BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan sejak tanggal pengesahan usulan oleh pengelola program studi sampai dinyatakan selesai dan direncanakan berlangsung selama 2 bulan. Tempat pelaksanaan penelitian di Program Magister Teknik Mesin, Fakultas Teknik, laboratorium teknik mesin Universitas Sumatera Utara.
3.2. Bahan
Dalam penelitian ini, subjek penelitian adalah turbin angin savonius yang diletakkan dalam model instalasi sederhana wind tunnel skala laboratorium seperti
terlihat pada Gambar 3.1.
Gamba 3.1. (1)Perangkat Wind Tunnel, (2)Turbin angin.[15]
Dalam penelitian ini akan dibuat turbin angin Savonius tipe rotor Helix
Komponen turbin angin Savonius tipe rotorhelix sebagai berikut : 1. Dudukan lengan sudu.
Dudukan lengan sudu turbin angin berbentuk silinder berbahan besi dengan ketebalan 10 mm, dan diameter luarnya 20 mm serta diameter dalam 10 mm, seperti terlihat pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3. Bentuk dudukan lengan sudu
2. Lengan sudu.
Lengan sudu turbin angina savonius tipe rotor Helix berbahan plat besi dengan ketebalan 0,7 mm, serta plat besi dengan lebar 13 mm dan tebal 1,5 mm, seperti terlihat pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4. Bahan pelat besi dan lat besi untuk lengan sudu
3. Sudu
Sudu turbin angin berbahan pelat alumanium dengan ketebalan 0,3 mm, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3.5.
4. Poros
Berdasarkan jenis turbin ini, maka poros dipasang secara vertikal dan poros terbuat dari bahan stainless steel dengan diameter 8 mm dan panjang 535 mm, seperti terlihat pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6. Poros
5. Bantalan
Bearing (bantalan) adalah elemen mesin yang menumpu poros yang mempunyai beban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan mempunyai umur yang panjang. Bearing harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik.
bearing ini dibeli di toko bearing yang ada di kota medan dan disesuaikan dengan ukuran poros seperti pada Gambar 3.7.
Gambar 3.7. Bantalan
6. Transmisi daya
Dalam penelitian ini roda gigi digunakan untuk mentransmisikan daya dan putaran.
Roda gigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan daya dilakukan oleh
gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. Diameter luar roda gigi pada poros 120 mm,
(a) (b)
Gambar 3.8. (a)Roda gigi pada Poros turbin, (b) Roda gigi pada`poros motor DC
7. Generator listrik
Generator listrik yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah 12V 100mA, seperti Gambar 3.9.
Gambar 3.9. Generator listirk
8. Bola lampu dan wayar
Bola lampu yang akan digunakan adalah jenis bola lampu LED seperti
pada Gambar 3.10.
Gambar 3.10. Lampu LED dan wayar kecil
9. Dudukan Rotor Turbin Angin.
Gambar 3.11. Dudukan Rotor Turbin Angin
3.3. Peralatan Penelitian
Peralatan penelitian yang akan digunakan antara lain:
1. Wind Tunnel, Dengan menggunakan wind tunnel maka relative dapat di setting
kecepatan angin dan kestabilannya sesuai dengan kebutuhan penelitian, seperti pada Gambar 3.12.
Gamba 3.12. Perangkat Wind Tunnel. [15] Keterangan
1) Compressor,
2) Test section,
3) Diffuser,
4) Kain penghubung,
5) Drive section
mempunyai multi fungsi, merubah AC ke DC kemudian mengeluarkannya dengan arus AC kembali, inverter diperlihatkan pada Gambar 3.13.
Gambar 3.13. Inverter
3. Vibrometer VQ – 400 - A, Alat ini digunakan untuk mengukur kecepatan permukaan getaran , juga dapat digunakan untuk mendapatkan waktu putar sehingga dapat diketahui kecepatan putar suatu benda atau bahan uji. Seperti pada Gambar 3.14.
Gambar 3.14. vibrometer
4. Tachometer, adalah alat untuk mengukur kecepatan putaran yang dikopel langsung dengan poros. Seperti pada Gambar 3.15.
Gambar 3.15. Tachometer
Berikut spesifikasi Digital Photo Contact Tachometer :
Resulotion : Photo Tach/Contact Tach
0,1 rpm (0,5 to 999,9 rpm) 1 rpm (over 1,000 rpm)
Accuracy : ± (0,05 % + 1 Digit)
Battery : 4 x 1,5 V AA (UM-3) Battery
5. Multitester digital berfungsi untuk mengukurukur arus, tegangan dan resistansi seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3.16.
Gambar 3.16. Multitester digital
6. Anemometer, berfungsi untuk menentukan kecepatan angin yang masuk ke dalam pada wind tunel seperti pada Gambar 3.17.
Gambar 3.17. Anemometer
Gambar 3.18. Labjeck
8. Hot wire strain gauge, berfung sebagai sensor kecepatan angin bekerja berdasarkan panas yang diterima probe dipengaruhi oleh kecepatan angin
seperti pada Gambar 3.19.
Gambar 3.19. Probe hot wire
9. Computere, digunakan untuk menampilkan dan menyimpan hasil serta pengolahan data yang di dapat dari pengukuran getaran.
10. Alat tulis dan kamera digital, Alat tulis digunakan untuk mencatat data hasil penelitian dan Kamera digital akan digunakan untuk mengabadikan proses eksperimental atau sebagai dokumentasi.
3.4. Metodologi Penelitian
Metode yang dilakukan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental. Kegiatannya meliputi :
1. Pengambilan data 5 variasi kecepatan angin, masing-masing variasi kecepatan angin akan dilakukan pencatatan 5 kali yaitu pada selang waktu 20, 40, 60, 80, dan 100 detik, hal ini guna memperoleh rata-rata getaran putaran poros
2. Pengambilan data dilakukan dengan melakukan 5 (lima) variasi putaran
electro motor pada wind tunnel guna memperoleh 5 (lima) variasi kecepatan angin pada kedua tipe turbin tersebut, dan penyetelan putaran menggunakan alat inverter yang ada pada wind tunnel,
3. Mendapatkan amplitude poros turbine, maka data yang akan diambil meliputi kecepatan angin, tegangan serta arus listrik, getaran pada poros turbin, dan pengamatan grafik amplitude-vs-time (Displacemen, Velocity, dan
Acceleration) yang terjadi.
3.5. Set Up alat
3.5.1. Set up alat uji wind tunnel
Perlu dilakukan set up alat uji wind tunnel. Berikut ini langkah –langkah
set up yang dilakukan :
1. Diperiksa kondisi wind tunnel hingga siap untuk pengujian.
2. Diperiksa kondisi elektro motor yang ada di drive suction pada wind tunnel
hingga siap untuk berputar.
3. Diperiksa kondisi inverter hingga siap untuk diaktifkan.
4. Disambungkan arus listrik ke inverter hingga lampu merah menyala.
3.5.2. Set up alat ukur penelitian
Berikut adalah langkah –langkah set up alat ukur penelitian yang dilakukan :
2. Dipasang kabel pada generator kemudian disambungkan ke lampu LED.
Gambar 3.21. Pemasangan kabel pada generator ke lampu LED.
3. Dipasasang kabel multitester Generator listrik.
Gambar 3.22. Pemasangan kabel multitester.
4. Dipasang Hot Wire Strain gaugeanemometer pada bagian bawah compresor,
untuk mencatan keceptan angin masuk wind tunel Pada saat pengujian.
Gambar 3.23. Posisi pemasangan anemometer
5. Diarahkan posisi vibrometer laser pada posisi ujung poros bagian atas turbin dengan tepat (lampu laser berwarna merah tepat mengenai ujung poros bagian atas turbin angin) hal ini untuk pengambilan data pengujian getaran
Gambar 3.24. Posisi vibrometer
6. Dihubungkan kabel dari Vibrometer ke labjack kemudian kabel labjack ke
computere hal ini untuk mencatat hasil pengukuran dari vibrometer.
Gambar 3.25. Tampilan pengambilan data pada computere menngunakan vibrometer
7. Diarahkan posisi sensor tachometer pada poros turbin angin untuk pengambilan data kecepatan putar poros turbin angin.
8. Dioperasikan Wind tunnel melalui inverter kemudiandisiapkan alat tulis dan kamera digital untuk mencatat hasil pengukuran untuk 5 (lima) variasi kecepatan angin (4 m/s, 4,5 m/s, 5 m/s, 5,5 m/s, dan 6 m/s) yang diukur melalui anemometr.
Gambar 3.27. Chanel pengaturan kecepatan putaran propellerwind tunnel
9. Dicatat data kecepatan angin, arus, tegangan listrik, kecepatan poros turbin, dan juga getaran yang terjadi di poros turbin.
10. Dilakukan pengulangan pengambilan data sesuai dengan langkah 7, 8, dan 9 untuk setiap kecepatan angina (4 m/s, 4,5 m/s, 5 m/s, 5,5 m/s, dan 6 m/s). Skema set up alat uji diperlihatkan pada Gambar 3.28 beriktu :
Gambar 3.28. Set-Up alat [15]
3.6. Variabel Penelitian
Variabel penelitian pada pengujian getaran turbin angina savonius type rotor helix sebagai sebagai berikut :
1. Kecepatan angina yang melalui turbin angina savonius type rotor helix pada
wind tunnel.
3. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan turbin angina savonius type rotor helix.
4. Getaran yang dialami oleh poros turbin angina savonius type rotor helix.
3.7. Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian dilakukan dengan tahapan untuk memudahkan dalam pengujian,. pada gambar 3.29 memperlihatkan diagram alir prsedur penelitian :
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Tujuan dari penelitian adalah mendapatkan karakteristik lintasan orbit dari pengukuran getaran poros turbin angina savamius type rotor helix sebagai optimasi dalam pengembangan rancangan turbin angina.
Penyelidikan langsung melalui pengukuran tentang perilaku getar model eksperimental, atau benda yang sedang dalam taraf pengembangan sangat diperlukan. Alat ukur untuk pengukuran ini sudah cukup tersedia di mana-mana. Elemen-elemen alat ukur terdiri dari m, k, dan c. Perpindahan absolut massa m dan base masing-masing adalah x dan y, sehingga perpindahan relatif terhadap base adalah z = x – y.
Di sisi lain, z dan turunannya terhadap waktu adalah simbol yang menunjukkan gerakan relatif massa m terhadap struktur yang di ukur. Hasil
pengukuran yang diperoleh dapat berupa perpindahan relatif atau kecepatan relatif [15]. Instrumen pengujian getaran dalam penelitian ini dengan menggunakan alat ukur vibrometer.
4.1.Amplitudo getaran pada Turbin Angin Savonius
Pencatatan variabel penelitian dilakukan pada 5 variasi kecepatan angin dan disetiap rentang waktu 20 detik dengan menggunakan Laser vibrometer, dan dilakukakan vibration source diperlihatkan pada Gambar 5.1 berikut :
4.1.1. Pengambilan data pada kecepatan angin 4 m/s
Setelah dilakukan pengukuran pada kecepatan angin 4 m/s selama 100 detik diperoleh hasil putaran, arus, dan tegangan dengan interval 20 detik pada tabel 4.1 berikut :
Tabel 4.1 Data kecepatan angin 4 m/s
t(s) Rpm Arus(mA) Tegangan (V)
Dari tabel 4.1 diperoleh rata-rata putaran permenit adalah 20,40 rpm, arus rata-rata 0,7 mA dan tegangan rata-rata 2,40 volt. Dari putaran rata-rata poros turbin angina pada keceptan angina 4 m/s dilakukan perhitungan unntuk mendapatkan kecepatan sudut, frekuensi dan perioda sebagai berikut :
Kecepatan sudut dihitung dihitung sebagai berikut:
� = � x n = , x , = , rps
Frekuensi rotor dihitung sebagai berikut:
� = �� = , , = , Hz
Perioda rotor dihitung sebagai berikut:
� = � = , = , dtk
Gambar 4.2 Velocity getaran pada kecepatan angin 4 m/s
Dari gambar 4.2 memperlihatkan Velocity peak atas sebesar 0,5273 mm/s pada detik ke-98, dan untuk Peak bawah sebesar 0,1666 mm/s pada detik ke-54. Untuk mendapatkan nilai amplitudo dilakukan perhitungan sebagai berikut :
= �� cos �
� = �cos�
= , × cos ,, ×
= -0,2775
Perhitungan di atas diteruskan untuk setiap nilai Velocity pada 100 detik data. Untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel yang terlampir pada lampiran 1 (satu). Displacemen
dihitung sebagai berikut :
= � � � = − , mm
Perhitungan Displacement diatas diteruskan untuk setiap nilai Amplitude
Gambar 4.3 Displaciment getaran pada kecepatan angin 4 m/s
Dari gambar 4.3 diperoleh Displaciment peak atas sebesar 0,2408 mm pada detik ke-64, dan untuk Peak bawah sebesar -0,240 7mm pada detik-ke-89. Nilai Acceleration dihitung sebagai berikut :
= = �� sin � = − , mm/s
Perhitungan Acceleration di atas diteruskan untuk setiap nilai Amplitude
pada 100 detik dan untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel Kemudian diperoleh hasil dalam bentuk grafik pada gambar 4.4. berikut :
Dari gambar 4.4 memperlihatkan Acceleration peak atas sebesar 1,0978 mm/s pada detik ke-64, dan untuk Peak bawah sebesar -1,0976 mm/s pada detik ke-39.
4.1.2. Pengambilan data pada kecepatan angin 4,5 m/s
Setelah dilakukan pengukuran pada kecepatan angin 4 m/s selama 100 detik diperoleh hasil putaran, arus, dan tegangan dengan interval 20 detik pada tabel 4.2 berikut :
Tabel 4.2 Data kecepatan angin 4,5 m/s
t(s) Rpm Arus(mA) Tegangan (V)
Dari tabel 4.2 diperoleh rata-rata putaran per menit 20,40 rpm, arus rata-rata 0,7 mA dan tegangan rata-rata-rata-rata 2,40 volt. Dari putaran rata-rata-rata-rata poros turbin angina pada keceptan angina 4,5 m/s dilakukan perhitungan unntuk mendapatkan kecepatan sudut, frekuensi dan perioda sebagai berikut :
� = �0× = ,0 × , = , rps
Frekuensi rotor dihitung sebagai berikut :
� = �� = , , = , Hz
Perioda rotor dihitung sebagai berikut ::
� = � = , = , dtk
Gambar 4.5 Velocity getaran pada kecepatan angin 4,5 m/s
Dari gambar 4.5 diperoleh Velocity peak atas sebesar 0,5435 mm/s pada saat detik ke-83, dan untuk Peak bawah sebesar 0,1791 mm/s pada saat detik-ke 81. Untuk mendapatkan nilai amplitudo dilakukan perhitungan sebagai berikut :
= �� cos �
�= �cos�
= , × cos ,, ×
= -0,1896
Perhitungan diatas diteruskan untuk setiap nilai Velocity pada 100 detik data. Untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel yang diperlihatkan pada lampiran 2 (dua). Displacemen
dihitung sebagai berikut :
= � � � = − , mm
Perhitungan Displacement diatas diteruskan untuk setiap nilai Amplitude
Gambar4 6. displacimen getaran pada kecepatan angin 4,5 m/s
Dari gambar 4.6 diperoleh Displaciment peak atas sebesar 0,1683 mm pada saat detik ke-33, dan untuk Peak bawah sebesar -0,1683 mm pada saat detik-ke-11. Acceleration dihitung sebagai berikut :
= = − �� sin � = − , mm/s
Perhitungan Acceleration diatas diteruskan untuk setiap nilai Amplitude
pada 100 detik dan untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel kemudian diperoleh hasil dalam bentuk grafik pada gambar 4.7. berikut :
Dari gambar 4.7 memperlihatkan Acceleration peak atas sebesar 0,9921 mm/s pada saat detik ke-33, dan untuk Peak bawah sebesar -0,9924 mm/s pada saat detik-ke-11.
4.1.3. Pengambilan data pada kecepatan angin 5 m/s
Setelah dilakukan pengukuran pada kecepatan angin 4 m/s selama 100 detik diperoleh hasil putaran, arus, dan tegangan dengan interval 20 detik pada tabel 4.3 berikut :
Tabel 4.3. Data kecepatan angin 5 m/s
t(s) Rpm Arus(mA) Tegangan (V) arus 0,7 mA dan tegangan rata-rata 2,40 Volt. Dari putaran rata-rata poros turbin angina pada keceptan angina 5 m/s dilakukan perhitungan unntuk mendapatkan kecepatan sudut, frekuensi dan perioda sebagai berikut :
Kecepatan sudut dihitung sebagai berikut :
� = � x n = , x , = , rps
Frekuensi rotor dihitung sebagai berikut ::
� = �� = , , = , Hz
Perioda rotor dihitung sebagai berikut ::
� = � = , = , dtk
Data hasil pengujian getaran pada kecepatan 5 m/s selama 100 detik
Gambar 4.8. Velocity getaran pada kecepatan angin 5 m/s
Dari gambar 4.8 memperlihatkan Velocity peak atas sebesar 0,5196 mm/s pada saat detik ke-88, dan untuk Peak bawah sebesar 0,1594 mm/s pada saat detik-ke 96. Untuk mendapatkan nilai amplitudo dilakukan perhitungan sebagai berikut :
= �� cos �
�= �cos�
= , × cos ,, ×
= -0,1710
Perhitungan diatas diteruskan untuk setiap nilai Velocity pada 100 detik data. Untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel yang terlampir pada lampiran 3. Displacemen dihitung sebagai berikut :
= � � � = − , mm
Perhitungan Displacement diatas diteruskan untuk setiap nilai Amplitude
Gambar 4.9 displacimen getaran pada kecepatan angin 5 m/s
Dari gambar 4.9 diperoleh Displaciment peak atas sebesar 0,2366 mm pada saat detik ke-96, dan untuk Peak bawah sebesar -0,2374 mm pada saat detik-ke-53.
Acceleration dihitung sebagai berikut :
= = − �� sin � = − , mm/s
Perhitungan Acceleration diatas diteruskan untuk setiap nilai Amplitude
Dari gambar 4.10 diperoleh Accelerationpeak atas sebesar 2,1206 mm/s
pada saat detik ke-11, dan untuk Peak bawah sebesar -2,1273 mm/s pada saat detik-ke-53.
4.1.4. Pengambilan data pada kecepatan angin 5,5 m/s
Setelah dilakukan pengukuran pada kecepatan angin 4 m/s selama 100 detik diperoleh hasil putaran, arus, dan tegangan dengan interval 20 detik pada
tabel 4.4 berikut :
Tabel 4.4. Data kecepatan angin 5,5 m/s
t(s) Rpm Arus(mA) Tegangan (V) arus 0,7 mA dan tegangan rata-rata 2,40 Volt. Dari putaran rata-rata poros turbin angina pada keceptan angina 5,5 m/s dilakukan perhitungan unntuk mendapatkan kecepatan sudut, frekuensi dan perioda sebagai berikut :
Kecepatan sudut dihitung sebagai berikut :
� = � x n = , x = . rps
Frekuensi rotor dihitung sebagai berikut :
� = � � =
,
, = , Hz Perioda rotor dihitung sebagai berikut ::
� = � = , = , dtk
Data hasil pengujian kecepatan angin 5,5 m/s didapat berupa Velocity
terlampir pada lampiran 4. Pada gambar 4.11 memperlihatkan grafik perubahan
Gambar 4.11. Velocity getaran pada kecepatan angin 5,5 m/s
Dari gambar 4.11 diperoleh Velocity peak atas sebesar 0,5429 mm/s pada saat detik ke-34, dan untuk Peak bawah sebesar 0,1654 mm/s pada saat detik-ke 72. Untuk mendapatkan nilai amplitudo dilakukan perhitungan sebagai berikut :
= �� cos �
�= �cos�
= , × cos ,, ×
= -0,0820
Perhitungan diatas diteruskan untuk setiap setik nilai Velocity pada 100 detik data. Untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel yang terlampir pada lampiran 5(lima). Displacemen
dihitung sebagai berikut :
= � � � = − , mm
Perhitungan Displacement diatas diteruskan untuk setiap nilai Amplitude
Gambar 4.12. displacimen getaran pada kecepatan angin 5,5 m/s
Dari gambar 4.12 diperoleh Displaciment peak atas sebesar 0,0963 mm pada saat detik ke-64, dan untuk Peak bawah sebesar -0,0963 mm pada saat detik-ke-89. Acceleration dihitung sebagai berikut :
= = − �� sin � = − , mm/s
Perhitungan Acceleration diatas diteruskan untuk setiap nilai Amplitude
pada 100 detik dan untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel kemudian diperoleh hasil dalam bentuk grafik pada gambar 4.13. berikut :
Dari gambar 4.13 diperoleh Accelerationpeak atas sebesar 1,1349 mm/s
pada saat detik ke-70, dan untuk Peak bawah sebesar -1,1349 mm/s pada saat detik-ke-27.
4.1.5. Pengambilan data pada kecepatan angin 6 m/s
Setelah dilakukan pengukuran pada kecepatan angin 4 m/s selama 100 detik diperoleh hasil putaran, arus, dan tegangan dengan interval 20 detik pada
tabel 4.5 berikut :
Tabel 4.5. Data kecepatan angin 6 m/s
t(s) Rpm Arus(mA) Tegangan (V) arus 0,7 mA dan tegangan rata-rata 2,40 Volt. Dari putaran rata-rata poros turbin angina pada keceptan angina 6 m/s dilakukan perhitungan unntuk mendapatkan kecepatan sudut, frekuensi dan perioda sebagai berikut :
Kecepatan sudut dihitung sebagai berikut :
� = � x n = , x , = , rps
Frekuensi rotor dihitung sebagai berikut ::
� = �� = ,, = , Hz
Perioda rotor dihitung sebagai berikut ::
� = � = , = , dtk
Data hasil pengujian pada kecepatan angin 6 m/s diperoleh berupa
Gambar 4.14. Velocity getaran pada kecepatan angin 6 m/s
Dari gambar 4.14 diproleh Velocity peak atas sebesar 0,5279 mm/s pada saat detik ke-76, dan untuk Peak bawah sebesar 0,1420 mm/s pada saat detik ke-38. Untuk mendapatkan nilai amplitudo dilakukan perhitungan sebagai berikut :
= �� cos �
�= �cos�
= , × cos ,, ×
= -0,0788
Perhitungan diatas diteruskan untuk setiap nilai Velocity pada 100 detik data. Untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel yang terlampir pada lampiran 6 (enam). Displacemen
dihitung sebagai berikut :
= � � � = , mm
Gambar 4.15. displacemen getaran pada kecepatan angin 6 m/s
Dari gambar 4.15 dipeoleh Displacement peak atas sebesar 0,3338mm pada saat detik ke-3, dan untuk Peak bawah sebesar -0,3343 mm pada saat detik-ke-55. Acceleration dihitung sebagai berikut :
= = − �� sin � = , mm/s
Perhitungan Acceleration diatas diteruskan untuk setiap nilai Amplitude
pada 100 detik dan untuk mempercepat penghitungan dilakukan dengan menggunakan program microsoft excel kemudian diperoleh hasil dalam bentuk grafik pada gambar 4.16. berikut :
Dari gambar 4.16 diperoeleh Accelerationpeak atas sebesar 4,5304 mm/s
pada saat detik ke-3, dan untuk Peak bawah sebesar -4,5378 mm/s pada saat detik-ke-55.
4.2.Hubungan variasi puncak amplitudo dengan variasi kecepatan angin Akibat dari variasi kecepatan angin maka mengakibatkan terjadinya variasi pada puncak amplitudo. Tabel 4.6. memperlihatkan hasil perhitungan yang telah
dilakukan dan diperoleh masing-masing puncak atas serta puncak bawah getaran pada displacemen, velocity, dan pada Acceleration.
Tabel 4.6. Variasi Puncak Amplitudo
Kcptn Angin Puncak Displacemen
(mm)
4.5304 cm²/s.. Untuk puncak bawah terjadi pada kecepatan angin 6 m/s dengan nilai amplitudo -4.5378 cm/s.
4.3.Analisa lintasan Orbit
4.3.1. Lintaasan orbit Displacemen
Berdasarkan fungsi karakteristik perpindahan maka dengan bantuan softwate Matlab 6.1 maka energi yang didisipasi dapat digambarkan melalui orbit perpindahan partikel yang bergetar. Perpindahan getaran pada tes-I arah radial, mengikuti persamaan karakteristik perpindahan getaran :
= . sin (21352 t)
Unntuk mendapatkan alpitudo arah z maka digunakan persamaan trigonometri sebagai berikut :
� + = sin . + cos . ��
sin − , + � / = sin − , + � / = � − , . cos �/ + − . . sin �/ = .
Maka kordinat orbit perpindahan partikel scara radial dapat dituliskan :
(x,z)= . sin (21352 t), , cos (21352 t)
Untuk mendapatkan bentuk lintasan orbit maka ditulis sintaks pada Matlab sebagai berikut :
ezplot('0.2408*sin(2.1352*t)','0.9697*cos(2.1352*t)',[0:20:100]),
Perubahan bentuk lintasan orbit dapat ditentukan dengan cara yang sama dan digambarkan untuk tiap kecepatan angin pada Tabl 4.7 Untuk mengevaluasi tingkat keandalan yang terjadi .
Tabel 4.7 Nilai perhitungan rata-rata Amplitudo yang terjadi
Berikut adalah bentuk lintasan pada lima variasi keceptan angin berdasarkan karakteristik perpindahan :
Gambar 4.17 Lintasan orbit pada kecepatan angin 4 m/s karakteristik perpindahan
Gambar 4.18 Lintasan orbit pada kecepatan angin 4,5 m/s karakteristik perpindahan
Gambar 4.20 Lintasan orbit pada kecepatan angin 5,5 m/s karakteristik perpindahan
Gambar 4.21 Lintasan orbit radial pada kecepatan angin 6 m/s karakteristik perpindahan
Dari bentuk lintasan orbit pada gambar 4.17, 4.18, 4.19, 4. 20, dan 4.21. mengindiksasikan terjadinya misaligment, seperti yang di tunjukkan gambar 2.26 dimana gambar tersebut juga menunjukkan terjadinya misaligment.
4.3.2. Lintaasan orbit Velocity
Berdasarkan fungsi karakteristik kecepatan maka dengan bantuan softwate
ezplot('(0.33161421*2.1352)*cos (2.1352*t)','0.9455*2.1352*sin (2.1352*t)',[0:20:100]),
Berikut ada bentuk lintasan orbit pada lima variasi keceptan angin
berdasarkan karakteristik kecepatan getaran :
Gambar 4.22 Lintasan orbit radial velocity pada kecepatan angin 4 m/s
Gambar 4.23 Lintasan orbit radial velocity pada kecepatan angin 4,5 m/s
kecepatan angin 5m/s
Gambar 4.25 Lintasan orbit radial pada velocity
kecepatan angin 5,5 m/s
Gambar 4.26 Lintasan orbit radial velocity pada kecepatan angin 6
Dari gambar 2.21, 2.22, 2.23, 2.24, 2.25, dan 2,26 mengindikasikan terjadinya misaligment, seperti yang di tunjukkan gambar 2.26 dimana gambar tersebut juga menunjukkan terjadinya misaligment.
4.3.3. Lintaasan orbit Accelaration
Berdasarkan fungsi karakteristik Percepatan maka dengan bantuan softwate Matlab 2014 maka energi yang didisipasi dapat digambarkan melalui orbit
Berikut ada bentuk lintasan orbit karakteristik percepatan pada lima variasi keceptan angin :
Gambar 4.27 Lintasan orbit radial Accelaration pada kecepatan angin 4
Gambar 4.28 Lintasan orbit radial Accelaration pada kecepatan angin 4,5
Gambar 4.30 Lintasan orbit radial Accelaration pada kecepatan angin 5,5
Gambar 4.31 Lintasan orbit radial Accelaration pada kecepatan angin 6
Dari bentuk lintasan orbit pada kecepatan angin 6 m/s terlihst semakin luasnya bentuk elips dari lintasan orbit. Dari keseluruhan bentuk lintsana orbit menindiksasikan terjadi misaligment.
4.4. Klarifikasi FFT
Berikut adalah klarifikasi dari fenomena lintasan orbit yang terjadi dengan FFT. Hasil proses komputasi FFT merupakan displacement untuk 5 (lima) variasi
Gambar 4. 32 FFT displacmant pada kecepatang angin 4 m/s
Gambar 4.33 FFT displacmant pada kecepatang angin 4,5 m/s
Gambar 4.35 FFT displacmant pada kecepatang angin 5,5 m/s
Gambar 4.36 FFT displacmant pada kecepatang angin 6 m/s
Dari bentuk grafik dari pengolahan domain waktu ke domain frekuensi pada gambar 4.32, 4.33, 4,34, 4.35, dan 4.36 dapat disimpulkan terjadinya
misaligment karena terjadi dua kali RPM berdasarkan gambar 2.21 pada bab 2. Dengan demikian bentuk lintasan orbit pada pengukuran getaran lima variasi keceptan angin menyatakan terjadinya misaligment.
4.5.Perubahan Lintasan Orbit
4.5.1. Displacement
Berikut adalah gabungan lima variasi lintasan orbit dalam bentuk
Gambar 4.37 Lintasan orbit displacement dengan lima kecepatan angin
Dari gambar 4.37 diperoleh lintasan orbit teerkecil terjadi pada kecepatan angina 5,5 m/s yang mengindikasikan semakin tingginya indikasi misalignment, dan lintasan orbit terlebar pada kecepatan angin 6 m/s yang menyatakan semakin menghilangnya indikasi misaligment.
4.5.2. Velocity
Gambar 4.38 Lintasan orbit velocity dengan kelima kecepatan angin
Dari gambar 4.38 diatas diperoleh lintasan orbit tertinggi berada pada kecepatan angin 5.5 m/s, lintasan orbit terkecil pada kecepatan angin 4 m/s, dan lintasan orbit terlebar pada kecepatan angin 6 m/s.
4.5.3. Acceleration
Gambar 4.39 Lintasan orbit acceleration dengan lima
variasikecepatan angin
Dari gambar 4.39 diatas diperoleh lintasan orbit tertinggi berada pada kecepatan angin 6 m/s yang mengindikasikan misalignment menghilang, lintasan orbit terkecil pada kecepatan angin 4 m/s yang mengidikasikan terjadinya
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Displacement getaran Turbin angin Savonius tipe rotor helix pada 5 (lima) variasi kecepatan angin amplitude displacement cenderung stabil dengan puncak atas gelombang getaran terjadi pada kecepatan angin 6 m/s dan mempunyai amplitude sebesar 0,3338 mm. Untuk puncak bawah terjadi pada kecepatan angin 6 m/s dan mempunya nilai amplitudo sebesar -0.3343 mm. 2. Velocity getaran Turbin angin Savonius tipe rotor helix pada 5 (lima) variasi
kecepatan angin mempunyai amplitude velocity relative stabil dengan puncak atas gelombang getaran terjadi pada kecepatan angin 4,5 m/s dan amplitude
sebesar 0.5435 mm/s. Untuk puncak bawah terjadi pada kecepatan angin 4,5 m/s dan mempunya nilai amplitudo 0.1791 mm/s
3. Acceleration getaran Turbin angin Savonius tipe rotor helix pada 5 (lima) variasi kecepatan angin mempunyai amplitude acceleration relative stabil
dengan puncak atas gelombang getaran terjadi pada kecepatan angin 6 m/s dan amplitude sebesar 4.5304 mm²/s.. Untuk puncak bawah terjadi pada kecepatan angin 6 m/s dan mempunya nilai amplitudo -4.5378 mm/s.
4. Lintasan orbit displacemant terbesar terjadi pada kecepatan angin 6 m/s dengan indikasi unbalance karena bentuk lintasan melebar. Untuk kecepatan angin5,5 m/s mengindikasikan terjadi misaligment dikarekan bentuk elips yang terjadi.
5.2. Saran
Adapu saran-saran penulis untuk optimasi perancangan turbin angin savonius tipe rotor helix :
1. Menambahkan jumlah sudu untuk melihat indikasi baru dari getaran poros dan membandingkannya.
![Gambar 3.28. Set-Up alat [15]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/3578466.1450836/12.595.244.377.166.272/gambar-set-up-alat.webp)
