16
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian
Langkah kerja dalam penelitian ini dapat dilihat pada diagram berikut :
Gambar 3.1 Diagram alir langkah-langkah penelitian
Mulai
Perancangan Kincir Angin Propeler
Pembuatan Kincir Angin Propeler
Pengambilan Data
v, n, F
Pengolahan Data
Pembahasan
Selesai Data Hasil
Dan Grafik
Kesimpulan
17
3.2 Objek Penelitian
Objek yang diteliti dalam penelitian ini adalah model kincir angin tipe propeler. Sudu yang dipakai sebanyak 3 buah, dengan variasi sudut potong 60˚,
75˚,90˚.
3.3 Pelaksanaan Penelitian
Proses pembuatan kincir, pengambilan data serta penelitian dimulai pada
bulan Juni 2012 sampai dengan September 2011 di Laboratorium Konversi Energi Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3.4 Peralatan dan Bahan
Model kincir angin propeler yang dibuat adalah seperti pada Gambar 3.2. Keterangan :
1. Sudu kincir 2. Dudukan sudu
3. Poros kincir
Gambar 3.2 Kincir angin tipe propeler
1
2 3
18 25 mm
25 mm 25 mm
Gambar diatas merupakan bentuk dari kincir angin propeler . Bagian-bagian dari kincir angin propeler ini terdiri dari:
1. Sudu kincir
Sudu kincir berfungsi untuk menangkap angin yang datang melintasi kincir. Material yang dipakai adalah pipa PVC diameter 4 inch dengan tebal ± 2 mm.
Banyak sudu yang di pakai yaitu sebanyak 3 buah, dengan bentuk dan ukuran yang sama. Untuk lebih jelasnya, bentuk dan ukuran dari sudu ini dapat dilihat
pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Sudu kincir
Sudut potong 60
Sudut potong 75
Sudut potong 90 380 mm
90 75
60
380 mm 380 mm
19 2.
Dudukan sudu Dudukan sudu kincir berfungsi sebagai tempat untuk meletakkan sudu.
Pemasangan sudu pada dudukan sudu dilakukan dengan cara menempelkan sudu pada dudukan sudu yang kemudian dibaut dengan baut M6, sebanyak 2 buah.
Dudukan sudu kincir terbuat dari penutup pipa PVC dengan diameter 120 mm, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4 Dudukan sudu kincir
Ø 120
20 3.
Poros kincir 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 ke system pengereman. Poros kincir terbuat
dari baja St 40 dengan diameter 15 mm.
Gambar 3.5 Poros kincir
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 x 1,2 m x 2,4 m yang berfungsi sebagai tempat dimana angin bergerak dengan
kecepatan tertentu sekaligus merupakan tempat pengujian kincir angin, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.6. Kecepatan angin yang ditangkap oleh terowongan
ini dapat diatur dengan cara mengatur jarak antara
fan blower
dengan terowongan.
21
Gambar 3.6 Terowongan angin
2. Fan Blower
Fan Blower digunakan untuk menghisap udara sekitar yang nantinya udara itu akan melewati terowongan, dan digunakan untuk menggerakkan kincir. Blower
digerakkan oleh motor listrik berdaya 5.5 kW, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.7.
Gambar 3.7 Blower
22 3.
Takometer Takometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur putaran poros kincir
angin, dalam penelitian ini pengukuran dilakukan pada disk yang ada di system pengereman. Prinsip kerja dari takometer ini berdasarkan pantulan yang diterima
sensor dari reflektor, refrektor dapat berupa alumunium foil atau benda warna yang dapat memantulkan cahaya yang dipasang pada disk.
Gambar 3.8 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 kipas kecil dengan 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 3.9.
23
Gambar 3.9 Anemometer
5. Neraca Pegas Neraca pegas digunakan untuk mengukur gaya pengimbang torsi kincir angin
saat kincir berputar. Neraca pegas dihubungkan pada lengan ayun dengan panjang lengan yang telah ditentukan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.10.
Gambar 3.10 Neraca Pegas
6. Mekanisme Pengereman.
Mekanisme pengereman berfungsi sebagai pengerem untuk memperlambat putaran kincir angin pada saat pengambilan data torsi dan daya kincir angin.
Mekanisme ini dapat bekerja dengan memberi karet pada kedua tuas pengerem. Mekanisme kincir angin ini dilihat pada Gambar 3.11.
24
Gambar 3.11 Mekanisme Pengereman
5. Variabel Penelitian
Variabel penelitian yang digunakan yaitu:
1 Kincir angin menggunakan 3 buah sudu.
2 Variasi sudut potong yang digunakan yaitu: 60
o
, 75
o
dan 90
o
. 3
Variasi kecepatan angin : setiap variasi sudut potong terdiri dari lima variasi kecepatan angin.
4 Diameter kincir angin 800 mm atau 0,8 m.
5 Variasi pembebanan dilakukan dari kincir angin berputar konstan
sampai kincir angin berhenti berputar.
6.
Variabel yang Diukur
Data yang diukur dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1
Kecepatan angin
v
. 2
Putaran poros kincir angin
n
. 3
Gaya pengimbangan torsi
F
. 4
Suhu
T
.
25
7. Parameter yang Dihitung
Setelah mendapatkan variabel yang diukur, langkah selanjutnya yaitu menghitung Parameter yang digunakan untuk mendapatkan karakteristik
kincir angin, diantaranya yaitu:
1 Daya angin
P
in
2 Daya kincir
P
out
3 Torsi
t
4 Koefisien daya
Cp
5
Tip Speed Ratio
tsr
8. Langkah Penelitian
Langkah pertama yang dilakukan sebelum pengambilan data penelitian adalah pemasangan kincir angin di dalam terowongan angin kemudian memasang
komponen poros penghubung kincir angin dengan mekanisme pengereman yang berada di bagian depan terowongan angin.
Proses pengambilan data daya dan torsi dinamis kincir angin dilakukan secara bersamaan di saat pengambilan data daya dan torsi dinamis kincir, ada
beberapa hal yang perlu dilakukan yaitu:
1 Menghubungkan poros kincir dengan mekanisme pengereman.
2 Menempatkan anemometer pada terowongan di depan kincir angin untuk
mengukur kecepatan angin di saluran terowongan angin. 3
Memasang neraca pegas pada tempat yang telah di tentukan.
26 4
Memasang tali yang menghubungkan antara neraca pegas dengan lengan pada mekanisme pengereman.
5 Mengatur dan mengganti sudu sudut potong 60˚,75˚,90˚ yang diperlukan.
6 Menghidupkan
fan blower
untuk menghembuskan angin pada terowongan angin.
7 Pengaturan kecepatan angin dilakukan dengan cara memberi celah antara
terowongan angin dan blower, perlu beberapa saat hingga angin berhembus dengan kecepatan konstan.
8 Variasi pembebanan pada mekanisme pengereman dilakukan dengan cara
penambahan beban karet yaitu: 1 karet, 2 karet, 3 karet, 4 karet, dan seterusnya sampai kincir angin berhenti berputar.
9 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. 10
Mencatat semua data yang dibutuhkan. 11
Mengulangi kembali langkah 5 hingga 10 untuk setiap variasi sudut potong.
27
BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
Kategori