PERANCANGAN SUDU TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL
TIPE LENZ DAYA POROS 45 WATT
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh :
WIRAMARTAS RACHMAT
07510011
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2012
ii
LEMBAR PENGESAHAN
PERANCANGAN SUDU TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL TIPE LENZ DAYA POROS 45 WATT
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada :
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin Program Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin
Telah Diperiksa & Disetujui Oleh :
Pembimbing I
( Ir. Trihono Sewoyo, MT )
Pembimbing II
( Ir. Ali Saifullah, MT )
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin
vii
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, kakak - kakak terbaik, adik
terbaik, sahabat - sahabat terbaik, pembimbing skripsi terbaik, dan figur
attachment terbaik. 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, Pembuatan dan Pengujian Sudu TurbinAngin Sumbu
Vertikal Type Lenz DayaPoros 45watt” setelah hampir setahun waktu berlalu.Satu
pelajaran penting yang penulis dapatkan adalah “Keberhasilan dalam menggapai harapan harus dimulai dengan langkah awal yang mungkin tidak akan mudah.”
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
perancangankonseptual produk.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih
setulus-tulusnya atas segala dukungan, bantuan, dan bimbingan dari beberapa pihak
viii
Penghargaan sudah selayaknya diberikan pada kedua orangtua penulis di
Tarakan ( Kalimantan timur ), mamaku (MasdaniahRachmat),yang telah
meminjamkan jantungnya untuk diri ini bernafas selama sembilan bulan serta
bertaruh nyawa demi melahirkanku, dan Papaku ( RachmatNasir, SE ), yang
telahmemberikanmasukan-masukan yang membuatpenulismengertiakanhal-hal
yang baru. Terima kasih atas segala doa, cinta, perhatian, serta pengertian yang
diberikan untuk penulis.
Selanjutnya, penghargaan penulis sampaikan kepada ( Ir. Trihono
Sewoyo, MT. ) dan ( Ir.Ali Saifullah, MT ) pembimbing skripsi terbaik yang
pernah ada, sekaligus konselor terbaik yang “menyadarkan” penulis bahwa hidup terlalu indah untuk disia - siakan danterusmemberisemangatdannasehat agar
terusmaumemberikan yang terbaik di kehidupanini. Di tengah kebingungan
penulis, dialah yang paling berperan dalam penentuan tema skripsi ini, sehingga
sudah sepatutnya, penulis mengucap syukur atas ketentuan-Nya mempertemukan
kami dalam penulisan skripsi ini. Terima kasih banyak untuk waktu, tenaga,
pikiran, serta curahan perhatian yang bapak berikan pada penulis. Tidak banyak
yang bisa penulis lakukan untuk membalas segenapkebaikanbapak sepanjang
waktu ini, salutuntukkeduadosen pembimbingku.
Selanjutnya untuk saudara – saudaraku, paman kudan tanteku( R.
Megasari, Rania Indah L, M. Kurniawan,PinkanUtami, Adam Kurniawan, Om
Badu, Tante Damra),yang tiada hentinya memberikan dukungan, baik dalam
bentuk moril maupun materi. Selain dari dukungan itu,tetanggaku menjadi
penyemangat tersendiri untuk memperoleh indeks prestasi yang lebih baik dari
ix
AMIN....Selanjutnya, penulis berikan penghargaan kepada ( Ir. Mulyono, MT
)selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin, ( Ir. Sudarman, MT ) selaku
DekanFakultasTeknikdandosenwalisayasendiri. sertaparadosenpembimbing
akademik Jurusan Teknik Mesin angkatan tahun 2007 curahan ilmu pengetahuan
selama masa studi dan bersedia menjadi pendengar atas keluh kesah penulis
selama menjalani masa studi.
Serta untuktemantemankuditarakan, Ardi, Anto Panjang, Icol, Danoi,
Tomo, Asnawi Kendor, Filman Kecil, Gustai Kering, Ismal Gendon dan teman
teman yang lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu oleh penulis,banyakhal
yang telahkalianberikan, doronganmotivasi, perhatianselamainiterimakasih!!
Untuk sahabat-sahabat penulis di Jurusan Teknik Mesin UMM, Kera
Nisem ( 07A) yang empat setengah tahun terakhir menemani penulis di saat
senang maupun sedih, teman – teman se-bimbingan ( anggotanya Pak Tri : Ulum
Oktavianto, Ananta Dedy Putraf, Rizqi Hadi’I, Rica Budi Valianto, Mashud Badarudin, Puja Kharisma, Dhita Angga Kusuma, Hendy Wahyu Oktavianto, Totok Sardianto, Arif Tri Cahyono, Muhammad Lutfi, Candra Fajar Prasetya,
Rizka Arif Bachtiar, Nur Aziz Riadi, teman – teman “ 2007” A yang lainnya yang
tak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih banyak atas kerja samanya
dalam penyelesaiaan tugas akhir ini dansegala bantuan teman – teman selama
menjalani masa studi dan waktu-waktu indah yang kita lalui bersama, serta
maafkan segala sikap saya yang tidak berkenan.
Tiada kata yang paling pantas untuk mengukir besarnya sumbangsih
teman - teman dalam penulisan Skripsi ini, tentunya ucapan terima kasih tidak
x
Penulis juga sangat berterima kasih kepada para pencipta lagu, dengan
lagu mereka penulis dapat menikmati alunan musik sambil menyelesaikan tulisan
skripsi ini serta terimakasih tarhadap Bill Gates, yang menciptakan Mirosoft yang
penulis gunakan untuk mengetikskripsi, juga kepada Thomas Alpha Edison, yang
telah menciptakan lampu yang menemani penulis membaca di malam hari,
penemu Modem sehingga penulis tidak perlu lagi mencari data ke warnet warnet
hingga larut malam, dan kepada penemu-penemu lainnya yang sangat berjasa,
bukan hanya untuk penulis, namun kepada semua pembuat skripsi didunia.
Akhirnya, untuk figur attachmentpenulis yang paling sering terlintas di
pikiran saat diri ini sedang tidak tahu harus berbuat apa dalam perjalanan
menyelesaikan tugas akhir ini ( Merk tidak di sebutkan).Terima kasih banyak
untuk segenap doa, motivasi, telinga yang selalu setia mendengar segala keluh
kesah penulis, serta untuk setiap usaha yang dilakukan demi memenuhi
harapan-harapan penulis. Banyak hal yang terjadi selama lima tahun terakhir, keceriaan
dan air mata.Semoga akhirnya dapat mendewasakan kita ( berdua, bertiga,
berempat, berlima, etc). Untuk pertemuan kita dan apa pun kehendak-Nya, akan
arah hubungan kita selanjutnya.Penulis kembali mengucap syukur, yakin itu
adalah bagian dari rencana sempurna-Nya.
Skripsi ini penulis persembahkan untuk setiap individu yang pernah
mengecap manisnya cinta, dan lebih khusus, untuk mereka yang juga merasakan
pahit getirnya pengalaman hidup karena cinta. Ingatlah, bahwa rasa pahit itu ada
dimaksudkan agar kita dapat mengenali rasa manis. “Ya Rabb kami, tiadalah
Engkau menciptakan sesuatu dengan sia-sia … “ (Q.S. Al-Baqarah:191). Semoga
xi
sekalian. Kritik, saran, pertanyaan, atau apa pun berkaitan dengan skripsi ini dapat
dialamatkan ke accounte-mail penulis (rmartas@yahoo.com ).
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
xii
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
LEMBAR KONSULTASI/ASISTENSI ... iii
LEMBAR SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT...iv
ABSTRAKSI INDONESIA ... v
ABSTRAKSI INGGRIS ... vi
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... xii
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR GAMBAR. ... xiii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 LatarBelakang ... 1 1.2 RumusanMasalah ... 2 1.3 TujuanPerancangan ... 2 1.4 Manfaat Perancangan ... 3 1.5 BatasanMasalah ... 3 1.6 Konsep Perancangan ... 3
1.6.1 Turbin Angin 3 Sudu Tipe Lenz ... 4
1.6.1.1 Penentuan Kebutuhan Pengguna ... 4
1.6.1.2 Desain Turbin Angin Tipe Lenz ... 4
1.6.1.2.1 Sudu ... 5
1.6.1.2.2 Rib ... 5
1.6.1.2.3 Poros ... 7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Angin ... 8
2.2 Turbin Angin ... 15
xiii
2.2.1.1 Kelebihan TASH ... 16
2.2.1.2 Kelemahan TASH ... 16
2.2.2 Turbin Angin Sumbu Vertikal (TASV) ... 17
2.2.2.1 Kelebihan TASV ... 19
2.2.2.2 Kelemahan TASV ... 20
2.3 Bagian Bagian Turbin Angin Sumbu Vertikal Tipe Lenz ... 20
2.3.1 Blade ... 20
2.3.2 Sayap ... 22
2.3.3 Poros ... 24
2.4 Perencanaan Blade Turbin Lenz ... 24
2.4.1 Kecepatan Sudut (Angular Velocity) ... 26
2.4.2 Gaya Hambat (Drag Force) ... 27
2.4.3 Torsi (Torque) ... 27
2.4.4 Kecepatan Liniear Ujung Sudu (Tip Velocity)... 28
2.4.5 Putaran Rotor Blade ... 29
2.5 Generator ... 31
2.6 Battery ... 32
BAB III PERANCANGAN BLADE TURBIN ANGIN TIPE LENZ 3.1 Penentuan Daya Lampu ... 33
3.2 Penentuan Daya Generator ... 35
3.3 Perhitungan Dimensi Sudu Turbin Lenz ... 37
3.3.1 Dimensi Sayap Blade ... 39
3.3.2 Kecepatan Sudut (Angular Velocity) ... 41
3.3.3 Gaya Hambat (Drag Force) ... 42
3.3.4 Torsi (Torque) ... 43
3.3.5 Kecepatan Liniear Ujung Sudu (Tip Velocity)... 44
3.3.6 Putaran Rotor Blade ... 44
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan ... 47
xiv DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN GAMBAR DESAIN RIWAYAT HIDUP NASKAHPUBLIKASI POSTER
xv
DAFTAR TABEL
2.1 Kecepatan dan fenomena angin ... 9
2.2 Syarat –syaratkondisidanangin ... 10
2.3 Dataklimatologi ... 12
xvi
DAFTAR GAMBAR
1.1 TurbinAngin 3 SuduTipe Lenz ... 4
1.2 Sudu Lenz... ... 5
1.3 Rib dan Penutup rib... ... 6
1.4 DesainSudutKemiringanSayapTurbinLenz...6
1.5 Poros Tengah Pada Blade... . 7
2.1 Turbin Angin Sumbu Horisontal... ... 16
2.2 Turbin Angin Sumbu Vertikal...18
2.3 Perbandingan Arah Angin Pada Turbin Angin ”Sumbu Horisontal Dengan Turbin Angin Sumbu vertikal Lenz”... ... 19
2.4 Blade... . 21
2.5 TitikKeseimbanganTurbin.. ... 22
2.6 DimensiSayap ... 23
2.7 Rib ... 23
2.8 Susunan Generator Fluksi Aksial ... 31
2.9 Diameter Dan TinggiBlade Turbin ... 39
3.1 DimensiSayap ... 40
DAFTAR PUSTAKA
1. Adam F, “Perancangan dan Pembuatan Turbin Angin Sumbu Vertikal
Model Helix Daya 100 Watt sebagai Alternatif Penerangan Jalan Umum”
2003
2. Badan Meteorologi dan geofisika “Stasiun Klimatologi Karang Ploso”.
3. Cahyo. Fajar,dkk ”Perancangan, Pembuatan Dan Pengujian Turbin
Angin Tipe Helix Untuk Lampu Penerangan Jalan” 2011.
4. Piggot H, "The Permanent Magnet Generator (PMG): A Manual for
Manufacturers and Developers", Scoraige Wind Electric, 2001.
5. Ramdani. “Analisa Tower Jenis Guyed Tilt Up Pada Turbin Angin Sumbu
Vertikal Sudu Tipe Helix Dengan Program Berbasis F.E.M” 2011.
6. Reksoatmodjo T “Vertical-Axis Differential Drag Windmill”, Oktober 2, 2004
7. Steven Fahey, “Basic Principles Of The Homemade Axial Flux
Alternator”, 2006.
8. Sularso, “Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin”, Edisi 3 Erlangga Jakarta, 1987.
9. Toomey M, “Individual Trade Study for Table Energy System”, February 29, 2008.
10. Wakil El, “Power Plant Technology”, Mc Graw-Hill,Inc.,USA,1987. 11. http://en.m.wikipedia.org/wiki/vertical_axis_wind_turbine
13. http://www.e-dukasi.net/index.php?mod=script&cmd=Bahan%20Belajar/Modul%20Onl ine/view&id=132&uniq=all 14. http://id.wikipedia.org/wiki/Angin 15. http://id.wikipedia.org/wiki/Kincir_angin 16. http://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_angin 17. http://id.m.wikipedia.org/wiki/torsi 18. http://mimpiximajinasi.blogspot.com/2009/12/tenaga-angin.html 19. http://www.daviddarling.info/encyclopedia/H/AE_hub_height.html 20. http://www.windstuffnow.com/main/lenz2_turbine.htm 21. http://www.windstuffnow.com/main/vawt.htm
