UNJUK KERJA MODEL KINCIR ANGIN SAVONIUS DUA TINGKAT DENGAN SIRIP-SIRIP PENGARAH PADA LINGKAR TERLUAR KINCIR TUGAS AKHIR - Unjuk kerja model kincir angin savonius dua tingkat dengan sirip-sirip pengarah pada lingkar terluar kincir - USD Repository

Gratis

0
0
82
11 months ago
Preview
Full text

  

UNJUK KERJA MODEL KINCIR ANGIN SAVONIUS

DUA TINGKAT DENGAN SIRIP-SIRIP PENGARAH

PADA LINGKAR TERLUAR KINCIR

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

Jurusan Teknik Mesin

Disusun oleh:

ENDRO PRAMULAT SITO

  

NIM : 105214076

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2011

  

THE PERFORMANCE OF TWO STAGE SAVONIUS

WIND TURBINE MODEL WITH STEERING FINS ON

THE OUTER CIRCLE

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement

to obtain the SarjanaTeknik degree

  by

  

ENDRO PRAMULAT SITO

NIM : 105214076

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAMME

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2011

  

INTISARI

  Ketersediaan energi dunia saat ini mengalami penipisan khususnya energi dari fosil yang tidak dapat diperbarui maka diperlukan sumber energi baru yang terbarukan dan ramah lingkungan. Salah satu energi yang dapat dikembangkan adalah energi angin dengan ketersediaan yang melimpah dan ramah lingkungan. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengembangkan unjuk kerja model kincir

  2

  angin Savonius dua tingkat dengan luasan frontal 0,51 m dan penambahan variasi sirip-sirip pengarah pada lingkar terluarnya.

  Model variasi pertama adalah kincir angin Savonius tanpa pengarah, model

  o

  variasi kedua dengan penambahan sirip-sirip pengarah bersudut 30 , dan model

  o

  variasi ketiga dengan penambahan sirip-sirip pengarah bersudut 45 . Jumlah pengarah yang digunakan sebanyak delapan buah berbentuk pelat persegi panjang dengan ukuran 10 cm × 90 cm dan dipasang pada lingkar terluar kincir. Dalam pengujiannya setiap kincir angin diuji untuk mengetahui torsi, putaran poros, daya kincir, dan koefisien daya.

  Hasil penelitian menunjukkan bahwa koefisien daya maksimal diperoleh

  o

  dengan model kincir angin Savonius berpengarah 30 , yaitu 46 % pada tip speed

  

ratio (tsr) 1,2 menghasilkan daya 27,9 watt pada kecepatan angin 5,84 m/s dengan

o

  torsi 1,2 Nm. Model kincir angin perpengarah 45 menghasilkan koefisien daya maksimal 40 % pada tip speed ratio 1,46 menghasilkan daya 26,5 watt pada kecepatan angin 6.06 m/s dengan torsi 0,9 Nm. Model kincir tanpa pengarah menghasilkan koefisien daya maksimal 32,4 % pada tip speed ratio 1,38 menghasilkan daya 27,4 watt pada kecepatan angin 6,57 m/s dengan torsi 0,9 Nm.

  Kata kunci : koefisien daya, daya kincir, torsi, tip speed ratio

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur senantiasa kepada Tuhan Yang Maha Esa karena rahmat yang diberikan dalam penyusunan Tugas Akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.

  Tugas Akhir ini merupakan sebagai salah satu syarat yang wajib untuk setiap mahasiswa Jurusan Teknik Mesin. Tugas Akhir ini dilaksanakan dalam rangka memenuhi syarat untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  Berkat bimbingan, dukungan dan nasihat dari berbagai pihak, akhirnya Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini dengan segenap kerendahan hati penulis menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar- besarnya kepada :

  1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  2. Bapak Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  3. Bapak Ir. Rines, M.T., sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

  4. Bapak I Gusti Ketut Puja, S.T., M.T., selaku Dosen pembimbing akademik.

  5. Kepala Laboratorium Konversi Energi, Bapak Ir. YB. Lukiyanto, M.T., untuk dukungan dan saran yang penulis dapatkan.

6. Bapak Mulyo Pradono dan Ibu Sri Widayati selaku orang tua penulis, karena kebaikan dan kerendahan hati memberikan semangat pada penulis.

  Keluarga penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah mendukung penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

  7. Rekan sekelompok yaitu Suryo Prasetyo dan Natalis Riya, yang telah membantu dalam perancangan, pembuatan, perbaikkan alat dan pengambilan data.

  8. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan teman-teman lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu, terima kasih atas segala bantuanya. Penulis menyadari dalam penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Segala kritik dan saran yang membangun akan sangat penulis harapkan demi penyempurnaan dikemudian hari. Akhir kata seperti yang penulis harapkan semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.

  Yogyakarta, 1 November 2011 Penulis

  DAFTAR ISI

  Halaman Judul .............................................................................................. i Title Page ........................................................................... .......................... ii Halaman Pengesahan...................................................................................... iii Daftar Dewan Penguji ........................................................................ .......... iv Pernyataan Keaslian Karya ........................................................................... v Lembar Pernyataan Persetujuan Karya Ilmiah ............................................. vi Intisari .......................................................................................................... vii Kata Pengantar ............................................................................................. viii Daftar Isi ....................................................................................................... x Daftar Gambar .............................................................................................. xii Daftar Tabel ................................................................................................. xiv

  BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ............................................................

  1 1.2 Rumusan Masalah .....................................................................

  2 1.3 Batasan Masalah ........................................................................

  2 1.4 Manfaat Penelitian .....................................................................

  3 1.5 Tujuan Penelitian .......................................................................

  3 BAB II DASAR TEORI 2.1 Energi Angin ..............................................................................

  4 2.2 Kincir Angin ..............................................................................

  8 2.3 Rumus-Rumus Perhitungan .......................................................

  13

  BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Diagram Alir Penelitian ............................................................

  43 4.4 Grafik Hasil Perhitungan ...........................................................

  60 GAMBAR KERJA .......................................................................................

  59 LAMPIRAN .................................................................................................

  58 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................

  57 5.2 Saran ..........................................................................................

  55 BAB V Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan ................................................................................

  46 4.5 Pembahasan ...............................................................................

  35 4.3 Data Hasil Perhitungan ..............................................................

  19 3.2 Objek Penelitian ........................................................................

  35 4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan .............................................

  34 BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Percobaan ......................... .......................................

  31 3.7 Langkah Pengolahan Data .........................................................

  30 3.6 Langkah-Langkah Percobaan ....................................................

  20 3.5 Variabel Penelitian .......................... ..........................................

  20 3.4 Peralatan dan Bahan .......................... ........................................

  20 3.3 Waktu dan Tempat Penelitian .......................... .........................

  61

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Angin Laut .................................................................................

  o .......................................

  46 Gambar 4.2 Grafik hub. daya dan τ variasi kincir tanpa pengarah ...............

  33 Gambar 4.1 Grafik hub. rpm dan τ variasi kincir tanpa pengarah ................

  32 Gambar 3.18 Posisi takometer ........................................................................

  32 Gambar 3.17 Sensor elektrik yang terhubung dengan anemometer ...............

  30 Gambar 3.16 Tali pengait ................................................................................

  29 Gambar 3.15 Kabel .........................................................................................

  28 Gambar 3.14 Generator ...................................................................................

  28 Gambar 3.13 Neraca pegas .............................................................................

  27 Gambar 3.12 Rangkaian lampu pembebanan ..................................................

  26 Gambar 3.11 Anemometer ..............................................................................

  25 Gambar 3.10 Tachometer ................................................................................

  25 Gambar 3.9 Blower .......................................................................................

  24 Gambar 3.8 Terowongan angin .....................................................................

  24 Gambar 3.7 Jari-jari kincir sebagai garis acuan 0

  5 Gambar 2.2 Angin Darat ...............................................................................

  23 Gambar 3.6 Sirip-sirip pengarah ...................................................................

  22 Gambar 3.5 Poros kincir ...............................................................................

  22 Gambar 3.4 Sudu kincir ................................................................................

  21 Gambar 3.3 Pelat batas sudu .........................................................................

  19 Gambar 3.2 Kincir angin Savonius ...............................................................

  15 Gambar 3.1 Diagram alir langkah penelitian ................................................

  p dan tsr maksimal berapa jenis kincir .......

  12 Gambar 2.9 Grafik Hubungan C

  11 Gambar 2.8 Variasi Bentuk Sudu Kincir Savonius .......................................

  9 Gambar 2.7 Kincir Angin Poros Horizontal .................................................

  7 Gambar 2.6 Kincir Angin Poros Vertikal .....................................................

  7 Gambar 2.5 Pergerakan Angin Planetary ......................................................

  6 Gambar 2.4 Angin Gunung ...........................................................................

  5 Gambar 2.3 Angin Lembah ...........................................................................

  47

Gambar 4.3 Grafik hub. C p dan tsr variasi kincir tanpa pengarah ................

  48 Gambar 4.4 Grafik hub. rpm dan τ variasi kincir pengarah 30

  o ....................

  49 Gambar 4.5 Grafik hub. daya dan τ variasi kincir pengarah 30

  o ..................

  50 Gambar 4.6 Grafik hub. C p dan tsr variasi kincir pengarah 30

  o ....................

  51 Gambar 4.7 Grafik hub. rpm dan τ variasi kincir pengarah 45

  o ....................

  52 Gambar 4.8 Grafik hub. daya dan τ variasi kincir pengarah 45

  o ..................

  53 Gambar 4.9 Grafik hub. Cp dan tsr variasi kincir pengarah 45

  o ...................

  54 Gambar 4.10 Grafik perbandingan unjuk kerja ketiga variasi kincir ..............

  54

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data percobaan kincir angin tanpa pengarah ................................

  36 Tabel 4.2 Data percobaan kincir angin pengarah 30

  o ...................................

  37 Tabel 4.3 Data percobaan kincir angin pengarah 45

  o ...................................

  38 Tabel 4.4 Data hasil perhitungan kincir angin tanpa pengarah .....................

  43 Tabel 4.5 Data hasil perhitungan kincir angin pengarah 30

  o ........................

  44 Tabel 4.6 Data hasil perhitungan kincir angin pengarah 45

  o ........................

  45

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

  Ketersediaan energi Indonesia saat ini mengalami penurunan khususnya energi dari fosil yang tidak dapat diperbaharui. Dimulai dari revolusi industri, kebutuhan akan energi fosil meningkat tajam. Hal ini tidak berbanding lurus dengan ketersediaan bahan bakar fosil yang ada, maka perlu adanya sumber energi lain yang dapat mencukupi semua kebutuhan. Kebutuhan akan energi fosil masih dominan, sebagian besar bahan bakar fosil digunakan dalam bidang industri, transportasi, dan rumah tangga terutama untuk mencukupi kebutuhan energi listrik.

  Salah satu energi yang dapat menjadi alternatif adalah energi angin, mengingat bahwa Indonesia adalah negara kepulauan yang mempunyai potensi energi angin cukup besar. Untuk mengubah energi angin menjadi energi listrik memerlukan proses dan metode tertentu, karena energi angin tidak dapat digunakan secara langsung. Salah satu alat yang dapat mengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik adalah kincir angin, dalam penelitian ini digunakan jenis kincir angin Savonius yang mampu menerima angin dari arah. Dengan menggunakan kincir angin Savonius, maka energi listrik yang dihasilkan dapat mengurangi ketergantungan terhadap penggunaan energi fosil. Berdasarkan hal- hal diatas maka dilakukanlah penelitian ini sebagai pengembangan.

1.2 Rumusan Masalah

  Masalah yang dapat dirumuskan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

  1. Angin merupakan energi yang besar, murah, kekal dan tidak menimbulkan polusi bagi lingkungan.

  2. Indonesia adalah negara dengan potensi energi angin melimpah, namun belum dimanfaatkan secara maksimal.

  3. Diperlukan model kincir angin yang mampu mengkonversi energi angin dengan efisiensi maksimal.

1.3 Batasan Masalah

  Permasalahan dalam penelitian ini dibatasi pada :

  1. Model kincir angin yang digunakan adalah kincir angin dua sudu dua tingkat dengan diameter 60 cm dan tinggi 85 cm.

  2. Penelitian dilakukan dengan mengoperasikan kincir angin didalam sebuah terowongan angin yang tersedia di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dan dengan posisi salah satu pengarah dibuat sejajar arah angin.

  3. Data yang diambil pada saat penelitian adalah kecepatan angin, temperatur, putaran poros kincir, dan gaya pengimbang torsi.

  4. Variasi yang digunakan adalah kincir tanpa pengarah, kincir dengan sudu pengarah 30 dan kincir dengan sudu pengarah 45 .

1.4 Manfaat Penelitian

  Manfaat dari penelitian ini adalah :

  1. Menjadi sumber informasi mengenai unjuk kerja kincir angin dua sudu dua tingkat dengan pengarah ataupun tidak.

  2. Memberi manfaat bagi perkembagan teknologi energi terbarukan, khususnya energi angin.

  3. Menjadi sumber referensi bagi masyarakat di daerah dengan potensi energi angin besar untuk memberdayakan energi tepat guna.

1.5 Tujuan Penelitian

  Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Membuat kincir angin Savonius dengan variasi sirip-sirip pengarah.

  2. Mengetahui pengaruh penggunaan sirip-sirip pengarah terhadap unjuk kerja kincir angin.

  3. Mengetahui unjuk kerja model kincir angin dua sudu dua tingkat dengan variasi tanpa pengarah, dengan pengarah 30 dan pengarah 45 .

BAB II DASAR TEORI

2.1 Energi Angin

  Angin merupakan salah satu bentuk energi yang telah lama dikenal dan dimanfaatkan manusia dalam kehidupan sehari-hari. Pada prinsipnya angin adalah udara yang bergerak, gerakan ini disebabkan oleh perbedaan temperatur antara udara panas dan udara dingin. Pada daerah dengan temperatur tinggi maka udara akan memuai dan massa jenisnya turun sehingga tekanan udara di daerah itu rendah, tekanan rendah ini akan diisi oleh udara yang datang dari tekan yang lebih tinggi. Perbedaan tekanan dan temperatur disuatu daerah disebabkan oleh sinar matahari.

  Jenis - jenis angin antara lain :

1. Angin laut

  Angin laut adalah angin yang bertiup dari arah laut ke arah darat dan pada umumnya terjadi pada siang hari. Arah ini disebabkan karena daratan memiliki temperatur yang lebih tinggi dari pada temperatur laut seperti yang disajikan pada

Gambar 2.1. Angin ini biasa dimanfaatkan nelayan untuk pulang dari menangkap ikan dilaut.Gambar 2.1 Angin Laut

  (Sumber : www.wikipedia.org/wiki/angin , Juli 2011)

2. Angin darat

  Angin darat adalah angin yang bertiup dari arah darat ke arah laut dan pada umumnya terjadi pada malam hari. Arah ini disebabkan karena temperatur lautan lebih tinggi dari temperatur daratan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2. Angin ini biasa dimanfaatkan nelayan untuk berangkat mencari ikan dengan perahu bertenaga angin sederhana.

Gambar 2.2 Angin Darat

  (Sumber : www.wikipedia.org/wiki/angin , Juli 2011)

  3. Angin lembah Angin lembah adalah angin yang bertiup dari arah lembah ke arah puncak gunung dan terjadi pada siang hari. Gerakan ini disebabkan oleh perbedaan temperatur antara puncak gunung dan lembah, puncak gunung lebih dahulu menerima panas matahari sehingga tekanannya turun dan terjadi aliran udara seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Angin Lembah

  (Sumber : www.wikipedia.org/wiki/angin , Juli 2011)

  4. Angin gunung Angin gunung adalah angin yang bertiup dari arah puncak gunung ke arah lembah dan terjadi pada malam hari. Gerakan ini disebabkan lembah akan melepaskan energi panas lebih lambat dan puncak gunung yang telah mendingin akan mengalirkan udara ke lembah seperti yang ditunjukkan Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Angin Gunung

  (Sumber : www.wikipedia.org/wiki/angin , Juli 2011)

5. Angin planetary

  Angin planetary adalah udara yang bergerak karena pemanasan yang lebih besar pada permukaan bumi dekat ekuator dari pada kutub utara dan selatan seperti pada Gambar 2.5. Hal ini menyebabkan udara dari daerah tropis naik melalui atmosfer ke kutub dan udara dingin dari kutub mengalir ke ekuator dekat permukaan bumi.

Gambar 2.5 Pergerakan Angin Planetary

  (sumber : Pudjanarsa dan Nursuhud, hal.287, 2005)

2.2 Kincir Angin

  Kincir angin adalah sebuah mesin yang digerakkan oleh tenaga angin sehingga dapat menjadi bentuk energi lain. Kincir angin ini pada mulanya dimanfaatkan oleh petani untuk menumbuk hasil pertanian, irigasi dan pengiling gandum. Kincir angin pertama banyak ditemukan di Denmark, Belanda dan negara-negara Eropa lainnya dan lebih dikenal dengan istilah windmill. Kincir angin modern adalah kincir angin yang saat ini banyak digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik.

  Berdasarkan posisi porosnya, kincir angin dibedakan menjadi dua kelompok utama, yaitu : kincir angin poros horizontal dan kincir angin poros vertikal. Dalam penelitian ini akan dikembangkan mengenai kincir angin poros vertikal.

2.2.1 Kincir Angin Poros Vertikal

  Kincir angin poros vertikal atau Vertical Axiz Wind Turbine (VAWT) adalah salah satu jenis kincir angin yang posisi porosnya tegak lurus arah angin atau dengan pengertian lain kincir jenis ini dapat mengkonversi tenaga angin dari segala arah pada orientasi arah angin horizontal. Kelebihan dari kincir angin poros vertical ini adalah sebagai berikut :

  1. Dapat menerima angin dari arah manapun

  2. Memiliki torsi yang cukup besar walaupun putaran poros rendah

  3. Mampu bekerja pada rpm rendah

  4. Memiliki luasan frontal yang besar karena dalam perhitungan luasan berbentuk persegi panjang.

  Dari beberapa ke kelebihan diatas, kincir angin poros vertical cal juga memiliki beberapa kekurangan an antara lain :

  1. Bekerja pada kec kecepatan angin rendah, sehingga energi angin in yang diperoleh hanya energi angi ngin kecil.

  2. Penempatannya p a pada ketinggian yang relatif rendah sehingga gga membahayakan keselamatan lingkun ngkungan.

  3. Sudu yang mampu mpu menerima energi angin disebut downwind ind dan sudu yang melawan angin n disebut upwind, sudu bagian ini cenderun rung menghambat putaran poros.

  4. Dari designnya be berat poros dan sudu yang bertumpu pada bant bantalan (bearing) merupakan suatu tu beban tambahan.

  Beberapa jenis ki s kincir angin poros vertical antara lain sepe perti Gambar 2.6 berikut : (a) (b) (c)

Gambar 2.6 Kincir Angin Poros Vertical

  (a) Savonius, (b) Darrieus, (c) Giromill (sumber: www.windturbine1.blogspot.com )

2.2.2 Kincir Angin Poros Horizontal

  Kincir angin poros horizontal atau Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) adalah jenis kincir angin yang poros utamanya sejajar dengan tanah dan arah poros utama sesuai dengan arah angin. Kincir jenis ini terdiri dari sebuah menara dengan kincir berada di puncaknya, poros kincir harus dapat berputar 360 terhadap sumbu vertical untuk menyesuaikan dengan arah datangnya angin. Pada mulanya untuk membantu menyesuaikan dengan arah datangnya angin perlu ditambahkan sirip pengarah dibelakang kincir, namun pada kincir angin HAWT modern peran sirip pengarah ini digantikan oleh sensor elektrik.

  Adapaun kelebihan dari kincir angin jenis HAWT antara lain :

  1. Kecepatan sudu dapat lebih besar dari pada kecepatan angin, karena sudu berputar akibat gaya angkat oleh angin.

  2. Mampu mengkonversi energi angin pada kecepatan tinggi.

  3. Banyak digunakan untuk menghasilkan energi listrik dalam skala besar.

  4. Faktor keamanan lebih besar karena posisi kincir yang berada diatas menara.

  Dari kelebihan diatas kincir jenis HAWT juga mempunyai beberapa kekurangan antara lain :

  1. Perlu adanya mekanisme lain untuk menyesuaikan arah kincir dengan arah angin.

  2. Karena putarannya tinggi maka timbul polusi suara 80-110 dB (Sumber http://www.jurnalinsinyurmesin.com , Agustus 2011).

  3. Meningkatkan kasus kematian burung karena tertabrak sudu.

  4. Proses pembuatan dan pemasangan dilapangan cukup sulit.

  Beberapa jenis kincir angin poros vertical antara lain : American windmill,

  

cretan sail windmill, Dutch four arm dan Rival calzoniI, seperti yang ditunjukkan

pada Gambar 2.7.

  (a) (b) (c) (d)

Gambar 2.7 Kincir Angin Poros Horizontal

  (a) American windmil, (b) cretan sail windmill, (c) Dutch four arm, (d) Rival calzoni

  (Sumber : www.fineartamerica.com , Agustus 2011 )

  Dalam tugas akhir kali ini akan dibahas mengenai kincir angin poros vertikal, yaitu jenis kincir angin Savonius.

2.2.3 Kincir Angin S Savonius

  Kincir angin savoni savonius ditemukan oleh Sigurd J. Savonius dari dari Finlandia pada tahun 1922, ciri utam amanya adalah berbentuk huruf S bila dilihat hat dari atas. Pada umumnya kincir je jenis ini berputar dengan kecepatan lebi ebih rendah bila dibandingkan kincir ir angin poros horizontal, namun memiliki ni ki nilai torsi yang cukup besar. Pada pe perkembangannya kincir angin Savonius meng engalami beberapa perkembangan baik da dari ukuran, jumlah sudu terutama bentuk sudu, sudu, seperti yang ditunjukkan pada Gam ambar 2.3.

  (1) (2) (3)

Gambar 2.8 Variasi Bentuk Sudu Kincir Savonius

  (1) Tipe U, (2) Tipe S, (3) Tipe L

  www.alpensteel.com/pdf , Agustus 2011 011

  (S (Sumber : ) Savonius Tipe U U memiliki struktur lebih kuat karena kedu kedua ujung sudu berikatan dengan poros poros kincir namun kincir Savonius tipe ini me memiliki effisiensi yang rendah karena a angin yang keluar dari sudu dibuang begitu tu saja tidak dapat dimanfaatkan untuk m uk mendorong sudu lainnya. Savonius tipe S m S memiliki design sederhana dan nilai ef fisiensi cukup tinggi. Dari penelitian Kansas ansas State University pada tahun 1932-1938, 1938, kincir angin Savonius mampu menghasi hasilkan effisiensi hingga 35 sampai 40 40 %, nilai ini melebihi koefisien daya yang te g tercantum dalam grafik hubungan Cp p dan tsr pada umumnya, yaitu sebesar 31 % %. Untuk tipe L memiliki design seder derhana dan effisiensi yang cukup tinggi dari p i pada tipe U.

2.3 Rumus-Rumus Perhitungan

  Dalam analisa unjuk kerja kincir angin diperlukan beberapa rumus perhitungan, antara lain sebagai berikut.

2.3.1 Energi dan Daya Angin

  Energi angin adalah energi yang dimiliki angin karena kecepatannya, sehingga merupakan suatu bentuk energi kinetik. Maka secara umum energi kinetik dapat dirumuskan :

  = 0,5. . (1) dengan :

  E k : energi kinetik, Joule m : massa, kg v : kecepatan angin, m/s

  Dari Persamaan (1), diketahui daya adalah energi tiap satuan waktu (J/s) sehingga persamaan tersebut dapat ditulis menjadi : = 0,5. (2) ̇ . dengan :

  P : daya yang dihasilkan angin, J/s (watt) a

  : massa udara yang mengalir per satuan waktu, kg/s ̇

  v : kecepatan angin, m/s massa udara yang mengalir per satuan waktu adalah : (3) ̇ = . . dengan :

  3

  : massa jenis udara, kg/m

  ρ

  2 A : luasan angin yang ditangkap kincir, m

  Dengan mensubtitusikan Persamaan (3) ke Persamaan (2), maka dapat diperoleh rumusan daya angin : = 0,5. ( . . ). disederhankan menjadi :

  = 0,5. . . (4) Dalam penggunaan secara sederhana dengan mengasumsikan ρ udara : 1,2

  3

  kg/m maka diperoleh persamaan : = 0,6. . (5)

2.3.2 Daya Kincir Angin

  Daya kincir angin adalah daya yang dihasilkan oleh poros kincir akibat daya angin yang melintasi sudu-sudu kincir. Daya kincir angin berbeda dengan daya angin, karena daya kincir angin dipengaruhi koefisien daya angin. Pada sebuah penelitian yang dilakukan oleh seorang ilmuan Jerman bernama Albert Betz telah didapatkan efisiensi maksimum kincir angin, yaitu sebesar 59,3 % (sumber :

  

www.wikipedia.org/wiki/Bet’z_law , Agustus 2011) . Angka ini disebut Betz

Limit, pada Gambar 2.9 disajikan koefisien daya beberapa kincir.

Gambar 2.9 Grafik hubungan koefisiensi daya dan tip speed ratio maksimal beberapa jenis kincir

  (Sumber : Johnson, 2006, hal. 18 ) Secara teori daya kincir yang dihasilkan oleh gerak melingkar pada poros kincir angin dapat dirumuskan :

  = . (6) dengan :

  P k : daya yang dihasilkan kincir angin, watt T : torsi, Nm

  : kecepatan sudut, rad/s

  ω

  Kecepatan sudut adalah radian per second (rad/s), satuan lain yang digunakan adalah putaran per menit (rpm). Konversi satuan yang menghubungkan (rpm) dan (rad/s) adalah 1 rpm = 2

  π/60 rad/s, maka Persamaan (6) dapat dirubah menjadi :

  2 = .

  (7)

  60 dengan :

  n : putaran poros, rpm

2.3.3 Torsi Kincir Angin

  Gaya yang bekerja pada poros ditimbulkan oleh adanya gaya dorong pada sudu-sudu kincir dikurangi dengan gaya-gaya hambat (gaya yang berlawanan arah). Gaya dorong pada sudu ini memiliki lengan atau jarak terhadap sumbu putaran (poros). Hasil kali kedua besaran ini disebut dengan torsi (

  τ). Secara teori dapat dirumuskan :

  T = r . F (8) dengan :

  T : torsi akibat putaran poros, Nm r : jarak lengan, m F : gaya pengimbang, N

2.3.4 Tip Speed Ratio (tsr)

  Tip speed ratio adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu kincir angin

  yang berputar melingkar dengan kecepatan angin yang melewatinya, tsr dapat dirumuskan : (9) atau dapat disederhanakan :

  (10) dengan :

  r : jari-jari kincir, m n : putaran poros, rpm v : kecepatan angin, m/s

  = 2. . .

  60.

  = . .

  30.

2.3.5 Koefisien Daya

  Koefisien daya atau power coefficient (C p ) adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh kincir angin (P k ) dengan daya yang dihasilkan oleh angin (P a ), sesuai dengan teori yang ada, maka dapat dirumuskan :

  = × 100% (11) dengan : P k : daya yang dihasilkan kincir, watt P a : daya yang dihasilkan angin, watt

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian

  Langkah kerja yang dilakukan dalam penelitian ini disajikan dalam diagram sebagai berikut :

  

Mulai

Konsultasi & Studi Pustaka

Perancangan Kincir Angin Savonius

Pembuatan Kincir Angin Savonius

  

Pengambilan Data

Pengolahan Data

Pembahasan & Pelaporan

Selesai

Gambar 3.1 Diagram alir yang menggambarkan langkah-langkah penelitian

  3.2 Objek Penelitian

  Objek dalam penelitian ini adalah model-model kincir angin Savonius dua tingkat dengan dua buah sudu dan dilengkapi pengarah pada lingkar terluar kincir berjumlah delapan sirip, untuk variasinya yaitu pertama kincir tanpa pengarah,

  o

  kedua dengan penambahan sirip pengarah bersudut 30 dan ketiga sirip pengarah

  o bersudut 45 .

  3.3 Waktu dan Tempat Penelitian

  Proses pembuatan kincir, pengambilan data serta penelitian dimulai pada bulan April 2011 sampai dengan Juli 2011 di Laboratorium Konversi Energi Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  3.4 Peralatan dan Bahan

  Model kincir angin Savonius yang dibuat seperti yang ditunjukkann pada Gambar 3.2.

  Keterangan :

  1. Pelat batas sudu

  2. Sudu kincir

  3. Bilah penguat

  4. Poros kincir

  5. Sirip-sirip pengarah

  4

  75 cm

  1

  60 cm

  2

  85 cm 90 cm

  

5

  3 Gambar 3.2 Kincir angin Savonius

  Kincir angin Savonius dua tingkat yang disajikan pada Gambar 3.2 memiliki beberapa bagian pokok antara lain :

1. Pelat batas sudu

  Pelat tumpuan ini berfungsi sebagai tempat meletakkan sudu seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.3, sudu akan menempel pada tempat yang sudah ditentukan. Untuk menguatkan penempelan sudu dilem dan dijepit menggunakan baut. Pelat untuk dudukkan ini berjumlah tiga buah yaitu di atas, tengah dan bawah. Bahannya terbuat dari triplek setebal 4 mm dan diameter 60 cm.

  60 cm

Gambar 3.3 Pelat batas sudu

2. Sudu kincir

  Seperti pada umum umumnya, sudu kincir berfungsi untuk menang ngkap angin yang datang melintasi kinc kincir. Material yang dipakai adalah pelat seng ng setebal 0,2 mm dengan jari-jari kelen lengkungan 36 cm dan tinggi 42,5 cm. Pada da bagian atas dan bawah sisi sudu dit topang oleh bilah-bilah penguat, fungsinya nya adalah untuk menguatkan bentuk l uk lengkungan sudu dan sebagai tempat yang g akan dilem dan dibaut dengan duduka dudukan sudu, seperti yang terlihat pada Gambar 3.4

  3.4.

  42,5 cm

Gambar 3.4 Sudu kincir

  3. Poros Poros adalah alat yang berfungsi menopang kincir saat berputar dan juga sebagai pusat putaran kincir. Disamping fungsi-fungsi diatas poros juga berfungsi untuk mentrasmisikan putaran kincir. Material yang dipakai adalah pipa PVC 1 inch dan panjang 120 cm, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.5.

  120 cm

Gambar 3.5 Poros kincir

  4. Sirip-sirip pengarah Sirip-sirip pengarah adalah komponen yang berfungsi mengarahkan aliran angin yang melintasi kincir, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.6. Sirip-sirip ini dapat divariasikan sudutnya, untuk pengambilan data dalam percobaan ini

  o o o o

  sudut sirip divariasikan pada posisi 30 dan 45 . Nilai sudut 30 dan 45 dihitung

  o

  dengan jari-jari kincir sebagai orientasi atau sudut 0 , sedangkan arah datang angin seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.7.

  Material yang digunakan untuk sirip adalah triplek setebal 4 mm, pengarah berbentuk pelat persegi panjang dengan ukuran 10 cm × 90 cm dan dipasang pada lingkar terluar kincir. Untuk dudukannya menggunakan material yang sama berdiameter 90 cm.

  Arah datang angin

Gambar 3.6 Sirip-sirip pengarah

  Gamb ar 3.7 Jari-jari kincir sebagai

  o

  garis acuan 0 Dalam pengambilan data digunakan beberapa peralatan pendukung, peralatan tersebut antara lain :

1. Terowongan angin

  Terowongan angin atau wind tunnel adalah sebuah lorong berukuran 1,2 m × 1,2 m × 2,4 m yang berfungsi sebagai tempat dimana angin bergerak dengan kecepatan tertentu sekaligus merupakan tempat pengujian kincir angin, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.8. Di dalam lorong udara tekanannya dibuat lebih rendah dari tekanan lingkungan sekitar, tujuannya agar udara bergerak dengan kecepatan tertentu. Kecepatan angin dapat diatur dengan cara mengatur jarak antara wind tunnel dan blower sesuai keinginan.

Gambar 3.8 Terowongan angin

2. Blower

  Blower adalah alat yang digunakan untuk menurunkan tekanan di dalam terowongan angin sehingga angin dapat berhembus dengan kecepatan tertentu.

  Blower digerakkan oleh motor listrik berdaya 5,5 kW, sebagai transmisinya menggunakan sabuk dan puli, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Blower

  3. Takometer Takometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur putaran poros kincir angin sebagai data yang dibutuhkan. Jenis takometer yang digunakan adalah

  

digital light tachometer , prinsip kerjanya berdasarkan pantulan yang diterima

  sensor dari reflektor, refrektor ini berupa alumunium foil atau benda warna yang dapat memantulkan cahaya dan dipasang pada poros.

Gambar 3.10 Tachometer

  4. Anemometer Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin sesuai dengan data yang dibutuhkan. Anemometer diletakkan didepan terowongan angin. Alat ini terdiri dari dua komponen utama, yaitu sensor elektrik yang diletakkan di depan terowongan angin dan modul digital yang menerjemahkan data dari sensor kemudian ditampilkan pada layar digital seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Anemometer

5. Lampu pembebanan

  Lampu digunakan untuk memberikan variasi pembebanan atau efek pengereman pada poros kincir yang berputar. Lampu disusun secara paralel dan berjumlah 27 lampu, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.12.

Gambar 3.12 Rangkaian lampu pembebanan

6. Negaca pegas

  Neraca pegas digunakan untuk mengukur gaya pengimbang torsi kincir angin saat kincir berputar, seperti yang terlihat pada Gambar 3.13. Neraca pegas dihubungkan pada lengan ayun dengan panjang lengan yang telah ditentukan.

Gambar 3.13 Neraca pegas

  7. Generator Generator adalah alat yang digunakan untuk mengubah energi mekanik putaran poros menjadi energi listrik, generator dihubungkan menggunakan sabuk dan puli. Generator ini membangkitkan energi listrik untuk menyalakan rangkaian lampu pembebanan dan juga berfungsi sebagai pengereman dalam pengambilan data torsi yang dihasilkan.

Gambar 3.14 Generator

  8. Kabel Kabel digunakan sebagai penghantar arus listrik dari generator ke lampu beban.

Gambar 3.15 Kabel

3.5 Variabel Penelitian

  Beberapa variabel penelitian yang harus ditentukan terlebih dahulu sebelum penelitian dilaksanakan adalah :

  1. Variasi sirip-sirip pengarah : tanpa sirip pengarah, dengan sirip pengarah

  o o 30 dan dengan sirip pengarah 45 .

  2. Variasi kecepatan angin : setiap variasi sirip diikuti lima variasi kecepatan angin

  3. Variasi pembebanan : tanpa beban lampu atau dengan beban lampu.

  Variabel data yang diambil dalam penelitian ini antara lain :

  a. kecepatan angin ( V )

  b. putaran poros kincir ( n )

  c. gaya pengimbang ( F )

  d. temperatur udara ( T )

  Setelah mendapatkan data-data diatas, maka dari variabel data tersebut parameter yang dapat dihitung untuk mendapatkan karakteristik kincir adalah :

  1. Daya angin (P a )

  2. Daya kincir (P k )

  3. Torsi (t)

  4. Koefisien daya (C p )

  5. Tip Speed Ratio (tsr)

3.6 Langkah-Langkah Percobaan

  Pengambilan data kecepatan angin, putaran poros, torsi dinamis dan temperatur udara dilakukan secara bersamaan. Hal pertama yang dilakukan adalah memasang kincir angin yang akan diuji ke dalam terowongan angin. Selanjutnya untuk pengambilan data yang perlu dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Memasang neraca pegas serta pengaitnya pada tempat yang ditentukan.

  2. Memasang tali pengait yang menghubungkan neraca dengan lengan generator (lihat Gambar 3.16).

Gambar 3.16 Tali pengait

  3. Memasang sensor elektrik anemometer tepat di depan terowongan angin, serta modul digital pada tempat yang telah ditentukan (lihat Gambar 3.17).

Gambar 3.17 Sensor elektrik yang terhubung dengan anemometer

  4. Menghubungkan rangkaian lampu dengan generator menggunakan kabel yang telah disiapkan. Sebelumnya lampu harus pada posisi off.

  5. Menempatkan takometer pada posisinya (lihat Gambar 3.18).

Gambar 3.18 Posisi Takometer 6. Setelah semua peralatan siap, blower dapat diaktifkan.

  7. Pengaturan kecepatan angin dilakukan dengan cara memberi celah antara terowongan angin dan blower, perlu beberapa saat hingga angin berhembus dengan kecepatan konstan.

  8. Setelah kecepatan angin konstan pengambilan data dimulai dari pembacaan kecepatan angin pada layar anemometer, pembacaan temperatur udara, pengukuran putaran poros kincir dengan takometer, dan yang terakhir pembacaan beban untuk penghitungan torsi dinamis pada neraca pegas.

  9. Langkah 1 sampai 8 diulang kembali dengan variasi kecepatan angin hingga lima variasi kecepatan.

3.7 Langkah Pengolahan Data

  Dari data yang didapat dengan langkah-langkah diatas, maka data tersebut diolah dengan langkah sebagai berikut :

  1. Dari data kecepatan angin (v) dan dengan diketahui luasan frontal kincir (A), maka daya angin (P

  a ) dapat dicari dengan Persamaan (4).

  2. Data beban pegas (F) dapat digunakan untuk mencari torsi dinamis (T d ) dengan Persamaan (8).

  3. Data putaran poros (n) dan torsi dinamis (T d ) dapat digunakan untuk mencari daya yang dihasilkan kincir (P k ) dengan Persamaan (7).

  4. Dengan membandingkan kecepatan keliling diujung sudu dan kecepatan angin, maka tip speed ratio dapat dicari dengan Persamaan (10).

  5. Dari data daya kincir (P k ) dan daya angin (P a ) maka power coefficient dapat diketahui dengan Persamaan (11).

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

  4.1 Data Hasil Percobaan

  Data hasil percobaan terdiri dari variasi kincir angin tanpa pengarah, variasi

  o o kincir angin dengan pengarah 30 dan variasi kincir angin dengan pengarah 45 .

  Untuk setiap variasi percobaan dilakukan lima kali variasi kecepatan rata-rata angin, dengan cara mengatur jarak blower terhadap terowongan angin yaitu kurang lebih 3 cm untuk setiap perubahan posisi. Posisi 0 berarti tidak ada jarak antara blower dan terowongan angin atau pada posisi rapat, posisi 1 berarti blower telah dimundurkan kurang lebih 3 cm, posisi 2 berarti blower telah dimundurkan pada jarak yang lebih jauh dari posisi 1 yaitu kurang lebih 6cm, dan begitu pula untuk posisi 3,4 hingga 5. Untuk setiap variasi kincir angin data dianggap selesai apabila putaran poros sudah tidak konstan dan gaya pembebanan (F) tidak mengalami perubahan. Dari hasil percobaan didapatkan data seperti yang ditunjukkan dalam Tabel 4.1 sampai Tabel 4.3.

  4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan

  Contoh perhitungan yang disajikan diambil data dari Tabel 4.1 pada baris pertama dengan kondisi kincir angin tanpa pembebanan dan jarak antara blower dengan terowongan angin pada posisi rapat. Dari data tersebut diketahui kecepatan angin 6,57 m/s, putaran poros kincir 290 rpm, pembebanan 460 gr dan

  o

  suhu 29,2

Tabel 4.1 Data percobaan kincir angin tanpa pengarah No.

  31.06

  31.40

  5.32 32.15 510.00

  31

  30.93

  5.17 37.13 580.00

  30

  31.10

  4 5.11 144.93 375.00

  29

  30.80

  5.71 32.00 630.00

  28

  5.70 32.79 620.00

  5.23 26.12 520.00

  27

  31.13

  5.73 33.54 615.00

  26

  31.17

  5.65 35.25 610.00

  25

  30.37

  5.69 43.59 585.00

  24

  30.77

  5.71 59.96 560.00

  23

  32

  31.33

  3 5.71 192.17 375.00

  38

  4.63 24.10 445.00

  42

  29.70

  4.64 26.17 435.00

  41

  29.70

  4.61 32.37 430.00

  40

  29.80

  4.61 36.60 420.00

  39

  29.90

  4.60 45.68 400.00

  30.10

  33

  4.61 59.84 375.00

  37

  29.93

  5 4.55 118.40 360.00

  36

  31.43

  5.20 25.82 540.00

  35

  31.43

  5.16 25.50 540.00

  34

  31.47

  5.16 26.10 540.00

  31.03

  22

  Posisi blower Kecepatan angin (m/s) Putaran poros (rpm) Beban (gram) Suhu ( o

  6

  29.40

  6.36 71.82 750.00

  10

  29.33

  9 6.36 106.83 710.00

  29.13

  1 6.28 247.80 440.00

  8

  29.17

  6.72 55.14 960.00

  7

  29.20

  6.61 54.84 940.00

  29.10

  6.27 53.09 770.00

  6.62 58.60 925.00

  5

  29.13

  6.65 65.09 915.00

  4

  29.23

  6.56 88.54 910.00

  3

  29.27

  2 6.55 145.20 880.00

  29.20

  1 6.57 290.37 460.00

  C)

  11

  29.37

  30.87

  17

  5.88 34.15 665.00

  21

  31.00

  5.92 35.92 660.00

  20

  30.33

  5.81 39.25 655.00

  19

  30.10

  5.80 40.27 650.00

  18

  30.53

  5.92 47.55 640.00

  29.83

  12

  5.74 65.20 590.00

  16

  30.17

  2 5.79 191.10 390.00

  15

  29.70

  6.40 43.82 815.00

  14

  29.70

  6.31 46.98 810.00

  13

  29.43

  6.35 48.48 775.00

  29.70

  27.73

  28

  27.90

  4.22 68.22 410.00

  31

  27.87

  4.22 89.76 330.00

  4

  30

  27.97

  4.60 29.82 610.00

  29

  28.00

  4.61 45.39 570.00

  28.23

  4.27 50.57 450.00

  4.66 58.13 530.00

  27

  28.27

  4.58 77.36 470.00

  26

  28.23

  4.61 86.30 415.00

  25

  28.40

  3 4.57 111.70 360.00

  24

  28.03

  32

  27.83

  23

  3.88 45.85 350.00

  4.00 20.78 430.00

  41

  27.70

  3.99 23.51 420.00

  40

  27.77

  3.95 31.22 390.00

  39

  27.80

  3.91 35.35 380.00

  38

  27.83

  37

  33

  27.90

  3.91 65.42 300.00

  5

  36

  27.93

  4.25 27.77 515.00

  35

  27.77

  4.26 31.44 500.00

  34

  27.77

  4.27 38.09 475.00

  4.90 39.09 700.00

  28.10

Tabel 4.2 Data percobaan kincir angin dengan pengarah 30

  6 6.00 100.77 970.00

  1 5.04 200.77 390.00

  10

  26.33

  5.97 69.96 720.00 *

  9

  25.90

  5.94 77.88 1050.00

  8

  25.83

  5.94 84.53 980.00

  7

  25.60

  25.50

  11 5.12 144.90 490.00

  5 5.97 122.63 860.00

  25.13

  4 5.95 146.63 750.00

  25.33

  3 5.88 187.27 640.00

  25.33

  2 5.84 222.63 610.00

  25.07

  1 5.82 264.40 450.00

  C)

  Posisi blower Kecepatan angin (m/s) Putaran poros (rpm) Beban (gram) Suhu ( o

  o No.

  26.57

  26.57

  4.91 44.79 660.00

  2 4.70 148.57 380.00

  22

  27.77

  4.82 60.67 650.00

  21

  27.27

  4.76 77.91 590.00

  20

  27.07

  19 4.90 104.53 500.00

  27.30

  18 4.84 115.30 470.00

  27.27

  17

  12 5.20 127.03 540.00

  27.00

  5.27 55.43 850.00

  16

  27.00

  5.23 63.67 800.00

  15

  26.80

  5.24 82.76 700.00

  14

  26.33

  13 5.29 101.03 660.00

  26.50

  • Panjang lengan momen 30 cm, sedangkan untuk data yang lain panjang lengan momen 20 cm

  27.80

  4.80 46.61 570.00

  27.70

  4.17 57.81 410.00

  33

  27.50

  4.15 67.64 390.00

  32

  27.70

  4 4 .11 88.56 330.00

  31

  27.60

  4.54 39.84 600.00

  30

  27.80

  29

  4.30 50.09 430.00

  27.40

  4.55 51.47 520.00

  28

  27.30

  4.62 66.58 500.00

  27

  27.40

  4.58 91.32 410.00

  26

  27.40

  3 4 .44 119.17 370.00

  25

  27.57

  34

  27.40

  24

  40

  3.91 23.20 450.00

  44

  27.90

  3.88 24.75 430.00

  43

  27.80

  3.91 32.00 420.00

  42

  27.80

  3.87 35.67 410.00

  41

  27.60

  3.95 42.67 370.00

  27.90

  35

  3.91 49.17 355.00

  39

  27.70

  5 3 .88 71.17 320.00

  38

  27.80

  4.15 27.39 530.00

  37

  27.90

  4.26 34.64 525.00

  36

  27.70

  4.40 41.45 490.00

  5.01 41.71 730.00

  27.20

Tabel 4.3 Data percobaan kincir angin dengan pengarah 45

  26.13

  11

  26.50

  6.26 70.83 760.00 *

  10

  26.50

  6.22 79.79 690.00 *

  9

  26.43

  6.24 84.03 1010.00

  8

  26.37

  6.15 91.17 965.00

  7

  6 6.16 101.40 950.00

  26.77

  26.20

  5 6.24 114.13 910.00

  26.50

  4 6.37 140.13 830.00

  25.90

  3 6.13 172.20 750.00

  25.93

  2 6.03 216.60 580.00

  25.60

  1 6 .06 281.20 460.00

  C)

  Posisi blower Kecepatan angin (m/s) Putaran poros (rpm) Beban (gram) Suhu ( o

  o N o.

  1 5 .42 208.67 410.00

  12 5.35 162.50 500.00

  5.16 52.21 710.00

  2 4 .77 156.57 390.00

  23

  27.00

  5.11 58.51 660.00

  22

  27.00

  5.01 70.29 580.00

  21

  27.00

  4.93 88.02 540.00

  20

  26.90

  19 4.91 115.47 450.00

  27.10

  18

  26.70

  27.20

  5.58 52.16 850.00

  17

  27.00

  5.43 63.99 810.00

  16

  27.00

  5.44 81.17 770.00

  15

  26.90

  5.46 93.54 710.00

  14

  26.80

  13 5.37 116.10 590.00

  • Panjang lengan momen 30 cm, sedangkan untuk data yang lain panjang lengan momen 20 cm

4.2.1 Perhitungan daya angin

  Untuk mengetahui daya yang dihasilkan angin dapat dicari dengan Persamaan 4 pada Sub Bab 2.3.1 yaitu : = 0,5. . . dengan :

  A = d . t

  3 P a = 84,6 W Jadi didapatkan daya angin (P a ) sebesar 84,6 watt.

  ) (0,6 m) (0,85 m) (6,57 m/s)

  3

  ρ . d . t . v

  P a = 0,5 .

  maka dengan diameter kincir 0,6 m dan tinggi kincir angin 0,85 m, maka daya angin (P a ) sebesar :

  d : diameter kincir angin, m t : tinggi kincir angin, m

  dengan :

  besarnya luas penampang (A) diketahui dengan persamaan :

  P a : daya angin, watt ρ

  3

  C maka ρ = 1,17 kg/m

  o

  yang ada pada lampiran, dari data suhu udara 29,2

  ρ) diketahui dengan cara interpolasi dari tabel massa jenis

  nilai massa jenis udara (

  2 v : kecepatan angin, m/s

  

3

A : luas penampang kincir angin yang dilintasi angin, m

  : massa jenis udara, kg/m

3 P a = 0,5 (1,17kg/m

  4.2.2 Perhitungan torsi

  maka dengan jarak lengan 0,2 m dan percepatan gravitasi sebesar 9,81 m/s

  4.2.3 Perhitungan daya kincir

  T = 0,903 Nm Jadi didapatkan torsi (T) sebesar 0,903 Nm.

  )

  

2

  T = r . m . a T = (0,2 m) (0,46 kg) (9,81 m/s

  , besarnya gaya pengimbang (F) :

  2

  

2

  Untuk mengetahui torsi yang dihasilkan kincir angin dapat dicari dengan Persamaan 8 pada Sub Bab 2.3.3 yaitu :

  m : massa yang ditunjukkan pada neraca pegas, kg a : percepatan gravitasi, m/s

  dengan :

  F = m . a

  gaya pengimbang (F) dapat dicari dengan persamaan :

  T : torsi akibat putaran poros kincir, Nm r : jarak lengan ke poros, m F : gaya pengimbang, N

  dengan :

  T = r . F

  Untuk menghitung daya yang dihasilkan kincir angin dapat dicari dengan Persamaan 7 pada Sub Bab 2.3.2 yaitu :

  = .

  dengan :

  P k : daya yang dihasilkan kincir, watt T : torsi kincir angin, Nm n : putaran poros kincir, rpm

  maka dengan nilai torsi 0,903 Nm dan putaran poros 290,37 rpm besarnya daya kincir adalah : =

  30 = 0,903 .

  . 290,37

30 P k = 27,4 watt Sehingga didapatkan daya kincir angin (P k ) sebesar 27,4 watt.

4.2.4 Perhitungan tip speed ratio

  Untuk mengetahui besarnya perbandingan kecepatan ujung kincir dengan kecepatan angin atau tip speed ratio dapat dicari dengan Persamaan 10 pada Sub

Bab 2.3.4 yaitu :

  = . .

  .

  dengan :

  r : jari-jari kincir, m n : putaran poros, rpm v : kecepatan angin, m/s maka dengan jari-jari kincir 0,3 m, putaran poros 290,37 rpm dan kecepatan angin 6,57 m/s besarnya tip speed ratio adalah : . .

  = .

  . , . ,

  =

  . ,

  tsr = 1,387

  Sehingga didapatkan tsr sebesar 1,387

4.2.5 Perhitungan koefisien daya (C p )

  Untuk mengetahui perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh kincir angin (P k ) dengan daya yang dihasilkan oleh angin (P a ), dapat dicari dengan Persamaan 11 pada Sub Bab 2.3.5 yaitu :

  = × 100 % dengan : P k : daya yang dihasilkan kincir, watt P : daya yang dihasilkan angin, watt

  a

  maka dengan daya kincir 27,4 watt dan daya angin 84,6 watt besarnya koefisien daya adalah : = × 100 %

  27,4 = × 100 %

  84,6 = 32,4 %

  Sehingga didapatkan nilai Cp sebesar 32,4 %

4.3 Data Hasil Perhitungan

  39.53

  4.17 0.08 7.61% 0.181

  28

  12.60

  1.24

  55.21

  4.14 0.07 7.50% 0.176

  29

  4

  7.50

  0.74

  11.16 0.28 28.24% 0.891

  1.22

  30

  11.60

  1.14

  40.96

  4.42 0.11 10.80% 0.226

  31

  10.20

  1.00

  44.48

  3.37 0.08 7.57% 0.190

  32

  54.87

  12.40

  1.02

  1.15

  7.50

  0.74

  55.16

  14.80 0.27 26.83% 1.057

  23

  11.20

  1.10

  55.31

  6.90 0.12 12.47% 0.330

  24

  11.70

  54.61

  27

  5.24 0.10 9.59% 0.241

  25

  12.20

  1.20

  53.42

  4.42 0.08 8.27% 0.196

  26

  12.30

  1.21

  55.73

  4.24 0.08 7.60% 0.184

  10.40

  42.26

  22

  0.84

  0.78

  28.89

  3.75 0.13 12.99% 0.312

  39

  8.40

  0.82

  29.15

  3.16 0.11 10.83% 0.249

  40

  8.60

  29.16

  38

  2.86 0.10 9.80% 0.220

  41

  8.70

  0.85

  29.67

  2.34 0.08 7.88% 0.177

  42

  8.90

  0.87

  29.60

  2.20 0.07 7.44% 0.163

  8.00

  4.61 0.16 15.79% 0.407

  2.79 0.07 6.60% 0.157

  10.80

  33

  10.80

  1.06

  40.65

  2.89 0.07 7.12% 0.159

  34

  10.80

  1.06

  40.65

  2.83 0.07 6.96% 0.155

  35

  1.06

  29.18

  41.61

  2.86 0.07 6.88% 0.156

  36

  5

  7.20

  0.71

  28.01

  8.75 0.31 31.25% 0.817

  37

  7.50

  0.74

  3

  Dengan menggunakan langkah perhitungan seperti Sub Bab 4.2, maka untuk hasil pengolahan dan perhitungan data yang lain disajikan dalam Tabel 4.4 sampai Tabel 4.6.

Tabel 4.4 Data hasil perhitungan kincir angin tanpa pengarah

  8.80

  1.84

  86.23

  10.59 0.12 12.28% 0.260

  7

  19.20

  1.88

  90.48

  10.87 0.12 12.01% 0.258

  8

  1

  0.86

  6

  73.85

  22.39 0.30 30.32% 1.239

  9

  14.20

  1.39

  76.78

  15.58 0.20 20.29% 0.527

  10

  15.00

  1.47

  76.64

  18.80

  11.13 0.13 12.89% 0.278

  11

  3

  No Posisi Torsi Daya Angin Daya Kincir Koefisien daya Pa tsr Pk Cp Kg.cm Nm watt watt %

  1

  9.20

  0.90

  84.68

  27.43 0.32 32.39% 1.387

  2

  17.60

  1.73

  83.89

  26.24 0.31 31.28% 0.696

  18.20

  86.39

  1.79

  84.02

  16.55 0.20 19.69% 0.424

  4

  18.30

  1.80

  87.82

  12.23 0.14 13.93% 0.307

  5

  18.50

  1.81

  11.06 0.14 14.43% 0.355

  15.40

  60.37

  19

  17

  12.80

  1.26

  61.58

  6.25 0.10 10.15% 0.252

  18

  13.00

  1.28

  57.99

  5.38 0.09 9.27% 0.218

  13.10

  56.26

  1.29

  58.25

  5.28 0.09 9.06% 0.212

  20

  13.20

  1.29

  61.59

  4.87 0.08 7.91% 0.190

  21

  13.30

  1.30

  7.90 0.14 14.04% 0.357

  1.16

  1.51

  7.82 0.10 10.45% 0.234

  73.56

  8.40 0.11 11.41% 0.266

  12

  15.50

  1.52

  76.15

  7.72 0.10 10.13% 0.240

  13

  16.20

  1.59

  74.78

  14

  11.80

  16.30

  1.60

  77.90

  7.33 0.09 9.41% 0.215

  15

  2

  7.80

  0.77

  57.78

  15.30 0.26 26.49% 1.036

  16

  4.66 0.08 7.73% 0.182

Tabel 4.5 Data hasil perhitungan kincir angin dengan pengarah 30

  29

  27

  10.60

  1.04

  30.20

  6.33 0.21 21%

  0.39

  28

  11.40

  1.12

  29.39

  5.31 0.18 18%

  0.31

  12.20

  7.47 0.26 26%

  1.20

  29.14

  3.74 0.13 13%

  0.20

  30

  4

  6.60

  0.65

  22.45

  6.08 0.27 27%

  0.67

  31

  8.20

  0.53

  28.67

  22.45

  24

  0.40

  22

  13.20

  1.29

  35.49

  6.07 0.17 17%

  0.29

  23

  14.00

  1.37

  35.28

  5.62 0.16 16%

  0.25

  3

  0.92

  7.20

  0.71

  28.53

  8.26 0.29 29%

  0.77

  25

  8.30

  0.81

  29.37

  7.35 0.25 25%

  0.59

  26

  9.40

  0.80

  5.74 0.26 26%

  33.47

  0.77

  7.00

  0.69

  17.54

  3.30 0.19 19%

  0.37

  38

  7.60

  0.75

  17.90

  2.76 0.15 15%

  0.28

  39

  7.80

  18.41

  0.53

  2.50 0.14 14%

  0.25

  40

  8.40

  0.82

  19.03

  2.03 0.11 11%

  0.19

  41

  8.60

  0.84

  19.13

  1.83 0.10 10%

  37

  4.03 0.23 23%

  0.51

  10.00

  32

  9.00

  0.88

  23.26

  4.67 0.20 20%

  0.37

  33

  9.50

  0.93

  23.27

  3.72 0.16 16%

  0.28

  34

  0.98

  17.90

  23.16

  3.23 0.14 14%

  0.23

  35

  10.30

  1.01

  23.04

  2.94 0.13 13%

  0.20

  36

  5

  6.00

  0.59

  8.10 0.24 24%

  1.28

  o No Posisi Torsi Daya Angin Daya Kincir Koefisien daya tsr Pa Pk Cp Kg.cm Nm watt watt %

  2.06

  1.90

  65.06

  20.07 0.31 31%

  0.53

  7

  19.60

  1.92

  63.08

  17.01 0.27 27%

  0.45

  8

  21.00

  63.17

  6

  16.79 0.27 27%

  0.41

  9

  21.60

  2.12

  64.15

  15.52 0.24 24%

  0.37

  10

  1

  7.80

  0.77

  38.58

  19.40

  0.65

  1.25

  12.80

  1

  9.00

  0.88

  59.48

  24.43 0.41 41%

  1.43

  2

  12.20

  1.20

  60.25

  27.89 0.46 46%

  1.20

  3

  1.26

  21.66 0.34 34%

  61.29

  24.61 0.40 40%

  1.00

  4

  15.00

  1.47

  63.76

  22.58 0.35 35%

  0.77

  5

  17.20

  1.69

  64.11

  16.08 0.42 42%

  11

  13.00

  11.13 0.33 33%

  9.67 0.22 22%

  0.33

  17

  2

  7.60

  0.75

  31.22

  11.59 0.37 37%

  0.99

  18

  9.40

  0.92

  34.09

  0.75

  1.67

  19

  10.00

  0.98

  35.25

  10.73 0.30 30%

  0.67

  20

  11.80

  1.16

  32.43

  9.44 0.29 29%

  0.51

  21

  44.04

  17.00

  9.80

  44.47

  0.96

  40.44

  14.58 0.36 36%

  0.89

  12

  10.80

  1.06

  42.22

  14.09 0.33 33%

  0.77

  13

  13.20

  1.29

  13.69 0.31 31%

  16

  0.60

  14

  14.00

  1.37

  43.24

  11.90 0.28 28%

  0.50

  15

  16.00

  1.57

  42.96

  10.46 0.24 24%

  0.38

  0.16

Tabel 4.6 Data hasil perhitungan kincir angin dengan pengarah 45

  4

  0.36

  29

  11.40

  1.12

  33.19

  5.46 0.16 16%

  0.30

  30

  12.00

  1.18

  28.05

  4.91 0.18 18%

  0.28

  31

  6.60

  28.25

  0.65

  20.80

  6.00 0.29 29%

  0.68

  32

  7.80

  0.77

  21.38

  5.42 0.25 25%

  0.51

  33

  8.20

  0.80

  21.67

  5.50 0.19 19%

  1.02

  0.44

  26.31

  1.39

  41.31

  7.61 0.18 18%

  0.32

  24

  14.60

  1.43

  37.69

  6.25 0.17 17%

  0.26

  25

  3

  7.40

  0.73

  9.05 0.34 34%

  10.40

  0.84

  26

  8.20

  0.80

  28.81

  7.69 0.27 27%

  0.63

  27

  10.00

  0.98

  29.52

  6.84 0.23 23%

  0.45

  28

  4.87 0.22 22%

  34

  23

  8.40

  0.40

  40

  7.40

  0.73

  18.52

  3.24 0.18 18%

  0.34

  41

  8.20

  0.80

  17.41

  3.00 0.17 17%

  0.29

  42

  0.82

  17.85

  17.86

  2.76 0.15 15%

  0.26

  43

  8.60

  0.84

  17.49

  2.19 0.12 12%

  0.20

  44

  9.00

  0.88

  17.90

  2.14 0.12 12%

  3.58 0.20 20%

  0.70

  8.60

  3.73 0.16 16%

  0.84

  23.85

  4.42 0.19 19%

  0.37

  35

  9.80

  0.96

  25.58

  4.17 0.16 16%

  0.30

  36

  10.50

  1.03

  23.20

  0.26

  7.10

  37

  10.60

  1.04

  21.41

  2.98 0.14 14%

  0.21

  38

  5

  6.40

  0.63

  17.55

  4.68 0.27 27%

  0.58

  39

  14.20

  0.36

  o No Posisi Torsi Daya Angin Daya Kincir Koefisien daya Pa tsr Pk Cp Kg.cm Nm watt watt %

  9

  19.78 0.28 28%

  0.52

  7

  19.30

  1.89

  69.89

  18.07 0.26 26%

  0.47

  8

  20.20

  1.98

  73.10

  17.43 0.24 24%

  0.42

  20.70

  1.86

  1.35

  72.27

  11.31 0.16 16%

  0.40

  10

  22.80

  2.24

  73.68

  16.58 0.23 23%

  0.36

  11

  1

  8.20

  0.80

  70.28

  19.00

  17.57 0.37 37%

  1.47

  1

  9.20

  0.90

  67.03

  26.56 0.40 40%

  1.46

  2

  11.60

  1.14

  66.19

  25.80 0.39 39%

  1.13

  3

  15.00

  69.54

  6

  26.52 0.38 38%

  0.88

  4

  16.60

  1.63

  77.63

  23.89 0.31 31%

  0.69

  5

  18.20

  1.79

  73.04

  21.33 0.29 29%

  0.57

  47.85

  1.21

  7.93 0.20 20%

  20

  0.29

  18

  2

  7.80

  0.77

  32.48

  12.54 0.39 39%

  1.03

  19

  9.00

  0.88

  35.49

  10.67 0.30 30%

  0.74

  10.80

  52.14

  1.06

  35.91

  9.76 0.27 27%

  0.56

  21

  11.60

  1.14

  37.69

  8.37 0.22 22%

  0.44

  22

  13.20

  1.29

  39.99

  9.10 0.17 17%

  1.67

  12

  48.81

  10.00

  0.98

  46.12

  16.69 0.36 36%

  0.95

  13

  11.80

  1.16

  46.45

  14.07 0.30 30%

  0.68

  14

  14.20

  1.39

  13.64 0.28 28%

  17.00

  0.54

  15

  15.40

  1.51

  48.44

  12.83 0.26 26%

  0.47

  16

  16.20

  1.59

  48.17

  10.64 0.22 22%

  0.37

  17

  0.19

4.4 Grafik Hasil Perhitungan

  Dari data hasil penelitian dan perhitungan, maka dapat dibuat beberapa grafik hubungan antara torsi dan daya kincir, torsi dan putaran poros, serta C p dan tsr untuk setiap variasi.

4.4.1 Grafik untuk variasi kincir tanpa pengarah

a. Grafik Hubungan Putaran Poros dan Torsi

  Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik hubungan putaran poros (rpm) dan torsi yang dihasilkan kincir angin untuk variasi kincir angin tanpa pengarah, seperti yang ditunjukkan pada Gambar

  4.1. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa besarnya putaran poros berbanding terbalik dengan torsi yang dihasilkan dan garis yang dibentuk berupa garis lurus karena merupakan persamaan linier.

  350 300 250

  ) m

  200

  p (r s ro o 150 p n ra

  100

  ta u P

  50

  5

  10

  15

  20

  25 Torsi (kg.cm)

Gambar 4.1 Grafik hubungan putaran poros dan torsi untuk variasi kincir tanpa pengarah b. Grafik Hubungan Daya Kincir dan Torsi Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik hubungan daya kincir dan torsi yang dihasilkan kincir angin untuk variasi kincir angin tanpa pengarah, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2. Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwa hubungan torsi dengan daya kincir membentuk suatu kurva polinomial karena persamaannya berupa persamaan kuadrat.

  35

  30

  25

  ) tt a

  20

  (w r ci in k

  15

  a y a D

  10

  5

  5

  10

  15

  20

  25 Torsi (kg.cm)

Gambar 4.2 Grafik hubungan daya kincir dan torsi untuk variasi kincir tanpa pengarah

  c. Grafik Hubungan C p dan tsr Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik hubungan C (power coefficient) dan tsr (tip speed ratio) yang

  p dihasilkan kincir angin untuk variasi kincir angin tanpa pengarah, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.3. Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwa hubungan koefisien daya dengan tsr membentuk suatu kurva polinomial yang mencapai puncak pada tsr 1,2 dan koefisien daya 0,31.

  0.35

  0.30

  0.25

  0.20

0.15 Cp

  0.10

  0.05 .00

  0.0

  0.2

  0.4

  0.6

  0.8

  1.0

  1.2

  1.4

  1.6

  

tsr

Gambar 4.3 Grafik hubungan C dan tsr

  p

  untuk variasi kincir tanpa pengarah

  o

4.4.2 Grafik untuk variasi kincir dengan pengarah 30

a. Grafik Hubungan Putaran Poros dan Torsi

  Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.5 maka dapat dibuat grafik hubungan putaran poros (rpm) dan torsi yang dihasilkan kincir angin

  o

  untuk variasi kincir angin dengan sirip-sirip pengarah bersudut 30 , seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4. Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada kecepatan angin 5,92 m/s kincir angin menghasilkan putaran poros kurang lebih 260 rpm dan menghasilkan torsi sebesar 9 kg.cm atau 0.88 Nm, dari grafik tersebut juga dapat diketahui bahwa rpm berbanding terbalik dengan torsi yang dihasilkan.

  300 250 200

  ) m p (r s

  150

  ro o p n ra

  100

  ta u P

  50

  5

  10

  15

  20

  25 Torsi (kg.cm)

Gambar 4.4 Grafik hubungan putaran poros dan torsi

  o

  untuk variasi kincir dengan pengarah 30

b. Grafik Hubungan Daya Kincir dan Torsi

  Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.5 maka dapat dibuat grafik hubungan daya kincir dan torsi yang dihasilkan kincir angin untuk

  o

  variasi kincir angin dengan sirip-sirip pengarah bersudut 30 , seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.5. Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada kecepatan angin 5,92 m/s kincir angin menghasilkan torsi sebesar 9 kg.cm atau 0.88 Nm dan menghasilkan daya kincir sebesar 24 watt.

  30

  25

  20

  ) tt a (w

  15

  r ci in k a

  10

  y a D

  5

  5

  10

  15

  20

  25 Torsi (kg.cm)

Gambar 4.5 Grafik hubungan daya kincir dan torsi

  o

  untuk variasi kincir dengan pengarah 30

c. Grafik Hubungan C p dan tsr

  Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.5 maka dapat dibuat grafik hubungan C (power coefficient) dan tsr (tip speed ratio) yang

  p o

  dihasilkan kincir angin untuk variasi kincir angin dengan pengarah 30 , seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.6. Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada koefisien daya 0,47 dihasilkan perbandingan kecepatan di ujung sudu kincir angin dengan kecepatan angin kurang lebih 1,2.

  Berdasarkan hasi dibuat grafik hubunga untuk variasi kincir a ditunjukkan pada Gam kecepatan angin 6,18 280 rpm dan mengha tersebut juga dapat di dihasilkan.

  bel 4.6 maka dapat silkan kincir angin

  0.4

  0.6

  0.8

  1.0

  1.2

  tsr

  45

  gan Putaran Poros dan Torsi hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel gan putaran poros (rpm) dan torsi yang dihasilka r angin dengan sirip-sirip pengarah bersudut 45 ambar 4.7. Dari gambar tersebut dapat diketa

  o

  , seperti yang ketahui bahwa pada poros kurang lebih

  Nm. Dari grafik dengan torsi yang

  1.2

  1.4

  1.6

  6,18 m/s kincir angin menghasilkan putaran por ghasilkan torsi sebesar 9,2 kg.cm atau 0,9 N t diketahui bahwa rpm berbanding terbalik de

  o uk variasi kincir dengan pengarah 45 o

  0.00

  0.35

  0.05

  0.10

  0.15

  0.20

  0.25

  0.30

  0.40

  dan tsr untuk variasi kincir dengan pengarah 30

  0.45

  0.50

  0.0

  0.2 C

  p

Gambar 4.6 Grafik hubungan C

  p

4.4.3 Grafik untuk

a. Grafik Hubungan

  300 250

  )

  200

  m p (r s ro 150 o P n ra ta 100 o P

  50

  5

  10

  15

  20

  25 Torsi (kg.cm)

Gambar 4.7 Grafik hubungan putaran poros dan torsi

  o

  untuk variasi kincir dengan pengarah 45

b. Grafik Hubungan Daya Kincir dan Torsi

  Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.6 maka dapat dibuat grafik hubungan daya kincir dan torsi yang dihasilkan kincir angin untuk

  o

  variasi kincir angin dengan sirip-sirip pengarah bersudut 45 , seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.8. Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada kecepatan angin 6,18 m/s kincir angin menghasilkan torsi sebesar 9,2 kg.cm atau 0.9 Nm dan menghasilkan daya kincir sebesar 26,5 watt.

  30

  25

  20

  ) tt a (w

  15

  r ci in k a y

  10

  a D

  5

  5

  10

  15

  20

  25 Torsi (kg.cm)

Gambar 4.8 Grafik hubungan daya kincir dan torsi

  o

  untuk variasi kincir dengan pengarah 45

c. Grafik Hubungan C dan tsr

  p

  Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.6 maka dapat dibuat grafik hubungan C p (power coefficient) dan tsr (tip speed ratio) yang

  o

  dihasilkan kincir angin untuk variasi kincir angin dengan pengarah 45 , seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.9. Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada koefisien daya 0,40 dihasilkan perbandingan kecepatan di ujung sudu kincir angin dengan kecepatan angin kurang lebih 1,46.

  0.45

  0.40

  0.35

  0.30

  0.25

0.20 Cp

  0.15

  0.10

  0.05

  0.00

  0.00

  0.20

  0.40

  0.60

  0.80

  1.00

  1.20

  1.40

  1.60

  tsr

Gambar 4.9 Grafik hubungan C dan tsr

  p o

  untuk variasi kincir dengan pengarah 45 Dari data ketiga variasi kincir angin tersebut didapatkan grafik perbandingan unjuk kerja unjuk ketiga variasi seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.10.

  0.5

  0.45

  dengan pengarah 30°

  0.4

  dengan pengarah 45°

  0.35

  0.3

  tanpa pengarah

0.25 Cp

  0.2

  0.15

  0.1

  0.05

  0.2

  0.4

  0.6

  0.8

  1

  1.2

  1.4

  1.6

  tsr

Gambar 4.10 Grafik perbandingan unjuk kerja ketiga variasi kincir angin

4.5 Pembahasan

  Dalam penelitian ini telah berhasil membuat model kincir angin Savonius dua sudu dengan memvariasikan sirip-sirip pengarah. Penggunaan sirip-sirip pengarah ini diharapkan mampu meningkatkan unjuk kerja kincir. Seperti telah diketahui sebelumnya bahwa kincir angin berfungsi mengkonversi energi kinetik dari angin.

  Sudu-sudu kincir mengubah energi tersebut menjadi energi mekanik yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan, seperti dihubungkan dengan pompa garam untuk mengisi tambak petani garam, dihubungkan dengan generator untuk menghasilkan energi listrik dan kebutuhan-kebutuhan lainnya.

  Untuk memperoleh data torsi kincir angin diberikan variasi pembebanan. Pembebanan ini bertujuan untuk memberiakan efek pengereman pada poros kincir, beban yang diberiakan mempunyai arah yang berlawanan dengan arah putaran poros sehingga gaya yang berlawanan arah inilah yang menjadi data torsi pada kincir angin.

  Dari hasil penelitian dengan memvariasikan ketiga jenis kincir angin yaitu variasi kincir angin tanpa pengarah, kincir angin dengan sirip-sirip pengarah

  o o bersudut 30 dan terakhir kincir angin dengan sirip-sirip pengarah bersudut 45 .

  Dapat dilihat pengaruh sirip terhadap unjuk kerjanya, yaitu kincir angin tanpa pengarah dengan koefisien daya sebesar 32,4 % pada kecepatan angin 6,57 m/s,

  o

  kincir angin dengan pengarah 30 mempunyai koefisien daya sebesar 46 % pada

  o

  kecepatan angin 5,84 m/s, dan kincir angin dengan pengarah 45 mempunyai koefisien daya sebesar 40 % pada kecepatan angin 6,06 m/s. Dari data tersebut diketahui bahwa sirip-sirip pengarah mampu meningkatkan unjuk kerja dari sebuah kincir yang cukup signifikan yaitu dari kincir tanpa pengarah dengan koefisien daya 32,4 % meningkat koefisien dayanya menjadi 46 % dengan variasi

  o sirip-sirip pengarah 30 .

  Pengaruh sirip-sirip pengarah ini adalah untuk mengarahkan angin masuk pada sisi up wind dan mengurangi angin yang menabrak sudu down wind karena akan mengurangi energi yang dikonversikan. Koefisien daya terbesar dihasilkan

  o

  oleh kincir dengan sirip pengarah 30 , karena jumlah angin dapat masuk ke sudu

up wind lebih banyak dari pada jumlah angin yang masuk ke sudu down wind.

  o

  Pada kincir dengan sirip-sirip pengarah 45 koefisien daya yang dihasilkan belum cukup maksimal karena jumlah angin yang diarahkan tidak sebanyak kincir angin

  o

  berpengarah 30 , artinya masih ada gaya dorong angin yang menghambat pada sudu down wind, namun bila dibandingkan dengan kincir tanpa pengarah hasil koefisien yang dihasilkan sudah menunjukkan peningkatan.

  Dari grafik Betz Limit diketahui bahwa koefisien daya kincir angin Savonius tertinggi adalah sebesar 31 %, namun pada penelitian ini data yang diperoleh menunjukkan koefisien daya sebesar 46 % hal ini dimungkinkan karena adanya penambahan variasi sirip-sirip pengarah dan penambahan bagian over lap yang membantu pergerakan angin keluar dari sudu dan masuk ke sudu lainnya.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

  Dari pengujian model kincir angin Savonius yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

  1. Telah dapat dibuat model kincir angin Savonius dengan memvariasikan sirip- sirip pengarah.

  2. Pengunaan sirip-sirip pengarah terbukti mampu meningkatkan unjuk kerja kincir angin.

  3. Koefisien daya maksimal yang dihasilkan model kincir angin Savonius tanpa pengarah adalah sebesar 32,39 % dengan nilai tsr 1,38. Koefisien daya

  o

  maksimal yang dihasilkan model kincir angin Savonius dengan pengarah 30 adalah sebesar 46 % dengan nilai tsr 1,2. Koefisien daya maksimal yang

  o

  dihasilkan model kincir angin Savonius dengan pengarah 45 adalah sebesar 40 % dengan nilai tsr 1,46.

5.2 Saran

  Setelah dilakukan penelitian ini ada beberapa hal dapat menjadi saran untuk penelitian selanjutnya antara lain :

  1. Perlu dikembangkan penelitian lebih lanjut dengan variasi sirip-sirip pengarah yang lebih lebar.

  2. Kepresisian dalam pembuatan kincir angin perlu diperhatikan untuk mendapatkan hasil yang akurat.

DAFTAR PUSTAKA

  Buku Putih Bidang Energi. 2006. Kementrian Negara Riset dan Teknologi Republik Indonesia. Diakses : 19 Juli 2011. Burton, T., David Sharpe. 2001. Wind Energi Handbook. England. Diakses : 4

  Agustus 2011. www.wiley.com Johnson, G.L. 2006. Wind Energy System. Manhattan. Diakses : 12 Agustus 2011.

  www.gjohnson@ksu.edu.com

  Johnson, G.L. 1997. The Search for A New Energy Source. Manhattan. Diakses :

12 Agustus 2011. www.gjohnson@ksu.edu.com

  Pudjanarsa, Astu., Djati Nursuhud. 2008. Mesin Konversi Energi. Yogyakarta: Penerbit Andi Yogyakarta.

  www.engineeringtoolbox.com . Oktober 2011 www.jurnalinsinyurmesin.com . September 2011. www.wikipedia.org/wiki/kincir_angin . September 2011 www.wikipedia.org/wiki/Windmill . September 2011

Dokumen baru

Tags

Dokumen yang terkait

Unjuk kerja model kincir angin Savonius dua tingkat dua sudu dengan dua variasi porsi porsi busur lingkaran pada sudu.
0
0
1
Unjuk kerja kincir angin poros vertical model wepower.
0
3
104
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 Magwind dengan variasi bentuk sudu.
0
0
62
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
3
75
KINCIR ANGIN TIPE SAVONIUS DENGAN EMPAT SUDU DATAR TUGAS AKHIR - Kincir angin tipe savonius dengan empat sudu datar - USD Repository
0
0
52
Unjuk kerja kincir angin tipe savonius dengan tiga sudu lengkung yang dapat membuka dan menutup secara otomatis - USD Repository
0
0
64
Unjuk kerja kincir angin tipe savonius dengan tiga sudu datar yang dapat membuka dan menutup secara otomatis - USD Repository
0
0
53
KINCIR ANGIN DENGAN SUDU DARI KIPAS ANGIN BERDIAMETER 18 INCHI TUGAS AKHIR - Kincir angin dengan sudu dari kipas angin berdiameter 18 inchi - USD Repository
0
0
46
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN SAVONIUS DUA TINGKAT DENGAN VARIASI CELAH ANTAR SUDU
0
0
112
Unjuk kerja kincir angin savonius satu tingkat dengan variasi jumlah sudu 3 dan 8 - USD Repository
0
0
73
Unjuk kerja kincir angin savorius dua tingkat - USD Repository
0
0
52
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN SAVONIUS SATU TINGKAT DENGAN VARIASI JUMLAH SUDU 4 DAN 6
0
0
68
UNJUK KERJA TIGA VARIASI UKURAN MODEL KINCIR ANGIN SAVONIUS DENGAN LUAS FRONTAL 4320 CM
0
0
78
Show more