Unjuk kerja kincir angin propeler dua sudu berbahan komposit, diameter 100 cm, sudut patahan sudu 20â°, dengan variasi posisi lebar sudu maksimum

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. UNJUK KERJA KINCIR ANGIN PROPELER DUA SUDU BERBAHAN KOMPOSIT, DIAMETER 100 CM, SUDUT PATAHAN SUDU 20°, DENGAN VARIASI POSISI LEBAR SUDU MAKSIMUM SKRIPSI Untuk memenuhi sebagai persyaratan Mencapai derajat Sarjana S-1 TeknikMesin. Disusun Oleh : ANTHONY PRABOWO 145214097. PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2018. i.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. THE PERFORMANCE WIND PROPELLER TURBINE TWO BLADE COMPOSITE MATERIAL, DIAMETER 100 CM, FAULT ANGLE OF BLADE 20°, WITH VARIATION MAXIMUM POSITION WIDTH OF BLADE. FINAL PROJECT As partial fulfillment of the requirements to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering. By :. ANTHONY PRABOWO 145214097. MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2018. ii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. ABSTRAK Salah satu energi yang dibutuhkan oleh manusia adalah energi listrik. Penggunaan energi listrik di Indonesia mengalami peningkatan yang cukup signifikan dari waktu ke waktu. Hal ini terjadi karena semakin padatnya penduduk yang menyebabkan semakin borosnya pemakaian energi listrik. Sementara itu, kebutuhan listrik di Indonesia masih bergantung pada sumber energi fosil seperti minyak, batubara dan gas. Namun peningkatan kebutuhan energi listrik ini tidak diimbangi dengan ketersediaan bahan bakar minyak, batubara maupun gas karena ketersediaan bahan bakar yang semakin menipis dan tidak dapat diperbaharui. Dengan kondisi seperti ini, muncul adanya ide untuk menghasilkan energi alternatif yang tidak dapat habis. Contohnya dengan memanfaatkan energi angin, kemudian melakukan penelitian terhadap kincir angin. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji unjuk kerja kincir angin yang diteliti seperti koefisien daya maksimal, tip speed ratio dan besar torsi. Penelitian yang dilakukan menggunakan kincir angin propeler dua sudu berbahan komposit, diameter 100 cm, sudut patahan sudu 20º, dengan variasi lebar sudu maksimum. Penelitian ini juga menggunakan dua variasi perlakuan kecepatan angin yaitu 5 m/s dan 7 m/s yang bersumber dari fan blower yang ada di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma. Nilai putaran poros diukur menggunakan tachometer, torsi dengan mekanisme timbangan digital yang dipasang pada lengan torsi, kecepatan angin menggunakan anemometer, arus menggunakan amperemeter yang terhubung dengan rangkaian generator. Dari hasil penelitian ini, Kincir angin dengan kecepatan angin 5 m/s menghasilkan koefisien daya maksimum sebesar 21,6% pada tip speed ratio 3,34 daya mekanis kincir sebesar 12,7 watt dan torsi sebesar 0,27 N.m yang terdapat pada posisi lebar sudu 10 cm , dan kincir angin dengan kecepatan angin 7 m/s menghasilkan koefisien daya maksimum sebesar 10,1% pada tip speed ratio 2,66 daya mekanis kincir sebesar 16,31 watt dan torsi sebesar 0,45 N.m yang terdapat pada posisi lebar sudu 10 cm. Kata kunci : kincir angin propeller, komposit, koefisien daya, tip speed ratio.. vii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. ABSTRACT Electrical energy is one of many kind of energy that humans need. Electrical energy always used by humans and it has increased significantly all the time. This happens because of many population cause increasingly wasteful use of electrical energy. Meanwhile, electricity demand in Indonesia is still depend on using fossil energy sources such as oil, coal and gas. However, this increase in electrical energy demand is not matched by the availability of fuel oil, coal and gas due to the increasingly fuel availability was depleted and non-renewable. In conditions, there is knowledge to produce alternative energy that can not be exhausted. For example by utilizing wind energy, and then conduct the research about the windmill. This study aims to examine the performance of wind turbines studied such as maximum power coefficient, tip speed ratio.dan large torquez. This research was conducted by the windmill propeller two blade composite material, diameter 100 cm, fault angle of blade 20°, with variation position maximum width of blade. This research also used two variations of wind rapidity treatment that was 5 m/s and 7 m/s, sourced from the fan blower at at Energy Conversion Laboratory Of Sanata Dharma University. The shaft rotation value is measured using a tachometer, a torque with a digital mechanism mounted on the torque arm, the wind speed using an anemometer, the current using the amperemeter connected to the generator circuit. Based on the result, a windmill with the rapidity 5 m/s produced the coefficient maximum power in the amount of 21,6 % each tip speed ratio 3,34, the mechanical spool in the amount of 12,7 watt, and a torsion in the amount of 0,27 N.m which is found in the width of blade 10 cm. Meanwhile, a windmill with the rapidity 7 m/s produced the coefficient maximum power in the amount of 10,1 % each tip speed ratio 2,66, the mechanical spool in the amount of 16,31 watt, and a torsion in the amount of 0,45 N.m which is found in the width of blade 10 cm Keywords: windmill propeller, composite, power coefficient, tip speed ratio.. viii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat yang telah diberikan dalam penyelesaikan skripsi ini sehingga semuanya dapat berjalan dengan baik. Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib mendapatkan gelar S1 Teknik Mesin di Prodi Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Berkat bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, akhirnya skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas segala yang telah diberikan selama penulis belajar di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. 2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin atas segala yang telah diberikan selama penulis belajar di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. 3.. Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Kepala Laboratorium Energi Prodi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah memberikan banyak waktu, pikiran dan tenaga selama penulis menyelesaikan tugas akhir .. 4.. Ir. Rines, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan saran, kritik dan bimbingan selama penulis belajar di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.. ix.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 5.. Segenap Dosen dan Staff Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas kerjasama dan pelayanan selama penulis menempuh proses belajar.. 6.. Fransiskus Xaverius Bambang Cahyono dan Maria Tri Lestari selaku orang tua yang telah memberi doa, dukungan baik moril maupun material, serta semangat kepada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir dan studi ini.. 7.. Fransiska Niken Cahya Dewi dan Valentina Mega Pratiwi selaku kakak yang telah memberikan motivasi kepada penulis.. 8.. Agus Fartanto dan Dewa Agung Yogy Novian selaku teman satu tim dalam pembuatan alat penelitian.. 9.. Christian Indrajaya selaku teman satu kontrakan yang selalu mendukung selama penulis melakukan penelitian.. 10. Rekan–rekan mahasiswa Prodi Teknik Mesin dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu, yang telah memberikan dukungan dan bantuan dalam wujud apapun selama penulis menyelesaikan skripsi ini.. Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan skripsi ini masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki. Untuk itu, penulis mengharapkan masukan, kritik dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat baik bagi penulis maupun pembaca.. Yogyakarta, 03 Juli 2018. Penulis. x.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR ISI. HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i TITLE PAGE........................................................................................................... ii LEMBAR PERSETUJUAN.................................................................................. iii DAFTAR PANITIA PENGUJI............................................................................. iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA................................................................. v LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI................................ vi ABSTRAK............................................................................................................ vii ABSTRACT......................................................................................................... viii KATA PENGANTAR........................................................................................... ix DAFTAR ISI.......................................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR.......................................................................................... xiv DAFTAR TABEL................................................................................................ xvi DAFTAR SIMBOL............................................................................................ xvii BAB I...................................................................................................................... 1 PENDAHULUAN.................................................................................................. 1 1.1 Latar BelakangMasalah............................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah....................................................................................... 5 1.3 Tujuan Penelitian........................................................................................ 5 1.4 Batasan-Batasan Masalah........................................................................... 6 1.5 Manfaat Penelitian...................................................................................... 7 BAB II.................................................................................................................... 8 DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA................................................... 8 2.1. Angin........................................................................................................ 7. 2.1.1 Jenis Angin............................................................................................. 10. xi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 2.2. Kincir Angin........................................................................................... 14. 2.2.1 Kincir Angin Poros Horizontal............................................................... 15 2.2.2 Kincir Angin Poros Vertikal.................................................................. 18 2.3. Rumus Perhitungan................................................................................ 19. 2.3.1 Rumus Perhitungan Energi Kinetik........................................................ 19 2.3.2 Rumus Perhitungan Daya Mekanis........................................................ 21 2.3.3 Rumus Perhitungan Daya Listrik........................................................... 22 2.3.4 Rumus Perhitungan Koefisien Daya...................................................... 22 2.3.5 Rumus Perhitungan Torsi....................................................................... 23 2.3.6 Rumus Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr)............................................. 23 2.4. Komposit................................................................................................ 25. 2.4.1 Jenis Komposit Brdasarkan Matriksnya................................................. 28 2.5. Polimer................................................................................................... 33. 2.6. Serat........................................................................................................ 35. 2.6.1 Serat Glass.............................................................................................. 36 2.7. Tinjauan Pustaka.................................................................................... 38. BAB III................................................................................................................. 40 METODE PENELITIAN...................................................................................... 40 3.1 Diagram Penelitian.................................................................................... 40 3.2 Objek Penelitian........................................................................................ 41 3.3 Waktu dan Tempat Penelitian................................................................... 41 3.4 Alat dan Bahan.......................................................................................... 41 3.5 Desain Sudu Kincir Angin......................................................................... 49 3.6 Pembuatan Sudu Kincir Angin................................................................. 50 3.6.1 Proses Pembuatan Sudu......................................................................... 50 3.7 Langkah Penelitian.................................................................................... 53 BAB IV................................................................................................................. 56. xii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN........................................................... 56 4.1 Data Hasil Pengujian................................................................................. 56 4.2 Pengolahan data Perhitungan.................................................................... 59 4.3 Hasil Perhitungan...................................................................................... 63 4.4 Grafik Hasil Perhitungan........................................................................... 66 BAB V................................................................................................................... 76 KESIMPULAN DAN SARAN............................................................................. 76 5.1 Kesimpulan................................................................................................ 76 5.2 Saran.......................................................................................................... 77 DAFTAR PUSTAKA........................................................................................... 78 LAMPIRAN......................................................................................................... 80. xiii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR GAMBAR. Gambar 2.1 Angin Laut......................................................................................... 10 Gambar 2.2 Angin Darat....................................................................................... 11 Gambar 2.3 Angin Gunung................................................................................... 12 Gambar 2.4 Angin Lembah................................................................................... 13 Gambar 2.5 Angin Muson..................................................................................... 14 Gambar 2.6 Jenis-jenis kincir angin poros horizontal........................................... 19 Gambar 2.7 Jenis-jenis Kincir Angin Poros Vertikaal.......................................... 21 Gambar 2.8 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Dengan Tip Speed Ratio Dari Berbagai Jenis Kincir Angin.................................................... 27 Gambar 2.9 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Penguatnya................................ 29 Gambar 2.10 Jenis Komposit Berdasarkan Matrixnya......................................... 30 Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian................................................................... 40 Gambar 3.2 Kincir Angin 2 Sudu Dengan Variasi Posisi Lebar Maksimum....... 41 Gambar 3.3 Poros Utama Kincir........................................................................... 42 Gambar 3.4 Fan Blower........................................................................................ 43 Gambar 3.5 Tachometer........................................................................................ 43 Gambar 3.6 Anemometer...................................................................................... 44 Gambar 3.7 Naf..................................................................................................... 45 Gambar 3.8 Timbangan Digital............................................................................. 45 Gambar 3.9 Generator........................................................................................... 46 Gambar 3.10 Voltmeter......................................................................................... 47 Gambar 3.11 Amperemeter................................................................................... 47 Gambar 3.12 Skema Pembebanan......................................................................... 48 Gambar 3.13 Lampu Untuk Pembebanan............................................................. 48 Gambar 3.14 Potensio........................................................................................... 49. xiv.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Gambar 3.15 Desain Kincir Angin....................................................................... 49 Gambar 3.16 Cetakan Sudu................................................................................... 51 Gambar 3.17 Pembuatan Sudu............................................................................. 52 Gambar 3.18 Finishing......................................................................................... .53 Gambar 3.19 Skema Penelitian............................................................................ .54 Gambar 4.1 Grafik hubungan kecepatan putar poros dengan torsi tsr kincir angin propeler dua sudu berbahan komposit, diameter 100 cm, sudut serang sudu 20° pada kecepatan angin 5 m/s dan tiga variasi posisi lebar sudu maksimum...................................................................... 67 Gambar 4.2 Grafik hubungan kecepatan putar poros dengan torsi tsr kincir angin propeler dua sudu berbahan komposit, diameter 100 cm, sudut serang sudu 20 pada kecepatan angin 7 m/s dan tiga variasi posisi lebar sudu maksimum...................................................................... 67 Gambar 4.3 Grafik hubungan antar daya output mekanis dan torsi kincir angin propeler dua sudu berbahan komposit, diameter 100, sudut serang sudu 20° pada kecepatan angin 5 m/s dan tiga variasi posisi lebar sudu maksimum............................................................................... 68 Gambar 4.4 Grafik hubungan antar daya output mekanis dan torsi kincir angin propeler dua sudu berbahan komposit, diameter 100 cm, sudut serang sudu 20° pada kecepatan angin 7 m/s dan tiga variasi posisi lebar sudu maksimum...................................................................... 69 Gambar 4.5 Grafik hubungan antar daya output listrik dan torsi kincir angin propeler dua sudu berbahan komposit, diameter 100 cm sudut serang sudu 20 pada kecepatan angin 5 m/s dan tiga variasi posisi lebar sudu maksimum...................................................................... 70 Gambar 4.6 Grafik hubungan antar daya output listrik dan torsi kincir angin propeler dua sudu berbahan komposit, diameter 100 cm, sudut serang sudu 20 pada kecepatan angin 7 m/s dan tiga variasi posisi lebar sudu maksimum...................................................................... 71 Gambar 4.7 Grafik hubungan antara CP mekanis dengan tsr kincir angin propeler dua sudu berbahan komposit, diameter 100 cm, sudut serang sudu 20° pada kecepatan angin 5 m/s dan tiga variasi posisi lebar sudu maksimum........................................................................................ 72 Gambar 4.8 Grafik hubungan antara CP mekanis dengan tsr kincir angin propeler dua sudu berbahan komposit, diameter 100 cm, sudut serang sudu 20° pada kecepatan angin 7 m/s dan tiga variasi posisi lebar sudu maksimum........................................................................................ 74. xv.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Potensi Angin Indonesia......................................................................... 3 Tabel 2.1 Tingkat Kecepatan Angin....................................................................... 9 Tabel 2.2 Kekuatan Resin Thermoplastic............................................................. 30 Tabel 2.3 Kekuatan Resin Thermoset................................................................... 31 Tabel 2.4 Sifat Serat Glass.................................................................................... 35 Tabel 2.5 Kekuatan serat....................................................................................... 36 Tabel 4.1 Data hasil penelitian kincir angin 2 sudu dengan posisi lebar sudu maksimum 7 cm pada kecepatan angin 5 m/s................................... 56 Tabel 4.2 Data hasil penelitian kincir angin 2 sudu dengan posisi lebar sudu maksimum 7 cm pada kecepatan angin 7 m/s................................... 57 Tabel 4.3 Data hasil penelitian kincir angin 2 sudu dengan posisi lebar sudu maksimum 10 cm pada kecepatan angin 5 m/s.................................. 57 Tabel 4.4 Data hasil penelitian kincir angin 2 sudu dengan posisi lebar sudu maksimum 10 cm pada kecepatan angin 7....................................... 58 Tabel 4.5 Data hasil penelitian kincir angin 2 sudu dengan posisi lebar sudu maksimum 13 cm pada kecepatan angin 5 m/s.................................. 58 Tabel 4.6 Data hasil penelitian kincir angin 2 sudu dengan posisi lebar sudu maksimum 13 cm pada kecepatan angin 7 m/s................................. 59 Tabel 4.7 Data hasil perhitungan kincir angin 2 sudu dengan posisi lebar sudu maksimum 7 cm pada kecepatan angin 5 m/s.................................... 63 Tabel 4.8 Data hasil perhitungan kincir angin 2 sudu dengan posisi lebar sudu maksimum 7 cm pada kecepatan angin 7 m/s.................................... 64 Tabel 4.9. Data hasil perhitungan kincir angin 2 sudu dengan posisi lebar sudu maksimum 10 cm pada kecepatan angin ........................................... 64 Tabel 4.10 Data hasil perhitungan kincir angin 2 sudu dengan posisi lebar sudu maksimum 10 cm pada kecepatan angin 7 m/s.................................. 65 Tabel 4.11 Data hasil perhitungan kincir angin 2 sudu dengan posisi lebar sudu maksimum 13 cm pada kecepatan angin 5 m..................................... 65 Tabel 4.12 Data hasil perhitungan kincir angin 2 sudu dengan posisi lebar sudu maksimum 13 cm pada kecepatan angin 7 m/s.................................. 66. xvi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR SIMBOL. : massa jenis (kg/m3) Ek. : energi kinetik (Joule). m. : massa (kg). ṁ. : laju aliran massa (kg/s). r. : jari – jari (m). A. : luas penampang (m2). v. : kecepatan (m/s). vt. : kecepatan ujung sudu (m/s). ω. : kecepatan sudut (rad/s). n. : kecepatan poros (rpm). F. : gaya (N). T. : torsi (N.m). Pin. : daya angin (Watt). Pout. : daya kincir (Watt). Cp. : koefisien daya. tsr. : tip speed ratio. xvii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Indonesia sebagai negara yang sedang berkembang dari segi ekonomi maupun industri tentu saja menyebabkan kebutuhan energi listrik pun ikut meningkat. Apalagi di era sekarang ini kegiatan manusia tidak terlepas dari penggunaan inovasi digital sehingga sektor tenaga listrik menjadi suatu yang sangat penting. Konsumsi listrik yang terus meningkat ini akan menjadi masalah bila sumber pasokan listrik di Indonesia semakin menipis terutama yang menggunakan bahan bakar fosil, terlebih lagi untuk pemerataan pasokan listirk di Indonesia masih sangatlah kurang mengingat Indonesia adalah negara kepulauan yang memiliki banyak pulau-pulau kecil yang tidak bisa dijangkau dengan jaringan biasa. Energi terbarukan sebagai alternatif energi fosil dapat didefinisikan sebagai sumber energi yang dapat dengan cepat dipulihkan kembali secara alami dengan proses yang berkelanjutan, misalnya tenaga angin. Angin adalah aliran udara dalam jumlah besar yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena ada perbedaan tekanan udara disekitarnya. Pemanfaatan angin ini memang sangat disarankan karena jumlahnya yang tidak terbatas dan juga melimpah. PLTB adalah pembangkit listrik tenaga bayu (angin), yaitu memanfaatkan energi angin sebagai sumber energinya.. 1.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 2. Angin merupakan udara yang bergerak karena terjadi perbedaan tekanan udara di bumi. Angin biasanya bergerak dari suatu daerah dengan tekanan udara tinggi ke daerah bertekanan udara rendah. Energi angin merupakan salah satu energi penting sejak lama di beberapa negara. Misalnya, di Eropa barat, kincir angin dimanfaatkan untuk pemompaan atau penggilingan sejak abad ke-13. Di sisi lain, negara China telah memanfaatkan energi angin utuk pemompaan sejak lebih dari seribu tahun silam. Sedangkan, petani di Amerika telah mengaplikasikan tenaga angin sejak tahun 1930. Bagi masyarakat Indonesia, ketersediaan energi angin tidak akan pernah habis. Hal ini dapat terjadi karena Indonesia memiliki perairan yang luas serta gunung-gunung yang tersebar di seluruh Indonesia, sehingga dapat menyebabkan timbulnya angin laut dan darat. Selain itu, dapat pula terjadi angin lembah dan angin gunung. Potensi angin di Indonesia memang cukup besar. Lokasi potensi angin tersebut dapat dibaca pada tabel 1.1 :.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3. Tabel 1.1 Potensi Angin Indonesia (sumber : http://setkab.go.id/potensi-pengembangan-pltb-di-indonesia/). Berdasarkan data tersebut dapat dilihat bahwa potensi angin di Indonesia sangat melimpah sehingga potensi untuk membangun PLTB di Indonesia juga meningkat. Selain itu, melalui. proyek listrik 35.000 MW pemerintah. ingin meningkatan penggunaan listrik dari 780 kwh/jiwa/tahun ketingkat 800 kwh/jiwa/tahun. Indikator makro menunjukkan, tingkat penggunaan listrik berkorelasi. erat. dengan. tingkat. kesejahteraan. masyarakatnya.. Selain. meningkatkan elektrifikasi, kekurangan pasokan listrik dan rendahnya tingkat cadangan listrik juga menjadi persoalan. Beberapa daerah di luar jawa mengalami minus listrik. Dalam arti, kapasitas pembangkit tidak bisa memenuhi permintaan masyarakat akan listrik. Sementara di daerah lain, kebutuhan listrik terpenuhi,.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4. namun tidak punya cadangan, sehingga rawan pemdaman listrik, jika pembangkit mengalami gangguan. Yang cukup lumayan adalah kondisi pembangkit di Jawa dan Sulawesi Selatan dengan tingkat cadangan sekitar 30%. Sehingga persoalan listrik di Jawa lebih pada penambahan daya untuk menopang permintaan listrik yang terus meningkat. Permintaan itu berasal dari sektor perumahan dan industri. Salah satu alat dalam PLTB yang mampu mengubah energi angin menjadi energi mekanik adalah kincir angin, dengan memanfaatkan putaran kincir untuk memutar generator maka akan menghasilkan energi listrik. Energi yang dihasilkanpun beragam tergantung dari berbagai variabel misalnya bentuk sudu untuk Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT). Untuk mengetahui perbedaan variabel bentuk sudu tersebut, dalam penelitian ini kami membuat sudu berbahan komposit,sudut serang sudu 20o dengan variasi posisi pada lebar maksimum 8 cm pada kecepatan angin 5 m/s dan 7m/s yang masih bisa didapat di daerah pesisir pantai..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 5. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang penelitian, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian ini. Beberapa masalah tersebut yaitu : 1.. Perlunya model kincir angin yang dapat mengubah energi angin menjadi energi mekanik dengan unjuk kerja yang maksimal pada kecepatan angin yang rendah.. 2.. Pengaruh penggunaan material berbahan komposit untuk menghasilkan coefficient of power (CP) yang tinggi.. 3.. Pengaruh variasi posisi lebar sudu maksimum terhadap unjuk kerja kincir angin propeler.. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : 1.. Membuat kincir angin propeler berdiameter 100 cm, berbahan komposit, sudut serang sudu 20o variasi posisi lebar sudu maksimum 7,10,13 cm.. 2.. Menentukan nilai koefisien daya dan tip speed ratio dari setiap variasi posisi lebar sudu maksimum.. 3.. Menentukan unjuk kerja dari tiga variasi posisi lebar sudu maksimum..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 6. 1.4 Batasan Masalah Untuk menghindari terlalu banyaknya permasalahan yang muncul, maka penulis memberikan batasan – batasan masalah yang sesuai dengan judul penelitian ini. Adapun batasan masalah tersebut yaitu: 1.. Kincir angin yang digunakan model HAWT 2 sudu berbahan komposit berdiameter 100 cm dengan variasi lebar sudu maksimum.. 2.. Posisi lebar sudu maksimum yaitu 7 cm, 10 cm, dan 13 cm dari pusat poros.. 3.. Pengujian kincir dilakukan menggunakan kecepatan angin 5 m/s dan 7 m/s yang diatur dari fan blower.. 4.. Penelitian dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 7. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah : 1.. Dapat digunakan sebagai sumber informasi bagi masyarakat umum khususnya mahasiswa yang mempelajari rekayasa tenaga angin dan energi terbarukan.. 2.. Kincir angin ini sebagai energi alternatif pemasok kebutuhan listrik masyarakat luas terutama di indonesia yang mempunyai kekayaan alam yang berlimpah.. 3.. Mengetahui kinerja kincir angin dua sudu dengan variasi posisi lebar sudu dan variasi kecepatan angin yaitu 5 m/s dan 7 m/s..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB II DASAR TEORI. 2.1 Angin 2.1.1 Pengertian Angin dan Potensi Angin di Indonesia Angin adalah aliran udara yang bergerak. Angin bergerak dari tekanan udara yang lebih tinggi menuju tekanan udara yang lebih rendah, perbedaan tekanan udara disebabkan karena perbedaan suhu udara akibat pemanasan atmosfir yang tidak merata oleh sinar matahari. Pemanfaatan energi angin dapat dilakukan dimana saja, baik di dataran tinggi maupun dataran yang rendah. Dengan pemanfaatan energi angin ini dapat mengurangi ketergantungan terhadap sumber energi fosil. Energi angin dapat dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit listrik tenaga angin (PLTA). Selama ini angin dipandang sebagai proses alam biasa yang kurang memiliki nilai ekonomis bagi kegiatan masyarakat, padahal angin dapat menjadi sumber pembangkit listrik yang dapat menguntungkan bagi masyarakat. Cara kerjanya sederhana angin dapat memutar kincir yang kemudian memutar rotor pada generator, kemudian energi yang dihasilkan disimpan menggunakan battery. Untuk dapat mengetahui kondisi angin di Indonesia untuk dapat menghasilkan listrik dapat dilihat pada Tabel 2.1. Pada tabel dijelaskan bahwa batas minimum untuk menggerakan kincir adalah angin kelas 3 dan untuk batas maksimum adalah angin kelas 8.. 8.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 9. Tabel 2.1 Tingkat Kecepatan Angin Sumber : Habbibie, Sasmito, Dan Kurniawan. Kajian Potensi Energi Angin Di Wilayah Sulawesi Dan Maluku. Puslitbang BMKG 2011 Kelas Angin. Kecepatan Angin (m/s). Kondisi Alam di Daratan. 1. 0,00-0,02. ---------------------------------------------------. 2. 0,3-1,5. Angin bertiup, asap lurus ke atas. 3. 1,6-3,3. Asap bergerak mengikuti arah angina. 4. 3,4-5,4. Wajah terasa ada angin, daun bergoyang, petunjuk arah angin bergerak. 5. 5,5-7,9. Debu jalanan dan kertas berterbangan, ranting pohon bergoyang. 6. 8,0-10,7. Ranting pohon bergoyang, bendera berkibar. 7. 10,8-13,8. Ranting pohon besar bergoyang, air kolam bergoyang kecil. 8. 13,9-17,1. Ujung pohon melengkung, hembusan angin terasa di telinga. 9. 17,2-20,7. Dapat mematahkan ranting pohon, jalan berat melawan arah angina. 10. 20,8-24,4. Dapat mematahkan ranting pohon, rumah rubuh. 11. 24,5-28,4. Dapat merubuhkan pohon, dan menimbulkan kerusakan. 12. 28,5-32,5. Dapat menimbulkan kerusakan parah. 13. 32,6-42,3. Angin Tornado.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 10. 2.1.2 Jenis Angin 1. Angin Laut Angin laut adalah angin yang terjadi pada waktu siang hari di sepanjang tepian danau dan di sepanjang garis – garis pantai diseluruh dunia. Angin ini bergerak dari laut atau danau menuju daratan. Hal ini dikarenakan udara diatas daratan mengalami pemanasan lebih cepat dibandingkan udara di permukaan laut atau danau, sehingga tekanan diatas daratan lebih rendah dibandingkan dengan permukaan laut atau danau. Selama udara hangat di atas daratan bergerak naik keatas, udara yang lebih dingin dari permukaan laut yang bertekanan lebih tinggi akan berhembus ke daratan yang tekanannya lebih rendah dan hembusan angin tersebut dikenal sebagai angin laut seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1.. Gambar 2.1 Angin laut (Sumber: http://www.softilmu.com/2013/07/pengertian-dan-macam-macamangin.html).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 11. 2. Angin Darat Angin darat adalah angin yang terjadi pada waktu malam hari di tepian danau dan disepanjang garis pantai diseluruh dunia. Hal ini terjadi disebabkan karena udara diatas daratan mengalami pendinginan lebih cepat dibandingkan udara diatas permukaan laut atau danau, sehingga tekanan udara diatas permukaan laut atau danau lebih rendah dibandingkan diatas daratan. Udara yang lebih dingin dan bertekanan lebih tinggi akan berhembus dari daratan ke perairan di malam hari dan inilah yang menyebabkan munculnya angin darat. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.. Gambar 2.2 Angin darat (Sumber: http://www.softilmu.com/2013/07/pengertian-dan-macam-macamangin.html). 3. Angin Gunung Angin Gunung adalah angin yang terjadi pada waktu malam hari di kawasan pegunungan di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari gunung menuju lembah. Hal ini terjadi karena udara diatas gunung mengalami pendinginan lebih.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 12. cepat dibandingkan diatas permukaan lembah, sehingga tekanan udara di atas permukaan lembah lebih rendah dibandingkan dengan tekanan udara diatas gunung. Siklus terjadinya angin gunung dapat dilihat pada Gambar 2.3.. Gambar 2.3 Angin gunung (Sumber: http://www.softilmu.com/2013/07/pengertian-dan-macam-macamangin.html). 4. Angin Lembah Angin lembah adalah angin yang terjadi pada waktu siang hari di kawasan pegunungan di seluruh dunia. Angin ini berhembus dari lembah menuju gunung. Hal ini terjadi dikarenakan udara diatas gunung mengalami pemanasan lebih cepat dibandingkan lembah, sehingga tekanan udara diatas permukaan gunung lebih rendah dibandingkan diatas permukaan lembah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.4..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 13. Gambar 2.4 Angin lembah (Sumber: http://www.softilmu.com/2013/07/pengertian-dan-macam-macamangin.html). 5. Angin Muson Angin muson yang terjadi di Indonesia ada dua, yaitu muson barat dan muson timur. Angin ini disebabkan adanya perbedaan tekanan udara dua benua yang mengapit kepulauan Indonesia, yaitu Benua Asia yang kaya perairan dan Australia yang kering. Angin musim/muson barat adalah angin yang mengalir dari benua Asia (musim dingin) ke Benua Australia (musim panas) dan mengandung curah hujan yang banyak di Indonesia bagian barat, hal ini disebabkan karena angin melewati tempat yang luas, seperti perairan dan samudra. Contoh perairan dan samudra yang dilewati adalah Laut China Selatan dan Samudra Hindia. Angin musim barat menyebabkan Indonesia mengalami musim hujan. Angin ini terjadi pada bulan Desember, Januari dan Februari, dan maksimal pada bulan januari dengan kecepatan minimum 3 m/s. Angin musim/muson timur adalah angin yang mengalir dari Benua Australia (musim dingin) ke Benua Asia (musim panas) sedikit curah hujan (kemarau) di Indonesia bagian timur karena angin melewati.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 14. celah-celah sempit dan berbagai gurun (Gibson, Australia Besar, dan Victoria). Ini yang menyebabkan Indonesia mengalami musim kemarau. Terjadi pada bulan juni, juli, dan agustus, dan maksimal pada bulan Juli seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.5.. Gambar 2.5 Angin muson (Sumber: http://www.softilmu.com/2013/07/pengertian-dan-macam-macamangin.html ). 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 di negara-negara Eropa khususnya Belanda dan Denmark yang pada waktu itu banyak digunakan untuk irigasi, menumbuk hasil pertanian, penggilingan gandum dan pembangkit tenaga listrik. Dilihat dari posisi porosnya turbin angin dibedakan menjadi 2 yaitu Kincir Angin Poros Horisontal atau Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) dan Kincir.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 15. Angin Poros Vertikal atau Vertical Axis Wind Turbine (VAWT). Turbin angin poros horisontal, juga dikenal sebagai turbin tipe HAWT memiliki poros rotor horizontal dan generator listrik yang keduanya terletak di puncak menara. Sedangkan VAWT dirancang dengan poros rotor vertikal, generator dan gearbox yang ditempatkan di bagian bawah turbin, dan bilah rotor berbentuk unik yang dirancang untuk memanen kekuatan angin tanpa memedulikan dari arah mana angin bertiup. (T.Al-Shemmeri,2010). 2.2.1 Kincir Angin Poros Horizontal Kincir angin poros horizontal atau propeller adalah kincir angin yang memiliki poros utama sejajar dengan tanah dan arah poros utama sesuai dengan arah angin. Kincir angin sumbu horizontal ini memiliki jumlah bilah lebih dari dua, kincir angin ini dapat berputar dikarenakan adanya gaya aerodinamis yang bekerja pada suatu kincir. Kelebihan kincir angin poros horizontal : 1.. Mampu mengkonversi energi angin pada kecepatan tinggi.. 2.. Tidak memerlukan karakteristik angin karena arah angin langsung menuju rotor.. 3.. Banyak digunakan untuk menghasilkan energi listrik dengan skala besar.. 4.. Memiliki efisiensi yang tinggi. (Hendra Dermawan, 2015).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 16. Kekurangan kincir angin poros horizontal : 1.. Memiliki desain yang lebih rumit karena membutuhkan perangkat tambahan untuk mengatur arah, selain itu penempatan generator di atas tower dapat menambah beban turbin. (Hendra Dermwan, 2015).. 2.. Perawatan lebih rumit dikarenakan letak komponen-komponen berada di atas tower. Adapun jenis-jenis turbin angin poros horizontal yang sering kita jumpai. dibandingkan turbin angin sumbu vertikal, yaitu : 1. American Windmill American windmill dirancang oleh Daniel Halladay pada tahun 1857. Sebagian besar digunakan untuk mengangkat air dari sumur, sedangkan untuk versi yang lebih besar digunakan untuk penambangan dan penggilingan padi serta memotong jerami. American windmill ditunjuka pada Gambar 2.6.. 2. Cretan Sail Windmill Cretan Sail Windmill dibuat pada tahun 1973, dengan bahan atau material utama yang terbuat dari kayu dan sebuah kain di sudutnya. ampir seluruhnya terbuat dari kayu, dan memiliki diameter enam meter. Penggilingan tidak memiliki rem, jadi jika terjadi badai yang mendekat, layar harus ditarik ke bawah untuk menghentikan belokan balik. Cretan Sail Windmill dpat dilihat pada Gambar 2.6..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 17. 3. Dutch Four Arm Dutch Four Arm memiliki desain turbin angin yang sederhana dan mungkin pada awalnya dari rancangan kincir angin yang asli, karena bentuk dan bahan materialnya terbuat dari kayu dan tanah liat serta jumlah sudu nya ada empat. Dutch Four Arm dapat dilihat pada Gambar 2.6.. 4. Propeller Wind Turbine Desain rancangan turbin ini sejauh ini yang memiliki unjuk kerja terbaik. Pada tahun 1919 fisikawan Albert Betz menunjukkan bahwa untuk ideal hipotetis energi energi angin, hukum dasar kekekalan massa dan energi memungkinkan tidak lebih dari 16/27 (59,3%) energi kinetik angin yang akan ditangkap. Batas hukum Betz ini dapat didekati oleh desain turbin modern yang dapat mencapai 70 hingga 80% dari batas teoritis ini. Propeller Wind Turbine dapat dilihat pada gambar 2.6.. Gambar 2.6 Jenis-jenis kincir angin poros horizontal Sumber : https://indone5ia.wordpress.com/2011/05/21/prinsip-kerja-pembangkitlistrik-tenaga-angin-dan-perkembangannya-di-dunia/.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 18. 2.2.2 Kincir Angin Poros Vertikal Kincir angin poros vertikal atau Vertical Axis Wind Turbine (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 arah kecuali arah angin dari atas atau bawah. Kincir jenis ini menghasilkan torsi yang lebih besar daripada kincir angin poros horizontal. Beberapa jenis kincir angin poros vertikal yang telah banyak dikenal diantaranya ditunjukkan pada Gambar 2.7. Kelebihan kincir angin poros vertikal : 1.. Kerja turbin tidak dipengaruhi arah angin (Hendra Dermwan, 2015).. 2.. Memiliki torsi yang besar pada putaran rendah (Hendra Dermwan, 2015).. Kekurangan kincir angin poros vertikal : 1.. Kecepatan angin di bagian bawah sangat rendah, apabila tidak memakai tower akan menghasilkan putaran yang rendah juga (Hendra Dermawan, 2015).. 2.. Efisiensi lebih rendah dibandingkan turbin angin sumbu horizontal (Hendra Dermawan, 2015).. Adapun jenis-jenis turbin angin poros vertikal yang sudah dikenal dan dikembangkan :.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 19. 1. Savonius Wind Turbine Kincir angin savonius pertama kali ditemukan oleh Sigurd J Savonius yang berasal dari negara Filandia pada tahun 1922. Savonius Wind Turbine dapat dilihat pada Gambar 2.7. 2. Darrieus Wind Turbine Kincir angin darrius sama dengan savonius namun sudu menggunakan sistem airfoil. Desain ini dipatenkan oleh Georges Darrieus pada tahun 1927. Darrieus Wind Turbine dapat dilihat pada Gambar 2.7.. Gambar 2.7 Jenis-jenis kincir angin poros vertical Sumber : https://indone5ia.wordpress.com/2011/05/21/prinsip-kerja-pembangkitlistrik-tenaga-angin-dan-perkembangannya-di-dunia/. 2.3 Rumus Perhitungan Berikut ini adalah rumus-rumus yang digunakan untuk melakukan perhitungan dan analisis kerja kincir angin yang diteliti..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 20. 2.3.1 Energi dan Daya Angin Energi angin merupakan sumber daya alam yang terbarukan yang memiliki jumlah tidak terbatas di sekitar permukaan bumi. Energi angin adalah energi yang terkandung pada massa udara yang bergerak. Energi angin berasal dari energi matahari. Pemanasan bumi oleh sinar matahari menyebabkan perbedaan massa jenis (ρ) pada udara. Perbedaan massa jenis ini menyebabkan perbedaan tekanan pada udara sehingga akan terjadi aliran fluida dan menghasilkan angin. Kondisi aliran angin dipengaruhi oleh medan atau permukaan bumi yang dilalui oleh aliran angin dan perbedaan temperature permukaan bumi. Energi yang terdapat di angin adalah energi kinetik, energi ini dapat dituliskan dalam persamaan berikut : (1) dimana : : energi kinetik (joule) m. : massa (kg). v. : kecepatan angin (m/s). Daya merupakan energi per satuan waktu , maka dari persamaan di atas dapat dituliskan : ̇. (2).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 21. dimana : : daya yang dihasilkan angin, j/s (watt) . ̇. : massa udara yang mengalir persatuan waktu (kg/s). Massa udara yang mengalir per satuan waktu adalah : ̇. (3). dimana : ̇ A. : massa jenis udara (1,18 kg/m3) : luas penampang keseluruhan (m2). Dengan menggunakan persamaan 3, maka daya angin dapat dirumuskan menjadi , yang dapat disederhanakan menjadi :. (4). 2.3.2 Daya Mekanis Daya mekanis adalah daya yang dihasilkan turbin angin dengan cara mengubah energi kinetik menjadi energi mekanik. Daya mekanis dapat ditulis dengan persamaan berikut : (5) dimana :.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 22. T. : torsi (Nm) : kecepatan sudut (rad/s). Sedangkan persamaan dari kecepatan sudut didapat dari : (6) dimana : n. : putaran poros (rpm). Dengan demikian daya mekanis dapat dinyatakan dengan persamaan : (7) dimana : : daya yang dihasilkan kincir angin (watt). 2.3.3 Daya Listrik Daya listrik adalah daya yang dihasilkan oleh putaran generator, daya listrik dapat ditulis dengan persamaan berikut : (8) dimana : : daya listrik (watt) V. : tegangan (volt).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 23. I. : arus yang mengalir pada beban (ampere). 2.3.4 Koefisien Daya Koefisien daya (. ) adalah bilangan tak berdimensi yang menunjukkan. perbandingan antara daya yang dihasilkan kincir ( disediakan oleh angin (. ). Sehingga. ) dengan daya yang. dapat dirumuskan : (9). dimana : : koefisien daya : daya yang dihasilkan kincir (watt) : daya yang dihasilkan angin (watt). 2.3.5 Torsi Torsi adalah gaya yang bekerja pada poros yang dihasilkan oleh gaya dorong pada sumbu turbin kincir, dimana gaya dorong ini memiliki jarak terhadap sumbu poros yang berputar, dengan persamaan berikut : (10) dimana : T. : torsi yang dihasilkan dari putaran poros (Nm). l. : panjang lengan torsi ke poros (m).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 24. F. : gaya (N). 2.3.6 Tip Speed Ratio Tip speed ratio (tsr) adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu turbin angin yang berputar dengan kecepatan angin. (11) dimana : : kecepatan ujung sudu (m/s) v. : kecepatan angin (m/s). Persamaan dari kecepatan ujung sudu yaitu : (12) dimana : : kecepatan sudut (rad/s) r. : jari-jari kincir (m). Dari persamaan 11 dan 12 maka tsr dapat dirumuskan sebagai berikut : (13) dimana : r. : jari-jari kincir (m). n. : putaran poros (rpm).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 25. Menurut ilmuwan asal jerman, Albert Betz, efisiensi atau koefisien daya maksimal sebuah kincir angin adalah sebesar 59% . Teori tersebut kemudian dinamakan Betz limit yang grafiknya dapat dilihat pada Gambar 2.12 .. Gambar 2.8 Grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio dari berbagai jenis kincir angin. Sumber : Y. Daryanto, Kajian Potensi Angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu. Balai Pptagg 2007.. 2.4 Komposit Komposit adalah suatu material yang terdiri dari 2 material atau lebih yang dicampur tapi sifat sifat material tersebut tetap dipertahankan. Pada umumnya komposit yang digunakan untuk pembuatan kincir angin adalah serat fiber (reinforcement) yang diikat oleh matrix. Bahan reinforcement yang biasa digunakan adalah fiberglass dan serat karbon. Matrix yang biasa digunakan adalah yaitu polyester, epoxy, dan vinyl ester. Pada kincir angin, komposit biasanya digunakan untuk membuat sudu – sudu kincir..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 26. Keunggulan bahan komposit adalah : 1.. Struktur lebih ringan, kuat.. 2.. Tahan terhadap berbagai kondisi lingkungan yang buruk.. 3.. Perbaikan struktur komposit dapat dilakukan dengan mudah.. 4.. Sifat – sifat bahan komposit yang dibuat disesuaikan dengan karakteristik beban dan kondisi lingkungan kerja. (Maryono Ismail, 2009). Selain keunggulan di atas, komposit mempunyai kelemahan antara lain : 1.. Komposit tidak aman terhadap serangan zat – zat tertentu.. 2.. Komposit relatif mahal.. 3.. Komposit memerlukan pembuatan relatif lama dan mahal. (Viktor Malau, 2010). Komposit terdiri dari dua bahan utama yaitu : 1.. Matriks Material yang berfungsi sebagai perekat atau pengikat dan pelindung filler. (pengisi) dari kerusakan eksternal. 2.. Filler (Pengisi) Material yang berfungsi sebagai penguat dari matriks. Filler yang umum. digunakan adalah carbon, glass, aramid, dan Kevlar. Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakan :.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 27. a.. Fibrous composites Fibrous composites (komposit serat) merupakan komposit yang terdiri dari. satu lapisan atau dua lapisan yang menggunakan penguat berupa serat/fiber. Fiber yang digunakan bisa berupa glass fibers, carbon fiber, dan aramid fibers. Fiber ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih komplek seperti anyaman. b.. Laminad composites Laminad composites (komposit laminat) merupakan komposit yang terdiri. dari dua lapisan atau lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap lapisan memiliki karakteristik sifat sendiri. c.. Particulate composites Particulate composites (komposit partikel) merupakan komposit yang. menggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriknya..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 28. Gambar 2.9 Klasifikasi komposit berdasarkan penguatnya (Sumber : https://logamcor.com/2014/04/15/materil-komposit/). 2.4.1. Jenis Komposit Berdasarkan Matriksnya. Berdasarkan matriks yang digunakan, komposit dibagi menjadi 3 jenis, yaitu :. Gambar 2.10 Jenis Komposit Berdasarkan Matrixnya (Sumber : https://logamcor.com/2014/04/15/materil-komposit/). 1.. Ceramic Matrix Composites (Komposit Matriks Keramik).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 29. Ceramic. Matrix. Composites. merupakan. jenis. komposit. yang. menggunakan bahan keramik sebagai penguatnya. Kelebihan dari jenis ini adalah memiliki kekuatan dan ketangguhan yang baik, tahan terhadap korosi, dan tahan terhadap temperatur tinggi. 2.. Metal Matrix Composites (Komposit Matriks Logam) Metal Matrix Composites merupakan jenis komposit yang menggunakan. suatu logam seperti aluminium sebagai matriksnya. Kelebihan dari jenis komposit ini adalah tahan terhadap temperatur tinggi, memiliki kekuatan tekan dan geser yang baik, dan tidak menyerap kelembapan.. 3.. Polymer Matrix Composites (Komposit Matrik Polimer) Polymer Matrix Composites merupakan jenis komposit yang sering. digunakan. Komposit jenis ini menggunakan suatu polimer berbahan resin sebagai matriksnya. Kelebihan dari komposit jenis ini adalah mudah dibentuk mengikuti profil yang digunakan, memiliki ketangguhan yang baik, dan lebih ringan dibanding jenis komposit yang lainnya. Jenis – jenis PMC yang digunakan : a.. Thermoplastic Thermoplastic adalah plastik yang dapat dilunakkan berulang kali. (recycle) dengan menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang akan menjadi keras apabila didinginkan. Thermoplastic ini akan meleleh pada.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 30. suhu tertentu, melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat kembali ke sifat aslinya (reversibel) yaitu kembali mengeras bila didinginkan. Kekuatan dari polimer thermoplastic dapat dilihat pada Tabel 2.2 b.. Thermoset Thermoset tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversible). Bila. sekali pengerasan sekali terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan lagi. Pemanasan yang tinggi tidak dapat melunakkan thermoset melainkan akan membentuk arang dan terurai karena sifatnya. Kekuatan dari polimer thermoset dapat dilihat pada Tabel 2.3.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 31. Tabel 2.2 Kekuatan resin thermoplastic Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan ke-6 PT. Pradnya Paramita 2005. Resin Thermoplastic -------------------Stiren : G.P. Dikopolimerkan Dengan Akrilonotril Resin ABS Nilon : Nilon 6 Nilon 66 Polietilen : Massa Jenis Tinggi Massa Jenis Rendah Polipropilen --Resin PVC : Kaku Dengan Pemlastis. Kekuatan Tarik (kgf/mm2). Perpanjangan (%). Modulus Elastik (kgf/mm2 X 102). Kekuatan Tekan (kgf/mm2). Kekuatan Lentur (kgf/mm2 ). 4,5 - 6,3. 1,0 - 2,5. 2,8 - 3,5. 8 - 11,2. 6,9 - 9,8. 6,6 - 8,4 1,6 - 6,3. 1,5 - 3,5 10 - 140. 2,8 - 3,9 0,7 - 2,8. 9,8 - 11,9 1,7 - 7,7. 9,8 - 13,3 2,5 - 9,4. 7,1 - 8,4 4,9 - 8,4. 25 - 320 25 - 200. 1,0 - 2,6 1,8 - 2,8. 4,6 - 8,5 5 - 9,1. 5,6 - 11,2 5,6 - 9,6. 2,1 - 3,8 0,7 - 1,4. 15 - 100 90 - 650. 0,4 – 1 0,14 - 0,24. 2,2 ---. 0,7 ---. 3,3 - 4,2. 200 - 700. 1,1 - 1,4. 4,2 - 5,6. 4,2 - 5,6. 3,5 - 6,3 0,7 - 2,4. 2,0 -40 200 - 400. 2,4 - 4,2 ---. 5,6 - 9,1 0,7 - 1,2. 7 - 11,2 ---. Polia setal : Delrin Polikarbonat : ---. 6,1 - 7. 15 - 40 ext. 75. 2,4 - 2,8. 12,6. 8,4 - 9,8. 5,6 - 6,6. 60 - 100. 22. 7,7. 7,7 - 9,1. Politetrafluoroetilen : (Telfon). 1,4 - 3,1. 200 - 400. 0,4. 1,19. ---. 38. 30. 300. 38. Baja Lunak -------------------Untuk Konstruksi 0,1 - 0,2% C.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 32. Tabel 2.3 Kekuatan resin thermoset Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan ke-6 PT. Pradnya Paramita 2005. Kekuatan Tarik (kgf/mm2). Perpanjangan (%). Modulus Elastik (kgf/mm2 X 102). Kekuatan Tekan (kgf/mm2). Kekuatan Lentur (kgf/mm2 ). Tanpa pengisi. 4,9 - 5,6. 1,0 - 1,5. 5,2 - 7. 7,0 - 21. 8,4 - 10,5. Dengan bubuk kayu Dengan asbes. 4,5 – 7. 0,4 - 0,5. 5,6 - 12. 15,4 - 25,2. 5,9 - 8,4. 3,8 - 5,2. 0,18 - 0,5. 7,0 - 21. 14 - 24. 5,6 - 9,8. Dengan serat glass. 3,6 – 7. 0,2. 23,1. 12 - 24,0. 7,0 – 42. Dengan pengisi. ---. ---. ---. ---. ---. Dengan selulosa. 4,9 - 9,1. 0,6 - 1,0. 8,4 - 9,8. 17,5 - 30,1. 7 - 11,2. 4,2 - 9,1. 0,4 - 1,0. 7 - 10,5. 17,5 - 31. 7 - 11,2. (coran kaku). 4,2 - 9,1. <5. 2,1 - 4,2. 9,1 - 25. 5,9 - 16,1. Dengan serat glass. 17,5 - 2,1. 0,5 - 5,0. 5,6 - 14. 10,5 - 21. 7,0 – 28. 3,1 4,2. ---. ---. 14 - 21. 7,0 - 8,4. 2,8 - 9,1. 3,0 - 6,0. 2,4. 10,5 - 17,5. 9,3 - 14,7. 9,8 - 2,1. 4. 2,1. 21 - 26. 14 – 21. 2,8 - 3,5. ---. ---. 7,0 - 10,5. 7 - 9,8. Resin Thermoset. Resin Fenol (Bakelit) :. Resin Melamin :. Resin Urea : Dengan selulosa Resin Poliester : Dengan pengisi. Dengan serat sintetik Resin Epoksi : Dengan pengisi (coran) Dengan serat glass Resin Silikon : Dengan serat glass.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 33. 2.5 Polimer Polimer adalah bahan kimia yang berbentuk cair seperti air tapi aagak kental. Jika dicampur dengan hardener resin ini akan mengeras dan akan menjadi kaku. Resin ini dapat digunakan untuk membuat sudu – sudu kincir sebagai matrixnya. Resin memiliki beberapa jenis, yaitu : a.. Polimer Fenol Polimer Fenol merupakan resin sintetik yang dibuat dengan. mereaksikan Fenol dengan formaldehida. Keuntungan : 1.. Mudah dibentuk dan menguntungkan dalam kestabilan dimensinya. Kurang penyusutannya dan keretakkannya.. 2.. Unggul dalam sifat isolasi listrik.. 3.. Tahan terhadap panas. Dan air.. 4.. Unggul dalam ketahanan asam.. b.. Polimer Urea Polimer urea adalah resin thermoset, dimana urea dan formaldehida (37%. formalin) bereaksi dalam alkali netral dan lunak. Resin urea sendiri lebih jelek daripada resin fenol dalam ketahanan terhadap air, kestabilan dimensi, dan ketahanan terhadap penuaan. Resin urea biasa digunakan untuk barang – barang kecil yang digunakan sehri – hari seperti pelindung cahaya, soket, dan lain – lainnya..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 34. c.. Polimer Melamin Polimer melamin adalah resin yang diproduksi dengan cara reaksi. polikondensasi antara melamin dengan for,aldehida. Dibandingkan dengan resin urea, resin melamin mempunyai kelebihan yaitu transparan, kekerasan yang lebih baik, stabilitas thermal yang lebih tinggi. Bahan ini tahan terhadap air, bahan kimia, dan goresan. Resin melamin biasa digunakan untuk industri perekat,tekstil, laminasi,kertas, pelapisan permukaan, moulding, dan lain sebagainya. d.. Polimer Poliester Tak Jenuh Polimer ini sering disebut resin poliester saja. Resin ini berbentuk zat cir. yang mempunyai viskositas relatif rendah. Resin poliester yang dicampur dengan katalis dapat mengeras dengan suhu kamar. e.. Polimer Epoksi Polimer epoksi termasuk dalam jenis Polimer Matrix Composite (PMC).. Produk resin epoksi kebanyakan merupakan kondensat dari bisfenol A (4-4‟ dihidroksidifenil 2,2-propanon) dan epiklorhidrin. Resin epoksi bereaksi terhadap 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). Sifat fisik Resin epoksi adalah isolator listrik dan konduktor panas yang buruk. Sifat mekanik :.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 35. Dalam bentuk aslinya resin epoksi keras dan getas, tapi dalam penggunaannya resin epoksi akan dicampur bahan lain untuk memodifikasi sifat mekaniknya baik dari sisi kekuatan dan keuletan. f.. Polimer Silikon Polimer dengan silikon sebagai bahan dasar, mempunyai sifat yang sangat. berbeda dengan bahan dasar plastik (atom karbon) lain nya. Sifat- sifat spesifik nya adalah: stabilitas (tahan terhadap suhu tinggi), kedap air, oleh karena itu sering digunakan untuk membuat: minyak gemuk (fat), resin, perekat dan karet sintetis.. 2.6 Serat Serat adalah jenis bahan yang berupa potongan – potongan komponen yang membentuk jaringan memanjang yang utuh. Jenis – jenis serat berdasarkan asalnya dibedakan menjadi dua yaitu serat alami dan serat buatan atau sintesis. Serat yang paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari – hari adalah serat pada kain. Manusia sendiri telah menggunakan serat dalam banyak hal antara lain untuk membuat benang, kain, atau kertas. Serat dapat digolongkan menjadi dua jenis yaitu : 1.. Serat alam.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 36. Serat alam adalah serat yang dihasilkan oleh tanaman, hewan, dan proses geologis. Serat jenis ini sangat ramah lingkungan karena dapat mengalami pelapukan. 2.. Serat buatan atau sintesis Serat sintesis terbuat dari bahan pertokimia. Serat buatan terbentuk dari. polimer – polimer yang berasal dari alam maupun polimer – polimer buatan yang dibuat dengan cara kopolimeran senyawa – senyawa kimia. Cara pembuatan serat ini menggunakan cairan yang disemprotkan melalui lubang – lubang kecil. Salah satu yang termasuk serat buatan atau sintesis adalah serat fiber atau fiber glass.. 2.6.1 Serat Glass Serat glass adalah bahan yang tidak mudah terbakar, serat jenis ini biasanya digunakan sebagai penguat matriks jenis polimer. Serat mempunyai karakteristik yang berbeda antara satu dengan yang lain. Pada penggunaannya serat glass disesuaikan dengan sifat atau karakteristik yang dimilikinya. Keunggulan serat glass terletak pada rasio harga dan performance yaitu biaya produksi rendah, proses produksi sederhana. Serat glass banyak digunakan di industri – industri otomotif seperti pada panel – panel bodi kendaraan, bahkan pada kendaraan roda dua seluruh bodi terbuat dari komposit yang berpenguat serat glass..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 37. Serat glass terbagi menjadi 3 jenis antara lain sebagai berikut ; serat Eglass, serat C-glass, dan serat S-glass. Sifat – sifat serat glass dapat dilihat pada tabel 2.2 Tabel 2.4 Sifat-sifat serat glass Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan ke-6 PT. Pradnya Paramita 2005. Jenis Serat No E-glass C-glass S-glass 1. Isolator listrik yang Tahan terhadap korosi baik. 2. Kekakuan tinggi. Kekuatan lebih rendah dari E-glass. 3. Kekuatan tinggi. Harga lebih mahal dari E-glass. Modulus lebih tinggi Lebih tahan terhadap suhu tinggi Harga lebih mahal dari E-glass. Tabel 2.5 serat Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan ke-6 PT. Pradnya Paramita 2005. Serat Karbon (Dasar Rayon Viskus) Karbon* (Dasar PAN) Gelas (Jenis E) Baja Kevlar Nilon 66 Poliester. Kekuatan Tarik. Perpanjangan Patah. Massa Jenis. Modulus Young. Modulus Jenis. (GN/m2). (%). (g/cm3). (GN/M2). (MJ/Kg). 2. 0,6. 1,66. 350. 210. 1,8 3,2 3,5 3,2 0,9 1,1. 0,5 2,3 2 6,5 14 9. 1,99 2,54 7,8 1,44 1,14 1,38. 400 75 200 57 7 15. 200 30 26 40 6 11.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 38. 2.7 Tinjauan Pustaka Ada beberapa tinjauan pustaka yang menjadi contoh atau ukuran dalam penelitian yang akan dilakukan. Tinjaun pustaka yang dipilih sebagai ukuran dalam penelitian ini dilihat dari performa kiincir angin yang telah diteliti sebelumnya. Damar (2016) melakukan penelitian dengan judul “Unjuk Kerja Kincir Angin Sumbu Horizontal Dua Sudu Berbahan Komposit, Berdiameter 100 cm Dengan Lebar Maksimal 13 cm Pada Jarak 19 cm Dari Pusat Poros. Penelitian tentang kincir angin poros horizontal berjenis propeller bersudu 2 dengan bahan komposit dan menggunakan pipa PVC 8 inchi. Kecepatan angin yang digunakan adalah 7.4 m/s, 8.5 m/s, dan 9.5 m/s. Hasil dari penelitian ini adalah pada kecepatan angin 9,5 m/s menghasilkan koefisien daya maksimal tertinggi dan dapat disimpulkan bahwa kincir angin ini tidak cocok untuk kecepatan angin yang rendah. Yerikho (2016) melakukan penelitian dengan judul “Unjuk Kerja Kincir Angin Poros Horizontal Dua Sudu Berbahan Komposit, Berdiameter 1 m Dengan Lebar Maksimal 10 cm Dari Pusat Poros. Penelitian tentang kincir angin poros horizontal berjenis propeller bersudu 2 dengan bahan komposit dan menggunakan pipa PVC 8 inchi. Kecepatan angin yang digunakan adalah 9 m/s, 8 m/s, dan 7 m/s. Hasil dari penelitian ini adalah pada kecepatan angin 7 m/s menghasilkan koefisien daya maksimal tertinggi dan dapat disimpulkan bahwa kincir angin ini tidak cocok untuk kecepatan angin yang rendah. Wijayanto (2016), melakukan penelitian dengan judul “Unjuk Kerja.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 39. Kincir Angin Propeller Tiga Sudu Berbahan Komposit Dengan Posisi Lebar Maksimal Sudu 10 Sentimeter Dari Pusat Poros”. Penelitian tentang kincir angin poros horizontal berjenis propeller bersudu 3 dengan bahan komposit. Kecepatan angin yang digunakan adalah 7 m/s, 8 m/s, dan 9,5 m/s. Hasil dari penelitian ini adalah pada kecepatan angin 9,5 m/s menghasilkan koefisien daya maksimal tertinggi, daya terbesar yang dapat dihasilkan dari kincir angin yaitu 44,88 watt dengan torsi 0,77 Nm..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB III METODE PENELITIAN. 3.1 Diagram Penelitian Langkah kerja penelitian ini digambarkan sebagai berikut : MULAI. PERANCANGAN KINCIR. PERSIAPAN ALAT DAN BAHAN. PERAKITAN KINCIR ANGIN. TIDAK. PENGUJIAN KINCIR PENGUJIAN KINCIR SESUAIKAH?. PENGAMBILAN DAN PENGOLAHAN DATA. ANALISIS DAN PEMBAHASAN. SELESAI. Gambar 3.1 Diagram alur penelitian. 40. YA.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 41. 3.2 Objek Penelitian Objek penelitian ini adalah kincir angin yang digunakan model HAWT 2 sudu berbahan komposit berdiameter 100 cm dengan variasi. lebar sudu. maksimum.. 3.3 Waktu dan Tempat Penelitian Pembuatan kincir angin dilakukan pada bulan Februari 2018 sampai Maret 2018 dan pengambilan data dilakukan pada bulan April 2018 sampai Mei 2018 di Laboratorium Konversi Energi Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.. 3.4 Alat dan Bahan Bahan - bahan utama dalam penelitian adalah sebagai berikut : a) Sudu kincir angin Sudu kincir angin dibuat dari komposit menggunakan serat campuran karbon dan fiberglass dengan cetakan yang terbuat dari logam besi ringan. Sudu kincir ditunjukkan pada Gambar 3.2. Gambar 3.2 kincir angin 2 sudu dengan variasi posisi lebar maksimum.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 42. b) Poros utama kincir Poros utama kincir terbuat dari pipa pejal berbahan baja.. Gambar 3.3 Poros utama kincir. Alat pendukung yang digunakan dalam proses pengambilan data 1. Fan Blower. Fan Blower adalah alat yang digunakan untuk menciptakan hembusan angin dengan kecepatan yang dapat ditentukan menggunakan inverter (gambar 3.3). Fan Blower yang ddigunakan selama penelitian digerakkan oleh motor listrik berdaya 11.000 kW dan dihubungkan menggunakan transmisi sabuk dan puli. Fan Blower ditunjukkan pada Gambar 3.4..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 43. Gambar 3.4 fan blower. 2. Tachometer Tachometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan putar poros kincir angin. Jenis yang digunakan adalah digital light takometer. Takometer ditunjukkan pada Gambar 3.5.. Gambar 3.5 tachometer.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 44. 3. Anemometer Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin. Alat ini diletakkan di depan kincir angin. Anemometer ditunjukkan pada Gambar 3.6.. Gambar 3.6 anemometer. 4. Naf/hub kincir Untuk bagian hub kincir angin akan digunakan piringan besi pejal dengan tebal 4 cm berbentuk bulat, yang dibentuk menjadi segi 12. Kemudian dilubangi agar kincir angin dapat dipasang dengan konfigurasi 2 sudu, 3 sudu, dan 4 sudu. Kemudian penulis juga akan menggunakan besi siku sebagai pemegang antara sudu dan hub. Penulis berharap agar dengan digunakan model hub yang seperti ini dapat dilakukan variasi jumlah sudu pada penelitian pembanding. Hub kincir ditunjukkan pada Gambar 3.7.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 45. Gambar 3.7 Naf. 5. Timbangan digital Merupakan komponen yang berfungsi untuk mengetahui beban pada generator pada saat kincir berputar. Timbangan ini dapat menampilkan satuan kg atau lb. Timbangan digital ditunjukkan pada Gambar 3.8. Gambar 3.8 Timbangan digital.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 46. 6. Generator Pada penelitian ini akan digunakan generator DC Permanent Magnet dengan tegangan 48 volt dan arus 18 ampere. Generator yang digunakan merupakan motor listrik permanen magnet yang biasa digunakan pada sepeda listrik. Generator ditunjukkan pada gambar 3.9.. Gambar 3.9 Generator. 7. Voltmeter Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan yang dihasilkan kincir angin oleh setiap variasinya. Gambar voltmeter seperti ditunjukkan oleh Gambar 3.10..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 47. Gambar 3.10 Voltmeter. 8. Amperemeter Amperemeter digunakan untuk mengukur arus yang dihasilkan oleh kincir angin dengan setiap variasinya. Gambar amperemeter seperti ditunjukkan oleh Gambar 3.11.. Gambar 3.11 Amperemeter. 9. Pembebanan Pembebanan. yang. dilakukan. dengan. menggunakan. lampu. bermaksud untuk mengetahui performa kincir angin. Jumlah lampu yang digunakan tergantung dari seberapa kuat unjuk kerja kincir masing-masing.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 48. variasi. Lampu yang digunakan adalah lampu 25 watt. Skema pembebanan dapat dilihat di Gambar 3.12. Lampu yang digunakan untuk pembebanan dapat dilihat pada Gambar 3.13.. Gambar 3.12 Skema pembebanan. Gambar 3.13 Lampu untuk pembebanan. 10. Potensio Potensio berfungsi untuk mengatur besar kecilnya pembebanan yang akan diberikan kepada kincir angin. Potensio dapat dilihat pada Gambar 3.14..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 49. Gambar 3.14 Potensio. 3.5 Desain Sudu Kincir Angin. Gambar 3.15 Desain Sudu kincir Angin.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 50. Desain kincir yang dibuat seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.15. Gambar tersebut menunjukkan bahwa kincir angin berukuran 100 cm dengan variasi lebar sudu maksimum 7 cm, 10 cm, dan 13 cm.. 3.6 Pembuatan Sudu Kincir Angin Beberapa tahapan-tahapan dalam proses pembuatan sudu kincir angin. Total pembuatan sudu berjumlah enam dengan perbedaan variasi posisi lebar sudu maksimum yaitu 7 cm, 10 cm, dan 13 cm dari pusat poros masing-masing dua sudu. Tahapan-tahapan pembuatan kincir angin sebagai berikut :. 3.6.1 Proses Pembuatan Sudu Dalam pembuatan sudu / blade dilakukan dengan beberapa tahapan. Tahapan – tahapan pembuatan sudu sebagai berikut : 1. Pembuatan Cetakan Pembuatan cetakan dibuat berdasarkan gambar sudu yang akan diteliti. Dari model tersebut dibuat cetakan dari fiberglass yang dilapisi dengan silikon. Cetakan yang sudah jadi ditunjukkan pada gambar 3.16..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 51. Gambar 3.16 Cetakan sudu. 2. Pelapisan Cetakan Pelapisan cetakan sudu menggunakan alumunium yang berfungsi untuk mempermudah proses pengambilan sudu dari cetakan.. 3. Pembuatan Sudu Dalam membuat sudu dengan bahan komposit yang terdiri dari resin, serat fiberglass, dan filler dari karbon powder. Proses pembuatan sudu / blade dilakukan secara berulang dan cepat. Sudu yang akan saya buat nanti terdiri dari tiga lapis serat fiberglass. Langkah – langkah pembuatan sudu sebagai berikut : a). Mengoleskan campuran resin dan hardener pada permukaan cetakan yang telah dilapisi oleh alumunium foil menggunakan kuas.. b) Menempelkan lapisan pertama serat fiberglass pada cetakan yang telah dioleskan campuran resin dan karbon. c). Mengoleskan campuran resin dan karbon pada lapisan serat fiberglass pertama..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 52. d) Menempelkan lapisan kedua serat fiberglass. e). Mengoleskan campuran resin dan karbon pada lapisan serat fiberglass kedua.. f). Menempelkan lapisan ketiga serat fiberglass.. g) Mengoleskan campuran resin dan hardener pada lapisan serat fiberglass ketiga. h) Menutup dengan cetakan yang bertujuan menekan resin dan hardener yang telah menempel agar rata dan tebal sudu menjadi sama.. Gambar 3.17 Pembuatan sudu. 4. Pengeringan sudu / blade. Setelah proses pembuatan sudu selesai dilakukan, kemudian sudu/blade dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari. Proses pengeringan yang dilakukan memerlukan waktu paling lama 1 hari..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 53. 5. Finishing. Proses finishing sudu / blade meliputi : pemotongan, penghalusan, pengurangan berat sudu, dan pewarnaan sudu. Pengurangan berat sudu yang dimaksud adalah menyamakan berat sudu menjadi 210 gram menggunakan timbangan duduk digital.. Gambar 3.18 Finishing. 6. Pembuatan lubang baut. Pembuatan lubang pada sudu dilakukan menggunakan bor dengan diameter lubang baut sebesar 10 mm.. 3.7. Langkah Penelitian Langkah-langkah yang dilakukan saat akan melakukan pengambilan data. adalah pemasangan kincir angin poros horizontal yang terletak di depan fan blower, kemudian pemasangan komponen-komponen atau rangkaian penghubung kincir angin dengan sistem pembebanan yang menggunakan lampu yang terletak ada bagian belakang kincir angin. Pada Gambar 3.19 menunjukan skema.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 54. pengambilan data kincir angin dua sudu poros horisontal di Labolaturim Konversi Energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.. Gambar 3.19 Skema Penelitian. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan sepertiberikut ini: a.. Poros kincir dihubungkan dengan mekanisme pembebanan lampu.. b.. Memasang blade/sudu pada Hub.. c.. Memasang anemometer pada tiang di depan kincir angin untuk mengukur kecepatan angin.. d.. Memasang timbangan digital pada lengan generator.. e.. Memasang generator pada poros kincir angin.. f.. Merangkai pembebanan lampu pada generator.. g.. Jika sudah siap, fan blower dihidupkan untuk memutar kincir angin.. h.. Percobaan pertama kincir angin dua sudu variasi posisi sudu 7 cm, 10 cm, dan 13 cm dari pusat poros dengan kecepatan angin 5 m/s, percobaan kedua kincir angin dua sudu variasi posisi sudu 7 cm, 10 cm, dan 13 cm dengan kecepatan angin 7m/s..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 55. i.. Untuk mengatur kecepatan angin dengan cara mengatur tegangan pada inventer yang terhubung pada fan blower agar dapat menentukan variasi kecepatan angin.. j.. Bila kecepatan angin dan variasi beban telah sesuai dengan yang diinginkan, maka pengukuran dapat dilakukan dengan membaca masa pengimbang yang terukur pada timbangan digital.. k.. Mengukur kecepatan angin dengan menggunakan anemometer dan kecepatan kincir angin dengan menggunakan tachometer.. l.. Mengamati selama waktu yang telah ditentukan..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN. 4.1 Data Hasil Pengujian Berikut ini adalah hasil data dari penelitian kincir angin poros horizontal tiga sudu berbahan komposit. Data yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 4.1, Tabel 4.2, Tabel 4.3, Tabel 4.4, Tabel 4.5, dan Tabel 4.6. Tabel 4.1 Data hasil penelitian kincir angin 2 sudu dengan posisi lebar sudu maksimum 7 cm pada kecepatan angin 5 m/s.. Beban. Kecepatan Kecepatan Putar Angin Poros [m/s]. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. 5. [rpm] 366 362 359 357 347 340 335 333 328 324 319 317 313 309 306 301. 56. Beban. Tegangan Arus. [kg] 0,09 0,10 0,10 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12. [V] 25,0 24,7 24,4 24,1 23,8 23,5 23,2 22,9 22,6 22,3 22,0 21,7 21,4 21,1 20,8 20,5. [A] 0 0,03 0,04 0,05 0,06 0,06 0,07 0,07 0,08 0,09 0,09 0,10 0,10 0,11 0,11 0,12.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 57. Tabel 4.2 Data hasil penelitian kincir angin 2 sudu dengan posisi lebar sudu maksimum 7 cm pada kecepatan angin 7 m/s. Beban. Kecepatan Kecepatan Putar Beban Angin Poros [m/s]. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10. 7. [rpm] 476 472 466 455 450 448 426 398 354 321 297. [kg] 0,11 0,11 0,12 0,12 0,12 0,12 0,13 0,14 0,14 0,14 0,15. Tegangan Arus [V] 33,1 32,8 32,5 32,2 31,9 31,6 31,3 31,0 30,7 30,4 30,1. [A] 0 0,05 0,09 0,11 0,13 0,15 0,23 0,25 0,27 0,29 0,31. Tabel 4.3 Data hasil penelitian kincir angin 2 sudu dengan posisi lebar sudu maksimum 10 cm pada kecepatan angin 5 m/s. Beban. Kecepatan Angin [m/s]. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13. 5. Kecepatan Putar Poros. Beban. Tegangan. Arus. [rpm] 373 367 358 351 347 343 340 337 335 333 330 327 323 318. [kg] 0,10 0,11 0,11 0,12 0,13 0,13 0,13 0,13 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14. [V] 24,8 24,5 24,2 23,9 23,6 23,3 23 22,7 22,4 22,1 21,8 21,5 21,2 20,9. [A] 0 0,03 0,04 0,05 0,06 0,06 0,07 0,07 0,08 0,09 0,09 0,10 0,10 0,11.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 58. Tabel 4.4 Data hasil penelitian kincir angin 2 sudu dengan posisi lebar sudu maksimum 10 cm pada kecepatan angin 7 m/s. Beban. Kecepatan Angin [m/s]. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12. 7. Kecepatan Putar Poros. Beban. Tegangan. Arus. [rpm] 447 431 429 422 414 397 391 383 377 371 365 356 346. [kg] 0,12 0,12 0,13 0,14 0,14 0,15 0,15 0,15 0,15 0,16 0,16 0,17 0,17. [V] 31,5 31,2 30,9 30,6 30,3 30,0 29,7 29,4 29,1 28,8 28,5 28,2 27,9. [A] 0 0,08 0,11 0,13 0,16 0,18 0,20 0,21 0,23 0,24 0,26 0,27 0,29. Tabel 4.5 Data hasil penelitian kincir angin 2 sudu dengan posisi lebar sudu maksimum 13 cm pada kecepatan angin 5 m/s.. Beban. Kecepatan Angin [m/s]. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11. 5. Kecepatan Putar Poros. Beban. Tegangan. Arus. [rpm] 363 354 348 342 334 328 321 315 307 294 287 282. [kg] 0,09 0,09 0,10 0,10 0,11 0,11 0,11 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12. [V] 22,7 22,4 22,1 21,8 21,5 21,2 20,9 20,6 20,3 20,0 19,7 19,4. [A] 0 0,03 0,04 0,05 0,05 0,06 0,06 0,07 0,07 0,08 0,08 0,08.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 59. Tabel 4.6 Data hasil penelitian kincir angin 2 sudu dengan posisi lebar sudu maksimum 13 cm pada kecepatan angin 7 m/s. Beban. Kecepatan Angin. Kecepatan Putar Poros. Beban. Tegangan. Arus. [rpm] 415 402 389 381 374 367 354 343 333 320 304 286. [kg] 0,11 0,11 0,12 0,13 0,13 0,14 0,15 0,15 0,16 0,16 0,16 0,16. [V] 29,7 29,4 29,1 28,8 28,5 28,2 27,9 27,6 27,3 27,0 26,7 26,4. [A] 0 0,07 0,09 0,14 0,17 0,2 0,23 0,25 0,27 0,29 0,31 0,33. [m/s] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11. 7. 4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan Pengolahan data menggunakan berbagai asumsi untuk mempermudah dalam proses perhitungan, yaitu percepatan gravitasi bumi (9,81 m/s2) dan massa jenis udara (1,18kg/m3). Sebagai contoh perhitungan diambil data dari beban 1 pada kecepatan angin rata-rata 5 m/s. data tersebut meliputi kecepatan angin, kecepatan putar poros, massa yang bekerja, serta tenaga dan arus yang dihasilkan generator. Untuk mengetahui daya yang dihasilkan oleh angin dapat dicari dengan menggunakan persamaan (4) pada Subbab 2.4.1.