Unjuk kerja kincir angin poros horizontal tiga sudu berbahan komposit, diameter 1 m dengan variasi berat sudu - USD Repository

Gratis

0
0
103
3 months ago
Preview
Full text
(1)PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI UNJUK KERJA KINCIR ANGIN POROS HORIZONTAL TIGA SUDU BERBAHAN KOMPOSIT, DIAMETER 1 M, DENGAN VARIASI BERAT SUDU SKRIPSI Diajukan Sebagai Salah Satu Persyaratan Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik (S.T) DISUSUN OLEH : BERNADUS HERLAMBANG ARYOPRABU NIM : 145214012 FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2019

(2) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PERFORMANCE OF THREE BLADE HORIZONTAL AXIS WINDMILL , DIAMETER 1 M, WITH WEIGHT BLADE VARIATION FINAL PROJECT Presented as partitial fulfilment of the requirement to obtain Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering By: BERNADUS HERLAMBANG ARYOPRABU Student Number: 145214012 MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2019 i

(3) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(4) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(5) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(6) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(7) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI INTISARI Kebutuhan energi di Indonesia pada era modern ini sudah menjadi kebutuhan pokok bagi kelangsungan hidup masyarakat. Salah satu energi yang sangat sering digunakan untuk kehidupan sehari – hari yaitu energi listrik . Namun sumber daya alam lama – kelamaan akan semakin menipis. Maka dari itu perlu adanya kebijakan tentang energi terbarukan. Energi terbarukan yaitu energi yang dapat diperoleh berulang – ulang dan bersifat berkelanjutan. Salah satu energi terbarukan yaitu energi yang diperoleh dari angin. Maka dari itu dibuat penelitian dengan tujuan untuk mengetahui unjuk kerja dari variasi masing – masing kecepatan angin dan variasi berat sudu seperti unjuk kerja rpm, torsi, daya kincir mekanis, daya listrik, serta mengetahui nilai tip speed ratio dan koefisien daya dari kincir angin tersebut. Model kincir angin yang diteliti adalah kincir angin propeler tiga sudu berbahan komposit, berdiameter 1 m, dengan variasi berat sudu. Kemudian desain sudu yang digunakan adalah desain bilah dari potongan pipa pvc 8 inchi. Sedangkan untuk mekanisme pembebanan (dump load), pada sistem kincir angin yaitu menggunakan beban lampu pijar sebanyak 21 buah, dengan pemasangan generator DC magnet permanen pada poros kincir angin. Sedangkan untuk mendapat variasi kecepatan angin rata – rata 5 m/s dan 7 m/s maka kincir angin diletakan di depan blower 15 HP 1450 rpm. Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma. Dari hasil penelitian ini, kincir angin propeler tiga sudu menghasilkan putaran poros kincir terbesar adalah 414 rpm pada variasi berat sudu 0,24 kg dengan kecepatan angin rata – rata 7 m/s, beban torsi terbesar yang dihasilkan adalah 0,81 N.m pada berat sudu 0,24 kg dengan kecepatan angin 7 m/s, daya kincir mekanis terbesar yang dihasilkan adalah 25,80 watt pada berat sudu 0,24 kg dengan kecepatan angin 7 m/s, daya listrik terbesar yang dihasilkan adalah 18,22 watt pada berat sudu 0,20 kg dengan kecepatan angin 7 m/s, koefisien daya maksimal yang dihasilkan adalah 21,85 % dengan nilai tip speed ratio sebesar 2,45 pada variasi berat sudu 0,20 kg pada kecepatan angin 5 m/s. Kata kunci : Kincir angin sumbu horisontal, propeler, koefisien daya, tip speed ratio. vi

(8) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI ABSTRACT The need of energy in Indonesia in this modern era has become a major necessity for people. One of the most used energy in daily life is electricity. However, the resources are getting scarce. As a result, there should be the policy of renewable energy. Renewable energy is the energy that can be repeatedly collected and is sustainable. One of the renewable energy is the energy which is collected from wind. Therefore, the research was conducted in order to assess the performance of each wind speed variation and heavy blade variation as the performances of rpm, torque, mechanical turbine power, electricity power, also knowing tip speed ratio value and coefficient of power of the wind turbine. The model of wind turbine which is examined in this research is a three – blade propeller wind turbine made of composite, with diameter of 1 m, with weight blade variation. The used blade design is blade design from 8 inch – PVC pipe pieces. As for the dump load of wind turbine system, the researcher used 21 incandescent light bulbs by installing permanent magnet DC generator on the wind turbine’s axis. As for obtaining average wind speed variation 5 m/s, and 7 m/s then wind turbine is placed in front of the 15 HP 1450 rpm blower. This research was conducted in Laboratorium Konversi Energi in Sanata Dharma University. From this research, a three – blade propeller wind turbine produces the biggest axis rotation which is 414 rpm on 0,24 kg weight blade with average wind speed 7 m/s. The biggest torque load produced is 0,81 N.m on 0,24 kg weight blade and average wind speed 7 m/s. The biggest mechanic power produced is 25,80 watt on 0,24 kg heavy blade variation and wind speed 7 m/s. The biggest electricity power produced is 18,22 watt on weight blade and wind speed 7 m/s. The maximum coefficient of power produced is 21,85% with tip speed ratio point of 2,45 on 0,20 kg weight blade variation and wind speed 5 m/s. Keyword: horizontal wind turbine, propeller, coefficient of power, tip speed ratio. vii

(9) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI KATA PENGANTAR Dengan mengucap puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan anugerah-Nya yang telah memberi kesempatan bagi penulis untuk dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul “Unjuk Kerja Kincir Angin Poros Horizontal Tiga Sudu Berbahan Komposit Diameter 1 m Dengan Variasi Berat Sudu”. 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 jenis sumbu horizontal. 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, Univesitas Sanata Dharma Yogyakarta. 2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin. 3. Ir. Rines, M.T selaku Dosen Pembimbing Akademik. 4. Doddy Purwadianto, S.T.,M.T selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir. 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. Petrus Sumedi dan Brigita Ambar Widawati selaku orang tua, yang selalu mendukung secara material dan lain-lain kepada penulis. 8. Danan Pamungkas dan Adi Susanto selaku teman satu tim pembuatan alat penelitian. 9. Sahabat dan rekan – rekan mahasiswa Teknik Mesin, angkatan 2014 khususnya, yang telah memberi saran, kritik dan dukungan kepada penulis dalam penyelesaian laporan tugas akhir 10. Semua pihak yang tidak disebut satu persatu yang telah berperan serta membantu penulis untuk dapat meyelesaikan laporan tugas akhhir. viii

(10) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(11) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR ISI Halaman Judul ................................................................................................................... i Titlle Page ......................................................................................................................... ii INTISARI ..........................................................................................................................vi ABSTRACT .....................................................................................................................vii KATA PENGANTAR ...................................................................................................viii DAFTAR ISI..................................................................................................................... x DAFTAR GRAFIK ........................................................................................................ xiii DAFTAR TABEL .......................................................................................................... xiv DAFTAR SIMBOL........................................................................................................ xvi BAB I ................................................................................................................................. 1 PENDAHULUAN............................................................................................................ 1 1.1 Latar Belakang Masalah ........................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah .................................................................................... 4 1.3 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 4 1.4 Batasan Masalah ....................................................................................... 4 1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................... 5 BAB II................................................................................................................................ 6 DASAR TEORI ................................................................................................................ 6 2.1 Energi angin dan potensi angin di Indonesia ............................................ 6 2.2 Jenis-jenis Angin ...................................................................................... 8 2.2.1 Angin Darat........................................................................................... 8 2.2.2 Angin Laut ............................................................................................ 8 2.2.3 Angin Gunung....................................................................................... 9 2.2.4 Angin Lembah .................................................................................... 10 2.3 Kincir Angin ....................................................................................... 10 2.3.1 Kincir Angin Poros Horizontal ........................................................... 12 2.3.2 Kincir Angin Poros Vertikal ............................................................... 14 2.4 Rumus Perhitungan ................................................................................ 15 2.4.1 Energi Kinetik ..................................................................................... 15 2.4.2 Daya Angin ......................................................................................... 16 2.4.3 Torsi .................................................................................................... 17 2.4.4 Daya Kincir Angin .............................................................................. 17 x

(12) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2.4.5 Tip Speed Ratio .................................................................................. 18 2.4.6 Koefisien Daya ................................................................................... 18 2.5 Komposit ................................................................................................ 19 2.5.1 Definisi komposit................................................................................ 19 2.5.2 Properti Komposit ............................................................................... 20 2.5.3 Klasifikasi Komposit ............................................................................... 20 a. Komposit Matrik Polimer (polymer Matrix Composites – PMC) ...... 21 b. Komposit Matrik Logam ( Metal Matrix Composites – MMC) ......... 22 c. Komposit Matrik Keramik ( Ceramic Matrix Composites – CMC ) .. 23 2.6 Serat ........................................................................................................ 29 2.6.1 Serat Alami ......................................................................................... 30 2.6.2 Serat Sintetis ....................................................................................... 30 2.6.3 Serat kaca ............................................................................................ 30 BAB III ............................................................................................................................ 34 METODE PENELITIAN .............................................................................................. 34 3.1 Diagram penelitian ................................................................................. 34 3.2 Alat dan Bahan ....................................................................................... 35 3.2.1 Sudu kincir angin..................................................................................... 35 3.2.2 Dudukan sudu .......................................................................................... 36 3.2.3 Fan blower. .............................................................................................. 37 3.2.4 Tachometer. ............................................................................................. 37 3.4.5 Timbangan digital.................................................................................... 38 3.2.6 Anemometer. ........................................................................................... 39 3.2.7 Voltmeter. ................................................................................................ 39 3.2.8 Amperemeter. .......................................................................................... 40 3.2.9. Potensio............................................................................................... 40 3.2.10. Lampu pijar ......................................................................................... 41 3.2.11. Pembebanan. ....................................................................................... 41 3.3 Desain Sudu ............................................................................................ 42 3.4 Pembuatan sudu atau Blade Kincir Angin ............................................. 42 3.4.1 Alat dan Bahan.................................................................................... 42 3.4.2 Proses Pembuatan Sudu atau Blade .................................................... 43 3.5 Langkah Penelitian ................................................................................. 49 xi

(13) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI BAB IV ............................................................................................................................ 51 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN ................................................................ 51 4.1. Data hasil pengujian ............................................................................... 51 4.2 Pengolahan data dan perhitungan ........................................................... 55 4.2.1 Perhitungan daya angin ....................................................................... 56 4.2.2 Perhitungan torsi ................................................................................. 56 4.2.3 Perhitungan daya kincir mekanis ........................................................ 56 4.2.5 Perhitungan tip speed ratio (tsr) ......................................................... 57 4.2.6 Perhitungan koefisien daya (cp) ......................................................... 57 4.3 Data hasil perhitungan ............................................................................ 58 4.4 Grafik hasil perhitungan ......................................................................... 64 BAB V ............................................................................................................................. 72 KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................................... 72 5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 72 5.2 Saran. ...................................................................................................... 73 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................... 74 LAMPIRAN .................................................................................................................... 75 xii

(14) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR GRAFIK Grafik 4. 1 Grafik hubungan antara putaran poros kincir dengan torsi ................ 65 Grafik 4. 2 Grafik hubungan antara daya mekanis (Pout) dengan torsi (T) ........... 66 Grafik 4. 3 Grafik hubungan antara daya listrik (Watt) dengan torsi (T) ............. 67 Grafik 4. 4 Grafik hubungan antara putaran poros kincir (n) dan torsi (T) .......... 68 Grafik 4. 5 Grafik hubungan antara daya mekanis Pout Watt dan torsi (T) ........... 69 Grafik 4. 6 Grafik hubungan antara daya listrik (Watt) dan torsi (T) ................... 70 Grafik 4. 7 Grafik hubungan koefisien daya (Cp%) dengan tip speed ratio (tsr) . 71 xiii

(15) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR TABEL Tabel 1. 1. Penyediaan Energi Listrik di Indonesia ................................................ 3 Tabel 2. 1. Tingkat Kecepatan Angin 10 meter di atas Permukaan Tanah ............. 7 Tabel 2. 2 Pengelompokan Titik Angin Menurut Kecepatannya ............................ 7 Tabel 3. 1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu……………………………………..43 Tabel 4. 1 Data pengujian tiga sudu dengan variasi berat 0.20 kg dan kecepatan 5 m/s………………………………………………………………………………..51 Tabel 4. 2 Data pengujian tiga sudu dengan variasi berat 0.24 kg dan kecepatan 5 m/s ......................................................................................................................... 52 Tabel 4. 3 Data pengujian tiga sudu dengan variasi berat 0.33 kg dan kecepatan 5 m/s ......................................................................................................................... 52 Tabel 4. 4 Data pengujian tiga sudu dengan variasi berat 0.20 kg dan kecepatan angin 7 m/s ............................................................................................................ 53 Tabel 4. 5 Data pengujian tiga sudu dengan variasi berat 0.24 kg dan kecepatan angin 7 m/s ............................................................................................................ 54 Tabel 4. 6 Data pengujian tiga sudu dengan variasi berat 0.33 kg dan kecepatan angin 7 m/s ............................................................................................................ 55 Tabel 4. 7 Data perhitungan tiga sudu dengan variasi berat 0.20 kg dan kecepatan angin 5 m/s ............................................................................................................ 58 Tabel 4. 8 Data perhitungan tiga sudu dengan variasi berat 0.24 kg dan kecepatan angin 5 m/s ............................................................................................................ 59 Tabel 4. 9 Data perhitungan tiga sudu dengan variasi berat 0.33kg dan kecepatan angin 5 m/s ............................................................................................................ 60 Tabel 4. 10 Data perhitungan tiga sudu dengan variasi berat 0.20 kg dan kecepatan angin 7 m/s ............................................................................................................ 61 Tabel 4. 11 Data perhitungan tiga sudu dengan variasi berat 0.24 kg dan kecepatan angin 7 m/s ............................................................................................................ 62 Tabel 4. 12 Data perhitungan tiga sudu dengan variasi berat 0.33 kg dan kecepatan angin 7 m/s ............................................................................................................ 63 xiv

(16) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR GAMBAR Gambar 1. 1 Skema rancangan pembangkit listrik tenaga angin skala rumahan .... 1 Gambar 2. 1 Siklus Angin Darat ............................................................................. 8 Gambar 2. 2 Siklus Terjadinya Angin Laut ............................................................ 9 Gambar 2. 3 Siklus Terjadinya Angin Gunung ..................................................... 10 Gambar 2. 4 Sketsa Kincir Angin Pembangkit Listrik Sederhana ........................ 12 Gambar 2. 5 Kincir Angin Sumbu Horizontal ...................................................... 13 Gambar 2. 6 Jenis-Jenis Kincir Angin Sumbu Vertikal ........................................ 14 Gambar 2. 7 Grafik Hubungan Antara Koefisiensi Daya dengan Tip Speed dari berbagai jenis Kincir Angin .................................................................................. 19 Gambar 2. 8 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Matriksnya................................ 21 Gambar 2. 9 Pembagian komposit berdasarkan penguatnya ................................ 24 Gambar 2. 10 Ilustrasi komposit berdasarkan penguatnya ................................... 25 Gambar 2. 11 a. Flat flakes sebagai penguat (flakes composites) b. Fillers sebagai penguat (filler composite) ..................................................................................... 26 Gambar 2. 12 Tipe Serat pada Komposit .............................................................. 28 Gambar 2. 13 Tipe Discontinuous Fiber ............................................................... 29 Gambar 2. 14 Serat Kaca ...................................................................................... 32 Gambar 2. 15 Jenis-Jenis Serat Alami .................................................................. 32 Gambar 2. 16 Jenis Serat Buatan .......................................................................... 33 Gambar 3. 1 Blade atau Sudu................................................................................ 36 Gambar 3. 2 Dudukan Sudu .................................................................................. 36 Gambar 3. 3 Fan Blower ....................................................................................... 37 Gambar 3. 4 Tachometer ....................................................................................... 38 Gambar 3. 5 Timbangan Digital Gantung ............................................................. 38 Gambar 3. 6 Anemometer ..................................................................................... 39 Gambar 3. 7 Voltmeter .......................................................................................... 39 Gambar 3. 8 Amperemeter .................................................................................... 40 Gambar 3. 9 Potensio ............................................................................................ 40 Gambar 3. 10 Lampu Pijar .................................................................................... 41 Gambar 3. 11 Skema Pembebanan........................................................................ 41 Gambar 3. 12 Desain Sudu.................................................................................... 42 Gambar 3. 13 Pemotongan Pipa ............................................................................ 44 Gambar 3. 14 Pembuatan Mal Cetakan dari Kertas .............................................. 44 Gambar 3. 15 Membentuk Pipa dengan Kertas .................................................... 45 Gambar 3. 16 Pelapisan Cetakan dengan Plester .................................................. 46 Gambar 3. 17 Proses Pencampuran Resin dan Hardener ...................................... 47 Gambar 3. 18 Skema Penelitian ............................................................................ 49 xv

(17) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR SIMBOL Ek : Energi kinetik m : Massa (kg) v : Kecepatan angin ṁ : Massa udara yang mengalir pada satuan waktu (kg/s) ρ : Massa jenis udara (kg/s) A : Luas penampang sudu (m2) Vt : Kecepatan ujung sudu ω : Kecepatan sudut (rad/s) r : Jari - jari kincir (m) n : Putaran poros kincir tiap menit (rpm) 𝑃𝑜𝑢𝑡 : Daya yang dihasilkan oleh kincir angin Cp : Koefisien daya, % Pin : Daya yang disediakan oleh angin F : Gaya pengimbang T : torsi (N.m) tsr : tip speed ratio xvi

(18) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Maasalah Kebutuhan manusia akan pasokan energi semakin meningkat maka pasokan bahan bakar yang semakin lama semakin menipis dan ini membuat setiap negara berlomba-lomba untuk menciptakan energi alternatif untuk menggantikan energi yang tidak dapat diperbaharui. Salah satu energi alternatif yang mulai dikembangkan adalah energi angin, energi angin merupakan salah satu sumber energi yang tidak akan habis. Energi angin digunakan sebagai alternatif untuk pembangkit listrik, pembangkit listrik energi angin adalah suatu pembangkit listrik yang menggunakan angin sebagai sumber energi untuk menghasilkan listrik. Pembangkit ini dapat mengkonversi energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan kincir angin. Sistem pembangkit listrik menggunakan angin sebagai sumber energi merupakan sistem alternatif yang berkembang pesat, karena angin merupakan salah satu energi yang tidak tidak terbatas di alam. Gambar 1. 1 Skema rancangan pembangkit listrik tenaga angin skala rumahan (Skema rancangan pembangkit listrik tenaga angin skala rumahan, 2013) 1

(19) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Listrik adalah suatu energi, bahkan energi listrik begitu memegang peranan penting bagi kehidupan kita. Listrik adalah suatu muatan yang terdiri dari muatan positif dan muatan negatif. Arus listrik merupakan muatan listrik yang bergerak dari tempat yang berpotensial tinggi ke tempat berpotensial rendah, melewati suatu penghantar listrik. Media penghantar listrik salah satunya ialah media yang terbuat dari bahan logam, yaitu elktron bebas berpindah dari satu atom ke atom logam berikutnya, seddangkan pada media air elektron dibawa oleh elektrolit yang terkandung dalam media air tersebut (Kasman, 2014). Kebutuhan energi listrik tersebut diharapkan dapat dipenuhi oleh pusatpusat pembangkit listrik baik dibangun oleh pemerintah maupun non-pemerintah sebagai ilustrasi pada tahun 1990 kebutuhan energi listrik sebesar 51.919 GWh telah dipenuhi oleh seluruh pusat pembangkit listrik yang ada dengan kapasitas daya terpasang sekitar 22.000 MW. Sehingga pada tahun 2010 dari kebutuhan energi listrik, yang diramalkan mencapai 258.747 GWh per tahun di harapkan dapat dipenuhi oleh sistem suplai energi listrik dengan kapasitas total sebesar 68.760 MW, yang komposisi sumber daya energinya seperti diperlihatkan dalam tabel dibawah 2

(20) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Tabel 1. 1. Penyediaan Energi Listrik di Indonesia 1990 2000 2010 Sumber Energi MW persen MW persen MW persen Batubara 1.930 8.8 10.750 28.4 28.050 35.3 Gas 3.530 16.0 7.080 18.7 14.760 21.5 Minyak 2.210 10.0 1.950 5.2 320 0.5 Solar 11.020 50.1 9.410 24.8 4.060 5.9 Panas Bumi 170 0.8 500 1.3 430 0.6 Air 2.850 13.0 7.720 20.4 10.310 15.0 Biomass 270 1.2 290 0.8 460 0.7 Lain-lain 20 0.1 160 0.4 370 0.5 Total 22.000 100.0 37.860 100.0 68.760 100.0 Energi alternatif yang dapat diperbaharui, yaitu mataharri, angin dan air sumber energi tersebut adalah sumber energi yang dapat diperbaharui untuk itu penulis ingin mengembangkan energi terbarukan dan konversi energi khususnya pada energi angin dengan mengembangkan design kincir yang sudah ada saat ini yang sesuai dengan kondisi angin yang berada di Indonesia. Penulis akan melakukan penelitian pada kincir angin horizontal dengan tiga variasi berat yang berbeda dan mengunakan tiga sudut. 3

(21) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 1.2 Rumusan Masalah Masalah yang dirumuskan dalam penelitian ini adalah : 1. Angin merupakan sumber energi yang tidak akan habis, hingga saat ini angin belum dimanfaakan secara maksimal meski memiliki potensi yang baik. 2. Dalam pengembangan kincir angin ini tentunya diperlukan penilitian. 3. Dalam pembuatan kincir angin penulis menggunakan bahan komposit untuk pembuatan sudu. 1.3 Tujuan Penelitian 1. Membuat sudu kincir angin poros horizontal tiga sudu berbahan komposit dengan diameter 1 meter, dengan tiga variasi berat sudu. 2. Mengetahui unjuk kerja dari kincir angin poros horizontal meliputi : torsi, putaran kincir dan daya mekanis 3. Mengetahui nilai coefisien performance (Cp) dan tip speed ratio (tsr) dari kincir angin poros horizontal dua sudu bahan komposit 1.4 Batasan Masalah 1. Kincir angin poros horizontal dibuat dengan bahan komposit dengan diameter 1 m, lebar maksimum 16 cm dengan jarak 20 cm dari pusat poros, dengan desain kelengkungan sudu menggunakan pipa pvc 8 inch 2. Kincir angin menggunakan tiga sudu. 3. Variasi berat sudu yaitu 0.20 kg, 0.24 kg, 0.33 kg ` 4

(22) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 4. Penelitian dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma. 5. Penelitian kincir angin menggunakan dua variasi kecepatan angin 5m/s dan 7m/s. 6. Penelitian menggunakan fan blower, tachometer, timbangan digital, anemometer, voltmeter, amperemeter. 1.5 Manfaat Penelitian 1. Kincir angin merupakan salah satu energi alternatif yang dapat dimanfaatkan untuk pemanfaatan energi terbarukan. 2. Pengembangan kincir angin ini dapat memenuhi kebutuhan listrik masyarakat dan sangat mudah untuk diproduksi. 3. Dapat mengetahui berat ideal sudu pada kincir angin poros horizontal berdiameter 1 m. 5

(23) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI BAB II DASAR TEORI 2.1 Energi angin dan potensi angin di Indonesia Angin merupakan udara yang berhembus dari suhu tinggi ke suhu rendah akibat adanya perbedaan temperature atmosfer. Perbedaan temperature pada lokasi yang berbeda (garis lintang) dari bumi yang disebabkan penyinaran matahari yang tidak merata. Faktanya, atmosfer merupakan suatu mesin termodinamika yang besar dimana bagian dari energi yang datang dirubah menjadi energi kinetis secara mekanis dari masa udara yang bergerak. sekitar 2% dari sinar matahari yang mengalir ke bumi diubah menjadi tenaga angin, yang mana hasil akhirnya berubah menjadi panas dikarenakan gesekan dengan lapisan batas atmosfer (Baafai, 2011). Proses pemanfaatan energi angin dilakukan melalui dua tahapan konversi energi, pertama aliran angin akan menggerakkan rotor (baling-baling) yang menyebabkan rotor berputar selaras dengan angin yang bertiup, kemudian putaran dari rotordihubungkan kegenerator, dari generator inilah dihasilkan arus listrik. Jadi proses tahapan konversi energi bermula dari energi kinetik angin menjadi energi mekanik kemudian menjadi energi listrik besar-kecilnya energi listrik dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu rotor, kecepatan angin dan jenis generator. Syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik dengan kincir angin berdiameter 1 m dapat dilihat pada tingkatan keceptan angin 10 meter dari permukaan tanah. 6

(24) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Tabel 2. 1. Tingkat Kecepatan Angin 10 meter di atas Permukaan Tanah Indonesia merupakan salah satu negara yang mempunyau potensi angin yang cukup baik, banyak daerah di Indonesia yang mempunyai kecepatan angin yang cukup tinggi dan bisa dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga angin Tabel 2. 2 Pengelompokan Titik Angin Menurut Kecepatannya (sumber : www.energy-indonesia.com) Dari tabel diatas merupakan pengelompokan titik angin menurut kecepatannya, yang cocok untuk mendirikan kincir angin pembangkit listrik tenaga angin berbahan kompos. 7

(25) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2.2 Jenis-jenis Angin Jenis-jenis angin dibedakan menjadi 4 : 2.2.1 Angin Darat Angin Darat adalah angin yang terjadi pada malam hari ditepian laut dan disepanjang garis pantai diseluruh dunia. Hal ini terjadi disebabkan karena udara diatas daaratan mengalami pendinginan lebih cepat dibandingkan dengan udara diatas permukaan laut, sehingga tekanan udara diatas permukaan laut lebih rrendah dibandingkan diatas daratan. Udara yang lebih dingin dan bertekanan lebih tinggi akan berhembus dari daratan ke perairan di malam hari dan inilah yang menyebabkan munculnya angin darat. Contoh gambar siklus angin darat. Gambar 2. 1 Siklus Angin Darat (Sumber : www.cuacajateng.com) 2.2.2 Angin Laut Angin laut adalah angin yanng terjadi pada waktu siang hari di sepanjang tepian laut dan di sepanjang garis-garis pantai diseluruh dunia. Angin ini bergerak 8

(26) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI dari laut atau danau menuju daratan. Hal ini dikarenakan udara diatas daratan mengalami pemanasan lebih cepat dibandingkan udara dipermukaan laut. Sehingga tekanan diatas daratan lebih rendah dibandingkan dengan dengan permukaan laut. Selama udara hangat diatas daratan bergerak naik keatas, udara yang lebih dingin dari permukaan laut yang bertekanan lebih tinggi akan berhembus ke daratan yang tekanannya lebih rendah dan hembusan angin tersebut dikenal sebagai angin laut. Gambar 2. 2 Siklus Terjadinya Angin Laut (Sumber : www.cuacajateng.com) 2.2.3 Angin Gunung Angin gunung adalah angin yang terjadi pada waktu malam hari di area pegunungan di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari gunung menuju lembah. Hal ini terjadi karena udara diatas gunung mengalami pendinginan lebih cepat dibandingkan diatas permukaan lembah, sehingga tekanan udara diatas permukaan lembah lebih rendah dibandingkan dengan tekanan udara diatas gunung. 9

(27) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 2. 3 Siklus Terjadinya Angin Gunung (Sumber : http://www.konsepgeografi.net/2016/01/angin-gunung-dan-anginlembah.html) 2.2.4 Angin Lembah Angin lembah adalah angin yang terjadi pada waktu siang hari di kawasan pegunungan diseluruh dunia. Angin ini berhembus dari lembah menuju gunung. Hal ini terjadi dikarenakan udara diatas gunung mengalami pemanasan lebih cepat dibandingkan lembah, sehingga tekanan udara diatas permukaan gunung lebih rendah dibandingkan diatas permukaan lembah. Gambar siklus terjadinya angin lembah pada Gambar 2.3 diatas. 2.3 Kincir Angin Kincir angin adalah kincir angin yang digunakan untuk membangkitakan tenaga listrik. Kincir angin ini pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi kebutuhan para petani untuk menggiling padi, keperluan irigasi dll. Kincir angin terlebih dahulu banyak digunakan di Denmark, Belanda, dan negara-negara Eropa lainnya kincir angin ini lebih dikenal denga sebutan windmill. 10

(28) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Kini kincir angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi energi dan mengunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui yaitu angin. Walaupun sampai saat ini pengunaan kincir angin masih belum dapat menyaingi pembangkit listrik konvensional (Contoh; PLTD, PLTU, dll), kincir angin masih dapat dikembangkan oleh para ilmuwan karena dalam waktu dekat manusia akan dihadapkan dengan masalah kekurangan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui (Contoh; batubara dan minyak bumi) sebagai bahan dasar untuk membangkitkan listrik. Angin adalah salah satu bentuk energi yang tersedia di alam, Pembangkit Listrik Tenaga Angin (PLTA) mengkonversi energi angin menjadi energi listrik dengan mengunakan kincir angin. Cara kerjanya cukup sederhana, energi angin memutar kincir angin, diteruskan untuk memutar rotor pada generator dibelakang bagian kincir angin, sehingga akan menghasilkan energi listrik. Energi listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dimanfaatkan (Maharwan, 2013). 11

(29) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 2. 4 Sketsa Kincir Angin Pembangkit Listrik Sederhana Beradasarkan arah porosnya,kincir angin dibedakan menjadi dua macam yaitu kincir angin poros horizontal dan kincir angin poros vertical: 2.3.1 Kincir Angin Poros Horizontal Kincir angin poros horizontal atau Horizontal axis wind Turbin (HAWT) adalah kincir angin yang mempunyai poros yang sejajarr dengan tanah dan arah poros utama sesuai dengan arah datangnya angin. Kincir ini terdiri dari sebuah menara dan kincir yang berada pada puncak menara tersebut. Poros kincir dapat berputar 360o terhadap sumbu vertikal untuk menyesuaikan arah datangnya angin. Kincir angin sumbu horizontal terdapat beberapa jenis diantaranya ditunjukkan pada gambar. 12

(30) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 2. 5 Kincir Angin Sumbu Horizontal (Sumber : http://mit.ilearning.me/kincir-angin-pembangkit-listrik/) Kelebihan kincir angin sumbu horizintal adalah : 1. Menara penyangga yang tinggi memungkinkan untuk mendapatkan angin dengan kekuatan yang lebih besar . 2. Efisiensi lebih tinggi, karena sudu selalu berputar tegak lurus dengan arah datangnya angin. 3. Dapat dibuat dengan kemampuan pitch control untuk sudu-sudunya, sehingga dapat menghindari kerusakan bila terkena badai. Kelemahan kincir angin sumbu horizintal adalah : 1. Dibutuhkan konstruksi menara penyangga yang kuat untuk menopang beban sudu, gear box, dan generator. 2. Komponen-komponen dari kincir angin seperti pada poin pertama, harus diangkat ke posisinya pada saat pemasangan. 13

(31) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3. Membutuhkan yaw control sebagai mekanisme untuk mengarahkan sudu ke arah angin. 4. Kincir angin sulit dioperasikan dekat dengan permukaan tanah karena adanya angin turbulen. 2.3.2 Kincir Angin Poros Vertikal Kincir Angin Poros Vertikal atau Vertical axis wind turbine (VAWT) adalah kincir angin yang memiliki poros tegak lurus permukaan tanah atau arah datangnya angin. Terdapat beberapa jenis kincir angin sumbu vertikal diantaranya ditunjukkan pada Gambar 2.6. Gambar 2. 6 Jenis-Jenis Kincir Angin Sumbu Vertikal (Sumber: http://benergi.com/jenis-turbin-angin-lengkap- dengan-kekurangandan-kelebihannya) Kelebihan kincir angin sumbu vertikal : 1. Kincir angin ini mudah dirawat karena letaknya yang dekat dengan permukaan tanah. 14

(32) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2. Memiliki kecepatan pengawalan angin yang rendah dibanding dengan kincir angin sumbu horizontal. 3. Kincir angin ini dapat menerima hembusan angin dari segala arah. 4. Tidak memerlukan menara yang tinggi sehingga lebih mudah dan lebih kuat. Kelemahan kincir angin sumbu vertical : 1. Memiliki kecepatan putaran kincir angin yang rendah,karena letaknya dekat dengan tanah. 2. Pada umumnya dipasang dekat dengan permukaan tanah maka kualitas angin yang diperoleh kurang baik sehingga kincir angin mudah rusak. 2.4 Rumus Perhitungan Rumus-rumus yang digunakan dalam penelitian mencari unjuk kerja kincir angin; 2.4.1 Energi Kinetik Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda yang bergerak. Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetik, sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut : 1 Ek = m . v2 2 dengan : Ek : Energi kinetik. 15 (1)

(33) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI m : Massa (kg). v : Kecepatan angin. Daya adalah energi persatuan waktu, sehingga dapat dituliskan dengan rumus sebagai berikut : 1 Pin = 𝑚̇ v2 2 (2) dengan : P : Daya angin (watt). ṁ : Massa udara yang mengalir pada satuan waktu (kg/s) dimana : ṁ=ρAv (3) dengan : ρ : Massa jenis udara (kg/s). A : Luas penampang sudu (m2) 2.4.2 Daya Angin Daya angin (𝑃𝑖𝑛 ) adalah daya yang dihasilkan oleh sudu kincir angin yang diakibatkan oleh hembusan angin. Dengan menggunakan persamaan (3) daya angin dapat dirumuskan sebagai berikut : 16

(34) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 𝑃𝑖𝑛 = 1 2 𝜌 . 𝐴 . 𝑣3 (4) dengan 𝜌 adalah massa jenis udara, 𝐴 adalah luas penampang sudu. 2.4.3 Torsi Torsi adalah gaya yang bekerja pada poros yang dihasilkan oleh gaya dorong pada sudu – sudu kincir angin. Perhitungan nilai torsi dapat dirumuskan sebagai berikut : 𝑇 = 𝐹 .ℓ (5) dengan 𝐹 adalah gaya pembebanan, dan ℓ adalah panjang lengan torsi ke poros kincir angin. 2.4.4 Daya Kincir Angin Daya kincir angin (𝑃𝑜𝑢𝑡 ) adalah daya yang dihasilkan oleh kincir angin karena putaran sudu kincir , putaran kincir angin tersebut menghasilkan energi kinetik yang kemudian dikonversikan menjadi energi listrik. Perhitungan nilai daya kincir angin dapat dirumuskan sebagai berikut : 𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑇 . 𝜔 (6) dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 adalah daya yang dihasilkan oleh kincir angin dan 𝜔 adalah kecepatan sudut. 17

(35) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2.4.5 Tip Speed Ratio Tip speed ratio adalah perbandingan antara kecepatan linear lingkaran terluar kincir dengan kecepatan angin. Perhitungan nilai tip speed ratio dapat dirumuskan sebagai berikut : 𝑡𝑠𝑟 = 𝜔. 𝑟 (7) 𝑣 dengan 𝑟 adalah jari – jari kincir angin dan 𝑣 adalah kecepatan angin. 2.4.6 Koefisien Daya Koefisien daya adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh kincir angin (𝑃𝑜𝑢𝑡 ) dengan daya yang disediakan oleh angin (𝑃𝑖𝑛 ). Perhitungan nilai koefisien daya dapat dirumuskan sebagai berikut : 𝐶𝑝 = 𝑃𝑜𝑢𝑡 𝑃𝑖𝑛 . 100% (8) Menurut ilmuwan asal Jerman, Albert Betz, efisiensi atau koefisien daya maksimal sebuah kincir angin adalah sebesar 59 %. Teori tersebut kemudian dinamakan dengan Betz limit yang grafiknya dapat dilihat pada Gambar 2.7. 18

(36) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 2. 7 Grafik Hubungan Antara Koefisiensi Daya dengan Tip Speed dari berbagai jenis Kincir Angin (Sumber : http://slideplayer.com/slide/10169610/) 2.5 Komposit Komposit adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifat kimia maupun fisiknya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut (bahan komopist). 2.5.1 Definisi komposit Definisi komposit menurut strukturnya dibagi menjadi dua. 1. Mikrostruktur : pada kristal, phase dan senyawa, bila material disusun dari dua phase atau senyawa atau lebih disebut komposit (CO paduan Fe dan C). 19

(37) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2. Makrostructur : material yang disusun dari campuran dua atau lebih penyusun makro yang berbeda dalam bentuk komposisi dan tidak larut satu dengan yang lainnya disebut komposit (definisi secara makro ini yang biasa dipakai). 2.5.2 Properti Komposit Karakteristik dari komposit ditentukan oleh : 1. Material yang menjadi penyusun komposit Karakteristik komposit ditentukan berdasarkan karakteristik material penyusun menurut rule of mixure sehingga akan berbanding secara proporsional 2. Bentuk dan penyusunan strukturaldari penyusun. Bentuk dan cara penyusunan komposit akan mempengaruhi karakteristik komposit 3. Interaksi antar penyusun Bila terjasi interaksi antar penyusun akan meningkatkan sifat dari komposit 2.5.3 Klasifikasi Komposit Berdasarkan matrik, komposit dapat diklasifikasikan kedalam tiga kelompok besar seperti yang ditunjukkan oleh gambar 2.7 20

(38) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 2. 8 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Matriksnya a. Komposit Matrik Polimer (polymer Matrix Composites – PMC) Komposit ini memiliki sifat seperti: ketangguhan yang baik, tahan simpan, kemampuan mengikuti bentuk, lebih ringan dan lain sebagainya. Keuntungan dari PMC: 1) Ringan 2) Specific strength tinggi 3) Specific stiffness ringan 4) Anisotropy Jenis polimer yang banyak digunakan: 1) Thermoplastic Thermoplastic adalah plastic yang dapat dilunakkan berulang kali (recycle) dengan menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang 21

(39) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI akan menjadi keras apabila didinginkan. Thermoplastic meleleh pada suhu tertentu, melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat balik (reversible) kepada sifat aslinya, yaitu kembali mengeras bila didinginkan. Contoh dari thermoplastic yaitu Poliester, Nylon 66, PP, PTFE, PET, Polieter sulfon, PES, dan Polieter eterketon (PEEK). 2) Thermoset Thermoset tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversible). Bila sekali pengerasan telah terjadi makan bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan yang tinggi tidak akan melunakkan thermoset melainkan akan membentuk arang dan terurai kerena sifatnya yang demikian sering digunakkan sebagai tutup ketel, seperti jenis-jenis melamin. Plastic jenis thermoset tidak begitu menarik dalam proses daur ulang karena selain sulit penangannya juga volumenya jauh lebih sedikit (sekitar 10%) dari volume jenis plastic yang bersifat termoplastik. b. Komposit Matrik Logam ( Metal Matrix Composites – MMC) Metal Matrix Composites adalah salah satu jenis komposit yang memiliki matrik logam. Material MMC mulai dikembangkan sejak tahun 1996. Pada mulanya yang diteliti adalah Continous Filamen MMC yang digunakan dalam aplikasi aerospace. Kelebihan MMC dibandingkan dengan PMC: 1) Transfer tegangan dan regangan baik. 2) Ketahanan temperature tinggi. 22

(40) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3) Tidak menyerap kelembapan. 4) Tidak mudah terbakar. 5) Kekuatan tekan dan geser yang baik. 6) Ketahanan aus dan muai ternal yang lebih baik. Kekurangan MMC: 1) Biayanya mahal. 2) Standarisasi material dan proses yang sedikit. Proses pembuatan MMC: 1) Powder metallurgy. 2) Casting/liquid ilfiltration. 3) Compocasting. 4) Squeeze casting. c. Komposit Matrik Keramik ( Ceramic Matrix Composites – CMC ) CMC merupakan material 2 fasa dengan 1 fasa berfungsi sebagai reinforcement dan 1 fasa sebagai matriks, dimana matriknya terbuat dari keramik. Reinforcement yang umum digunakkan 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 disekeliling daerah filler (penguat). Matrik yang sering digunakan pada CMC adalah: 1) Gelas anorganic 2) Keramik gelas. 23

(41) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3) Alumina. 4) Silicon Nitrida. Keuntungan dari CMC : 1) Dimensinya stabil bahkan lebih stabil daripada logam. 2) Sangat tangguh bahkan hamper sama dengan ketangguhan dari cast iron. 3) Mempunyai karakteristik permukaan yang tahan aus. 4) Unsur kimianya stabil pada temperature tinggi. 5) Tahan pada temperature tinggi (creep). Kerugian dari CMC : 1) Sulit untuk diproduksi dalam jumlah besar. 2) Relative mahal dan non-cot effective. 3) Hanya untuk aplikasi tertentu. Adapun pembagian komposit berdasarkan penguatnya dapat dilihat dari Gambar 2.9 Gambar 2. 9 Pembagian komposit berdasarkan penguatnya Dari gambar 2.9 komposit berdasarkan jenis penguatnya dapat dijelaskan sebagai berikut: 24

(42) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI a. Particulate composite, penguatnya berbentuk partikel. b. Fibre composite, penguatnya berbentuk serat. c. Structural composite, cara penggabungan material komposit. Adapun Ilustrasi dari komposit berdasarkan penguatnya dapat dilihat pada gambar 2.10 illustrasi komposit berdasarkan penguatnya. Gambar 2. 10 Ilustrasi komposit berdasarkan penguatnya a. Partikel sebagai penguat ( Particulate composite) Keuntungan komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel. 1) Kekuatan lebih seragam pada berbagai arah. 2) Dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan dan meningkatkan kekerasan material. 3) Cara penguatan dan pengerasan oleh patikulat adalah dengan menghalangi pergerakan dislokasi. Proses produksi pada komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel: 1) Metalurgi Serbuk 2) Infiltration Process 3) In-Situ Process 25

(43) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 4) Stir Casting 5) Spray Deposition Panjang partikel dibedakan menjadi dua, yaitu sebagai berikut : 1) Large particle Komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk pertikel, dimana interaksi Antara partikel dan matrik terjadi tidak dalam skala atomic atau molecular. 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). Gambar 2.11 Gambar 2. 11 a. Flat flakes sebagai penguat (flakes composites) b. Fillers sebagai penguat (filler composite) 2) Dispersion strengthenend particle a) Fraksi partikulat sangat kecil, jarang lebih dari 3%. b) Ukuran yang lebih kecil yaitu sekitar 10-250 nm. 26

(44) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI b. 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: a) Mempunyai diameter lebih kecil dari diameter bulknya (matriksnya) namun harus lebih dari bulknya. b) Harus mempunyai tensile strength yang tinggi. Parameter fiber dalam pembuatan komposit, yaitu sebagai berikut: a) Distribusi c) Orientasi b) Konsentrasi e) Ukuran d) Bentuk Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat komposit yaitu: 27

(45) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 2. 12 Tipe Serat pada Komposit a) Continuous Fiber Composite. Contiuous atau uni-directional, mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina diantara matriksnya. Jenis komposit ini paling banyak digunakan. Kekurangan tipe ini adalah lemahnya antar lapisan. Hal ini dikarenakan kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh matriksnya. b) Women Fiber Composite (bi-directional). 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 dibedakan menjadi 3, seperti yang ditunjukkan Gambar 2.13 28

(46) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 2. 13 Tipe Discontinuous Fiber 1) Aligned discontinuous fiber 2) Off-axis aligned discontinuous fiber 3) Randomly oriented discontinuous fiber. Randomly oriented discontinuous fiber merupakan komposit dengan serat pendek yang tersebar secara acak diantaranya matriknya. Tipe acak sering digunakan pada produksi dengan volume besar karena factor biaya manufakturnya yang lebih murah. Kekurangan dari jenis serat acak adalah sifat mekanik yang masih dibawah dari penguatan dengan serat lurus pada jenis serat yang sama. d) Hybrid fiber composite Hybrid fiber composite merupakan komposit gabungan Antara tipe serat lurus dengan serat acak. Pertimbangan supaya dapat mengeliminir kekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya. 2.6 Serat Serat adalah suatu jenis bahan berupa potongan-potongan komponen yang membentuk jaringan memanjang yang utuh. Serat dibagi menjadi dua kategori, yakni serat alam dan serat buatan srat alam menurut jumaeri (1977:5), yaitu “ 29

(47) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI serat yang langsung diperoleh di alam. Sedangkan serat buatan menurut jumaeri (1977:35), yaitu “ serat yang molekulnya disusun secara sengaja oleh manusia, sifat-sifat umum dari serat buatan yaituu kuat dan tahan terhadap gesekan. 2.6.1 Serat Alami Serat alami meliputi serat yang diproduksi oleh tumbuh-tumbuhan, hewan, dan proses geologis seperti pada Gambar 2.13 serat jenis ini bersifat dapat mengalami pelapukan. Serat alami dapat digolongkan ke dalam : 1. Serat tumbuhan/serat pangan biasanya tersusun atas selulosa hemiselulosa, dan kadang-kadang mengandung lignin. Contoh dari serat jenis ini yaitu katun dan kain ramie. Serat tumbuhan digunakan sebagai bahan pembuat kertas dan tekstil. Serat tumbuhan juga penting bagi nutrisi manusia. 2. Serat kayu berasal dari tumbuhan berkayu. 3. Serat hewan, umumnya tersusun atas protein tertentu. Conoh dari serat hewan yang dimanfaatkan oleh manusia adalah sutra da bulu domba (wol) 2.6.2 Serat Sintetis Serat sintetis atau serat buatan manusia umumnya berasal dari bahan petrokimia. Namun demikian ada pula serat sintetis yang dibuat dari selulosa alami seperti rayon pada Gambar 2.14 menampilkan jenis-jenis serat sintesis 2.6.3 Serat kaca Serat kaca (fiberglass) atau sering disebut dengan serat gelas adalah kaca cair yang ditarik menjadi serat tipis dengan garis tengah sekitar 0,005-0,01 mm. serat ini dapat dipintal menjadi benang atau ditenun menjadi kain yang kemudian diresapi dengan resin sehingga menjadi bahan yang kuat dan tahan korosi pada 30

(48) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 2.14 menunjukkan gambar dari serat kaca. Sifat-sifat fiber-glass sebagai berikut : a. Density cukup rendah (sekitar 2,55 g/cc) b. Tensile strenghtnya cukup tinggi (sekitar 1,8 GPa). c. Biasanya stiffnessnya rendah (70GPa). d. Stabilitas dimensinya baik. e. Tahan terhadap korosi. Keuntungan dari penggunaan fiber-glass. a. Biaya yang relative murah. b. Tahan terhadap korosi. c. Biaya lebih relative rendah dari komposit lainnya. Kerugian dari penggunaan fiber-glass yaitu sebagai berikut : a. Kekuatannya relative lebih rendah. b. Elongasinya tinggi c. Kekuatan dan beratnya sedang ( moderate ) Jenis-jenisnya Antara lain : a. E-glass b. C-glass c. S-glass 31

(49) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 2. 14 Serat Kaca Gambar 2. 15 Jenis-Jenis Serat Alami 32

(50) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 2. 16 Jenis Serat Buatan 33

(51) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Diagram penelitian Langkah kerja penelitian Mulai Pembelian alat dan bahan yang digunakan untuk pembuatan kincir angin Perancangan desain kincir angin Pembuatan sudu bahan komposit Uji coba sudu TIDAK Menentukan variabel penelitian Penngambilan data Hasil penelitian, perhitungan, pengolahan data dan pembahasan Kesimpulan dan saran Selesai 34

(52) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Ada tiga jenis perlakuan metode untuk melakukan penelitian ini, yaitu : 1. Penelitian Kepustakaan (Library Research) Penelitian keputakaan dilakukan dengan membaca literature – literature yang berhubungan dengan penulisan tugas akhir ini serta dapat dipertanggung jawabkan kebenarannya. 2. Pembuatan Alat Pembuatan alat uji kincir angin dilakukan di Laboratorium Konversi Energi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Kincir angin yang sudah jadi dipasang pada wind tunnel dan motor listrik sebagai suber tenaga untuk emutar fan blower yang menghasilkan tenaga angin untuk memutar kincir. 3. Pengamatan Secara langsung (Observasi) Metode obsevasi ini dilakukan dengan mengamati secara langsung terhadap objek yang diteliti yaitu kincir angin jenis propeller pada wind tunel. 3.2 Alat dan Bahan Model kincir angin propeler dengan bahan komposit. Kincir ini dibuat dengan diameter 1 meter. 3.2.1 Sudu kincir angin Ukuran panjang sudu kincir menentukan daerah sapuan angin yang menerima energy 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 3.1. 35

(53) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 3. 1 Blade atau Sudu 3.2.2 Dudukan sudu Dudukan sudu yang 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, 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 3.2. Gambar 3. 2 Dudukan Sudu 36

(54) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3.2.3 Fan blower. Fan blower berfungsi untuk menghisap udara memutar kincir angin, fan blower dengan power sebesar 15 Hp. Gambar 3.3 akan menunjukkan bentuk dari fan blower. Gambar 3. 3 Fan Blower 3.2.4 Tachometer. Tachometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan putaran poros kincir angin yang dinyatakan dalamsatuan rpm (rotation per minute). Jenis tachometer yang digunakan adalah digital light tachometer, cara kerjanya cukup sedherhana meliputi 3 bagian, yaitu : Sensor, pengolah data dan penampil. Gambar 3.5 menujukkan bentuk tachometer. 37

(55) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 3. 4 Tachometer 3.4.5 Timbangan digital. Timbangan digital digunakan untuk mengetahui beban generator pada saat kincir angin berputar. Gambar 3.6 menunjukkan bentuk dari Timbangan Digital yang digunakan dalam penelitian. Timbangan digital ini diletakkan pada bagian lengan generator. Gambar 3. 5 Timbangan Digital Gantung 38

(56) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3.2.6 Anemometer. Anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan angin, Gambar 3.6 menunjukkan bentuk dari anemometer. Gambar 3. 6 Anemometer 3.2.7 Voltmeter. Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan yang dihailkan kincir angin oleh setiap variasinya. Gambar Voltmeter seperti ditujukkan pada Gambar 3.7. Gambar 3. 7 Voltmeter 39

(57) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3.2.8 Amperemeter. Amperemeter digunakan untuk mengukur arus yang dihasilkan oleh kincir angin dengan setiap variasinya. Gambar amperemeter seperti ditunjukkan pada Gambar 3.8. Gambar 3. 8 Amperemeter 3.2.9. Potensio. Potensio bersfungsi untuk mengatur peningkatan atau pengurangan arus yang masuk pada lampu pembeban yang ditunjukkan pada Gambar 3.9 Gambar 3. 9 Potensio 40

(58) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3.2.10. Lampu pijar Lampu pijar ini berfungsi sebagai beban atau pengereman putaran kincir, dimana jika lampu semakin teranng maka putaran kincir akan semakin rendah. Gambar lampu pijar ditunjukkan pada Gambar 3.10 Gambar 3. 10 Lampu Pijar 3.2.11. 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 60 watt sebanyak 5 buah, lampu 40 watt sebanyak 5 buah. Gambar pembebanan lampu seperti ditunjukkan pada Gambar 3.11 SUMBER V A Beban Beban Gambar 3. 11 Skema Pembebanan 41

(59) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3.3 Desain Sudu Desain kincir angin yang dibuat seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.10. Gambar tersebut menunjukkan bahwa kincir angin yang dibuat panjang diameternya berukuran 1 m dengan lebar maksimum sudu 16 cm. Gambar 3.12 menunjukkan desain dari sudu kincir angin. Dengan kelengkungan pipa pvc 8 inch dari tampak depan Gambar 3. 12 Desain Sudu 3.4 Pembuatan sudu atau Blade Kincir Angin Pada pembuatan sudu ini ada beberapa tahapan : 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. 42

(60) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Tabel 3. 1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu ALAT BAHAN Bor Tepumg Kuas Resin penjepit Harderner Gerinda Serat gelas Amplas Isolasi Timbangan Pipa 8 inchi Kertas karton Plat besi Gunting 3.4.2 Proses Pembuatan Sudu atau Blade Dalam proses pembuatan sudu atau blade dilakukan dengan beberapa tahapan. Tahapan - tahapan pembuatan sudu seperti berikut : A. Pembuatan Cetakan Pipa : 1. Memotong pipa 8 inchi dengan panjang 50 cm. Pipa 8 inchi berfungsi sebagai mal atau cetakan dari proses pembuatan sudu kincir angin yang berbahan dari komposit. Proses memotong menggunakan gerinda dengan panjang pipa yang diinginkan adalah 50 cm. setelah pipa dipotong, kemudian pipa dibelah menjadi dua. Hal ini bertujuan pada saat 43

(61) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI pembentukan pipa dengan mal kertas agar lebih mudah dilakukan. Pipa yang digunakan adalah Pipa Wavin D 8 inchi ditunjukkan pada Gambar 3.13 Gambar 3. 13 Pemotongan Pipa 2. Membentuk Mal atau cetakan kertas Mal atau cetakan kertas mempermudah pembentukan pipa menjadisebuah sudu / blade. Mal ditempelkan pada pipa kemudian pipa ditandai sesuai mal menggunakan spidol. Ditunjukkan pada Gambar 3.14 Gambar 3. 14 Pembuatan Mal Cetakan dari Kertas 44

(62) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3. Membentuk pipa dengan mal kertas. Pipa yang telah ditandai oleh mal kertas, kemudian dipotong menggunakan gerinda. Proses pembentukan ini dilakukan secara bertahap, pemotongan di mulai dari garis mal yang mudah dipotong ditunjukkan pada Gambar 3.15 Gambar 3. 15 Membentuk Pipa dengan Kertas 4. Menghaluskan pipa. Setelah pipa yang telah dibentuk sesuai dengan bentuk dari mal kertas, kemudiantepi - tepi pipa dihaluskan menggunakan amplas. Hal ini bertujuan untuk mencapai sebuah presisi ukuran dan estetika dari pipa. B. Proses pencetakan sudu : 1. Pelapisan cetakan pipa. Setelah cetakan dari pipa telah siap, kemudian dilanjutkan pada tahap dua yaitu pembuatan sudu atau blade. Sebelum perpaduan dari resin dan hardener dioleskan dipermukaan cetakan. Mal pipa dilapisi dengan plester. Hal ini 45

(63) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI bertujuan agar sudu yang sudah jadi tidak menempel pada cetakan dan mempermudah untuk melepas sudu dari cetakan ditunjukkan pada gambar 3.16 Gambar 3. 16 Pelapisan Cetakan dengan Plester 2. Pencampuran Resin dan Harderner. Pencampuran resin dan harderner dilakukan dengan perbandingan 5 : 1. Resin berfungsi untuk mengeraskan campuran, hardener adalah bahan yang dikeraskan. Pencampuran kedua bahan seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.17 46

(64) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 3. 17 Proses Pencampuran Resin dan Hardener 3. Pembuatan Sudu atau Blade. Dalam membuat sudu dengan bahan komposit yang terdiri dari Resin, Hardener dan Serat Glass. Proses pembuatan sudu atau blade dilakukan secara berulang dan cepat. Karena saya mengharapkan sebuah sudu yang jadi nantinya terdiri dari beberapa lapis glass sesuasi variasi yang ditentukan. Diantara lapisan kedua dan ketiga serat glass diberikan sebuah plat besi 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 isolasi menggunakan kuas. b. Menempelkan lapisan pertama serat gelas pada cetakan yang telah dioleskan campuran resin dan harderner. 47

(65) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI c. Mengoleskan campuran resin dan harderner pada lapisan serat glass pertama d. Menempelkan serat glass untuk lapisan kedua. e. Mengoleskan campuran resin dan harderner pada lapisan serat glass kedua. f. Menempelkan plat besi diantara lapisan kedua dan ketiga serat glass. g. Menempelkan lapisan ketiga serat glass. h. Mengoleskan campuran resin dan harderner pada lapisan ketiga serat glass. i. Menempelkan cetakan setelah dioles lapisan ketiga j. Setelah itu cetakan dijepit dengan penjepit. Penjepitan dilakukan agar tidak ada gelembung udara pada proses pencetakan. 4. Pengeringan Sudu atau Blade. Setelah proses pembuatan sudu selesai dilakukan, kemudian sudu atau blade dikeringkan dengan cara dijemur dibawah matahari. Proses pengeringan yang dilakukan dibawah matahari memerlukan waktu 2 – 3 hari. 5. Finishing Sudu atau Blade. Proses finishing sudu atau blade meliputi : pemotongan, penghalusan, pengurangan berat sudu. Yang dimaksud pengurangan berat sudu adalah menyamakan berat sudu menjadi 200 gram menggunakan timbangan duduk digital. 48

(66) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 6. Pembuatan Lubang Baut. Pembuatan lubang pada sudu dilakukan menggunakan bor dengan diameter lubang baut 10mm. 3.5 Langkah Penelitian Gambar 3. 18 Skema Penelitian Langkah yang dilakukan sebelum pengembilan data penelitian adalah pemasangan kincir angin di depan fan blower, pemasangan komponen poros penhubung kincir angin dengan sistem pembebanan lampu yang berada dibagian belakang kincir angin. Proses pengambilan data Kecepatan Angin, Putaran Poros (rpm), tegangan, arus listrik dan pembebanan kincir angin, penelitian mengunakan 3 sudu ada beberapa hal yang perlu dilakukan yaitu : 1. Poros kincir dihubungkan dengan ekanisme pembebanan lampu. 2. Memasang Blade / Sudu pada dudukan sudu. 3. Memasang anemometer pada tiang didepan kincir angin untuk mengukur 49

(67) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI kecepatan angin. 4. Memasang timbangan digital gantung pada lengan generator. 5. Memasang generator pada poros kincir angin. 6. Merngkai pembebanan lampu pada generator. 7. Jika sudah siap, fan blower dihidupkan untuk memutar kincir angin. 8. Percobaan pertama kincir angin dua sudu dengan kecepatan angin 5 m/s, percobaan kedua kincir angin dengan kecepatan 7 m/s. 9. Untuk mengatur kecepatan angin dalam terowongan angin dengan cara memundurkan jarak gawang kincir angin terhadap fan blower agar dapat menentukan variasi kecepatan angin. 10. Bila kecepatan angin dan variasi beban telah sesuai dengan yang diinginkan, maka pengukuran dapat dilakukan dengan membaca massa pengimbang yang terukur pada timbangan digital. 11. Mengukur kecepatan angin dengan menggunakan anemometer dan kecepatan kincir angin dengan menggunakan tachometer. 12. Mengamati selama waktu yang telah ditentukan. 50

(68) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1. Data hasil pengujian Dari hasil pengujian sudu ditunjukkan pada tabel 4.1, tabel 4.2, tabel 4.3, tabel 4.4, tabel 4.5, dan tabel 4.6 Tabel 4. 1 Data pengujian tiga sudu dengan massa 0.20 kg dan kecepatan 5 m/s NO Kec.Angin rerata m/s Putaran nkincir (rpm) Gaya pengimbang F (gram) Tegangan Volt Arus Ampere 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 318 305 292 283 276 269 262 257 252 245 238 234 219 207 180 80 95 105 130 140 145 155 160 170 185 190 195 200 205 210 21 20 20 19 19 18 18 17 17 16 16 15 15 14 14 0.00 0.11 0.16 0.21 0.25 0.29 0.33 0.37 0.40 0.43 0.46 0.50 0.53 0.56 0.60 51

(69) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Tabel 4. 2 Data pengujian tiga sudu dengan massa 0.24 kg dan kecepatan 5 m/s NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Kec.Angin m/s 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 Putaran n (rpm) 283 270 264 255 246 240 234 230 225 219 210 204 197 189 Gaya F (gram) 85 100 110 120 135 140 150 155 160 165 170 175 180 185 Tegangan Volt 19.2 18.7 18.2 17.7 17.2 16.7 16.2 15.7 15.2 14.7 14.2 13.7 13.2 12.7 Arus Ampere 0.00 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.48 Tabel 4. 3 Data pengujian tiga sudu dengan massa 0.33 kg dan kecepatan 5 m/s NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Kec.Angin rerata m/s 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 Putaran nkincir (rpm) 262 250 239 232 229 226 217 213 210 202 197 192 184 176 169 160 Gaya pengimbang F (gram) 80 90 100 115 115 115 125 130 135 135 135 140 145 150 150 155 52 Tegangan Volt 16.6 16.1 15.6 15.1 14.6 14.1 13.6 13.1 12.6 12.1 11.6 11.1 10.6 10.1 9.6 9.1 Arus Ampere 0 0.07 0.09 0.11 0.14 0.16 0.18 0.19 0.21 0.22 0.24 0.25 0.26 0.28 0.29 0.3

(70) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Tabel 4. 4 Data pengujian tiga sudu dengan massa 0.20 kg dan kecepatan angin 7 m/s NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Kec.Angin rerata m/s 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 Putaran nkincir (rpm) 412 402 393 387 382 375 362 359 350 342 336 327 324 316 310 305 301 295 288 283 281 Gaya pengimbang F (gram) 90 115 125 150 160 175 190 205 210 215 235 260 265 270 285 295 300 305 310 315 320 53 Tegangan Volt 27.8 27 27 26 26 25 25 24 24 23 23 22 22 21 21 20 20 19 19 18 18 Arus Ampere 0 0.17 0.24 0.31 0.38 0.44 0.5 0.55 0.6 0.64 0.69 0.73 0.77 0.81 0.85 0.89 0.92 0.96 0.99 1.03 1.07

(71) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Tabel 4. 5 Data pengujian tiga sudu dengan massa 0.24 kg dan kecepatan angin 7 m/s NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Kec.Angin m/s rerata 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 Putaran nkincir (rpm) 414 395 386 375 367 359 343 337 332 325 320 313 305 294 283 274 263 229 Gaya F (gram) pengimbang 80 125 145 175 190 210 215 225 245 265 280 290 305 315 325 335 345 345 54 Tegangan Volt 27.6 27 27 26 26 25 25 24 24 23 23 22 22 21 21 20 20 19 Arus Ampere 0 0.19 0.32 0.43 0.55 0.63 0.7 0.78 0.86 0.93 0.99 1.05 1.13 1.18 1.24 1.29 1.35 1.40

(72) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Tabel 4. 6 Data pengujian tiga sudu dengan massa 0.33 kg dan kecepatan angin 7 m/s NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Kec.Angin rerata m/s 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 Putaran kincir n (rpm) 397 373 365 356 350 345 340 334 328 325 321 314 309 302 296 293 287 283 278 274 266 260 256 247 242 240 Gaya pengimbang F (gram) 95 115 135 140 150 155 165 170 180 185 195 200 205 210 215 220 225 230 240 245 250 255 265 275 280 285 Tegangan Volt 27 26 26 25 25 24 24 23 23 22 22 21 21 20 20 19 19 18 18 17 17 16 16 15 15 14 Arus Ampere 0 0.15 0.23 0.29 0.34 0.39 0.43 0.47 0.51 0.55 0.59 0.63 0.66 0.69 0.73 0.76 0.79 0.83 0.86 0.90 0.95 0.99 1.02 1.06 1.11 1.14 4.2 Pengolahan data dan perhitungan Dalam pengolahan data yang digunakan beberapa asumsi untuk mempermudah pengolahan dan perhitungan data sebagai berikut : a. Percepatan gravitasi bumi (ɡ) = 9,81 m/s2 b. Massa jenis udara (ρ) = 1,18 kg/m3 c. Luas penampang (Α) = 0,785 m2 55

(73) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 4.2.1 Perhitungan daya angin Sebagai contoh perhitungan di bawah ini menggunakan data pengujian kincir angin dua sudu variasi berat 0,20 kg dan kecepatan angin 5 m/s. maka diketahui bahwa massa jenis udara (ρ) = 1,18 kg / m3, luas penampang (Α) = 0,785 m2 dan kecepatan angin (v) = 5 m/s. Sehingga dapat dihitung angin sebesar: Pin = ½ ρ A v3 Pin = ½ × 1,18 × 0,785 × 53 Pin = 58 Watt Jadi daya angin yang dihasilkan sebesar 58 Watt. 4.2.2 Perhitungan torsi Sebagai contoh perhitungan diambil dari pengujian yang dilkukan besar torsi dapat kita hitung. Diambil dari tabel 4.7 pada pengujian kesebelas. Dari data yang diperoleh besaran gaya (F) = 1,86 N dan jarak lengan torsi ke poros sebesar 0,27 m, maka torsi dapat dihitung : T=F×l T = 1,86 × 0,27 T = 0,50 N.m Jadi torsi yang dihasilkan sebesar 0,50 N.m. 4.2.3 Perhitungan daya kincir mekanis Sebagai contoh perhitungan diambil dari Tabel 4.7 pada pengujian kesebelas diperoleh putaran poros (n) sebesar 238 rpm, dan torsi yang telah diperhitungkan pada sub bab 4.2.2 sebesar (T) = 0,33 N.m, maka besarnya daya kincir dapat dihitung: Pout = T × ω Pout = 0,50 × Pout = 0,50 × 𝜋.𝑛 30 𝜋.238 30 Pout = 12,54 Watt Jadi daya kincir yang diperoleh sebesar 12,54 Watt. 56

(74) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 4.2.4 Perhitungan daya listrik Sebagai contoh perhitungan daya listrik diambil dari Tabel 4.7 pada pengujian kesebelas. Diperoleh tegangan sebesar 15,5 volt dan arus sebesar 0,46 ampere, maka daya listrik dapat dihitung : Plistrik = V × I Plistrik = 15,5 × 0,46 Plistrik = 7,13 Watt Jadi daya listrik yang dihasilkan sebesar 7,13Watt 4.2.5 Perhitungan tip speed ratio (tsr) Sebagai contoh perhitungan diambil dari Tabel 4.7 pad pengujian kesebelas diperoleh putaran poros kincir angin sebesar 238 rpm, jari – jari kincir angin sebesar (r) = 0,5 m, dan kecepatan angin sebesar 5 m/s, maka tip speed ratio dapat dihitung : tsr = 2𝜋𝑟𝑛 tsr = 2 ×3,14 ×0,5 ×238 60 𝑣 tsr = 2.45 60 ×5 Jadi tip speed ratio yang diperoleh sebesar 2,45 4.2.6 Perhitungan koefisien daya (cp) Sebagai contoh pehitungan diambil dari perhitungan diatas yakni, daya angin pada sub bab 4.2.1 sebesar 50 Watt dan daya yang dihasilkan kincir angin pada sub bab 4.2.3 sebesar 12,54 watt, maka koefisien dapat dihitung : Cp = 𝑃𝑜𝑢𝑡 Cp = 12,54 𝑃𝑖𝑛 50 × 100 % Cp = 21,65 % 57

(75) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 4.3 Data hasil perhitungan Parameter telah didapat dari penelitian diolah dengan software Microsoft Excel untuk menampilkan tabel dan grafik hubungan antara beban torsi (F) dan putaran poros kincir (n), grafik hubungan antara torsi (F) dan daya kincir mekanis (Pout), grafik hubungan antara torsi (F) dan daya listrik (Plistrik), dan grafik hubungan antara tip speed ratio (tsr) dan koefisien daya (Cp). Ditunjukkan pada Tabel 4.7 Tabel 4. 7 Data perhitungan tiga sudu dengan massa 0.20 kg dan kecepatan angin 5 m/s Gaya pengimbang N 0.78 0.93 1.03 1.28 1.37 1.42 1.52 1.57 1.67 1.81 1.86 1.91 1.96 2.01 2.06 Kecep atan sudut rad/s 33.30 31.94 30.58 29.64 28.90 28.17 27.44 26.91 26.39 25.66 24.92 24.50 22.93 21.68 18.85 Torsi N.m 0.21 0.25 0.28 0.34 0.37 0.38 0.41 0.42 0.45 0.49 0.50 0.52 0.53 0.54 0.56 Daya angin Daya mekanis Pin (Watt) 58 58 58 58 58 58 58 58 58 58 58 58 58 58 58 Pout (Watt) 7.06 8.04 8.50 10.20 10.72 10.82 11.26 11.41 58 11.88 12.57 12.54 12.66 12.15 11.77 10.48 Daya Listrik Watt 0.00 2.20 3.12 3.99 4.63 5.22 5.78 6.29 6.60 6.88 7.13 7.50 7.69 7.84 8.10 Tip spee d ratio Koefisi en daya Mekani s tsr 3.33 3.19 3.06 2.96 2.89 2.82 2.74 2.69 2.64 2.57 2.49 2.45 2.29 2.17 1.88 Cp % 12.18 13.87 14.68 17.62 18.50 18.68 19.45 19.69 20.51 21.70 21.65 21.85 20.97 20.32 18.10

(76) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Tabel 4. 8 Data perhitungan tiga sudu dengan massa 0.24 kg dan kecepatan angin 5 m/s Gaya pengimbang Kecepatan sudut Torsi Daya angin Daya mekanis Daya Listrik Tip speed ratio Koefisien daya Mekanis N rad/s N.m Pin (Watt) Pout (Watt) Watt tsr Cp % 0.83 29.64 0.23 58 6.67 0.00 2.96 11.52 0.98 28.27 0.26 58 7.49 1.87 2.83 12.93 1.08 27.65 0.29 58 8.05 2.55 2.76 13.91 1.18 26.70 0.32 58 8.49 3.36 2.67 14.65 1.32 25.76 0.36 58 9.21 3.78 2.58 15.90 1.37 25.13 0.37 58 9.32 4.34 2.51 16.09 1.47 24.50 0.40 58 9.74 4.70 2.45 16.81 1.52 24.09 0.41 58 9.89 5.50 2.41 17.07 1.57 23.56 0.42 58 9.99 5.62 2.36 17.24 1.62 22.93 0.44 58 10.02 5.59 2.29 17.30 1.67 21.99 0.45 58 9.90 5.68 2.20 17.10 1.72 21.36 0.46 58 9.90 5.75 2.14 17.10 1.77 20.63 0.48 58 9.84 5.94 2.06 16.98 1.81 19.79 0.49 58 9.70 6.10 1.98 16.74 59

(77) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Tabel 4. 9 Data perhitungan tiga sudu dengan massa 0.33kg dan kecepatan angin 5 m/s Gaya pengimbang Kecepatan sudut Torsi Daya angin Daya mekanis Daya Listrik Tip speed ratio Koefisien daya Mekanis N rad/s N.m Pin (Watt) Pout (Watt) Watt tsr Cp % 0.78 27.44 0.21 58 5.81 0.00 2.74 10.04 0.88 26.18 0.24 58 6.24 1.13 2.62 10.77 0.98 25.03 0.26 58 6.63 1.40 2.50 11.44 1.13 24.29 0.30 58 7.40 1.66 2.43 12.78 1.13 23.98 0.30 58 7.30 2.04 2.40 12.61 1.13 23.67 0.30 58 7.21 2.26 2.37 12.45 1.23 22.72 0.33 58 7.52 2.45 2.27 12.99 1.28 22.31 0.34 58 7.68 2.49 2.23 13.26 1.32 21.99 0.36 58 7.86 2.65 2.20 13.58 1.32 21.15 0.36 58 7.56 2.66 2.12 13.06 1.32 20.63 0.36 58 7.38 2.78 2.06 12.74 1.37 20.11 0.37 58 7.46 2.78 2.01 12.87 1.42 19.27 0.38 58 7.40 2.76 1.93 12.78 1.47 18.43 0.40 58 7.32 2.83 1.84 12.64 1.47 17.70 0.40 58 2.78 1.77 12.14 1.52 16.76 0.41 58 2.73 1.68 11.88 60 7.03 6.88

(78) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Tabel 4. 10 Data perhitungan tiga sudu dengan massa 0.20 kg dan kecepatan angin 7 m/s Gaya pengim bang Kecepatan sudut Tor si Daya angin Daya mekanis Daya Listrik Tip speed ratio Koefisien daya Mekanis N rad/s N.m Pin (Watt) Pout (Watt) Watt tsr Cp % 0.88 43.14 0.24 159 10.28 0.00 3.08 6.47 1.13 42.10 0.30 159 12.82 4.64 3.01 8.07 1.23 41.15 0.33 159 13.63 6.43 2.94 8.57 1.47 40.53 0.40 159 16.10 8.15 2.89 10.13 1.57 40.00 0.42 159 16.95 9.80 2.86 10.67 1.72 39.27 0.46 159 18.20 11.13 2.80 11.45 1.86 37.91 0.50 159 19.08 12.40 2.71 12.00 2.01 37.59 0.54 159 20.41 13.37 2.69 12.84 2.06 36.65 0.56 159 20.39 14.28 2.62 12.83 2.11 35.81 0.57 159 20.40 14.91 2.56 12.83 2.31 35.19 0.62 159 21.90 15.73 2.51 13.78 2.55 34.24 0.69 159 23.58 16.28 2.45 14.84 2.60 33.93 0.70 159 23.82 16.79 2.42 14.98 2.65 33.09 0.72 159 23.67 17.25 2.36 14.89 2.80 32.46 0.75 159 24.51 17.68 2.32 15.42 2.89 31.94 0.78 159 24.96 18.07 2.28 15.70 2.94 31.52 0.79 159 25.05 18.22 2.25 15.76 2.99 30.89 0.81 159 24.96 18.53 2.21 15.70 3.04 30.16 0.82 159 24.76 18.61 2.15 15.58 3.09 29.64 0.83 159 24.73 18.85 2.12 15.56 3.14 29.43 0.85 159 24.94 61 19.05 2.10 15.69

(79) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Tabel 4. 11 Data perhitungan tiga sudu dengan massa 0.24 kg dan kecepatan angin 7 m/s Gaya pengimbang Kecepatan sudut Torsi Daya angin Daya mekanis Daya Listrik Tip speed ratio Koefisien daya Mekanis N rad/s N.m Pin (Watt) Pout (Watt) Watt tsr Cp % 0.78 43.35 0.21 159 9.19 0.00 3.10 5.78 1.23 41.36 0.33 159 13.70 5.15 2.95 8.62 1.42 40.42 0.38 159 15.52 8.51 2.89 9.77 1.72 39.27 0.46 159 18.20 11.22 2.80 11.45 1.86 38.43 0.50 159 19.34 14.08 2.75 12.17 2.06 37.59 0.56 159 20.91 15.81 2.69 13.16 2.11 35.92 0.57 159 20.45 17.22 2.57 12.87 2.21 35.29 0.60 159 21.03 18.80 2.52 13.23 2.40 34.77 0.65 159 22.56 20.30 2.48 14.19 2.60 34.03 0.70 159 23.89 21.48 2.43 15.03 2.75 33.51 0.74 159 24.85 22.37 2.39 15.64 2.84 32.78 0.77 159 25.18 23.21 2.34 15.84 2.99 31.94 0.81 159 25.80 24.41 2.28 16.23 3.09 30.79 0.83 159 25.69 24.90 2.20 16.16 3.19 29.64 0.86 159 25.51 25.54 2.12 16.05 3.29 28.69 0.89 159 25.46 25.93 2.05 16.02 3.38 27.54 0.91 159 25.17 26.46 1.97 15.83 3.38 23.98 0.91 159 21.91 26.74 1.71 13.79 62

(80) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Tabel 4. 12 Data perhitungan tiga sudu dengan massa 0.33 kg dan kecepatan angin 7 m/s Gaya pengimbang Kecepatan sudut Torsi Daya angin Daya mekanis Daya Listrik Tip speed ratio Koefisien daya Mekanis N rad/s N.m Pin (Watt) Pout (Watt) Watt tsr Cp % 0.93 41.57 0.25 159 10.46 0.00 2.97 6.58 1.13 39.06 0.30 159 11.90 3.92 2.79 7.49 1.32 38.22 0.36 159 13.67 5.89 2.73 8.60 1.37 37.28 0.37 159 13.82 7.28 2.66 8.70 1.47 36.65 0.40 159 14.56 8.36 2.62 9.16 1.52 36.13 0.41 159 14.83 9.40 2.58 9.33 1.62 35.60 0.44 159 15.56 10.15 2.54 9.79 1.67 34.98 0.45 159 15.75 10.86 2.50 9.91 1.77 34.35 0.48 159 16.38 11.53 2.45 10.30 1.81 34.03 0.49 159 16.68 12.16 2.43 10.49 1.91 33.62 0.52 159 17.36 12.74 2.40 10.92 1.96 32.88 0.53 159 17.42 13.29 2.35 10.96 2.01 32.36 0.54 159 17.57 13.60 2.31 11.05 2.06 31.63 0.56 159 17.59 13.87 2.26 11.07 2.11 31.00 0.57 159 17.65 14.31 2.21 11.11 2.16 30.68 0.58 159 17.88 14.52 2.19 11.25 2.21 30.05 0.60 159 17.91 14.69 2.15 11.27 2.26 29.64 0.61 159 18.05 15.02 2.12 11.36 2.35 29.11 0.64 159 18.51 15.14 2.08 11.64 2.40 28.69 0.65 159 18.62 15.39 2.05 11.71 2.45 27.86 0.66 159 18.45 15.77 1.99 11.61 2.50 27.23 0.68 159 18.39 15.94 1.94 11.57 2.60 26.81 0.70 159 18.82 15.91 1.91 11.84 2.70 25.87 0.73 159 18.84 16.01 1.85 11.85 2.75 25.34 0.74 159 18.79 16.21 1.81 11.82 2.80 25.13 0.75 159 18.97 16.07 1.80 11.94 63

(81) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 4.4 Grafik hasil perhitungan pengolahan data pada sub Bab 4.1, 4.2 dan 4..3 mendapatkan hasil grafik- grafik hubungan Antara grafik hubungan dengan putaran poros kincir (n) dan torsi (F), grafik hubungan antara daya kincir mekanis (Pout) dan torsi (F), grafik hubungan antara daya listrik (Plistrik) dengan torsi (F) dan grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) dengan tip speed ratio (tsr). Penjelasan untuk grafik diatas lebih lengkapnya dapat dilihat pada grafik berikut 4.4.1 Grafik hubungan Antara putaran kincir (n) dan torsi (T) pada tiga variasi berat sudu dengan kecepatan 5 m/s. Grafik dari data tabel 4.7, 4.8 dan 4.9 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelunya, dapat digunakan untuk membuat grafik hubungan Antara putaran poros kincir (n) dan torsi (T) pada gambar 4.1 menunjukkan bahwa nilai putaran poros kincir (n) yang dihasilkan dengan variasi berat sudu 0.20 kg sebesar 318 rpm pada torsi (T) sebesar 0,21 N.m sedangkan nilai putaran poros kincir (n) yang dihasilkan pada berat sudu 0,24 sebesar 283 rpm pada torsi (T) sebesar 0,23 N.m dan nilai puncak putaran poros kincir (n) yang dihasilkan dengan variasi berat 0,33 kg sebesar 262 pada torsi (T) sebesar 0,21 N.m. ditunjukkan pada Gambar grafik 4.1. 64

(82) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI putaran kincir (rpm) 400 300 massa 0.20kg" 200 massa 0.24kg" massa 0.33kg" 100 0 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 Torsi N.m Grafik 4. 1 Grafik hubungan antara putaran poros kincir dengan torsi pada kecepatan angin 5 m/s 4.4.2 Grafik Hubungan antara Daya Mekanis Pout (watt) dan Torsi (T) pada Tiga Variasi Berat Sudu dengan kecepatan 5 m/s Data dari tabel 4.7, 4.8 dan tabel 4.9 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya dapat digunakan untuk membuat grafik hubungan Antara daya mekanis (Pout) dan torsi (T). pada gambar 4.2 menunjukkan bahwa nilai puncak daya mekanis (Pout) yang dihasilkan dengan variasi berat sudu 0,20 kg adalah 12,66 watt pada torsi (F) sebesar 0,52 N.m sedangkan nilai puncak daya mekanis (Pout) yang dihasilkan dengan variasi berat 0,24 kg adalah 10,02 watt pada torsi (T) sebesar 0,44 N.m dan nilai puncak daya mekanis (Pout) yang dihasilkan dengan variasi berat 0,33 kg adalah 7,86 watt pada torsi (T) sebesar 0,36 N.m ditunjukkan pada Gambar grafik 4.2 65

(83) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 15 Daya Mekanis 12 massa 0.20kg" 9 massa 0.24kg" 6 massa 0.33kg" 3 0 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 Torsi N.m Grafik 4. 2 Grafik hubungan antara daya mekanis (Pout) dengan torsi (T) pada kecepatan angin 5 m/s 4.4.3 Grafik Hubungan antara Daya Listrik (Watt) dan Torsi (T) pada Tiga Variasi Berat Sudu dengan Kecepatan 5 m/s. Data dari tabel 4.7 4.8 dan tabel 4.9 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya, dapat digunakan untuk membuat grafik hubungan Antara daya listrik (Watt) dan torsi (T) pada gambar 4.3 menunjukkan bahwa nilai puncak daya listrik (Watt) yang dihasilkan dengan variasi berat sudu 0,20 kg adalah 7,50 watt pada torsi (T) sebesar 0,52 N.m sedangkan nilai puncak daya listrik (watt) yang dihasilkan dengan variasi berat 0,24 kg adalah 5,59 watt pada torsi (T) sebesar 0,44 N.m dan nilai puncak daya listrik (Watt) yang dihasilkan dengan variasi berat 0,33 kg adalah 2,65 Watt pada torsi (T) sebesar 0,36 N.m. ditunjukkan pada Gambar grafik 4.3. 66

(84) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 10 Daya listrik 8 massa 0.20kg" 6 massa 0.24kg" 4 massa 0.33kg" 2 0 0.00 0.20 0.40 0.60 Torsi N.m Grafik 4. 3 Grafik hubungan antara daya listrik (Watt) dengan torsi (T) pada kecepatan angin 5 m/s 4.4.4 Grafik hubungan Antara putaran poros kincir (n) dan torsi (T) pada Tiga variasi berat sudu dengan kecepatan 7 m/s. Grafik dari data tabel 4.10, 4.11 dan 4.12 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelunya, dapat digunakan untuk membuat grafik hubungan Antara putaran poros kincir (n) dan torsi (T) pada gambar 4.4 menunjukkan bahwa nilai putaran poros kincir (n) yang dihasilkan dengan variasi berat sudu 0.20 kg sebesar 412 rpm pada torsi (T) sebesar 0,24 N.m sedangkan nilai putaran poros kincir (n) yang dihasilkan pada berat sudu 0,24 sebesar 414 rpm pada torsi (T) sebesar 0,21 N.m dan nilai puncak putaran poros kincir (n) yang dihasilkan dengan variasi berat 0,33 kg sebesar 397 pada torsi (T) sebesar 0,25 N.m ditunjukkan pada Gambar grafik 4.4. 67

(85) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI putaram kincir (rpm) 500 400 300 massa 0.20kg" 200 massa 0.24kg" massa 0.33kg" 100 0 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 Torsi N.m Grafik 4. 4 Grafik hubungan antara putaran poros kincir (n) dan torsi (T) pada kecepatan angin 7m/s 4.4.5 Grafik hubungan Antara daya mekanis Pout dan torsi (T) pada tiga variasi berat sudu dengan kecepatan angin 7 m/s. Data dari tabel 4.10, 4.11 dan tabel 4.12 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya dapat digunakan untuk membuat grafik hubungan Antara daya mekanis (Pout) dan torsi (T). pada gambar 4.5 menunjukkan bahwa nilai puncak daya mekanis (Pout) yang dihasilkan dengan variasi berat sudu 0,20 kg adalah 25,05 watt pada torsi (T) sebesar 0,79 N.m sedangkan nilai puncak daya mekanis (Pout) yang dihasilkan dengan variasi berat 0,24 kg adalah 25,80 watt pada torsi (T) sebesar 0,0,81 N.m dan nilai puncak daya mekanis (Pout) yang dihasilkan dengan variasi berat 0,33 kg adalah 18,97 watt pada torsi (F) sebesar 0,75 N.m ditunjukkan pada Gambar grafik 4.5. 68

(86) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 30 Daya Mekanis 25 20 15 massa 0.20kg" 10 massa 0.24kg" massa 0.33kg" 5 0 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 Torsi N.m Grafik 4. 5 Grafik hubungan antara daya mekanis Pout Watt dan torsi (T) pada kecepatan angin 7 m/s 4.4.6 Grafik hubungan Antara daya listrik (Watt) dan torsi (T) pada tiga Variasi berat sudu dengan kecepatan 7 m/s. Data dari tabel 4.10 4.11 dan tabel 4.12 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya, dapat digunakan untuk membuat grafik hubungan Antara daya listrik (Watt) dan torsi (T) pada gambar 4.6 menunjukkan bahwa nilai puncak daya listrik (Watt) yang dihasilkan dengan variasi berat sudu 0,20 kg adalah 18,22 watt pada torsi (T) sebesar 0,79 N.m sedangkan nilai puncak daya listrik (watt) yang dihasilkan dengan variasi berat 0,24 kg adalah 24,41 watt pada torsi (T) sebesar 0,81 N.m dan nilai puncak daya listrik (Watt) yang dihasilkan dengan variasi berat 0,33 kg adalah 16,07 Watt pada torsi (T) sebesar 0,75 N.m. ditunjukkan pada Gambar grafik 4.6. 69

(87) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 30 25 Daya listrik 20 15 massa 0.20kg" massa 0.24kg" 10 massa 0.33kg" 5 0 0.00 0.20 0.40 0.60 Torsi N.m 0.80 1.00 Grafik 4. 6 Grafik hubungan antara daya listrik (Watt) dan torsi (T) pada kecepatan angin 7 m/s 4.4.7 Grafik perbandingan Antara berat sudu 0,20 kg dan 0,24 dalam hubungan koefisien daya (Cp) dengan tip speed ratio (tsr) pada kecepatan 5 m/s data dari tabel 4.7 dan tabel 4.8 yang sudah diperoleh dari perhitungan sebelumnya dapat digunakan untuk membuat grafik perbandingan Antara berat sudu 0,20 kg dengan 0,24 kg pada kecepatan angin yang sama 5 m/s yang ditunjukan pada gambar 4.7 menunjukkan bahwa nilai koefisien daya maksimal (Cpmax) kincir dengan variasi berat sudu 0,20 kg pada kecepatan 5 m/s adalah 21,85 % dengan nilai tip speed ratio (tsr) sebesar 2,45. Sedangkan nilai koefisien daya maksimal (Cpmax) kincir dengan variasi berat sudu 0,24 kg pada kecepatan angin 5 m/s sebesar 17,30% dengan nilai tip speed ratio (tsr) sebesar 2,29 ditunjukkan pada Gambar grafik 4.7. 70

(88) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 25 20 Cp Mekanis massa 0,20kg 15 massa 0,24kg 10 massa 0,33kg 5 0 0.0 1.0 2.0 tsr 3.0 4.0 Grafik 4. 7 Grafik hubungan koefisien daya (Cp%) dengan tip speed ratio (tsr) pada kecepatan angin 5 m/s 71

(89) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan setelah melakukan pengujian sudu, pengambilan data dan menganalisis data dapat disimpulkan bahwa : 1. Telah berhasil dibuat kincir angin tipe propeller tiga sudu berbahan komposit dengan serat fiber-glass, diameter 1 m, lebar maksimum 16 cm dan jarak 20cm dari pusat poros dengan variasi berat 0,20 kg; 0,24kg dan 0,33kg. 2. Unjuk kerja kincir angin poros horizontal tiga sudu masing-masing kecepatan angin dan berat sudu. a. Torsi terbesar yang dihasilkan oleh kincir angin adalah 0,81 N.m pada massa sudu 0,24 pada kecepatan angin 7 m/s b. Daya mekanis terbesar yang dihasilkan oleh kincir angin adalah 25,80 watt pada berat sudu 0,24 kg dengan variasi kecepatan angin 7 m/s c. Daya listrik terbesar yang dihasilkan oleh kincir angin sebesar adalah 24,41 watt pada massa sudu 0,24kg pada variasi kecepatan angin 7 m/s. 3. Koefisien daya mekanis (CPmekanis) tertinggi yang didapat 21,85% pada variasi berat sudu 0,20 kg pada variasi kecepatan angin 5 m/s. 72

(90) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 5.2 Saran. 1. Perlu dilakukan pengujian dengan variasi kecepatan angin lebih rendah seperti kecepatan angin 3-6 m/s, mengingat karakteristik angin yang ada di Indonesia cenderung berkecepatan rendah. 2. Pengambilan data pengujian seperti ; rpm, kecepatan angin, beban, arus dan tegangan sebaiknya dilakukan secara bersamaan. 3. Sebelum melakukan pengujian sebaiknya alat ukur telah diakurasi ulang agar data yang didapat lebih presisi. 73

(91) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR PUSTAKA Anonym. 2015. http://www.berpendidikan.com/2015/06/macam-macam-angin-besertacontoh-gambar-dan-penjelasannya.html Anonym. 2012. https://helmidadang.wordpress.com/2012/12/29/cadangan-minyakbumi-di indonesia Kasman, D 2014. ”pengertian listrik BAB II” http://eprints.undip.ac.id/44528/3/BAB_2.pdf Driru Baafi 2011. “Pengertian angin” http://eprints.undip.ac.id/44528/3/BAB_2.pdf Ginting, Soeripno, J., 1993. “Pemasangan dan Uji Coba Pemanfaatan Kincir Angin Poros Horisontal.”, Lembaga Fisika Nasional LIPI,Bandung Daryanto, Y., 2007, “Kajian Potensi Angin Utuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu”,Departemen Energi dsn Sumber Daya Mineral, 2005. Pengelolaan Energi Nasional. Wiranto, 2016, “Unjuk Kerja Kincir Angin Poros Horizontal Empat Sudu Berbahan Komposit Berdiameter 100 CM Lebar Maksimum 13 CM Dengan Jarak 20 CM Dari Pusat Poros”. Universitas Sanata Dharma. Hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa kincir angin dengan variasi kecepatan 6,2 m/s memiliki nilai koefisien daya maksimal sebesar 36,4 % dan tip speed ratio sebesar 2,9. 74

(92) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI LAMPIRAN 400 Rpm 300 200 100 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Torsi N.m Lampiran 1. Grafik hubungan Hubungan Antara Putaran Kincir Angin (Rpm) Dengan Torsi N.m Pada Variasi Berat Sudu 0,20 Kg Dan Kecepatan Angin 5 m/s. 14 Daya Mekanis 12 10 8 6 4 2 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Torsi N.m Lampiran 2. Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis Pout (watt) Dengan Torsi N.m Pada Variasi Berat Sudu 0,20 Kg Dan Kecepatan Angin 5 m/s. 75

(93) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 12 Daya listrik 10 8 6 4 2 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Torsi N.m koefisien daya Mekanis (cp %) Lampiran 3. . Grafik Hubungan Antara Daya Listrik (Watt) Dengan Torsi N.m Pada Variasi Berat Sudu 0,20 Kg Dan Kecepatan Angin 5 m/s 25 20 15 10 5 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 tsr Lampiran 4. . Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Mekanis (Cp %) Dengan Tip Speed Ratio (tsr) Pada Variasi Berat Sudu 0,20 Kg Dan Kecepatan Angin 5 m/s. 76

(94) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 500 Rpm 400 300 200 100 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Torsi N.m Lampiran 5. Grafik hubungan Hubungan Antara Putaran Kincir Angin (Rpm) Dengan Torsi N.m Pada Variasi Berat Sudu 0,20 Kg Dan Kecepatan Angin 7 m/s. 30 Daya Mekanis 25 20 15 10 5 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Torsi N.m Lampiran 6. Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis Pout (watt) Dengan Torsi N.m Pada Variasi Berat Sudu 0,20 Kg Dan Kecepatan Angin 7 m/s. 77

(95) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 20 Daya listrik 15 10 5 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Torsi N.m Lampiran 7. Grafik Hubungan Antara Daya Listrik (Watt) Dengan Torsi N.m koefisien daya Mekanis (cp %) Pada Variasi Berat Sudu 0,20 Kg Dan Kecepatan Angin 7 m/s 20 16 12 8 4 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 tsr Lampiran 8. Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Mekanis (Cp %) Dengan Tip Speed Ratio (tsr) Pada Variasi Berat Sudu 0,20 Kg Dan Kecepatan Angin 7 m/s. 78

(96) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI putaran kincir (rpm) 400 300 200 100 0 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 Torsi N.m Lampiran 9. Grafik Hubungan Antara Putaran Kincir Angin (Rpm) Dengan Torsi N.m Pada Variasi Berat Sudu 0,24 Kg Dan Kecepatan Angin 5 m/s 12 Daya Mekanis 10 8 6 4 2 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Torsi N.m Lampiran 10. Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis Pout (watt) Dengan Torsi N.m Pada Variasi Berat Sudu 0,24 Kg Dan Kecepatan Angin 5 m/s. 79

(97) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 8 Daya listrik 6 4 2 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Torsi N.m Lampiran 11. Grafik Hubungan Antara Daya Listrik (Watt) Dengan Torsi N.m koefisien daya Mekanis (cp %) Pada Variasi Berat Sudu 0,24 Kg Dan Kecepatan Angin 5 m/s 20 15 10 5 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 tsr Lampiran 12. Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Mekanis (Cp %) Dengan Tip Speed Ratio (tsr) Pada Variasi Berat Sudu 0,24 Kg Dan Kecepatan Angin 5 m/s. 80

(98) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI putaran ki8ncir (rpm) 500 400 300 200 100 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Torsi N.m Lampiran 13. Grafik Hubungan Antara Putaran Kincir Angin (Rpm) Dengan Torsi N.m Pada Variasi Berat Sudu 0,24 Kg Dan Kecepatan Angin 7 m/s. 20 Daya Mekanis 16 12 8 4 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Torsi N.m Lampiran 14. Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis Pout (watt) Dengan Torsi N.m Pada Variasi Berat Sudu 0,24 Kg Dan Kecepatan Angin 7 m/s 81

(99) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 28 Daya listrik 24 20 16 12 8 4 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Torsi N.m Lampiran 15. Grafik Hubungan Antara Daya Listrik (Watt) Dengan Torsi N.m koefisien daya Mekanis (cp %) Pada Variasi Berat Sudu 0,24 Kg Dan Kecepatan Angin 7 m/s. 20 16 12 8 4 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 tsr Lampiran 16. Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Mekanis (Cp %) Dengan Tip Speed Ratio (tsr) Pada Variasi Berat Sudu 0,24 Kg Dan Kecepatan Angin 7 m/s. 82

(100) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI putaran kincir (rpm) 400 300 200 100 0 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 Torsi N.m Lampiran 17. Grafik Hubungan Antara Putaran Kincir Angin (Rpm) Dengan Torsi N.m Pada Variasi Berat Sudu 0,33 Kg Dan Kecepatan Angin 5 m/s. 10 Daya Mekanis 8 6 4 2 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 Torsi N.m Lampiran 18. Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis Pout (watt) Dengan Torsi N.m Pada Variasi Berat Sudu 0,33 Kg Dan Kecepatan Angin 5 m/s. 83

(101) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Daya listrik 3 2 1 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 Torsi N.m Lampiran 19. Grafik Hubungan Antara Daya Listrik (Watt) Dengan Torsi N.m koefisien daya Mekanis ( cp % ) Pada Variasi Berat Sudu 0,33 Kg Dan Kecepatan Angin 5 m/s. 15 12 9 6 3 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 tsr Lampiran 20. . Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Mekanis (Cp %) Dengan Tip Speed Ratio (tsr) Pada Variasi Berat Sudu 0,33 Kg Dan Kecepatan Angin 5 m/s. 84

(102) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI putaran kincir (rpm) 500 400 300 200 100 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Torsi N.m Lampiran 21. Grafik Hubungan Antara Putaran Kincir Angin (Rpm) Dengan Torsi N.m Pada Variasi Berat Sudu 0,33 Kg Dan Kecepatan Angin 7 m/s. 24 Daya Mekanis 20 16 12 8 4 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Torsi N.m Lampiran 22. . Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis Pout (watt) Dengan Torsi N.m Pada Variasi Berat Sudu 0,33 Kg Dan Kecepatan Angin 7 m/s. 85

(103) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 20 Daya listrik 16 12 8 4 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Torsi N.m Lampiran 23. Grafik Hubungan Antara Daya Listrik (Watt) Dengan Torsi N.m koefisien daya Mekanis (cp % ) Pada Variasi Berat Sudu 0,33 Kg Dan Kecepatan Angin 7 m/s. 20 16 12 8 4 0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 tsr Lampiran 24. . Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Mekanis (Cp %) Dengan Tip Speed Ratio (tsr) Pada Variasi Berat Sudu 0,33 Kg Dan Kecepatan Angin 7 m/s. 86

(104)

Dokumen baru

Tags

Dokumen yang terkait

Unjuk kerja kincir angin poros horisontal empat sudu berbahan komposit dengan diameter 1 m lebar maksimum 13 cm pada jarak 12,5 cm.
0
1
90
Unjuk kerja kincir angin sumbu horizontal tiga sudu berbahan komposit, berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m.
0
2
83
Unjuk kerja kincir angin poros horizontal empat sudu dari bahan komposit, berdiameter 1 meter dengan posisi lebar poros maksimal 10 sentimeter dari pusat poros.
0
0
84
Unjuk kerja kincir angin poros horizontal 2 sudu diameter 1 meter berbahan komposit dengan lebar maksimal 10 sentimeter dari pusat poros.
0
0
99
Unjuk kerja model kincir angin american multi-blade sembilan sudu dengan tiga variasi pitch angle.
1
10
66
Unjuk kerja kincir angin propeler dua sudu berbahan dasar triplek dengan tiga variasi permukaan sudu.
0
0
62
Unjuk kerja kincir angin propeler tiga sudu berbahan dasar kayu berlapis pelat seng dengan sudu - sudu dari belahan dinding silinder.
0
2
70
Unjuk kerja model kincir angin American Multi-Blade berbahan aluminium dua belas sudu dengan tiga variasi Pitch Angle.
0
0
66
Unjuk kerja kincir angin poros horisontal 4 sudu berbahan pipa PVC 8” dengan variasi kemiringan sudu.
0
4
69
Unjuk kerja kincir angin poros horizontal empat sudu, berbahan PVC 8 inchi, diameter 1 m, lebar maksimal sudu 14 cm berjarak 20 cm dari sumbu poros
0
1
98
Unjuk kerja kincir angin poros horisontal 4 sudu berbahan pipa PVC 8” dengan variasi kemiringan sudu
0
0
67
Unjuk kerja model kincir angin propeler tiga sudu datar dengan lima variasi sudut kemiringan sudu - USD Repository
0
0
100
Unjuk kerja kincir angin poros vertikal dengan empat sudu yang dapat membuka dan menutup secara otomatis dengan variasi diameter - USD Repository
0
0
88
Unjuk kerja kincir angin jenis \" WEPOWER \" sudu pipa pvc dengan variasi kemiringan sudu - USD Repository
0
0
77
Unjuk kerja kincir angin jenis " WEPOWER " sudu pipa pvc dengan variasi kemiringan sudu - USD Repository
0
0
77
Show more