sepanjang r terhadap sumbu putar poros, maka persamaannya dapat ditulis sebagai berikut:
� = ∙ 7
T : torsi kincir Nm
F : gaya pembebanan N
r : panjang lengan torsi m
2.3.3 Kecepatan Sudut Kincir
Pada saat pengambilan data di lapangan, besarnya kecepatan sudut kincir angin diperoleh melalui besarnya angka putaran yang dihasilkan dengan satuan
putaran per menit rpm. Besarnya angka putaran dalam rpm akan dikonversikan menjadi radian per sekon.
� =
2 60
.
8
ω : Kecepatan sudut radsec
n : Putaran per menit rpm
2.3.4 Daya yang Dihasilkan Kincir Angin
Daya yang diperoleh melaui poros kincir angin merupakan transformasi energi kinetik yang diperoleh dari angin. Susunan sudu pada kincir ini mengubah
aliran udara menjadi gerakan yang memutar poros. Dengan variabel data kecepatan sudut dan torsi yang terdapat pada kincir maka besarnya daya yang
dihasilkan kincir dapat diketahui.
P
out
= � ∙ �
9
P
out
: daya yang dihasilkan kincir
2.3.5 Tip Speed Ratio
Tip speed ratio tsr merupakan perbandingan antara kecepatan linier pada
ujung sudu kincir angin dengan kecepatan angin sebelum melewatt sudu kincir. Besarnya tsr dapat ditulis secara matematis dengan rumus berikut:
= ∙ ∙
60 ∙ ʋ
10
D : diameter kincir m
n : putaran per menit yang dihasilkan kincir rpm
v : kecepatan angin sebelum melewatt sudu kincir ms
2.3.6 Koefisien Daya Kincir
Koefisien daya kincir Cp disebut juga efisiensi kincir. Angka ini merupakan perbandingan antara daya yang dihasilkan kincir P
out
dengan daya yang disediakan angin P
in
. Pada kenyataannya tidak semua energi yang disediakan oleh angin dapat ditransformasikan oleh sudu-sudu kincir menjadi
gerak putar poros. Perbandingan tersebut dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
= �
�
�
.100 11
Cp : koefisien daya kincir
P
in
: daya yang disediakan oleh angin watt P
out
: daya yang dihasilkan oleh kincir watt Melalui penelitian yang dilakukan oleh Albert Bezt, koefisien daya
maksimum yang dapat dihasilkan oleh kincir angin sebesar 59,3 Sumber: Wind Energy System by Dr. Gary L. Johnson. Angka ini kemudian disebut
dengan Batas Bezt. Teori Batas Bezt ini mengklaim ketidakmungkinan suatu desain kincir jenis apapun untuk mencapai angka efisiensi yang melebihi pada
kisaran anggka 59 karena desain kincir terbaik pun tidak akan mampu menyerap seluruh energi kinetik yang tersedia pada aliran angin.
Gambar 2. 5. Hubungan Antara Koefisien Daya Cp Dengan Tip Speed Ratio tsr
Dari Beberapa jenis Kincir. Sumber: Wind Energy System by Dr. Gary L. Johnson
17
BAB III METODE PENELITIAN
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Skema Kerja Penelitian
Tahapan kerja dalam unjuk kerja kincir angin poros horisontal dua sudu dilakukan seperti pada skema kerja Gambar 3.1
MULAI Perancangan Kincir
Angin Tipe Propeler 2 Sudu
Pembuatan Prototip Kincir Angin Tipe Propeler 2 Sudu
Variasi Sudut 0, 10, 20
Pemasangan moncong
Tanpa moncong
Pengambilan Data n, v, dan F
Pengolahan Data Pin, Pout, tsr, Cp
Pembahasan dan Penyusunan Laporan
SELESAI
Gambar 3. 1. Skema Kerja Penelitian
3.2 Obyek Penelitian
Model kincir angin yang diteliti unjuk kerjanya adalah kincir angin poros horisontal dengan jenis propeller dua sudu. Sudu kincir ini dibuat dengan
menggunakan bahan pipa berukuran 6 in. Variasi posisi sudut sudu kincir terhadap arah putar sudu kincir dari masing-masing sudu adalah 0°, 10°, dan 20 °.
Pengambilan data dari ketiga variasi sudu divariasikan lagi dengan pemakaian moncong pengarah angin dan tanpa pemakaian moncong.
a b
c Gambar 3. 2. Posisi Sudu Kincir: a posisi 0°, b posisi 10°, c posisi 20 °.
3.3 Waktu dan Tempat Penelitian
Proses yang terkait mulai dari perancangan model, pembuatan model, pengambilan data, penelitian dilakukan mulai bulan Juni 2012 sampai September
2012 dengan menggunakan fasilitas Laboratorium Konversi Energi Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3.4 Alat dan Bahan
Gambar 3.2 menunjukan bagian-bagian model kincir angin propeler 2 sudu yang digunakan dalam penelitian.
