Unjuk kerja kincir angin tipe savonius dengan tiga sudu datar yang dapat membuka dan menutup secara otomatis - USD Repository

Gratis

0
0
53
5 months ago
Preview
Full text

  

UNJUK KERJA KINCIR ANGIN TIPE SAVONIUS DENGAN TIGA SUDU

DATAR YANG DAPAT MEMBUKA DAN MENUTUP SECARA

OTOMATIS

  No : 747/Und-TA/TM/FST-USD/Mei/2009

TUGAS AKHIR

  Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  Jurusan Teknik Mesin Disusun oleh :

  

Exnatius Anang Putratno

NIM : 045214076

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2009

  

THE PERFORMANCE OF SAVONIUS WIND MILL WITH AUTOMATIC

THREE - FLAT BLADE

  No : 747/Und-TA/TM/FST-USD/Mei/2009

FINAL PROJECT

  Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain then Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering

  By :

  

Exnatius Anang Putratno

Student Number : 045214076

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2009

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Yogyakarta, 1 Mei 2009 Exnatius Anang Putratno

  

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

  Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma: Nama : Exnatius Anang Putratno

  Nomor Mahasiswa : 045214076 Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma Karya ilmiah saya yang berjudul :

  UNJUK KERJA KINCIR ANGIN TIPE SAVONIUS DENGAN TIGA

  

SUDU DATAR YANG DAPAT MEMBUKA DAN MENUTUP SECARA

OTOMATIS

  beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan, dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : 1 Mei 2009 Yang menyatakan (Exnatius Anang Putratno)

KATA PENGANTAR

  Puji Syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk mencapai derajat Sarjana S-1 pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Isi Tugas Akhir ini adalah mengenai unjuk kerja kincir angin tipe Savonius dengan tiga sudu datar yang dapat membuka dan menutup secara otomatis.

  Dalam kesempatan ini penulis menyadari bahwa dalam proses belajar di Program Studi Teknik Mesin, sejak awal studi sampai berakhirnya studi melibatkan banyak hal. Atas segala saran, bimbingan, dukungan dan bantuan, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

  1. Dr. Ir. Paulus Wiryono Priyotamtama, SJ. Rektor Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  2. Yosef Agung Cahyanta, S.T.,M.T. Dekan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  3. Budi Sugiharto, S.T., M.T. Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  4. Ir. Rines., M.T. Dosen Pembimbing Tugas Akhir 1.

  5. Ir. YB Lukiyanto, M.T. Dosen Pembimbing Tugas Akhir 2

  6. Wibowo Koesbandono, S.T.,M.T. Dosen Pembimbing Akademik

  7. Seluruh dosen dan staff Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah memberikan berbagai pengetahuan kepada penulis dan membantu selama proses belajar di Jurusan Teknik Mesin.

  8. Teman teman yang telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini, yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu.

  9. Ayah dan Ibu,serta adik saya yang selalu memberikan dukungan moril maupun materiel.

  Penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Meskipun demikian penulis berharap bahwa penulisan Tugas Akhir ini dapat memberikan kontribusi dalam pengembangan ilmu khususnya mengenai kincir angin tipe Savonius dengan 3 sudu datar. Atas kritik dan saran yang bersifat membangun guna sempurnanya karya tulis ini penulis mengucapkan terima kasih.

  Yogyakarta, 1 Mei 2009 Penulis

  

INTISARI

  Penelitian mengenai kincir angin yang memiliki koefisien daya yang tinggi masih terus dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan unjuk kerja yang dihasilkan oleh model kincir angin tipe Savonius dengan modifikasi pada mekanisme gerakan sudu-sudunya yang dapat membuka dan menutup secara otomatis.

  Kincir yang digunakan mempunyai ukuran tinggi 60 cm serta berdiameter 50 cm. Jumlah sudu yang digunakan pada kincir angin Savonius ini adalah 3 sudu datar yang dapat membuka dan menutup secara otomatis. Kisaran kecepatan angin yang digunakan 3 m/s – 6,5 m/s. Koefisien daya kincir ditentukan berdasarkan daya output yang dihasilkan oleh kincir dan daya teoritis yang dihasilkan oleh angin. Daya output kincir dihitung dengan cara mengukur kuat arus dan tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC yang dihubungkan ke poros kincir. Selanjutnya dilakukan analisis serta pembuatan grafik hubungan antara torsi dan kecepatan angin serta koefisien daya dan tip speed ratio (tsr).

  Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa koefisien daya tertinggi diperoleh pada tsr 0,07 yaitu sebesar 22,5 % dan koefisen daya terendah sebesar 2,4 % didapat pada tsr 0,17. Selain itu torsi tertinggi yang dihasilkan oleh kincir sebesar 0,45 Nm diperoleh pada kecepatan angin 3 m/s.

  Kata kunci: Kincir angin Savonius, koefisien daya, tip speed ratio (tsr).

  

x

DAFTAR ISI

  7

  12 2.3.4. Perhitungan Koefisien Daya Kincir .............................

  12 2.3.3. Perhitungan Daya Yang dihasilkan oleh Kincir ..........

  11 2.3.2. Perhitungan Torsi ........................................................

  11 2.3.1. Perolehan Daya Menurut Teori ...................................

  10

2.3. PERHITUNGAN PADA KINCIR ANGIN ...........................

  2.1.2 Kekurangan Kincir Angin Sumbu Vertikal ................... 9

2.2. GERAK KINCIR ANGIN........................................................

  2.1.1 Kelebihan Kincir Angin Sumbu Vertikal (VAWT)......... 8

  BAB II DASAR TEORI ............................................................................. 7

2.1. TIPE KINCIR ANGIN ............................................................

  Halaman

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ......................................... iii HALAMAN PENGESAHAN........................................................................ iv HALAMAN PERNYATAAN ....................................................................... v HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI .............................................. vi KATA PENGANTAR.................................................................................... vii

  1.5 BATASAN MASALAH………………...……..…………….. 6

  1.4 MANFAAT…………………...……………………………… 5

  5

  4

1.3 TUJUAN ...............................................................................

  1

1.2 RUMUSAN MASALAH ........................................................

  BAB I PENDAHULUAN ......................................................................... 1

1.1 LATAR BELAKANG ...........................................................

  INTISARI ...................................................................................................... ix DAFTAR ISI................................................................................................... x

  13

  2.3.5. Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr).................................

  13 BAB III METODE PENELITIAN ............................................................ 14

  3.1. SKEMA ALAT ........................................................................ 14

  3.2. LANGKAH PENELITIAN ..................................................... 20

  3.3. PERALATAN PENELITIAN .................................................. 21

  3.4. ANALISA DATA ..................................................... .............. 22

  BAB IV HASIL PENELITIAN ................................................................. 24

  4.1. DATA PENELITIAN DAN PERHITUNGAN DATA ........... 24

  4.2. PENGOLAHAN DATA .......................................................... 27

  4.3. ANALISIS DATA

  4.3.1 Grafik Hubungan Kecepatan Angin Dengan Koefisien Daya ................................................................................ 35

  4.3.2 Grafik Hubungan Kecepatan Angin Dengan Torsi ........ 36

  4.3.3 Grafik Hubungan Kecepatan Angin Dengan Koefisien Daya Terhadap Kincir Angin Sejenis ................................ 37

  

4.3.4 Grafik hubungan Kecepatan Angin Dengan Torsi

Terhadap Kincir Angin Sejenis.......................................... 38

  4.3.5 Grafik hubungan Koefisien Daya Dengan tsr................... 39

  

BAB V PENUTUP ..................................................................................... 40

  5.1. KESIMPULAN ....................................................................... 40

  5.2. SARAN .................................................................................... 41 DAFTAR PUSTAKA

xi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

  Kebutuhan energi merupakan salah satu hal yang tak dapat dipisahkan dari kehidupan manusia. Energi mempunyai peranan penting dalam memenuhi tuntutan kehidupan baik sosial, ekonomi maupun lingkungan.

  Pemakaian energi di dunia dalam jangka waktu mendatang seperti yang diperkirakan oleh lembaga Energy Information Administration (EIA) hingga tahun 2025 masih didominasi oleh bahan bakar fosil seperti minyak bumi, gas alam dan batubara, sedangkan penggunaan energi terbarukan masih relatif sedikit. Di samping itu, dari segi pemakaian, sumber energi minyak secara global didominasi untuk kepentingan transportasi, dan hingga awal tahun 2025 diperkirakan masih akan terus meningkat, sedangkan untuk daerah komersial dan tempat tinggal dapat dikatakan tidak akan terjadi perubahan yang signifikan.

  Kebutuhan listrik dunia diperkirakan akan meningkat dari 14.275 milyar watt pada tahun 2002 melonjak menjadi 26.018 milyar watt pada tahun 2025, dan untuk mendapatkan energi listrik tersebut sebagian besar diperoleh dari batubara yaitu hampir 40%, diikuti oleh gas.

  Penggunaan energi di Indonesia secara umum meningkat pesat sejalan dengan pertumbuhan penduduk, pertumbuhan perekonomian maupun perkembangan teknologi. Dari data pemakaian energi di Indonesia hingga saat ini lebih dari 90% penduduk Indonesia masih menggunakan energi yang berbasis fosil, yaitu minyak bumi 54,4%, gas 26,5% dan batubara 14,1%. Untuk energi dengan panas bumi 1,4%, PLTA 3,4%, sedangkan energi baru dan terbarukan (EBT) lainnya 0,2%.

  Negara Indonesia tercatat sebagai negara dengan garis pantai terpanjang di dunia. Ini berarti bahwa Indonesia memiliki potensi terbesar akan salah satu sumber energi terbarukan yaitu angin. Dari data yang diperoleh, potensi energi angin di Indonesia tercatat 9268,61 MW, namun hingga tahun 1999, kapasitas yang terpasang hanya 0,888 MW atau prosentase pemanfaatannya baru 0,00956 %. Energi angin yang tersedia berlimpah, tidak habis-habis, dan tersebar luas.

  Penggunaan energi angin memiliki beberapa keunggulan yakni bersih dan tidak menimbulkan efek rumah kaca.

  Kebanyakan energi angin modern dikonversikan ke dalam bentuk energi listrik dengan cara mengubah gerak rotasi sudu kincir menjadi arus listrik dengan menggunakan generator listrik. Pada kincir angin, energi angin pada umumnya digunakan untuk memutar peralatan mekanik guna melakukan kerja fisik, seperti menggiling ataupun memompa air.

Tabel 1.1 Data angin yang telah dihimpun oleh Pusat Meteorologi dan

  7 Semarang 3,90 51,3

  Dari data yang dipaparkan di atas, dengan menganggap kecepatan rata-rata angin adalah 3,5 m/s, dapat ditarik suatu kesimpulan pula bahwa kincir angin yang sesuai dengan keadaan angin di Indonesia adalah kincir angin Savonius. Kincir angin Savonius yang dikembangkan dapat digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga angin dan untuk kepentingan memompa atau menaikkan air.

  13 Waingapu 3,65 32,7 Sumber : Pusat Meteorologi dan Geofisika, 2000

  12 Kupang/Penfui 5,75 78,6

  11 Pasir Panjang 4,95 66,7

  10 Denpasar 4,03 59,5

  9 Kalianget 4,15 65,6

  8 Iswahyudi 5,15 95,5

  6 Rendole/Pati 5,30 84,8

  Geofisika tentang daerah yamg mempunyai kecepatan angin rata-rata 3,5 m/s atau lebih.

  5 Margahayu 4,30 90,0

  4 Pondok Betung 3,70 25,0

  3 Tanjung Pandang 4,35 75,0

  2 Tanjung Pinang 3,75 62,5

  1 Blang Bintang 3,50 42,6

  Di atas 4,0 m/s (%)

  (m/s) Masa Bertiup Angin

  No Nama Daerah Kecepatan Rata-rata

  Kincir angin yang telah dibuat selama ini dinilai masih kurang berfungsi secara optimal. Oleh karena itu, melalui modifikasi pada mekanisme gerakan sudu-sudu pada kincir angin Savonius ini diharapkan kincir angin yang dihasilkan dapat memberikan koefisien daya yang semakin meningkat.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

  Permasalahan yang dapat dirumuskan pada pembuatan alat ini adalah sebagai berikut :

  1. Kebutuhan akan sumber energi yang ramah lingkungan serta bebas polusi.

  2. Indonesia mempunyai potensi angin yang banyak tetapi pada umumnya berkecepatan rendah.

  3. Tingginya permintaan dan penggunaan energi dari minyak bumi, akan tetapi cadangan minyak bumi kita semakin menipis.

  4. Keinginan masyarakat akan adanya kincir angin yang sederhana dan mudah dalam pembuatannya, contohnya kincir angin Savonius. .

  Kebanyakan kincir angin Savonius yang telah dibuat oleh masyarakat Indonesia menghasilkan torsi yang dinilai masih kurang optimal. Bagian belakang sudu-sudu kincir yang dibuat masih memiliki coefficient of drag yang tinggi sehingga hambatan putaran yang diberikan juga masih cukup besar. Selanjutnya hal ini akan berakibat pada kecilnya torsi yang dihasilkan oleh kincir.

  Modifikasi pada mekanisme gerakan sudu-sudu pada kincir angin Savonius ini diharapkan dapat memberikan solusi terhadap permasalahan di atas.

  Modifikasi yang dilakukan berupa perancangan dan pembuatan mekanisme permukaan lurus) diharapkan dapat memperkecil hambatan pada bagian-bagian sudu yang arah gerakannya melawan arah gerakan angin.

  1.3 TUJUAN

  Tujuan dari pembuatan kincir dan penelitian ini adalah :

  1. Mengetahui hubungan unjuk kerja dengan kecepatan angin dari kincir angin Savonius dengan variasi 3 sudu lurus.

  2. Mendapatkan hubungan koefisien daya terhadap tip speed ratio.

  3. Membandingkan nilai unjuk kerja kincir angin ini dengan hasil penelitian kincir angin yang sejenis.

  1.4 MANFAAT

  Manfaat dari pembuatan kincir dan penelitian ini adalah :

  1. Memberikan kontribusi alternatif pemanfaatan energi angin pada masyarakat.

  2. Turut serta dalam upaya penghematan energi.

  3. Menambah kepustakaan pada bidang energi terbarukan.

1.5 BATASAN MASALAH

  Agar permasalahan yang ada tidak berkembang menjadi luas, maka perlu adanya batasan terhadap permasalahan yang akan dibuat yaitu :

  1. Pengendalian besar angin menggunakan terowongan angin.

  2. Jumlah sudu yang digunakan adalah tiga sudu lurus yang dapat membuka dan menutup secara otomatis.

  3. Kisaran kecepatan angin yang digunakan 3 m/s – 6,5 m/s 4.

   Variabel masukan berupa kecepatan angin.

  5. hubungan antara koefisien daya dengan parameter yang dihasilkan berupa tip speed ratio (tsr) dan hubungan torsi dengan kecepatan angin.

  6. Perbandingan nilai koefisien daya dan torsi dengan kincir angin sejenis.

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 TIPE KINCIR ANGIN

  Secara umum, kincir atau turbin angin di bedakan dalam dua jenis berdasarkan kedudukan porosnya, yaitu :

  1. Kincir angin poros vertical atau VAWT ( Vertical Axis Wind Turbine ). Kincir angin poros vertical adalah kincir dengan poros vertical dan mempunyai generator pembangkit listrik dibawah poros.

  2. Kincir angin poros horizontal atau HAWT ( Horisontal Axis Wind Turbine ).

  Kincir angin poros horizontal adalah kincir dengan poros utama horizontal dan mempunyai generator pembangkit listrik diatas puncak menara. Salah satu kincir angin poros vertical adalah kincir angin Savonius. Kincir angin Savonius pertama kali di ciptakan di negara Finlandia dan berbentuk-S apabila dilihat dari atas. Pada umumnya, kincir angin jenis VAWT bergerak lebih perlahan di bandingkan dengan jenis HAWT, tetapi menghasilkan torsi yang lebih tinggi.

2.1.1 Kelebihan Kincir Angin Sumbu Vertikal

  Kelebihan dari kincir angin sumbu vertikal ini, yaitu : 1. Tidak membutuhkan struktur menara yang besar.

  2. Karena sudu pada rotornya berbentuk vertikal, tidak dibutuhkan mekanisme yaw.

  3. Sebuah VAWT bisa diletakkan lebih dekat ke tanah, membuat pemeliharaan bagian-bagiannya yang bergerak jadi lebih mudah.

  4. VAWT memiliki sudut airfoil (bentuk bilah sebuah baling-baling yang terlihat secara melintang) yang lebih tinggi, memberikan keaerodinamisan yang tinggi sembari mengurangi drag pada tekanan yang rendah dan tinggi.

  5. Desain VAWT berbilah lurus dengan potongan melintang berbentuk kotak atau empat persegi panjang memiliki wilayah tiupan yang lebih besar untuk diameter tertentu daripada wilayah tiupan berbentuk lingkarannya HAWT.

  6. VAWT memiliki kecepatan awal angin yang lebih rendah daripada HAWT. Biasanya VAWT mulai menghasilkan listrik saat kecepatan angin 10 km/jam (6 m.p.h.)

  7. VAWT biasanya memiliki tip speed ratio (perbandingan antara kecepatan putaran dari ujung sebuah bilah dengan laju sebenarnya angin) yang lebih rendah sehingga lebih kecil kemungkinannya rusak di saat angin berhembus sangat kencang.

  8. VAWT bisa didirikan pada lokasi-lokasi dimana struktur yang lebih tinggi dilarang dibangun.

  9. VAWT yang ditempatkan di dekat tanah bisa mengambil keuntungan dari berbagai lokasi yang menyalurkan angin serta meningkatkan laju angin (seperti gunung atau bukit yang puncaknya datar dan puncak bukit),

  10. VAWT tidak harus diubah posisinya jika arah angin berubah.

  11. Kincir pada VAWT mudah dilihat dan dihindari burung.

  12. Cara membuat VAWT mudah dan murah dari segi biaya.

2.1.2 Kekurangan Kincir Angin Sumbu Vertikal

  Dan ada pula kekurangan dari kincir angin sumbu vertikal ini, yaitu :

  1. Kebanyakan VAWT memproduksi energi hanya 50% dari efisiensi HAWT karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir berputar.

  2. VAWT tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebih kencang di elevasi yang lebih tinggi.

  3. Kebanyakan VAWT mempunyai torsi awal yang rendah, dan membutuhkan energi untuk mulai berputar.

  4. Sebuah VAWT yang menggunakan kabel untuk menyanggahnya

  memberi tekanan pada bantalan dasar karena semua berat rotor dibebankan pada bantalan. Kabel yang dikaitkan ke puncak bantalan meningkatkan daya dorong ke bawah saat angin bertiup.

2.2 GERAK KINCIR

  Pada dasarnya rotor kincir angin mengambil tenaga dari angin dan membuatnya menjadi lebih pelan, dan menghasilkan tenaga.

  Ini dapat dilihat dengan adanya gaya yang diterapkan yaitu gaya yang diberikan oleh angin kepada kincir. Obyek yang bergerak searah aliran angin,

  Prinsip kerja kincir angin Savonius adalah mengkonversikan energi angin menjadi energi mekanis dalam bentuk gaya dorong. Sebagian sudu mengambil energi angin dan sebagian sudu lagi melawan angin. Sudu yang mengambil energi angin disebut downwind sedangkan sudu yang melawan angin disebut upwind.

  Sudu upwind ini dapat mengurangi kecepatan rotor. Besarnya torsi pada rotor dan kecepatan rotor (rpm) tergantung pada selisih drag force sudu upwind dengan gaya dorong sudu downwind.

  

ARAH PUTARAN

DOWNWIND UPWIND ARAH ANGIN

Gambar 2.1 Arah gerak kincir

2.3 PERHITUNGAN PADA KINCIR ANGIN Perolehan Daya Menurut Teori

2.3.1 Daya adalah energi persatuan waktu. Daya teoritis yang disediakan angin

  dapat dihitung dari perkalian masa jenis udara dikalikan luas penampang kincir angin dikalikan pangkat tiga kecepatan angin, sehingga rumus untuk menghitung daya teoritis adalah :

  1 3 ( 2.1 )

  

P = AV (watt)

  ρ

  2 dengan :

  P = Daya teoritis (watt)

  3

  ρ = Densitas udara / massa jenis udara, kg/m

  3

  = 1,225 kg/m

2 A = Luas penampang sudu ( m )

  V = Kecepatan angin (m/det)

  Pada Gambar 2.2 ditunjukkan bahwa, daya angin yang dapat dimanfaatkan dengan menggunakan kincir angin dengan propeller yang ideal maksimum 59 % dari daya yang disediakan angin. Sementara ini, daya efektif yang dapat dicapai oleh sebuah kincir angin tipe Savonius hanya mencapai 30% dari daya yang disediakan angin.

  p

Gambar 2.2 Grafik hubungan daya, C dan rasio kecepatan keliling tepi luar sudu terhadap kecepatan angin, tsr.

2.3.2 Perhitungan Torsi

  Untuk perhitungan torsi, diperoleh dari hasil pembagian antara daya output dan putaran poros pada kincir sehingga diperoleh rumus untuk menghitung torsi adalah:

  P (2.2)

  30 out

M (Nm)

t = ×

  π n dengan : t

  M = Torsi (Nm) P = Daya teoritis (watt) n = Putaran poros (rpm)

   Perhitungan Daya yang dihasilkan oleh kincir (P

  2.3.3 out )

  Perhitungan Daya yang dihasilkan oleh kincir (P out ) dihitung berdasarkan tegangan (V) dan kuat arus (I) output generator yang digunakan dapat dituliskan menurut persamaan berikut :

  ( watt ) P = out V . I ( 2.3 )

  dengan :

  P = Daya yang dihasilkan oleh kincir ( watt ) out V = Tegangan ( volt ) I = Arus ( ampere )

  2.3.4 Perhitungan Koefisien daya (C p ) kincir

  Perhitungan koefisien daya pada kincir dapat dihitung berdasarkan perbandingan daya yang dihasilkan oleh kincir (P ) dengan daya teoritis (P)

  out

  yang disediakan oleh angin sehingga dapat di peroleh persamaan sebagai berikut:

  

P

out C = p

  ( 2.4 )

  

P

  dengan :

  C = Koefisien daya kincir p

  P out = Daya yang dihasilkan oleh Kincir ( watt ) P = Daya teoritis ( watt ) Perhitungan Tip Speed Ratio (TSR)

  2.3.5 Perhitungan tsr didapatkan dengan rumus sebagai berikut: Dn

  π

  =

  tsr (2.5)

  60 V

  ∞

  dengan : tsr = tip speed ratio

  n = kecepatan tangensial atau kecepatan yang tegak lurus kincir (m/s) D = diameter kincir (m) V = kecepatan angin (m/s)

  

BAB III METODE PENELITIAN

3.1. SKEMA ALAT

  Berikut ini adalah gambar kincir Savonius dengan tiga sudu lurus yang di gunakan dalam penelitian :

Gambar 3.1. Gambar kincir Savonius dengan tiga sudu datar Berikut ini adalah keterangan gambar kincir Savonius dengan tiga sudu datar :

  1. Poros Poros yang digunakan merupakan poros pejal dengan diameter 16 mm dan panjang 1290 mm . Poros tersebut berfungsi sebagai tumpuan kincir saat didirikan dan berputar.

  1290

Gambar 3.2 Poros kincir

  2. Penutup Atas Penutup atas terbuat dari bahan mika, penutup atas berfungsi untuk menahan angin agar tetap mendorong sudu dan tidak terhambur keluar tepi atas kincir.

  Penutup atas mempunyai diameter yang sama dengan diameter luar kincir yaitu 500 mm.

  3. Penahan bilah sudu Penahan sudu mengunakan baut dengan diameter 12 mm. Fungsinya untuk

  o

  menahan sudu saat terbuka agar sudu tidak membuka 180 , jika sudu

  o

  membuka 180 maka sudu tidak dapat berbalik lagi karena terdorong angin, itu berarti di tengah sudu terdapat lubang yang membuat angin lolos dan tidak termanfaatkan secara maksimal.

Gambar 3.4 Penahan sudu

  4. Dudukan poros sudu Dudukan ini terbuat dari kayu, fungsi dari dudukan ini adalah sebagai dudukan atau tempat menempelnya poros pada sudu, dan sebagai penghubung antara sudu-sudu dengan poros utama.

  31 o

  120

Gambar 3.5 Dudukan poros sudu pada kincir

  5. Poros penahan sudu Poros penahan terbuat dari besi cor dengan diameter 8 mm. Fungsinya untuk menahan agar poros sudu atas dan bawah tetap sejajar atau dengan kata lain untuk menahan beban puntir pada kincir akibat dorongan angin.

  600

Gambar 3.6 Poros penahan sudu pada kincir

  6. Sudu Pada kesempatan ini kincir yang dibuat adalah kincir Savonius dengan sudu datar. Sudu terbuat dari mika yang mempunyai beban yang ringan, berfungsi untuk mempermudah saat sudu membuka dan menutup. Panjang sudu adalah 0,6 m dengan jari-jari 0,07 m.

Gambar 3.7 Sudu datar pada kincir

  7. Poros sudu Poros sudu berfungsi untuk tumpuan sudu saat berputar dan berfungsi sebagai penghubung antara sudu dengan poros utama. Terbuat dari besi cor dengan diameter 8 mm.

  620

  8 Gambar 3.8 Poros sudu

  8. Penutup bawah Penutup bawah bahan dan ukurannya sama, fungsinya pun sama dengan penutup atas yaitu untuk menahan angin agar tidak terhempas keluar melewati tepi bawah kincir.

Gambar 3.9 Penutup bawah kincir

  9. Lubang pena penahan poros Lubang pena penahan poros adalah lubang yang dibuat untuk menghubungkan kincir dengan generator. Pada kincir ini lubang dibuat dengan dimeter 8 mm.

Gambar 3.10 Lubang pena penahan poros

LANGKAH PENELITIAN 3.2.

  Berikut ini adalah langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian : a. Kincir angin dipasang didalam terowongan angin.

  b. Pada poros atas kincir diberi bantalan agar putarannya menjadi ringan, kemudian bagian bawah poros dihubungkan dengan generator.

  c. Selanjutnya generator diberi beban berupa lampu.

  d. Di depan kincir angin dipasang anemometer untuk mengetahui kecepatan angin yang melewati terowongan angin.

  e. Setelah semua siap, blower dihidupkan untuk menghisap angin masuk kedalam terowongan angin.

  f. Ketika generator berputar maka lampu akan menyala sehingga dapat diukur tegangan dan arusnya seperti pada Gambar 3.11.

  g. Bersamaan dengan pengukuran tegangan dan arus, diukur juga putaran porosnya menggunakan tachometer.

Gambar 3.11 Pengukuran tegangan dan arus pada generator. h. Jalannya percobaan a-g dilakukan berulang dengan variasi kecepatan angin yaitu dari kecepatan angin terkecil kincir bisa berputar sampai kecepatan maksimal kincir mampu berputar (3-6,5 m/s). Pada setiap variasi kecepatan angin dilakukan 20 kali pengambilan data.

PERALATAN PENELITIAN 3.3.

  Peralatan yang digunakan dalam penelitian adalah :

  1. Generator Alat ini berfungsi sebagai alat yang mengubah gaya gerak menjadi listrik. Generator menghasilkan arus listrik dan tegangan listrik yang digunakan untuk mencari besar daya yang dikeluarkan.

  2. Tachometer Alat ini digunakan untuk mengukur putaran poros. Tachometer yang digunakan tachometer jenis digital light tachometer, yang prinsip kerjanya dengan memancarkan sinar untuk membaca sensor yang berupa pemantul cahaya (contoh aluminium foil) yang dipasang pada poros.

  3. Wind Tunnel ( terowongan angin ) Alat ini berfungsi sebagai lorong yang menangkap dan mengumpulkan angin dan menghembuskannya pada kincir yang diletakkan didalam terowongan angin tersebut, pengaturan kecepatan angin dilakukan dialat ini.

  4. Fan / Blower Alat ini menghisap angin yang akan disalurkan melalui terowongan angin

  5. Multimeter Alat ukur untuk mengukur kelistrikan pada beban yang diberikan.

  6. Lampu Lampu ini berfungsi sebagai beban dalam pengukuran tegangan dan arus dari generator.

  7. Anemometer Anemometer ini berfungsi sebagai alat pengukur kecepatan angin.

3.4. ANALISA DATA

  Data yang diambil dari percobaan ini adalah sebagai berikut : a. Putaran poros kincir yang dihasilkan ( rpm ).

  b. Tegangan dan arus listrik pada lampu. (

  V ) dan ( L L I )

  c. Kecepatan angin (

  V ) yang digunakan didapat dari pengukuran ∞

  anemometer yang diletakan di depan terowongan angin

  d. P diperoleh dari pengkalian tegangan ( out L L V ) dan arus ( I ) listrik yang dihasilkan dari lampu. e. P didapat dari hasil perkalian antar massa jenis udara dengan luas

  in

  penampang kincir dan kecepatan angin dipangkatkan tiga ,dan hasilnya dibagi dua, dengan menggunakan Persamaan 2.1. f. Untuk mencari torsi didapat dari hasil perkalian 30 dibagi 3,14 dengan hasil pembagian putaran poros kincir terhadap daya yang dihasilkan oleh kincir, pada Persamaan 2.2.

  g. Selanjutnya ditentukan efisiensi kincir yang didapat dari hasil pembagian daya teoritis terhadap daya yang dihasilkan oleh kincir, dengan menggunakan Persamaan 2.4.

  

BAB IV

HASIL PENELITIAN 4,1 Data Penelitian dan Perhitungan Data

  Berikut ini adalah data - data yang diperoleh dari hasil penelitian,kita akan mengetahui data yang telah diambil dengan variasi kecepatan antara 3 m/s – 6,5 m/s.

4.1.1 Kincir Savonius tiga sudu lurus dengan variasi kecepatan angin 3 m/s.

  Setelah melakukan pengambilan data,maka kita dapat melakukan perhitungan dengan menggunakan persamaan yang tercantum pada Bab 2.

4.1.1.1 Daya masuk yang disediakan oleh angin

  Data 1 diketahui :

  3

  ρ = 1,225 kg/m

  V = 3 m/det

  Mencari luas frontal penampang kincir ( A )

  A = diameter x tinggi = 0,5 m × 0,6 m

  2

  = 0,3 m in

  Mencari daya masuk ( P )

  1 3 P = AV ρ

  2

  3

  3 P = 0,5 ×1,225 kg/m ×0,3× (3m/det)

  = 4,86 W

  4.1.1.2 Daya yang dihasilkan oleh kincir

  Data 1 diketahui :

  V = 2,3 volt

  I = 0,36 ampere Dari Persamaan (2.3) ,maka dapat dihitung :

  P = out V .

  I

  = 2,3 V × 0,36 A = 0,828 W

  4.1.1.3 Torsi yang dihasilkan oleh kincir

  Data 1 diketahui :

  out P = 0,828 W n = 25,1 rpm

  Dari Persamaan (2,2),maka dapat dihitung :

  30 P out M = × t n

  π

  , 828 watt 30 ×

  M = t

  3 ,

  14 25 , 1 rpm = 0,32 Nm

  4.1.1.4 Koefisien daya kincir

  Data 1 diketahui :

  out P = 0,828 W in

  P = 4,86 W

  Dari Persamaan (2.4) ,maka dapat dihitung :

  P out C = p P in

  , 828 = ×100 % 4 ,

  86 = 17,037 %

  4.1.1.5 Tip Speed Ratio

  Dengan Persamaan 2.5

  Dn

  π tsr =

  60 V

  ∞

  maka didapatkan hasil sebagai berikut: 3 , 14 × , 5 × 25 ,

  1

  tsr =

  60 ×

  3

  tsr = , 218

4.2 Pengolahan Data Kincir Savonius tiga sudu lurus dengan variasi kecepatan angin 3 m/s – 6,5 m/s.

  Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada kincir Savonius tiga sudu lurus dengan variasi kecepatan 3 m/s, maka diperoleh :

Tabel 4.1 Hasil pengamatan dan perhitungan P

  in , P out ,

  torsi serta koefisien daya yang dihasilkan oleh kincir ( Cp ) pada kecepatan angin 3 m/s.

  

NO v I n P out P in Cp Torsi tsr

volt ampere RPM watt watt % Nm 1 2,30 0,36 25,10 0,82 4,86 17,03 0,31 0,21 2 3,20 0,41 23,50 1,31 4,86 26,99 0,53 0,20 3 3,00 0,43 26,30 1,29 4,86 26,54 0,46 0,22 4 2,60 0,34 13,20 0,88 4,86 18,18 0,63 0,11 5 3,60 0,35 20,60 1,26 4,86 25,92 0,58 0,17 6 3,00 0,46 21,30 1,38 4,86 28,39 0,61 0,18 7 3,10 0,32 20,80 0,99 4,86 20,41 0,45 0,18 8 2,80 0,46 24,20 1,28 4,86 26,50 0,50 0,21 9 2,40 0,31 17,70 0,74 4,86 15,30 0,40 0,15

10 2,20 0,29 12,90 0,63 4,86 13,12 0,47 0,11

  

11 3,10 0,32 24,00 0,99 4,86 20,41 0,39 0,20

12 3,40 0,41 26,60 1,39 4,86 28,68 0,50 0,23

13 3,60 0,37 25,90 1,33 4,86 27,40 0,49 0,22

14 2,80 0,34 18,70 0,95 4,86 19,58 0,48 0,16

15 3,10 0,39 26,10 1,20 4,86 24,87 0,44 0,22

16 3,30 0,41 29,00 1,35 4,86 27,83 0,44 0,25

17 3,30 0,40 40,00 1,32 4,86 27,16 0,31 0,34

18 3,70 0,33 36,60 1,22 4,86 25,12 0,31 0,31

19 2,70 0,31 18,40 0,83 4,86 17,22 0,43 0,16

20 2,20 0,29 21,80 0,63 4,86 13,12 0,27 0,19

rata-rata 22,49 0,45 0,20

  in , out ,

Tabel 4.2 Hasil pengamatan dan perhitungan P P torsi serta koefisien daya yang dihasilkan oleh kincir ( Cp ) pada kecepatan angin 3,5 m/s.

  v I n P out P in Cp Torsi tsr NO volt ampere RPM watt watt % Nm

  1 3,60 0,37 32,10 1,33 7,71 17,25 0,39 0,23 2 3,90 0,40 34,00 1,56 7,71 20,21 0,43 0,25 3 4,00 0,41 34,40 1,64 7,71 21,25 0,45 0,25 0,29 4 4,10 0,37 39,90 1,51 7,71 19,65 0,36 5 3,80 0,37 34,90 1,40 7,71 18,21 0,38 0,26 6 3,80 0,32 35,80 1,21 7,71 15,75 0,32 0,26 7 3,50 0,39 31,10 1,36 7,71 17,68 0,41 0,23

  0,24 8 3,70 0,45 33,20 1,66 7,71 21,57 0,47 9 3,70 0,43 34,60 1,59 7,71 20,61 0,43 0,25 10 3,60 0,32 32,40 1,15 7,71 14,92 0,33 0,24

  11 3,10 0,33 31,00 1,03 7,71 13,25 0,31 0,23 0,28 12 3,20 0,39 38,20 1,24 7,71 16,17 0,31 13 3,40 0,32 33,20 1,08 7,71 14,09 0,31 0,24 14 3,60 0,34 36,90 1,22 7,71 15,86 0,31 0,27 15 3,20 0,32 35,00 1,02 7,71 13,26 0,27 0,26

  0,25 16 3,50 0,34 34,30 1,19 7,71 15,41 0,33 17 3,50 0,31 32,30 1,08 7,71 14,05 0,32 0,24 18 3,60 0,36 34,30 1,29 7,71 16,79 0,36 0,25 19 3,70 0,38 36,60 1,40 7,71 18,21 0,36 0,27 0,17 20 3,00 0,29 23,50 0,87 7,71 11,27 0,35 rata –rata 16,77 0,36 0,25

Tabel 4.3 Hasil pengamatan dan perhitungan P

  in , P out ,

  torsi serta koefisien daya yang dihasilkan oleh kincir ( Cp ) pada kecepatan angin 4 m/s.

  v I n P out P in Cp Torsi tsr NO volt ampere RPM watt watt % Nm 1 4,30 0,44 47,90 1,89 11,52 16,42 0,37 0,31

  2 4,40 0,41 54,90 1,80 11,52 15,65 0,31 0,35 3 4,50 0,43 47,30 1,93 11,52 16,79 0,39 0,30 4 4,60 0,43 49,60 1,97 11,52 17,17 0,38 0,32 5 4,70 0,41 48,10 1,92 11,52 16,72 0,38 0,31 6 4,50 0,42 48,10 1,89 11,52 16,40 0,37 0,31 7 4,80 0,44 55,00 2,11 11,52 18,33 0,36 0,35 8 4,90 0,45 51,50 2,20 11,52 19,14 0,40 0,33 9 4,70 0,42 49,00 1,97 11,52 17,13 0,38 0,32

  10 4,70 0,46 52,70 2,16 11,52 18,76 0,39 0,34 11 4,60 0,43 48,90 1,97 11,52 17,17 0,38 0,31 12 4,60 0,42 50,70 1,93 11,52 16,77 0,36 0,33 13 4,30 0,43 48,30 1,84 11,52 16,05 0,36 0,31 14 4,80 0,47 53,20 2,25 11,52 19,58 0,40 0,34 15 4,90 0,44 50,80 2,15 11,52 18,71 0,40 0,33 16 4,70 0,42 47,60 1,97 11,52 17,13 0,39 0,31 17 4,80 0,42 47,80 2,01 11,52 17,50 0,40 0,31 18 4,60 0,46 45,10 2,11 11,52 18,36 0,44 0,29 19 5,20 0,46 54,10 2,39 11,52 20,76 0,42 0,35 20 4,80 0,44 47,80 2,11 11,52 18,33 0,42 0,31 rata-rata 11,70 0,38 0,32

  

in , out ,

Tabel 4.4 Hasil pengamatan dan perhitungan P P torsi serta koefisien daya yang dihasilkan oleh kincir ( Cp ) pada kecepatan angin 4,5 m/s.

  

v I n P out P in Cp Torsi tsr

NO volt ampere RPM watt watt % Nm 1 4,10 0,33 71,00 1,35 16,40 8,24 0,18 0,41

  2 3,90 0,38 62,00 1,48 16,40 9,03 0,22 0,36 3 4,20 0,38 78,00 1,59 16,40 9,73 0,19 0,45 0,38 4 4,10 0,33 66,00 1,35 16,40 8,24 0,19

  5 4,10 0,36 70,00 1,47 16,40 8,99 0,20 0,40 6 4,30 0,37 65,90 1,59 16,40 9,69 0,23 0,38 7 3,80 0,32 60,50 1,21 16,40 7,41 0,19 0,35 0,38 8 4,1 0,30 65,40 1,23 16,40 7,49 0,17 9 3,70 0,34 66,60 1,25 16,40 7,66 0,18 0,38

  10 3,70 0,32 54,50 1,18 16,40 7,21 0,20 0,31 11 4,30 0,35 80,80 1,50 16,40 9,17 0,17 0,46 0,34 12 4,20 0,32 58,70 1,34 16,40 8,19 0,21

  13 4,10 0,31 61,30 1,27 16,40 7,74 0,19 0,35 14 4,00 0,32 60,60 1,28 16,40 7,80 0,20 0,35 15 4,30 0,34 77,00 1,46 16,40 8,91 0,18 0,44 0,37 16 4,00 0,34 64,60 1,53 16,40 9,32 0,22 17 4,40 0,36 68,30 1,58 16,40 9,65 0,22 0,39 18 4,20 0,31 67,50 1,30 16,40 7,93 0,18 0,39 19 4,10 0,28 69,00 1,14 16,40 6,99 0,15 0,40

  0,41 20 4,20 0,32 71,00 1,34 16,40 8,19 0,18 rata-rata 8,38 0,19 0,38

  

in , out ,

Tabel 4.5 Hasil pengamatan dan perhitungan P P torsi serta koefisien daya yang dihasilkan oleh kincir ( Cp ) pada kecepatan angin 5 m/s.

  

v I n P out P in Cp Torsi tsr

NO volt ampere RPM watt watt % Nm 1 3,70 0,26 72,70 0,96 22,50 4,27 0,12 0,38

  2 3,80 0,27 73,70 1,02 22,50 4,56 0,13 0,38 3 4,30 0,24 73,70 1,03 22,50 4,58 0,13 0,38 0,38 4 3,40 0,37 73,60 1,25 22,50 5,59 0,16

  5 4,40 0,34 77,50 1,49 22,50 6,64 0,18 0,40 6 3,70 0,31 73,40 1,14 22,50 5,09 0,14 0,38 7 2,50 0,32 74,50 0,80 22,50 3,55 0,10 0,38 0,39 8 3,20 0,23 75,10 0,73 22,50 3,27 0,09 9 3,90 0,30 72,30 1,17 22,50 5,20 0,15 0,37

  10 4,20 0,23 75,90 0,96 22,5 4,29 0,12 0,39 11 4,60 0,22 75,10 1,01 22,50 4,49 0,12 0,39 0,41 12 3,20 0,21 78,90 0,67 22,50 2,98 0,08

  13 3,40 0,24 73,10 0,81 22,50 3,62 0,10 0,38 14 3,90 0,22 74,70 0,85 22,50 3,81 0,10 0,39 15 3,50 0,21 73,90 0,75 22,50 3,26 0,09 0,38 0,38 16 3,40 0,24 73,50 0,81 22,50 3,62 0,10 17 3,60 0,29 74,60 1,04 22,50 4,64 0,13 0,39 18 3,40 0,29 72,70 0,98 22,50 4,38 0,12 0,38 19 3,40 0,25 72,90 0,85 22,50 3,77 0,11 0,38

  0,37 20 3,20 0,23 71,30 0,73 22,50 3,27 0,09 rata-rata 4,24 0,12 0,38

  in , out ,

Tabel 4.6 Hasil pengamatan dan perhitungan P P torsi serta koefisien daya yang dihasilkan oleh kincir ( Cp ) pada kecepatan angin 5,5 m/s.

  NO V I n P out P in Cp Torsi Tsr volt ampere RPM watt watt % Nm 1 3,20 0,16 79,70 0,51 29,94 1,70 0,06 0,37 0,40 2 3,60 0,47 85,10 1,69 29,94 5,64 0,18 3 4,60 0,21 84,40 0,96 29,94 3,22 0,10 0,40 4 3,60 0,18 83,70 0,64 29,94 2,16 0,07 0,39 5 2,90 0,18 88,70 0,52 29,94 1,74 0,05 0,42

  0,41 6 3,00 0,28 87,30 0,84 29,94 2,80 0,09 7 3,50 0,21 85,00 0,73 29,94 2,45 0,08 0,40 8 5,10 0,27 81,50 1,37 29,94 4,59 0,16 0,38 9 2,70 0,24 87,30 0,64 29,94 2,16 0,07 0,41 0,41

  10 2,80 0,21 86,50 0,58 29,94 1,96 0,06 11 2,80 0,27 86,00 0,75 29,94 2,52 0,08 0,40 12 2,70 0,15 85,50 0,40 29,94 1,35 0,04 0,40 13 2,60 0,20 86,80 0,52 29,94 1,73 0,05 0,41

  0,40 14 3,10 0,21 85,70 0,65 29,94 2,17 0,07 15 3,50 0,37 80,40 1,29 29,94 4,32 0,15 0,38 16 2,80 0,21 87,70 0,58 29,94 1,96 0,06 0,41 17 3,60 0,28 85,30 1,00 29,94 3,36 0,11 0,40 0,40 18 3,60 0,37 84,10 1,33 29,94 4,44 0,15 19 3,50 0,25 80,90 0,87 29,94 2,92 0,10 0,38 20 3,70 0,31 84,10 1,14 29,94 3,83 0,13 0,40 rata-rata 2,85 0,09 0,40

  

in , out ,

Tabel 4.7 Hasil pengamatan dan perhitungan P P torsi serta koefisien daya yang dihasilkan oleh kincir ( Cp ) pada kecepatan angin 6 m/s.

  N0 V

  I N P out P in Cp Torsi tsr volt ampere RPM watt watt % Nm 1 3,20 0,24 98 0,76 38,88 1,97 0,07 0,42 0,41 2 3,30 0,23 94,10 0,75 38,88 1,95 0,07 3 3,50 0,28 96,60 0,98 38,88 2,52 0,09 0,42 4 3,40 0,32 99,10 1,08 38,88 2,79 0,10 0,43 5 3,60 0,41 102,30 1,47 38,88 3,79 0,13 0,44

  0,41 6 3,70 0,35 95,30 1,29 38,88 3,33 0,12 7 3,90 0,31 100,70 1,20 38,88 3,10 0,11 0,43 8 3,20 0,38 96,90 1,21 38,88 3,12 0,11 0,42 9 4,10 0,35 97,10 1,43 38,88 3,69 0,14 0,42 0,41

  10 3,90 0,32 95,20 1,24 38,88 3,20 0,12 11 3,90 0,31 98,80 1,20 38,88 3,10 0,11 0,43 12 4,20 0,33 96,50 1,38 38,88 3,56 0,13 0,42 13 4,20 0,35 93,40 1,47 38,88 3,78 0,15 0,40

  0,41 14 4,50 0,43 95,60 1,93 38,88 4,97 0,19 15 3,80 0,33 94,10 1,25 38,88 3,22 0,12 0,41 16 4,30 0,36 97,90 1,54 38,88 3,98 0,15 0,42 17 3,50 0,29 95,40 1,01 38,88 2,61 0,10 0,41 0,41 18 3,90 0,31 94,70 1,20 38,88 3,10 0,12 19 4,10 0,23 102,70 0,94 38,88 2,42 0,08 0,44 20 4,20 0,25 95,20 1,05 38,88 2,70 0,10 0,41 rata-rata 3,14 0,12 0,422

  

in , out ,

Tabel 4.8 Hasil pengamatan dan perhitungan P P torsi serta koefisien daya yang dihasilkan oleh kincir ( Cp ) pada kecepatan angin 6,5 m/s.

  NO V I n P out P in Cp Torsi tsr volt ampere RPM watt watt % Nm 1 4,60 0,21 109,60 0,96 49,43 1,95 0,08 0,44 0,45 2 2,30 0,26 112,10 0,59 49,43 1,20 0,05 3 3,00 0,40 115,60 1,20 49,43 2,42 0,09 0,46 4 2,80 0,32 109,10 0,89 49,43 1,81 0,07 0,43 5 3,70 0,30 110,70 1,11 49,43 2,24 0,09 0,44

  0,44 6 3,20 0,23 111,20 0,73 49,43 1,48 0,06 7 2,70 0,31 109,20 0,83 49,43 1,69 0,07 0,43 8 2,60 0,33 108,60 0,85 49,43 1,73 0,07 0,43 9 3,60 0,29 108,10 1,04 49,43 2,11 0,09 0,43 0,43

  10 3,50 0,48 108,40 1,68 49,43 3,39 0,14 11 2,70 0,38 109,30 1,02 49,43 2,07 0,08 0,44 12 3,90 0,32 106,60 1,24 49,43 2,52 0,11 0,42 13 3,30 0,37 108,30 1,22 49,43 2,47 0,10 0,43

  0,41 14 3,50 0,44 103,60 1,54 49,43 3,11 0,14 15 3,40 0,38 108,50 1,29 49,43 2,61 0,11 0,43 16 3,60 0,41 108,80 1,47 49,43 2,98 0,12 0,43 17 3,10 0,36 107,90 1,11 49,43 2,25 0,09 0,43 0,42 18 3,40 0,33 105,80 1,12 49,43 2,26 0,10 19 4,40 0,46 105,40 2,02 49,43 4,09 0,18 0,42 20 4,50 0,44 108,40 1,98 49,43 4,00 0,17 0,43 rata-rata 2,42 0,10 0,43

4.3 Analisis Data

  Dari hasil penelitian dan perhitungan telah didapatkan beberapa perbedaan, perbedaan tersebut disebabkan beberapa faktor yang terjadi selama penelitian. Untuk mengetahui hal tersebut maka perlu diadakan suatu analisa dan pembahasan dari data yang diperoleh selama penelitian. Berikut adalah grafik dan analisa data :

4.3.1 Grafik Hubungan Kecepatan Angin Dengan Koefisien Daya

  Berikut ini adalah grafik hubungan kecepatan angin (V ) dengan

  ∞

  koefisien daya kincir (Cp) :

  25

  24

  23

  22

  21

  20

  19

  18

  17

  16 aya %

  15 d

  14 n

  13 e

  12 isi

  11 ef

  10 o

9 K

  8

  7

  6

  5

  4

  3

  2

  3

  3.5

  4

  4.5

  5

  5.5

  6

  6.5

  7 Kecepatan angin (m /s)

Gambar 4.1 Grafik hubungan kecepatan angin dengan koefisien pada kincir.

  Berdasarkan grafik pada Gambar 4.1 dapat diketahui koefisien daya paling tinggi yaitu sebesar 22,49 % pada kecepatan angin 3 m/s, dan yang terendah adalah 2,42 % pada kecepatan angin 6,5 m/s sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi kecepatan angin maka akan semakin rendah koefisien daya yang dihasilkan. Persamaan pada grafik diatas adalah

  2

  2 y = 1,6536x .21,829x + 73.961. R = 0,9367.

4.3.2 Grafik Hubungan Kecepatan Angin Dengan Torsi

  Berikut ini adalah grafik hubungan kecepatan angin (V ) dengan torsi

  ∞

  kincir (Mt) :

  0.51

  0.49

  0.47

  0.45

  0.43

  0.41

  0.39 )

  0.37

  0.35 m

  0.33 N

  0.31 i (

  0.29 s

  0.27

  0.25

  0.23 Tor

  0.21

  0.19

  0.17

  0.15

  0.13

  0.11

  0.09

  3

  3.5

  4

  4.5

  5

  5.5

  6

  6.5

  7

  7.5

  8 Kecepatan angin (m/s)

Gambar 4.2 Grafik hubungan kecepatan angin dengan torsi yang dihasilkan kincir.

  Dari grafik pada Gambar 4.2 dapat diketahui bahwa torsi tertinggi yang dapat dihasilkan oleh kincir ini sebesar 0,45 Nm pada kecepatan angin 3 m/s dan terendah sebesar 0,09 Nm pada kecepatan angin 5,5 m/s.Hal ini di sebabkan karena pada saat pengambilan data ini terjadi pergeseran penahan

  2

  sudu kincir. Persamaan pada grafik diatas adalah y = 0,0334x – 0,4262x +

  2 1,4583. R = 0,9006.

  

4.3.3 Grafik Hubungan Kecepatan Angin dengan Koefisien Daya

terhadap Kincir Angin Sejenis

  Pada penelitian ini ada 4 kincir angin sejenis yang berbeda variasi pada sudunya yaitu kincir angin tipe Savonius dengan 4 sudu datar, kincir angin tipe Savonius dengan 3 sudu datar, kincir angin tipe Savonius dengan 3 sudu lengkung, dan kincir angin Savonius dengan 4 sudu lengkung. Dari ke 4 kincir ini yang penulis teliti adalah kincir angin jenis Savonius dengan 3 sudu datar.

  Berikut ini adalah grafik perbandingan koefisien daya dengan kecepatan angin pada ke-4 kincir :

  5

  10

  15

  20

  25

  30

  2

  4

  6

  8 kecepatan angin (m/s) k o e fis ie n d a y a % kincir 3 sudu datar kincir 4 sudu datar

Gambar 4.3 Grafik hubungan kecepatan angin dengan koefisien daya yang dihasilkan kincir.

  Dari grafik pada Gambar 4,3 dapat diketahui koefisien daya tertinggi sebesar 22,49 % pada kecepatan angin 3 m/s, hal ini di karenakan pada kecepatan ini kincir berputar dengan stabil maka daya keluaran yang

  • – 22,615x = 70,008. R

  4.5

  0.65

  0.7

  2.5

  3

  3.5

  4

  5

  0.55

  5.5

  6

  6.5

  7

  7.5 Kecepatan angin (m/s) Tor si ( N m )

  4 sudu datar 3 sudu lurus Poly. ( 3 sudu lurus) Poly. (4 sudu datar)

Gambar 4.4 Grafik hubungan kecepatan angin dengan koefisien daya yang dihasilkan kincir.

  0.6

  0.5

  dihasilkan cenderung lebih besar sehingga efisiensinya meningkat. Persamaan yang digunakan untuk kincir angin 3 sudu datar adalah y = 1,6536x

  

4.3.4 Grafik Hubungan Kecepatan Angin dengan Torsi terhadap

Kincir Angin Sejenis

  2

  .21,829x + 73.961. R

  2

  = 0,9367 dan untuk kincir angin 4 sudu datar adalah y = 1,845x

  2

  2 = 0,9586.

  0.05

  0.45

  0.1

  0.15

  0.2

  0.25

  0.3

  0.35

  0.4

  Dari grafik pada Gambar 4.4 di atas dapat diketahui kincir angin dengan torsi terbesar adalah kincir angin dengan 3 sudu datar. Secara terori putaran berbanding terbalik terhadap torsi, semakin kecil putaran maka torsi yang dihasilkan semakin besar, torsi terbesar yang dihasilkan adalah sebesar 0,45 Nm. Persamaan yang digunakan untuk kincir angin 4 sudu datar adalah y = 0.0339x2 - 0.4322x + 1.4727. R2 = 0.9174 dan untuk kincir angin 3 sudu datar adalah y = 0.0412x2 - 0.4922x + 1.4983. R2 = 0.8703.

   Grafik Hubungan koefisien daya dengan tsr

  4.3.5

  30 )

  25 % ( a

  20 y a d

  15 n ie

  10 fis e o

5 K

  0.07

  0.08

  0.09

  0.1

  0.11

  0.12

  0.13

  0.14

  0.15

  0.16

  0.17

  0.18

tsr

Gambar 4.5 Grafik hubungan koefisien daya dengan tip speed ratio.

  Dari grafik pada Gambar 4.3 dapat disimpulkan bahwa hubungan koefisien daya dengan tsr mengalami peningkatan. Seperti digambarkan pada grafik Gambar 2.2, pada tsr kurang dari satu maka akan mengalami peningkatan. persamaan yang digunakan adalah y = 1986.4x2 - 700.94x + 63.326. R2 = 0.9305.

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

  Dari penelitian dan perhitungan yang telah dilakukan,maka dapat disimpulkan sebagai berikut :

  1. Semakin besar kecepatan angin maka koefisien daya yang dihasilkan semakin kecil. Koefisien Daya paling besar diperoleh pada tsr 0,07 atau pada kecepatan angin 3 m/s yaitu sebesar 22,5 %. Semakin besar kecepatan angin maka torsi yang dihasilkan juga semakin kecil. Torsi paling besar adalah 0,45 Nm pada kecepatan angin 3 m/s.

2. Dari grafik hubungan tsr dengan koefisien daya, dapat disimpulkan bahwa semakin besar tsr maka semakin kecil koefisien daya pada kincir.

  3. Dari hasil perbandingan dengan kincir sejenis yang telah diteliti sebelumnya yaitu kincir angin Savonius dengan 4 sudu datar yang dapat membuka dan menutup secara otomatis, dapat disimpulkan bahwa kincir angin dengan 3 sudu datar memiliki koefisien daya serta torsi yang lebih tinggi dari pada kincir dengan 4 sudu datar,hasil terbesar yang diperoleh dari kincir angin 4 sudu datar adalah koefisien daya 10,53 % dan torsi 0,19 Nm pada kecepatan angin 3,5 m/s sedangkan pada kincir angin dengan 3 sudu datar diperoleh hasil koefisien daya sebesar 16,77 % dan torsi 0,36 Nm.

5.2 Saran

  Adapun saran untuk pihak yang akan mengembangkan penelitian pada bidang ini adalah :

  1. Membuat variasi bentuk sudu atau jumlah sudu dengan model yang berbeda agar dapat mengetahui efisiensi kincir yang paling baik.

  2. Bahan yang digunakan sebaiknya lebih ringan agar mendapat kecepatan angin yang lebih rendah dan torsi yang kecil.

  3. Pada saat percobaan dimulai sebaiknya peralatan yang akan digunakan berfungsi dengan semestinya. Perlu dilakukan pengecekan penahan sudu setiap selesai pengambilan data.

  4. Pengambilan data sebaiknya dilakukan dalam ruangan yang tidak terpengaruh oleh angin lingkungan sekitarnya, karena perubahan angin dapat mempengaruhi kestabilan putaran kincir.

  

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, W. 2004. Penggerak Mula Turbin. Ed.-3. Penerbit ITB. Bandung.

  

Djojodihardjo, H. dan Molly, J.P. 1983. Wind Energy System. Penerbit Alumni.

  Bandung.

Fox, J.A. 1982. An Introduction to Engineering Fluid Mechanics. Ed-2, The

Macmillan Press Ltd. London

Setyadhy, N. 2009. Modifikasi Sudu Pada Kincir Angin Tipe Savonius Empat sudu

  Datar . Tugas Akhir Tek. Mesin FST, USD, Yogyakarta.

  

Kadir, A. 1995. Energi: Sumber Daya, Inovasi, Tenaga Listrik dan Potensial

Ekonomi . Penerbit Universitas Indonesia. Jakarta.

  Sachs, P. 1978. Wind Forces in Engineering, Ed-2, Pergamon Press. Great Britain. http://id.wikipedia.org/wiki/turbin_angin http://www.lemhannas.co.id

Dokumen baru

Tags

Dokumen yang terkait

Unjuk kerja kincir angin propeler tiga sudu berbahan komposit dengan posisi lebar maksimal sudu 10 sentimeter dari pusat poros.
1
2
68
Unjuk kerja model kincir angin american multi-blade sembilan sudu dengan tiga variasi pitch angle.
1
10
66
Unjuk kerja kincir angin propeler tiga sudu lengkung silindris dari bahan dasar kayu dengan tiga variasi permukaan sudu.
0
1
67
Unjuk kerja kincir angin model american multi-blade tiga belas sudu dari bahan aluminium dengan tiga variasi pitch angle.
0
0
59
Unjuk kerja kincir angin propeler tiga sudu datar dari bahan triplek dengan variasi lapisan aluminium dan anyaman bambu.
0
0
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 kincir angin jenis american multibladedari bahan aluminium sepuluh sudu dengan tiga variasi pitch angle.
3
13
66
Unjuk kerja kincir angin propeler tiga sudu datar dengan lebar 11,5 cm dari bahan triplek serta variasi lapisan permukaan aluminium dan anyaman bambu.
0
0
74
Unjuk kerja kincir angin tipe propeler dua sudu dari bahan pipa PVC 6 IN.
0
0
97
Unjuk kerja kincir angin tipe propeler tiga sudu dari bahan pipa PVC berdiameter 6 inchi.
0
1
70
Unjuk kerja model kincir angin savonius enam tingkat dengan variasi bentuk sudu.
0
0
59
Unjuk kerja model kincir angin savonius tiga sudu dengan sirip-sirip pengarah pada lingkar terluar kincir.
0
2
75
Unjuk kerja kincir angin propeler tiga sudu dari bahan triplek dan anyaman bambu berdiameter 80 centimeter
0
1
73
Unjuk kerja kincir angin tipe savonius dengan tiga sudu lengkung yang dapat membuka dan menutup secara otomatis - USD Repository
0
0
64
Show more