincir. dan daya listrik. grafik hubungan antara tip speed ratio (tsr) dan koefisien daya. , dan Pada Tabel. 4.7, Tabel 4.8, Tebel 4.9, Tabel 4.10, Tabel 4.11, dan Tabel 4.12 menampilkan data hasil perhitungan untuk setiap variasi panjang sirip dan kecepatan angin.. Tabel 4.7 Data Perhitungan Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 10 cm dan Kecepatan Angin 6,3 m/s. NO.. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. Gaya Kecepatan Pengimbang Sudut N 1,18 1,47 1,77 2,06 2,35 2,55 2,94 3,04 3,24 3,43 3,63 3,73 3,92 4,12 4,32. rad/s 63,98 62,10 61,37 60,63 58,33 55,19 52,36 51,21 50,16 48,38 47,54 46,29 42,73 35,40 32,46. Torsi. Daya Angin. N.m 0,32 0,40 0,48 0,56 0,64 0,69 0,79 0,82 0,87 0,93 0,98 1,01 1,06 1,11 1,17. Pin (watt) 116 116 116 116 116 116 116 116 116 116 116 116 116 116 116. Daya Kincir Tip Speed Daya Listrik Tegangan Mekanis Ratio Pout (watt) 20,34 24,67 29,26 33,73 37,08 38,01 41,61 42,05 43,84 44,85 46,59 46,59 45,27 39,38 37,83. P (watt) 0,00 6,95 9,20 14,00 17,50 20,44 23,94 24,10 25,93 27,84 29,81 29,18 26,78 21,47 16,88. TSR 5,08 4,93 4,87 4,81 4,63 4,38 4,16 4,06 3,98 3,84 3,77 3,67 3,39 2,81 2,58. Volt 41,20 38,60 36,80 35,90 35,00 33,50 32,80 30,50 29,80 28,70 27,60 25,60 22,50 17,60 13,40. Arus. Koefisien Daya. Ampere 0,00 0,18 0,25 0,39 0,50 0,61 0,73 0,79 0,87 0,97 1,08 1,14 1,19 1,22 1,26. Cp (%) 17,55 21,29 25,25 29,11 32,00 32,80 35,91 36,29 37,84 38,71 40,21 40,21 39,07 33,98 32,65.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 55. Tabel 4.8 Data Perhitungan Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 10 cm dan Kecepatan Angin 8,2 m/s. Gaya Kecepatan Sudut NO. Pengimbang. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. N 1,18 1,37 1,67 2,16 2,35 2,65 2,84 3,14 3,24 3,43 3,73 3,92 4,02 4,22 4,61. rad/s 71,42 70,48 67,02 65,55 64,09 60,74 59,59 57,81 57,18 55,50 53,41 51,31 48,69 45,55 41,05. Torsi. Daya Angin. N.m 0,32 0,37 0,45 0,58 0,64 0,72 0,77 0,85 0,87 0,93 1,01 1,06 1,09 1,14 1,24. Pin (watt) 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255. Daya Kincir Tip Speed Daya Listrik Tegangan Mekanis Ratio Pout (watt) 22,70 26,13 30,18 38,20 40,74 43,44 45,77 48,99 49,98 51,45 53,75 54,36 52,88 51,88 51,10. P (watt) 0,00 5,04 9,70 14,12 17,01 20,03 23,06 26,40 29,16 32,35 34,02 34,85 33,75 34,70 32,25. TSR 4,35 4,30 4,09 4,00 3,91 3,70 3,63 3,52 3,49 3,38 3,26 3,13 2,97 2,78 2,50. Arus. Volt 46,80 45,80 44,10 42,80 40,50 37,80 36,60 35,20 34,30 33,70 31,50 30,30. Ampere 0,00 0,11 0,22 0,33 0,42 0,53 0,63 0,75 0,85 0,96 1,08 1,15. 27,00 26,90 23,20. 1,25 1,29 1,39. Koefisien Daya Cp (%) 8,88 10,23 11,81 14,95 15,95 17,00 17,91 19,18 19,56 20,14 21,04 21,28 20,70 20,31 20,00. Tabel 4.9 Data Perhitungan Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 10 cm dan Kecepatan Angin 10,4 m/s. NO.. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. Gaya Kecepatan Pengimbang Sudut N 1,08 1,47 1,86 2,26 2,55 2,84 2,94 3,34 3,63 3,83 4,12 4,51 4,71 4,91 5,10. rad/s 82,73 80,01 77,81 74,35 72,26 70,69 68,07 67,54 65,97 63,88 61,05 59,69 57,18 55,29 50,79. Torsi. Daya Angin. N.m 0,29 0,40 0,50 0,61 0,69 0,77 0,79 0,90 0,98 1,03 1,11 1,22 1,27 1,32 1,38. Pin (watt) 521 521 521 521 521 521 521 521 521 521 521 521 521 521 521. Daya Kincir Tip Speed Daya Listrik Tegangan Mekanis Ratio Pout (watt) 24,10 31,79 39,16 45,29 49,76 54,30 54,09 60,83 64,66 65,99 67,92 72,73 72,69 73,23 69,95. P (watt) 0,00 7,17 12,84 18,72 25,82 30,91 35,24 40,66 44,82 47,36 48,76 49,78 51,19 53,17 54,10. TSR 3,98 3,85 3,74 3,57 3,47 3,40 3,27 3,25 3,17 3,07 2,94 2,87 2,75 2,66 2,44. Arus. Volt 52,20 51,20 49,40 46,80 46,10 44,80 43,50 42,80 41,50 39,80 37,80 36,60. Ampere 0,00 0,14 0,26 0,40 0,56 0,69 0,81 0,95 1,08 1,19 1,29 1,36. 35,80 34,30 33,60. 1,43 1,55 1,61. Koefisien Daya Cp (%) 4,62 6,10 7,51 8,69 9,55 10,42 10,38 11,67 12,40 12,66 13,03 13,95 13,95 14,05 13,42.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 56. Tabel 4.10 Data Perhitungan Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 13 cm dan Kecepatan Angin 6,3 m/s. NO.. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. Gaya Kecepatan pengimbang sudut N 0,98 1,37 1,57 1,96 2,26 2,55 2,84 3,04 3,14 3,34 3,53 3,63 3,83 3,92 4,22. rad/s 64,93 62,31 61,68 60,53 59,17 58,43 56,97 56,44 54,56 53,20 51,52 49,43 49,01 47,12 39,79. Torsi. Daya angin. Daya kincir Tip speed Daya Listrik Tegangan mekanis ratio. N.m 0,26 0,37 0,42 0,53 0,61 0,69 0,77 0,82 0,85 0,90 0,95 0,98 1,03 1,06 1,14. Pin (watt) 116 116 116 116 116 116 116 116 116 116 116 116 116 116 116. Pout (watt) 17,20 23,11 26,14 32,06 36,04 40,24 43,76 46,35 46,24 47,91 49,13 48,44 50,63 49,93 45,32. P (watt) 0,00 5,32 9,70 13,53 16,32 20,00 23,87 24,48 24,85 24,92 23,86 25,40 24,28 20,09 19,43. tsr 5,15 4,95 4,90 4,80 4,70 4,64 4,52 4,48 4,33 4,22 4,09 3,92 3,89 3,74 3,16. Arus. Volt 41,40 40,90 38,80 34,70 34,00 33,90 32,70 30,60 28,90 26,80 24,10 23,30. Ampere 0,00 0,13 0,25 0,39 0,48 0,59 0,73 0,80 0,86 0,93 0,99 1,09. 21,30 16,60 15,80. 1,14 1,21 1,23. Koefisien Daya Cp (%) 14,84 19,94 22,56 27,67 31,11 34,73 37,77 40,00 39,91 41,35 42,40 41,81 43,69 43,09 39,12. Tabel 4.11 Data Perhitungan Tiga Sudu dengan Variasi Panjang Sirip 13 cm dan Kecepatan Angin 8,2 m/s. NO.. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. Gaya Kecepatan Pengimbang Sudut N 1,18 1,47 1,67 1,96 2,16 2,35 2,75 2,94 3,04 3,34 3,43 3,73 3,92 4,12 4,32. rad/s 73,51 70,48 68,80 66,92 64,19 61,78 60,95 60,53 56,03 55,19 51,84 50,79 49,53 45,03 35,19. Torsi. Daya Angin. N.m 0,32 0,40 0,45 0,53 0,58 0,64 0,74 0,79 0,82 0,90 0,93 1,01 1,06 1,11 1,17. Pin (watt) 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255. Daya Kincir Tip speed Daya Listrik Tegangan Mekanis ratio Pout (watt) 23,37 28,00 30,98 35,45 37,41 39,28 45,20 48,10 46,00 49,70 48,05 51,12 52,48 50,09 41,01. P (watt) 0,00 5,48 9,48 14,16 18,44 21,11 24,51 27,75 30,60 32,37 30,37 34,10 35,09 35,64 32,11. tsr 4,48 4,30 4,20 4,08 3,91 3,77 3,72 3,69 3,42 3,37 3,16 3,10 3,02 2,75 2,15. Arus. Volt 48,00 45,70 43,10 42,90 41,90 39,10 38,30 37,50 36,00 32,70 29,20 28,90. Ampere 0,00 0,12 0,22 0,33 0,44 0,54 0,64 0,74 0,85 0,99 1,04 1,18. 28,30 26,60 22,30. 1,24 1,34 1,44. Koefisien Daya Cp (%) 9,15 10,96 12,13 13,87 14,64 15,37 17,69 18,82 18,01 19,45 18,81 20,01 20,54 19,61 16,05.