UNJUK KERJA MODEL KINCIR ANGIN PROPELER TIGA SUDU DATAR DENGAN TIGA VARIASI LEBAR SUDU DAN LIMA VARIASI SUDUT KEMIRINGAN SUDU

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

UNJUK KERJA MODEL KINCIR ANGIN PROPELER TIGA
SUDU DATAR DENGAN TIGA VARIASI LEBAR SUDU
DAN LIMA VARIASI SUDUT
KEMIRINGAN SUDU

TUGAS AKHIR
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin
Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh :
CUSTAVIO CARVALHO
NIM : 07 5214 031

Kepada

JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2012

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

UNJUK KERJA MODEL KINCIR ANGIN PROPELER TIGA
SUDU DATAR DENGAN TIGA VARIASI LEBAR SUDU
DAN LIMA VARIASI SUDUT
KEMIRINGAN SUDU

TUGAS AKHIR
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin
Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh :
CUSTAVIO CARVALHO
NIM : 07 5214 031
Kepada

JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2012
i

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN

MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

THE PERFORMANCE OF THREE FLAT BLADES
PROPELLER WINDMILL MODEL WITH THREE
VARIATION OF BLADES WITH AND FIVE VARIATION
OF BLANDES DECLINATION ANGLE

FINAL PROJECT
A Partial Fulfillment of the requirements
to obtain the sarjana teknik degree
Mechanical Engineering Study Program
Mechanical Engineering Department

by :
CUSTAVIO CARVALHO
Student Number : 07 5214 031

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2012
ii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI

TERPUJI

INTISARI
Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk membuat tiga model kincir
angin tipe propeler, mencari dan mengetahui daya maksimal dan koefisien daya
yang dihasilkan oleh tiga model kincir angin propeler datar dengan lima variasi
kemiringan sudu.
Ukuran kincir dibuat tiga variasi, yaitu sudu dengan lebar 40 cm x 10 cm
,40 cm x 12,5 cm, 40 cm x 15 cm Panjang sudu adalah 40 cm dan lebar sudu 10
cm, 12,5 cm, dan15 cm Untuk mengukur dan mengetahui torsi, daya kincir,
koefisien daya dan tip speed ratio, poros kincir dihubungkan ke mekanisme
pengereman yang berfungsi untuk memvariasikan beban. Besarnya beban
pengimbang torsi diukur dengan neraca pegas, putaran poros kincir diukur dengan
menggunakan

takometer,

sedangkan

kecepatan

angin

diukur

dengan

menggunakan anemometer.
Hasil – hasil penelitian menunjukkan bahwa daya kincir maksimal yang
dihasilkan sebesar 41 watt didapatkan pada kincir dengan ukuran sudu 40 cm x
12,5 cm saat kecepatan angin 7,12 m/s dan pada torsi sebesar (0,75 Nm).
Koefisien daya maksimal juga didapatkan dari kincir dengan ukuran sudu 40 cm x
12,5 cm sebesar 28 % saat tsr sebesar 3,3 pada sudut kemiringan sudu 10˚.

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

vii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN

MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena penyertaan,
perlindungan, dan berkat-Nya dalam penyusunan Tugas Akhir ini, sehingga pada
akhirnya Tugas Akhir ini dapat penulis selesaikan dengan baik.
Tugas Akhir merupakan sebagian persyaratan yang wajib ditempuh oleh
setiap mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Tugas Akhir ini juga dapat dikatakan
sebagai wujud pemahaman dari hasil belajar mahasiswa setelah mengikuti
kegiatan perkuliahan selama di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Dalam Tugas Akhir akan dibahas tiga model kincir angin tipe propeler,
mencari dan mengetahui daya maksimal dan koefisien daya yang dihasilkan oleh
tiga model kincir angin propeler datar dengan lima variasi kemiringan sudu.
Selama pembuatan Tugas Akhir ini tentu penulis mengalami berbagai
macam hambatan dan cobaan, namun pada akhirnya dapat diselesaikan dengan
bantuan saran, nasehat, ide, maupun bimbingan dari berbagai pihak. Pada

kesempatan ini, dengan segenap kerendahan hati penulis mengucapkan terima
kasih kepada:
1.

Ibu Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2.

Bapak Ir. P.K. Purwadi, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3.

Bapak Ir. Rines, M.T., dosen pembimbing Tugas Akhir.

4.

Bapak Ir. Doddy Purwadianto, M.T. selaku Kepala Laboratorium Konversi
Energi

yang telah memberikan ijin untuk menggunakan fasilitas-fasilas

Laboratorium.
5.

Bapak/Ibu dosen dan seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin Universitas
Sanata Dharma yang telah memberikan ilmunya selama aktivitas perkuliahan
yang membatu sekali dalam penyusunan Tugas Tugas Akhir ini.

viii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

6.

Kedua orang tua penulis cintai yang telah memberikan dukungan moral dan
material yang melimpah kepada penulis.

7.

Rekan-rekan dibangku kuliah yang telah memberikan dorongan serta
semangat kepada penulis agar dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

8.

Seluruh pihak yang telah membantu selama melakukan penelitiaan Tugas
Akhir ini yang tidak sempat penulis sebutkan.
Penulis telah berusaha semaksimal mungkin untuk menyelesaikan Tugas

Akhir ini, namun sebagai manusia tentunya penulis juga menyadari bahwa yang
penulis kerjakan masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mohon maaf
atas segala kekurangan dan kesalahan yang terdapat dalam penyusunan Tugas
Akhir ini. Saran serta kritik yang membangun dari pembaca sangat penulis
harapkan demi perbaikan dikemudian hari.
Penulis berharap semoga Tugas Akhir yang telah penulis susun ini dapat
memberikan manfaat bagi para pembaca.

Yogyakarta, 13 Juli 2012

Penulis

ix

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ......................................................................................

i

TITLE PAGE .................................................................................................

ii

HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................

iii

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................

iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIHAN KARIYA..............................

v

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUPBLIKASI ................

vi

INTISARI......................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ...................................................................................

x

DAFTAR ISI ...................................................................................................

ix

DAFTAR TABEL ...........................................................................................

xi

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................

xiv

BAB I : PENDAHULUAN

1

1.1. Latar Belakang .........................................................................................

1

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

2

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

2

1.4. Tujuan Penelitian…...................................................................................

2

1.5. Manfaat Penelitian……………………………………………………….

3

ix

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB II : DASAR TEORI

4

2.1. Konsep Dasar Angin ................................................................................

4

2.2. Kincir Angin……………... ......................................................................

4

2.2. Rumus Perhitungan ..................................................................................

8

BAB III : METODE PENELITIAN……………………………………….

12

3.1. Peralatan dan Bahan .................................................................................

12

3.2. Variabel Penelitian ...................................................................................

18

3.3. Variabel yang Diukur ...............................................................................

18

3.4. Parameter yang Dihitung ..........................................................................

18

3.5 Langkah penelitian………………………………………………………

19

BAB IV : DATA DAN PEMBAHASAN…………………………………..

21

4.1. Data Penelitian .........................................................................................

21

4.2. Pengolahan Data dan Penelitian ...............................................................

39

4.3. Hasil dan Pembahasan ..............................................................................

41

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN…………………………………...

71

5.1. Kesimpulan ...............................................................................................

71

5.2. Saran .........................................................................................................

71

DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................

72

LAMPIRAN……....... .....................................................................................

73

GAMBAR KERJA .........................................................................................

95

x

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada
sudut kemiringan sudu 5o……………………………………………………..

22

Tabel 4.2 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada
sudut kemiringan sudu 10o…………………………………………………..

23

Tabel 4.3 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada
sudut kemiringan sudu 15o

24

Tabel 4.4 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada
sudut kemiringan sudu 20o…………………………………………………..

25

Tabel 4.5 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada
sudut kemiringan sudu 25o……………………………………………………

26

Tabel 4.6 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm
pada sudut kemiringan sudu 5o………………………………………………..

27

Tabel 4.7 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm
pada sudut kemiringan sudu 10o………………………………………………

28

Tabel 4.8 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm
pada sudut kemiringan sudu 15o………………………………………………

29

Tabel 4.9 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm
pada sudut kemiringan sudu 20o………………………………………………

30

Tabel 4.10 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm
pada sudut kemiringan sudu 25o………………………………………………

31

Tabel 4.11 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 15 cm
pada sudut kemiringan sudu 5o………………………………………………..

32

Tabel 4.12 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 15 cm
pada sudut kemiringan sudu 5o………………..………………………………

xi

33

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Tabel 4.12 (Lanjutan) Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm

34

o

x 15 cm pada sudut kemiringan sudu 10 …………………………..…………
Tabel 4.13 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 15 cm
pada sudut kemiringan sudu 15o………………………………………………

35

Tabel 4.13 (Lanjutan) Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm
x 15 cm pada sudut kemiringan sudu 15o……………………………………..

36

Tabel 4.14 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 15 cm
pada sudut kemiringan sudu 20o……………………………………………..

37

Tabel 4.15 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 10 cm
pada sudut kemiringan sudu 25o……………………………………………..

38

Tabel L.1 Tabel Udara………………………………………………………..

76

Tabel L.2 Data grafik Cp terhadap tsr, torsi terhadap rpm dan daya kincir
dengan ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudu kemiringan 5o……………….

77

Tabel L.3 Data grafik Cp terhadap tsr, torsi terhadap rpm dan daya kincir
dengan ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudu kemiringan 10o……………...

78

Tabel L.4 Data grafik Cp terhadap tsr, torsi terhadap rpm dan daya kincir
dengan ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudu kemiringan 15o……………

79

Tabel L.5 Data grafik Cp terhadap tsr, torsi terhadap rpm dan daya kincir
dengan ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudu kemiringan 20o……………...

80

Tabel L.6 Data grafik Cp terhadap tsr, torsi terhadap rpm dan daya kincir
dengan ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudu kemiringan 25o……………

81

Tabel L.7 Data grafik Cp terhadap tsr, torsi terhadap rpm dan daya kincir
dengan ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudu kemiringan 5o……………..

82

Tabel L.8 Data grafik Cp terhadap tsr, torsi terhadap rpm dan daya kincir
dengan ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudu kemiringan 10o……………

83

Tabel L.9 Data grafik Cp terhadap tsr, torsi terhadap rpm dan daya kincir
dengan ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudu kemiringan 15o……………

84

Tabel L.10 Data grafik Cp terhadap tsr, torsi terhadap rpm dan daya kincir
dengan ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudu kemiringan 20o……………

xii

85

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Tabel L.11 Data grafik Cp terhadap tsr, torsi terhadap rpm dan daya kincir
dengan ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudu kemiringan 25o……………

86

Tabel L.12 Data grafik Cp terhadap tsr, torsi terhadap rpm dan daya kincir
dengan ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudu kemiringan 5o……………….

87

Tabel L.13 Data grafik Cp terhadap tsr, torsi terhadap rpm dan daya kincir
dengan ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudu kemiringan 10o……………...

88

Tabel L.13(Lanjutan) Data grafik Cp terhadap tsr, torsi terhadap rpm dan
daya kincir dengan ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudu kemiringan 10o…

89

Tabel L.14 Data grafik Cp terhadap tsr, torsi terhadap rpm dan daya kincir
dengan ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudu kemiringan 15o……………...

90

Tabel L.14 (Lanjutan) Data grafik Cp terhadap tsr, torsi terhadap rpm dan
daya kincir dengan ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudu kemiringan 15o…

91

Tabel L.15 Data grafik Cp terhadap tsr, torsi terhadap rpm dan daya kincir
dengan ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudu kemiringan 20o……………...

92

Tabel L.16 Data grafik Cp terhadap tsr, torsi terhadap rpm dan daya kincir
dengan ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudu kemiringan 25o……………...

xiii

93

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 jenis-jenis kincir angin menurut porosnya……………………….

5

Gambar 3.1 Kincir angin……………………………………………………...

12

Gambar 3.2 Tiga variasi sudu yang di buat…………………………………...

13

Gambar 3.3 Dudukan sudu……………………………………………………

14

Gambar 3.4 Terowongan Angin (wind tunnel)……………………………….

15

Gambar 3.5 Fan Blower………………………………………………………

15

Gambar 3.6 Anemometer (a) dan sensor kecepatan angin (b)………………..

16

Gambar 3.7 Takometer………………………………………………………..

16

Gambar 3.8 Neraca pegas……………………………………………………..

17

Gambar 3.9 Mekanisme pengereman…………………………………………

17

Gambar 3.10 Posisi kincir angin……………………………………………...

19

Gambar 4.1 Grafik Betz Limut ……………………………………………….

42

Gambar 4.2 Grafik hubungan Koefisien Daya (Cp) terhadap Tip Speed Ratio
(tsr) kincir dengan ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudut kemiringan 5o…

43

Gambar 4.3 Grafik hubungan Koefisien Daya (Cp) terhadap Tip Speed Ratio
(tsr) kincir dengan ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudut kemiringan 10o.....

43

Gambar 4.4 Grafik hubungan Koefisien Daya (Cp) terhadap Tip Speed Ratio
(tsr) kincir dengan ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudut kemiringan 15o.....

44

Gambar 4.5 Grafik hubungan Koefisien Daya (Cp) terhadap Tip Speed Ratio
o

(tsr) kincir dengan ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudut kemiringan 20 .....

44

Gambar 4.6 Grafik hubungan Koefisien Daya (Cp) terhadap Tip Speed Ratio
(tsr) kincir dengan ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudut kemiringan 25o.....

45

Gambar 4.7 Grafik hubungan Koefisien Daya (Cp) terhadap Tip Speed Ratio
(tsr) kincir dengan ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudut kemiringan 5o...

45

Gambar 4.8 Grafik hubungan Koefisien Daya (Cp) terhadap Tip Speed Ratio
(tsr) kincir dengan ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudut kemiringan 10o..

46

Gambar 4.9 Grafik hubungan Koefisien Daya (Cp) terhadap Tip Speed Ratio
(tsr) kincir dengan ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudut kemiringan 15o..

xiv

46

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 4.10 Grafik hubungan Koefisien Daya (Cp) terhadap Tip Speed Ratio
(tsr) kincir dengan ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudut kemiringan

20o……………………………………………………………………………... 47
Gambar 4.11 Grafik hubungan Koefisien Daya (Cp) terhadap Tip Speed Ratio
(tsr) kincir dengan ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudut kemiringan 25o..

47

Gambar 4.12 Grafik hubungan Koefisien Daya (Cp) terhadap Tip Speed Ratio
(tsr) kincir dengan ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudut kemiringan 5o…...

48

Gambar 4.13 Grafik hubungan Koefisien Daya (Cp) terhadap Tip Speed Ratio
o

(tsr) kincir dengan ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudut kemiringan 10 .....

48

Gambar 4.14 Grafik hubungan Koefisien Daya (Cp) terhadap Tip Speed Ratio
(tsr) kincir dengan ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudut kemiringan 15o.....

49

Gambar 4.15 Grafik hubungan Koefisien Daya (Cp) terhadap Tip Speed Ratio
(tsr) kincir dengan ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudut kemiringan 20o.....

49

Gambar 4.16 Grafik hubungan Koefisien Daya (Cp) terhadap Tip Speed Ratio
(tsr) kincir dengan ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudut kemiringan 25o.....

50

Gambar 4.17 Grafik hubungan putaran poros terhadap torsi kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudut kemiringan 5o……………………….. 51
Gambar 4.18 Grafik hubungan putaran poros terhadap torsi kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudut kemiringan 10o……………………… 51
Gambar 4.19 Grafik hubungan putaran poros terhadap torsi kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudut kemiringan 15o……………………… 52
Gambar 4.20 Grafik hubungan putaran poros terhadap torsi kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudut kemiringan 20o……………………… 52
Gambar 4.21 Grafik hubungan putaran poros terhadap torsi kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudut kemiringan 25o……………………… 53
Gambar 4.22 Grafik hubungan putaran poros terhadap torsi kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudut kemiringan 5o……………………... 54
Gambar 4.23 Grafik hubungan putaran poros terhadap torsi kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudut kemiringan 10o……………………. 54

xv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 4.24 Grafik hubungan putaran poros terhadap torsi kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudut kemiringan 15o……………………. 55
Gambar 4.25 Grafik hubungan putaran poros terhadap torsi kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudut kemiringan 20o……………………. 55
Gambar 4.26 Grafik hubungan putaran poros terhadap torsi kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudut kemiringan 25o……………………. 56
Gambar 4.27 Grafik hubungan putaran poros terhadap torsi kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudut kemiringan 5o……………………….. 57
Gambar 4.28 Grafik hubungan putaran poros terhadap torsi kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudut kemiringan 10o……………………… 57
Gambar 4.29 Grafik hubungan putaran poros terhadap torsi kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudut kemiringan 15o.

58

Gambar 4.30 Grafik hubungan putaran poros terhadap torsi kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudut kemiringan 20o……………………… 58
Gambar 4.31 Grafik hubungan putaran poros terhadap torsi kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudut kemiringan 25o.

59

Gambar 4.32 Grafik hubungan daya kincir terhadap torsi, kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudut kemiringan 5o……………………….. 60
Gambar 4.33 Grafik hubungan daya kincir terhadap torsi, kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudut kemiringan 10o……………………… 60
Gambar 4.34 Grafik hubungan daya kincir terhadap torsi, kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudut kemiringan 15o……………………… 61
Gambar 4.30 Grafik hubungan daya kincir terhadap torsi, kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudut kemiringan 20o……………………… 61
Gambar 4.35 Grafik hubungan daya kincir terhadap torsi, kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada sudut kemiringan 25o……………………… 62
Gambar 4.36 Grafik hubungan daya kincir terhadap torsi, kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudut kemiringan 5o……………………... 63
Gambar 4.37 Grafik hubungan daya kincir terhadap torsi, kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudut kemiringan 10o……………………. 63
xvi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 4.38 Grafik hubungan daya kincir terhadap torsi, kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudut kemiringan 15o……………………. 64
Gambar 4.39 Grafik hubungan daya kincir terhadap torsi, kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudut kemiringan 20o……………………. 64
Gambar 4.40 Grafik hubungan daya kincir terhadap torsi, kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada sudut kemiringan 25o……………………. 65
Gambar 4.41 Grafik hubungan daya kincir terhadap torsi, kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudut kemiringan 5o……………………….. 66
Gambar 4.42 Grafik hubungan daya kincir terhadap torsi, kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudut kemiringan 10o……………………… 66
Gambar 4.43 Grafik hubungan daya kincir terhadap torsi, kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudut kemiringan 15o……………………… 67
Gambar 4.44 Grafik hubungan daya kincir terhadap torsi, kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudut kemiringan 20o……………………… 67
Gambar 4.45 Grafik hubungan daya kincir terhadap torsi, kincir dengan
ukuran sudu 40 cm x 15 cm pada sudut kemiringan 25o……………………… 68
Gambar L.1 Cakram dari mekanisme pengereman…………………………… 74
Gambar L.2 Bagian anemometer yang berfunsi sebagai penangkap angin.

74

Gambar L.3 Dudukan sudu dan tempat menvariasikan kemiringan sudu…….. 75
Gambar L.4 Lengan torsi pada mekanisme pengereman……………………...

xvii

75

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB I
PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang
Kebutuhan energi di Indonesia khususnya dan di dunia umumnya terus

meningkat karena pertambahan penduduk, pertumbuhan ekonomi dengan

pola

komsumsi energi itu sendiri senantiasa meningkat. Hal ini menjadi tantangan besar
bagi Indonesia dan dunia, ketika dihadapkan pada kondisi dimana sebagian besar
masih tergantung pada energi bahan bakar fosil, Penulis sebagai mahasiswa Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma dengan visi
mengembangkan energi terbarukan dan konservasi energi merasa terpanggil mencari
solusi dan berupaya mengembangkan sumber energi alternatif guna mengurangi
pemakaian bahan bakar jenis fosil, yang sampai sekarang masih digunakan sebagai
sumber energi utama. Angin merupakan salah satu energi yang dapat dijadikan
sebagai energi alternatif, walaupun energinya tidak sebesar energi yang dihasilkan
oleh bahan bakar fosil tetapi dapat membantu mengurangi penggunaanya. Indonesia
adalah negara kepulauan yang cukup dan memiliki potensi angin yang cukup baik,
yaitu sekitar 3,5 – 5,9 m/s (Sumber : Pusat Meterologi dan Geofisika tahun 2000).
Kincir angin adalah suatu mesin yang digerakan oleh tenaga angin, dan mudah
dalam pembuatanya tidak membutuhkan teknologi yang cangih, biaya pembuatan
murah dan dapat di aplikasihkan di daerah yang jauh dari kota, kincir angin ada dua
jenis menurut porosnya yaitu kincir angin poros horizontal (propeler) dan kincir
angin poros vertical (savonius). Kelebihan dan kekurangan kincir angin poros
horizontal dan poros vertical. Untuk itu muncul sebuah gagasan untuk membuat
sebuah model kincir angin propeler yang dapat divariasikan sudut kemiringan
sudunya, dengan harapan untuk mengetahui dan memperoleh kinerja terbaik dari
kincir yang divariasikan sudut kemiringan sudunya. Untuk itu muncul sebuah
gagasan untuk membuat sebuah model kincir angin propeler yang dapat divariasikan
1

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2

sudut kemiringan sudunya, dengan harapan untuk mengetahui dan memperoleh
kinerja terbaik dari kincir yang divariasikan sudut kemiringan sudunya.

1.2

Rumusan Masalah
Permasalahan yang dapat dirumuskan pada pembuatan kincir angin propeler ini

adalah sebagai berikut:
1) Pemakaian energi dari bahan bakar fosil masih tinggi.
2) Potensi angin di Indonesia mencapai 3,5–5,9 m/s.
3) Pemanfaatan energi angin di indonesia masih kurang.

1.3

Batasan Masalah
Supaya permasalahan tidak berkembang menjadi luas, maka diperlukan batasan

masalah sebagai berikut:
1) Objek penelitian adalah model kincir angin tiga propeler datar.
2) Jumlah sudu kincir sebanyak tiga buah dengan tiga variasi ukuran sudu.
3) Variasi sudut kemiringan sudu yaitu 5o, 10o, 15o, 20o dan 25 o.
4) Jangkauan kecepatan angin disesuaikan dengan kondisi terowongan angin
yang digunakan.
5) Unjuk kerja angin yang dimaksutkan adalah daya yang dihasilkan hubungan
dengan torsi dan kecepatan putar kincir dan koefisien daya hubungan
dengan tip speed ratio.

1.4

Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian kincir angin adalah:
1) Membuat tiga model kincir angin tipe propeler.
2) Mencari dan mengetahui daya maksimal yang dapat dihasilkan oleh model
kincir angin dari lima variasi sudut kemiringan sudu dan tiga variasi sudu.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

3

3) Mencari dan mengetahui koefisien daya maksimal yang dapat di hasilkan
oleh model kincir angin dari lima variasi sudut kemiringan sudu dan tiga
variasi sudu.

1.5

Manfaat Penelitian
Manfaat yang didapat dari penulisan Tugas Akhir ini adalah:
1) Dapat digunakan sebagai sumber informasi bagi masyarakat yang
membutuhkan sumber energi alternatif selain sumber energi fosil.
2) Dapat menambah literature (pustaka) mengenai kincir angin yang
digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB II
DASAR TEORI

2.1

Konsep Dasar Angin
Energi angin telah lama dikenal dan dimanfaatkan manusia. Perahu-

perahu layar menggunakan energi ini untuk melewati perairan sudah lama
sekali. Sebagaimana diketahui, pada asasnya angin merupakan udara yang
bergerak yang disebabkan oleh rotasi bumi dan disertai perbedaan tekanan
udara sekitar. Angin selalu bergerak dari tempat bertekanan tinggi ke tempat
bertekanan rendah.
Pada umumnya kecepatan angin dipengaruhi oleh letak tempat dan
ketinggiannya. Bila letak tempatnya di daerah khatulistiwa maka angin
akan lebih cepat dibandingkan dengan letak tempatnya jauh dari
khatulistiwa. Begitu pula ketinggianya. Semakin tinggi tempatnya semakin
kencang juga anginnya. Hal ini disebabkan oleh, semakin tinggi suatu
tempat maka, gaya gesekan yang di pengaruhi oleh permukaan bumi yang
tidak datar, pohon, gunung dan topografi semakin kecil.
Arah angin ditentukan oleh dari mana saja datangnya, apakah dari
timur ke barat atau dari selatan ke utara. Sebagai contoh windsocks yang
digunakan sebuah bandara pesawat komersial sebagai penunjuk datangnya
arah angin untuk mengukur kecepatan angin biasanya digunakan
anemometer.

2.2

Kincir Angin
Kincir angin adalah sebuah mesin yang digerakan oleh tenaga angin

yang dipergunakan tidak hanya sebagai penumpuk biji–biji dan memompa
air untuk mengaliri sawah tetapi juga digunakan sebagai pembangkit tenaga
listrik.(Sumber: Prabowo, 2011, hal 5).

4

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI5

Secara umum kincir angin dapat digolongkan
menurut porosnya

menjadi dua jenis

yaitu kincir angin poros horisontal dan kincir angin

poros vertical seperti pada gambar 2.1 dibawah ini

Gambar 2.1 jenis-jenis kincir angin menurut porosnya

2.2.1 Kincir angin poros horizontal
Kincir angin poros horizontal (propeller) merupakan kincir angin yang
konvensional dimana suatu putaran searah dengan arah angin dengan jumlah
sudut dua, tiga ataupun lebih yang berpenampang airfoil. Dimana
perputaran kincir angin ini disebabkan adanya gaya aerodinamika yang
bekerja pada suatu kincir angin. Agar propeller dapat berputar maka letak
bidang rotasinya harus tegak lurus dengan arah angin. Dan untuk maksud ini
dapat digunakan tipe up wind dan down wind.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI6

Kelebiha kincir angin poros horizontal

1. Konstruksi lebih sederhana dalam pembuatan sudu kincir
2. Karakteristik aerodinamis angin tidak terganggu karena arah angin
langsung menuju rotor.
3. Untuk variable pitch start lebih ringan.
4. Tidak memerlukan sudut orientasi.
5. Dasar menara yang tinggi membolehkan akses ke angin yang lebih
banyak di tempat-tempat yang memiliki geseran angin (perbedaan antara
laju dan arah angin antara dua titik yang jaraknya relatif dekat di dalam
atmosfer bumi. Di sejumlah lokasi geseran angin, setiap sepuluh meter ke
atas, kecepatan angin meningkat sebesar 20%.

Kekurangan kincir angin poros horizontal
1. Tidak bisa menerima angin dari segala arah
2. Membutuhkan alat bantu untuk mengarahkan kincir angin (sirip pengarah
atau sensor elektrik)
.
2.2.2 Kincir angin poros vertical
Kincir angin poros vertical adalah kincir angin yang menerimah energi
angin tegak lurus dengan arah mata angin.
Kelebihan kincir angin poros vertical
1.

Dapat menerima angin dari segalah arah.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI7

2.

Tidak perlu pengaturan sudut-sudut untuk menggerakan sebuah
generator.

Kekurangan kincir angin poros vertical
1.

Tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebih kencang di
elevasi yang lebih tinggi.karena sulit membuat menara yg tinggi.

2.

Beroperasi pada putaran rendah.

3.

Sudutnya kembali menentang aliran udara dan ini merupakan suatu
kerugian yang besar.
Untuk

tugas

akhir

ini

adalah

kincir

angin

jenis

poros

harisontal.(propeller tiga sudu).

2.3

Grafik Hubungan Antara Cp Terhadap tsr
Menurut Betz (Ilmuwan dari Jerman Albert Betz) bahwa koefisien

daya (Cp) maksimal dari kincir angin adalah sebesar 59% seperti yang
terlihat pada Gambar 2.1. Dia menamai batas maksimal tersebut dengan
Betz limit. Gambar tersebut adalah grafik batas Betz.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI8

Gambar 2.1 Grafik Betz limit.(sumber: http://www.intechopen.com)

2.4

Rumus Perhitungan
Berikut ini adalah rumus-rumus yang di pergunakan untuk melakukan

perhitungan dan analisis unjuk kerja kincir angin.

2.4.1

Energi Angin
Angin adalah fluida yang bergerak sehingga memiliki energi kinetik,

maka dapat dirumuskan sebagai berikut:
Ek= 0,5ṁ v2…………………………………..……...…………...(1)
dengan :
Ek = energi kinetik (joule).

ṁ = massa udara (kg).

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI9

v = kecepatan angin (m/s).
Daya adalah energi persatuan waktu, sehingga dapat di tuliskan
sebagai berikut:
Pin = 0,5 ṁ v2………...…………..….…………………......…...…(2)
dengan:
Pin = daya angin (watt).

ṁ = massa udara yang mengalir dalam waktu tertentu (kg/s).
dimana:

ṁ = ρAv……………….………………………………………...(3)
dengan:
ρ = massa jenis udara (kg/m3).
A = luas penampang yang membentuk sebuah lingkaran (m2).
Dengan menggunakan persamaan (3), maka daya angin (Pin) dapat
dirumuskan menjadi:
Pin = 0,5(𝜌𝜌Av)v2, yang dapat disederhanakan menjadi:
Pin = 0,5 𝜌𝜌Av3…………….……………...……........……………(4)

2.4.2

Perhitungan Torsi dan Daya
Untuk mengetahui perbedaan unjuk kerja dari setiap sudut

kemiringan sudu yang divariasikan, maka perlu mencari torsi dinamis dan
daya yang dihasilkan oleh kincir.

2.4.1

Torsi
Torsi merupakan hasil perkalian vektor antara jarak sumbu putar

dengan gaya yang bekerja pada titik yang berjarak tertentu dari sumbu
pusat. Pada penelitian ini digunakan mekanisme pengereman, sehingga
dapat dirumuskan sebagai berikut:

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
10

T = Fr…………………………………………………..……..…...(5)
dengan:
T = torsi dinamis yang dihasilkan dari putaran poros (Nm).
F = gaya pada poros akibat puntiran (N).

r = jarak lengan torsi ke poros (m).

2.4.2

Daya kincir
Pada umumnya perhitungan untuk menghitung daya pada gerak

melingkar dapat dituliskan sebagai berikut:
Pout= T 𝜔𝜔…………….…………………………………………..(6)

dengan:

T = torsi dinamis (Nm).
𝜔𝜔 = kecepatan sudut (ω) didapatkan dari
ω = 𝑛𝑛

=n

𝑝𝑝𝑜𝑜𝑜𝑜𝑝𝑝𝑟𝑟𝑝𝑝𝑛𝑛
𝑚𝑚𝑚𝑚𝑛𝑛𝑖𝑖𝑜𝑜

2 𝜋𝜋
60

=

rad/s

𝑛𝑛𝜋𝜋

30

rad/s

Dengan ini untuk daya yang dihasilkan oleh kincir dapat
dinyatakan dengan persamaan (6) yaitu:

Pout=T

𝜋𝜋 𝑛𝑛
30

Pout = T 𝜔𝜔

rad/s………………...……..……………………(7)

dengan:

pout = daya yang dihasilkan oleh kincir angin (watt).
𝑛𝑛 = putaran poros (rpm).

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
11

2.4.3

Tip Speed Ratio
Tip spead ratio (tsr) adalah perbandingan antara kecepatan ujung

sudu kincir angin dengan kecepatan angin.
Kecepatan di ujung sudu (Vt) dapat dirumuskan sebagai:
Vt = 𝜔𝜔 r

dengan:
Vt = kecepatan ujun sudu.

𝜔𝜔 = kecepatan sudut (rad/s).

r = jari – jari kincir (m).

sehingga tsrnya dapat dirumuskan dengan:
𝜋𝜋𝑟𝑟𝑛𝑛
…………………...……………………………….......(8)
tsr =
30𝑣𝑣
dengan:
r = jari – jari kincir (m).
n = putaran poros kincir tiap menit (rpm).
v = kecepatan angin (m/s).

2.4.4

Koefisiensi Daya (Cp)
Koefisien daya (Cp) adalah pebandingan antara daya yang dihasilkan

oleh kincir (Pout) dengan daya yang disediakan oleh angin (Pin), sehingga
dapat dirumuskan sebagai berikut:
Cp =
dengan:

𝑃𝑃𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜
𝑃𝑃𝑖𝑖𝑛𝑛

100 %..............................................................................(9)

Cp

= koefisien daya (%).

Pout

= daya yang dihasilkan oleh kincir (watt).

Pin

= daya yang dihasilkan oleh angin (watt).

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB III
METODOLOGI PENELITIAN

Proses penelitian di mulai pada tangal 17 Oktober 2011 sampai pada tangal 25
Oktober 2011 di Laboratorium Konversi Energi Program Studi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma.

3.1

Peralatan dan Bahan
Bentuk kincir angin yang di buat dalam penelitian ini dilihat pada Gambar 3.1.

Kincir yang dibuat memiliki 2 bagian utama, yaitu:
1) Sudu.
2) Dudukan sudu.

r = 460 mm

Gambar 3.1 Kincir angin

12

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

13

1) Sudu
Sudu yang berfunsi untuk menangkap energi angin dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Tiga variasi sudu yang di buat

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

14

2) Dudukan Sudu
Dudukan sudu yang merupakan bagian komponen yang berfunsi untuk
pemasangan sudu dan juga untuk mengatur kemiringan sudu. Dudukan sudu ini
memiliki tiga buah lubang untuk pemasangan sudu dan

tiga buah klem untuk

menjepit sudu yang dipasang pada dudukan sudu, untuk mengatur sudu kemiringan
cukup membuka mur klem dan mengatur kemiringan sudut yang di inginkan
setelah itu di kencangkan.

Gambar 3.3 Dudukan sudu.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

15

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Terowongan Angin

Terowongan angin (wind tunnel) berfungsi untuk menangkap angin yang dihisap
oleh fan blower, sekaligus menjadi tempat untuk pengujian kincir seperti yang dapat
dilihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Terowongan Angin (wind tunnel)
2. Fan blower
Fan blower berfungsi untuk menghisap udara yang akan disalurkan ke wind
tunnel, Fan blower dengan daya penggerak motor 5,5 kW dapat dilihat pada Gambar
3.5.

Gambar 3.5 Fan Blower

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

16

3. Anemometer
Anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan angin, dan juga digunakan
untuk mengukur suhu angin di sekitar lingkungan dilihat pada Gambar 3.6.

(a)

(b)

Gambar 3.6 Anemometer (a) dan sensor kecepatan angin (b)
4. Takometer
Takometer biasanya digunakan untuk mengukur rotasi perputaran menit kincir
angin, dilihat pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Takometer

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

17

5. Neraca pegas
Neraca pegas digunakan untuk mengukur beban pengimbang torsi dinamis.
Dapat dilihat pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 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 kincir angin ini dilihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Mekanisme pengereman

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

3.2

18

Variabel Penelitian
Beberapa variabel yang peneliti ketahui, dalam penelitian ini adalah:
1) Dimensi sudu kincir angin ada tiga yaitu panjang 40 cm x lebar 10 cm,
panjang 40 cm x lebar 12,5 cm dan panjang 40 cm x lebar 15 cm.
2) Variasi sudut kemiringan sudu yaitu: 5o, 10o, 15o, 20o dan 25o.
3) Variasi kecepatan angin dalam penelitian adalah 7,5 m/s hingga 4 m/s.
4) Diameter kincir angin 920 mm atau 0,92 m.

3.3

Variabel yang Diukur
Data yang diukur dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1) Kecepatan angin (v). Karena keterbatasan alat, maka variasi kecepatan
angin diperoleh dengan cara menggeser kedudukan blower terhadap
terowongan angin.
2) Putaran poros kincir angin (n).
3) Gaya pengimbangan torsi (F).
4) Suhu (T).

3.4

Parameter yang Dihitung
Parameter yang dihitung untuk mendapatkan karakteristik kincir angin adalah:
1) Daya angin (Pin).
2) Daya kincir (Pout).
3) Gaya pengimbang torsi (T).
4) Koefisien Daya (Cp).
Langkah pertama yang dilakukan sebelum pengambilan data penelitian adalah

pasang kincir angin di dalam terowongan angin pasang komponen poros penghubung
kincir angin dengan mekanisme pengereman yang berada di bagian depan
terowongan angin. Dapat dilihat pada Gambar 3.10.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

19

Gambar 3.10 Posisi kincir angin
3.5

Langkah Penelitian
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)

Poros kincir di hubungkan dengan mekanisme pengereman.

2)

Memasang 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.

4)

Memasang tali yang menghubungkan antara neraca pegas dengan lengan pada
mekanisme pengereman.

5)

Mengatur sudu kemiringan sudu sesuai yang telah ditentukan.

6)

Jika sudah siap, fan blower di hidupkan untuk menghembuskan angin pada
terowongan angin.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

7)

20

Untuk mengatur kecepatan angin dalam terowongan angin dengan cara
memundurkan jarak fan blower terhadap terowongan angin agar dapat
menetukan variasi kecepatan angin.

8)

Variasi beban pada mekanisme pengereman untuk mendapatkan variasi beban
di gunakan 1 karet, 2 karet, 3 karet, 4 karet, dan seterusnya.

9)

Bila kecepatan angin dan variasi beban telah sesuai dengan yang diinginkan
maka, pengukuran dapat dilakukan dengan membaca massa pengimbang yang
terukur dalam neraca pegas.

10) Ukur kecepatan kincir angin, suhu dan putaran poros dengan mengunakan
takometer dengan bersamaan.
11) Mengamati selama waktu yang telah ditentukan.
12) Ulangi langkah 5 hingga 11 untuk variasi sudu kemiringan sudu yang
berikutnya.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB IV
PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1

Data penelitian

4.1.1 Data penelitian kincir angin dengan ukuran sudu 40 cm x 10 cm
Data hasil penelitian ini diperoleh dari pengambilan data torsi pada kincir
angin ukurang 40 cm x 10 cm. Selanjutnya pengujian ini dilakukan dengan
variasi angin untuk memundurkan fan Blowe terhadap Terowongan Angin sejauh
3 cm untuk mendapatkan variasi angin mulai dari 7,5 m/s dengan penurunan ratarata sekitar 0,7 m/s hingga kincir berhenti berputar. Pada Sudut kemiringan,
dengan sudu yang divariasikan dari 5o, 10o, 15o, 20o dan 25o, untuk mendapatkan
variasi beban dengan menggunakan mekanisme pengereman dengan mengunakan
1 karet, 2 karet, 3 karet dan selanjutnya. Dari penelitian diperoleh data yang
dilihat pada Tabel 4.1 hingga 4.5.

4.1.2 Data penelitian kincir angin dengan ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm
Langkah penelitian untuk ukuran sudu kincir angin 40 cm x 12,5 cm sama
seperti kincir angin 40 cm x 10 cm. Dari penelitian yang diperoleh data pada
Tabel 4.6 hingga 4.10.

4.1.3 Data penelitian kincir angin dengan ukuran sudu 40 cm x 15 cm
langkah penelitian untuk ukuran sudu kincir angin 40 cm x 15 cm sama
seperti kincir angin 40 cm x 10 cm dan 40 cm x 12,5 cm. Dari penelitian ini,
peneliti memperoleh data, yang dilihat pada Tabel 4.11 hingga 4.15.

21

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

22

Tabel 4.1 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada
sudut kemiringan sudu 5o.
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

Kecepatan
Angin
m/s
7,12
7,14
7,14
7,13
6,04
6,05
6,05
6,14
5,27
5,24
5,32
5,13
5,01
4,88
4,70
4,60
4,62

Suhu
˚C

𝜌𝜌
kg/m³

Putaran Poros
(rpm)

Gaya
(Newton)

31,77
31,40
30,80
29,97
29,53
29,43
29,30
29,40
29,57
29,80
29,90
30,00
29,97
29,93
30,03
29,97
30,03

1,16
1,16
1,16
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17

677,63
608,97
558,73
486,63
546,57
524,07
478,97
394,73
469,67
427,03
368,53
433,03
401,73
352,03
410,07
367,37
312,97

0,55
1,05
1,45
1,7
0,65
0,8
1,05
1,3
0,5
0,7
0,95
0,45
0,65
0,75
0,25
0,5
0,7

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

23

Tabel 4.2 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada
sudut kemiringan sudu 10o
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

Kec Angin
m/s
6,98
6,95
6,97
6,98
6,99
6,03
6,14
6,02
6,04
6,03
6,11
5,26
5,31
5,29
5,29
4,88
4,86
4,78
4,83
4,51
4,51
4,50

Suhu
˚C
29,97
30,03
30,07
29,97
29,87
29,33
29,13
29,07
29,07
28,90
28,70
28,47
28,37
28,30
28,13
28,17
28,10
28,37
28,00
27,67
27,57
27,67

𝜌𝜌
kg/m³
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,18
1,18
1,18

Putaran Poros
(rpm)
660,07
615,67
573,60
541,63
476,83
578,43
537,77
517,70
491,70
441,90
368,30
481,93
461,10
401,47
369,17
449,17
408,23
393,33
348,77
384,25
344,53
307,87

Gaya
(Newton)
1,1
1,85
2,4
2,8
3,2
0,6
1,05
1,35
1,65
2
2,3
0,55
0,8
1,3
1,5
0,4
0,75
0,9
1,1
0,45
0,75
1

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Tabel 4.3 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada
sudut kemiringan sudu 15o
No

Kec Angin
m/s

Suhu
˚C

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

7,14
7,11
7,12
7,07
7,07
7,05
6,09
6,09
6,10
6,12
6,07
6,05
6,04
5,63
5,57
5,60
5,44
5,32
5,32
5,29
5,03
5,02
5,03
5,04

27,20
27,33
27,20
27,43
27,43
27,20
30,93
31,03
30,83
31,07
31,07
31,03
31,03
28,20
28,10
27,90
28,00
27,10
27,40
27,53
27,40
27,50
27,60
27,47

𝜌𝜌
kg/m³
1,18
1,18
1,18
1,18
1,18
1,18
1,16
1,16
1,16
1,16
1,16
1,16
1,16
1,17
1,17
1,17
1,17
1,18
1,18
1,18
1,18
1,18
1,18
1,18

Putaran Poros
(rpm)

Gaya
(Newton)

600,37
575,73
534,83
512,33
498,70
469,90
492,17
455,67
426,93
419,30
410,80
375,33
339,63
434,13
400,47
370,00
342,83
407,17
369,47
325,20
379,80
336,93
307,23
251,80

0,9
1,4
2
2,4
2,7
3,05
0,65
0,9
1,25
1,45
1,65
1,85
2,15
0,9
1,4
1,75
2
0,8
1,2
1,6
0,7
1,1
1,4
1,65

24

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Tabel 4.4 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada
sudut kemiringan sudu 20o
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

Kec Angin
m/s
7,13
7,09
7,12
7,12
7,11
7,12
7,22
7,18
7,19
5,97
5,94
5,92
5,94
5,90
5,90
5,44
5,41
5,41
5,40
5,42
5,32
5,31
5,28
5,37
5,31
5,29
4,65
4,89
4,93
4,84
4,83

Suhu
˚C
30,40
30,33
30,07
29,77
29,70
29,57
29,37
29,33
29,33
29,30
29,30
29,17
29,13
28,93
28,97
28,70
28,60
26,97
28,60
28,53
27,57
27,53
27,30
27,63
27,73
19,57
28,10
27,97
27,73
27,20
27,17

𝜌𝜌
kg/m³
1,16
1,16
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,18
1,17
1,17
1,18
1,18
1,18
1,18
1,17
1,21
1,17
1,17
1,17
1,18
1,18

Putaran Poros
(rpm)
488,33
470,03
456,80
447,43
443,40
425,73
401,93
379,40
340,97
403,13
373,77
346,07
330,00
286,87
277,03
363,97
341,77
323,80
282,33
250,90
353,13
344,03
318,17
305,47
286,50
266,07
204,47
321,20
306,50
262,23
243,67

Gaya
(Newton)
0,5
0,9
1,35
1,55
1,9
2,2
2,65
3
3,3
0,55
1
1,5
1,8
2
2,3
0,55
1
1,4
1,7
1,95
0,55
0,75
1,05
1,25
1,55
1,75
1,9
0,45
0,8
1,1
1,3

25

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

26

Tabel 4.5 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 10 cm pada
sudut kemiringan sudu 25o
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33

Kec Angin
m/s
7,42
7,27
7,33
7,23
7,20
7,19
7,34
7,26
7,27
7,30
7,26
6,11
6,14
6,06
6,08
6,03
5,80
5,80
5,74
5,68
5,72
5,70
5,70
5,45
5,41
5,36
5,34
5,34
5,32
4,92
4,94
4,92
4,93

Suhu
˚C
27,60
27,77
27,87
27,93
28,20
28,20
28,30
28,50
28,57
28,77
28,83
29,00
29,37
29,50
29,87
29,90
30,60
30,43
30,70
30,77
30,47
30,87
30,87
31,87
31,60
31,80
31,70
31,90
32,00
30,87
30,43
31,37
31,43

𝜌𝜌
kg/m³
1,18
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,16
1,16
1,16
1,16
1,16
1,16
1,16
1,16
1,16
1,16
1,16
1,16
1,16
1,16
1,16
1,16
1,16

Putaran Poros
(rpm)
458,57
448,00
433,00
416,87
403,00
390,67
379,13
366,53
350,13
322,30
281,63
364,37
339,73
324,30
285,33
256,97
326,83
319,43
310,40
298,57
289,23
241,13
206,60
314,17
264,73
262,50
253,43
224,50
211,23
271,93
253,87
231,47
207,87

Gaya
(Newton)
0,55
1
1,35
1,75
2,05
2,3
2,6
2,9
3,2
3,6
3,95
0,65
1,05
1,5
1,9
2,2
0,55
0,75
1
1,25
1,5
1,75
2
0,5
0,75
1
1,25
1,55
1,7
0,5
0,75
0,95
1,25

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

27

Tabel 4.6 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada
sudut kemiringan sudu 5o
No

Kec
Angin m/s

Suhu
˚C

1
2
3
4
5
6
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

6,75
6,76
6,72
6,72
6,70
6,72
5,76
5,73
5,77
5,95
4,95
5,33
5,01
4,62
4,65
4,69
4,73
4,35
4,36
4,44

30,57
30,50
30,73
31,00
30,00
31,00
30,57
30,50
30,33
30,17
29,90
29,83
29,83
29,77
29,90
29,93
30,03
29,80
29,63
29,50

𝜌𝜌
kg/m³
1,16
1,16
1,16
1,16
1,17
1,16
1,16
1,16
1,16
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17
1,17

Putaran Poros
(rpm)

Gaya
(Newton)

622,27
556,57
521,23
465,50
454,33
430,17
540,03
499,17
469,00
407,23
418,33
380,43
316,20
406,73
388,00
343,27
311,43
363,43
315,90
283,00

0,65
1,8
2,35
2,7
3
3,3
0,75
1,4
1,85
2,4
0,8
1,25
1,75
0,55
0,85
1,25
1,5
0,55
1,05
1,35

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

28

Tabel 4.7 Data hasil pengujian kincir angin ukuran sudu 40 cm x 12,5 cm pada
sudut kemiringan sudu 10o
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

Kec Angin
m/s
7,17
7,13
7,11
7,12
7,12
7,08
7,13
6,34
6,29
6,24
6,17
6,16
6,21
5,