Unjuk kerja kincir angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, diameter 100 cm, lebar 13 cm pada jarak 12,5 cm dari pusat poros dengan 2 variasiâ sirip 5 cm dan 7 cm

Teks penuh

(1)PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. UNJUK KERJA KINCIR ANGIN SUMBU HORIZONTAL DUA SUDU BERBAHAN KOMPOSIT, DIAMETER 100 CM, LEBAR 13 CM PADA JARAK 12,5 CM DARI PUSAT POROS DENGAN 2 VARIASI SIRIP 5 CM DAN 7 CM SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Program Studi Teknik Mesin. Diajukanoleh : YULIUS SETYO BUDI KUNTORO NIM :125214047. PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2017. i.

(2) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. THE PERFORMANCE OF WIND TUNEL HORIZONTAL SHAFT TWO BLADE COMPOSITE MATERIAL,THE OF DIAMETER 1OO CM THE MAKSIMUM 13 CM WITH 12,5 CM DISTANCE FROM THE CENTER OF A SHAFT WITH VARIATION OF 5 CM AND 7 CM FIN FINAL PROJECT Presented as partitial fulfilment of the requirement to obtain Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering. By : YULIUS SETYO BUDI KUNTORO Student Number :125214047. MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2017 ii.

(3) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

(4) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

(5) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

(6) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

(7) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. INTISARI Pengembangan energi alternatif baru dan terbarukan sedang digalakkan melalui kebijakan-kebijakan pemerintah untuk mendorong dan memfasilitasi pemanfaatan sumber energi terbarukan. Energi terbarukan berasal dari proses alami dan tidak akan pernah habis, energi terbarukan adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan energi dari sumber yang alami regenerasi dan karenanya hampir tak terbatas. Ini termasuk energi surya, energi angin, tenaga air, biomassa (berasal dari tumbuhan), energi panas bumi, dan energi gelombang laut. muncul adanya ide untuk menghasilkan energi alternatif yaitu energi terbarukan, contohnya yakni angin. Kincir angin sebagai alat untuk mengubah energi menjadi energi listrik ,dengan melakukan penelitian terhadap kincir angin. Penelitian ini bertujuan untuk meneliti unjuk kerja kincir angin sumbu horizontal, berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm, pada jarak 12,5 cm dari pusat sumbu poros dengan variasi sirip 5 cm dan 7 cm. Kincir angin yang diteliti adalah kincir angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 12,5 cm pada jarak 13 cm dari pusat poros dengan variasi sirip 5 cm dan 7 cm. Penelitian ini diarahkan pada tiga variasi kecepatan angin, yaitu kecepatan angin 6,5 m/s, kecepatan angin 7,5 m/s dan kecepatan angin 8,2 m/s pada variasi sirip 5cm. Untuk kincir angin dengan variasi kecepatan angin 6,4 m/s, 7,8 m/s dan 8,2 m/s pada variasi sirip 7 cm, Besarnya beban kincir dapat dilihat pada neraca pegas, putaran kincir angin diukur mengunakan tachometer, kecepatan angin diukur menggunakan anemometer, tegangan diukur dengan voltmeter ,dan arus yang mengalir diukur menggunakan ampermeter. Dari hasil penelitian ini, Pada kincir angin dengan variasi sirip 5cm dengan kecepatan angin 6,5 m/s, 7,5 m/s dan 8,2 m/s, torsi tertinggi yang dihasilkan yaitu sebesar 0,90 N.m pada kecepatan angin 6,5 m/s. Daya mekanis terbersar yang dihasilkan yaitu pada kecepatan angin 8,2 m/s dengan daya sebesar 44 watt, dengan daya listrik maksimal sebesar 38,6 watt pada kecepatan angin 8,2 m/s. Pada kincir angin dengan variasi sirip 7 cm dengan kecepatan angin 6,4 m/s, 7,8 m/s dan 8,2 m/s, torsi tertinggi yang dihasilkan yaitu sebesar 1,09 N.m pada kecepatan angin 8,2 m/s. Daya mekanis terbersar yang dihasilkan yaitu pada kecepatan angin 8,2 m/s dengan daya sebesar 63,9 watt, dengan daya listrik maksimal sebesar 46,6 watt pada kecepatan angin 8,2 m/s. Kata kunci: kincir angin sumbu horizontal, komposit, koefisien daya maksimal, tip speed ratio.. vii.

(8) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. ABSTRACT. The New Alternative Development Energy and Renewable Energy does through the government policies to push and facilitate the renewable energy. The renewable energy was came from the natural processes and will never run out. The renewable energy is term that used to describe the unlimited energy, such as solar energy, wind energy, hydro power, biomass (this comes from plants), geothermal energy, and the ocean wave energy. From that fact, there is an idea to utilize the renewable energy such as wind energy. The windmill use as a tool to change an energy becomes an electrical energy so that this research aimed to investigate the horizontal wick windmill works, made from composite, 100 cm in diameter with maximum width 13 cm, at a distance of 12.5 cm from the center of the wick with variation of 5 cm and 7 cm fin. The windmill investigated was horizontal windmill with two goose beaks made from composite 100 cm in diameter with maximum width 12.5 cm, and at a distance of 13 cm from the center of the wick with variation of 5 cm and 7 cm. This research focused on three wind speed variation that is 6.5 m/s wind speed, 7.5 m/s wind speed, and 8.2 m/s at variation of 5 cm fin. Whereas the windmill with 6.4 m/s wind speed variation, 7.8 m/s and 8.2 m/s at 7 cm fin variation. The load of the mill can be seen on the spring balance, windmill round was measured by using tachometer, wind speed was measured by using anemometer, voltage was measured by voltmeter, and influx flowing was measured by using amperemeter. Based on this research, the highest of power coefficient (Cp) obtained was around 31.2% on 7 cm fin variation with 6.4 m/s wind speed. Whereas, on 5 cm fin variation, the highest of power coefficient obtained was 26.9% on 6.5 m/s wind speed. On the windmill of 5 cm fin variation with 6.5 m/s, 7.5 m/s, and 8.2 m/s, the highest torque obtained was 0.90 N.m on 6.5 m/s wind speed. The highest of mechanic power obtained was on 8.2 m/s wind speed with 44 watt, with maximum electrical power 38.6 watt on 8.2 m/s. The windmill with 7 cm fin variation with 6.4 m/s, 7.8 m/s, and 8.2 m/s, the highest torque obtained was 1.09 N.m on 8.2 m/s. The highest of mechanical power obtained was on 8.2 m/s wind speed with 63.9 watt, with maximum electricity power is around 46.6 watt on 8.2 m/s. Keywords: horizontal windmill, composite, maximum power coefficient, tip speed ratio.. viii.

(9) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. KATA PENGANTAR Dengan mengucap puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan anugerah-Nya yang telah memberi kesempatan bagi penulis untuk dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul “UNJUK KERJA KINCIR ANGIN SUMBU HORIZONTAL DUA SUDU BERBAHAN KOMPOSIT, DIAMETER 100 CM,. LEBAR 13 CM PADA JARAK 12,5 CM DARI. PUSAT POROS DENGAN 2 VARIASI SIRIP 5 CM DAN 7 CM” Laporan tugas akhir 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 laporan tugas akhir ini membahas mengenai perancangan, pembuatan kincir angin sumbu horizontal jenis , dan perbandingan daya. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih 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. Dr. Drs. Vet. Asan Damanik, M.Si. selaku Dosen Pembimbing Akademik. 5. Seluruh dosen program studi Teknik Mesin yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis. 6. Seluruh staff Fakultas Sains dan Teknologi atas kerja sama dan dukungan kepada penulis untuk dapat menyelesaikan laporan tugas akhir. ix.

(10) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 7. Yohanes Setiyana dan Fransiska Marsini sebagai orang tua dari penulis, serta Theresia Winda Setya Ningrum sebagai saudara dari penulis yang selalu berdoa, mendukung secara material dan yang lain – lain kepada penulis. 8. Sahabat dan rekan - rekan mahasiswa Teknik Mesin, angkatan 2012 khususnya yang telah memberi kritik, saran, dan dukungan kepada penulis dalam penyelesaian laporan tugas akhir. 9. Semua pihak yang tidak mungkin disebut satu persatu yang telah berperan serta membantu penulis untuk dapat menyelesaikan laporan tugas akhir. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan – kekurangan yang perlu diperbaiki pada pembuatan laporan tugas akhir, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritikan yang membangun untuk menyempurnakan laporan tugas akhir.Penulis mengharapkan semoga laporan tugas akhir ini berguna dan bermanfaat untuk dapat memberikan sumbangan ilmu pengetahuan bagi para mahasiswa khususnya, serta bagi para pembaca pada umumnya.. Yogyakarta,20 Juli 2017. Penulis. x.

(11) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR ISI. Halaman Sampul ........................................................................................................i Halaman Judul............................................................................................................ii Halaman Pernyataan...................................................................................................vi Intisari ........................................................................................................................vii Kata Pengantar ...........................................................................................................viii Daftar Isi.....................................................................................................................x Daftar Gambar............................................................................................................xii Daftar Tabel ...............................................................................................................xiv. BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .........................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah ....................................................................................2 1.3 Tujuan penelitian......................................................................................3 1.4 Batasan Masalah.......................................................................................3 1.5 Manfaat Penelitian....................................................................................4. BAB II DASAR TEORI 2.1 Angin ........................................................................................................5 2.1.1 Proses dan faktor terjadinya angin ........................................................5 2.1.2 Sifat angin .............................................................................................6 2.1.3 Jenis angin .............................................................................................6 2.2 Kincir angin.............................................................................................9 2.2.1 Kincir Angin Poros Horizontal .............................................................9 2.2.2 Kincir Angin poros Vertikal..................................................................10 2.3 Grafik Hubungan Antara Cp dan tip speed ratio (TSR)...........................12 xi.

(12) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 2.4 Rumus Perhitungan ..................................................................................12 2.4.1 Rumus Energi Kinetik ...........................................................................12 2.4.2 Rumus Perhitungan TSR.......................................................................14 2.4.3 Rumus Torsi ..........................................................................................14 2.4.4 Rumus Daya Mekanik ...........................................................................15 2.4.5 Rumus Daya Listrik ..............................................................................16 2.4.6 Koefisien Daya ......................................................................................16 2.5 Komposit ..................................................................................................17 2.5.1 Tujuan Pembuatan Material Komposit .................................................17 2.5.2 Properties Komposit ..............................................................................17 2.5.3 Klasifikasi Komposit.............................................................................18 2.6 Serat..........................................................................................................25 2.6.1 Serat Alami............................................................................................26 2.6.2 Serat Sintetis..........................................................................................26 2.6.3 Serat Kaca .............................................................................................27 2.7 Matriks .....................................................................................................30. 2.7.1 Resin......................................................................................................31 2.7.2 Jenis-jenis Resin....................................................................................32 2.8 Tinjauan Pustaka ......................................................................................36. BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Diagram Alir Penelitian ...........................................................................40 3.2 Alat dan Bahan .........................................................................................41 3.3 Desain Kincir............................................................................................46 3.3.1 Desain Sirip ...........................................................................................47 3.4 Pembuatan Sudu Kincir Angin Serta Sirip...............................................47 3.4.1 Alat Dan Bahan .....................................................................................47 xii.

(13) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3.4.2 Proses Pembuatan Sudu Dan Sirip Kincir Angin..................................48 3.4.3 Proses Pembuatan Sirip Kincir Angin...................................................55 3.5 Langkah Penelitian ...................................................................................56. BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Penelitian ................................................................................58 4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan............................................................61 4.2.1 Perhitungan Daya Angin .......................................................................61 4.2.2 Perhitungan Torsi ..................................................................................62 4.2.3 Perhitungan Daya Kincir .......................................................................63 4.2.4 Perhitungan Daya Listrik ......................................................................63 4.2.5 Perhitungan Tip Speed Ratio.................................................................63 4.2.6 Perhitungan Koefisien Daya (Cp) .........................................................64 4.3 Data Hasil Perhitungan.............................................................................64 4.4 Grafik Hasil Perhitungan..........................................................................68 4.4.1 Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Mekanis Pada Variasi Sirip 5 cm Untuk Tiga Kecepatan Angin ......................................................68 4.4.2Grafik Hubungan Antara Torsi Dan Daya Elektris Pada Variasi Sirip 5 cm Untuk Tiga Kecepatan Angin ......................................................69 4.4.3 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Daya Mekanis Pada Variasi Sirip 7 cm Untuk Tiga Kecepatan Angin ......................................................70 4.4.4 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Daya Elektris Pada Variasi Sirip 7 cm Untuk Kecepatan Angin...............................................................71 4.4.5 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Torsi Pada Variasi Sirip 5 cm Untuk Tiga Kecepatan Angin ...............................................................72 4.4.6 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Torsi Pada Variasi Sirip 7 cm Untuk Tiga Kecepatan Angin ...............................................................73 4.4.7 Grafik Hubungan Antara TSR dan Koefisien Daya Pada Variasi Sirip 5 cm Untuk Tiga Kecepatan Angin ......................................................74. xiii.

(14) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4.4.8 Grafik Hubungan Antara TSR Dan Koefisien Daya Pada Variasi Sirip 7 cm Untuk Tiga Kecepatan Angin..............................................75. BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan...............................................................................................77 5.2 Saran.........................................................................................................78 Daftar Pustaka ............................................................................................................79. xiv.

(15) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Daftar Gambar Hal Gambar 2.1 Angin Laut Dan Angin Darat .......................................................... 7 Gambar 2.2 Angin Lembah................................................................................. 8 Gambar 2.3 Angin Gunung ................................................................................. 8 Gambar 2.4 Angin Fohn...................................................................................... 8 Gambar 2.5 Kincir Angin Poros Horizontal .......................................................10 Gambar 2.6 Contoh Kincir Angin Poros Vertikal...............................................11 Gambar 2.7 Grafik Antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tips Speed Ratio(TSR) Dari Beberapa jenis Kincir.............................................................12 Gambar 2.8 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Bentuk Dari Matriks-nya.........18 Gambar 2.9 Matriks Dari Beberapa Tipe Komposit ...........................................21 Gambar 2.10 Pembagian Komposit Berdasarkan Penguatnya............................21 Gambar 2.11 Ilustrasi komposit Berdasarkan Penguatnya ................................22 Gambar 2.12 a. Flat Flakes Sebagai Penguatnya (Flake Composite) b. Filler Sebagai Penguat (Filler Composite) ...............................23 Gambar 2.13 Tipe Discontinuous Fiber ..............................................................25 Gambar 2.14 Serat Kaca......................................................................................28 Gambar 2.15 Jenis Jenis Serat Alami ..................................................................28 Gambar 2.16 Jenis Serat Buatan..........................................................................29 Gambar 2.17 Kurva Tegangan/Regangan Sistem Matriks Ideal..........................31 Gambar 2.18 Kurva Tegangan/Regangan Terhadap Kegagalan Serat.................31 Gambar 3.1 Diagram Alir ..................................................................................40 Gambar 3.2 Sudu/Blade ......................................................................................42 Gambar 3.3 Sirip Kincir Angin...........................................................................42 xv.

(16) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Gambar 3.4 Hup Turbin Angin ...........................................................................43 Gambar 3.5 Fan Blower ......................................................................................43 Gambar 3.6 Anemometer ....................................................................................44 Gambar 3.7 Tachometer......................................................................................45 Gambar 3.8 Neraca Pegas ...................................................................................45 Gambar 3.10 Amper Meter .................................................................................45 Gambar 3.11 Pembebanan Lampu ......................................................................46 Gambar 3.12 Desain Sudu Kincir Angin ............................................................46 Gambar 3.13 Desain Sirip Kincir Angin.............................................................47 Gambar 3.14 Proses Pemotongan Pipa ...............................................................49 Gambar 3.15 Mal/Cetakan ..................................................................................49 Gambar 3.16 Pembentukan Sudu Dengan Mal Kertas........................................50 Gambar 3.17 Sudu Yang Sudah Di Haluskan.....................................................50 Gambar 3.18 Pelapisan Mal Dengan Aluminium Foil .......................................51 Gambar 3.19 Resin Dan Katalis .........................................................................51 Gambar 3.20 Pengolesan Awal Diatas Permukaan Aluminium Foil..................53 Gambar 3.22 Peletakan Plat Aluminium.............................................................54 Gambar 3.23 Finishing Sudu ..............................................................................54 Gambar 3.24 Skema Pembebanan.......................................................................56 Gambar 4.1 Grafik hubungan antara Torsi dan daya mekanis pada variasi sirip 5 cm untuk tiga kecepatan angin, kincir angin komposit dua sudu berdiameter 100 cm, lebar maksimum 13 cm pada jarak 12,5 cm dari pusat poros................ 69 Gambar 4.2 Grafik hubungan antara torsi dan daya listrik pada variasi sirip 5 cm untuk tiga kecepatan angin, kincir angin komposit dua sudu berdiameter 100 cm, lebar 13 cm pada jarak 12,5 cm dari pusat poros ............................................. 70. xvi.

(17) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Gambar 4.3 Grafik hubungan antara torsi dan daya mekanis pada variasi sirip 7 cm untuk tiga kecepatan angin, kincir angin komposit dua sudu berdiameter 100 cm, lebar 13 cm pada jarak 12,5 cm dari pusat poros .................................. 71 Gambar 4.4 Grafik hubungan antara torsi dan daya mekanis pada variasi sirip 7 cm untuk tiga kecepatan angin, kincir angin komposit dua sudu berdiameter 100 cm, lebar 13 cm pada jarak 12,5 cm dari pusat poros ............................................. 72 Gambar 4.5 Grafik hubungan antara torsi dan RPM variasi sirip 5 cm untuk tiga kecepatan angin komposit dua sudu berdiameter 100 cm, lebar 13 cm pada jarak 12,5 cm dari pusat poros............................................................................. 73 Gambar 4.6 Grafik hubungan antara torsi dan RPM variasi sirip 7 cm untuk tiga kecepatan angin, kincir angin komposit dua sudu berdiameter 100 cm, lebar 13 cm pada jarak 12,5 cm dari pusat poros...............................................................74 Gambar 4.7 Grafik hubungan antaraTSR dan Cp pada variasi sirip 5 cm untuk tiga kecepatan angin, kincir angin komposit dua sudu berdiameter 100 cm, lebar 13 cm pada jarak 12,5 cm dari pusat poros............................................................... 75 Gambar 4.8 Grafik hubungan antaraTSR dan Cp pada variasi sirip 7 cm untuk tiga kecepatan angin, kincir angin komposit dua sudu berdiameter 100 cm, lebar 13 cm pada jarak 12,5 cm dari pusat poros............................................................... 76. xvii.

(18) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR TABEL hal Tabel 1.1 Potensi energi terbarukan di Indonesia ............................................... 2 Tabel 2.2 Sifat – sifat dari jenis – jenis fiberglass ..............................................29 Tabel 2.3 Sifat serat ............................................................................................29 Tabel 3.1 Alat Pembuatan Sudu dan sirip ..........................................................47 Tabel 4.1 Data pengujian dua sudu dengan variasi sirip 5 cm kecepatan angin 6,5 m/s, kincir angin komposit dua sudu berdiameter 100 cm, lebar 13 cm pada jarak 12,5 cm dari pusat poros .................58 Tabel 4.2 Data pengujian dua sudu dengan variasi sirip 5 cm kecepatan angin 7,5 m/s, kincir angin komposit dua sudu berdiameter 100 cm, lebar 13 cm pada jarak 12,5 cm dari pusat poros .................59 Tabel 4.3 Data pengujian dua sudu dengan variasi sirip 5 cm kecepatan angin 8,2 m/s, kincir angin komposit dua sudu berdiameter 100 cm, lebar 13 cm pada jarak 12,5 cm dari pusat poros .................59 Tabel 4.4 Data pengujian dua sudu dengan variasi sirip 7 cm kecepatan angin 6,4 m/s, kincir angin komposit dua sudu berdiameter 100 cm, lebar 13 cm pada jarak 12,5 cm dari pusat poros ................. 60 Tabel 4.5 Data pengujian dua sudu dengan variasi sirip 7 cm kecepatan angin 7,8 m/s, kincir angin komposit dua sudu berdiameter 100 cm, lebar 13 cm pada jarak 12,5 cm dari pusat poros ................. 60 Tabel 4.6 Data pengujian dua sudu dengan variasi sirip 7 cm kecepatan angin 8,2 m/s, kincir angin komposit dua sudu berdiameter 100 cm, lebar 13 cm pada jarak 12,5 cm dari pusat poros ................. 54. xviii.

(19) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR SIMBOL. Simbol. Keterangan. ρ. Massa jenis (kg/m3). r. Jari-jari kincir (m). A. Luas penampang (m2) Kecepatan angin (m/s) Kecepatan sudut (rad/s). n. Kecepatan putar poros (rpm). F. Gaya pembebanan (N). T. Torsi (Nm). Pin. Daya angin (Watt). Po. Daya listrik (Watt). Pout. Daya kincir (Watt). TSR. Tip Speed Ratio. Cp. Koefisien daya (%). Cpmax. Koefisien daya maksimal (%). m. massa (kg). Ek. Energi kinetic (wH) Volume (m3). V. Tegangan (Volt). I. Arus (Ampere) Waktu (s). ṁ. Laju aliran massa udara (kg/s). Vt. Kecepatan di ujung sudu kincir (m/s) xix.

(20) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. L. Panjang lengan torsi (m). Lmax. Lebar maksimal (m). ᴓ. Diameter. xx.

(21) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Pengembangan energi alternatif baru dan terbarukan sedang digalakkan melalui kebijakan-kebijakan pemerintah untuk mendorong dan memfasilitasi pemanfaatan sumber energi terbarukan juga untuk mengatasi krisis sumber energi dan pemanasan global yang di akibatkan dari penggunaan sumber energi fosil. Energi terbarukan berasal dari proses alami dan tidak akan pernah habis, energi terbarukan adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan energi dari sumber yang alami regenerasi dan karenanya hampir tak terbatas. Ini termasuk energi surya, energi angin, tenaga air, biomassa (berasal dari tumbuhan), energi panas bumi, dan energi gelombang laut. Peningkatan penggunaan energi terbarukan dapat mengurangi pembakaran bahan bakar fosil (batubara, minyak bumi, dan gas alam), menghilangkan polusi udara dan emisi karbon dioksida, serta berkontribusi untuk kemandirian energi nasional dan keamanan ekonomi dan politik. Masing-masing sumber energi alternatif memiliki kelebihan dan kekurangan, dan diharapkan bahwa satu atau lebih dari sumber energi terbarukan suatu hari nanti dapat menjadi sumber energi jauh lebih baik dibandingkan konvensional. Indonesia, negara kepulauan yang 2/3 wilayahnya adalah lautan dan mempunyai garis pantai terpanjang di dunia yaitu ± 80.791,42 Km merupakan wilayah potensial untuk pengembangan pembangkit listrik tenaga angin, namun sayang potensi ini nampaknya belum dilirik oleh 1.

(22) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2. pemerintah. Ketersedian angin selama ini masih dianggap sebagai fenomena yang terjadi secara alami oleh kebanyakan masyarakat di Indonesia, hal ini terlihat pada kesadaran pemanfaatan penggunaan energi angin sebagai sumber energi alternatif yang masih rendah. Ini dapat kita lihat pada Tabel 1.1, Potensi energi terbarukan di Indonesia. Pada hal energi angin dapat bila dimanfaatkan secara maksimal dengan memasang turbin-turbin angin di lokasi yang memiliki potensi angin yang besar sebagai pembangkit listrik. Tabel 1.1 Potensi energi terbarukan di Indonesia. Sumber: https://uniquetha.wordpress.com. Sebagai mahasiswa teknik mesin yang mendalami energi terbarukan dan konversi energi khususnya energi angin penulis ingin mengembangkan model kincir yang sudah ada saat ini untuk mencari unjuk kerja yang sesuai dengan kondisi angin yang berada di Indonesia. Penulis melakukan penelitian pada kincir angin horisontal khususnya propeller dua sudu. 1.2 Rumusan Masalah Masalah yang dapat dirumuskan dalam penelitian ini adalah : 1. Diperlukan kincir angin yang mampu mengkonversi energi angin tersebut dengan maksimal sehingga efisiensi yang diperoleh tinggi. 2. Pengggunaan bahan komposit serat (PMC) dalam pembuatan sudu..

(23) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Membuat kincir angin propeller dua sudu berbahan komposit, diameter 100 cm, Lebar maksimal sudu 12,5 cm pada jarak 13 cm dari pusat poros. 2. Mengetahui nilai koefisien daya (Cp) yang dihasilkan. 3. Mengetahui unjuk kerja dari sudu kincir angin dengan penambahan sirip 5 cm dan 7 cm.. 1.4 Batasan Masalah Batasan masalah yang ada dalam penelitian ini adalah : 1. Kincir angin menggunakan sudu berjumlah dua. 2. Penelitian dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma. 3. Menggunakan kecepatan angin ; 6,5 m/s, 7,5 m/s dan 8,2 m/s sebagai variasi kecepatan angin. 4. Menggunakan anemometer untuk mengukur kecepatan angin. 5. Menggunakan tachometer untuk mengukur kecepatan poros (rpm)..

(24) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 4. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah sebegai berikut : 1. Kincir angin ini dapat dimanfaatkan sebagai salah satu aplikasi pemanfaatan energi terbarukan. 2. Dalam pembuatan skala besar mampu menghasilkan energi listrik dalam jumlah besar. 3. Dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan masyarakat luas. 4. Hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai referensi..

(25) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB II DASAR TEORI 2.1 Angin Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena adanya perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah.. 2.1.1 Proses dan faktor terjadinya angin Apabila dipanaskan udara memuai, udara yang telah memuai menjadi lebih ringan sehingga naik. Apabila hal ini terjadi, tekanan udara turun kerena udaranya berkurang. Udara dingin di sekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah tadi. Udara menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Di atas tanah udara menjadi panas lagi dan naik kembali. Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara dingin ini dinamanakan konveksi. Sebenarnya yang kita lihat saat angin berhembus adalah partikel-partikel ringan seperti debu yang terbawa bersama angin. Angin bisa kita rasakan hembusannya karena kita mempunyai indra perasa, yaitu kulit, sehingga kita bisa merasakannya.. 5.

(26) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 6. 2.1.2 Sifat angin Beberapa sifat angin antara lain: 1. Angin menyebabkan tekanan terhadap permukaan yang menentang arah angintersebut. 2. Angin mempercepat pendinginan dari benda yang panas. 3. Kecepatan angin sangat beragam dari tempat ke tempat lain dan dari waktu ke waktu.. 2.1.3 Jenis angin 1. Angin Laut Angin laut adalah angin yang terjadi pada waktu siang hari,angin ini bergerak dari laut atau danau menuju daratan. Hal ini terjadi dikarenakan udara diatas daratan mengalami pemanasan lebih cepat dibandingkan udara diatas permukaan air, sehingga tekanan udara diatas daratan lebih rendah dibandingkan di atas permukaan laut atau danau seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1. 2. Angin Darat Angin darat adalah angin yang terjadi pada waktu malam hari, angin ini bergerak dari darat menuju laut. Hal ini terjadi dikarenakan udara diatas daratan mengalami pendinginan lebih cepat dibandingkan udara diatas permukaan air, sehingga tekanan udara diatas permukaan laut atau danau menjadi lebih rendah dibandingkan di atas daratan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1.

(27) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 7. Gambar 2.1 Angin Darat dan Angin Laut. Sumber: http://www.berpendidikan.com/2015/06/macam-macam-angin-besertacontoh-gambar-dan-penjelasannya.html.. 3 Angin Lembah Angin lembah adalah angin yang terjadi pada waktu siang hari di kawasan pengunungan di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari lembah menuju gunung. Hal ini terjadi dikarenakan udara di atas gunung mengalami pemanasan lebih cepat dibandingkan lembah, sehingga tekanan udara di atas permukaan gunung menjadi lebih rendah dibandingkan di atas permukaan lembah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.3. 4. Angin Gunung Angin gunung adalah angin yang terjadi pada waktu malam hari di kawasan pengunungan di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari gunung menuju lembah. Hal ini terjadi dikarenakan udara di atas gunung mengalami pendingin lebih cepat dibandingkan di atas permukaan lembah, sehingga tekanan udara di atas permukaan lembah menjadi lebih rendah di atas permukaan gunung seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2..

(28) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 8. Gambar 2.2 Angin Gunung Gambar 2.3 Angin Lembah Sumber: http://www.berpendidikan.com/2015/06/macam-macam-angin-besertacontoh-gambar-dan-penjelasannya.html.. 5. Angin fohn Angin Fohn/angin jatuh adalah angin yang terjadi seusai hujan Orografis. angin yang bertiup pada suatu wilayah dengan temperatur dan kelengasan yang berbeda. Angin Fohn terjadi karena ada gerakan massa udara yang naik pegunungan yang tingginya lebih dari 200 meter di satu sisi lalu turun di sisi lain. Angin Fohn yang jatuh dari puncak gunung bersifat panas dan kering, karena uap air sudah dibuang pada saat hujan Orografis.. Gambar 2.4 Angin Fohn. Sumber: http://www.berpendidikan.com/2015/06/macam-macam-angin-besertacontoh-gambar-dan-penjelasannya.html..

(29) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 9. 2.2 Kincir Angin Kincir angin adalah sebuah alat yang digerakkan oleh tenaga angin sehingga menghasilkan energi mekanik atau gerak. Kincir angin dulunya banyak ditemukan dinegara – negara Eropa khususnya Belanda dan Denmark yang pada waktu itu banyak digunakan untuk irigasi, menumbuk hasil pertanian, penggilingan gandum dan pembangkit tenaga listrik. Secara umum kincir angin digolongkan menjadi dua jenisnya menurut porosnya yaitu kincir angin poros horisontal dan kincir angin poros vertikal.. 2.2.1 Kincir Angin Poros Horizontal Kincir Angin Poros Horisontal atau propeler adalah kincir angin yang memilikiporos utama sejajar dengan tanah dan arah poros utama sesuai dengan arah angin. Kincir angin poros horisontal ini memiliki bilah/sudu, kincir angin ini dapat berputar dikarenakan adanya gaya aeorodinamis yang bekerja pada suatu kincir. Beberapa jenis kincir angin poros horisontal yang telah banyak dikenal diantaranya ditunjukkan pada Gambar 2.5. Kekurangan dan kelebihan kincir angin poros horisontal: Kelebihan kincir angin poros horizontal: 1. HAWT mampu mengkonversi energi angin pada kecepatan tinggi. 2.. Setiap sepuluh meter ke atas, kecepatan meningkat sebesar 20%..

(30) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 10. 3.. HAWT tidak memerlukan karateristik angin karena arah angin langsung menujurotor.. Kekurangan kincir angin poros horizontal: 1.. Dibutuhkan konstruksi menara untuk menyangga bilah – bilah, transmisi roda gigi, dan generator.. 2.. HAWT yang tinggiakan sulit dipasang, membutuhkan derek yang sangat tinggi dan membutuhkan operator yang profesional.. 3.. HAWT membutuhkan mekanisme control yaw tambahan untuk membelokkan kincir ke arah angin.. Gambar 2.5 Kincir Angin Poros Horisontal. Sumber: hhtp://www.kincirangin.info/plta-gbr.php.. 2.2.2 Kincir Angin Poros Vertikal Kincir angin poros vertikal atau Vertikal Axis Wind Turbin (VAWT) adalah salah satu jenis kincir angin yang posisi porosnya tegak lurus dengan arah angin atau dengan kata lain kincir jenis ini dapat mengkonversi tenaga angin dari segala arahkecuali arah angin dari atas atau bawah. Kincir jenis ini menghasilkan torsi yang lebih besar dari pada kincir angin poros horisontal. Beberapa jenis kincir.

(31) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 11. angin poros vertikal yang telah banyak dikenal diantaranya ditunjukkan pada Gambar 2.6. Kekurangan dan kelebihan kincir angin poros vertikal dijelaskan seperti berikut : Kelebihan kincir angin poros vertikal: 1. Dapat menerima arah angin dari segala arah. 2. Tidak membutuhkan struktur menara yang besar. 3. Dapat bekerja pada putaran rendah. 4. Memiliki torsi yang besar pada putaran rendah. 5. Tidak perlu mengatur sudut – sudut untuk menggerakan sebuah generator. Kelemahan kincir angin poros vertikal: 1. Bekerja pada putaran rendah, sehingga energi angin yang dihasilkan kecil. 2. Hanya dapat mengkonversi energi angin 50% dikarenakan adanya gaya drag tambahan. 3. Bekerja pada putaran rendah, sehingga energi angin yang dihasilkan kecil. 4. Sebuah VAWT yang menggunakan kabel untuk menyanggahnya memberi tekanan pada bantalan dasar karena semua berat rotor dibebankan pada bantalan. Kabel yang dikaitkan ke puncak bantalan meningkatkan daya dorong ke bawah saat angin bertiup..

(32) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 12. Darrieus Savonius Gambar 2.6 Contoh Kincir Angin Poros Vertikal. Sumber: hhtp://www.kincirangin.info/plta-gbr.php.. 2.3 Grafik Hubungan Antara Cp dan tip speed ratio (TSR) Menurut Albert Betz Ilmuan Jerman bahwa koefisien daya maksimal dari kincirangin adalah sebesar 59% seperti yang terlihat pada Gambar 2.7. Dia menamai batas maksimal tersebut dengan Betz limit.. Gambar 2.7 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tips Speed Ratio (TSR) dari beberapa jenis kincir..

(33) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 13. 2.4 Rumus Perhitungan Berikut ini adalah rumus–rumus yang digunakan untuk melakukan perhitungan dan analisis kerja kincir angin yang diteliti.. 2.4.1 Rumus Energi Kinetik Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda yang bergerak. Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetik, sehingga dapat dirumuskan menjadi :. dengan :. (1). =. : Energi kinetic (Joule). : Massa ( kg ). : Kecepatan angin (m/s). Daya adalah energi persatuan waktu, sehingga dapat dituliskan dengan rumus sebagai berikut :. dengan :. = ṁ. P. : Daya angin (watt).. ṁ. : Massa udara yang mengalir pada satuan waktu (kg/s).. (2).

(34) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 14. dimana : ṁ=. (3). dengan : : Massa jenis udara (kg/m³). A. : Luas penampang sudu (m²).. Dengan mengunakan persamaan (3), daya angin dapat dirumuskan menjadi =. (. ). , yang dapat disederhanakan menjadi : =. (4). 2.4.2 Rumus Perhitungan TSR (tip speed ratio) Tip speed ratio adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu kincir angin dengan kecepatan angin. Kecepatan diujung sudu (Vt) dapat dirumuskan sebagai :. dengan :. =. : Kecepatan u jung sudu. : Kecepatan sudut (rad/s). :Jari – jari kincir (m).. (5).

(35) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 15. sehingga tsr-nya dapat dirumuskan sebagai berikut: (6). =. dengan : r. : jari – jari kincir (m).. n. : Putaran poros kincir tiap menit (rpm).. v. : Kecepatan angin (m/s).. 2.4.3 Rumus Torsi Torsi adalah hasil kali dari gaya pemebebanan (F) dengan panjang lengantorsi (l). Perhitungan torsi dapat dirumuskan sebagai berikut :. dengan :. (7). =. F. : Gaya pembebanan (N).. l. : Panjang lengan torsi ke poros (m).. 2.4.4 Rumus Daya Mekanis Daya yang dihasilkan kincir (Pout) adalah daya yang dihasilkan kincir akibat adanya angin yang melintasi sudu kincir. Sehingga daya kincir yang dihasilkan oleh gerakkan melingkar kincir dapat dirumuskan : =. (8).

(36) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 16. dengan : T. : Torsi (N.m). : kecepatan sudut (rad/s).. Dengan ini untuk daya yang dihasilkan kincir dapat dinyatakan dengan persamaan (7), yaitu :. dengan :. (9). =T. : Daya yang dihasilkan oleh kincir angin (watt). T. : Torsi (N.m).. n. : Putaran poros (rpm).. 2.4.5 Rumus Daya Listrik Daya Listikadalah daya yang dihasilkan generator. Sehingga daya kincir yang dihasilkan oleh generator dapat dirumuskan :. Dengan : V. : Tegangan (watt).. I. : Arus (ampere).. =. (10).

(37) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 17. 2.4.6 Koefisien Daya Koefisien Daya (Cp) adalah bilangan tak berdimensi yang menunjukkan perbandingan antara daya yang dihasilkan kincir (Pout) dengan daya yang disediakan oleh angin (Pin), sehingga Cp dapat dirumuskan :. dengan :. =. 100%. (11). : Koefisien Daya, % : Daya yang disediakan oleh angin. : Daya yang dihasilkan kincir.. 2.5 Komposit Komposit adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifat kimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut (bahan komposit). 2.5.1 Tujuan Pembuatan Material Komposit Berikut ini adalah tujuan dari dibentuknya komposit, yatu sebagai berikut : 1. Mempermudah desain yang sulit pada manufaktur. 2. Menjadikan bahan lebih ringan..

(38) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 18. 2.5.2 Properties Komposit Sifat maupun Karakteristik dari komposit ditentukan oleh: 1. Material yang menjadi penyusun komposit Karakteristik komposit ditentukan berdasarkan karakteristik material penyusun menurut rule of mixture sehingga akan berbanding secara proporsional. 2. Bentuk dan penyusunan struktural dari penyusun Bentuk dan cara penyusunan komposit akan mempengaruhi karakteristik komposit. 3. Interaksi antar penyusun Bila terjadi interaksi antar penyusun akan meningkatkan sifat dari komposit. 2.5.3 Klasifikasi Komposit Berdasarkan matrik, komposit dapat diklasifikasikan kedalam tiga kelompok besar seperti yang ditunjukkan oleh gambar 2.8.. Gambar 2.8 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Bentuk Dari Matriks-nya..

(39) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 19. A. Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC) Komposit ini memiliki sifat seperti : ketangguhan yang baik, tahan simpan, kemampuan memngikuti bentuk, lebih ringan dan lain sebagainya. Keuntungan dari PMC : 1) Ringan. 2) Specific stiffness tinggi. 3) Specific strength tinggi. 4) Anisotropy. Jenis polimer yang banyak digunakan : 1) Thermoplastic Thermoplastic adalah plastic yang dapat dilunakkan berulang kali (recycle) dengan menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang akanmenjadi keras apabila didinginkan. Thermoplastic meleleh pada suhu tertentu, melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat balik (reversibel) kepada sifat aslinya, yaitu kembali mengeras bila didinginkan. Contoh dari thermoplastic yaitu Poliester, Nylon 66, PP, PTFE, PET, Polieter sulfon, PES, dan Polieter eterketon (PEEK). 2) Thermoset Thermoset tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversibel). Bila sekali pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan yang tinggi tidak akan melunakkan termoset melainkan akan membentuk arang dan terurai karena sifatnya yang demikian sering digunakan sebagai tutup ketel, seperti jenis-jenis melamin. Plastik jenis termoset tidakbegitu menarik dalam proses daur.

(40) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 20. ulang karena selain sulit penanganannya juga volumenya jauh lebih sedikit (sekitar 10%) dari volume jenis plastik yang bersifat termoplastik. B. Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites – MMC) Metal Matrix Composites adalah salah satu jenis komposit yang memiliki matrik logam. Material MMC mulai dikembangkan sejak tahun 1996. Pada mulanya yangditeliti adalah Continous Filamen MMC yang digunakan dalam aplikasi aerospace. Kelebihan MMC dibandingkan dengan PMC : 1) Transfer tegangan dan regangan baik. 2) Ketahanan temperature tinggi 3) Tidak menyerap kelembapan. 4) Tidak mudah terbakar. 5) Kekuatan tekan dan geser yang baik. Kekurangan MMC : 1) Biayanya mahal 2) Standarisasi material dan proses yang sedikit. Proses pembuatan MMC : 1) Powder metallurgy .. 2) Casting/liquid ilfiltration.. 3) Compocasting.. 4) Squeeze casting..

(41) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 21. C. Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites – CMC) CMC merupakan material 2 fasa dengan 1 fasa berfungsi sebagai reinforcement dan 1 fasa sebagai matriks, dimana matriksnya terbuat dari keramik. Reinforcement yang umum digunakan pada CMC adalah oksida, carbide, dan nitrid. Salah satu proses pembuatan dari CMC yaitu dengan proses DIMOX, yaitu proses pembentukankomposit dengan reaksi oksidasi leburan logam untuk pertumbuhan matriks keramik disekeliling daerah filler (penguat). Matrik yang sering digunakan pada CMC adalah : 1) Gelas anorganic.. 2) Keramik gelas. 3) Alumina. 4) Silikon Nitrida. Keuntungan dari CMC : 1) Dimensinya stabil bahkan lebih stabil daripada logam. 2) Sangat tangguh bahkan hampir sama dengan ketangguhan dari cast iron. 3) Tahan pada temperatur tinggi (creep). Kerugian dari CMC 1) Sulit untuk diproduksi dalam jumlah besar. 2) Relative mahal dan non-cot effective. 3) Hanya untuk aplikasi tertentu. Adapun pembagian komposit berdasarkan penguatnya dapat dilihat dari Gambar 2.10 pembagian komposit berdasarkan penguatnya..

(42) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 22. Matriks phase/ reinforcement phaase Metal. Ceramic. Metal. Ceramic. Polymer. Powder metallurgy parts cermets ( ceramiccombining inmiscible metals metal composite) Cermets, TiC,TiCn Cemented carbides-used in SiC reinforced AL203 tools Fiber-reinforced Tool materials metals. Polymer Elemental ( Carbon,Boron, Fiber reinforced metal Auto etc) parts aerospace. Brake pads. Fiberglass Kevlar fibers in an epoxy matrix Rubber with carbon (tires) Boron, Carbon reinforced plastics. Gambar 2.9 Matriks dari beberapa tipe komposit.. . Gambar 2.10 Pembagian Komposit Berdasarkan Penguatnya. Dari gambar 2.10 komposit berdasakan jenis penguatnya dapat dijelasakan sebagai berikut : a. Particulate composite, penguatnya berbentuk partikel b. Fibre composite, penguatnya berbentuk serat c. Structural composite, cara penggabungan material komposit Adapun Illustrasi dari komposit berdasarkan penguatnya dapat dilihat pada gambar 2. 11 illustrasi komposit berdasarkan penguatnya..

(43) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 23. Gambar 2.11 Illustrasi komposit berdasarkan penguatnya.. 1. Partikel sebagai penguat (Particulate composites) Keuntungan komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel: a) Kekuatan lebih seragam pada berbagai arah. b) Dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan dan meningkatkan kekerasan material. c) Cara penguatan dan pengerasan oleh partikulat adalah dengan menghalangi pergerakan dislokasi. Proses produksi pada komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel: a) Metalurgi Serbuk. b) Stir Casting. c) Infiltration Process. d) Spray Deposition. e) In-Situ Process Panjang partikel dibedakan menjadi dua, yaitu sebagai berikut : 1) Large particle.

(44) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 24. Komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel, dimana interaksiantara partikel dan matrik terjadi tidak dalam skala atomik atau molekular.Partikel seharusnya berukuran kecil dan terdistribusi merata. Contoh dari large particle composite adalah cemet dengan sand atau gravel, cemet sebagai matriksdan sand sebagai atau gravel, cemet sebagai matriks dan sand sebagai partikel,Sphereodite steel (cementite sebagai partikulat), Tire (carbon sebagai partikulat), Oxide-Base Cermet (oksida logam sebagai partikulat).. Gambar 2.12 a. Flat flakes sebagai penguat (Flake composites)b. Fillers sebagai penguat (Filler composites). 2) Dispersion strengthened particle a) Fraksi partikulat sangat kecil, jarang lebih dari 3%. b) Ukuran yang lebih kecil yaitu sekitar 10-250 nm. 2. Fiber sebagai penguat (Fiber composites) Fungsi utama dari serat adalah sebagai penopang kekuatan dari komposit, sehinggatinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang digunakan, karena tegangan yang dikenakan pada komposit mulanya diterima.

(45) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 25. oleh matrik akanditeruskan kepada serat, sehingga serat akan menahan beban sampai beban maksimum. Oleh karena itu serat harus mempunyai tegangan tarik dan. modulus. elastisitas. yang. lebih. tinggi. daripada. matrik. penyusun. komposit.Fiber yang digunakan harus memiliki syarat sebagai berikut : a). Mempunyai. diameter. yang. lebih. kecil. dari. diameter. bulknya. (matriksnya)namun harus lebih kuat dari bulknya. b) Harus mempunyai tensile strength yang tinggi. Parameter fiber dalam pembuatan komposit, yaitu sebagai berikut : a) Distribusi b) Konsentrasi c) Orientasi d) Bentuk e) ukuran Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat komposit, yaitu : a) Continuous Fiber Composite. Continuous atau uni-directional, mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina diantara matriksnya. Jenis komposit ini paling banyak digunakan. Kekurangan tipe ini adalah lemahnya kekuatan antar antar lapisan. Hal ini dikarenakan kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh matriksnya..

(46) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 26. b) Woven Fiber Composite (bi-dirtectional). Komposit ini tidak mudah terpengaruh pemisahan antar lapisan karena susunanseratnya juga mengikat antar lapisan. Akan tetapi susunan serat memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan tidak sebaik tipe continuous fiber. c) Discontinuous Fiber Composite (chopped fiber composite). Komposit dengan tipe serat pendek masih dibedakan lagi menjadi 3, seperti yang ditunjukkan Gambar 2.14.. Gambar 2.13 Tipe Discontinuous Fiber.. 2.6 Serat Serat adalah suatu jenis bahan berupa potongan – potongan komponen yang membrntuk jaringan memanjang yang utuh. Serat dibagi menjadi dua kategori, yakni Serat Alam dan Serat Buatan. Serat alam menurut Jumaeri, (1977:5), yaitu “Serat yang langsung diperoleh di alam. Sedangkan Serat Buatan menurut Jumaeri, (1979:35), yaitu “Serat yang molekulnya disusun secara sengaja oleh manusia. Sifat-sifat umum dari serat buatan, yaitu kuat dan tahan gesekan”..

(47) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 27. 2.6.1 Serat Alami Serat alami meliputi serat yang diproduksi oleh tumbuh-tumbuhan, hewan, dan proses geologis seperti yang ditunjukkan Gambar 2.15. Serat alami dapat digolongkan ke dalam: 1. Serat. tumbuhan/serat. pangan;. biasanya. tersusun. atas. selulosa,. hemiselulosa, dan kadang-kadang mengandung pula lignin. Contoh dari serat jenis ini yaitu katun dan kain ramie. Serat tumbuhan digunakan sebagai bahan pembuat kertas dan tekstil. Serat tumbuhan juga penting bagi nutrisi manusia. 2. Serat hewan, umumnya tersusun atas protein tertentu. Contoh dari serat hewan yang dimanfaatkan oleh manusia adalah Sutra dan bulu domba (Wol).. 2.6.2 Serat Sintetis Serat sintetis atau serat buatan manusia umumnya berasal dari bahan petrokimia. Namun demikian, ada pula serat sintetis yang dibuat dari selulosa alami seperti rayon. Pada Gambar 2.16 menampilkan jenis –jenis serat sintetis.. 2.6.3 Serat Kaca Kaca serat (Bahasa Inggris: fiberglass) atau sering diterjemahkan menjadi serat gelas 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.

(48) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 28. menjadi kain, yang kemudian diresapi dengan resin sehingga menjadi bahan yang kuat dan tahan korosi. Pada gambar 2.16 menunjukkan gambar dari serat kaca. Sifat-sifat fiber-glass, yaitu sebagai berikut : 1. Density cukup rendah (sekitar 2,55 g/cc). 2. Tensile strengthnya cukup tinggi (sekitar 1,8 GPa). 3. Stabilitas dimensinya baik. 4. Tahan korosi. Keuntungan dari penggunaan fiber-glass yaitu sebagai berikut : 1. Biaya murah. 2. Tahan korosi. 3. Biayanya relatif lebih rendah dari komposit lainnya. Kerugian dari penggunaan fiber-glass yaitu sebagai berikut : 1. Kekuatannya relatif rendah 2. Elongasi tinggi 3. Kekuatan dan beratnya sedang (moderate). Jenis-jenisnya antara lain : 1. E-glass. 2. C-glass. 3. S-glass.

(49) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 29. Gambar 2.14 Serat Kaca.. Gambar 2.15 Jenis –Jenis Serat Alami.. Gambar 2.16 Jenis serat buatan..

(50) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 30. Tabel 2.2 Sifat-sifat dari jenis-jenis fiber-glass. Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan Ke-6 PT. Pradnya Paramita 2005. Diakses Juni 2016.. Tabel 2.3 Sifat Serat Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan Ke-6 PT. Pradnya Paramita 2005. Diakses Juni 2016. Serat Karbon (Dasar Rayon viskus) Karbon* (Dasar PAN) Gelas (Jenis E) Baja Kevlar Nilon 66 Poliester. Kekuatan tarik. Perpanjangan patah. (GN/m²) 2 1,8 3,2 3,5 3,2 0,9 1,1. (%) 0,6 0,5 2,3 2 6,5 14 9. Massa Jenis (g/cm³) 1,66 1,99 2,54 7,8 1,44 1,14 1,38. Modulus Modulus Young Jenis (GN/M²) (MJ/Kg) 350 210 400 200 75 30 200 26 57 40 7 6 15 11. 2.7 Matriks Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar (dominan). Matriks mempunyai fungsi sebagai berikut : a. Mentrasfer tegangan ke serat. b. Melindungi serat. c. Melepaskan ikatan koheren permukaan matrik dan serat..

(51) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 31. Matriks juga berperan memberikan rintangan terhadap serangan alam sekitar dan melindungi permukaan gentian dari pada lelasan atau abrasi secara mekanikal. Pada Gambar 2.19 memperlihatkan kurva tegangan/regangan untuk suatu sistem matriks ideal. Kurva untuk matriks menunjukkan kekuatan puncak tinggi, kekakuan tinggi (ditunjukkan dengan kemiringan awal) dan regangan tinggi terhadap kegagalan. Hal ini berarti bahwa matriks pada awalnya kaku tetapi pada waktu yang sama tidak akan mengalami kegagalan getas. Matriks harus mampu berubah panjang paling tidak sama dengan serat. Gambar 2.20 memberikan regangan terhadap kegagalan yang dimiliki untuk serat kaca-E, serat kaca-S, serat aramid, dan serat karbon berkekuatan tinggi (yaitu bukan dalam bentuk komposit). Disini terlihat, sebagai contoh, serat kaca-S dengan perpanjangan 5,3%, akan membutuhkan matriks dengan perpanjangan paling tidak sama dengan nilai tersebut untuk mencapai sifat tarik yang maksimum.. Gambar 2.17 Kurva Tegangan/Regangan Sistem Matriks Ideal..

(52) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 32. Gambar 2.18 Kurva Tegangan/Regangan Terhadap Kegagalan Serat.. 2.7.1 Resin Kata “resin” telah diterapkan di dunia moderen untuk semua hampir komponen dari cairan yang akan di tetapkan menjadi lacquer keras atau enamel seperti barang jadi. Contohnya adalah cat kuku,sebuah produk moderen yang berisi resin yang merupakan senyawa organik,tetapi resin tanaman tidak kalsik.Tentunya pengecoran resin dan resin sintetis (seperti epoxy resin )juga telah diberi nama resin karena merekan memperkuat dengan cara yang sama seperti beberapa resin tanaman ,tetapi resin sintetis monomer cair thermosetting plastik,tidak berasal dari tanaman.. 2.7.2 Jenis – Jenis Resin Berdasarkan kebutuhan resin itu sendiri memilki jenis – jenis berbeda dengan proses pembuatan dan karakteristik yang berbeda. Contoh jenis resin seperti berikut :.

(53) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 33. 1. Resin Fenol Fenol-fenol seperti fenol, kresol, klisenol dan lain sebagainya dikondensasikan dengan formadehida untuk menghasilkan termoset. Keuntungannya adalah sebagai berikut : a. Mudah dibentuk dan menguntungkan dalam kesetabilan dimensi. Kurang penyusutannya dan keretakannya. b. Unggul dalam sifat isolasi listrik. c. Relatif tahan panas dan dapat padam sendiri. d. Unggul dalam ketahanan asam. Kekurangannya adalah sebagai berikut : a. Kurang tahan terhadap Alkali. b. Aslinya agak berwarna, jadi tidak bebas dalam pewarnaan. 2. Resin Urea Ini adalah resin termoset yang dapat lewat reaksi urea dan formalin, dimana urea dan formaldehid ( 37 % formalin) beraksi dalam alkali netral dan lunak. Resin urea sendiri lebih jelek dari pada resin fenol, resin melamin dan lain sebagainya. Dalam hal ketahanan air, kestabilan dimensi dan ketahan terhadap penuaan. a. Pencetakan Proses yang dipakai yaiut pencetakan tekan, pengaliha dan injeksi. Dalam pencetakan tekan, bahan diproses pada temperatur cetakan 130 – 150 0C, tekanan 150 – 300 kg/cm2, selama 30 – 40 detik per 1 mm ketebalam dari benda cetakan..

(54) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 34. b. Penggunaan Bila benda cetakan kaku, tahan terhadap pelarut dan busur listrik, jernih dan dapat diwarnai secara bebas, maka bahan ini banyak digunakan untuk barang – barang kecil yang diperlukan sehari – hari seperti pelindung cahaya, soket dan lain – lain. 3. Resin Melamin Bahan ini lebih unggul dalam bebrbagai sifat dari pada resin urea. a. Pencetakan Seperti halnya resin urea, dilakukan pencetakan : tekanan, pengalihan dan injeksi. Suhu pencetakan 10 -20 0C lebih tinggi dari pada resin urea. Sebagai kondisi pencetakan standar, digunakan temperatur pencetakan 150-170. 0. C,. tekanan pencetakan 150 – 250 kg/m2, waktu pencetakan 1 menit pada 160 0C atau 40 detik pada 170 0C per 1 mm tebal bahan. b. Penggunaan Barang – barang cetakan melamin dapat diwarnai secara bebas. Karena unggul dalam ketahanan air, ketahanan panas, ketahanan terhadap isolasi listrik, ketahanan busur listrik, bahan ini kegunaannya luas. Pengunaan utama adalah untuk: alat – alat makan, bagian – bagian komponen listrik dan mekanik. 4. Resin Poliester Tak Jenuh Dalam kebanyakan hal ini disebut poliester saja. Karena berupa resin cair dengan viskositas relatif rendah, mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan seperti banyak resin termoset.

(55) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 35. lainnya, maka tak perlu diberi tekanan untuk pencetakan. Berdasarkan karakteristik ini, bahan dikembangkan secara luas sebagai plastik penguat serat ( FRP ) dengan menggunakan serat gelas. 5. Resin Epoksi a. Proses Produksi Bahan Pada saat ini produknya adalah kebanyakan merupakan kondensat dari bisfenol A (4-4’ dihidroksidifenil 2,2-propanon) dan epiklorhidrin. Bisfenol A diganti dengan novolak atau senyawa tak jenuh, siklopentadien, dsb. Resin epoksi bereaksi dengan pengeras dan menjadi unggul dalam kekuatan mekanik dan ketahanan kimia. Sifatnya bervariasi bergantung pada jenis, kondisi dan pencampuran dengan pengerasnya. Banyaknya campuran dihitung dari ekivalen epoksi (banyaknya resin yang mengandung 1 mol gugus epoksi dalam gram). b. Penggunaan Resin Epoksi. Sebagai perekat hampir semua plastik dapat melekat cukup kuat kecuali resin silicon, fluoresin, polietilen dan polipropilen. Jenis yang lain adalah jenis yang paling sering dipakai. Paling luas digunakan dalam industry penerbangan, konstruksi dan listrik. Dan sebagai bahan cat dapat dipakai terhadap berbagai bahan, dan secara luas digunakan karena pelapisannya kuat, unggul dalam ketahanan air dan ketahanan kimia. 6. Resin Poliuretan Resin ini dihasilkan oleh reaksi diisosianat dan senyawa polihidroksi. Resin ini kuat, baik dalam ketahanan abrasi, ketahanan minyak dan ketahanan.

(56) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 36. pelarut, maka digunakan untuk plastik busa, bahan elastis, cat perekat, kulit sintetis dan lain – lain. a.. Sifat – Sifat Poliuretan dengan berbagai sifat dapat dibuat, bergantung pada bahan. mentah yang dipilih, tetapi mengenai sifat – saifat yang umum, baik dalam elastisitas dan kekuatan, kekuatan tarik nya tinggi, unggul dalam ketahanan terhadap abrasi, penuaan, minyak, pelarut, dan sifat temperatur rendahnya yang menguntungkan namun demikian, mudah dehidrolisa, relatif. kurang kuat. terhadap asam dan alkali, dan warnanya mudah luntur oleh panas atau cahaya. b.. Penggunaan Bahan ini digunakan secara luas untuk kulit sintetis, serat, bahan karet, bahan. busa dan perekat.. 2.8 Tinjauan Pustaka a. Tentang Komposit Bahan komposit sendiri tersusun dari matrik (phase pertama) dan penguat atau reinforcing (phase kedua). Matrik berfungsi sebagai pengikat sedang penguat berfungsi untuk memberi penguatan pada komposit tersebut. serat berfungsi juga sebagai penerus beban dari serat / penguat yang satu ke serat lainnya. Jika ada serat yang putus dalam arah pembebanan aksial, maka beban dari satu serat yang putus akan diteruskan melalui matrik menuju serat selanjutnya..

(57) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 37. Kekuatan komposit dengan bahan penguat berupa serat kontinu dan matrik dari resin akan tergantung pada: (a) bahan serat dan diameter serat, (b) bahan resin, (c) daya ikat antara resin dan serat dan sudut orientasi serat di dalam matrik.. Komposit merupakan. perpaduan. dari dua. material. atau lebih. yang. memiliki fasa yang berbeda menjadi suatu material baru yang berbeda menjadi suatu material baru yang memiliki propertis lebih baik dari keduanya. Kata komposit dalam pengertian bahan komposit berarti terdiri dari dua atau lebih bahan yang berbeda digabung atau dicampur secara makroskopis menjadi suatu bahan yang berguna, karena bahan komposit merupakan bahan gabungan secara makro, maka bahan komposit dapat di definisikan sebagai suatu sistem material yang tersusun dari campuran/kombinasi dua atau lebih unsur-unsur utama yang secara makro berbeda di dalam bentuk dan atau komposit material yang ada pada dasarnya tidak dapat dipisahkan. Pada umumnya bahan komposit terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber) dan. bahan. pengikat serat-serat tersebut yang disebut matriks. Komposit. dari. bahan. serat (fibrous. composite) terus. diteliti. dan. dikembangkan guna menjadi bahan alternatif pengganti bahan logam, hal ini disebabkan sifat dari bahan komposit serat yang kuat dan mempunyai massa yang lebih ringan dibandingkan dengan logam. Dalam penelitian ini, susunan komposit serat terdiri dari serat dan matriks sebagai bahan pengikatnya..

(58) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 38. Komposit dengan penguat serat (Fibrous Composite) sangat efektif, karena bahan dalam bentuk serat jauh lebih kuat dan kaku dibanding bahan yang sama dalam bentuk padat (bulk). (Hendriwan Fahmi, et all., 2014).

(59) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB III METODE PENELITIAN. 3.1 Diagram Alir Penelitian Langkah kerja dalam penelitian ini meliputi perencanaan kincir hingga analisis data. Langkah kerja dalam penelitian ini dalam bentuk gambar diagram alir seperti yang ditunjukan dalam Gambar 3.1. Mulai Perancangan kincir angin propeller 2 sudu dengan variasi sirip Pembuatan kincir angin sumbu horisontal 2 sudu berbahan komposit dengan dia.100 cm, lebar maksimum sudu 13 cm pada jarak 12,5cm dari pusat poros dengan variasi sirip 5 cm dan 7 cm dengan panjang 10 cm. Pengambilan data;. , ,. ,. , I dan. Pengolahan data untuk mencari Cp mekanis pada TSR optimal, daya output mekanis dan daya output listrik pada torsi dan putaran poros. Analisa serta pembahasan data dan pembuatan laporan Selesai Gambar 3.1 Diagram alir yang menggambarkan langkah-langkah penelitian.. 40.

(60) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 41. Ada tiga jenis perlakuan metode yang dilakukan untuk penelitian ini, yaitu : 1. Penelitan kepustakaan (Library Research) Penelitian kepustakaan ini dilakukan dengan membaca literatur-literatur yang berhubungan dengan penulisan tugas akhir ini serta dapat dipertanggung jawabkan kebenarannya. 2. Pembuatan Alat Pembuatan alat untuk menguji kincir angin tipe propeler dilakukan di Laboratorium Konversi Energi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Kincir yang sudah dipasang pada wind tunnel dan motor listrik sebagai sumber tenaga untuk memutar fan blower yang menghasilkan tenaga angin untuk memutar kincir. 3. Pengamatan Secara Langsung (Observasi) Metode observasi ini dilakukan dengan mengamati secara langsung terhadap objek yang diteliti yaitu kincir angin jenis propeler pada wind tunnel.. 3.2 Alat Dan Bahan Model kincir angin ini mempunyai tipe propeler dengan menggunakan bahan komposit, kincir angin ini dibuat dengan diameter 100 cm. 1. Sudu Kincir Angin Ukuran panjang sudu kincir angin menentukan daerah sapuan angin yang menerima energi angin sehingga membuat dudukan sudu atau turbin berputar. Semua sudu memiliki ukuran yang sama, sudu kincir angin yang dibuat dapat dilihat pada Gambar 3.2..

(61) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 42. Gamabar 3.2 Sudu / Blade. 2. Sirip kincir angin Sirip dibuat dengan 2 variasi lebar yang berbeda dan panjang yang sama. Sirip dibuat dengan panjang 10 cm dan lebar 5 cm dan 7 cm dan memiliki tebal yang sama yaitu 1 mm. Penelitain yang dilakukan menggunakan variasi dari lebar sirip yang bertujuan untuk mengetahui apa perbedaan dari kedua variasi tersebut. Bentuk sirip dapat dlihat pada gambar 3.3.. Gambar 3.3 Sirip Kincir Angin..

(62) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 43. 3. Hup Dudukan sudu merupakan salah satu bagian komponen kincir yang berfungsi untuk pemasangan sudu dan juga untuk mengatur kemiringan sudu. Dudukan sudu ini memiliki dua belas lubang yang berfungsi untuk pemasangan sudu yang memiliki variasi sudu lebih dari 4. Posisi plat atau posisi penyambung antara sudu dengan dudukan dapat disesuaikan dengan kebutuhan yang diperlukan, dudukan sudu dapat dilihat pada gambar 3.4.. Gambar 3.4 Hup turbin angin 4. Fan Blower Fan blower berfungsi untuk menghisap udara yang akan disalurkan untuk memutar kincir angin, fan blower ini memiliki daya penggerak motor sebesar 15 hp. Gambar 3.5 akan menunjukan bentuk dari fan blower.. Gambar 3.5 Fan Blower.

(63) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 44. 5. Anemometer Anemometer adalah alat yang digunakan untuk menggur kecepatan angin. Anemometer ini diletakkan di depan fan blower. Alat ini terdiri dari dua komponen utama, yaitu sensor elektrik yang diletakkan pada arah datangnya angin dari fan blower menuju kincir angin dan modul degital yang berfungsi untuk menerjemahkan data dari sensor dan kemudian ditampilkan pada layar digital. Gambar 3.6 akan menunjukan bentuk dari anemometer.. Gambar 3.6 Anemometer 6. Tachometer Tachometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan putaran poros kincir yang dinyatakan dalam satuan rpm (revolution per minute). Jenis dari tachometer yang digunakan adalah jenis tachometer digital light, cara kerjanya cukup sederhana meliputi 3 bagian, yaitu : sensor, pengolah data dan penampil. Gambar 3.7 akan menunjukan bentuk dari tachometer.. 7. Timbangan Digital Timbangan digital ini berfungsi untuk mengetahui beban yang diterima dari generator pada saat kincir angin berputar. Timbangan digital ini diletakkan pada.

(64) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 45. bagian lengan generator. Gambar 3.8 akan menunjukan bentuk dari Timbangan digital yang digunakan pada saat penelitian.. Gambar 3.7 Tachometer.. Gambar 3.8 Neraca pegas.. 8. Voltmeter Voltmeter berfungsi untuk mengukur besaran tegangan atau beda potensial listrik yang dihasilkan kincir angin oleh setiap variasinya. Gambar 3.9 akan menunjukan bentuk dari Voltmeter. 9. Ampermeter Ampermeter berfungsi untuk mengukur besarnya kuat arus atau tegangan yang dihasilkan kincir angin oleh setiap variasinya. Gambar 3.10 akan menunjukan bentuk dari Ampermeter.. Gambar 3.10 Ampermeter..

(65) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 46. 10. Lampu Pembebanan Pembebanan yang digunakan dalam pengambilan data tugas akhir adalah lampu. Lampu yang digunakan dalam pembebanan adalah lampu 75 Watt, 60 Watt, 40 Watt, dan 25 Watt. Jumlah lampu ditentukan sesuai dengan kebutuhan dan dilihat dari rpm dan torsi yang dihasilkan oleh kincir angin sumbu horizontal. Pemberian beban pada kincir angin sumbu horizontal bertujuan untuk mengetahui perfoma dan daya makimal yang dihasilkan oleh kincir angin sumbu horizontal dengan masing-masing variasi. Gambar pembebanan lampu bisa dilihat pada Gambar 3.11.. Gambar 3.11 Pembebanan lampu. 3.3 Desain Kincir Desain sudu kincir angin yang dibuat memiliki ukuran panjang yang bisa dilihat pada gambar 3.12.. Gambar 3.12 Desain sudu kincir angin..

(66) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 47. 3.3.1. Desain Sirip Desain sirip pada kincir angin yang dibuat memiliki ukuran yang bisa. dilihat pada gambar 3.13.. Gambar 3.13 Desain sirip kincir angin. 3.4 Pembuatan Sudu Kincir Angin Serta Sirip 3.4.1. Alat dan Bahan Pembuatan sudu kincir angin serta pembuatan sirip merupakan proses. yang dilakukan secara bertahap serta membutuhkan alat dan bahan. Alat dan bahan bisa ditunjukakan pada tabel 3.1 Tabel 3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu dan Sirip. ALAT BAHAN Mesin Bor. Pipa 8 inchi. Gerinda. Hardener. Amplas. Resin. Timbangan Digital. Serat Glass. Kertas Karton. Alumunium Foil. Kuas. Cat Semprot. Skrap. Dempul. Gergaji Besi. Plat 2 mm. Gunting. Plat Alumunium.

(67) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 48. 3.4.2. Proses Pembuatan Sudu dan Sirip Kincir Angin Dalam proses pembuatan sudu dan sirip dilakukan dengan beberapa. tahapan. Tahapan-tahapan yang dilakukan seperti berikut : A. Pembuatan cetakan pipa 1. Memotong pipa 8 inchi dangan panjang 50 cm. Pipa 8 inchi berfungsi sebagai cetakan awal dari proses pembuatan sudu kincir angin yang dibuat dengan bahan komposit. Pemotongan pipa dilakukan dengan alat gerinda dengan panjang pipa yang ingin dibuat yaitu 50 cm. Setelah pipa dipotong, lalu pipa yang sudah memiliki panjang 50 cm itu di potong menjadi 2 bagian. Hal ini bertujuan untuk mempermudah pipa untuk di cetak dengan menggunakan kertas karton agar bentuk sudu dapat terlihat. Disini pipa yang digunakan adalah pipa Wavin D 8 inchi. Proses pemotongan pipa dapat dilihat pada gambar 3.14.. 2. Membentuk Mal / Cetakan Kertas Mal / cetakan dibuat menggunakan kertas karton yang sedikit tebal. kertas dibuat untuk mempermudah dalam pembentukan pipa menjadi sebuah sudu. Cetakan ditempelkan pada pipa yang sudah dipotong sesuai ukuran kemudian ditandai sesuai alur cetakan yang sudah dibuat dengan menggunakan spidol. Mal / cetakan kertas dapat dilihat pada gambar 3.15..

(68) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 49. Gambar 3.14 Proses pemotongan pipa.. Gambar 3.15 Mal / Cetakan. 3. Membentuk pipa dengan mal / cetakan kertas Pipa yang telah di tandai oleh kertas menggunakan spidol, kemudian dipotong menggunakan gergaji agar potongan yang dihasilkan sesuai mal, pemotongan dilakukan mengikuti alur yang sudah dibuat. Proses pembentukan pipa dapat dilihat pada gambar 3.16. 4. Menghaluskan pipa Setelah pipa yang terbentuk sesuai dengan bentuk mal kertas, lalu pipa yang sudah terbentuk dihaluskan menggunakan gerida agar semua sisi pada pipa dapat halus. Hal ini bertujuan agar untuk mencapai ukuran yang presisi dan estetika dari pipa dapat terlihat. Pipa yang sudah terbentuk dapat dilihat pada gambar 3.17..

(69) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 50. Gambar 3.16 Pembentukan sudu dengan mal kertas. Gambar 3.17 Sudu yang sudah dihaluskan B. Pembuatan sudu / blade 1. Pelapisan cetakan pipa Setelah proses pembuatan cetakan sudu dari pipa sudah selesai, kemudian dilanjutkan pada tahap selanjutnya yaitu pembuatan sudu / blade. Sebelum proses dilanjutkan pada tahap pengolesan resin dan hardener dimulai pada bagian permukaan cetakan sudu, cetakan sudu sebaiknya dilapisi dengan alumunium foil. Pelapisan cetakan sudu dengan alumunium foil bertujuan agar cetakan tidak menempel dengan sudu yang sudah dibuat dan cetakan tidak meleleh terkena percampuran antara resin dan hardener. Pelapisan cetakan dengan alumunium foil dapat dilihat pada gambar 3.18. 2. Percampuran Resin dan katalis Proses pembuatan matriks komposit, dengan mencampurkan resin dan katalis. Resin yang digunakan adalah jenis resin polyester. Perbandingan yang digunakan adalah 95% untuk resin dan 5% katalis Pencampuran kedua bahan tersebuat dapat dilihat pada gambar 3.19..

(70) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 51. Gambar 3.18 Pelapisan mal dengan alumunium foil.. Gambar 3.19 Resin dan Katalis. 3. Pembuatan sudu / blade Dalam pembuatan sudu berbahan komposit meggunakan bahan yang terdiri dari Resin, Hardener dan Serat Glass. Proses dalam pembuatan sudu / blade dilakukan dengan cepat. Proses dilakukan dengan cepat dikarenakan disini serat glass terdiri dari empat lapisan sehingga pelapisan dilakukan dengan cepat agar serat yang sudah terlapisi oleh resin dan hardener tidak terlalu kering, sehingga menghasilkan komposisi yang baik. Diantara lapisan kedua dan ketiga disini saya meletakkan sebuah plat alumuniuam berukuran 2 cm x 10 cm. Pemberian plat alumunium disini bertujuan untuk menambahkan kekuatan atau ketahanan pada pangkal sudu terhadap gaya.

(71) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 52. tekan yang diberikan pada saat pemasangan sudu ke hap yang diberikan oleh baut. Langkah-langkah pembuatan sudu sebagai berikut : a. Langkah pertama yang dilakukan adalah melakukan pengolesan campuran resin dan hardener pada permukaan cetakan pipa yang telah dilapisi oleh alumunium foil. Proses pengolesan ini dilakukan dengan menggunakan kuas. Pengolesan campuran resin dan hardener ini dapat dilihat pada gambar 3.20. b. Langkah kedua yang dilakukan adalah menempelkan serat glass pada cetakan. Kemudian serat glass diratakan dengan campuran resin dan hardener yang sudah dioleskan pada proses pertama tadi. Perataan ini dilakukan agar tidak udara yang masuk sehingga tidak ada celah udara didalam serat. Proses ini dapat dilihat pada gambar 3.21. c. Lalu proses yang ketiga adalah proses pengolesan kembali campuran resin dan hardener pada lapisan serat yang pertama. d. Proses selanjutnya adalah menempelkan kembali serat glass kedua dan tidak lupa untuk meratakannya kembali menggunakan skrap sehingga perataan dapat merata dengan baik. e. Proses ini hampir sama dengan proses yang ketiga tadi yaitu mengoleskan campuran resin dan hardener pada lapisan serat kedua. f. Proses keenam ini adaalah proses penempelan plat alumunium diantara lapisan kedua dan ketiga serat glass. Proses ini dapat dilihat pada gambar 3.22..

(72) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 53. g. Lalu proses selanjutnya adalah penempelan kembali serat ketiga dan diratakan kembali. h. Setelah menempelkan serat ketiga lalu proses pengolesan kembali seperti pada proses-proses sebelumnya. i. Ini ada proses terakhir dimana serat ditempelkan kembali diatas lapisan serat ketiga yang sudah dioleskan oleh campura resin dan hardener tadi. Lalu tidak lupa untuk meratakannya kembali hingga benar-benar rata. j. Lalu proses ini adalah proses dimana campuran resin dan hardener di oleskan dan diratankan diatas permukaan serat keempat tadi. 4. Pengeringan sudu / blade Setelah proses pembuatan sudu / blade diatas selesai lalu dilakukan proses penggeringan. Pengeringan sudu / blade ini dilakukan dengan cara penjemuran dibawah sinar matahari selama kurang lebih 1-2 hari hingga sudu / blade kering maksimal.. Gambar 3.20 Pengolesan awal diatas permukaan alumunium foil.. Gambar 3.21 Proses pelapisan dan perataan serat glass..

(73) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 54. Gambar 3.22 Peletakkan plat alumunium. 5. Proses finishing sudu / blade Proses ini meliputi beberapa proses yaitu, proses pemotongan dengan menggunakan gerinda sehingga bentuk dari sudu bisa terlihat rapih lalu proses penghalusan disini proses penghalusan dilakukan karena pada sudu / blade yang sudah dibuat terdapat bagian-bagian yang tidak rata dan tidak halus sehingga proses penghalusan ini sangat penting untuk menunjang penampian sudu, lalu yang terakhir adalah proses pengurangan berat sudu. Proses pengurangan berat sudu ini sangat penting untuk menyamakan berat sudu yang sudah dibuat agar sudu bisa berputar dengan baik dan tidak terjadi getar yang berlebih karena bila ada sudu yang beratnya berbeda akan terjadi getar pada saat sudu sudah berputar. Disini saya membuat sudu dengan bobot 210 gram. Penimbangan berat sudu dilakukan dengan menggunakan timbangan duduk digital. Gambar 3.23 akan memperlihatkan bentuk dari sudu yang sudah selesai.. .. Gambar 3.23 Finishing Sudu..

Figur

Gambar  4.3 Grafik  hubungan  antara  torsi  dan  daya  mekanis  pada variasi  sirip  7  cm  untuk  tiga  kecepatan  angin, kincir angin  komposit  dua  sudu  berdiameter  100  cm,  lebar

Gambar 4.3

Grafik hubungan antara torsi dan daya mekanis pada variasi sirip 7 cm untuk tiga kecepatan angin, kincir angin komposit dua sudu berdiameter 100 cm, lebar p.17
Tabel 1.1 Potensi energi terbarukan di Indonesia

Tabel 1.1

Potensi energi terbarukan di Indonesia p.22
Gambar 2.2 Angin Gunung Gambar 2.3 Angin Lembah Sumber:

Gambar 2.2

Angin Gunung Gambar 2.3 Angin Lembah Sumber: p.28
Gambar 2.5 Kincir Angin Poros Horisontal.

Gambar 2.5

Kincir Angin Poros Horisontal. p.30
Gambar 2.9 Matriks dari beberapa tipe komposit.

Gambar 2.9

Matriks dari beberapa tipe komposit. p.42
Gambar 2.11 Illustrasi komposit berdasarkan penguatnya.

Gambar 2.11

Illustrasi komposit berdasarkan penguatnya. p.43
Gambar 2.12 a. Flat flakes sebagai penguat (Flake composites)b. Fillers sebagai penguat (Filler composites).

Gambar 2.12

a. Flat flakes sebagai penguat (Flake composites)b. Fillers sebagai penguat (Filler composites). p.44
Gambar 2.13 Tipe Discontinuous Fiber.

Gambar 2.13

Tipe Discontinuous Fiber. p.46
Gambar 2.14 Serat Kaca.

Gambar 2.14

Serat Kaca. p.49
Tabel 2.2 Sifat-sifat dari jenis-jenis fiber-glass.

Tabel 2.2

Sifat-sifat dari jenis-jenis fiber-glass. p.50
Gambar 2.20 memberikan regangan terhadap kegagalan yang dimiliki untuk serat kaca-E,  serat  kaca-S,  serat  aramid,  dan  serat  karbon  berkekuatan  tinggi  (yaitu bukan  dalam  bentuk  komposit)

Gambar 2.20

memberikan regangan terhadap kegagalan yang dimiliki untuk serat kaca-E, serat kaca-S, serat aramid, dan serat karbon berkekuatan tinggi (yaitu bukan dalam bentuk komposit) p.51
Gambar 3.3 Sirip Kincir Angin.

Gambar 3.3

Sirip Kincir Angin. p.61
Gambar 3.6 Anemometer

Gambar 3.6

Anemometer p.63
Gambar 3.7 Tachometer. Gambar 3.8 Neraca pegas.

Gambar 3.7

Tachometer. Gambar 3.8 Neraca pegas. p.64
Gambar 3.11 Pembebanan lampu.

Gambar 3.11

Pembebanan lampu. p.65
Gambar 3.13 Desain sirip kincir angin.

Gambar 3.13

Desain sirip kincir angin. p.66
Gambar 3.14 Proses pemotongan pipa.

Gambar 3.14

Proses pemotongan pipa. p.68
Gambar 3.16 Pembentukan sudu dengan mal kertas

Gambar 3.16

Pembentukan sudu dengan mal kertas p.69
Gambar 3.18 Pelapisan mal dengan alumunium foil.

Gambar 3.18

Pelapisan mal dengan alumunium foil. p.70
Gambar 3.20 Pengolesan awal diatas permukaan alumunium foil.

Gambar 3.20

Pengolesan awal diatas permukaan alumunium foil. p.72
Gambar 3.22 Peletakkan plat alumunium.

Gambar 3.22

Peletakkan plat alumunium. p.73
Tabel  4.1 Data  Pengujian Dua  Sudu  Dengan  Variasi  Sirip  5 cm  Kecepatan Angin 6,5 m/s, Kincir Angin Komposit ᴓ 1 m, L max 13 cm Dengan Jarak 12,5 cm Pada Pusat poros.

Tabel 4.1

Data Pengujian Dua Sudu Dengan Variasi Sirip 5 cm Kecepatan Angin 6,5 m/s, Kincir Angin Komposit ᴓ 1 m, L max 13 cm Dengan Jarak 12,5 cm Pada Pusat poros. p.77
Tabel  4.2 Data  Pengujian Dua  Sudu  Dengan  Variasi  Sirip  5cm  Kecepatan Angin 7,5 m/s, Kincir Angin Komposit ᴓ 1 m, L max 13 cm Dengan Jarak 12,5 cm Pada Pusat poros.

Tabel 4.2

Data Pengujian Dua Sudu Dengan Variasi Sirip 5cm Kecepatan Angin 7,5 m/s, Kincir Angin Komposit ᴓ 1 m, L max 13 cm Dengan Jarak 12,5 cm Pada Pusat poros. p.78
Tabel  4.4 Data  Pengujian Dua  Sudu  Dengan  Variasi  Sirip 7 cm  Pada Kecepatan Angin 6.4 m/s,  Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1 m, L max 13 cm Dengan Jarak 12,5 cm Pada Pusat poros.

Tabel 4.4

Data Pengujian Dua Sudu Dengan Variasi Sirip 7 cm Pada Kecepatan Angin 6.4 m/s, Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1 m, L max 13 cm Dengan Jarak 12,5 cm Pada Pusat poros. p.79
Tabel 4.7 Data Perhitungan Dua Sudu Sirip 5cm Kecepatan Angin 6,5 m/s, Kincir Angin Komposit ᴓ 1 m, L max 13 cm Dengan Jarak 12,5 cm Pada Pusat poros

Tabel 4.7

Data Perhitungan Dua Sudu Sirip 5cm Kecepatan Angin 6,5 m/s, Kincir Angin Komposit ᴓ 1 m, L max 13 cm Dengan Jarak 12,5 cm Pada Pusat poros p.84
Tabel 4.10 Data Perhitungan Dua Sudu Sirip 7cm Kecepatan Angin 6,4 m/s, Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1 m, L max 13 cm Dengan Jarak 12,5 cm Pada Pusat poros.

Tabel 4.10

Data Perhitungan Dua Sudu Sirip 7cm Kecepatan Angin 6,4 m/s, Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1 m, L max 13 cm Dengan Jarak 12,5 cm Pada Pusat poros. p.85
Tabel 4.11 Data Perhitungan Dua Sudu Sirip 7cm Kecepatan Angin 7,8 m/s, Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1 m, L max 13 cm Dengan Jarak 12,5 cm Pada Pusat poros.

Tabel 4.11

Data Perhitungan Dua Sudu Sirip 7cm Kecepatan Angin 7,8 m/s, Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1 m, L max 13 cm Dengan Jarak 12,5 cm Pada Pusat poros. p.86
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara torsi dan daya  elektris pada variasi Sirip 5 cm untuk tiga kecepatan angin, kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, L max 13 cm dengan jarak 12.5 cm dari pusat poros.

Gambar 4.2

Grafik hubungan antara torsi dan daya elektris pada variasi Sirip 5 cm untuk tiga kecepatan angin, kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, L max 13 cm dengan jarak 12.5 cm dari pusat poros. p.89
Gambar  4.4 Grafik Hubungan Torsi dan  Daya Elektris  Variasi Sirip  7  cm  Untuk Tiga Kecepatan Angin, Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, L max

Gambar 4.4

Grafik Hubungan Torsi dan Daya Elektris Variasi Sirip 7 cm Untuk Tiga Kecepatan Angin, Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, L max p.91
Gambar 4.8 Grafik Hubungan Antara TSR dan Cp pada variasi Sirip 7 cm Untuk Tiga kecepatan  angin, Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m,  L max 13  cm Dengan Jarak 12.5 cm dari pusat poros.

Gambar 4.8

Grafik Hubungan Antara TSR dan Cp pada variasi Sirip 7 cm Untuk Tiga kecepatan angin, Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, L max 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm dari pusat poros. p.95

Referensi

Memperbarui...