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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

UNJUK KERJA KINCIR ANGIN POROS HORIZONTAL
TIGA SUDU BERBAHAN KOMPOSIT, DIAMETER 1 M,
DENGAN VARIASI BERAT SUDU

SKRIPSI
Diajukan Sebagai Salah Satu Persyaratan
Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik (S.T)

DISUSUN OLEH :
BERNADUS HERLAMBANG ARYOPRABU
NIM : 145214012

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2019

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PERFORMANCE OF THREE BLADE HORIZONTAL AXIS
WINDMILL , DIAMETER 1 M, WITH WEIGHT BLADE
VARIATION
FINAL PROJECT

Presented as partitial fulfilment of the requirement
to obtain Sarjana Teknik degree
in Mechanical Engineering

By:
BERNADUS HERLAMBANG ARYOPRABU
Student Number: 145214012

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2019

i

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

INTISARI
Kebutuhan energi di Indonesia pada era modern ini sudah menjadi
kebutuhan pokok bagi kelangsungan hidup masyarakat. Salah satu energi yang
sangat sering digunakan untuk kehidupan sehari – hari yaitu energi listrik .
Namun sumber daya alam lama – kelamaan akan semakin menipis. Maka dari itu
perlu adanya kebijakan tentang energi terbarukan. Energi terbarukan yaitu energi
yang dapat diperoleh berulang – ulang dan bersifat berkelanjutan. Salah satu
energi terbarukan yaitu energi yang diperoleh dari angin. Maka dari itu dibuat

penelitian dengan tujuan untuk mengetahui unjuk kerja dari variasi masing –
masing kecepatan angin dan variasi berat sudu seperti unjuk kerja rpm, torsi, daya
kincir mekanis, daya listrik, serta mengetahui nilai tip speed ratio dan koefisien
daya dari kincir angin tersebut.
Model kincir angin yang diteliti adalah kincir angin propeler tiga sudu
berbahan komposit, berdiameter 1 m, dengan variasi berat sudu. Kemudian desain
sudu yang digunakan adalah desain bilah dari potongan pipa pvc 8 inchi.
Sedangkan untuk mekanisme pembebanan (dump load), pada sistem kincir angin
yaitu menggunakan beban lampu pijar sebanyak 21 buah, dengan pemasangan
generator DC magnet permanen pada poros kincir angin. Sedangkan untuk
mendapat variasi kecepatan angin rata – rata 5 m/s dan 7 m/s maka kincir angin
diletakan di depan blower 15 HP 1450 rpm. Penelitian ini dilaksanakan di
laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma.
Dari hasil penelitian ini, kincir angin propeler tiga sudu menghasilkan
putaran poros kincir terbesar adalah 414 rpm pada variasi berat sudu 0,24 kg
dengan kecepatan angin rata – rata 7 m/s, beban torsi terbesar yang dihasilkan
adalah 0,81 N.m pada berat sudu 0,24 kg dengan kecepatan angin 7 m/s, daya
kincir mekanis terbesar yang dihasilkan adalah 25,80 watt pada berat sudu 0,24 kg
dengan kecepatan angin 7 m/s, daya listrik terbesar yang dihasilkan adalah 18,22
watt pada berat sudu 0,20 kg dengan kecepatan angin 7 m/s, koefisien daya

maksimal yang dihasilkan adalah 21,85 % dengan nilai tip speed ratio sebesar
2,45 pada variasi berat sudu 0,20 kg pada kecepatan angin 5 m/s.
Kata kunci : Kincir angin sumbu horisontal, propeler, koefisien daya, tip speed
ratio.

vi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ABSTRACT
The need of energy in Indonesia in this modern era has become a major
necessity for people. One of the most used energy in daily life is electricity.
However, the resources are getting scarce. As a result, there should be the policy
of renewable energy. Renewable energy is the energy that can be repeatedly
collected and is sustainable. One of the renewable energy is the energy which is
collected from wind. Therefore, the research was conducted in order to assess the
performance of each wind speed variation and heavy blade variation as the
performances of rpm, torque, mechanical turbine power, electricity power, also
knowing tip speed ratio
value and coefficient of power of the wind turbine.

The model of wind turbine which is examined in this research is a three –
blade propeller wind turbine made of composite, with diameter of 1 m, with
weight blade variation. The used blade design is blade design from 8 inch – PVC
pipe pieces. As for the dump load of wind turbine system, the researcher used 21
incandescent light bulbs by installing permanent magnet DC generator on the
wind turbine’s axis. As for obtaining average wind speed variation 5 m/s, and 7
m/s then wind turbine is placed in front of the 15 HP 1450 rpm blower. This
research was conducted in Laboratorium Konversi Energi in Sanata Dharma
University.
From this research, a three – blade propeller wind turbine produces the
biggest axis rotation which is 414 rpm on 0,24 kg weight blade with average wind
speed 7 m/s. The biggest torque load produced is 0,81 N.m on 0,24 kg weight
blade and average wind speed 7 m/s. The biggest mechanic power produced is
25,80 watt on 0,24 kg heavy blade variation and wind speed 7 m/s. The biggest
electricity power produced is 18,22 watt on weight blade and wind speed 7 m/s.
The maximum coefficient of power produced is 21,85% with tip speed ratio point
of 2,45 on 0,20 kg weight blade variation and wind speed 5 m/s.
Keyword: horizontal wind turbine, propeller, coefficient of power, tip speed ratio.

vii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

KATA PENGANTAR

Dengan mengucap puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih
dan anugerah-Nya yang telah memberi kesempatan bagi penulis untuk dapat
menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul “Unjuk Kerja Kincir Angin
Poros Horizontal Tiga Sudu Berbahan Komposit Diameter 1 m Dengan
Variasi Berat Sudu”.
Laporan tugas akhir merupakan salah satu persyaratan bagi para
mahasiswa/mahasiswi untuk dapat menyelesaikan jenjang pendidikan S1 pada
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata
Dharma Yogyakarta. Dalam laporan tugas akhir ini membahas mengenai
perancangan, pembuatan kincir angin jenis sumbu horizontal.
Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada:
1. Sudi Mungkasi,S.Si., M.Math.,Sc., Ph.D selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi, Univesitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik
Mesin.

3. Ir. Rines, M.T selaku Dosen Pembimbing Akademik.
4. Doddy Purwadianto, S.T.,M.T selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.
5. Seluruh dosen Program Studi Teknik MEsin yang telah mendidik dan
memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis.
6. Seluruh staff Fakultas Sains dan Teknologi atas kerja sama dan dukungan
kepada penulis untuk dapat menyelesaikan laporan tugas akhir.
7. Petrus Sumedi dan Brigita Ambar Widawati selaku orang tua, yang selalu
mendukung secara material dan lain-lain kepada penulis.
8. Danan Pamungkas dan Adi Susanto selaku teman satu tim pembuatan alat
penelitian.
9. Sahabat dan rekan – rekan mahasiswa Teknik Mesin, angkatan 2014
khususnya, yang telah memberi saran, kritik dan dukungan kepada penulis
dalam penyelesaian laporan tugas akhir
10. Semua pihak yang tidak disebut satu persatu yang telah berperan serta
membantu penulis untuk dapat meyelesaikan laporan tugas akhhir.

viii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR ISI
Halaman Judul ................................................................................................................... i
Titlle Page ......................................................................................................................... ii
INTISARI ..........................................................................................................................vi
ABSTRACT .....................................................................................................................vii
KATA PENGANTAR ...................................................................................................viii
DAFTAR ISI..................................................................................................................... x
DAFTAR GRAFIK ........................................................................................................ xiii
DAFTAR TABEL .......................................................................................................... xiv
DAFTAR SIMBOL........................................................................................................ xvi
BAB I ................................................................................................................................. 1
PENDAHULUAN............................................................................................................ 1
1.1

Latar Belakang Masalah ........................................................................... 1

1.2

Rumusan Masalah .................................................................................... 4

1.3

Tujuan Penelitian ...................................................................................... 4

1.4

Batasan Masalah ....................................................................................... 4

1.5

Manfaat Penelitian .................................................................................... 5

BAB II................................................................................................................................ 6
DASAR TEORI ................................................................................................................ 6
2.1

Energi angin dan potensi angin di Indonesia ............................................ 6

2.2

Jenis-jenis Angin ...................................................................................... 8

2.2.1

Angin Darat........................................................................................... 8

2.2.2

Angin Laut ............................................................................................ 8

2.2.3

Angin Gunung....................................................................................... 9

2.2.4

Angin Lembah .................................................................................... 10

2.3

Kincir Angin ....................................................................................... 10

2.3.1

Kincir Angin Poros Horizontal ........................................................... 12

2.3.2

Kincir Angin Poros Vertikal ............................................................... 14

2.4

Rumus Perhitungan ................................................................................ 15

2.4.1

Energi Kinetik ..................................................................................... 15

2.4.2

Daya Angin ......................................................................................... 16

2.4.3

Torsi .................................................................................................... 17

2.4.4

Daya Kincir Angin .............................................................................. 17
x

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.4.5

Tip Speed Ratio .................................................................................. 18

2.4.6

Koefisien Daya ................................................................................... 18

2.5

Komposit ................................................................................................ 19

2.5.1

Definisi komposit................................................................................ 19

2.5.2

Properti Komposit ............................................................................... 20

2.5.3 Klasifikasi Komposit ............................................................................... 20
a.

Komposit Matrik Polimer (polymer Matrix Composites – PMC) ...... 21

b.

Komposit Matrik Logam ( Metal Matrix Composites – MMC) ......... 22

c.

Komposit Matrik Keramik ( Ceramic Matrix Composites – CMC ) .. 23

2.6

Serat ........................................................................................................ 29

2.6.1

Serat Alami ......................................................................................... 30

2.6.2

Serat Sintetis ....................................................................................... 30

2.6.3

Serat kaca ............................................................................................ 30

BAB III ............................................................................................................................ 34
METODE PENELITIAN .............................................................................................. 34
3.1

Diagram penelitian ................................................................................. 34

3.2

Alat dan Bahan ....................................................................................... 35

3.2.1 Sudu kincir angin..................................................................................... 35
3.2.2 Dudukan sudu .......................................................................................... 36
3.2.3 Fan blower. .............................................................................................. 37
3.2.4 Tachometer. ............................................................................................. 37
3.4.5 Timbangan digital.................................................................................... 38
3.2.6 Anemometer. ........................................................................................... 39
3.2.7 Voltmeter. ................................................................................................ 39
3.2.8 Amperemeter. .......................................................................................... 40
3.2.9.

Potensio............................................................................................... 40

3.2.10. Lampu pijar ......................................................................................... 41
3.2.11. Pembebanan. ....................................................................................... 41
3.3

Desain Sudu ............................................................................................ 42

3.4

Pembuatan sudu atau Blade Kincir Angin ............................................. 42

3.4.1

Alat dan Bahan.................................................................................... 42

3.4.2

Proses Pembuatan Sudu atau Blade .................................................... 43

3.5

Langkah Penelitian ................................................................................. 49
xi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB IV ............................................................................................................................ 51
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN ................................................................ 51
4.1.

Data hasil pengujian ............................................................................... 51

4.2

Pengolahan data dan perhitungan ........................................................... 55

4.2.1

Perhitungan daya angin ....................................................................... 56

4.2.2

Perhitungan torsi ................................................................................. 56

4.2.3

Perhitungan daya kincir mekanis ........................................................ 56

4.2.5

Perhitungan tip speed ratio (tsr) ......................................................... 57

4.2.6

Perhitungan koefisien daya (cp) ......................................................... 57

4.3

Data hasil perhitungan ............................................................................ 58

4.4

Grafik hasil perhitungan ......................................................................... 64

BAB V ............................................................................................................................. 72
KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................................... 72
5.1

Kesimpulan ............................................................................................. 72

5.2

Saran. ...................................................................................................... 73

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................... 74
LAMPIRAN .................................................................................................................... 75

xii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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

xiii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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

xiv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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

xv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR SIMBOL
Ek

: Energi kinetik

m

: Massa (kg)

v

: Kecepatan angin

ṁ

: Massa udara yang mengalir pada satuan waktu (kg/s)

ρ

: Massa jenis udara (kg/s)

A

: Luas penampang sudu (m2)

Vt

: Kecepatan ujung sudu

ω

: Kecepatan sudut (rad/s)

r

: Jari - jari kincir (m)

n

: Putaran poros kincir tiap menit (rpm)

𝑃𝑜𝑢𝑡

: Daya yang dihasilkan oleh kincir angin

Cp

: Koefisien daya, %

Pin

: Daya yang disediakan oleh angin

F

: Gaya pengimbang

T

: torsi (N.m)

tsr

: tip speed ratio

xvi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB I
PENDAHULUAN
1.1

Latar Belakang Maasalah
Kebutuhan manusia akan pasokan energi semakin meningkat maka

pasokan bahan bakar yang semakin lama semakin menipis dan ini membuat setiap
negara berlomba-lomba untuk menciptakan energi alternatif untuk menggantikan
energi yang tidak dapat diperbaharui.
Salah satu energi alternatif yang mulai dikembangkan adalah energi angin,
energi angin merupakan salah satu sumber energi yang tidak akan habis. Energi
angin digunakan sebagai alternatif untuk pembangkit listrik, pembangkit listrik
energi angin adalah suatu pembangkit listrik yang menggunakan angin sebagai
sumber energi untuk menghasilkan listrik. Pembangkit ini dapat mengkonversi
energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan kincir angin. Sistem
pembangkit listrik menggunakan angin sebagai sumber energi merupakan sistem
alternatif yang berkembang pesat, karena angin merupakan salah satu energi yang
tidak tidak terbatas di alam.

Gambar 1. 1 Skema rancangan pembangkit listrik tenaga angin skala rumahan
(Skema rancangan pembangkit listrik tenaga angin skala rumahan, 2013)
1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Tabel 1. 1. Penyediaan Energi Listrik di Indonesia
1990

2000

2010

Sumber Energi
MW

persen

MW

persen

MW

persen

Batubara

1.930

8.8

10.750

28.4

28.050

35.3

Gas

3.530

16.0

7.080

18.7

14.760

21.5

Minyak

2.210

10.0

1.950

5.2

320

0.5

Solar

11.020

50.1

9.410

24.8

4.060

5.9

Panas Bumi

170

0.8

500

1.3

430

0.6

Air

2.850

13.0

7.720

20.4

10.310

15.0

Biomass

270

1.2

290

0.8

460

0.7

Lain-lain

20

0.1

160

0.4

370

0.5

Total

22.000

100.0

37.860

100.0

68.760

100.0

Energi alternatif yang dapat diperbaharui, yaitu mataharri, angin dan air
sumber energi tersebut adalah sumber energi yang dapat diperbaharui untuk itu
penulis ingin mengembangkan energi terbarukan dan konversi energi khususnya
pada energi angin dengan mengembangkan design kincir yang sudah ada saat ini
yang sesuai dengan kondisi angin yang berada di Indonesia. Penulis akan
melakukan penelitian pada kincir angin horizontal dengan tiga variasi berat yang
berbeda dan mengunakan tiga sudut.

3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1.2

Rumusan Masalah
Masalah yang dirumuskan dalam penelitian ini adalah :
1. Angin merupakan sumber energi yang tidak akan habis, hingga saat ini
angin belum dimanfaakan secara maksimal meski memiliki potensi
yang baik.
2. Dalam pengembangan kincir angin ini tentunya diperlukan penilitian.
3. Dalam pembuatan kincir angin penulis menggunakan bahan komposit
untuk pembuatan sudu.

1.3

Tujuan Penelitian
1. Membuat sudu kincir angin poros horizontal tiga sudu berbahan
komposit dengan diameter 1 meter, dengan tiga variasi berat sudu.
2. Mengetahui unjuk kerja dari kincir angin poros horizontal meliputi :
torsi, putaran kincir dan daya mekanis
3. Mengetahui nilai coefisien performance (Cp) dan tip speed ratio (tsr)
dari kincir angin poros horizontal dua sudu bahan komposit

1.4

Batasan Masalah
1. Kincir angin poros horizontal dibuat dengan bahan komposit dengan
diameter 1 m, lebar maksimum 16 cm dengan jarak 20 cm dari pusat
poros, dengan desain kelengkungan sudu menggunakan pipa pvc 8
inch
2. Kincir angin menggunakan tiga sudu.
3. Variasi berat sudu yaitu 0.20 kg, 0.24 kg, 0.33 kg `

4

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4. Penelitian dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas
Sanata Dharma.
5. Penelitian kincir angin menggunakan dua variasi kecepatan angin 5m/s
dan 7m/s.
6. Penelitian menggunakan fan blower, tachometer, timbangan digital,
anemometer, voltmeter, amperemeter.
1.5

Manfaat Penelitian
1. Kincir angin merupakan salah satu energi alternatif yang dapat
dimanfaatkan untuk pemanfaatan energi terbarukan.
2. Pengembangan kincir angin ini dapat memenuhi kebutuhan listrik
masyarakat dan sangat mudah untuk diproduksi.
3. Dapat mengetahui berat ideal sudu pada kincir angin poros horizontal
berdiameter 1 m.

5

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB II
DASAR TEORI
2.1

Energi angin dan potensi angin di Indonesia
Angin merupakan udara yang berhembus dari suhu tinggi ke suhu rendah

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Tabel 2. 1. Tingkat Kecepatan Angin 10 meter di atas Permukaan Tanah

Indonesia merupakan salah satu negara yang mempunyau potensi angin
yang cukup baik, banyak daerah di Indonesia yang mempunyai kecepatan angin
yang cukup tinggi dan bisa dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga angin
Tabel

2. 2

Pengelompokan Titik Angin Menurut Kecepatannya
(sumber : www.energy-indonesia.com)
Dari tabel diatas merupakan pengelompokan titik angin menurut
kecepatannya, yang cocok untuk mendirikan kincir angin pembangkit listrik
tenaga angin berbahan kompos.
7

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.2

Jenis-jenis Angin
Jenis-jenis angin dibedakan menjadi 4 :

2.2.1

Angin Darat
Angin Darat adalah angin yang terjadi pada malam hari ditepian laut dan

disepanjang garis pantai diseluruh dunia. Hal ini terjadi disebabkan karena udara
diatas daaratan mengalami pendinginan lebih cepat dibandingkan dengan udara
diatas permukaan laut, sehingga tekanan udara diatas permukaan laut lebih
rrendah dibandingkan diatas daratan. Udara yang lebih dingin dan bertekanan
lebih tinggi akan berhembus dari daratan ke perairan di malam hari dan inilah
yang menyebabkan munculnya angin darat. Contoh gambar siklus angin darat.

Gambar 2. 1 Siklus Angin Darat
(Sumber : www.cuacajateng.com)

2.2.2

Angin Laut
Angin laut adalah angin yanng terjadi pada waktu siang hari di sepanjang

tepian laut dan di sepanjang garis-garis pantai diseluruh dunia. Angin ini bergerak
8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

dari laut atau danau menuju daratan. Hal ini dikarenakan udara diatas daratan
mengalami pemanasan lebih cepat dibandingkan udara dipermukaan laut.
Sehingga tekanan diatas daratan lebih rendah dibandingkan dengan dengan
permukaan laut. Selama udara hangat diatas daratan bergerak naik keatas, udara
yang lebih dingin dari permukaan laut yang bertekanan lebih tinggi akan
berhembus ke daratan yang tekanannya lebih rendah dan hembusan angin tersebut
dikenal sebagai angin laut.

Gambar 2. 2 Siklus Terjadinya Angin Laut
(Sumber : www.cuacajateng.com)
2.2.3

Angin Gunung
Angin gunung adalah angin yang terjadi pada waktu malam hari di area

pegunungan di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari gunung menuju lembah.
Hal ini terjadi karena udara diatas gunung mengalami pendinginan lebih cepat
dibandingkan diatas permukaan lembah, sehingga tekanan udara diatas permukaan
lembah lebih rendah dibandingkan dengan tekanan udara diatas gunung.

9

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 2. 3 Siklus Terjadinya Angin Gunung
(Sumber : http://www.konsepgeografi.net/2016/01/angin-gunung-dan-anginlembah.html)

2.2.4

Angin Lembah
Angin lembah adalah angin yang terjadi pada waktu siang hari di kawasan

pegunungan diseluruh dunia. Angin ini berhembus dari lembah menuju gunung.
Hal ini terjadi dikarenakan udara diatas gunung mengalami pemanasan lebih cepat
dibandingkan lembah, sehingga tekanan udara diatas permukaan gunung lebih
rendah dibandingkan diatas permukaan lembah. Gambar siklus terjadinya angin
lembah pada Gambar 2.3 diatas.

2.3

Kincir Angin
Kincir angin adalah kincir angin yang digunakan untuk membangkitakan

tenaga listrik. Kincir angin ini pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi
kebutuhan para petani untuk menggiling padi, keperluan irigasi dll. Kincir angin
terlebih dahulu banyak digunakan di Denmark, Belanda, dan negara-negara Eropa
lainnya kincir angin ini lebih dikenal denga sebutan windmill.
10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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

11

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 2. 4 Sketsa Kincir Angin Pembangkit Listrik Sederhana

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

12

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 2. 5 Kincir Angin Sumbu Horizontal
(Sumber : http://mit.ilearning.me/kincir-angin-pembangkit-listrik/)

Kelebihan kincir angin sumbu horizintal adalah :
1. Menara penyangga yang tinggi memungkinkan untuk mendapatkan angin
dengan kekuatan yang lebih besar .
2. Efisiensi lebih tinggi, karena sudu selalu berputar tegak lurus dengan arah
datangnya angin.
3. Dapat dibuat dengan kemampuan pitch control untuk sudu-sudunya,
sehingga dapat menghindari kerusakan bila terkena badai.
Kelemahan kincir angin sumbu horizintal adalah :
1.

Dibutuhkan konstruksi menara penyangga yang kuat untuk menopang
beban sudu, gear box, dan generator.

2.

Komponen-komponen dari kincir angin seperti pada poin pertama, harus
diangkat ke posisinya pada saat pemasangan.
13

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3.

Membutuhkan yaw control sebagai mekanisme untuk mengarahkan sudu
ke arah angin.

4.

Kincir angin sulit dioperasikan dekat dengan permukaan tanah karena
adanya angin turbulen.

2.3.2 Kincir Angin Poros Vertikal
Kincir Angin Poros Vertikal atau Vertical axis wind turbine (VAWT)
adalah kincir angin yang memiliki poros tegak lurus permukaan tanah atau arah
datangnya angin. Terdapat beberapa jenis kincir angin sumbu vertikal diantaranya
ditunjukkan pada Gambar 2.6.

Gambar 2. 6 Jenis-Jenis Kincir Angin Sumbu Vertikal
(Sumber: http://benergi.com/jenis-turbin-angin-lengkap- dengan-kekurangandan-kelebihannya)

Kelebihan kincir angin sumbu vertikal :
1.

Kincir angin ini mudah dirawat karena letaknya yang dekat dengan
permukaan tanah.
14

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.

Memiliki kecepatan pengawalan angin yang rendah dibanding dengan
kincir angin sumbu horizontal.

3.

Kincir angin ini dapat menerima hembusan angin dari segala arah.

4.

Tidak memerlukan menara yang tinggi sehingga lebih mudah dan lebih
kuat.

Kelemahan kincir angin sumbu vertical :
1.

Memiliki kecepatan putaran kincir angin yang rendah,karena letaknya
dekat dengan tanah.

2.

Pada umumnya dipasang dekat dengan permukaan tanah maka kualitas
angin yang diperoleh kurang baik sehingga kincir angin mudah rusak.

2.4

Rumus Perhitungan
Rumus-rumus yang digunakan dalam penelitian mencari unjuk kerja kincir

angin;
2.4.1 Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda yang bergerak.
Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetik, sehingga dapat dirumuskan
sebagai berikut :
1

Ek = m . v2
2

dengan :
Ek

: Energi kinetik.
15

(1)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

m

: Massa (kg).

v

: Kecepatan angin.

Daya adalah energi persatuan waktu, sehingga dapat dituliskan dengan rumus
sebagai berikut :
1

Pin = 𝑚̇ v2
2

(2)

dengan :
P

: Daya angin (watt).

ṁ

: Massa udara yang mengalir pada satuan waktu (kg/s)

dimana :
ṁ=ρAv

(3)

dengan :
ρ

: Massa jenis udara (kg/s).

A

: Luas penampang sudu (m2)

2.4.2 Daya Angin
Daya angin (𝑃𝑖𝑛 ) adalah daya yang dihasilkan oleh sudu kincir angin yang

diakibatkan oleh hembusan angin. Dengan menggunakan persamaan (3) daya
angin dapat dirumuskan sebagai berikut :

16

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

𝑃𝑖𝑛 =

1
2

𝜌 . 𝐴 . 𝑣3

(4)

dengan 𝜌 adalah massa jenis udara, 𝐴 adalah luas penampang sudu.
2.4.3

Torsi
Torsi adalah gaya yang bekerja pada poros yang dihasilkan oleh gaya

dorong pada sudu – sudu kincir angin. Perhitungan nilai torsi dapat dirumuskan
sebagai berikut :

𝑇 = 𝐹 .ℓ

(5)

dengan 𝐹 adalah gaya pembebanan, dan ℓ adalah panjang lengan torsi ke poros

kincir angin.

2.4.4 Daya Kincir Angin
Daya kincir angin (𝑃𝑜𝑢𝑡 ) adalah daya yang dihasilkan oleh kincir angin

karena putaran sudu kincir , putaran kincir angin tersebut menghasilkan energi

kinetik yang kemudian dikonversikan menjadi energi listrik. Perhitungan nilai
daya kincir angin dapat dirumuskan sebagai berikut :

𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑇 . 𝜔

(6)

dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 adalah daya yang dihasilkan oleh kincir angin dan 𝜔 adalah
kecepatan sudut.

17

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.4.5 Tip Speed Ratio
Tip speed ratio adalah perbandingan antara kecepatan linear lingkaran
terluar kincir dengan kecepatan angin. Perhitungan nilai tip speed ratio dapat
dirumuskan sebagai berikut :
𝑡𝑠𝑟 =

𝜔. 𝑟

(7)

𝑣

dengan 𝑟 adalah jari – jari kincir angin dan 𝑣 adalah kecepatan angin.
2.4.6

Koefisien Daya
Koefisien daya adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh

kincir angin (𝑃𝑜𝑢𝑡 ) dengan daya yang disediakan oleh angin (𝑃𝑖𝑛 ). Perhitungan
nilai koefisien daya dapat dirumuskan sebagai berikut :

𝐶𝑝 =

𝑃𝑜𝑢𝑡
𝑃𝑖𝑛

. 100%

(8)

Menurut ilmuwan asal Jerman, Albert Betz, efisiensi atau koefisien daya
maksimal sebuah kincir angin adalah sebesar 59 %. Teori tersebut kemudian
dinamakan dengan Betz limit yang grafiknya dapat dilihat pada Gambar 2.7.

18

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 2. 7 Grafik Hubungan Antara Koefisiensi Daya dengan Tip Speed dari
berbagai jenis Kincir Angin
(Sumber : http://slideplayer.com/slide/10169610/)

2.5 Komposit
Komposit adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari
dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama
lainnya baik itu sifat kimia maupun fisiknya dan tetap terpisah dalam hasil akhir
bahan tersebut (bahan komopist).

2.5.1 Definisi komposit
Definisi komposit menurut strukturnya dibagi menjadi dua.
1.

Mikrostruktur : pada kristal, phase dan senyawa, bila material disusun
dari dua phase atau senyawa atau lebih disebut komposit (CO paduan
Fe dan C).
19

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.

Makrostructur : material yang disusun dari campuran dua atau lebih
penyusun makro yang berbeda dalam bentuk komposisi dan tidak larut
satu dengan yang lainnya disebut komposit (definisi secara makro ini
yang biasa dipakai).

2.5.2

Properti Komposit
Karakteristik dari komposit ditentukan oleh :

1.

Material yang menjadi penyusun komposit
Karakteristik komposit ditentukan berdasarkan karakteristik material
penyusun menurut rule of mixure sehingga akan berbanding secara
proporsional

2.

Bentuk dan penyusunan strukturaldari penyusun.
Bentuk dan cara penyusunan komposit akan mempengaruhi karakteristik
komposit

3.

Interaksi antar penyusun
Bila terjasi interaksi antar penyusun akan meningkatkan sifat dari
komposit

2.5.3 Klasifikasi Komposit
Berdasarkan matrik, komposit dapat diklasifikasikan kedalam tiga
kelompok besar seperti yang ditunjukkan oleh gambar 2.7

20

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 2. 8 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Matriksnya

a.

Komposit Matrik Polimer (polymer Matrix Composites – PMC)
Komposit ini memiliki sifat seperti: ketangguhan yang baik, tahan simpan,

kemampuan mengikuti bentuk, lebih ringan dan lain sebagainya.
Keuntungan dari PMC:
1) Ringan
2) Specific strength tinggi
3) Specific stiffness ringan
4) Anisotropy
Jenis polimer yang banyak digunakan:
1) Thermoplastic
Thermoplastic adalah plastic yang dapat dilunakkan berulang kali
(recycle) dengan menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang
21

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

akan menjadi keras apabila didinginkan. Thermoplastic meleleh pada suhu
tertentu, melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat balik
(reversible) kepada sifat aslinya, yaitu kembali mengeras bila didinginkan. Contoh
dari thermoplastic yaitu Poliester, Nylon 66, PP, PTFE, PET, Polieter sulfon, PES,
dan Polieter eterketon (PEEK).
2) Thermoset
Thermoset tidak

dapat mengikuti perubahan suhu (irreversible). Bila

sekali pengerasan telah terjadi makan bahan tidak dapat dilunakkan kembali.
Pemanasan yang tinggi tidak akan melunakkan thermoset melainkan akan
membentuk arang dan terurai kerena sifatnya yang demikian sering digunakkan
sebagai tutup ketel, seperti jenis-jenis melamin. Plastic jenis thermoset tidak
begitu menarik dalam proses daur ulang karena selain sulit penangannya juga
volumenya jauh lebih sedikit (sekitar 10%) dari volume jenis plastic yang bersifat
termoplastik.

b. Komposit Matrik Logam ( Metal Matrix Composites – MMC)
Metal Matrix Composites adalah salah satu jenis komposit yang memiliki
matrik logam. Material MMC mulai dikembangkan sejak tahun 1996. Pada
mulanya yang diteliti adalah Continous Filamen MMC yang digunakan dalam
aplikasi aerospace.
Kelebihan MMC dibandingkan dengan PMC:
1) Transfer tegangan dan regangan baik.
2) Ketahanan temperature tinggi.
22

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3) Tidak menyerap kelembapan.
4) Tidak mudah terbakar.
5) Kekuatan tekan dan geser yang baik.
6) Ketahanan aus dan muai ternal yang lebih baik.
Kekurangan MMC:
1) Biayanya mahal.
2) Standarisasi material dan proses yang sedikit.
Proses pembuatan MMC:
1) Powder metallurgy.
2) Casting/liquid ilfiltration.
3) Compocasting.
4) Squeeze casting.

c.

Komposit Matrik Keramik ( Ceramic Matrix Composites – CMC )
CMC merupakan material 2 fasa dengan 1 fasa berfungsi sebagai

reinforcement dan 1 fasa sebagai matriks, dimana matriknya terbuat dari keramik.
Reinforcement yang umum digunakkan pada CMC adalah oksida, carbide, dan
nitrid. Salah satu proses pembuatan dari CMC yaitu dengan proses DIMOX, yaitu
proses pembentukan komposit dengan reaksi oksidasi leburan logam untuk
pertumbuhan matriks keramik disekeliling daerah filler (penguat). Matrik yang
sering digunakan pada CMC adalah:
1) Gelas anorganic
2) Keramik gelas.
23

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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

Gambar 2. 9 Pembagian komposit berdasarkan penguatnya
Dari gambar 2.9 komposit berdasarkan jenis penguatnya dapat dijelaskan sebagai
berikut:
24

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

a. Particulate composite, penguatnya berbentuk partikel.
b. Fibre composite, penguatnya berbentuk serat.
c. Structural composite, cara penggabungan material komposit.
Adapun Ilustrasi dari komposit berdasarkan penguatnya dapat dilihat pada gambar
2.10 illustrasi komposit berdasarkan penguatnya.

Gambar 2. 10 Ilustrasi komposit berdasarkan penguatnya

a.

Partikel sebagai penguat ( Particulate composite)
Keuntungan komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel.
1) Kekuatan lebih seragam pada berbagai arah.
2) Dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan dan meningkatkan
kekerasan material.
3) Cara penguatan dan pengerasan oleh patikulat adalah dengan
menghalangi pergerakan dislokasi.

Proses produksi pada komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk
partikel:
1) Metalurgi Serbuk
2) Infiltration Process
3) In-Situ Process
25

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4) Stir Casting
5) Spray Deposition
Panjang partikel dibedakan menjadi dua, yaitu sebagai berikut :
1) Large particle
Komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk pertikel, dimana
interaksi Antara partikel dan matrik terjadi tidak dalam skala atomic atau
molecular. Partikel seharusnya berukuran kecil dan terdistribusi merata. Contoh
dari large particle composite adalah cemet dengan sand atau gravel, cemet
sebagai matriks dan sand sebagai atau gravel, cemet sebagai matriks dan sand
sebagai partikel, Sphereodite steel ( cementite sebagai partikulat ), Tire (carbon
sebagai partikulat), Oxide- Base Cermet (Oksida logam sebagai partikulat).
Gambar 2.11

Gambar 2. 11 a. Flat flakes sebagai penguat (flakes composites) b. Fillers sebagai
penguat (filler composite)

2) Dispersion strengthenend particle
a) Fraksi partikulat sangat kecil, jarang lebih dari 3%.
b) Ukuran yang lebih kecil yaitu sekitar 10-250 nm.

26

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

b. Fiber sebagai penguat ( Fiber composites)
Fungsi utama dari serat adalah sebagai penopang kekuatan dari komposit,
sehingga tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang
digunakan, karena tegangan yang dikenakan pada komposit mulanya diterima
oleh matrik akan diteruskan kepada serat, sehingga serat akan menahan beban
sampai beban maksimum. Oleh karena itu serat harus mempunyai tegangan Tarik
dan modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada matrik penyusun komposit.
Fiber yang digunakan harus memiliki syarat sebagai berikut:
a) Mempunyai diameter lebih kecil dari diameter bulknya (matriksnya)
namun harus lebih dari bulknya.
b) Harus mempunyai tensile strength yang tinggi.
Parameter fiber dalam pembuatan komposit, yaitu sebagai berikut:
a) Distribusi

c) Orientasi

b) Konsentrasi

e) Ukuran

d) Bentuk

Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat komposit yaitu:

27

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 2. 12 Tipe Serat pada Komposit

a)

Continuous Fiber Composite.
Contiuous atau uni