Unjuk kerja kincir angin propeler tiga sudu dari bahan triplek dan anyaman bambu berdiameter 80 centimeter - USD Repository

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

UNJUK KERJA KINCIR ANGIN PROPELER TIGA SUDU
DARI BAHAN TRIPLEKDAN ANYAMAN BAMBU
BERDIAMETER 80 CENTIMETER

TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh :
SALMON PASARIBU
NIM : 095214028
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2014
i

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

THE PERFORMANCE OF THE THREE BLADES PROPELLER
WINDMILL80 CENTIMETER IN DIAMETER
FROM PLYWOOD MATERIAL AND WOVENBAMBOO
FINAL PROJECT
Presented as a meaning
To Obtain Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering Study Program

Submitted by
SALMON PASARIBU
Student Number : 095214028

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
DEPARTMENT OF ME
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2014

ii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI

TERPUJI

TUGAS AKHIR

iii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

UNJUK KERJA KINCIR ANGIN PROPELER TIGA SUDU
DARI BAHAN TRIPLEKDAN ANYAMAN BAMBU
BERDIAMETER 80 CENTIMETER

iv

PLAGIAT

PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

v

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

vi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mencari dan membandingkan koefisien daya
diantara dua model kincir yaitu kincir dengan sudu-sudu dari tripleks
berpermukaan halus dan kincir dengan sudu-sudu dari anyaman bambu yang
berpermukaan kasar.
Model kincir angin horizontal tipe propeler tiga sudu ini merupakan model
kincir angin ini memiliki diameter 80 cm dengan luas penampang sudu 0,50 m²
dengan berat 420 gram. Kincir angin ini menggunakan dua variasi kemiringan
sudu yaitu 10º dan 15º. Untuk mengukur dan mengetahui torsi, daya kincir,
koefisien daya dan tip speed ratio pada kincir, poros kincir dihubungkan ke
mekanisme pengereman yang berfungsi sebagai variasi beban kincir. Besarnya

beban pengereman pada kincir diukur dengan neraca pegas, putaran pada kincir
diukur menggunakan takometer dan kecepatan angin diukur dengan menggunakan
anemometer.
Dari hasil penelitian, menunjukkan bahwa model kincir dengan
kemiringan sudu 10º, kincir permukaan halus dapat menghasilkan daya lebih
besar dari pada kincir permukaan kasar yaitu sebesar 5,77 watt, dengan beban
torsi 0,16 Nm pada kecepatan angin 7,3m/s. Sedangkan pada kemiringan sudu
15º, kincir angin permukaan kasar menghasilkan daya lebih besar dari pada kincir
permukaan halus yaitu sebesar 4,21 watt, dengan beban torsi 0,13 Nm dan pada
kecepatan angin 7,3 m/s. Koefisien daya puncak tertinggi dicapai oleh model
kincir permukaan halus pada kemiringan sudu 10˚, yakni sebesar 5,77 watt, torsi
0,16, koefisien daya 0,049 dan kecepatan maksimal 489,9 rpm.
Kata Kunci : Koefisien daya, Tip Speed Ratio, Sudu berbahan triplek dan berlapis
anyaman bambu.

vii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN

TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

ABSTRACT
This study is aimed to pursue and to compare the coefficient of energy
between two kinds of wheels; wheel with ladle from soft plywoods and wheel
with ladle from rough wicker bamboo.
The model of horizontal windmill type three ladle propellers is windmill
model which has 80 cm diameter with its large 0,50 m2 and 420 gram of weight.
This windmill used two variations; 10o and 15o of ladle obliqueness. To measure
and to know the torsion, the windmill energy, the coefficient energy and tip speed
ratio of windmill, the axis of windmill are connected to the mechanism of braking
which functions as the variation of encumbrance windmill. The large of
encumbrance braking on windmill is measured by weighing scale, the rotation in
its windmill is measured by tachometer and the wind speed is measured by
anemometer.
From the research, it showed that the model of windmill with 10o of ladle
obliqueness, the soft surface of wheel can produce a bigger energy in rough
surface of wheel as big as 5,77 watt, with its large of torsion as big as 0,16 Nm of

7,3m/s wind speed. However, the ladle obliqueness was 15o, the rough surface
produced a bigger energy than the soft surface as big as 4,21 watt, with its large of
torsion 0,13 Nm and 7,3 m/s of wind speed. The highest coefficient energy was
reached by the soft surface of wheel in 10o of ladle obliqueness, as big as 5,77
watt, 0,16 of torsion, 0,049 of the coefficient energy and 489,9 rpm in the
maximum speed.
Keywords: the coefficient energy, tip speed ratio, wheel from plywood and
lining by wicker bamboo.

viii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus, atas berkat,

rahmat,

dan

karunia–Nya

yang

diberikan

sehingga

penulis

dapat

menyelesaikan Tugas Akhir dengan lancar dan tepat pada waktunya. Tugas
Akhir ini merupakan salah satu syarat yang wajib untuk setiap mahasiswa
Jurusan Tekhnik Mesin. Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan
mencapai derajat sarjana S–1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains

dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini penulis menyampaikan ucapan
terima kasih yang sebesar-besarnya kepada pihak-pihak yang telah banyak
membantu dalam menyelesaikan penelitian ini, khususnya kepada :
1. Ibu Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas
Sains dan Teknologi.
2. Bapak Ir.Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi
Teknik Mesin.
3. Bapak Ir. Rines,M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.
4. Bapak Doddy Purwadianto S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing
Akademik.
5. Dosen-dosen Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi.
6. Terima kasih kepada Ayah dan Ibu yang telah memberi motivasi dan doa
sehingga dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir.
7. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin Sanata Dharma.

ix

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN

MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

x

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR ISI

UNJUK KERJA KINCIR ANGIN PROPELER TIGA SUDUDARI BAHAN
TRIPLEK DAN ANYAMAN BAMBU
BERDIAMETER 80 CENTIMETER .................................................................. I
THE PERFORMANCE OF THE THREE BLADES PROPELLER
WINDMILL 80 CENTIMETER IN DIAMETER
FROM PLYWOOD MATERIAL AND WOVENBAMBOO .......................... II
TUGAS AKHIR .................................................................................................. III
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN PROPELER TIGA SUDU ...................... IV
DARI BAHAN TRIPLEK DAN ANYAMAN BAMBU .................................. IV
BERDIAMETER 80 CENTIMETER ............................................................... IV
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR .................................................V
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ............................................................V
ABSTRAK ......................................................................................................... VII
ABSTRACT ...................................................................................................... VIII
KATA PENGANTAR ......................................................................................... IX
DAFTAR ISI ........................................................................................................ XI
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ XIV
DAFTAR TABEL .............................................................................................. XV
DAFTAR GRAFIK .........................................................................................XVII
BAB I ...................................................................................................................... 1
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.

LATAR BELAKANG .............................................................................. 1
PERUMUSAN MASALAH ..................................................................... 2
TUJUAN PENELITIAN .......................................................................... 2
BATASAN MASALAH........................................................................... 3
MANFAAT PENELITIAN ...................................................................... 3

BAB II .................................................................................................................... 4
2.1.

DASAR TEORI ........................................................................................ 4
xi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2.2. KINCIR ANGIN DAN JENISNYA ......................................................... 5
2.2.1. Kincir Angin Poros Horisontal ......................................................... 6
2.2.2. Kincir Angin Poros Vertikal ............................................................. 9
2.3. GRAFIK HUBUNGAN ANTARA CP TERHADAP TSR...................... 12
2.4. KINCIR ANGIN PROPELER ................................................................ 13
2.5. RUMUS PERHITUNGAN..................................................................... 15
2.5.1. Rumus Energi Kinetik ..................................................................... 15
2.5.2. Rumus Tip Speed Ratio (tsr) ........................................................... 16
2.5.3. Rumus Torsi .................................................................................... 17
2.5.4. Rumus Daya .................................................................................... 17
2.5.5. Koefision Daya (Cp) ....................................................................... 19
BAB III ................................................................................................................. 20
3.1
DIAGRAM PENELITIAN .................................................................... 20
3.2
ALAT DAN BAHAN ............................................................................. 21
3.2.1 Bahan Uji Kincir Angin ...................................................................... 21
3.2.2 Konstruksi Kincir................................................................................ 24
3.3
ALAT DAN BAGAN PENGUJIAN ...................................................... 25
3.4
VARIABEL PENELITIAN .................................................................... 32
3.5
VARIABEL YANG DIUKUR ............................................................... 33
3.6
LANGKAH PERCOBAAN ................................................................... 33
3.7
PENGOLAHAN DATA ......................................................................... 34
BAB IV ................................................................................................................. 35
4.1
DATA PERCOBAAN ............................................................................ 35
4.1.1 Data Percobaan Kincir Angin Permukaan Kasar Tabel 4.1 sampai
Tabel 4.4 ........................................................................................................ 36
4.1.2 Data Percobaan Kincir Angin Permukaan Halus Tabel 4.5 sampai
Tabel 4.8 ........................................................................................................ 40
4.2
PENGOLAHAN DATA DAN PERHITUNGAN .................................. 44
4.2.1 Pehitungan Daya Angin ...................................................................... 44
4.2.2 Perhitungan Torsi ................................................................................ 45
4.2.3 Perhitungan Daya Kincir .................................................................... 46
4.2.4 Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr) ...................................................... 46
4.2.5 Perhitungan Koefisien Daya (Cp) ....................................................... 47
4.3
HASIL PERHITUNGAN ....................................................................... 48
4.3.1 Perhitungan Kincir Permukaan Sudu Halus dengan Kemiringan 10o 49
4.3.2 Data Perhitungan Kincir Permukaan Sudu Halus dengan Kemiringan
15o 51
4.3.3 Data Perhitungan Kincir Permukaan Sudu Kasar dengan Kemiringan
10o 53
xii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

4.3.4 Data Perhitungan Kincir Permukaan Sudu Kasar dengan Kemiringan
15o 55
4.4
GRAFIK HASIL PERHITUNGAN ....................................................... 57
4.4.1 Grafik Permukaan Halus dengan Permukaan Kasar pada Kemiringan
10o dan Kecepatan Angin 7,1 m/s.................................................................. 58
4.4.2 Grafik Permukaan Halus dengan Permukaan Kasar pada Kemiringan
10o dan Kecepatan Angin 8.24 m/s................................................................ 61
4.4.3 Grafik Permukaan Halus dengan Permukaan Kasar pada Kemiringan
15o dan Kecepatan Angin 7,3 m/s.................................................................. 64
4.4.4 Grafik Permukaan Halus dengan Permukaan Kasar pada Kemiringan
15o dan Kecepatan Angin 8,7 m/s.................................................................. 67
BAB V................................................................................................................... 70
5.1
5.2

KESIMPULAN ...................................................................................... 70
SARAN .................................................................................................. 71

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 72

xiii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kincir Angin Poros Horizontal (Sumber : www.fineartamerica.com).7
Gambar 2. 2 Kincir Angin Poros Horisontal ........................................................... 8
Gambar 2. 3 Kincir Angin Poros Vertikal 1 ......................................................... 10
Gambar 2. 4 Kincir Angin Poros Vertikal 2 ......................................................... 11
Gambar 2. 5 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tip Speed
Ratio (TSR) dari beberapa jenis kincir. .............................................. 13
Gambar 2. 6 Penempatan kincir Propeler dipinggir pantai. (Sumber:
http://www.pouted.com,2013)............................................................ 14
Gambar 3. 1 Diagram Alir metode penelitian kincir............................................. 20
Gambar 3. 2 Desain Kincir Angin......................................................................... 21
Gambar 3. 3 Sudu kincir angin ............................................................................. 22
Gambar 3. 4 Dudukan Satu ................................................................................... 23
Gambar 3. 5 Kontruksi kincir dalam terowongan angin ....................................... 24
Gambar 3. 6 Bagan pengujian ............................................................................... 25
Gambar 3. 7 Penopang Kincir Angin .................................................................... 26
Gambar 3. 8 Sistem Pengeraman .......................................................................... 27
Gambar 3. 9 Terowongan Angin atau Wind Tunnel ............................................. 28
Gambar 3. 10 Blower ............................................................................................ 29
Gambar 3. 11 Takometer....................................................................................... 30
Gambar 3. 12 Anemometer ................................................................................... 31
Gambar 3. 13 Neraca Pegas .................................................................................. 32

xiv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR TABEL
Tabel 4. 1 Data percobaan kincir angin permukaan kasar dengan kemiringan 10º,
dengan jeda 5 cm, pada kecepatan rata-rata 7,3 m/s ................................. 36
Tabel 4. 2 Data percobaan kincir permukaan kasar dengan kemiringan 10º dengan
kemiringan 8,3 m/s .................................................................................... 37
Tabel 4. 3 Data percobaan kincir permukaan kasar dengan kemiringan 15º, dengan
jeda 5 cm, pada kecepatan angin 7,4 m/s. ................................................. 38
Tabel 4. 4 Data percobaan kincir permukaan kasar dengan kemiringan 15º
kecepatan angin 8,4 m/s. ........................................................................... 39
Tabel 4. 5 Data percobaan kincir permukaan halus dengan kemiringan 10º,
kecepatan angin 7,06 m/s. ......................................................................... 40
Tabel 4. 6 Data percobaan kincir permukaan halus dengan kemiringan 10º
kecepatan angin 8,24 m/s. ......................................................................... 41
Tabel 4. 7 Data percobaan kincir permukaan halus dengan kemiringan 15º
kecepatan angin 7,3 m/s. ........................................................................... 42
Tabel 4. 8 Data percobaan kincir permukaan halus dengan kemiringan 15º
kecepatan angin 8,7 m/s. ........................................................................... 43
Tabel 4. 9 Data perhitungan kincir angin permukaan sudu halus dengan kecepatan
angin + 7,1 m/s dan kemiringan 10 º......................................................... 49
Tabel 4. 10 Data perhitungan kincir angin permukaan sudu halus dengan
kecepatan angin + 8.24 m/s dan kemiringan 10 o ...................................... 50
Tabel 4. 11 Data perhitungan kincir angin permukaan sudut halus dengan
kecepatan angin + 7,3 m/s dan kemiringan 15 o ........................................ 51
xv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Tabel 4. 12 Data perhitungan kincir angin permukaan sudut halus dengan
kecepatan angin + 8,7 m/s dan kemiringan 15 o ........................................ 52
Tabel 4. 13 Data perhitungan kincir angin permukaan sudu kasar dengan
kecepatan angin + 7,37 m/s dan kemiringan 10 o ...................................... 53
Tabel 4. 14 Data perhitungan kincir angin permukaan sudu kasar dengan
kecepatan angin + 8.39 m/s dan kemiringan 10 o ...................................... 54
Tabel 4. 15 Data perhitungan kincir angin permukaan sudu kasar dengan
kecepatan angin + 7,37 m/s dan kemiringan 15 o ...................................... 55
Tabel 4. 16 Data perhitungan kincir angin permukaan sudu kasar dengan
kecepatan angin + 8.4 m/s dan kemiringan 15 o ........................................ 56

xvi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR GRAFIK
Grafik 4. 1Grafik hubungan antara daya kincir ( Pout ) dan beban torsi, kincir
permukaan halus dan kasar kemiringan 10˚ pada kecepatan rata-rata 7,1
m/s ............................................................................................................. 58
Grafik 4. 2Grafik hubungan antara putaran poros kincir dan beban torsi, kincir
permukaan halus dan kasar kemiringan 10˚ pada kecepatan rata-rata 7,1
m/s ............................................................................................................. 59
Grafik 4. 3Grafik hubungan antara koefisiendaya dan tip speed ratio, kincir
permukaan halus dan kasar kemiringan 10˚ pada kecepatan rata-rata 7,1
m/s ............................................................................................................. 60
Grafik 4. 4 Grafik hubungan antara daya kincir (Pout) dan beban torsi, kincir
permukaan halus dan kasar pada kemiringan 10˚ pada kecepatan rata-rata
8,24 m/s ..................................................................................................... 61
Grafik 4. 5 Grafik hubungan antara putaran poros kincir dan beban torsi, kincir
permukaan halus dan kasar pada kemiringan 10˚ pada kecepatan rata-rata
8,24 m/s ..................................................................................................... 62
Grafik 4. 6 Grafik hubungan antara Cp dan tsr, kincir permukaan halus dan kasar
pada kemiringan 10˚ pada kecepatan rata-rata 8,24 m/s ........................... 63
Grafik 4. 7 Grafik hubungan antara daya kincir (Pout) dan beban torsi , kincir
permukaan halus dan kasar pada kemiringan 15˚ kecepatan angin rata-rata
7,3 m/s ....................................................................................................... 64

xvii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Grafik 4. 8 Grafik hubungan antara putaran poros kincir dan beban torsi , kincir
permukaan halus dan kasar pada kemiringan 15˚ kecepatan angin rata-rata
7,3 m/s ....................................................................................................... 65
Grafik 4. 9 Grafik hubungan antara Cp dan tsr, kincir permukaan halus dan kasar
pada kemiringan 15˚ kecepatan angin rata-rata 7,3 m/s ............................ 66
Grafik 4. 10Grafik hubungan antara daya kincir (Pout) dan beban torsi kincir
permukaan halus dan kasar kemiringan 15˚ kecepatan angin ratarata8,7m/s .................................................................................................. 67
Grafik 4. 11Grafik hubungan antara putaran poros kincir dan beban torsi kincir
permukaan halus dan kasar kemiringan 15˚ kecepatan angin rata-rata8,7
m/s ............................................................................................................. 68
Grafik 4. 12 Grafik hubungan antara Cp dan tsr kincir permukaan halus dan kasar
pada kemiringan 15˚ kecepatan angin rata-rata 8,7 m/s ............................ 69

xviii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG
Energi angin telah lama dimanfaatkan oleh manusia. Seiring
pertumbuhan penduduk yang semakin meningkat mengakibatkan
kebutuhan energi semakin meningkat, tetapi peningkatan konsumsi ini
tidak seimbang dengan sumber daya fosil yang semakin menipis.
Energi alternatif mulai banyak dikembangkan terutama yang ramah
lingkungan dalam pengolahannya. Indonesia yang merupakan negara
dengan iklim tropis dan memiliki sumber daya alam yang melimpah
tentu menyimpan banyak sekali sumber energi alternatif yang bisa
dimanfaatkan seperti energi air, energi surya, panas bumi, dan energi
angin. Dari sekian banyak energi yang sudah kita kenal selama ini
energi angin adalah yang mudah dalam pengolahanya dan tidak
membutuhkan biaya yang besar. Untuk mengkonversi energi angin
menjadi energi listrik dibutuhkan alat berupa kincir angin. Putaran
kincir akan menggerakan generator yang nantinya mengahasilkan energi
listrik.
Ada banyak bentuk dan karateristik kincir angin, yang dapat
diklasifikasikan dalam dua jenis, yaitu: Horizontal Axis Wind Turbine
(HAWT) dan Vertical Axis Wind Turbine (VAWT). Perbedaan kedua
jenis kincir ini terletak pada poros yang terpasang secara horisontal
danvertikal.
1

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Ada banyak faktor yang mempengaruhi kecepatan putaran
kincir, salah satunya yaitu: kecepatan angin, jumlah sudu dan
bentuknya, dan kehalusan permukaan. Dengan alasan tersebut penulis
ingin melihat sejauh mana pengaruh bentuk dan kehalusan
permukaan sudu terhadap kecepatan putaran poros kincir angin.
1.2. PERUMUSAN MASALAH
Masalah yang dapat dirumuskan dalam penelitian ini adalah:
a. Indonesia adalah negara kepulauan yang memiliki potensi energi
angin yang cukup besar tetapi belum dimanfaatkan secara maksimal.
b. Diperlukan kincir angin yang mampu mengkonversi energi angin
tersebut dengan maksimal untuk mendapatkan efisiensi yang tinggi.
c. Dibutuhkan design kincir angin yang terbaik agar mampu mengubah
energi angin menjadi energi listrik melalui generator guna
memperoleh efisiensi maksimal.
1.3. TUJUAN PENELITIAN
Tujuan dari penelitian ini adalah;
a. Membandingkan koefisien daya yang dihasilkan kincir angin untuk
dua variasi kincir angin permukaan halus dan kincir permukaan kasar
pada kemirngan 10˚ dan 15˚.
b. Mengetahui hubungan Koefisien Daya ( Cp ) dan Tip Speed Ratio
(tsr) yang dihasilkan oleh dua model kincir angin pada kemiringan 10˚
dan 15˚.

2

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

1.4. BATASAN MASALAH

Batasan masalah yang ada dalam penelitian ini adalah:
a. Model kincir angin menggunakan sudu yang dibuat dengan bahan
baku kayu triplek dengan diameter 80 cm dan kemiringan 10o.
b. Penelitian dilakukan pada terowongan angin (wind tunnel) di
Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma.
c. Kincir angin menggunakan tipe horizontal axis wind turbine
(HAWT) dengan tiga sudu.
d. Variasi yang dilakukan adalah dengan mengunakan variasi
kehalusan permukaan sudu (dilapisi anyaman bambu dan tanpa
dilapisi anyaman bambu) dan variasi jarak wind tunnel dengan fan
blower ( tanpa jarak dan dengan jarak 5cm) dengan jumlah sudu 3.
1.5. MANFAAT PENELITIAN
Manfaat dari penelitian ini adalah:
a. Mengetahui unjuk kerja kincir angin propeler tiga sudu
permukaan halus dan kincir angin propeler tiga sudu permukaan
kasar.
b. Sebagai

bahan

referensi

untuk

perpustakaan

mengenai

karakteristik 2 model kincir angin.
c. Sebagai referensi bagi masyarakat yang berminat mendirikan
kincir angin.

3

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB II
DASAR TEORI
2.
2.1. DASAR TEORI
Energi angin merupakan salah satu sumber energi tertua, dan
konversi energi angin menjadi bentuk energi yang berguna telah
dilakukan selama lebih dari 5000 tahun untuk tujuan seperti mendorong
perahu dan kapal layar. Dewasa ini energi angin banyak digunakan untuk
menghasilkan listrik, dan merupakan salah satu sektor energi terbarukan
paling maju dengan potensi di tahun-tahun mendatang memiliki rasio
yang jauh lebih besar sebagai pemasok kebutuhan energi dunia
dibandingkan di saat ini. Ketika berbicara tentang keunggulan dan
kelemahan energi angin, hal yang pertama kali yang digambarkan dari
energi angin adalah sumber energi ini secara ekologis dapat diterima,
yang berarti bahwa energi angin tidak seperti bahan bakar fosil yang
memliki kontribusi lebih besar terhadap dampak perubahan iklim. Energi
angin tidak akan melanjutkan pencemaran terhadap planet kita seperti
bahan bakar fosil selama ini.
Angin adalah udara yang bergerak akibat dari rotasi bumi dan juga
karena adanya perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak
dari tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah. Faktor
terjadinya angin berdasarkan letak tempat nya yaitu kecepatan angin di

4

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

dekat khatulistiwa lebih cepat dari yang jauh dari garis khatulisiwa. Dan
dari faktor tinggi tempat yaitu semakin tinggi tempat, semakin kencang
pula angin yang bertiup, hal ini diseb abkan oleh pengaruh gaya gesekan
yang menghambat laju udara.
Pada teknologi modern saat ini, kincir angin banyak dimanfaatkan
sebagai alat pengonversi energi angin menjadi energi kinetik, yang
kemudian dikonversi menjadi energi listrik untuk kebutuhan umat
manusia.
2.2. KINCIR ANGIN DAN JENISNYA
Kincir angin adalah sebuah mesin yang digerakkan oleh tenaga
angin sehingga menghasilkan energi kinetik atau gerak. Kincir angin
dulunya banyak ditemukan di negara-negara Eropa khususnya Belanda
dan Denmark yang pada waktu itu banyak digunakan untuk irigasi,
menumbuk hasil pertanian, penggilingan gandum dan pembangkit tenaga
listrik. Secara umum kincir angin digolongkan menjadi dua jenisnya
menurut porosnya yaitu : kincir angin poros horisontal dan kincir angin
poros vertikal.

5

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2.2.1. Kincir Angin Poros Horisontal
Kincir angin poros horisontal atau Horizontal Axis Wind
Turbin (HAWT) adalah kincir angin yang memiliki poros utama
sejajar dengan bidang tanah dan arah poros utama sesuai dengan
arah angin. Kincir angin Poros Horisontal ini memiliki jumlah
bilah lebih dari dua, dan kincir angin ini dapat berputar
dikarenakan adanya gaya aeorodinamis yang bekerja pada suatu
kincir.
Beberapa jenis kincir angin poros horisontal yang telah
banyak dikenal diantaranya ditunjukkan pada Gambar 2.1.
a. Kincir angin American WindMill
b. Kincir angin Cretan Sail WindMill
c. Kincir angin Dutch four arm
d. Kincir angin Rival Calzoni

6

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

a. Kincir angin American WindMill

d. kincir angin Dutch four arm

b. Kincir angin Cretan SailWindmill

d. Kincir angin Rival calzoni

Gambar 2.1 Kincir Angin Poros Horizontal (Sumber :
www.fineartamerica.com).

7

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 2. 2 Kincir Angin Poros Horisontal
(sumber : ret02n_wind, 2013)

2.2.1.1.

Kekurangan dan Kelebihan Kincir Angin Poros

Horisontal
Kelebihan kincir angin poros horisontal adalah:
1.

Mampu mengkonversi energi angin pada kecepatan
tinggi.

2.

Tidak memerlukan sudut orientasi.

3.

Setiap sepuluh meter ke atas, kecepatan angin
meningkat sebesar 20%.

4.

Memiliki faktor keamanan yang lebih baik karena
posisi sudu yang berada diatas menara.

5.

Tidak memerlukan karateristik angin karena arah
angin langsung menuju rotor.

6.

Banyak digunakan untuk menghasilkan energi listrik
dengan skala besar.

8

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Kekurangan yang dimiliki oleh kincir angin poros
horisontal adalah:
1. Kontruksi menara yang besar dibutuhkan untuk
menyangga bilah-bilah yang berat (Gearbox dan
Generator).
2. Perlu

adanya

mekanisme

tambahan

untuk

menyesuaikan dengan arah angin (sirip pengarah atau
sensor elektrik).

2.2.2. Kincir Angin Poros Vertikal
Kincir angin poros vertikal atau Vertikal Axis Wind
Turbin (VAWT) adalah salah satu jenis kincir angin yang posisi
porosnya tegak lurus dengan arah angin atau dengan kata lain
kincir jenis ini dapat mengkonversi tenaga angin dari segala arah
kecuali arah angin dari atas atau bawah. Kincir jenis ini
menghasilkan torsi yang lebih besar dari pada kincir angin poros
horisontal.

9

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Beberapa jenis kincir angin poros Vertikal yang
telah banyak dikenal diantaranya ditunjukkan pada Gambar 2.2.

a. Kincir angin Darrieus

b. Kincir angin Savonius

Gambar 2. 3 Kincir Angin Poros Vertikal 1
(Sumber:http://wikipedia.org/Kincir_angin).

10

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 2. 4 Kincir Angin Poros Vertikal 2
(sumber : ret02n_wind, 2013)
2.2.2.1.

Kekurangan dan Kelebihan Kincir Angin Poros

Vertikal
Kelebihan kincir angin poros vertikal adalah:
1. Dapat menerima arah angin dari segala arah.
2. Tidak membutuhkan struktur menara yang besar.
3. Dapat bekerja pada putaran rendah.
4. Memiliki torsi yang besar pada putaran rendah.
5. Tidak perlu mengatur sudut - sudut untuk menggerakan
sebuah generator.

11

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Kelemahan kincir angin poros vertikal adalah:
1. Bekerja pada putaran rendah, sehingga energi angin
yang dihasilkan kecil.
2. Hanya

dapat

mengkonfersi

energi

angin

50%

dikarenakan adanya gaya drag tambahan.
3. Bekerja pada putaran rendah, sehingga energi angin
yang dihasilkan kecil.
4. Dipasang ditempat rendah maka faktor keselamatan
perlu diperhatikan.

2.3. GRAFIK HUBUNGAN ANTARA Cp TERHADAP Tsr
Menurut Albert Betz Ilmuan Jerman bahwa koefisien daya
maksimal dari kincir angin adalah sebesar 59%. Beliau menamai batas
maksimal tersebut dengan Betz limit seperti terlihat pada Gambar 2.3 di
bawah:

12

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 2. 5 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tip Speed
Ratio (TSR) dari beberapa jenis kincir.

2.4. KINCIR ANGIN PROPELER
Dalam tugas akhir ini penulis akan membahas mengenai kincir
angin poros horisontal atau Horizontal Axis Wind Turbin (HAWT) jenis
propeler. Kincir angin propeler merupakan kincir angin konvensional
dimana suatu putaran searah dengan arah angin dengan jumlah sudut
dua, tiga ataupun lebih yang berpenampang airfoil.

13

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Kelebihan kincir angin Propeler:
1. Mampu menghasilkan daya yang besar.
2. Mampu berputar dengan kecepatan tinggi.
3. Konstruksi kincir lebih sederhana.
4. Penempatannya jauh dari permukaan tanahsehingga memiliki
faktorkeamanan yang cukup tinggi.

Gambar 2. 6 Penempatan kincir Propeler dipinggir pantai.
(Sumber: http://www.pouted.com,2013)

14

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2.5. RUMUS PERHITUNGAN
Berikut

ini

adalah

rumus-rumus

yang

digunakan

untuk

melakukan perhitungan dan analisis kerja kincir angin yang diteliti.
2.5.1. Rumus Energi Kinetik
Energi kinetic adalah energi yang dimiliki oleh suatu
benda yang bergerak. Energi yang terdapat pada angin adalah
energi kinetik, sehingga dapat dirumuskan:
Eк = ½.m.v 2

(1)

dengan:
Eк

: energi kinetik

m

: massa udara

v

: kecepatan angin
Daya adalah energi persatuan waktu, sehingga dapat

dituliskan dengan rumus sebagai berikut:
Pin = ½.ṁ.v 2

(2)

dengan:

Pin

: daya angin (watt)

ṁ

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

15

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

dimana:
ṁ = ρ.A.v

(3)

dengan:
ρ

: massa jenis udara (kg/m³)

A

: luas penampang sudu (m²)

Dengan menggunakan persamaan (3), maka daya angin dapat
dirumuskan menjadi:

Pin

= ½.( ρ.A.v ).v 2 ,

yang dapat disederhanakan menjadi:
Pin

= ½.ρ.A.v 3

(4)

2.5.2. Rumus Tip Speed Ratio (tsr)
Tip speed ratio (tsr) adalah perbandingan antara
kecepatan ujung sudu (Vt) kincir angin dengan kecepatan angin
(v). Kecepatan diujung sudu (Vt) dapat dirumuskan sebagai:
t

= .r

(5)

dengan:
t

: kecepatan ujung sudu



: kecepatan sudut (rad/s)

r

: jari - jari kincir (m)
16

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

sehingga tsr dapat dirumuskan sebagai berikut:
tsr

=

2.𝜋.𝑟.𝑛
60.𝑣

(6)

dengan:
r

: jari - jari kincir (m)

n

: putaran poros kincir tiap menit (rpm)

v

: kecepatan angin (m/s)

2.5.3. Rumus Torsi
Torsi adalah hasil kali dari gaya pembebanan (F) dengan
panjang lengan torsi (l). Perhitungan torsi dapat dirumuskan
sebagai berikut:
T

= F.l

(7)

dengan:
F

: gaya pembebanan (N)

l

: panjang lengan torsi ke poros (m)

2.5.4. Rumus Daya
Daya yang dihasilkan kincir (P out) adalah daya yang
dihasilkan kincir akibat adanya angin yang melintasi sudu kincir.
Daya kincir yang dihasilkan oleh gerakan melingkar kincir dapat
dirumuskan:

17

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Pout

=T. 

(8)

dengan:
T

: torsi dinamis (N.m).



: kecepatan sudut didapatkan dari
 = n

𝑝𝑢𝑡𝑎𝑟𝑎𝑛
𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡

= n

=

2.𝜋.𝑟𝑎𝑑 /𝑠
60.𝑠

𝑛..𝑟𝑎𝑑 /𝑠
30

Dengan ini untuk daya yang dihasilkan kincir dapat
dinyatakan dengan persamaan (7), yaitu:

Pout = T.
Pout

= T

𝑛..𝑟𝑎𝑑 /𝑠
30

(9)

dengan:

Pout

: daya yang dihasilkan oleh kincir angin (watt).

n

: putaran poros (rpm)

18

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2.5.5. Koefision Daya (Cp)
KoefisienDaya (Cp) adalah bilangan tak berdimensi yang
menunjukkan perbandingan antara daya yang dihasilkan kincir
(Pout) dengan daya yang disediakan oleh angin (Pin). Sehingga Cp
dapat dirumuskan:

Cp

=

𝑃𝑜𝑢𝑡
𝑃𝑖𝑛

(10)

dengan:
Cp

: Koefisien Daya

Pout

: Daya yang dihasilkan kincir

Pin

: Daya yang disediakan oleh angina

19

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB III
METODE PENELITIAN

3.1 DIAGRAM PENELITIAN
Langkah kerja dalam penelitian ini melipiti perancangan kincir
hingga analisis data yang diperoleh disajikan dalam bentuk gambar
diagram alir yang dapat dilihat pada gambar 3.1.
Mulai
Perancangan Kincir Angin Poros Horizontal

Pembuatan kincir angin poros horizontal berbahan baku papan triplek.
Variasi kehalusan permukaan dan sudu kemiringan 10 dan 15 derajat
dengan bentuk yang sama
Pengambilan data untuk mencari kecepatan angin, kecepatan putaran poros
kincir dan beban pengereman pada kincir angin

Pengolahan data untuk mencari koefisien daya (Cp) dan Tip Speed Ratio (tsr)
kemudian membandingkan antara koefisien daya (Cp) dengan Tip Speed Ratio (tsr)
pada masing-masing variasi kincir angin

Analisis serta pembahasan data dan pembuatan laporan

Selesai

Gambar 3. 1 Diagram Alir metode penelitian kincir

20

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

3.2 ALAT DAN BAHAN
3.2.1

Bahan Uji Kincir Angin
Pada Gambar 3.2 merupakan model kincir angin propeler
dengan variasi tiga sudu. Kincir ini dibuat dari bahan kayu triplek
yang dilapisi anyaman bambu (“gedek”) sebagai variasi tingkat
kekasaran, yang berdiameter 80 cm dengan variasi kemiringan
sudu 10o dan 15o . Kincir ini memiliki 2 bagian utama yaitu : sudu
kincir dan poros kincir.
Dalam penelitian ini variasi sudu yang digunakan dalam percobaan
adalah :

1. Kincir angin propeller tiga sudu dari bahan triplex dan anyaman

bambu berdiameter 80 cm, dengan sudu berbentuk segitiga sama
kaki dengan ujung lancip menjauhi poros propeller

Gambar 3. 2 Desain Kincir Angin

21

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

3.2.1.1 Sudu Kincir
Sudu kincir merupakan daerah sapuan angin yang
menerima energi angin sehingga dapat membuat dudukan sudu
atau turbin berputar.variasi yang saya gunakan adalah variasi
kehalusan permukaan, antara lain : variasi menggunakan
anyaman bumbu dan variasi tanpa menggunakan anyaman
bambu, dimana masing-masing sudu memiliki bentuk dan
ukuran yang sama, bentuk sudu dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3. 3 Sudu kincir angin

22

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

3.2.1.2 Dudukan Kincir
Dudukan kincir merupakan bagian dari kincir angin
yang berfungsi sebagai tempat untuk meletakan rangkas sudu
kincir dan juga untuk mengatur kemiringan sudu. Dudukan
sudu ini terbuat dari alumminium dengan diameter lingkar luar
7 cm, diameter mur 8 mm dan diameter center 1 cm. Dudukan
sudu ini memiliki tiga lubang dibagian samping yang berguna
untuk meletakkan rangka sudu dan memliki dua buah lubang
mur untuk mengencangkan rangka sudu agar rangka tidak
mudah terlepas. Bentuk dudukan sudu dapat dilihat pada
Gambar 3.4.

Gambar 3. 4 Dudukan Sudu

23

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Penelitian

ini

dikerjakan

dalam

team,

dan

penulis

memfokuskan penelitian dengan bahan uji berupa kincir angin
propeller tiga sudu dari bahan triplex

dan anyaman bambu

berdiameter 80 cm, dengan sudu berbentuk segitiga sama kaki
dengan ujung lancip menjauhi poros propeler.
3.2.2

Konstruksi Kincir
Gambar 3.5 dibawah ini merupakan kontruksi kincir angin
yang di uji dalam terowongan angin, dimana bagian-bagian kincir
meliputi Sudu kincir, penopang kincir dan poros kincir yang
merupakan satu kesatuan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada
gambar dibawah ini:

Gambar 3. 5 Kontruksi kincir dalam terowongan angin

24

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

3.3 ALAT DAN BAGAN PENGUJIAN
Pengambilan data penelitian berdasarkan bagan pengujian yang
telah ditetapkan sesuai bagan pengujian pada gambar 3.6 sebagai berikut:

Gambar 3. 6 Bagan pengujian

Peralatan penunjang merupakan hal yang penting dalam penelitian
suatu objek, karena dapat membantu kita mengetahui besaran skala yang
mempengaruhi hasil dari penelitian. Peralatan yang digunakan dalam
penunjang pengujian kincir angin sebagai berikut:

25

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

1. Penopang Kincir
Penopang kincir berfungsi sebagai penopang sudu, agar kincir
dapat berputar. Poros kincir ini juga sebagai penghubung antara kincir
dan

sistem

pengereman,

yang

dihubungkan

dengan

poros

penyambung. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.7

Gambar 3. 7 Penopang Kincir Angin

2. Sistem Pengereman
Sistem pengereman ini berfungsi sebagai beban pada
perputaran kincir, yang dimana kincir diberi beban berupa karet untuk
mengetahui bersa-nya torsi dan kecepatan putaran kincir angin. Untuk
lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.8

26

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 3. 8 Sistem Pengeraman

3. Terowongan Angin
Terowongan angin (wind tunnel) adalah sebuah lorong angin
dengan tinggi 1,2 meter, dan panjang 2,4 meter. Terowongan angin ini
berfungsi sebagai tempat angin bergerak dengan kecepatan tertentu
dan juga sebagai tempat pengujian kincir angin, dapat dilihat pada

27

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

gambar 3.9. Terowongan angin ini dapat diatur kecepatan anginnya
dengan cara mengatur jarak antara wind tunnel dengan blower sesuai
keinginan, dengan cara menarik blower menggunakan troli.

Gambar 3. 9 Terowongan Angin atau Wind Tunnel

4. Blower
Blower (“pompa udara”) sebagai penghisap udara dari
terowongan angin menuju blower sehingga angin dapat berhembus
dengan kecepatan tertentu. Blower ini digerakkan oleh motor listrik
berdaya 5,5 kw, bentuk blower dapat dilihat pada Gambar 3.10

28

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 3. 10 Blower

29

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

5. Takometer
Takometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur
kecepatan poros kincir yang dinyatakan dalam satuan rpm (revolition
per minute). Jenis takometer yang digunakan adalah digital light
takometer, cara kerjanya cukup sederhana meliputi 3 bagian, yaitu :
Sensor, pengolah data dan penampil. Untuk lebih jelasnya dapay
dilihat pada gambar 3.11

Gambar 3. 11 Takometer

6. Anemometer
Anemometer adalah pengukur kecepatan angin, Anemometer
ini diletakkan pada bagian depan terowongan angin, supaya kita dapat
mengetahui kecepatan angin yang sedang menerpa kincir angin di
dalam terowongan angin, untuk lebih jelasnya anemometer dapat
dilihat pada Gambar 3.12

30

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 3. 12 Anemometer

7. Neraca Pegas
Neraca pegas digunakan untuk mengatahui beban pengereman
pada kincir angin saat berputar. Neraca pegas ini diletakkan pada
bagian sistem pengereman dan dihubungkan dengan kopling dengan
jarak yang telah disesuaikan. Neraca pegas dapat dilihat pada Gambar
3.13

31

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 3. 13 Neraca Pegas

3.4 VARIABEL PENELITIAN
Variabel dalam Penelitian ini adalah :
1. Variasi pembebanan kincir yaitu dari posisi kincir berputar maksimal
sampai kincir dalam posisi diam (terhenti).
2. Variasi Jarak yaitu, menggunakan jarak antara terowongan angin
dengan blower dan tanpa menggunakan jarak.
3. Variasi kemiringan sudu yaitu 10˚ dan 15 ˚.
4. Variasi Kehalusan permukaan yaitu dengan mengunakan anyaman
bambu dan tanpa mengunakan.

32

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

3.5 VARIABEL YANG DIUKUR
Parameter yang diukur dalam penelitian ini adalah:
1. Kecepatan angin, (m/s)
2. Gaya pengimbang, (N)
3. Putaran kincir, (rpm)

3.6 LANGKAH PERCOBAAN
Pengambilan data meliputi: kecepatan angin, beban, dan
kecepatan putar kincir, pengambilan data ini dilakukan secara
bersama-sama. Hal pertama yang dilakukan adalah mengatur
kemiringan sudu kincir dan memasang kincir angin pada terowongan
angin. Selanjutnya untuk pengambilan data memerlukan proses - proses
sebagai berikut:
1. Memasang neraca pegas yang dihubungkan ke sistem pengereman.
2. Memasang anemometer di tempat yang sudah disediakan pada
bagiandepan terowongan angin.
3. Menempatkkan takometer pada bagian piringan sistem pengereman.
4. Menyambungkan antara kincir angin dengan sistem pengereman
dengan pipa penyambung.
5. Setelah siap semua blower siap untuk dihidupkan.
6. Pengaturan kecepatan angin, karena keterbatasan alat, maka
variasikecepatan angin dilakukan dengan cara menggeser dudukan

33

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

blower dengan troli sesuai kecepatan angin yang di ingikan.
7. Setelah

mendapatkan

kecepatan

angin

yang

diinginkan

kemudiandimulai mengukur kecepatan putaran kincir, kecepatan
angin, dan besarnya torsi.
8. Langkah tersebut diulangi sampai kondisi kincir berhenti, dengan
dua variasi kemiringansudu dan jarak yang berbeda-beda.

3.7 PENGOLAHAN DATA
Dari data yang telah didapat, maka data tersebut dapat diolah
dengan langkah langkah sebagai:
1. Setelah diketahui kecepatan angin (V) dan luasan kincir (A), maka
dapat dicari daya angin (Pin).
2. Dari pembebanan di dapat gaya pengimbang (F) yang dapat
digunakan untuk mencari torsi (T).
3. Data putaran poros kincir (n) dan torsi (T) dapat digunakan untuk
mencari daya kincir (Pout).
4. Dengan membandingkan kecepatan keliling diujung sudu dan
kecepatan angin, maka tip speed ratio dapat dicari.
5. Dari data daya kincir (Pout) dan daya angin (Pin) maka koefisien
daya (Cp) dapat diketahui.

34

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB IV
PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1 DATA PERCOBAAN
Berikut ini data hasil percobaan kincir angin permukaan kasar
(dilapisi anyaman bambu) dan permukaan halus, dengan variasi
kecepatan angin dan sudu kemiringan yang berbeda. Data yang
diperoleh dapat dilihat pada Tabel 4.1 sampai Tabel 4.8 berikut ini.

35

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

4.1.1

Data Percobaan Kincir Angin Permukaan Kasar Tabel 4.1
sampai Tabel 4.4

Tabel 4. 1 Data percobaan kincir angin permukaan kasar dengan
kemiringan 10º, pada kecepatan rata-rata 7,3 m/s
Pengujian

Beban

Kecepatan

Putaran

Gaya

ke-

ke

angin (m/s)

Poros (rpm)

(Newton)

1

0

7,61

476,5

0

1

7,27

431,2

0,1962

2

7,38

382,8

0,4905

3

7,50

310,2

0,7848

0

7,22

465,4

0

1

7,36

434,1

0,1962

2

7,25

384,7

0,4905

3

7,45

302,0

0,7848

0

7,27

466,6

0

1

7,29

434,2

0,1962

2

7,40

386,7

0,4905

3

7,36

310,0

0,7848

2

3

36

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Tabel 4. 2 Data percobaan kincir permukaan kasar dengan kemiringan 10º
dengan kecepatan 8,3 m/s
Pengujian

Beban

Kecepatan

Putaran

Gaya

ke-

ke

angin (m/s)

Poros (rpm)

(Newton)

1

0

8,42

587,4

0

1

8,39

549,5

0,1962

2

8,44

505,0

0,4905

3

8,36

473,5

0,7848

4

8,35

441,6

1,0791

5

8,46

416,5

1,3734

6

8,42

354,8

1,6677

0

8,47

595,0

0

1

8,43

541,3

0,1962

2

8,40

495,6

0,4905

3

8,28

406,0

0,7848

4

8,35

437,3

1,0791

5

8,60

401,4

1,3734

6

8,22

327,5

1,6677

0

8,33

589,3

0

1

8,24

539,6

0,1962

2

8,21

504,2

0,4905

3

8,35

476,0

0,7848

4

8,26

435,3

1,0791

5

8,47

408,0

1,3734

6

8,29

329,0

1,6677

2

3

37

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Tabel 4. 3 Data percobaan kincir permukaan kasar dengan kemiringan 15º,
pada kecepatan angin 7,4 m/s.
Pengujian

Beban

Kecepatan

Putaran

Gaya

ke-

ke

angin (m/s)

Poros (rpm)

(Newton)

1

0

7,33

483,6

0

1

7,41

441,1

0,1962

2

7,59

418,3

0,4905

3

7,53

388,3

0,7848

4

7,34

339,0

1,0791

5

7,57

293,0

1,3734

0

7,45

484,9

0

1

7,42

440,7

0,1962

2

7,57

410,0

0,4905

3

7,53

385,4

0,7848

4

7,40

350,0

1,0791

5

7,61

309,0

1,3734

0

7,48

485,5

0

1

7,28

441,3

0,1962

2

7,37

417,0

0,4905

3

7,44

389,9

0,7848

4

7,42

351,1

1,0791

5

6,00

301,3

1,3734

2

3

38

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Tabel 4. 4 Data percobaan kincir permukaan kasar dengan kemiringan 15º
kecepatan angin 8,4 m/s.
Pengujian
ke-

Beban
ke

Kecepatan
angin (m/s)

Putaran
Poros (rpm)

Gaya
(Newton)

1

0
1
2
3
4
5
6
0
1
2
3
4
5
6
0
1
2
3
4
5
6

8,41
8,48
8,48
8,49
8,45
8,41
8,57
8,42
8,53
8,25
8,29
8,30
8,52
8,60
8,46
8,42
8,32
8,27
8,17
8,37
8,45

558,5
528,5
478,4
455,4
409,1
393,5
365,9
561,1
525,3
469,2
453,8
416,6
382,8
357,5
559,1
523,2
472,9
444,5
417,8
387,1
332,8

0
0,1962
0,4905
0,7848
1,0791
1,3734
1,6677
0
0,1962
0,4905
0,7848
1,0791
1,3734
1,6677
0
0,1962
0,4905
0,7848
1,0791
1,3734
1,6677

2

3

39

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

4.1.2

Data Percobaan Kincir Angin Permukaan Halus Tabel 4.5
sampai Tabel 4.8

Tabel 4. 5 Data percobaan kincir permukaan halus dengan kemiringan 10º,
kecepatan angin 7,06 m/s.
Pengujian
ke-

Beban
ke

Kecepatan
angin (m/s)

Putaran
Poros (rpm)

Gaya
(Newton)

1

0
1
2
3
4
5
6
0
1
2
3
4
5
6
0
1
2
3
4
5
6

7,12
7,01
7,00
7,10
7,12
7,35
7,33
7,01
7,41
6,97
6,93
6,81
7,06
7,47
7,01
7,41
6,97
6,93
6,81
7,06
7,47

485,1
489,9
454,0
453,1
409,1
369,4
330,9
491,6
491,8
495,3
445,4
399,6
367,5
329,6
491,6
491,8
495,3
445,4
399,6
367,5
0

0
0,1962
0,4905
0,7848
1,0791
1,3734
1,6677
0
0,1962
0,4905
0,7848
1,0791
1,3734
1,6677
0
0,1962
0,4905
0,7848
1,0791
1,3734
1,6677

2

3

40

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI