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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 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. TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Program Studi Teknik Mesin. Diajukan oleh : OKTAFIANUS DAMAR PRIYAMBADA NIM : 125214040. PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2016. i.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. THE PERFORMANCE OF TWO BLADES HORIZONTAL AXIS WINDMILL MADE FROM COMPOSITE IN DIAMETER OF 100 CM, WITH MAXIMUM BLADE WIDTH OF 13 CM AND LENGTH OF 19 CM FROM AXIAL CENTER. FINAL PROJECT Presented as partial fulfillment of the requirement To obtain Sarjana Teknik degree In Mechanical Engineering. By :. OKTAFIANUS DAMAR PRIYAMBADA Student Number : 125214040. MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2016 ii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR Dengan ini penulis menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam Skripsi 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. Yang dibuat untuk melengkapi persyaratan yang wajib ditempuh untuk menjadi Sarjana Teknik pada program Strata-1, Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan dari Skripsi yang sudah dipublikasikan di Perguruan tinggi manapun. Kecuali bagian informasi yang dicantumkan dalam daftar pustaka.. Dibuat di. : Yogyakarta. Pada tanggal : 24 Agustus 2016. Penulis. Oktafianus Damar Priyambada. iv.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama. : OKTAFIANUS DAMAR PRIYAMBADA. Nomor Mahasiswa. : 125214040. Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul : 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. Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal 24 Agustus 2016 Yang menyatakan. Oktafianus Damar Priyambada. v.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. ABSTRAK Pemakaian energi terutama energi listrik sekarang ini sangat diperlukan oleh setiap warga masyarakat. Jumlah pemakaiannya yang besar mengakibatkan pemborosan sumber daya energi. Atas dasar kondisi sekarang ini, muncul adanya ide untuk menghasilkan energi alternatif yaitu energi terbarukan, contohnya yakni angin. Kincir angin sebagai alat untuk mengubah energi menjadi energi listrik ,dengan melakukan penelitian terhadap kincir angin. Penelitian ini bertujuan untuk meneliti unjuk kerja kincir angin sumbu horizontal, berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm, pada jarak 19 cm dari pusat sumbu poros. Kincir angin yang diteliti adalah kincir angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros. Penelitian ini diarahkan pada tiga variasi kecepatan angin, yaitu kecepatan angina 7,4 m/s, kecepatan angin 8,5 m/s dan kecepatan angin 9,5 m/s. Besarnya beban kincir dapat dilihat pada neraca pegas, putaran kincir angin diukur mengunakan tachometer, kecepatan angin diukur menggunakan anemometer, tegangan diukur dengan voltmeter ,dan arus yang mengalir diukur menggunakan ampermeter. Dari hasil penelitian ini, kincir angin dengan kecepatan angin 7,4 m/s menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 30% pada tip speed ratio optimal 4,3 dengan daya output mekanis sebesar 55.9 watt dan torsi sebesar 0,8 N.m dan daya output listrik sebesar 36.3 watt dan torsi sebesar 0.9 N.m. Kincir angin dengan variasi kecepatan angin 8,5 m/s menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 26% pada tip speed ratio optimal 3.9 dengan daya output mekanis sebesar 73.8 watt pada torsi sebesar 1,1 N.m dan daya output listrik sebesar 50.3 watt pada torsi sebesar 1.05 N.m. Kincir angin dengan kecepatan angin 9,5 m/s menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 22% pada tip speed ratio optimal 4.1 dengan daya output mekanis sebesar 88.6 watt pada torsi sebesar 1,1 N.m dan daya output listrik sebesar 62.8 watt pada torsi sebesar 1,1 N.m. Dari ketiga variasi angin yang sudah diteliti, dapat disimpulkan bahwa kincir angin dengan kecepatan angin 7,4 m/s memiliki nilai koefisien daya maksimal dan tip speed ratio paling tinggi. Kata kunci : kincir angin sumbu horizontal, komposit, koefisien daya maksimal, tip speed ratio.. vii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. ABSTRACT Nowadays the electricity power become one of the primary needs among the society. Because of its large amount of usage, there is a large waste of the natural resources. Meanwhile, the natural resources in the world is decreasing. Regarding this situation, creating alternative energy by utilizing other resources, like wind, would help to solve the problem of natural resources scarcity. Windmill is a tool to change wind energy into electricity power. This research has aim to observe the performance of the horizontal axis, composite-headed windmills The object of this research is the horizontal axis, composite-headed windmills. The diameter of the windmills is 100 cm and its maximum width is 13 cm at a distance of 19 cm from the center axis of the shaft. This research was directed on the three various wind velocity, namely 7,4 m/s, 8,5 m/s and 9,5 m/s. The magnitude of the load wheel could be seen in the spring balance. The rotation of the windmill could be measured using tachometer. The wind velocity was gauged using the anemometer. The voltage is measured by voltmeter while the electrical current flowing was measured by ammeter. The result of the research shows that windmills of which wind velocity is 7,4 m/s could produce a maximum power coefficient of 30% at the optimum tip speed ration 4,3 with mechanical output power of 55,9 watts and a torque of 0,8 Nm. Meanwhile, by having the output power of the electricity at 36,3 watts, the produced torque is 0,9 Nm. Furthermore, the windmills of which wind velocity is 8,5 m/s could produce a maximum power coefficient of 26% at the optimum tip speed ration 3,9 with mechanical output power of 73,8 watts and a torque of 1,1 Nm. Meanwhile, by having mechanical output power of the electricity at 50,3 watts, the produced torque is 1,05 Nm. Then, the windmills of which wind velocity is 9,5 m/s could produce a maximum power coefficient of 22% at the optimum tip speed ration 3,9 with mechanical output power of 88,5 watts and a torque of 1,1 Nm. Meanwhile, by having mechanical output power of the electricity at 62,8 watts, the produced torque is 1,1 Nm. Regarding the result of research, it can be concluded that windmill of which wind velocity is 7,5 m/s can produce a maximum power coefficient and the highest tip speed ratio. Keyword: horizontal axis wind turbines, composite, maximum power coefficient, tip speed ratio. viii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. KATA PENGANTAR Dengan mengucap puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan anugerah-Nya yang telah memberi kesempatan bagi penulis untuk dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul “UNJUK KERJA KINCIR ANGIN DUA SUDU BERBAHAN KOMPOSIT, BERDIAMETER 100 CM DENGAN LEBAR MAKSIMUM 13CM PADA JARAK 19 CM DARI PUSAT POROS” Laporan tugas akhir merupakan salah satu persyaratan bagi para mahasiswa/mahasiswi untuk dapat menyelesaikan jenjang pendidikan S1 pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Dalam laporan tugas akhir ini membahas mengenai perancangan, pembuatan kincir angin sumbu horizontal jenis , dan perbandingan daya. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada: 1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin. 3. Doddy Purwadianto, S.T.,M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir. 4. Dr. Drs. Vet. Asan Damanik, M.Si. selaku Dosen Pembimbing Akademik. 5. Seluruh dosen program studi Teknik Mesin yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis. 6. Seluruh staff Fakultas Sains dan Teknologi atas kerja sama dan dukungan kepada penulis untuk dapat menyelesaikan laporan tugas akhir. 7. Markus Warsana dan Margareta Rumiyatun sebagai orang tua dari penulis, serta Andreas Dhito Aldinata dan Clara Dhini Swastika sebagai saudara dari penulis yang selalu berdoa, mendukung secara material dan yang lain – lain kepada penulis. 8. Sahabat dan rekan - rekan mahasiswa Teknik Mesin, angkatan 2012 khususnya yang telah memberi kritik, saran, dan dukungan kepada penulis dalam penyelesaian laporan tugas akhir.. ix.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 9. Semua pihak yang tidak mungkin disebut satu persatu yang telah berperan serta membantu penulis untuk dapat menyelesaikan laporan tugas akhir. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan – kekurangan yang perlu diperbaiki pada pembuatan laporan tugas akhir, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritikan yang membangun untuk menyempurnakan laporan tugas akhir. Penulis mengharapkan semoga laporan tugas akhir ini berguna dan bermanfaat untuk dapat memberikan sumbangan ilmu pengetahuan bagi para mahasiswa khususnya, serta bagi para pembaca pada umumnya.. Yogyakarta, 24 Agustus 2016. Penulis. x.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL..................................................................................................i TITLE PAGE .............................................................................................................ii HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................................iii DAFTAR DEWAN PENGUJI...................................................................................iv PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ........................................................v LEMBAR PUBLIKASI .............................................................................................vi ABSTRAK .................................................................................................................vii ABSTRACT ...............................................................................................................viii KATA PENGANTAR ...............................................................................................ix DAFTAR ISI ..............................................................................................................xi DAFTAR GAMBAR .................................................................................................xiv DAFTAR TABEL ......................................................................................................xvii. BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .........................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah ....................................................................................2 1.3 Batasan Masalah .......................................................................................3 1.4 Tujuan Penelitian......................................................................................3 1.5 Manfaat Penelitian....................................................................................3. BAB II DASAR TEORI 2.1 Angin ........................................................................................................5 2.1.1 Pengertian Angin ............................................................................5 2.1.2 Jenis Angin .....................................................................................6 2.2 Kincir Angin .............................................................................................10 2.2.1 Kincir Angin Poros Horizontal ......................................................10 2.2.2 Kincir Angin Poros Vertikal ..........................................................11 2.3 Grafik Hubungan Antara Cp Terhadap TSR ............................................14 2.4 Rumus Perhitungan ..................................................................................15. xi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 2.4.1 Energi dan Daya Angin ..................................................................15 2.4.2 Daya Mekanis .................................................................................16 2.4.3 Daya Listrik ....................................................................................16 2.4.4 Koefisien Daya ...............................................................................17 2.4.5 Torsi ...............................................................................................17 2.4.6 Tip Speed Ratio ..............................................................................17 2.5 Tinjauan Pustaka ......................................................................................19 2.6 Komposit ..................................................................................................20 2.6.1 Kelebihan Komposit.......................................................................22 2.6.2 Kekurangan Angin .........................................................................22 2.7 Resin poliester ..........................................................................................22 2.7.1 Kelebihan dan Kekurangan Resin ..................................................23 2.8 Serat Fiberglass ........................................................................................24. BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tahap Penelitian .......................................................................................25 3.2 Alat dan Bahan .........................................................................................26 3.3 Desain Kincir............................................................................................31 3.4 Pembuatan Sudu / Blade Kincir Angin ....................................................31 3.4.1 Alat dan Bahan ...............................................................................31 3.4.2 Proses Pembuatan Sudu / Blade ....................................................32 3.4.2.1 Pembuatan Cetakan Sudu dengan Pipa PVC 8 inch ...............32 3.4.2.2 Pembuatan Sudu / Blade .........................................................34 3.5 Langkah Penelitian ...................................................................................37. BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Penelitian ................................................................................38 4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan ............................................................40 4.3 Hasil Perhitungan .....................................................................................43 4.4 Grafik Hasil Perhitungan ..........................................................................45. xii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan...............................................................................................55 5.2 Saran .........................................................................................................55. Daftar Pustaka ............................................................................................................56 Lampiran ....................................................................................................................57. xiii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 2.1 Angin Laut. 6. Gambar 2.2 Angin Darat. 7. Gambar 2.3 Angin Lembah. 8. Gambar 2.4 Angin Gunung. 8. Gambar 2.5 Contoh Angin Muson Barat dan Angin Muson Timur. 10. Gambar 2.6 American Windmill. 12. Gambar 2.7 Cretan Sail Windmill. 13. Gambar 2.8 Dutch Four Arm. 13. Gambar 2.9 Kincir Angin Savonius. 14. Gambar 2.10 Kincir Angin Darrius. 14. Gambar 2.11 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tips Speed Ratio (TSR) dari Beberapa Jenis Kincir. 15. Gambar 2.12 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Penguatnya. 21. Gambar 3.1 Diagram Alir Metode Penelitian Kincir Angin. 25. Gambar 3.2 Blade / Kincir. 26. Gambar 3.3 Naf / Hap. 27. Gambar 3.4 Fan Blower. 27. Gambar 3.5 Anemometer. 28. Gambar 3.6 Tachometer. 28. Gambar 3.7 Timbangan Digital. 29. Gambar 3.8 Voltmeter. 29 xiv.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Gambar 3.9 Amperemeter. 30. Gambar 3.10 Skema Pembebanan Lampu. 30. Gambar 3.11 Pembebanan Lampu. 31. Gambar 3.12 Desain Kincir. 31. Gambar 3.13 Pemotongan Pipa. 32. Gambar 3.14 Mal / Cetakan Kertas. 33. Gambar 3.15 Membentuk Pipa Dengan Mal Kertas. 33. Gambar 3.16 Pembentukan Sudu Pada Pipa. 34. Gambar 3.17 Pembentukan Sudu Pada Pipa. 34. Gambar 3.18 Resin dan Harderner. 35. Gambar 3.19 Pengolesan Cetakan Sudu yang Dilapisi Alumunium Foil. 36. Gambar 3.20 Peletakan Serat Glass Pada Cetakaan Sudu.. 36. Gambar 4.1 Grafik hubungan antara cp mekanis dengan tsr kincir angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros Gambar 4.2 Grafik hubungan CP listrik dengan TSR kincir angin sumbu. horizontal. dua. sudu. berbahan. komposit,. berdiameter 100cm dengan lebar maksimum 13cm pada jarak 19 cm dari pusat poros Gambar 4.3 Grafik hubungan kecepatan putar poros dengan torsi tsr kincir angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit,. xv. 48.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada. 50. jarak 19 cm dari pusat poros. Gambar 4.4 Grafik hubungan kecepatan putar poros dengan torsi kincir angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak. 51. 19 cm dari pusat poros. Gambar 4.5 Grafik hubungan antar daya output dan torsi kincir angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros. dengan kecepatan angin 7.4 m/s. 52. Gambar 4.6 Grafik hubungan antar daya output dan torsi kincir angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros dengan kecepatan angin 8.5 m/s. 53. Gambar 4.7 Grafik hubungan antar daya output dan torsi kincir angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros dengan kecepatan angin 9.5 m/s. xvi. 54.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR TABEL. hal Tabel 2.1 Tingkat Kecepatan Angin. 5. Tabel 3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu / Blade. 32. Tabel 4.1 Data penelitian kincir kecepatan angin 7,4 m/s, kincir angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros. 38. Tabel 4.2 Data penelitian kincir kecepatan angin 8,5 m/s, kincir angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros. 39. Tabel 4.3 Data penelitian kincir kecepatan angin 9,5 m/s, kincir angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros. 39. Tabel 4.4 Data perhitungan kincir kecepatan angin 7,4 m/s sumbu horizontal berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros. 43. Tabel 4.5 Data penelitian kincir kecepatan angin 8,5 m/s, dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros. 44. xvii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Tabel 4.6 Data penelitian kincir kecepatan angin 9,5 m/s. dua sudu. berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros. xviii. 45.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Pada zaman sekarang kebutuhan energi listrik di Indonesia semakin meningkat. Kebutuhan energi dapat meningkat secara bertahap, baik ditinjau dari kapasitasnya, kualitasnya maupun ditinjau dari tuntutan distribusinya. Konsumsi listrik di Indonesia setiap tahunnya terus meningkat sejalan dengan peningkatan pertumbuhan ekonomi nasional. Komsumsi listrik Indonesia yang begitu besar akan menjadi masalah bila dalam penyediaannya tidak sejalan dengan kebutuhan. Kebutuhan pasokan energi listrik yang terus-menerus dan berkualitas menjadi tuntutan yang harus dipenuhi oleh negara. Untuk mengatasi pemenuhan kebutuhan listrik ini, maka diperlukan sebuah sumber energi baru yang mampu memenuhi kebutuhan listrik nasional yang semakin besar. Angin, sebagai sumber yang tersedia di alam dapat dimanfaatkan sebagai salah satu sumber energi listrik. Angin merupakan sumber energi yang tidak ada habisnya sehingga pemanfaatan sistem perubahan energi angin akan berdampak positif terhadap lingkungan. Hal ini dirasa sangat perlu untuk mengetahui lebih dalam mengenai angin dan pembangkit listrik tenaga angin ini. Selain itu juga perlu diketahui proses pembangkitan listrik tenaga angin ini sehingga dapat dianalisa kelebihan dan kekurangannya dibandingkan dengan sistem pembangkit listrik lain. . Untuk memanfaatkan energi angin, dibutuhkan sebuah alat yang disebut turbin angin. Kincir angin adalah kincir yang digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik. Kincir angin ini pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi, dan lain-lain. Salah satu jenis turbin aau kincir angin yang dapat digunakan adalah Turbin Angin Sumbu Horizotnal (TASH). Turbin Angin Sumbu Horizontal (TASH) memiliki poros atau sumbu rotor utama yang disusun sejajar dengan permukaan. 1.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2. tanah. Kelebihan utama dari jenis ini adalah daya keluaran yang dihasilkan cukup tinggi. Selain itu, jenis turbin ini dapat menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi dibanding dengan jenis turbin angin sumbu vertikal, karena sudu pada turbin angin sumbu horizontal selalu bergerak tegak lurus terhadap arah angin dan menerima daya sepanjang putaran. Dalam pembuatannya, sudu turbin angin dapat dibuat menggunakan berbagai macam material, salah satunya adalah komposit. Komposit merupakan perpaduan dari dua material atau lebih yang memiliki fase yang berbeda menjadi suatu material baru yang memiliki propertis lebih baik dari keduanya. Jika perpaduan ini terjadi dalam skala makroskopis maka disebut sebagai komposit Jika perpaduan ini terjadi secara mikoroskopis (molekular level) maka disebut sebagai alloy atau paduan. Keunggulan bahan komposit, diantaranya berat yang lebih ringan, kekuatan yang lebih tinggi, tahan korosi dan memiliki biaya perakitan yang lebih murah. Berdasarkan latar belakang tersebut, dilakukan pengujian terhadap unjuk kerja turbin angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposi, berdiameter 100 cm, dengan lebar sudu maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat sumbu poros. Variasi kecepatan angin yang digunakan bertujuan untuk mengetahui perbandingan unjuk kerja dari turbin angin tersebut. 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah dari pengujian turbin angin sumbu horizontal ini adalah sebagai berikut : 1.. Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki potensi angin yang besar.. 2.. Perlunya desain baru untuk pembangkit energi angin, yaitu kincir angin sumbu horizontal dengan bahan komposit. 3.. Diperlukan bentuk atau tipe kincir angin yang cocok dan mampu mengkonversi energi dengan efisiensi maksimal..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Merancang dan membuat sudu kincir angin poros horizontal berbahan komposit. 2. Mengetahui unjuk kerja turbin angin horizontal berbahan komposit berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat sudu poros. 3. Mengetahui nilai coefisien performance (Cp) dan mengetahui Tip Speed Ratio (TSR) turbin angin sumbu horizontal berbahan komposit berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat sudu poros.. 1.4 Batasan Masalah Penelitian kincir angin ini dibatasi: 1.. Model kincir angin yang digunakan adalah jinis kincir angin sumbu horizontal dua sudu, berbahan komposit berdiameter 100 cm, dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros.:. 2.. Menggunakan komposit poliester sebagai bahan dasar pembuatan sudu.. 3.. Penelitian dilakukan dengan menggunakan wind tunnel dengan keceparan angin rata-rata 7.4 m/s, 8.5 m/s dan 9,5 m/s.. 4.. Menggunakan lampu sebagai pembebananan.. 5.. Pengujian dilakukan di dalam laboratorium Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.. 1.5 Manfaat Penelitian Pengujian terhadap unjuk kerja turbin angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposi, berdiameter 100 cm, dengan lebar sudu maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut : 1. Memaanfaatkan informasi mengenai unjuk kerja kincir angin sumbu horizontal.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 4. berbahan komposit berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros. 2.. Menambah informasi mengenai salah satu teknologi pembangkit listrik yang ramah lingkungan.. 3.. Menambah informasi mengenai penggunaan kincir angin sumbu horizontal sebagai selah satu alternatif dalam pemanfaatan energi terbarukan.. 4.. Turut serta dalam upaya mengurangi kerusakan lingkungan akibat penggunaan energi yang berlebihan dan tidak dapat diperbaharui..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB II DASAR TEORI 2.1 Angin 2.1.1 Pengertian Angin Angin adalah udara yang bergerak, angin terjadi karena perbedaan tekanan di permukaan bumi. Angin bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Perbedaan tekanan ini disebabkan oleh perbedaan penerimaan dan penyerapan panas matahari oleh bumi. Energi angin dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit listrik tenaga angin (PLTA) dengan memanfaatkan turbin angin atau kincir angin. Cara kerjanya cukup sederhana, angin memutar kincir angin yang kemudian memutar rotor pada generator yang terletak dibagian belakang. Energi listrik yang dihasilkan bisa dimanfaatkan secara langsung, ataupun disimpan dengan menggunakan battery. Kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik dapat dilihat pada Tabel 2.1. Tabel 2.1 Tingkat Kecepatan Angin. Tingkat Kecepatan Angin 10 meter di atas permukaan tanah Kelas. Kecepatan. Kondisi Alam di Daratan. Angin. Angin (m/s). 1. 0,00 – 0,02. -------------------------------------------------------. 2. 0,3 – 1,5. Angin bertiup, asap lurus keatas. 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. 5.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 6. terasa di telinga 9. 17,2 – 20,7. Dapat mematahkan ranting pohon, jalan berat melawan arah angin. 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 keruskan parah. 13. 32,6 – 42,3. Angin Topan. Sumber : hhtp://www.kincirangin.info/plta-gbr.php. diakses Mei 2016. Batas minimum untuk menggerakkan kincir ialah angin kelas 3 dan batas maksimum adalah angin kelas 8.. 2.1.2 Jenis-jenis angin 1.. Angin Laut Angin laut adalah angin yang terjadi pada waktu siang hari di tepian danau. dan di sepanjang garis pantai di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari laut atau danau menuju daratan. Hal ini terjadi dikarenakan udara diatas daratan mengalami pemanasan lebih cepat dibandingkan udara diatas permukaan air, sehingga tekanan udara diatas daratan lebih rendah dibandingkan di atas permukaan laut atau danau seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1.. Gambar 2.1 Angin Laut.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 7. Sumber : https://luciafebriarlita17.wordpress.com/2014/04/09/unsur-unsur-iklim-dancuaca-ii-angin/angin-laut-dan-angin-darat/ diakses Mei 2016.. 2.. Angin Darat Angin darat adalah angin yang terjadi pada waktu malam hari di tepian danau. dan di sepanjang garis pantai di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari darat menuju laut. Hal ini terjadi dikarenakan udara diatas daratan mengalami pendinginan lebih cepat dibandingkan udara diatas permukaan air, sehingga tekanan udara diatas permukaan laut atau danau menjadi lebih rendah dibandingkan di atas daratan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.. Gambar 2.2 Angin Darat. Sumber : https://luciafebriarlita17.wordpress.com/2014/04/09/unsur-unsur-iklim-dan cuaca-ii-angin/angin-laut-dan-angin-darat/ diakses Mei 2016.. 3.. Angin Lembah Angin gunung adalah angin yang terjadi pada waktu siang hari di kawasan. pengunungan di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari lembah menuju gunung. Hal ini terjadi dikarenakan udara di atas gunung mengalami pemanasan lebih cepat dibandingkan lembah, sehingga tekanan udara di atas permukaan gunung menjadi lebih rendah dibandingkan di atas permukaan lembah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.3..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 8. 4.. Angin Gunung. Angin gunung adalah angin yang terjadi pada waktu malam hari di kawasan. pengunungan di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari gunung menuju lembah. Hal ini terjadi dikarenakan udara di atas gunung mengalami pendingin lebih cepat dibandingkan di atas permukaan lembah, sehingga tekanan udara di atas permukaan lembah menjadi lebih rendah di atas permukaan gunung seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.4.. Gambar 2.3 Angin Lembah Sumber:http://softilmu.blogspot.sg/2013/07/pengertian-dan-macam-macamangin.html. diakses Mei 2016.. Gambar 2.4 Angin Gunung Sumber : http://softilmu.blogspot.sg/2013/07/pengertian-dan-macam-macamangin.html diakses Mei 2016..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 9. 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 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..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 10. Gambar 2.5 Contoh angin muson barat dan angin muson timur. Sumber : http://www.berpendidikan.com/2015/06/macam-macam-angin-besertacontoh-gambar-dan-penjelasannya.html diakses Mei 2016.. 2.2 Kincir Angin Kincir angin adalah sebuah alat yang digerakkan oleh tenaga angin sehingga menghasilkan energi mekanik atau gerak. Kincir angin dulunya banyak ditemukan dinegara – negara Eropa khususnya Belanda dan Denmark yang pada waktu itu banyak digunakan untuk irigasi, menumbuk hasil pertanian, penggilingan gandum dan pembangkit tenaga listrik. Dilihat dari posisi porosnya turbin angin dapat dibedakan menjadi 2 yaitu Turbin Angin Sumbu Horizontan ( TASH) dan Turbin Angin Sumbu Vertikal (TASV). Turbin Angin Sumbu Horizontal adalah sumbu putar sejajar. turbin angin yang mempunyai. dengan permukaan tanah dan sumbu putar rotor searah. dengan arah angin. Sedangkan turbin angin sumbu vertical adalah turbin angin yang mempumyai sumbu putar tegak lurus dengan permukaan tanah dan sumbu putar rotor tegak lurus dengan arah angin..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 11. 2.2.1 Kincir Angin Poros Horisontal Kincir Angin Poros Horisontal atau propeler adalah kincir angin yang memiliki poros utama sejajar dengan tanah dan arah poros utama sesuai dengan arah angina. Kincir angin Poros Horisontal ini memiliki jumlah bilah lebih dari dua, kincir angin ini dapat berputar dikarenakan adanya gaya aerodinamis yang bekerja pada suatu kincir. Kekurangan dan kelebihan Kincir Angin Poros Horisontal: Kelebihan kincir angin poros horisontal: 1.. Mampu mengkonversi energi angin pada kecepatan tinggi.. 2.. Tidak memerlukan karateristik angin karena arah angin langsung menuju rotor.. 3.. Banyak digunakan untuk menghasilkan energi listrik dengan skala besar.. 4.. Memiliki efisiensi yang tinggi (Hendra Dermwan, 2015). Kekurangan kincir angin poros horisontal: 1.. Memiliki desain yang lebih rumit karena membutuhkan perngkat tambahan untuk mengatur arah, selain itu penempatan generator di atas tower dapat menambah beban turbin (Hendra Dermwan, 2015 ).. 2.. Perawatan lebih rumit dikarnakan letak komponen-komponen berada diatas tower.. 2.2.2 Kincir Angin Poros Vertikal Kincir angin poros vertikal atau Vertikal Axis Wind Turbin (VAWT) adalah salah satu jenis kincir angin yang posisi porosnya tegak lurus dengan arah angin atau dengan kata lain kincir jenis ini dapat mengkonversi tenaga angin dari segala arah kecuali arah angin dari atas atau bawah. Kincir jenis ini menghasilkan torsi yang lebih besar dari pada kincir angin poros horisontal. Beberapa jenis kincir angin poros Vertikal yang telah banyak dikenal diantaranya ditunjukkan pada Gambar 2.7 Kelebihan dan kekurangan kincir angin poros vertikal adalah: Kelebihan kincir angin poros vertikal: 1.. Kerja Turbin tidak dipengaruhi arah angin(Hendra Dermwan, 2015)..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 12. 2.. Memiliki torsi yang besar pada putaran rendah(Hendra Dermwan, 2015).. Kekurangan kincir angin poros vertikal: 1.. Kecepatan angin dibagian bawah sangat rendah apabila tidak memakai tower akan menghasilkan putaran yang rendah juga(Hendra Dermwan, 2015).. 2.. Evisiensi lebih rendah dibandingkan turbin angin sumbu horizontal(Hendra Dermwan, 2015). Adapun jenis jenis turbin angin sumbu horizontal yang sering kita jumpai. dibandingakan turbin angin sumbu vertikal, yaitu:. 1.. American Windmill American windmill dirancang oleh Daniel Halladay. pada tahun 1857.. Sebagaian besar digunakan untuk mengangkat air dari sumur, sedangkan untuk versi yang lebih besar digunakan untuk penambangan dan penggilingan padi serta memotonng jerami. Gambar2.6 American Windmill Sumber : (xaharts.org). 2.. Cretan sail windmill Dibuat pada tahun 1973, dengan bahan atau matrial utama yang terbuat dari. kayu dan sebuah kain di sudutnya.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 13. Gambar 2.7 Cretan sail windmill (Sumber : pinterest.com). 3.. Dutch Four Arm Desain rancangan turbin angin ini bisa dibilang sederhana dan mungkin pada. awalnya dari rancangan kincir angin yang asli,karena bentuk dan bahan matrialnya terbuat dari kayu dan tana lliat serta jumblah sudunya . model turbin angin ini sangat terkenal dibelanda oleh karena itu kita menyebutnya sebagai Negara kincir angin.. Gambar 2.8 Dutch Four Arm (Sumber :travelwriterstales.com). Sedangkan turbin angin sumbu vertical memiliki beberapa jenis yang sudah umum dikenal dan kembangkan:.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 14. 1.. Kincir angin savonius Kincir angin savonius pertama kali ditemukan oleh Sigurd J Savonius yang. berasal dari negara Filandia pada tahun 1922.. Gambar 2.9 kincir angin savonius (Sumber : www.ecosources.info). 2.. Kincir angin darrius Darrius sama dengan savonius namun desain sudu menggunakan sisten. airfoil. Desain ini dipatenkan oleh Georges Darrius pada tahun 1927.. Gambar 2.10 kincir angin Darrius (Sumber : www.wind-works.org).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 15. 2.3 Grafik Hubungan Antara Cp Terhadap Tsr Menurut Albert Betz Ilmuan Jerman bahwa koefisien daya maksimal dari kincir angin adalah sebesar 59% seperti yang terlihat pada Gambar 2.3 dia menamai batas maksimal tersebut dengan Betz limit. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.3.. . Gambar 2.11 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tips Speed Ratio (TSR) dari beberapa jenis kincir. (Sumber : www.gunturcuplezt.com) diakses Mei 2016.. 2.4 Rumus Perhitungan Berikut ini adalah rumus–rumus yang digunakan untuk melakukan perhitungan dan analisis kerja kincir angin yang diteliti.. 2.4.1 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.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 16. oleh aliran angin dan perbedaan temperatur permukaan bumi. Energy yang terdapat di angin adalah energy kinetic, energy ini dapat dituliskan dalam peramaan berikut: 1. 𝐸 = 2 𝑚𝑣 2. (1). dimana : E. : energy kinetic (joule). m. : massa (kg). v. : kecepatan angin (m/s). Daya merupakan energy per satuan waktu, maka dari persamaan di atas dapat dituliskan: 𝑃𝑖𝑛=1𝑚̇𝑣2. (2). 2. dimana: Pin. : daya yang dihasilkan angin, j/s (watt) .. 𝑚̇. : massa udara yang mengalir persatuan waktu (kg/s). Massa udara yang mengalir per satuan waktu adalah: 𝑚̇ = 𝜌𝐴𝑣. (3). dimana: 𝑚̇. : massa jenis udara (1,18kg/m3). A. : luas penampang keseluruhan (m2). Dengan menggunakan persamaan 3, maka daya angin dapat dirumuskan menjadi: 1. 𝑃𝑖𝑛 = 2 (𝜌𝐴𝑣)𝑣 2 ,yang dapat disederhanakan menjadi: 1. 𝑃𝑖𝑛 = 2 𝜌𝐴𝑣 3. (4). 2.4.2 Daya Mekanis Daya mekanis adalah daya yang dihasilkan turbin angin dengan cara mengonfersikan energi kinetik menjadi energi mekanik. Daya mekanis dapat ditulis dengan persamaan berikut: 𝑃 = 𝑇𝜔 dimana: T. : torsi (Nm). (5).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 17. ω. : kecepatan sudut (rad/s). Sedangkan persamaan dari kecepat sudut didapat dari 𝜔=. 2𝜋.𝑛. (6). 60. dimana: n. : putaran poros (rpm). Dengan demikian daya mekanik dapat dinyatakan dengan persamaan:. 𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑇. 2𝜋.𝑛. (7). 60. dimana: Pout : daya yang dihasilkan kincir angin (watt). 2.4.3 Daya Listrik Daya listrik adalah daya yang dihasilkan oleh putaran generator, daya listrik dapat ditulis dengan persamaan berikut: 𝑃𝐿 = 𝑉. 𝐼. (8). dimana: PL. : daya listrik (Watt). V. : teganggan (Volt). I. : arus yang mengalir pada beban (Amper). 2.4.4 Koefisien Daya Koefisien Daya (Cp) adalah bilangan tak berdimensi yang menunjukkan perbandingan antara daya yang dihasilkan kincir (Pout) dengan daya yang disediakan oleh angin (Pin). Sehingga Cp dapat dirumuskan :. 𝐶𝑝 = dimana: CP. : koefisien daya. 𝑃𝑜𝑢𝑡 𝑃𝑖𝑛. (9).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 18. Pout : daya yang dihasilkan kincir (watt) Pin. : daya yang dihasilkan oleh angin (watt). 2.4.5 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: 𝑇 = 𝐹. 𝑙. (10). dimana: T. : torsi yang dihasilkan dari putaran poros (Nm). l. : panjang lengan torsi ke poros (m). F. : gaya (N). 2.4.6 Tip Speed Ratio Tip Speed Ratio (tsr) adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu Turbin angin yang berputar dengan kecepatan angin 𝑡𝑠𝑟 =. 𝑉𝑡 𝑣. (11). dimana: Vt. : kecepatan ujung sudu. v. : kecepatan angin (m/s). Persamaan dari kecepatan ujung sudu yaitu: (𝑉𝑡 ) = 𝜔. 𝑟. (12). dimana: 𝜔. : kecepat sudut (rad/s). r. : jari-jari kincir (m). Dari persamaan 11 dan 12 maka tsr dapat dirumuskan sebagai berikut. 𝑡𝑠𝑟 =. 𝜋.𝑟.𝑛 30.𝑣. (13).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 19. dimana: r. : jari-jari kincir angin (m). n. : putaran poros (rpm). 2.5. 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 sebelum nya. Penelitian kincir angin jenis propeler bersirip yang dipakai petani garam di pesisir pantai utara Jawa menunjukkan bahwa sudut sirip pada sudu sangat berpengaruh terhadap karakteristik kincir. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai Cp maksimum 21% pada kincir plat datar bersirip dengan sudut kemiringan 100. Karakteristik kincir pada variasi sudut sirip antara 100 sampai dengan 400 menunjukkan bahwa prestasi kincir mengalami penurunan seiring bertambahnya sudut kemiringan sirip sudu baik nilai efisiensi atau koefisien daya,Cp dan putaran poros yang dihasilkan, 819 rpm (sudut sirip 100, tanpa beban) dan terendah 473 rpm (sudut sirip 400, tanpa beban) pada kecepatan angin sekitar 8,5 m/detik, tetapi torsi mengalami kenaikan seiring bertambahnya sudut sirip sudu pada kecepatan angin yang sama. Kincir model propeler plat datar bersirip mempunyai prestasi sangat baik jika sudut sirip antara 100 – 200. (Doody Purwadianto, 2013) Telah berhasil dibuat kincir angin propeler tiga sudu menggunakan variasi sudut sektor lingkaran pada pangkal sudu kincir dengan pembagian sudut 70˚, 80˚ dan 90˚ berbahan dasar kayu jenis tripleks (plywood) dengan diameter sudu kincir yaitu 80 cm. Kincir angin dengan sudut potong sudu 70° menghasilkan koefisien daya maksimal 30% pada tip speed ratio 2,8. Kincir angin dengan sudut potong sudu 80° menghasilkan koefisien daya maksimal 23% pada tip speed ratio 2,1. Kincir angin dengan sudut potong sudu 90° menghasilkan koefisien daya maksimal 27% pada tip speed ratio 2,4. Kincir angin dengan sudut potong 70˚ menghasilkan koefisien daya dan tip speed ratio paling tinggi dibandingkan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 20. variasi sudut potong sudu 80˚ dan 90˚ yaitu dengan koefisien daya maksimal 30% pada tip speed ratio 2,8. (Yulius hendra F, P., 2015). 2.6. Komposit Komposit adalah suatu matrial yang terbentuk dari dua atau lebih matrial. sehingga dihasilkan matrial komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari matial pembentuknya. Komposit terdiri dari dua bahan utama utama yaitu: 1.. Matriks Matrial yang berfungsi sebagai perekat atau pengikat dan pelindung filler. (pengisi) dari kerusakan eksternal. 2.. Filler (Pengisi) Matrial yang berfungsi sebagai penguat dari matriks. Filler yang umum. digunakan adalah carbon, glass, aramid, Kevlar. Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakan: 1.. 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.. 2.. 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. 3.. Particulate composites.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 21. Particulate composites (komposit partikel) merupak komposit yang menggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriknya.. Gambar 2.12 Klasifikasi komposit berdasarkan penguatnya. Berdasarkan matriks yang digunakan, komposit dibagi menjadi 3 jenis, yaitu 1.. Polymer Matrix Composites (Komposit Matriks 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. 2.. Metal Matirx Composites (Komposit Matriks Logam) Metal Matirx Composites merupakan jenis komposit yang menggunakan. suatu logam seperti aluminium sebagai matriksnya. Kelebihan dari jenis komposit ini adalah tahan terhadap temperature tinggi, memiliki kekuatan tekan dan geser yang baik, dan tidak menyerap kelembapan. 3.. Ceramic Matrix Composites (Komposit Matriks Keramik) 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 temperature tinggi..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 22. 2.6.1 Kelebihan komposit 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 dapat dibuat disesuaikan dengan karakteristik beban dan kondisi lingkungan kerja.(Maryono Ismail, 2009). 2.6.2 Kekurangan komposit Disamping keunggulan di atas, komposit mempunyai kelemahan antara lain: 1. komposit bersifat anisotropik yang memiliki sifat berbeda antara satu lokasi orientasi dengan lokasi / orientasi lainnya. 2. komposit tidak aman terhadap serangan zat-zat tertentu. 3. komposit relatif mahal. 4. komposit memerlukan pembuatan relatif lama dan mahal. (Viktor Malau, 2010). 2.7. Resin poliester Resin Polyester merupakan jenis resin termoset atau lebih populernya. sering disebut polyester. Resin ini berupa cairan dengan viskositas yang relatif rendah, mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan seperti banyak resin termoset lainnya. (Hendriwan Fahmi, et all., 2011) Resin polyester terbagi menjadi beberapa jenis antara lain : 1.. Polyester (Orthophtalic) Merupakan salah satu tipe resin yang memiliki daya tahan yang baik. terhadap proses korosi air laut dan reaksi kimia..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 23. 2.. Polyester (Isophtalic) Sifat resin ini memiliki daya tahan yang baik terhadap panas dan larutan. asam, memiliki kekerasan yang lebih tinggi, serta kemampuan menahan resapan air (abesion) yang lebih baik bila dibandingkan dengan resin tipe Orthophtalic.. 2.7.1 Kelebihan dan kekurangan resin Jenis polimer yang sering dipakai adalah resin polyester yang memiliki kelebihan-kelebihan: ringan, mudah dibentuk, tahan korosi dan murah. Tetapi polyester juga memiliki kekurangan karena sifat dasarnya kaku dan rapuh sehingga sifat mekaniknya lemah terutama ketahanan terhadap uji impact.. 2.8. 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 sintetis. Serat yang paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah serat pada kain. Manusia sendiri telah menggunakan serat dalam banyak hal antar lain untuk membuaat benang, kain atau kertas. Serat dapat digolongan menjadi dua jenis yaitu: 1.. Serat alam 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 sintetis Serat sintetis terbuat dari bahan pertokimia. Sarat 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 atasu sintetis adalah serat fiber atau fiber glass..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 24. 2.8.1 Serat Glass Serat glass adalah bahan yang tidak mudah terbakar,serat jenis ini biasanya digunakan sebagai penguat matik 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. Serat gelas terbagi menjadi 3 jenis antara lain sebagai berikut ; serat Eglass, serat C-glass dan serat S- glass (Istanto, 2006). Sifat - sifat serat gelas dapat dilihat pada tabel 2.4.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tahapan Penelitian Langkah kerja dalam penelitian ini meliputi perencanaan kincir hingga analisis data. Langkah kerja dalam penelitian ini dalam bentuk gambar diagram alir seperti yang ditunjukan dalam Gambar 3.1. Mulai Perancangan kincir angin propeller dua sudu Pembuatan kincir angin sumbu horizontal dua sudu bahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros Pengambilan data, untuk mengetahui:  V : teganggan (Volt),  I: arus yang mengalir pada beban (Amper)  l :panjang lengan torsi ke poros (m). Pengolahan data untuk mencari koefisien daya , Pin, Pout, torsi, tip speed ratio. Membandingan koefisien daya dan tip speed ratio pada masing – masing variasi kecepatan angin.. Analisa serta pembahasan data dan pembuatan laporan. Selesai. Gambar 3.1 Diagram alir metode penelitian kincir angin.. 25.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 26. Ada tiga jenis perlakuan metode untuk melakukan penelitian ini, yaitu : 1.. Penelitian Kepustakaan (Library Research) Penelitian kepustakaan dilakukan dengan membaca literatur –literatur yang. berhubungan dengan penulisan tugas akhir ini serta dapat dipertanggung jawabkan kebenarannya. 2.. Pembuatan Alat Pembuatan alat uji kincir angin tipe propeler dilakukan di Laboratorium. Konversi Energi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Kincir yang sudah jadi dipasang pada wind tunnel dan motor listrik sebagai sumber tenaga untuk memutar fan blower yang menghasilkan tenaga angin untuk memutar kincir. 3.. Pengamatan Secara Langsung (Observasi) Metode observasi ini dilakukan dengan mengamati secara langsung terhadap. objek yang diteliti yaitu kincir angin jenis propeler pada wind tunnel.. 3.2 Alat dan Bahan Model kincir angin propeler dengan bahan komposit. Kincir ini dibuat. dengan diameter 100 cm. 1.. Sudu kincir angin. Ukuran panjang sudu kincir menentukan daerah sapuan angin yang menerima. energi angin sehingga dapat membuat dudukan sudu atau turbin berputar. Semua sudu memiliki bentuk dan ukuran yang sama, sudu kincir angin yang dibuat dapat dilihat pada Gambar 3.3. Gambar 3.2. Blade / Sudu..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 27. 2.. Naf / hub. Hap atau dudukan sudu merupakan bagian komponen yang berfungsi untuk. pemasangan sudu dan juga untuk mengatur kemiringan sudu. Dudukan sudu ini memiliki dua belas buah lubang untuk pemasangan sudu dan beddiameter 15 cm, untuk mengatur sudu kemiringan cukup memutar kemiringan plat dudukan sudu. Posisi plat dudukan dapat disesuaikan dengan kebutuhan yang diperlukan Dudukan sudu dapat dilihat pada Gambar 3.3. Gambar 3.3 Naf / hub. 3.. Fan blower. Fan blower berfungsi untuk menghisap udara memutar kincir angin, fan. blower dengan power sebesar 15 Hp. Gambar 3.4 akan menunjukan bentuk dari fan blower..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 28. Gambar 3.4 Fan Blower. 4.. Anemometer. Anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan angin, dan juga. digunakan untuk mengukur suhu angin di sekitar lingkungan. Gambar 3.5 menunjukan bentuk dari anemometer.. Gambar 3.5 Anemometer.. 6.. Tachometer. Tachometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan putaran. poros kincir yang dinyatakan dalam satuan rpm (rotation per minute). Jenis tachometer yang digunakan adalah digital light tachometer, cara kerjanya cukup sederhana meliputi 3 bagian, yaitu: Sensor, pengolah data dan penampil. Gambar 3.6 menunjukan bentuk tachometer..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 29. Gambar 3.6 Tachometer.. 7.. Timbangan Digital. Timbangan Digital digunakan untuk mengetahui beban generator pada saat. kincir angin berputar. Gambar 3.7 menunjukan bentuk dari Timbangan Digital yang digunakan dalam penelitian. Timbangan Digital ini diletakan pada bagian lengan generator.. Gambar 3.7 Timbangan Digital.. 8.. Voltmeter. Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan yang dihasilkan kincir angin. oleh setiap variasinya. Gambar Voltmeter seperti ditunjukan oleh Gambar 3.8. Gambar 3.8 Voltmeter..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 30. 9.. Amperemeter. Ampermeter digunakan untuk mengukur arus yang dihasilkan oleh Kincir. Angin dengan setiap variasinya. Gambar Ampermeter seperti ditunjukan oleh Gambar 3.9 Ampermeter. . Gambar 3.9 Amperemeter.. 10. Pembebanan. Pembebanan yang dilakukan dengan menggunakan lampu bermaksud untuk mengetahui performa kincir angin. Variasi voltase lampu yang diberikan bermaksud supaya data yang dihasilkan lebih bervariasi. Lampu yang digunakan adalah lampu 75 Watt sebanyak 5 buah, dan lampu 25 Watt sebanyak 5 buah Skema rangkaian lampu pembebanan dapat dilihat di Gambar 3.10 dan Gambar pembebanan lampu seperti ditunjukkan oleh Gambar 3.11 Pembebanan lampu.. Gambar 3.10 Skema Pembebanan Lampu..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 31. Gambar 3.11 Pembebanan lampu.. 3.3 Desain Kincir. Desain kincir angin yang dibuat seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.6. Gambar tersebut menunjukan bahwa kincir angin yang dibuat panjang diameternya berukuran 100m dengan lebar maksimum sudu 13cm. Gambar 4.6 menunjukan desain dari sudu kincir angin.. Gambar 3.12 Desain kincir.. 3.4 Pembuatan Sudu / Blade Kincir Angin 3.4.1 Alat dan Bahan Pembuatan sebuah sudu / blade merupakan proses yang dilakukan secara bertahap serta membutuhkan alat dan bahan, seperti yang ditunjukkan oleh tabel 3.1.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 32. Tabel 3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu / Blade. ALAT. BAHAN. Bor. Pipa 8 Inchi. Gerinda. Hardener. Ampelas. Resin. Timbangan. Serat gelas. Kertas Karton. Alumunium foil. Kuas. Cat Semprot. Gergaji Besi. Dempul. Gunting. Plat Alumunium. 3.4.2 Proses Pembuatan Sudu / Blade Dalam proses pembuatan sudu / blade dilakukan dengan beberapa tahapan. tahapan – tahapan pembuatan sudu seperti berikut:. 3.4.2.1 Pembuatan Cetakan Pipa 1.. Memotong pipa 8 inchi dengan panjang 50 cm. Pipa 8 inchi berfungsi sebagai mal / cetakan dari proses pembuatan sudu. blade kincir angin yang mana bahan yang digunakan adalah komposit. Proses memotong menggunakan gerinda dengan panjang pipa yang diinginkan adalah 50 cm. Setelah pipa dipotong, kemudian pipa di belah dua. Hal ini bertujuan pada saat pembentukan pipa dengan mal kertas agar lebih mudah dilakukan. Pipa yang digunakan adalah Pipa Wavin D 8 inchi, Pemotongan pipa seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.13. Gambar 3.13 Pemotongan Pipa..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 33. 2.. Membentuk Mal / cetakan kertas. Mal atau cetakan kertas mempermudah pembentukan pipa menjadi sebuah. sudu / balde. Mal ditempelkan pada pipa kemudian pipa ditandai sesuai dengan mal menggunakan spidol. Mal / cetakan kertas seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.14. . Gambar 3.14 Mal / Cetakan Kertas.. 3.. Membentuk pipa dengan mal kertas. Pipa yang telah ditandai oleh mal ketas, kemudian dipotong menggunakan. gerinda. Proses pembentukan ini dilakukan secara bertahap, pemotongan di mulai dari garis mal yang mudah dipotong. Proses pembentukan pipa seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.15. Gambar 3.15 Membentuk pipa dengan mal kertas.. 4.. Menghaluskan pipa. Setelah pipa yang telah dibentuk sesuai dengan bentuk dari mal kertas,. kemudian pinggiran pipa dihaluskan. Hal ini bertujuan untuk mencapai sebuah presisi ukuran dan estetika dari pipa..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 34. Gambar 3.16 Pembentukan sudu pada pipa.. 3.2.2.2 Pembuatan sudu / blade. 1.. Pelapisan cetakan pipa. Setelah cetakan dari pipa telah siap, kemudian dilanjutkan pada tahap dua. yaitu pembuatan sudu/blade. Sebelum perpaduan dari resin dan harderner dioleskan dipermukaan cetakan. Mal pipa dilapisi dengan alumunium foil. Hal ini bertujuan agar cetakan dengan sudu yang telah jadi tidak menempel, pelapisan cetakan seperti yang terlihat pada gambar 3.17. 2.. Pencampuran Resin dan Harderner. Pencampuran resin dan harderner dilkakukan dengan perbandingan 10:1.. Resin berfungsi untuk mengeraskan campuran dan harderner adalah bahan yang dikeraskan. Pencampuran kedua bahan seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.18.. Gambar 3.17 Pelapisan Mal..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 35. Gambar 3.18 Resin dan Harderner.. 3.. Pembuatan Sudu / Blade. Dalam membuat sebuah sudu dengan bahan komposit yang terdiri dari Resin,. Harderner dan Serat Glass. Proses pembuatan sudu / blade dilakukan secara berulang dan cepat. Karena saya mengharapkan sebuah sudu yang jadi nanti nya terdiri dari empat lapis serat glass. Di antara lapisan kedua dan ketiga serat glass diberikan sebuah plat alumunium pada pangkal sudu yang berukuran 2 cm x 10 cm. Pemberian sebuah plat pada lapisan serat glass bertujuan untuk menambah ketahanan pangkal sudu terhadap gaya tekan yang diberikan oleh baut. Langkah – langkah pembuatan sudu sebagai berikut: a.. Mengoleskan campuran resin dan harderner pada permukaan pipa yang telah dilapisi alumunium foil menggunakan spon/karet kotak. Mengoleskan campuran resin dan harderner seperti yang ditujukkan oleh gambar 4.3.. b.. Menempelkan lapisan pertama serat glass pada cetakan yang telah dioleskan campuran resin dan harderner. Seperti yang ditunjukkan oleh gambar 4.4.. c.. Mengoleskan campuran resin dan harderner pada lapisan serat glass pertama.. d.. Menempelkan lapisan kedua serat glass kedua.. e.. Mengoleskan campuran resin dan harderner pada lapisan serat gelas kedua.. f.. Menempelkan lapisan ketiga serat glass.. g.. Mengoleskan campuran resin dan harderner pada lapisan ketiga serat glass.. 8.. Pengeringan sudu / Blade. Setelah proses pembuatan sudu selesai dilakukan, kemudian sudu / blade.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 36. dikeringkan dengan cara dijemur dibawah matahari. Proses pengeringan yang dilkukan dibawah matahari memerlukan waktu paling lama 1 hari.. Gambar 3.19 Pengolesan cetakan sudu yang dilapisi alumunium foil.. Gambar 3.20 Peletakan serat glass pada cetakaan sudu.. 4.. Finishing sudu / blade. Proses finishing sudu / blade meliputi: Pemotongan, Penghalusan,. Pengurangan berat sudu, Pendempulan dan pewarnaan sudu / blade. Pengurangan berat sudu yang dimaksud adalah menyamakan berat sudu menjadi 185 gram menggunakan timbangan duduk digital..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 37. 5.. Pembuatan Lubang Baut. Pembuatan Lubang pada sudu dilakukan menggunakan bor dengan diameter. lubang baut 6mm . 3.5 Langkah Penelitian Langkah yang dilakukan sebelum pengambilan data penelitian adalah pemaasangan kincir angin di depan fan blower, pemasangan komponen poros penghubung kincir angin dengan sistem pembebanan lampu yang berada di bagian belakang kincir Angin. Proses pengambilan data Kecepatan Angin, Putaran Poros (rpm), tegangan, arus listrik dan pembebanan kincir angin ada beberapa hal yang perlu dilakukan yaitu: a.. Poros kincir di hubungkan dengan mekanisme pembebanan lampu.. b.. Memasang Blade / Sudu pada dudukan sudu.. 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 kinicr angin.. h.. Percobaan pertama kincir Angin dua sudu dengan kecepatan angin 9,5 m/s, percobaan kedua kincir angin dua sudu dengan kecepatan 8,5 m/s, percobaan ketiga kincir angin dua sudu dengan kecepatan angin 7,4 m/s.. i.. Untuk mengatur kecepatan angin dalam terowongan angin dengan cara memundurkan jarak gawang Kincir Angin terhadap 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 massa pengimbang yang terukur pada timbangan digital.. k.. Mengukur kecepatan angin dengan menggunakan anemometer dan kecepatan kincir angin dengan mengunakan Tachometer.. l.. Mengamati selama waktu yang telah ditentukan..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN. 4.1. Data hasil penelitian Berikut ini adalah hasil data dari penelitian kincir angin sumbu horizontal dua. sudu berbahan komposit. Data yang diperoleh dapat dilihat pada tabel 4.1, Tabel 4.2 , dan Tabel 4.3. Tabel 4.1. Data penelitian kincir kecepatan angin 7,4 m/s, kincir angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros.. Kecepatan Angin. Kecepatan Putar Poros. Massa. Tegangan. Arus. [ m/s ]. [ rpm ]. [ kg ]. [V]. [A]. 0. 901. 0.1. 63.9. 0. 1. 887. 0.14. 61.2. 0.13. 2. 846. 0.16. 60.7. 0.25. 3. 805. 0.18. 57. 0.36. 4. 773. 0.2. 54.1. 0.48. 5. 752. 0.24. 52.9. 0.6. 711. 0.25. 49.6. 0.67. 7. 689. 0.27. 46.1. 0.72. 8. 660. 0.3. 44.8. 0.78. 9. 619. 0.32. 42.3. 0.84. 10. 588. 0.33. 41. 0.88. 11. 561. 0.34. 37.8. 0.92. 12. 545. 0.36. 36.7. 0.99. Beban. 6. 7,4. 38.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 39. Tabel 4.2 Data penelitian kincir kecepatan angin 8,5 m/s, kincir angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros.. Kecepatan Angin. Kecepatan Putar Poros. Massa. Tegangan. Arus. [ m/s ]. [ rpm ]. [ kg ]. [V]. [A]. 0. 999. 0.1. 68.3. 0. 1. 987. 0.14. 66.8. 0.17. 2. 960. 0.19. 64.1. 0.34. 3. 943. 0.23. 62.7. 0.5. 4. 883. 0.26. 58.7. 0.66. 5. 847. 0.29. 55.4. 0.76. 793. 0.31. 51.2. 0.85. 7. 737. 0.33. 48.5. 0.92. 8. 693. 0.35. 45.8. 1.02. 9. 0.37 0.39. 44.4. 1.12. 10. 671 652. 1.22. 11. 637. 0.41. 41.2 38.1. 12. 597. 0.41. 37.9. 1.3. Beban. 6. 8.5. 1.25. Tabel 4.3 Data penelitian kincir kecepatan angin 9,5 m/s, kecepatan angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros.. Beban 0 1 2 3 4. Kecepatan Angin [ m/s ]. 9.5. Kecepatan Putar Poros [ rpm ] 1097 1085 1036 1004 960. Massa [ kg ] 0.1 0.14 0.18 0.23 0.27. Tegangan [V] 75.1 72.1 68.9 66.1 63.2. Arus [A] 0 0.17 0.34 0.5 0.65.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 40. 5 6 7 8 9 10 11 12. 939 864 824 797 772 747 644 613. 0.3 0.32 0.34 0.36 0.39 0.42 0.43 0.44. 60.3 56.6 54.7 52.1 49.7 47.2 40.8 39.1. 0.79 0.95 1.05 1.16 1.24 1.33 1.34 1.38. 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 8,5 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 sub bab 2.4.1. maka dengan diameter kincir angin 100 cm densitas udara sebesar 1,18 kg/m3, dan kecepatan angin 8,5 m/s diperoleh daya yang dihasilkan angin sebesar:. Jadi daya yang dihasilkan oleh angin sebesar. watt.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 41. Untuk mengetahui torsi yang bekerja pada kecepatan angin 8,5 m/s dapat dicari menggunakan persamaan (10) pada sub bab 2.4.5. Maka dengan massa yang bekerja sebesar 0,1 kg dan panjang lengan ayun yang tegaklurus dengan pusat poros 27,5 cm diperoleh torsi sebesar:. Jadi torsi yang dihasilkan oleh kincir angin sebesar 0.27 Nm Dari nilai torsi yang didapat, maka kita dapat mengetahui daya mekanis yang dihasilkan oleh kincir angin dengan menggunakan persamaan (9) dapat sub bab 2.4.4. Dengan diketahui torsi yang bekerja sebesar 0.27 Nm dan kecepatan putar poros sebesar 999 diperoleh daya mekanis sebesar:. Jadi daya mekanis yang dihasilkan oleh kincir angain sebesar 28.2 watt Untuk mengetahui daya listrik yang dihasilkan oleh generator dapat dicari menggunakan persamaan 10 pada sub 2.4.5 yaitu:. Dengan tegangan yang dihasilkan generator sebesar 66,8 volt dan arus yang mengalir pada beban sebesar 0,17 ampere, dapat diketahui dayalistrik sebesar:.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 42. Jadi daya listrik yang dihasilkan generator sebesar 0 watt Untuk mengetahui koefisien daya dari perbandingan daya mekanis yang dihasilkan kincir dengan daya yang dihasilkan angin dapat dicari dengan menggunakan persamaan (11) pada sub bab 2.4.6 yaitu:. Maka dengan diketahui daya mekanis yang dihasilkan kincir sebesar 28.2 watt dan daya yang dihasilkan angin sebesar 281.4 watt, diperoleh koefisien daya sebesar:. Jadi koefisien daya dari perbandingan daya mekanis yang dihasilkan kincir dengan daya yang dihasilkan oleh angin sebesar 10.02 % Untuk mengetahui koefisien daya dari perbanding daya listik yang dihasilkan generator dengan daya yang dihasilkan angin.. Maka dengan diketahui daya daya listrik yang dihasilkan generator sebesar 0 watt dan daya yang dihasilkan angin sebesar 284.6 watt diperoleh koefisien daya listrik sebesar:. Jadi koefisien daya dari perbandingan daya listrik yang dihasilkan kincir dengan daya yang dihasilkan oleh angin sebesar 0 %.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 43. Untuk mengetahui besarnya tip speed ratio dapat dicari menggunakan persamaan (6) pada sub bab 2.4.2 yaitu:. Dengan kecepatan angin 8,5 m/s ,jari-jari kincir 50 cm dan kecepatan putar poros 987, maka didapat tip speed ratio sebesar;. Jadi tip speed ratio yang dihasilkan oleh kincir angin sebesar 6.2. 4.3. Hasil Perhitungan Pengujian kincir angin sumbu horizontal bahan komposit jenis propeller dua. sudu diperoleh data-data seperti berikut ;. Dari pengujian yang telah dilakukan diperoleh data-data yang dapat dilihat di tabel 4.4. Tabel 4.4. Data perhitungan kincir kecepatan angin 7,4 m/s sumbu horizontal berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros. Daya Angin Rata rata [ watt ]. Daya Kincir. Daya Listrik. Torsi. [ watt ]. [ watt ]. [ Nm ]. 0. 181.4. 25.5. 0. 0.3. 1. 181.4. 35.08. 7.9. 2. 181.4. 38.3. 15.2. Beban. CP mekanis. CP listrik. [%]. [%]. 6.4. 14. 0. 0.4. 6.3. 19. 4. 0.4. 6.1. 21. 8. TSR.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 44. 3. 181.4. 40.9. 20.5. 0.5. 5.8. 22. 11. 4. 181.4. 43.7. 25.9. 0.5. 5.5. 24. 14. 5. 181.4. 50.9. 31.7. 0.6. 5.4. 28. 17. 6 7. 181.4 181.4. 50.2 52.6. 33.2 33.2. 0.7. 27 28. 18. 0.7. 5.1 4.9. 8. 181.4. 55.9. 34.9. 0.8. 4.7. 30. 19. 9. 181.4. 55.9. 35.5. 0.9. 4.4. 30. 19. 10. 181.4. 54.8. 36.08. 0.9. 4.2. 30. 19. 11. 181.4. 53.9. 34.8. 0.9. 4.0. 29. 19. 12. 181.4. 55.4. 36.3. 0.9. 3.9. 30. 20. 18. Tabel 4.5 Data penelitian kincir kecepatan angin 8,5 m/s, dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros. Daya Angin. Daya Kincir. Daya Listrik. Torsi. CP mekanis. CP listrik. [ watt ]. [ watt ]. [ watt ]. [ Nm ]. [%]. [%]. 0. 281.4. 28.9. 0. 0.3. 6.2. 10. 0. 1. 281.4. 39.03. 11.4. 0.4. 6.1. 13. 4. 2. 281.4. 51.5. 21.8. 0.5. 5.9. 18. 7. 3. 281.4. 61.3. 31.3. 0.6. 5.8. 21. 11. 4. 281.4. 64.9. 38.7. 0.7. 5.4. 23. 13. 5. 281.4. 69.4. 42.1. 0.8. 5.2. 24. 14. 6. 281.4. 69.4. 43.5. 0.8. 4.9. 24. 15. 7. 281.4. 68.7. 44.6. 0.9. 4.5. 24. 15. 8. 281.4. 68.5. 46.7. 0.9. 4.3. 24. 16. 9. 281.4. 70.1. 49.7. 0.99. 4.1. 24. 17. 10. 281.4. 71.8. 50.3. 1. 4.03. 25. 17. 11. 281.4. 73.8. 47.6. 1.1. 3.9. 26. 16. 12. 281.4. 69.1. 49.2. 1.1. 3.7. 24. 17. beban. TSR.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 45. Tabel 4.6 Data penelitian kincir kecepatan angin 9,5 m/s. dua sudu berbahan. komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros. Daya Angin. Daya Kincir. Daya Listrik. Torsi. CP mekanis. CP listrik. [ watt ]. [ watt ]. [ watt ]. [ Nm ]. [%]. [%]. 0. 392.4. 30.9. 0. 0.3. 6.07. 7. 0. 1. 392.4. 42.9. 12.6. 0.4. 6.0. 10. 3. 2. 392.4. 52.6. 23.4. 0.5. 5.7. 13. 5. 3. 392.4. 65.2. 33.05. 0.6. 5.6. 16. 8. 4. 392.4. 73.2. 41.08. 0.7. 5.3. 18. 10. 5. 392.4. 79.6. 47.6. 0.8. 5.2. 20. 12. 6. 392.4. 78.1. 53.8. 0.8. 4.9. 19. 13. 7. 392.4. 79.1. 57.4. 0.91. 4.7. 20. 14. 8. 392.4. 81.05. 60.4. 0.97. 4.4. 20. 15. 9. 392.4. 85.05. 61.6. 1.0. 4.3. 21. 15. 10. 392.4. 88.6. 62.8. 1.1. 4.1. 22. 15. 11. 392.4. 78.2. 54.7. 1.2. 3.6. 19. 13. 12. 392.4. 76.2. 53.9. 1.2. 3.4. 19. 13. beban. 4.4. TSR. Grafik hasil perhitungan Pengolahan data yang dilakukan pada sub bab 4.2 dan 4.3 didapatkan hasil. grafik. Grafik-grafik hubungan tersebut antara lain grafik hubungan koefisien daya mekanis dengan tip speed ratio untuk ketiga variasi, grafik hubungan koefisien daya listrik dengan tip speed ratio untuk ketiga variasi, grafik hubungan torsi dengan kecepatan putar poros untuk ketiga variasi, dan grafik hubungan antara daya out put dengan kecepatan putar poros untuk tiap variasi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 46. Gambar 4.1 Grafik hubungan antara CP mekanis dengan TSR kincir angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros.. Dari grafik pada gambar 4.1 dapat dilihat bahwa kecepatan angin rata rata 7,4 m/s memiliki koefisien daya lebih besar dari variasi kecepatan angin lainnya. Dengan persamaan yang tertera pada grafik dapat diketahui cp maksimum pada tsr optimal. Sebagai contoh digunakan persamaan pada variasi kecepatan angin 7,4 m/s. Persamaan pada variasi kecepatan angin 7,4 m/s sebagai berikut:. Dengan menggunakan analisis matismatis dicari :.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 47. Setelah nilai trs optimal diketahui selanjutnya dapat mengetahui Cp maksimal dengan cara mensubtitusikan tsr kedalam persamaan di atas, hasil dari Cp maksimal adalah sebagai berikut; 3.043tsr2 + 25.848tsr - 24.345. Dari contoh perhitungan di atas didapat Cp maksiamal pada trs optimal untuk masing -masing variasi kecepatan angin. Untuk kecepatan angin 7,4 m/s didapat cp maksimalnya sebesar 30% pada tsr optimal 4,3, pada kecepatan angin 8,5 m/s cp maksimal sebesar 26% pada tsr optimal 4.49 dan untuk variasi kecepatan angin ratarata 9,5 m/s didapat cp maksimal sebesar 21% pada trs optimal 4.27. Hasil yang didapat dari persamaan ketiga variasi di atas dapat diketahui bahwa untuk variasi kecapatan angin 7,4 m/s memeiliki efesiensi lebih baik dari kedua variasi. lainnya. Hal ini dikarenakan variasi angin kecepatan 7,4 m/s memiliki. perbandingan antara daya output dan daya input lebih rendah dari kedua variasi angin lainnya..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 48. Gambar 4.2. Grafik hubungan CP listrik dengan TSR kincir angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros.. Dari grafik pada gambar 4.2 dapat dilihat bahwa kecepatan angin 7,4 m/s memiliki koefisien daya lebih besar dari variasi kecepatan angin lainnya. Dengan persamaan yang tertera pada grafik dapat diketahui cp maksimum pada tsr optimal. Sebagai contoh digunakan persaan pada variasi kecepatan angin 7,4 m/s. variasi kecepatan angin 7.4 m/s sebagai berikut: y = -4.4924tsr2 + 39.566tsr - 66.921. Dengan menggunakan analisis matismatis dicari:. persamaan. pada.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 49. Setelah nilai trs optimal diketahui selanjutnya dapat mengetahui Cp maksimal dengan cara mensubtitusikan tsr kedalam persamaan diatas, hasil dari Cp maksimal adalah sebagai berikut;. Dari contoh perhitungan di atas didapat Cp maksiamal pada trs optimal untuk masing masing variasi kecepatan angin. Untuk kecepatan angin 7,4 m/s didapat cp maksimalnya sebesar 20% pada tsr optimal 4.4, pada kecepatan angin 8,5m/s cp maksimal sebesar 17% pada tsr optimal 4.03, dan untuk variasi kecepatan angin 9,5 m/s didapat cp maksimal sebesar 15% pada trs optimal 4.1. Hasil yang didapat dari persamaan ketiga variasi diatas dapat diketahui bahwa untuk variasi kecapatan angin 7,4 m/s memeiliki efesiensi lebih baik dari kedua variasi lainnya. Hal ini dikarenakan variasi angin kecepatan rata-rata 7,4 m/s memiliki perbandingan antara daya output dan daya input lebih rendah dari kedua variasi angin lainnya..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 50. Gambar 4.3 Grafik hubungan kecepatan putar poros dengan torsi tsr kincir angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100. cm dengan lebar. maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros. Gambar 4.3 memperlihakan bahwa setiap ada kenaikan torsi maka putaran poros akan turun hal ini disebab kan karena ada penambahan beban, saat beban ditambahkan maka akan terjadi peningkatan atau kenaikan torsi namun pristiwa ini member dapak terhadap putaran yang akitbanya akan mengalami penurunan rpm.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 51. Gambar 4.4. Grafik hubungan kecepatan putar poros dengan torsi kincir angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100cm dengan lebar maksimum13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros.. Gambar 4.4 memperlihakan bahwa setiap ada kenaikan torsi maka putaran poros akan turun hal ini disebab kan karena ada penambahan beban, saat beban ditambahkan maka akan terjadi peningkatan atau kenaikan torsi namun pristiwa ini member dapak terhadap putaran yang akitbanya akan mengalami penurunan rpm..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 52. Gambar 4.5 Grafik hubungan antar daya output dan torsi kincir angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros dengan kecepatan angin 7.4 m/s. Dari tabel 4.5 yang diperoleh pada perhitungan sebelumnya dapat digunakan untuk membut grafik hubungan antara daya output dengan torsi. Pada gambar 4.4 menunjukan bahwa nilai daya output mengalami titik puncak pada besaran torsi tertentu. Untuk daya output mekanis mengahasilkan daya puncak sebesar 55.9 watt pada torsi sebesar 0,8 N.m sedangkan daya output listrik mengalami daya puncak sebesar 36.3 watt pada torsi sebesar 0.9 N.m.