Unjuk kerja kincir angin poros horisontal dua sudu berbahan komposit, diameter 1 m dan variasi lebar maksimal sudu

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. UNJUK KERJA KINCIR ANGIN POROS HORISONTAL DUA SUDU BERBAHAN KOMPOSIT, DIAMETER 1 M DAN VARIASI LEBAR MAKSIMAL SUDU HALAMAN JUDUL SKRIPSI Untuk memenuhi sebagai persyaratan Mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Mesin. Disusun Oleh : ADITYA ADI PAMUNGKAS 145214078. PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2018.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. THE PERFORMANCE OF WINDMILL HORIZONTAL SHAFT TWO BLADE COMPOSITE MATERIAL, DIAMETER 1 M AND MAXIMAL WIDTH BLADE VARIATION. FINAL PROJECT As partial fulfillment of the requirements to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering. By : ADITYA ADI PAMUNGKAS 145214078. TITLE PAGE. 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 propeller dua sudu berbahan komposit diameter 1 m, dengan variasi lebar maksimal sudu 11 cm, 12 cm dan 13 cm. Penelitian ini juga menggunakan dua variasi perlakuan kecepatan angin yaitu 5,9 m/s dan 7,3 m/s. Karakteristik kincir angin yaitu poros kincir dihubungkan ke mekanisme pembebanan lampu. Besarnya torsi diperoleh dari timbangan digital, putaran kincir angin diukur menggunakan tachometer, kecepatan angin diukur menggunakan anemometer dan ketersediaan angin didapat menggunakan wind tunnel 15 hp. Dari hasil penelitian ini, kincir angin dengan kecepatan angin 5,9 m/s menghasilkan koefisien daya maksimal 25,1 % pada tip speed ratio 4,25, daya mekanis kincir sebesar 23,9 watt dan torsi sebesar 0,48 N.m yang terdapat di variasi lebar maksimal sudu 13 cm. Kincir angin dengan kecepatan angin 7,3 m/s menghasilkan koefisien daya maksimal 19,2 % pada tip speed ratio 4,07, daya mekanis kincir sebesar 34,6 watt dan torsi sebesar 0,58 N.m yang terdapat di variasi lebar maksimal sudu 13 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 using propeller windmill two blades made of composite diameter of 1 m, with variation of maximum width of blade 11 cm, 12 cm and 13 cm. The windmill using two variations treatment wind speed, there are 5.9 m/s and 7.3 m/s. The characteristic of the windmill is the mill shaft that connected to the lamp loading mechanism. The amount of torque obtained from the digital scales, windmill rotation is measured using a tachometer, wind speed measured using anemometer and wind availability obtained using 15 hp wind tunnel. The results of this research, a windmill with 5.9 m / s wind speed produces maximum power coefficient of 25.1% on a tip speed ratio of 4.25, mechanical power of the mill of 23.9 watt and torque of 0.48 Nm in wide variation maximum blade 13 cm. Windmill with a wind speed of 7.3 m / s produces a maximum power coefficient of 19.2% on a tip speed ratio of 4.07, mechanical power of the wheel 34.6 watts and torque of 0.58 N.m contained in the maximum width variation of 13 cm blade. 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. Andreas Mardiya dan Maria Magdalena Sumarjinem selaku orang tua yang telah memberi doa, dukungan baik moril maupun material, serta semangat kepada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir dan studi ini. 7. Emilia Hendra Kristanti dan Elisabeth Tyas Sulistyani selaku kakak yang telah memberikan motivasi kepada penulis. 8. Agung Tri Atmaja dan Christtian Indrajaya selaku teman satu tim dalam pembuatan alat penelitian. 9. Angela Nesha Sacra Setyani selaku teman yang selalu menemani 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, 25 April 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 ............................................................................................ xv DAFTAR TABEL .............................................................................................. xviii DAFTAR SIMBOL............................................................................................... xx BAB I ...................................................................................................................... 1 PENDAHULUAN .................................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang Masalah ................................................................................ 1 1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 4 1.3 Tujuan Penelitian .......................................................................................... 4 1.4 Batasan–Batasan Masalah ............................................................................. 5 1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................................ 6 BAB II ..................................................................................................................... 7 DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA..................................................... 7 2.1 Angin ............................................................................................................. 7 xi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 2.1.1 Jenis Angin ................................................................................................. 8 2.2 Kincir Angin ............................................................................................... 12 2.2.1 Kincir Angin Poros Horizontal ................................................................ 13 2.2.2 Kincir Angin Poros Vertikal .................................................................... 14 2.3 Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Angin ........................................ 16 2.4 Rumus Perhitungan ..................................................................................... 18 2.4.1 Rumus Perhitungan Energi Kinetik ......................................................... 19 2.4.2 Rumus Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr) ................................................ 20 2.4.3 Rumus Perhitungan Torsi......................................................................... 21 2.4.4 Rumus Perhitungan Koefisien Daya ........................................................ 22 2.4.5 Rumus Perhitungan Daya Mekanis .......................................................... 22 2.5 Grafik Hubungan Antara Cp dan tip speed ratio (TSR) ............................. 23 2.6 Komposit ..................................................................................................... 24 2.6.1 Tujuan Pemilihan Bahan Komposit ......................................................... 25 2.6.2 Sifat-sifat Komposit ................................................................................. 26 2.6.3 Klasifikasi Bahan Komposit Berdasarkan Matriksnya ............................ 26 2.6.4 Klasifikasi Bahan Komposit Berdasarkan Penguatnya ............................ 33 2.7 Serat............................................................................................................. 39 2.7.1 Serat Alami............................................................................................... 39 2.7.2 Serat sintetis ............................................................................................. 40 2.7.3 Serat Kaca ................................................................................................ 41 2.8 Matriks ........................................................................................................ 43 2.8.1 Resin......................................................................................................... 46 2.8.2 Jenis-Jenis Resin ...................................................................................... 47 BAB III ................................................................................................................. 51 xii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. METODE PENELITIAN ...................................................................................... 51 3.1 Diagram Penelitian ...................................................................................... 51 3.2 Desain Kincir Angin ................................................................................... 53 3.3 Pembuatan Sudu Kincir Angin.................................................................... 54 3.4 Alat dan Bahan ............................................................................................ 60 3.5 Langkah Penelitian ...................................................................................... 66 BAB IV ................................................................................................................. 69 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN .......................................................... 69 4.1 Data Hasil pengujian ................................................................................... 69 4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan .............................................................. 72 4.2.1 Perhitungan Daya Angin .......................................................................... 73 4.2.2 Perhitungan Torsi ..................................................................................... 73 4.2.3 Perhitungan Daya Kincir .......................................................................... 74 4.2.4 Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr) ............................................................ 74 4.2.5 Perhitungan Koefisien Daya (Cp) ............................................................ 75 4.3 Data Hasil Perhitungan ............................................................................... 75 4.4 Grafik Hasil Perhitungan............................................................................. 82 4.4.1 Grafik Hubungan Antara RPM dengan Torsi Kincir PadaVariasi Kecepatan Angin 5,9 m/s. ................................................................................. 82 4.4.2 Grafik Hubungan Antara RPM dengan Torsi Kincir PadaVariasi Kecepatan Angin 7,3 m/s. ................................................................................. 83 4.4.3 Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis Kincir dengan Torsi Kincir PadaVariasi Kecepatan Angin 5,9 m/s. ............................................................. 84 4.4.4 Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis Kincir dengan Torsi Kincir PadaVariasi Kecepatan Angin 7,3 m/s. ............................................................. 85. xiii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4.4.5 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tip Speed Ratio (tsr) PadaVariasi Kecepatan Angin 5,9 m/s. ..................................................... 86 4.4.6 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tip Speed Ratio (tsr) PadaVariasi Kecepatan Angin 7,3 m/s. ..................................................... 87 4.4.7 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tip Speed Ratio (tsr) PadaVariasi Kecepatan Angin 5,9 m/s dan Pada Variasi Kecepatan Angin 7,3 m/s. .............................................................................................................. 88 BAB V................................................................................................................... 90 KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 90 5.1 Kesimpulan ................................................................................................. 90 5.2 Saran ............................................................................................................ 91 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 92 LAMPIRAN .......................................................................................................... 94. xiv.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR GAMBAR. Gambar 2.1 Angin Darat dan Angin Laut ............................................................... 9 Gambar 2.2 Angin Gunung dan Angin Lembah ................................................... 10 Gambar 2.3 Angin Fohn ........................................................................................ 11 Gambar 2.4 Angin Muson ..................................................................................... 12 Gambar 2.5 Kincir Angin Poros Horizontal ......................................................... 14 Gambar 2.6 Contoh Kincir Angin Poros Vertical ................................................. 16 Gambar 2.7 Prinsip Kerja Kincir Angin Poros Horizontal ................................... 17 Gambar 2.8 Grafik Hubungan Koefisien Daya (cp) dengan tip speed ratio (tsr) dari beberapa jenis kincir angin ............................................................................ 24 Gambar 2.9 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Bentuk Dari Matriks-nya........... 27 Gambar 2.10 Pembagian Komposit Berdasarkan Penguatnya .............................. 33 Gambar 2.11 Illustrasi Komposit Berdasarkan Penguatnya ................................. 34 Gambar 2.12 a. Flat Flakes Sebagai Penguat (Flake Composites) b. Filler Sebagai Penguat (Filler Composites). ................................................................................ 35 Gambar 2.13 Parameter Fiber Dalam Pembuatan Komposit................................ 37 Gambar 2.14 Tipe Serat Pada Komposit ............................................................... 37 Gambar 2.15 Tipe Discontinuous Fiber ............................................................... 38 Gambar 2.16 Jenis-Jenis Serat Alam .................................................................... 40 Gambar 2.17 Jenis-Jenis Serat Sintetis ................................................................. 41 Gambar 2.18 Serat Kaca ....................................................................................... 43 Gambar 2.19 Kurva Tegangan/Regangan Sistem Matriks Ideal. .......................... 44 Gambar 2.20 Kurva Tegangan/Regangan Terhadap Kegagalan Serat.................. 45 Gambar 3.1 Skematik alur penelitian kincir angin................................................ 51 xv.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Gambar 3.2 Desain kincir angin lebar maksimal 11cm. ....................................... 53 Gambar 3.3 Desain kincir angin lebar maksimal 12cm. ....................................... 53 Gambar 3.4 Desain kincir angin lebar maksimal 13cm. ....................................... 54 Gambar 3.5 Bentuk cetakan dari pipa. .................................................................. 55 Gambar 3.6 Proses pengecoran sudu .................................................................... 58 Gambar 3.7 Sudu setelah difinishing .................................................................... 59 Gambar 3.8 Bentuk jadi sudu ................................................................................ 60 Gambar 3.9 Sudu Kincir Angin Lebar Maksimal 11cm, 12cm dan 13cm Tampak Depan. ................................................................................................................... 61 Gambar 3.10 Sudu Kincir Angin Lebar Maksimal 11cm, 12cm dan 13cm Tampak Belakang. ............................................................................................................... 61 Gambar 3.11 Sudu Kincir Angin Pada Poros Kincir ............................................ 62 Gambar 3.12 Fan Blower. ..................................................................................... 63 Gambar 3.13 Tachometer dan Timbangan Digital. ............................................... 64 Gambar 3.14 Anemometer. ................................................................................... 64 Gambar 3.15 Multimeter ....................................................................................... 65 Gambar 3.16 Skema Pembebanan......................................................................... 65 Gambar 3.17 Potensio ........................................................................................... 66 Gambar 3.18 Skema Pengambilan Data Kincir Angin Dua Sudu ........................ 67 Gambar 4.1 Grafik hubungan antara Putaran Poros (rpm) dengan Torsi (N.m) pada variasi kecepatan angin 5,9 m/s. ................................................................... 83 Gambar 4.2 Grafik hubungan antara Putaran Poros (rpm) dengan Torsi (N.m) pada variasi kecepatan angin 7,3 m/s. ................................................................... 84 Gambar 4.3 Grafik hubungan antara Daya Kincir (Watt) dengan Torsi (N.m) pada variasi kecepatan angin 5,9 m/s. ........................................................................... 85. xvi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Gambar 4.4 Grafik hubungan antara Daya Kincir (Watt) dengan Torsi (N.m) pada variasi kecepatan angin 7,3 m/s. ........................................................................... 86 Gambar 4.5 Grafik hubungan antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tip Speed Ratio (tsr) pada variasi kecepatan angin 5,9 m/s. ........................................................... 87 Gambar 4.6 Grafik hubungan antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tip Speed Ratio (tsr) pada variasi kecepatan angin 7,3 m/s. ........................................................... 88 Gambar 4.7 Grafik hubungan antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tip Speed Ratio (tsr) secara keseluruhan pada variasi kecepatan angin 5,9 m/s dan pada kecepatan angin 7,3 m/s. ........................................................................................................ 89. xvii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR TABEL. Tabel 1.1 Cadangan dan Produksi Energi di Indonesia .......................................... 2 Tabel 1.2 Sumber Daya Energi Baru dan Energi Terbarukan di Indonesia ............ 3 Tabel 2.1 Tingkat Kecepatan Angin ....................................................................... 8 Tabel 2.2 Kekuatan Resin Thermoplastic ............................................................. 29 Tabel 2.3 Kekuatan Resin Thermoset ................................................................... 30 Tabel 2.4 Sifat-Sifat Dari Jenis-Jenis Fiber-Glass ............................................... 42 Tabel 2.5 fiber beserta kekuatannya...................................................................... 43 Tabel 4.1 Data pengujian dua sudu dengan kecepatan angin 5,9 m/s, lebar maksimal 11cm dan berbahan komposit dengan diameter 1m. ............................ 69 Tabel 4.2 Data pengujian dua sudu dengan kecepatan angin 7,3 m/s, lebar maksimal 11cm dan berbahan komposit dengan diameter 1m. ............................ 70 Tabel 4.3 Data pengujian dua sudu dengan kecepatan angin 5,9 m/s, lebar maksimal 12cm dan berbahan komposit dengan diameter 1m. ............................ 70 Tabel 4.4 Data pengujian dua sudu dengan kecepatan angin 7,3 m/s, lebar maksimal 12cm dan berbahan komposit dengan diameter 1m. ............................ 71 Tabel 4.5 Data pengujian dua sudu dengan kecepatan angin 5,9 m/s, lebar maksimal 13cm dan berbahan komposit dengan diameter 1m. ............................ 71 Tabel 4.6 Data pengujian dua sudu dengan kecepatan angin 7,3 m/s, lebar maksimal 13cm dan berbahan komposit dengan diameter 1m. ............................ 72 Tabel 4.7 Data hasil perhitungan dua sudu berbahan komposit dengan kecepatan angin 5,9 m/s, lebar maksimal 11cm dan dengan diameter 1m. ........................... 76 Tabel 4.8 Data hasil perhitungan dua sudu dengan kecepatan angin 7,3 m/s, lebar maksimal 11cm dan berbahan komposit dengan diameter 1m. ............................ 77. xviii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Tabel 4.9 Data hasil perhitungan dua sudu dengan kecepatan angin 5,9 m/s, lebar maksimal 12cm dan berbahan komposit dengan diameter 1m. ............................ 78 Tabel 4.10 Data hasil perhitungan dua sudu dengan kecepatan angin 7,3 m/s, lebar maksimal 12cm dan berbahan komposit dengan diameter 1m. ............................ 79 Tabel 4.11 Data hasil perhitungan dua sudu dengan kecepatan angin 5,9 m/s, lebar maksimal 13cm dan berbahan komposit dengan diameter 1m. ............................ 80 Tabel 4.12 Data hasil perhitungan dua sudu dengan kecepatan angin 7,3 m/s, lebar maksimal 13cm dan berbahan komposit dengan diameter 1m. ............................ 81. xix.

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. xx.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah Energi adalah suatu kemampuan untuk dapat melakukan usaha. Energi mempunyai sifat yang abstrak, sulit dibuktikan, namun mampu dirasakan keberadaannya. Salah satu energi yang dapat dimanfaatkan oleh manusia adalah energi listrik. Di Indonesia, kebutuhan energi listrik dari waktu ke waktu mengalami peningkatan pemakaian yang cukup signifikan. Hal ini dikarenakan semakin padatnya penduduk sehingga menyebabkan borosnya pemakaian listrik. Saat ini, kebutuhan listrik di Indonesia masih bergantung pada sumber energi fosil seperti minyak, batubara dan gas. Penggunaan energi fosil secara terus menerus dapat menyebabkan terjadinya pemanasan global (global warming) akibat polusi yang dihasilkan dari pembakaran sumber energi fosil. Pemanasan global berdampak pada efek rumah kaca yang menyebabkan gangguan kesehatan bahkan kematian pada manusia maupun mahkluk hidup lainnya. Karena sumber energi fosil bersifat polutif dan cadangannya terbatas, maka semakin lama digunakan sumber energi fosil akan semakin menipis. Seperti yang kita ketahui bahan bakar minyak terus mengalami kenaikan harga. Hal ini terjadi karena semakin terbatasnya jumlah cadangan energi minyak bumi batubara dan gas. Energi listrik yang terus menerus dipakai tidak diseimbangkan dengan ketersediaan sumber energi fosil. Hal ini dapat dilihat pada tabel dari data Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) menyebutkan bahwa. 1.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 2. sumber daya minyak bumi di Indonesia pada tahun 2015 sebesar 3,7 milyar barel. Dalam hal ini, kita perlu mencari alternatif lain dengan memanfaatkan sumber energi terbarukan yang bersih dan tidak terbatas untuk dapat menghasilkan listrik. Salah satu alternatifnya adalah memanfaatkan energi angin. Tabel 1.1 Cadangan dan Produksi Energi di Indonesia (Sumber : Cecilya Malik, dkk, Outlook Energi Indonesia 2016, Dewan Energi Nasional 2016) No.. Energi Fosil. Sumber Daya. Cadangan. 1.. Minyak Bumi (milyar barel). 3.70. 3.60. 2.. Gas Bumi (TSCF). 150.39. 101.54. 3.. Batubara (Milyar Ton). 127. 32.3. 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. Selain energi listrik, energi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3. terbarukan yang lain yang mungkin dapat dijadikan sumber energi listrik adalah energi surya, energi air, energi panas bumi, dll. Walaupun dari beberapa energi terbarukan tersebut jumlahnya tidak terbatas namun, setiap sumber energi listrik terbarukan pasti memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing dan pemanfaatannya di Indonesia sendiri masih belum optimal terhadap setiap sumber energi listrik terbarukan. Berdasarkan sumber dari data kementrian ESDM tahun 2015, Indonesia cukup memiliki sumber daya angin yang cukup besar yaitu 3-6 m/s dan dapat menghasilkan energi listrik sebesar 60 GW, namun penggunaannya di Indonesia hanya 3,1 MW. Tabel 1.2 Sumber Daya Energi Baru dan Energi Terbarukan di Indonesia (Sumber : Cecilya Malik, dkk, Outlook Energi Indonesia 2016, Dewan Energi Nasional 2016) Jenis Energi. Sumber Daya. Kapasitas Terpasang. Pemanfaatan (%). Tenaga Air. 94.476 MW. 5.024 MW. 5,3%. Panas Bumi. 29.544 MW. 1.403,5 MW. 4,8%. Bio Energi. 32.000 Mw dan 200.000 bpd BBN. 1.740,4 MW. 5,4%. Surya. 4,80 kWh/m2/day 207,9 GW. 78,5 MW. Angin. 3 – 6 m/s 60 GW. 3,1 MW. Energi Laut. 61 GW Gelombang 1,995 MW Arus Laut 17,989 MW. 0,01 MW. Shale Gas. 574 TSCF.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4. Dalam rangka mengembangkan pemanfaatan energi angin menjadi energi listrik, maka peulis berusaha melakukan penelitian dengan unjuk kerja kincir angin dengan poros horisontal berdasarkan kondisi angin yang tersedia di Indonesia. Penulis melakukan penelitian pada kincir angin horizontal khususnya kincir angin propeller dua sudu.. 1.2 Rumusan Masalah Masalah yang akan dirumuskan pada penelitian ini adalah pemanfaatan angin sebagai energi terbarukan yang tidak bisa habis dengan menggunakan kincir angin sebagai medianya. Kincir angin yang dapat mengkonversi energi angin dengan maksimal, untuk bisa didapatkan efisiensi yang tinggi dengan menggunakan komposit sebagai bahan sudu kincir angin.. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Membuat kincir angin poros horizontal berbahan komposit dengan menggunakan pipa pvc 8 inchi sebagai cetakan sudu. 2. Mengetahui unjuk kerja kincir angin poros horizontal dari ketiga variasi lebar maksimal sudu. 3. Mengetahui nilai Koefisien Daya tertinggi dari ketiga variasi lebar maksimal sudu..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 5. 1.4 Batasan–Batasan Masalah Batasan masalah yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Kincir angin tipe horizontal menggunakan sudu berjumlah dua, berdiameter 1 meter dan berbahan komposit. 2. Pipa pvc 8 inchi sebagai cetakan pembuatan sudu. 3. Variasi lebar maksimal sudu kincir adalah 11, 12, 13 cm. 4. Variasi kecepatan angin adalah 5,9 dan 7,3 m/s. 5. Alat ukur yang digunakan : a. Tachometer untuk mengukur kecepatan putaran poros kincir. b. Timbangan digital untuk mengukur besar beban generator saat kincir angin berputar. c. Anemometer untuk mengukur kecepatan angin. d. Amperemeter untuk mengukur besarnya arus yang dihasilkan kincir. 6. Melakukan penelitian di Laboraturium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 6. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah : 1. Pemanfaatan sumber energi terbarukan melalui kincir angin. 2. Dapat dimanfaatkan masyarakat umum terutama daerah pedalaman untuk pemberdayaan teknologi terbarukan..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Angin 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.. 7.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 8. Tabel 2.1 Tingkat Kecepatan Angin (Sumber : http://s2.wahyudiharto.com/2009/01/opini-alternatif-energi-listrik.html) Kelas Kecepatan Angin 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 angin. 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 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 kerusakan parah. 13. 32,6-42,3. Angin Tornado. 2.1.1 Jenis Angin 1. Angin Darat Angin Darat adalah angin yang berhembus dari arah darat menuju laut. Pada malam hari daratan akan dingin lebih cepat dibandingkan lautan karena kapasitas panas yang dimiliki tanah lebih rendah dari pada kapasitas panas yang dimiliki air. Karena perbedaan suhu itu, maka angin laut lama kelamaan hilang dan sebaliknya muncul perbedaan tekanan udara yang berlawanan karena tekanan udara di atas laut lebih panas menjadi lebih rendah daripada daratan..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 9. 2. Angin Laut Angin Laut adalah angin yang berhembus dari arah laut menuju darat. Pada saat angin laut terjadi, air memiliki kapasitas panas yang lebih besar dari pada daratan karena sinar matahari memanasi laut lebih lambat daripada daratan. Akibat konduksi, pada siang hari suhu yang terjadi di daratan meningkat, maka udara di atas daratan ikut meningkat juga. Tekanan udara pada atas daratan lebih rendah karena panas sedangkan tekanan udara pada lautan lebih tinggi karena lebih dingin. Akibatnya terjadilah gradien tekanan dari lautan yang lebih tinggi ke daratan yang lebih rendah.. Gambar 2.1 Angin Darat dan Angin Laut (Sumber : http://www.mistamajahp.com/angin-darat-dan-angin-laut/).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 10. 3. Angin Gunung Angin Gunung adalah angin yang berhembus dari arah puncak gunung menuju ke lembah. Angin Gunung terjadi pada malam hari di semua pegunungan yang ada di dunia ini. Angin ini terjadi karena udara di atas gunung mengalami pendinginan lebih cepat di bandingkan di atas permukaan lembah, sehingga tekanan udara di atas permukaan lembah menjadi lebih rendah di bandingkan di atas permukaan gunung. 4. Angin Lembah Angin Lembah adalah angin yang berhembus dari lembah menuju puncak gunung. Angin lembah terjadi pada siang hari di semua pegunungan yang ada di dunia ini. Angin lembah terjadi karena udara di atas gunung mengalami pemansan lebih cepat dibandingkan di atas permukaan lembah, sehingga tekanan udara di atas permukaan gunung menjadi lebih rendah di bandingkan di atas permukaan lembah.. Gambar 2.2 Angin Gunung dan Angin Lembah (Sumber : http://www.artikelsiana.com/2015/04/angin-Pengertian-angin).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 11. 5. Angin Fohn Angin fohn adalah angin yang terjadi karena hujan pegunungan. Hujan pegunungan adalah jenis hujan yang terjadi pada daerah lereng pegunungan, hujan ini berasal dari gerakan udara yang mengandung uap air yang terhalang oleh pegunungan. Angin Fohn bergerak dari suatu wilayah yang memiliki temperatur yang berbeda. Angin Fohn terjadi karena adanya gerakan massa udara yang naik ke pegunungan yang tingginya melebihi dari 200 meter dari satu sisi kemudian turun lagi menuju sisi yang lain. Angin Fohn bersifat panas dan kering karena uap air sudah dibuang pada saat hujan Orografis.. Gambar 2.3 Angin Fohn (Sumber : http://www.artikelsiana.com/2015/04/angin-Pengertian-angin). 6. Angin Muson Angin Muson adalah angin yang berhembus secara periodik yaitu minimal 3 bulan dengan setiap periode dengan yang lain memiliki pola berlawanan yang berganti arah secara berlawanan setiap 6 bulan. Angin muson dibagi menjadi 2, yaitu :.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 12. a. Angin Muson Barat Angin Muson Barat adalah angin yang berhembus dari Benua Asia (Musim Dingin) menuju Benua Australia (Musim panas). Angin ini terjadi karena angin melewati perairan dan samudera yang luas b. Angin Muson Timur Angin Muson Timur adalah angin yang berhembus dari Benua Australia (Musim panas) menuju Benua Asia (Musim dingin). Angin ini terjadi karena angin melewati gurun yang luas dan celah-celah yang sempit.. Gambar 2.4 Angin Muson (Sumber : http://www.artikelsiana.com/2015/04/angin-Pengertian-angin). 2.2 Kincir Angin Kincir Angin adalah sebuah alat yang mampu memanfaatkan kekuatan angin sehingga dapat mengasilkan energi mekanik atau energi gerak. Sampai saat ini belum diketahui secara pasti siapa penemu kincir angin, namun sejak dahulu manusia sudah menggunakan kincir angin yang memberikan kemudahan dalam.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 13. kegiatan manusia. Kincir angin dapat memberikan banyak manfaat bagi manusia yang memerlukan tenaga besar seperti untuk memompa air untuk mengairi sawah atau yang lebih modern kincir angin digunakan sebagai alat penghasil energi listrik. Kincir angin mudah di temukan di Negara-negara Eropa atau Amerika Utara. Secara umum kincir angin dibagi menjadi dua jenis menurut porosnya yaitu kincir angin poros horizontal dan kincir angin poros vertikal.. 2.2.1 Kincir Angin Poros Horizontal Kincir angin poros horizontal atau Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) adalah kincir angin dengan poros putaran turbin yang sejajar dengan permukaan tanah dan poros utama sesuai dengan arah datangnya angin. Kincir angin ini dapat berputar karena adanya gaya aerodinamis yang bekerja pada suatu kincir. Kincir angin poros horizontal ini memiliki sudu lebih dari dua. Contoh kincir angin poros horizontal dapat dilihat pada Gambar 2.5. Kelebihan kincir angin poros horizontal : 1. Mendapatkan efisiensi yang lebih tinggi, karena selalu bergerak tegak lurus terhadap arah angin. 2. Mampu mengkonversi energi angin pada kecepatan tinggi. 3. Setiap tinggi kincir melebihi 10 meter akan mendapatkan tambahan angin 20% dan peningkatan daya 34%..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 14. Kekurangan kincir angin poros horizontal : 1. Membutuhkan kontruksi tower yang kokoh untuk mendukung beban blade, gearbox dan generator. 2. Membutuhkan sistem pengereman atau peralatan yaw pada angin yang kencang untuk mencegah kincir mengalami kerusakan. 3. Semakin tinggi kincir akan semakin sulit untuk memasang kincir.. Gambar 2.5 Kincir Angin Poros Horizontal (Sumber : http://www.satuenergi.com/2015/10/jenis-jenis-turbin-angin.html) 2.2.2 Kincir Angin Poros Vertikal Kincir angin poros vertikal atau Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) adalah kincir angin yang memiliki poros atau sumbu yang disusun secara tegak lurus dengan arah angin. Yang mudah dipahami kincir angin poros horizontal ini adalah jenis kincir yang dapat mengkonversi tenaga angin dari segala arah,.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 15. kecuali arah angin dari atas dan bawah. Kincir angin poros vertical ini dapat menghasilkan torsi yang lebih besar daripada kincir angin poros horizontal. Contoh kincir angin poros vertikal yang sering digunakan dapat dilihat pada Gambar 2.6. Kelebihan kincir angin poros vertikal : 1. Tidak memerlukan mekanisme yaw. 2. Dapat menerima angin dari segala arah. 3. Memiliki torsi yang besar pada putaran yang rendah. 4. Dapat bekerja pada putaran rendah. Kekurangan kincir angin poros vertikal : 1. Hanya dapat mengkonversi energi 50% karena adanya gaya drag tambahan. 2. Tidak dapat mengambil keuntungan dari kecepatan angin tinggi yang di atas karena rotor berada di bawah. 3. Bekerja pada putaran rendah, sehingga energi yang dihasilkan kecil..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 16. Gambar 2.6 Contoh Kincir Angin Poros Vertical (Sumber : http://www.satuenergi.com/2015/10/jenis-jenis-turbin-angin.html). 2.3 Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Angin Prinsip kerja kincir angin adalah angin yang akan meniup dan menggerakan baling-baling kincir kemudian pusat rotasi menimbulkan torsi pada baling-baling kincir. Poros berhubungan dengan gearbox dan di gearbox kecepatan putaran poros akan ditingkatkan dengan cara mengatur perbandingan roda gigi di dalam gearbox. Gearbox yang berhubungan dengan generator akan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Untuk skema prinsip kerja kincir angin dapat dilihat pada Gambar 2.7..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 17. Gambar 2.7 Prinsip Kerja Kincir Angin Poros Horizontal. Komponen-komponen utama pembangkit listrik tenaga angin secara umum : 1. Blade / Baling-Baling Blade atau Baling-Baling adalah suatu komponen yang berhubungan langsung dengan angin. Blade terdiri dari dua jenis yaitu Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) dan Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT). 2. Gearbox Gearbox berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada bilah-bilah kincir menjadi putaran tinggi yang tersambung pada poros generator. Dengan adanya gearbox putaran kincir angin yang rendah tetap bisa mendapatkan putaran yang tinggi pada turbin. 3. Generator Generator adalah alat konversi enenrgi mekanik menjadi energi listrik. Generator mengubah torsi dan kecepatan putar rotor yang diterima dari blade menjadi nilai tegangan dan arus..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 18. 4. Ekor Ekor kincir angin berfungsi untuk mengarahkan kincir angin agar menghadap ke arah angin. Yang perlu diperhatikan dalam ekor kincir adalah ukuran ekor kincir yang harus disesuaikan dengan kincir angin sehingga ekor kincir mampu mendorong badan kincir ke arah angin. 5. Controller Controller berfungsi sebagai alat konversi energi listrik dari AC menjadi DC dan sebagai pengatur sistem tegangan masukan yang tidak tetap/tidak stabil untuk dapat distabilkan sebelum disimpan ke baterai. 6. Baterai Baterai berfungsi sebagai media penyimpanan energi listrik. Pada baterai terjadi reaksi elektrokimia charging dan discharging. Proses charging ini bekerja saat baterai berfungsi beban dan sumber energinya berasal dari generator, sedangkan proses discharging adalah ketika baterai menjadi sumber energi untuk pengisian beban lainnya.. 2.4 Rumus Perhitungan Berikut ini adalah rumus-rumus yang digunakan dalam perhitungan dan analisis kincir angin poros horizontal dalam penelitian ini..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 19. 2.4.1 Rumus Perhitungan Energi Kinetik Energi kinetik adalah udara yang bergerak yang memiliki energi di dalamnya. Udara bergerak dikarenakan adanya perbedaan tekanan dan udara yang bergerak dari tekanan tinggi menuju tekanan rendah biasa disebut dengan angin. Energi Kinetik dirumuskan sebagai :. Ek =. (1). Dengan : Ek. : Energi Kinetik (Joule). m. : Massa (kg). v. : Kecepatan angin (m/s). Daya adalah energi per satuan waktu, sehingga dapat dituliskan dengan rumus sebagai berikut :. Pin =. ̇. Dengan : P ̇. : Daya angin (Watt) : Massa udara yang mengalir pada satuan waktu (kg/s) : Kecepatan angin (m/s). (2).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 20. Dimana :. ̇. (3). Dengan : : Massa jenis udara (kg/m3) : Luas penampang sudu kincir (m2) Dengan menggunakan persamaan (3), daya angin dapat dirumuskan sebagai berikut :. Pin = Dan disederhanakan menjadi :. Pin =. (4). 2.4.2 Rumus Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr) Tip Speed Ratio adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu kincir angin dengan kecepatan angin. Kecepatan ujung sudu (Vt) dapat dirumuskan sebagai :. Vt = Dengan : Vt. : Kecepatan ujung sudu (m/s). (5).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 21. : Kecepatan sudut (rad/s) r. : Jari – jari kincir (m). sehingga TSR dapat dirumuskan sebagai berikut :. tsr =. (6). Dengan : r. : Jari – jari kincir (m). n. : Putaran poros kincir (rpm). v. : Kecepatan angin (m/s). 2.4.3 Rumus Perhitungan Torsi Torsi adalah hasil kali dari gaya pembebanan (F) dengan panjang lengan torsi (l). Perhitungan torsi dapat dirumuskan sebagai berikut :. T= Dengan : T. : Torsi (Nm). F. : Gaya pembebanan (N). l. : Panjang lengan torsi ke poros (m). (7).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 22. 2.4.4 Rumus Perhitungan Koefisien Daya Koefisien daya (Cp) adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan kincir (Pout) dengan daya yang disediakan oleh angin (Pin). Secara teori koefisien daya dapat dirumuskan sebagai :. Cp =. (8). Dengan : Cp. : Koefisien daya. Pin. : Daya yang disediakan angin. Pout. : Daya yang dihasilkan kincir. 2.4.5 Rumus Perhitungan Daya Mekanis Daya mekanis adalah daya yang dihasilkan dari akibat adanya sudu – sudu yang mengkonversi energi kinetik dari hembusan angin menjadi daya mekanik berupa putaran poros pada kincir angin. Daya mekanis pada kincir dapat dirumuskan sebagai :. Pout = Dengan : Pout. : Daya yang dihasilkan kincir angin (watt). T. : Torsi (Nm). (9).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 23. : Kecepatan sudut (rad/s) Satuan kecepatan sudut adalah radian per detik, satuan lain yang dapat digunakan adalah revolusi per detik (rpm). Konversi yang menghubungkan rad/s menjadi rpm dapat dirumuskan sebagai berikut :. (10). Dengan : n. : Putaran poros (rpm). Dengan mensubtitusikan persamaan 7 ke persamaan 6 diperoleh persamaan. Pout =. (11). 2.5 Grafik Hubungan Antara Cp dan Tip Speed Ratio (tsr) Seseorang fisikawan yang berasal dari Jerman yang bernama Albert Betz menyimpulkan bahwa tidak akan pernah ada kincir angin yang dapat mengkonversi energi kinetik angin ke dalam bentuk energi yang menggerakan rotor lebih dari 59,3%. Seperti pada gambar 2.8 yang berisi tentang grafik hubungan antara Koefisien Daya dan tip speed ratio pada beberapa jenis kincir..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 24. Gambar 2.8 Grafik Hubungan Koefisien Daya (cp) dengan tip speed ratio (tsr) dari beberapa jenis kincir angin (Sumber : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/). 2.6 Komposit Komposit adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifat kimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut (bahan komposit)..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 25. Beberapa definisi komposit sebagai berikut : 1. Tingkat dasar pada molekul tunggal dan kisi kristal, bila material yang disusun dari dua atom atau lebih disebut komposit (contoh senyawa, paduan, polymer dan keramik). 2. Mikrostruktur pada kristal, phase dan senyawa, bila material disusun dari dua phase atau senyawa atau lebih disebut komposit (contoh paduan Fe dan C). 3. Makrostruktur material yang disusun dari campuran dua atau lebih penyusun makro yang berbeda dalam bentuk dan/atau komposisi dan tidak larut satu dengan yang lain disebut material komposit (definisi secara makro ini yang biasa dipakai).. 2.6.1 Tujuan Pemilihan Bahan Komposit Tujuan dari dibentuknya komposit adalah sebagai berikut : 1. Menjadikan bahan lebih ringan. 2. Keleluasaan dalam desain yang dapat menghemat biaya. 3. Mempermudah desain yang sulit pada manufaktur. 4. Memperbaiki sifat mekanik dan sifat spesifik tertentu..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 26. 2.6.2 Sifat-sifat Komposit Sifat-sifat dari komposit ditentukan oleh: 1. Material yang menjadi penyusun komposit Karakteristik komposit ditentukan berdasarkan karakteristik material penyusun menurut rule of mixture sehingga akan berbanding secara proporsional. 2. Bentuk dan penyusunan struktural dari penyusun Bentuk dan cara penyusunan komposit akan mempengaruhi karakteristik komposit. 3. Interaksi antar penyusun Bila terjadi interaksi antar penyusun akan meningkatkan sifat dari komposit.. 2.6.3 Klasifikasi Bahan Komposit Berdasarkan Matriksnya Berdasarkan matriknya, komposit dapat diklasifikasikan kedalam tiga kelompok yaitu: 1. CMC (ceramic matrix composite) 2. MMC (metal matrix composite) 3. PMC (polimer matrix composite).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 27. Gambar 2.9 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Bentuk Dari Matriks-nya (Sumber : http://slideplayer.info/slide/12130376/). 2.6.3.1 Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC) Komposit ini bersifat : 1. Biaya pembuatan lebih rendah. 2. Dapat dibuat dengan produksi massal. 3. Ketangguhan baik. 4. Tahan simpan. 5. Siklus pabrikasi dapat dipersingkat. 6. Kemampuan mengikuti bentuk. 7. Lebih ringan. Keuntungan dari PMC : 1. Ringan 2. Specific stiffness tinggi 3. Specific strength tinggi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 28. 4. Anisotropy Jenis polimer yang banyak digunakan : 1. Thermoplastic Thermoplastic adalah plastik yang dapat dilunakkan berulang kali (recycle) dengan menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang akan menjadi keras apabila didinginkan. Thermoplastic meleleh pada suhu tertentu, melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat kembali kepada sifat aslinya (reversibel), yaitu kembali mengeras bila didinginkan. Dapat dilihat pada Tabel 2.2 beberapa macam jenis kekuatan resin thermoplastic. 2. Thermoset Thermoset tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversibel). Bila sekali pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan yang tinggi tidak akan melunakkan thermoset melainkan akan membentuk arang dan terurai karena sifatnya yang demikian sering digunakan sebagai tutup ketel, seperti jenis-jenis melamin. Plastik jenis termoset tidak begitu menarik dalam proses daur ulang karena selain sulit penanganannya juga volumenya jauh lebih sedikit (sekitar 10%) dari volume jenis plastik yang bersifat thermoplastic. Dapat dilihat pada Tabel 2.3 beberapa macam jenis kekuatan resin thermoset..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 29. Tabel 2.2 Kekuatan Resin Thermoplastic (Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan ke-4 PT. Pradnya Paramita 1999) 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 Poliasetal : Delrin Polikarbonat : --Politetrafluoroetilen : (Telfon) Baja Lunak -------------------Untuk Konstruksi 0,1 - 0,2% C. 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 15 - 40. 2,4 - 4,2 ---. 5,6 - 9,1 0,7 - 1,2. 7 - 11,2 ---. 6,1 – 7. 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. 1,4 - 3,1. 200 - 400. 0,4. 1,19. ---. 38. 30. 300. 38.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 30. Tabel 2.3 Kekuatan Resin Thermoset (Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan ke-4 PT. Pradnya Paramita 1999) 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. 4,5 – 7. 0,4 - 0,5. 5,6 – 12. 15,4 - 25,2. 5,9 - 8,4. Dengan asbes. 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. 2.6.3.2 Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites – MMC) Metal Matrix composites adalah salah satu jenis komposit yang memiliki matrik logam. Material MMC mulai dikembangkan sejak tahun 1996. Pada mulanya yang diteliti adalah Continous Filamen MMC yang digunakan dalam aplikasi aerospace..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 31. Kelebihan MMC dibandingkan dengan PMC : 1. Transfer tegangan dan regangan yang baik. 2. Ketahanan terhadap temperature tinggi. 3. Tidak menyerap kelembapan. 4. Tidak mudah terbakar. 5. Kekuatan tekan dan geser yang baik. 6. Ketahanan aus dan muai termal yang lebih baik. Kekurangan MMC : 1. Biayanya mahal. 2. Standarisasi material dan proses yang sedikit. Kelebihan MMC : 1. Mempunyai keuletan yang tinggi. 2. Mempunyai titik lebur yang rendah. 3. Mempunyai densitas yang rendah. Proses pembuatan MMC : 1. Casting/liquid ilfiltration 2. Compocasting 3. Squeeze casting.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 32. 4. Powder metallurgy. 2.6.3.3 Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites – CMC) CMC merupakan material 2 fasa dengan 1 fasa berfungsi sebagai reinforcement dan 1 fasa sebagai matriks, dimana matriksnya terbuat dari keramik. Reinforcement yang umum digunakan pada CMC adalah oksida, carbide, dan nitrid. Salah satu proses pembuatan dari CMC yaitu dengan proses DIMOX, yaitu proses pembentukan komposit dengan reaksi oksidasi leburan logam untuk pertumbuhan matriks keramik di sekeliling daerah penguat. Matrik yang sering digunakan pada CMC adalah : 1. Gelas anorganik 2. Keramik gelas 3. Alumina 4. Silikon Nitrida Keuntungan dari CMC : 1. Dimensinya stabil bahkan lebih stabil daripada logam. 2. Sangat tangguh, bahkan hampir sama dengan ketangguhan dari cast iron. 3. Mempunyai karakteristik permukaan yang tahan aus. 4. Unsur kimianya stabil pada temperatur tinggi..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 33. 5. Tahan pada temperatur tinggi (creep). 6. Kekuatan & ketangguhan tinggi, dan ketahanan korosi tinggi. Kerugian dari CMC : 1. Sulit untuk diproduksi dalam jumlah besar. 2. Relative mahal dan non-cot effective. 3. Hanya untuk aplikasi tertentu.. 2.6.4 Klasifikasi Bahan Komposit Berdasarkan Penguatnya Berdasarkan penguatnya, komposit dapat diklasifikasikan ke dalam tiga kedalam tiga kelompok besar, yaitu : a. Particulate composite, penguatnya berbentuk partikel. b. Fibre composite, penguatnya berbentuk serat. c. Structural composite, cara penggabungan material komposit.. Gambar 2.10 Pembagian Komposit Berdasarkan Penguatnya (Sumber : http://slideplayer.info/slide/12130376/).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 34. Berikut ini adalah illustrasi dari komposit berdasarkan penguatnya dapat dilihat pada gambar 2.11.. Gambar 2.11 Illustrasi Komposit Berdasarkan Penguatnya (Sumber : http://slideplayer.info/slide/12130376/). 2.6.4.1 Partikel sebagai penguat (particulate composites) Keuntungan dari komposit yang disusun oleh reinforcement dalam berbentuk partikel adalah : 1. Kekuatan lebih seragam pada berbagai arah. 2. Dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan dan meningkatkan kekerasan material. 3. Cara. penguatan. dan. pengerasan. oleh. partikulat. adalah. dengan. menghalangi pergerakan dislokasi. Proses produksi pada komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel: 1. Metalurgi Serbuk 2. Stir Casting 3. Infiltration Process.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 35. 4. Spray Deposition 5. In-Situ Process Panjang partikel dibedakan menjadi dua, yaitu sebagai berikut : 1. Large particle Komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel, dimana interaksi antara partikel dan matrik terjadi tidak dalam skala atomik atau molekular. Partikel seharusnya berukuran kecil dan terdistribusi merata. Contoh dari large particle composite adalah cemet dengan sand atau gravel, cemet sebagai matriks dan sand sebagai atau gravel, cemet sebagai matriks dan sand sebagai partikel, Sphereodite steel (cementite sebagai partikulat), Tire (carbon sebagai partikulat), Oxide-Base Cermet (oksida logam sebagai partikulat).. a. b. Gambar 2.12 a. Flat Flakes Sebagai Penguat (Flake Composites) b. Filler Sebagai Penguat (Filler Composites). (Sumber : http://slideplayer.info/slide/12130376/) 2. Dispersion strengthened particle a. Fraksi partikulat sangat kecil, jarang lebih dari 3%.. b. Ukuran yang lebih kecil yaitu sekitar 10-250 nm..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 36. 2.6.4.2 Fiber sebagai penguat (fiber composites) Fungsi utama dari serat adalah sebagai penopang kekuatan dari komposit, sehingga tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang digunakan, karena tegangan yang dikenakan pada komposit mulanya diterima oleh matrik akan diteruskan kepada serat, sehingga serat akan menahan beban sampai beban maksimum. Oleh karena itu serat harus mempunyai tegangan tarik dan modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada matrik penyusun komposit. Fiber yang digunakan harus memiliki syarat sebagai berikut : 1. Mempunyai diameter yang lebih kecil dari diameter bulknya (matriksnya) namun harus lebih kuat dari bulknya. 2. Harus mempunyai tensile strength yang tinggi. Terdapat beberapa parameter fiber dalam pembuatan komposit dan untuk skemanya dapat dilihat pada gambar 2.13 : 1. Bentuk 2. Ukuran 3. Orientasi 4. Konsentrasi 5. Distribusi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 37. Gambar 2.13 Parameter Fiber Dalam Pembuatan Komposit (Sumber : http://slideplayer.info/slide/12130376/). 2.6.4.3 Struktural Komposit Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit, yaitu :. Gambar 2.14 Tipe Serat Pada Komposit (Sumber : http://slideplayer.info/slide/12130376/). a. Continuous Fiber Composite Continuous atau uni-directional, mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina diantara matriksnya. Jenis komposit ini paling banyak.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 38. digunakan. Kekurangan tipe ini adalah lemahnya kekuatan antar antar lapisan. Hal ini dikarenakan kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh matriksnya. b. Woven Fiber Composite (bi-dirtectional) Komposit ini tidak mudah terpengaruh pemisahan antar lapisan karena susunan seratnya juga mengikat antar lapisan. Akan tetapi susunan serat memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan tidak sebaik tipe continuous fiber. c. Discontinuous Fiber Composite (chopped fiber composite) Komposit dengan tipe serat pendek masih dibedakan lagi menjadi : 1. Aligned discontinuous fiber 2. Off-axis aligned discontinuous fiber 3. Randomly oriented discontinuous fiber. Gambar 2.15 Tipe Discontinuous Fiber (Sumber : http://slideplayer.info/slide/12130376/) d. Hybrid fiber composite Hybrid fiber composite merupakan komposit gabungan antara tipe serat lurus dengan serat acak. Pertimbangannya supaya dapat mengeliminir kekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 39. 2.7 Serat Serat adalah suatu jenis bahan berupa potongan-potongan komponen yang membentuk jaringan memanjang yang utuh. Secara umum serat digolongkan menjadi dua jenis yaitu serat serat alami dan serat sintetis atau serat buatan. Serat alami merupakan serat yang berasal dari binatang, tumbuh-tumbuhan dan mineral. Sedangkan serat sintetis merupakan serat yang berasal dari polimer alam, polimer sintetik. Serat alami mempunyai sifat yang kuat, padat dan mudah kusut, sedangkan serat sintetis mempunyai sifat kuat dan tahan terhadap gesekan.. 2.7.1 Serat Alami Serat alami merupakan serat yang dapat mengalami pelapukan, serat alami dapat digolongkan ke beberapa bagian yaitu : 1. Serat tumbuhan Biasanya tersusun dari selulosa, hemiselulosa dan kadang-kadang mengandung lignin. Contoh dari serat tumbuhan ini adalah kain ramie dan kain katun. Serat tumbuhan juga digunakan sebagai bahan pembuat kertas dan tekstil. Serat tumbuhan juga penting bagi nutrisi manusia. 2. Serat hewan Pada umumnya serat hewan tersusun dari protein tertentu. Contoh dari serat hewan yang dimanfaatkan oleh manusia adalah sutra dan bulu domba atau wol..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 40. 3. Serat kayu Serat yang berasal dari batang tumbuh-tumbuhan berkayu.. Gambar 2.16 Jenis-Jenis Serat Alam (Sumber : http://mode.ok-rek.com/2014/11/klasifikasi-serat.html). 2.7.2 Serat sintetis Serat sintetis adalah serat buatan manusia yang umumnya berasal dari bahan petrokimia. Walaupun demikian ada berbagai macam serat sintetis yang dibuat dari selulosa alami seperti rayon. Serat sintetis dikenal dengan sifatnya yang lebih elastis namun kurang menyerap. Serat sintetis terdiri dari dua bagian yaitu serat organik dan serat anorganik. Pada gambar memperlihatkan jenis-jenis serat organik dan anorganik yang terdapat di dalam serat sintetis..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 41. Gambar 2.17 Jenis-Jenis Serat Sintetis (Sumber : http://mode.ok-rek.com/2014/11/klasifikasi-serat.html). 2.7.3 Serat Kaca Serat kaca merupakan sebuah senyawa yang mirip dengan kaca yang dikomposisikan sedemikian rupa sehingga menghasilkan lembaran-lembaran kaca tipis yang kemudian diurai menjadi sebuah benang-benang halus. Serat ini dapat dipintal menjadi benang atau ditenun menjadi kain, yang kemudian diresapi dengan resin sehingga menjadi bahan yang kuat dan tahan gesekan. Dapat dilihat pada gambar 2.9 bentuk dari serat kaca. Sifat-sifat serat kaca sebagai berikut : 1. Stabilitas dimensinya baik. 2. Density cukup rendah. 3. Konsisiten terhadap panas dan dingin. 4. Tahan korosi..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 42. Keuntungan dari penggunaan serat kaca sebagai berikut : 1. Biaya murah. 2. Tahan korosi. 3. Biayanya relatif lebih rendah dari komposit lainnya. Kerugian dari penggunaan fiber-glass yaitu sebagai berikut : 1. Kekuatannya relatif rendah. 2. Elongasi tinggi. 3. Kekuatan dan beratnya sedang (moderate). Jenis-jenis serat kaca antara lain : 1. E-glass 2. C-glass 3. S-glass. Tabel 2.4 Sifat-Sifat Dari Jenis-Jenis Fiber-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 baik. Tahan terhadap korosi. Modulus lebih tinggi. 2. Kekakuan tinggi. Kekuatan lebih rendah dari E-glass. Lebih tahan terhadap suhu tinggi. 3. Kekuatan tinggi. Harga lebih mahal dari Eglass. Harga lebih mahal dari Eglass.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 43. Tabel 2.5 fiber beserta kekuatannya (Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan Ke-6 PT. Pradnya Paramita 2005) Kekuatan Perpanjangan Massa Modulus Modulus Tarik Patah Jenis Young Jenis Serat 2 3 2 (GN/m ) (%) (g/cm ) (GN/M ) (MJ/Kg) Karbon (Dasar 2 0,6 1,66 350 210 Rayon Viskus) Karbon* (Dasar 1,8 0,5 1,99 400 200 PAN) 3,2 2,3 2,54 75 30 Gelas (Jenis E) 3,5 2 7,8 200 26 Baja 3,2 6,5 1,44 57 40 Kevlar 0,9 14 1,14 7 6 Nilon 66 1,1 9 1,38 15 11 Poliester. Gambar 2.18 Serat Kaca. 2.8 Matriks Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian yang dominan. Fungsi dari matriks adalah sebagai berikut : 1. Melindungi serat..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 44. 2. Memisahkan serat. 3. Menstabilkan setelah proses manufaktur. 4. Mentransfer tegangan ke serat. Apa saja sistem matriks yang digunakan dalam bahan komposit harus mempunyai sifat-sifat sebagai berikut : 1. Sifat mekanis yang bagus Kurva untuk matriks yang menunjukan puncak tinggi, kelakuan tinggi yang ditunjukan pada kemiringan awal dan regangan tinggi terhadap kegagalan. Artinya bahwa matriks pada awalnya akan kaku tetapi pada waktu yang sama tidak akan mengalami kegagalan getas. Berikut ini dapat dilihat kurva tegangan atau regangan untuk suatu sistem matriks yang ideal.. Gambar 2.19 Kurva Tegangan/Regangan Sistem Matriks Ideal. (Sumber : http://ellyawan.dosen.akprind.ac.id/?p=6).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 45. Matriks juga harus mampu untuk berubah panjang, setidaknya sama dengan panjang serat. Berikut ini dapat dilihat kurva tegangan/regangan terhadap kegagalan serat yang dimiliki untuk serat kaca-E, kaca-S, serat aramid dan serat karbon yang berkekuatan tinggi. Disini terlihat sebagai contoh, serat kaca-S dengan perpanjangan 5,3% akan membutuhkan matriks dengan perpanjangan paling tidak sama dengan nilai tersebut untuk mencapai sifat tarik yang maksimum.. Gambar 2.20 Kurva Tegangan/Regangan Terhadap Kegagalan Serat (Sumber : http://ellyawan.dosen.akprind.ac.id/?p=6). 2. Sifat daya rekat yang bagus Daya rekat yang tinggi antara matriks dengan serat penguat diperlukan untuk apapun jenis sistem matriks, hal ini akan menjamin bahwa beban dipindahkan secara efisiensi dan akan menjaga lepasnya ikatan serat dan matriks ketika ditegangkan..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 46. 3. Sifat ketangguhan yang bagus Ketangguhan adalah suatu ukuran dari ketahanan bahan terhadap propaganda retak, tetapi di dalam komposit hal ini akan susah untuk di ukur secara akurat. Bagaimanapun juga kurva tegangan dan regangan yang dimiliki sistem matriks menyediakan berbagai indikasi ketangguhan bahan. Sistem matriks dengan regangan terhadap kegagalan yang rendah akan cenderung menciptakan komposit yang getas, dimana retak akan mudah terjadi. 4. Ketahanan terhadap degradasi lingkungan yang bagus Ketahanan terhadap lingkungan, air dan substansi agresif lain yang bagus, bersama dengan kemampuan untuk bertahan terhadap siklus tegangan konstan adalah adalah sifat yang paling bagus untuk semua jenis sistem matriks.. 2.8.1 Resin Resin adalah getah yang dikeluarkan oleh banyak jenis tumbuh-tumbuhan. Getah ini akan membeku bisa dalam jangka waktu panjang maupun pendek dan membentuk massa yang keras dan transparan. Resin tidak larut dalam air, sebagian larut dalam alkohol, minyak esensial dan minyak lemak panas. Beberapa saat resin lembut dikenal sebagai oleoresin. Oleoresin yang terjadi secara alami antara campuran minyak dan resin. Produk lainnya dalam kondisi alami adalah campuran dengan perekat atau zat mucilaginous dikenal dengan nama resin gusi..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 47. Sifat-sifat resin secara umun adalah : 1. keras 2. transparan 3. lembek/leleh 4. plastis. 2.8.2 Jenis-Jenis Resin Berbagai macam resin mempunyai jenis yang berbeda-beda. Contoh jenis-jenis resin adalah : 1. Resin Phenol Resin phenol, merupakan resin sintetik yang dibuat dengan mereaksikan phenol dengan formaldehida, wujud nya keras, kuat, awet dan dapat dicetak pada berbegai kondisi. Bahan ini mempunyai daya tahan panas dan air yang baik dan dapat diberi macam-macam warna, sering digunakan sebagai bahan pelapis dan laminating, pengikat batu gerinda, pengikat logam atau gelas, dapat dicetak menjadi kotak, isolator listrik, tutup botol dan tangkai pisau. 2. Resin Amino Ada dua jenis resin amino terpenting, yaitu formaldehida urea dan formaldehida melamin. Resin ini banyak dipasarkan dalam bentuk serbuk,.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 48. untuk kemudian dicetak, sedangkan bila bentuk cair (larutan), untuk digunakan sebagai perekat. Untuk meningkatkan sifat mekanik dan listrik, maka pada melamin ditambahkan bahan pengisi, sehingga dapat juga digunakan untuk membuat sendok-garpu, bagian busi, tombol-tombol dan alat cukur. Sedangkan resin urea, dapat dicetak tekan, memiliki permukaan yang keras dan mempunyai nilai dielektrik yang tinggi dan dapat diberi berbagai warna. Produk yang dihasilkan dari resin urea adalah: peralatan listrik, kancing, dll. Kedua jenis resin ini banyak juga digunakan untuk mencegah berkerut dan kusutnya kain katun dan untuk mencegah menyusutnya kayu. 3. Resin Furan Resin ini berasal dari hasil pengolahan limbah pertanian, seperti: tongkol jagung dan biji kapas. Warna produknya agak tua, tahan air dan mempunyai sifat-sifat listrik yang baik. 4. Resin Epoksida Resin jenis ini banyak dipakai untuk keperluan: pengecoran, pelapisan, protektor alat-alat listrik, campuran cat dan sebagai adhesif (perekat/lem). Karena alasan resin ini tahan terhadap aus dan beban kejut, maka sering juga digunakan untuk membuat cetakan tekan (metalurgi serbuk), panel sirkuit listrik, tangki dan jig. 5. Resin Silikon.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 49. Polimer dengan silikon sebagai bahan dasar, mempunyai sifat yang sangat berbeda dengan bahan dasar plastik (atom karbon) lainnya. Sifat-sifat spesifiknya adalah: stabilitas (tahan terhadap suhu tinggi), kedap air, oleh karena itu sering digunakan untuk membuat: minyak gemuk (fat), resin, perekat dan karet sintetis.. 2.9 Tinjauan Pustaka Sitorus (2016), melakukan penelitian dengan judul “Unjuk Kerja Kincir Angin Poros Horizontal Bersudu Tiga Bahan Komposit Diameter 1 M Lebar Maksimum 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari Pusat Poros”. Penelitian tentang kincir angin poros horizontal berjenis propeller bersudu 3 dengan bahan komposit dan menggunakan pipa PVC 8 inchi. Kecepatan angin yang digunakan adalah 6.4 m/s, 8.3 m/s, dan 10.3 m/s. Hasil dari penelitian ini adalah pada kecepatan angin 6,4 m/s menghasilkan koefisien daya maksimal tertinggi dan dapat disimpulkan bahwa kincir angin ini cocok untuk kecepatan angin yang rendah. Yerikho (2016), melakukan penelitian dengan judul “Unjuk Kerja Kincir Angin Poros Horizontal 2 Sudu Diameter 1 M Berbahan Komposit Dengan Lebar Maksimal 10 cm Sentimeter Dari Pusat Poros”. Penelitian tentang kincir angin poros horizontal dengan dua sudu yang menggunakan bahan komposit dan menggunakan cetakan pipa PVC 8 inchi. Variasi yang digunakan pada penelitian ini adalah dengan kecepatan angin 9 m/s, 8m/s dan 7 m/s. Mekanisme pembebanan yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan lampu pijar.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 50. sebanyak 12 buah. Hasil dari penelitian ini adalah pada kecepatan 7 m/s didapatkan koefisien daya maksimal tertinggi dan dapat disimpulkan bahwa kincir angin ini cocok untuk kecepatan angin rendah. Hatmodjo, dkk (2007), melakukan penelitian dengan judul “Pembangkit Listrik Tenaga Angin Untuk Penggerak Peralatan Mesin Sederhana”. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat generator pembangkit listrik tenaga angin dan mengharapkan pembangkit listrik tenaga angin dapat dimanfaatkan sebagai alternatif dari pembangkit listrik yang sudah ada. Hasil dari penelitian ini adalah semua peralatan dapat berfungsi dengan baik. Jumlah putaran kipas terbesar adalah waktu antara jam 11.00 sampai dengan jam 14.00 WIB dengan jumlah 40 putaran kipas per menit. Dapat disimpulkan bahwa putaran kipas belum mampu mengisi accu secara kontinu karena selalu kekurangan strum untuk memutar dynamo DC kembali dan arus listrik yang mampu dihasilkan baru mencapai sekitar 1500 watt untuk waktu sekitar 30 menit..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB III METODE PENELITIAN. 3.1 Diagram Penelitian Dalam melakukan penelitian ini meliputi proses perancangan kincir angin poros horizontal hingga menganalisa dan pembahasan data. Di bawah ini meliputi bentuk gambar diagram alir proses penelian pembuatan sudu kincir angin yang ditunjukan dalam gambar 3.1. Mulai. Perancangan sudu kincir angin. Pembuatan sudu kincir angin. Uji coba aaaa. Tidak. Pengambilan data rpm(n), kecepatan angin(v) dan beban torsi (m). Pengolahan data Analisa serta pembahasan data dan pembuatan laporan. Selesai Gambar 3.1 Skematik alur penelitian kincir angin. 51.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 52. Langkah kerja dalam melakukan penelitian ini terdapat tiga metode yang penting adalah : 1. Penelitian Kepustakaan Penelitian kepustakaan bertujuan untuk dapat memiliki gambaran akan proses penelitian yang akan dilakukan. Penelitian kepustakaan dilakukan dengan membaca literatur-literatur yang berhubungan dengan bidang penelitian yang akan dilakukan sebagai tugas akhir dan dapat dipertanggung jawabkan kebenarannya. 2. Pembuatan Alat Pembuatan alat penelitian kincir angin ini bertujuan untuk dapat mendapatkan data guna mengetahui koefisien daya mekanis tertinggi, koefisien daya elektris, torsi terbesar, daya mekanis terbesar dan daya listrik terbesar. Pembuatan alat penelitian kincir angin dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Kincir angin yang telah jadi dipasang pada wind tunnel dan motor listrik sebagai sumber tenaga untuk dapat memutar fan blower yang menghasilkan tenaga angin untuk dapat memutar dincir yang akan di uji. 3. Pengamatan Secara Langsung (Observasi) Pengamatan secara langsung bertujuan untuk dapat mengetahui secara pasti akan lokasi yang akan digunakan dalam proses pengambilan data serta mengetahui berbagai macam alat-alat yang akan digunakan dalam penelitian tugas akhir. Pengamatan secara langsung sangat berguna sebelum melakukan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 53. pembuatan sudu kincir angin yang akan dilakukan untuk mengambil data dalam penelitian tugas akhir.. 3.2 Desain Kincir Angin Desain kincir angin yang dibuat adalah tiga jenis, yang pertama adalah dengan lebar maksimal 11cm, 12cm dan 13cm dengan diameter 1m. Gambar 3.2, gambar 3.3 dan gambar 3.4 menunjukan desain kincir angin.. Gambar 3.2 Desain kincir angin lebar maksimal 11cm.. Gambar 3.3 Desain kincir angin lebar maksimal 12cm..