Unjuk kerja kincir angin sumbu horizontal tiga sudu berbahan komposit, berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m.

(1)

vii ABSTRAK

Pemakaian energi terutama energi listrik sekarang ini sangat diperlukan oleh setiap warga masyarakat. Jumlah pemakaiannya yang besar mengakibatkan pemborosan sumber daya energi. Atas dasar kondisi sekarang ini, muncul adanya ide untuk menghasilkan energi alternative yaiu energy terbarukan , contohnya yakni angin .Kincir angin sebagai alat untuk mengubah energy menjadi energy listrik ,dengan melakukan penelitian terhadap kincir angin. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji unjuk kerja kincir angin yang diteliti seperti besar torsi, daya output, koefisien daya maksimal, dan tip speed ratio dengan tiga variasi kecepatan angin.

Kincir angin yang diteliti adalah kincir angin sumbu horizontal tiga sudu berbahan komposit berdiameter 1m dengan lebar 0,13m dengan jarak dari pusat poros 0,19m . Terdapat tiga varisasi kecepatan angin yaitu variasi kecepatan angin 7,3 m/s, variasi kecepatan angin 8,4m/s dan variasi kecepatan angin 9,4 m/s. Agar mendapatkan daya kincir, torsi, koefisien daya maksimal, dan tip speed ratio pada kincir, maka poros kincir dihubungkan ke generator yang sudah terhubung kepembeban yang berfungsi untuk pemberian beban pada kincir. Besarnya beban kincir dapat dilihat pada neraca pegas. Putaran kincir angin diukur mengunakan tachometer, kecepatan angin diukur menggunakan anemometer,tegangan diukur dengan voltmeter ,dan arus yang mengalir diukur menggunakan ampermeter.

Dari hasil penelitian ini, kincir angin dengan variasi kecepatan angin 7,3m/s menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 38% pada tip speed ratio optimal 4,39dengan daya output mekanis sebesar 68,67watt dan torsi sebesar 0,99N.m dan daya output listrik sebesar 50,9watt dan torsi sebesar 1,10N.m. Kincir angin dengan variasi kecepatan angin 8,4m/s menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 29% pada tip speed ratio optimal 4,22 dengan daya output mekanis sebesar 77,2watt dan torsi sebesar 1,02N.m dan daya output listrik sebesar 58,3watt dan torsi sebesar 1,24N.m. kincir angin dengan variasi kecepatan angin 9,4m/s menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 26 % pada tip speed ratio optimal 3,90 dengan daya output mekanis sebesar 99,4watt dan torsi sebesar 1,40N.m dan daya output listrik sebesar 74,2watt dan torsi sebesar 1,34N.mDari ketiga kincir angin yang sudah diteliti, dapat disimpulkan bahwa kincir angin dengan variasi kecepatan angin 7,3m/s memiliki nilai koefisien daya maksimal dan tip speed ratio paling tinggi.

Kata kunci : kincir angin sumbu horizontal,komposit, koefisien daya maksimal, tip speed ratio.

(2)

viii ABSTRACT

Nowadays, the using of energy especially electrical energy is used by every citizen. The number of using it is very large. This fact cause wasting of energy resources. Based on this condition, there are new ideas which produce alternative energy. It is called renewable energy. The example is windmill. Windmill is as a tool to change energy to be electrical energy by doing research to windmill. This study aims to assess the performance of windmills. The studying of windmills such a large torque, power output, the maximum power coefficient and tip speed ratio.

Windmill which are studied are three horizontal axis windmill blade of composite material with a diameter of 1m width of 0,13m by 0,19m distance from the center axis. There are three variants. They are wind speed variations in wind speed of 7.3 m / s, wind speed variations 8,4 m / s and variations in wind speed of 9.4 m / s. In order to obtain windmill power, torque, and maximum power coefficient and tip speed ratio at the wheel, the wheel shaft connected to a generator which has been connected humidity which serves for giving the load on the wheel. The magnitude of the load wheel can be seen on the spring balance. Round windmill was measured using a tachometer, wind speed was measured using the anemometer, the measured voltage with a voltmeter, and the current

flowing is measured using ammeters.

From the results of study, a windmill with a variation of wind speed 7,3 m / s produces a maximum power coefficient of 38% at the optimum tip speed ratio of mechanical output power 4,39 dengan 68,67 watt and torque of 0,99 N.m and mains electricity output by 50,9 watt and torque of 1,10N.m. Windmill with variations in wind speed 8,4m / s produces a maximum power coefficient of 29% at the optimum tip speed ratio 4.22 with mechanical output power of 77,2watt and torque of 1,02 N.m and electrical output power of 58,3 watt and a torque of 1,24 N.m. windmill with variations in wind speed 9,4 m / s produces a maximum power coefficient of 26% at the optimum tip speed ratio of 3.90 with a power output of 99,4 watt and mechanical torque and power output 1,40 N.m electricity at 74,2 watt and a torque of 1,34 N.m. From three windmills that have been examined, it can be concluded that the windmill with variations in wind speed 7,3 m / s has a maximum power coefficient and tip speed ratio is the highest. Keywords: horizontal axis wind turbines, composite, the coefficient of maximum power, tip speed ratio.

(3)

UNJUK KERJAKINCIR ANGIN SUMBU HORIZONTALTIGA

SUDU BERBAHAN KOMPOSIT, BERDIAMETER 1 M

DENGAN LEBAR 0,13 M DAN JARAK DARI PUSAT POROS

0,19 M

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1

Program Studi Teknik Mesin

Diajukanoleh : VINCENTIUS ANGGI S

NIM :125214073

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

(4)

THE PERFORMANCE OF THREE BLADES HORIZONTAL

AXIS WINDMILL MADE FROM COMPOSITE INDIAMETER

OF 1 M, WITH MAXIMUM BLADE WIDTH OF 0,13 M AND

LENGTH OF 0,19 M FROM AXIAL CENTER

FINAL PROJECT

Presented as partitialfulfilment of the requirement to obtain SarjanaTeknik degree

in Mechanical Engineering

By :

VINCENTIUS ANGGI S Student Number : 125214073

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA 2016

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

vii ABSTRAK

Kata kunci : kincir angin sumbu horizontal,komposit, koefisien daya maksimal, tip speed ratio.

(10)

viii ABSTRACT

flowing is measured using ammeters.

(11)

viii

KATA PENGANTAR

Dengan mengucap puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan anugerah-Nya yang telah memberi kesempatan bagi penulis untuk dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul “Unjuk Kerja Kincir Angin Tiga Sudu Berbahan Komposit, Berdiameter 1 m Dengan Lebar 0,13 m Dan Jarak Dari Pusat Poros 0,19 m”

Laporan tugas akhir merupakan salah satu persyaratan bagi para mahasiswa/mahasiswi untuk dapat menyelesaikan jenjang pendidikan S1 pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Dalam laporan tugas akhir ini membahas mengenai perancangan, pembuatan kincir angin sumbu horizontal jenis , dan perbandingan daya.

Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada: 1. Sudi Mungkasi,S.Si., M.Math.,Sc., Ph.D selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin dan Dosen Pembimbing Akademik. .

3. Doddy Purwadianto, S.T.,M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

4. Seluruh dosen program studi Teknik Mesin yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis.

5. Seluruh staff Fakultas Sains dan Teknologi atas kerja sama dan dukungan kepada penulis untuk dapat menyelesaikan laporan tugas akhir.

6. Bapak Emmanuel Ernanto dan Ibu MM Parni sebagai orang tua dari penulis, serta Laurentya Ergin PA dan Leonardo Nesa EK sebagai saudara dari penulis yang selalu berdoa, mendukung secara material dan yang lain – lain kepada penulis.

7. Sahabat dan Rekan–rekan mahasiswa Teknik Mesin, angkatan 2012 khususnya, yang telah memberi saran, kritik, dan dukungan kepada penulis dalam penyelesaian laporan tugas akhir.

(12)

8. Semua pihak yang tidak mungkin disebut satu persatu yang telah berperan serta membantu penulis untuk dapat menyelesaikan laporan tugas akhir.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan – kekurangan yang perlu diperbaiki pada pembuatan laporan tugas akhir, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritikan yang membangun untuk menyempurnakan laporan tugas akhir. Penulis mengharapkan semoga laporan tugas akhir ini berguna dan bermanfaat untuk dapat memberikan sumbangan ilmu pengetahuan bagi para mahasiswa khususnya, serta bagi para pembaca pada umumnya.

Yogyakarta,Agustus 2016

(13)

DAFTAR ISI

Halaman Sampul ...i

Halaman Judul...ii

Halaman Pernyataan...vi

Abstrak ...vii

Kata Pengantar ...viii

Daftar Isi...x

Daftar Gambar...xii

Daftar Tabel ...xiv

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ...1

1.2 Rumusan Masalah ...2

1.3 Tujuan Penelitian...2

1.4 Batasan Masalah...2

1.5 Manfaat Penelitian...3

BAB II DASAR TEORI 2.1 Angin ...4

2.2 Kincir Angin...5

2.3 Komposit ...9

2.2.1 Pengertian Komposit ...9

2.2.2 KelebihanKomposit...11

2.2.3 KekuranganKomposit...11

2.2.4Polimer...12

2.2.5Resin Polyester...13

2.3.5.1 Kelebihan dan Kekurangan resin ...13

2.2.6Serat...13

2.3.6.1 Serat Glass...14

2.4 Rumus Perhitungan ...15

2.4.1 Energi dan Daya Angin ...15

(14)

2.4.3 Daya Listrik...17

2.4.4 Koefisien Daya...17

2.4.5 Torsi ...18

2.4.6 Tip Speed Ratio...18

2.4 Tinjauan Pustaka ...19

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tahap Penelitian ...21

3.2 Alat dan Bahan ...22

3.3 Langkah-Langkah Pembuatan Sudu...29

3.4 Langkah-Langkah Penelitian...34

BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Penelitian ...37

4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan...40

4.3 Hasil Perhitungan ...44

4.3.1 Kecepatan Angin 7,3 m/s ...44

4.3.2 Kecepatan Angin 8,4 m/s ...45

4.3.3 Kecepatan Angin 9,4 m/s ...45

4.4 Grafik Hasil Perhitungan...46

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan...55

5.2 Saran...56

Daftar Pustaka ...57

(15)

xii

Daftar Gambar

Hal

Gambar 2.1 American Windmill 7

Gambar 2.2 Cretan Windmill 7

Gambar 2.3 Dutch Four Arm 8

Gambar 2.4 Kincir Angin Savonius 8

Gambar 2.5 Kincir Angin Darrius 9

Gambar 2.6 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Penguatnya 10 Gambar 2.7 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Matriknya 11

Gambar 2.8 Grafik Hubungan Cp Dan Tsr 17

Gambar 3.1 Diagram Alir Metode Penelitian Kincir Angin 20

Gambar 3.2 Sudu Kincir Angin 23

Gambar 3.3 Hup 24

Gambar 3.4 Fan Blower 25

Gambar 3.5 Anemometer 26

Gambar 3.6 Tachometer 26

Gambar 3.7 Neraca Pegas 26

Gambar 3.8 Voltmeter 28

Gambar 3.9 Multimeter 28

Gambar 3.10 Pembuatan Dan Pemotongan Cetakan 29

Gambar 3.11 Pembuatan Matrik Komposit 30

Gambar 3.12 Pelapisan Cetakan 31

(16)

xiii

Gambar 3.14 Peletakan Serat Fiber 31

Gambar 3.15 Penjemuran Cetakan 31

Gambar 3.16 Merapikan Sudu 32

Gambar 3.17 Penghalusan Sudu 33

Gambar 3.18 Pengeboran Sudu 33

Gambar 3.19 Pengecatan Sudu 33

Gambar 3.20 Sudu Kincir Angin Berbahan Komposit 34

Gambar 3.21 Skema Pembebanan 35

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Koefisien Daya Mekanis Dengan Tip

Speed Ratio 47

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Koefisien Daya Listrik Dengan Tip

Speed Ratio 48

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Kecepatan Putar Dengan Torsi 50 Gambar 4.4 Grafik Hubungan Daya Output Dengan Torsi Untuk

Kecepatan Angin 7,3 m/s 51

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Daya Output Dengan Torsi Untuk

Kecepatan Angin8,4 m/s 52

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Daya Output Dengan Torsi Untuk

(17)

xiv DAFTAR TABEL

hal

Tabel 2.1 tingkat kecepatan angin 4

Tabel 4.1 data penelitian kecepatan angin 7,3 m/s 37

Tabel 4.2 Data penelitian kecepatan angin 8,4 m/s 38

Tabel 4.3 Data penelitian kecepatan angin 9,4 m/s 39

Tabel 4.4 Data perhitungan kecepatan angin 7,3 m/s 44

Tabel 4.5 Data perhitungan kecepatan angin 8,4 m/s 45

(18)

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pertumbuhan jumlah penduduk disertai dengan perkembangan ekonomi, ilmu pengetahuan dan teknologi, mengakibatkan meningkatnya kebutuhan manusia terutama akan energi. Namun penggunaan energi saat ini masih memanfaatkan fosil sebagai bahan utamanya. Sedangkan sumber daya fosil semakin berkurang setiap tahunnya, karena sumberdaya tersebut tidak diperbaharui. Untuk mencegah kelangkaan energi dibutuhkan alternative lain yang disebut eneri terbarukan. Salah satu energi terbarukan yang bisa dimanfaatkan adalah angin.

Energi angin merukan energi yang ramah lingkungan, tidak menimbulkan polusi dan tersedia dimanapun. Untuk memanfaatkan energi angin tersebut dibutuhakan sebuah alat yang disebut turbin angin. Turbin angin adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengkonversi energi mekanik dari angin menjadi energi listrik yang dapat digunakan sebagai energi harian. Salah satu turbin angin yang dapat digunakan adalah Turbin Angin Sumbu Horizontal (TASH). Keunggulan utama dari turbin angin jenis ini adalah memiliki efesensi lebih tinggi, karena blade atau sudu selalu bergerak tagak lurus terhadap arah angin.

Sebagai mahasiswa teknik mesin yang mendalami energi terbarukan dan konversi energi khususnya energi angin penulis ingin mengembangkan design kincir yang sudah ada saat ini untuk mencari unjuk kerja yang sesuai dengan kondisi angin yang berada di Indonesia. Penulis melakukan penelitian pada kincir angin horizontal khususnyapropellertiga sudu.

(19)

1.2 Rumusan Masalah

Masalah yang dapat dirumuskan dalam penelitian ini adalah

a. Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki potensi angin yang besar.

b. Perlunya desain baru untuk pembangkit energi angin, yaitu kincir angin sumbu horizontal.

c. Perlunya material yang ringan dan kuat untuk kincir angin sumbu horizontal.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut : a. Mengetahui unjuk kerja turbin angin horizontal.

b. Mengetahui nilai coefisien performance (Cp) padaTip Speed Ratio turbin angin sumbu horizontal.

c. Mengetahui daya output pada torsi puncak turbin angin sumbu horizontal.

1.4 Batasan Masalah

Untuk membatasi permasalahan yang berkembang, maka diperlukan batasan masalah dalam penelitian. Batasan masalah yang ada dalam penelitian ini adalah;

a. Model kincir angin yang digunakan adalah jenis kincir angin sumbu horizontal tiga sudu, bahan komposit berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat sudu poros 0,19 m.

b. Penelitian dilakukan dengan menggunakan wind tunnel dengan kecepatan angin 7,3 m/s, 8,4 m/s, dan 9,4 m/s kincir an angin sumbu horizontal berbahan komposit berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat sudu poros 0,19 m.

(20)

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

a. Menambah informasi mengenai unjuk kerja turbin angin horizontal berbahan komposit berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat sudu poros 0,19 m.

b. Menambah informasi mengenai salah satu teknologi pembangkit listrik yang ramah lingkungan.

c. Menambah informasi mengenai penggunaan turbin angin sumbu horizontal sebagai selah satu alternatif dalam pemanfaatan energi terbarukan.

d. Turut serta dalam upaya mengurangi kerusakan lingkungan akibat penggunaan energi yang berlebihan dan tidak dapat diperbaharui.

(21)

4 BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Angin

Angin adalah udara yang bergerak, angin terjadi karena perbedaan tekanan di permukaan bumi. Angin bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Perbedaan tekanan ini disebabkan oleh perbedaan penerimaan dan penyerapan panas matahari oleh bumi. Energi angin dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit listrik tenaga angin (PLTA) dengan memanfaatkan turbin angin atau kincir angin. Cara kerjanya cukup sederhana, angin memutar kincir angin yang kemudian memutar rotor pada generator yang terletak dibagian belakang. Energi listrik yang dihasilkan bisa dimanfaatkan secara langsung, ataupun disimpan dengan menggunakan battery.Kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1Tingkat Kecepatan Angin.

Tingkat Kecepatan Angin 10 meter di atas permukaan tanah Kelas

Angin

Kecepatan Angin

(m/s)

Kondisi Alam di Daratan

1 0,00 –

0,02 ---2 0,3 – 1,5 Angin bertiup, asap lurus keatas 3 1,6 – 3,3 Asap bergerak mengikuti arah angin 4 3,4 – 5,4 Wajah terasa ada angin, daun bergoyang,

petunjuk arah angin bergerak

5 5,5 – 7,9 Debu jalanan dan kertas berterbangan, ranting pohon bergoyang

6 8,0 – 10,7 Ranting pohon bergoyang, bendera berkibar

7 10,8 –

13,8

Ranting pohon besar bergoyang, air kolam bergoyang kecil

(22)

8 13,9 – 17,1

Ujung pohon melengkung, hembusan angin terasa di telinga

9 17,2 –

20,7

Dapat mematahkan ranting pohon, jalan berat melawan arah angin

10 20,8 –

24,4 Dapat mematahkan ranting pohon, rumah rubuh

11 24,5 –

28,4

Dapat merubuhkan pohon dan menimbulkan kerusakan

12 28,5 –

32,5 Dapat menimbulkan keruskan parah

13 32,6 –

42,3 Angin Topan

Sumber :hhtp://www.kincirangin.info/plta-gbr.php. diaksesMei 2016.

Batas minimum untuk menggerakkan kincir ialah angin kelas 3 dan batas maksimum adalah angin kelas 8.

2.2 Kincir Angin

Kincir angin adalah alat yang dapat mengkonversi energi angin menjadi energi mekanik. Pada awalnya turbin angin berfungsi untuk pertanian namun seiring berkembangnya jaman dan teknologi kincir angin berkembang menjadi salah satu alat yang dapat menghasilkan listrik . Prinsip kerja kincir angin adalah mengkonversi tenaga mekanik dari putaran kincir menjadi energi listrik dengan induksi magnetik. Putaran turbin dapat terjadi dengan efektif dengan mengaplikasiakan dasar teori aerodinamika pada desain sudu kincir angin (blade).

Dilihat dari posisi porosnya kincir angin dapat dibedakan menjadi 2 yaitu Kincir Angin Sumbu Horizontan ( TASH) dan Turbin Angin Sumbu Vertikal (TASV). Kincir Angin Sumbu Horizontal adalah kincir angin yang mempunyai sumbu putar sejajar dengan permukaan tanah dan sumbu putar rotor searah dengan arah angin. Sedangkan kincir angin sumbu vertikal adalah kincir angin yang mempunyai sumbu putar tegak lurus dengan permukaan tanah dan sumbu putar rotor tegak lurus dengan arah angin.

(23)

Beberapa kelebihan dari kincir angin sumbu horizontal yaitu:

a. Dasar menara yang tinggi memberikan akses keangin yang lebih kuat. b. Memiliki efisiensi yang tinggi (Hendra Dermawan, 2015)

Adapun kekurangaan dari kincir angin sumbu horizontal yaitu:

a. Memiliki desain yang lebih rumit karena membutuhkan perangkat tambahan untuk mengatur arah, selain itu penempatan generator di atas tower depat nemambah beban turbin (Hendra Dermawan, 2015). b. Perawatan lebih rumit dikarenakan letak komponen-komponen berada

di atas tower.

Sedangkan kelebihan dari kincir angin sumbu vertikal yaitu:

a. Memiliki torsi tinggi sehingga dapat berputar pada kecepatan angin rendah (Hermawan Dermawan,2015)

b. Kerja kincir tidak dipengaruhi arah angin(hermawan Dermawan,2015) Dan kekurangan dari kincir angin sumbu vertical yaitu:

a. Kecepatan angin dibagian bawah sangat rendah apabila tidak memakai tower akan menghasilkan putaran yang rendah juga(herman dermawan, 2015)

b. Efesiensi lebih rendah dibandingkan kincir angin sumbu horizontal(herman dermawan, 2015)

Adapun jenis-jenis kincir angin sumbu horizontal yang sering kita jumpai dibandingakan kincir angin sumbu vertikal, yaitu:

a. American Windmill

American windmill dirancang oleh Daniel Halladay pada tahun 1857. Sebagaian besar digunakan untuk mengangkat air dari sumur, sedangkan untuk versi yang lebih besar digunakan untuk penambangan dan penggilingan padi serta memotonng jerami

(24)

Gambar2.1 American Windmill Sumber : (xaharts.org)

b. Cretan sail windmill

Dibuat pada tahun 1973, dengan bahan atau matrial utama yang terbuat dari kayu dan sebuah kain di sudutnya

Gambar 2.2 Cretan sail windmill (Sumber : pinterest.com)

c. Dutch Four Arm

Desain rancangan kincir angin ini bisa dibilang sederhana dan mungkin pada awalnya dari rancangan kincir angin yang asli,karena bentuk dan bahan matrialnya terbuat dari kayu dan tana lliat serta jumblah sudunya . model turbin angin ini sangat terkenal dibelanda oleh karena itu kita menyebutnya sebagai Negara kincir angin.

(25)

Gambar 2.3 Dutch Four Arm (Sumber :travelwriterstales.com)

Sedangkan kincir angin sumbu vertikal memiliki beberapa jenis yang sudah umum dikenal dan dikembangkan:

a. Kincir angin savonius

Kincir angin savonius pertama kali ditemukan oleh Sigurd J Savonius yang berasal dari negara Filandia pada tahun 1922.

Gambar 2.4 Kincir angin savonius (Sumber : www.ecosources.info)

b. Kincir angin darrius

Darrius sama dengan savonius namun desain sudu menggunakan sisten airfoil. Desain ini dipatenkan oleh Georges Darrius pada tahun 1927.

(26)

Gambar 2.5 Kincir angin Darrius (Sumber : www.wind-works.org)

2.3 Komposit

2.3.1 Pengertian Komposit

Komposit adalah suatu matrial yang terbentuk dari dua atau lebih matrial sehingga dihasilkan matrialkomposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari matial pembentuknya.

Komposit terdiri dari dua bahan utama utama yaitu: a. Matriks

Matrial yang berfungsi sebagai perekat atau pengikatdan pelindung. filler (pengisi) dari kerusakan eksternal.

b. Filler(Pengisi)

Matrial yang berfungsi sebagai penguatdari matriks. Filler yang umum digunakan adalah carbon, glass, aramid, Kevlar

Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakan:

a. Fibrous composites (komposit serat)merupakan komposit yang terdiri

dari satu lapisan atau dua lapisan yang menggunakan penguat berupa serat/fiber. Fiber yang digunakan bisa berupa glass fibers,carbon fiber, dan aramid fibers. Fiber ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih komplek seperti anyaman.

(27)

b. Laminad composites ( komposit laminat) merupakan komposit yang terdiri dari dua lapisan atau lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap lapisan memiliki karakteristiksifat sendiri.

c. Particulate composites (komposit partikel) merupak komposit yang

menggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriknya.

Gambar 2.6 Klasifikasi komposit berdasarkan penguatnya

Berdasarkan matriks yang digunakan, komposit dibagi menjadi 3 jenis, yaitu

a. Polymer Matrix Composites(Komposit Matriks Polimer)

Polymer Matrix Composites merupakan jenis komposit yang sering

digunakan. Komposit jenis ini menggunakan suatu polimer berbahan resin sebagai matriksnya. Kelebihan dari komposit jenis ini adalah mudah dibentuk mengikuti profil yang digunakan, memiliki ketangguhan yang baik, dan lebih ringan dibanding jenis komposit yang lainnya.

b. Metal Matirx Composites(Komposit Matriks Logam)

Metal Matirx Composites merupakan jenis komposit yang

menggunakan suatu logam seperti aluminium sebagai matriksnya. Kelebihan dari jenis komposit ini adalah tahan terhadap temperature

tinggi, memiliki kekuatan tekan dan geser yang baik, dan tidak menyerap kelembapan.

(28)

c. Ceramic Matrix Composites(Komposit Matriks Keramik)

Ceramic Matrix Composites merupakan jenis komposit yang

menggunakan bahan keramik sebagai penguatnya. Kelebihan dari jenis ini adalah memiliki kekuatan dan ketangguhan yang baik, tahan terhadap korosi, dan tahan terhadaptemperaturetinggi

Gambar 2.7 Klasifikasi komposit berdasarkan matriksnya

2.3.2 Kelebihan komposit

Kelebihan bahan komposit adalah : (1) Struktur lebih ringan, kuat .(2) Tahan terhadap berbagai kondisi lingkungan yang buruk, (3) Perbaikan struktur komposit dapat dilakukan dengan mudah, (4) Sifat – sifat bahan komposit dapat dibuat disesuaikan dengan karakteristik beban dan kondisi lingkungan kerja.(Maryono Ismail, 2009)

2.3.3 Kekurangan komposit

Disamping kelebihan di atas, komposit mempunyai kekurangan antara lain: (a) komposit bersifat anisotropik yang memiliki sifat berbeda antara satu lokasi / orientasi dengan lokasi / orientasi lainnya, (b) komposit tidak aman terhadap serangan zat-zat tertentu, (c) komposit relatif mahal dan (d) komposit memerlukan pembuatan relatif lama dan mahal. (Viktor Malau, 2010)

(29)

2.3.4 Polimer

Bahan ini merupakan bahan komposit yang sering digunkan biasa disebut polimer penguat serat (FRP-Fibre Reinforced Polymers of Plastic)

Klasifkasi jenis jenis polimer berdasrkan ketahanan terhadap perlakuan panas antara lain sebagai berikut ;

a.Polimer Thermosplastic

Polimer thermoplastic adalah polimer yang dapat digunakan berulang kali dengan menggunakan bantuan panas, karena polimer jenis ini tidak tahan terhadap perlakuan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang akan menjadi keras apabila didinginkan. Thermoplastic akan meleleh pada suhu panas tertentu dan mengeras seiring perubahan suhu serta mempunyai sifat dapat kembali ke sifat aslinya yaitu kembali mengeras apabila didinginkan.

Contoh polimer thermoplastic sebagai berikut

1. Poliestilena (PE) antara lain botol plastic, mainan, ember,drum, pipa saluran,kantong plastic dan jas hujan.

2. Polivinilklorida (PVC) antara lain pipa air,pipa kabel listrik, kulit sintetis, ubin plastic, dan botol detergen

3. Polipropena (PP) antar lain karung, tali,bak air, kursi plastic dan pembungkus tekstil

4. Polistirena antar lain penggaris dan gantungan baju(hanger)

b.Polimer thermosetting

Plimer thermosetting adalah polimer yang mempunyai sifat tahan terhadap

panas. Jika polimer ini dipanaskan tidak akan meleleh sehigga tidak dpat dibentuk ulang kembali. Susunan polimer jenis ini bersifat permanen. Pemanasan dengan suhu tinggi tidak akan melunakan polimer thermoseting melaikan membetuk arang dan terurai karena sifat-sifat yang demikian maka thermoset sering digunakan sebagai penutup ketel. Contoh dari termoset yaitu fitting lampu listrik,steker listrik,dan asbak

(30)

2.3.5 Resin poliester

Resin Polyester merupakan jenis resin termoset atau lebih populernya sering disebut polyester. Resin ini berupa cairan dengan viskositas yang relatif rendah, mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan seperti banyak resin termoset lainnya. (Hendriwan Fahmi,et all., 2011)

Resin polyester terbagi menjadi beberapa jenis antara lain : 1. Polyester (Orthophtalic)

Merupakan salah satu tipe resin yang memiliki daya tahan yang baik terhadap proses korosi air laut dan reaksi kimia.

2. Polyester (Isophtalic)

Sifat resin ini memiliki daya tahan yang baik terhadap panas dan larutan asam, memiliki kekerasan yang lebih tinggi, serta kemampuan menahan resapan air (abesion) yang lebih baik bila dibandingkan dengan resin tipe Orthophtalic.

2.3.5.1 Kelebihan dan kekurangan resin

Jenis polimer yang sering dipakai adalah resin polyester yang memiliki kelebihan-kelebihan: ringan, mudah dibentuk, tahan korosi dan murah. Tetapi polyester juga memiliki kekurangan karena sifat dasarnya kaku dan rapuh sehingga sifat mekaniknya lemah terutama ketahanan terhadap uji impact.

2.3.6 Serat

Serat adalah jenis bahan yang berupa potongan-potongan komponen yang membentuk jaringan memanjang yang utuh. Jenis-jenis serat berdasarkan asalnya dibedakan menjadi dua yaitu serat alami dan serat buatan atau sintetis. Serat yang paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah serat pada kain. Manusia sendiri telah menggunakan serat dalam banyak hal antar lain untuk membuaat benang, kain atau kertas.

(31)

Serat dapat digolongan menjadi dua jenis yaitu 1. Serat alam

Serat alam adalah serat yang dihasilkan oleh tanaman, hewan, dan proses geologis. Serat jenis ini sangat ramah lingkungan karena dapat mengalami pelapukan.

2. Serat buatan atau sintetis

Serat sintetis terbuat dari bahan pertokimia. Sarat buatan terbentuk dari polimer-polimer yang berasal dari alam maupun polimer-polimer buatan yang dibuat dengan cara kopolimeran senyawa-senyawa kimia.cara pembuatan serat ini menggunakan cairan yang disemprotkan melalui lubang-lubang kecil. Salah satu yang termasuk serat buatan atasu sintetis adalah serat fiber atau fiber glass.

2.3.6.1 Serat Glass

Serat glass adalah bahan yang tidak mudah terbakar,serat jenis ini biasanya digunakan sebagai penguat matik jenis polimer. Serat mempunyai karakteristik yang berbeda antara satu dengan yang lain. Pada penggunaannya serat glass disesuaikan dengan sifat atau karakteristik yang dimilikinya. Keunggulan serat glass terletak pada rasio harga dan performance yaitu biaya produksi rendah, proses produksi sederhana. Serat glass banyak digunakan di industri-industri otomotif seperti pada panel-panel bodi kendaraan, bahkan pada kendaraan roda dua seluruh bodi terbuat dari komposit yang berpenguat serat glass.

Serat gelas terbagi menjadi 3 jenis antara lain sebagai berikut ; serat E-glass, serat C-glass dan serat S- glass (Istanto, 2006). Sifat - sifat serat gelas dapat dilihat pada tabel 2.4.

(32)

2.4 Rumus-rumus Perhitungan

2.4.1 Energi dan Daya Angin

Energi angin merupakan sumber daya alam yang terbarukan yang memiliki jumlah tidak terbatas di sekitar permukaan bumi. Energi angin adalah energi yang terkandung pada massa udara yang bergerak. Energi angin berasal dari energi matahari. Pemanasan bumi oleh sinar matahari menyebabkan perbedaan massa jenis (ρ) pada udara. Perbedaan massa jenis ini menyebabkan perbedaan tekanan pada udara sehingga akan terjadi aliran fluida dan menghasilkan angin. Kondisi aliran angin dipengaruhi oleh medan atau permukaan bumi yang dilalui oleh aliran angin dan perbedaan temperatur permukaan bumi. Energy yang terdapat di angin adalah energy kinetic, energy ini dapat dituliskan dalam peramaan berikut:

= (1)

dimana

E adalah energy kinetic (joule)

madalah massa angin (kg)

vadalah kecepatan angin (m/s)

Daya merupakan energi per satuan waktu, maka dari persamaan di atas dapat dituliskan:

(2) dimana

Pinadalah daya yang dihasilkan angin, j/s (watt) .

̇adalah massa udara yang mengalir persatuan waktu (kg/detik)

vadalah kecepatan angin (m/detik).

Massa udara yang mengalir per satuan waktu adalah:

̇ = (3)

dimana

̇adalah massa jenis udara (1,18kg/m3)

(33)

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

= ( ) (4)

2.4.2 Daya Mekanis

Daya mekanis adalah daya yang dihasilkan kincir angin dengan cara mengkonfersikan energi kinetik menjadi energi mekanik.

Daya mekanis dapat ditulis dengan persamaan berikut:

= (5)

dimana

Tadalah torsi (Nm)

ωadalah kecepatan sudut (rad/s)

Sedangkan persamaan dari kecepat sudut didapat dari

= . (6)

dimana

ω adalah kecepatan sudut (rad/s) n adalah petaran poros (rpm)

Dengan demikian daya mekanik dapat dinyatakan dengan persamaan:

= . (7)

dimana

PTadalah daya yang dihasilkan kincir angin (watt)

nadalah putaran poros (rpm)

2.4.3 Daya Listrik

Daya listrik adalah daya yang dihasilkan oleh putaran generator Daya listrik dapat ditulis dengan persamaan berikut

(34)

dimana

PLadalah daya listrik (Watt) V adalah teganggan (Volt)

I adalah arus yang mengalir pada beban (Ampere)

2.4.4 Koefisien Daya

Koefisien daya (Cp) adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh kincir dengan daya yang disediakan oleh angin. Hukum Betz mengatakan bahwa tidak akan pernah ada kincir angin yang dapat mengkonversi energi kinetik angin kedalam bentuk energi yang menggerakan rotor lebih dari 16/27 (59,3%). Batasan tersebut mengacu pada bentuk kincir angin bukan hubungan ketidak efisienan pada generator

Gambar 2.8 Grafik hubungan Cp dan tsr

(35)

Persamaan dari Koefisien daya adalah:

= 100% (9)

dimana

CPadalah koefisien daya

Poutadalah daya yang dihasilkan kincir (watt)

Pinadalah daya yang dihasilkan oleh angin (watt)

2.4.5 Torsi

Torsi adalah gaya yang bekerja pada poros yang dihasilkan oleh gaya dorong pada sumbu turbin kincir, dimana gaya dorong ini memiliki jarak terhadap sumbu poros yang berputar, dengan persamaan berikut:

= . (10)

dimana

Tadalah torsi yang dihasilkan dari putaran poros (Nm)

radalah jarak yang ditempuh (m)

Fadalah gaya (N)

2.4.6 Tip Speed Ratio

Tip Speed Ratio (tsr) adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu Turbin angin yang berputar dengan kecepatan angin

= (11)

dimana

Vtadalah kecepatan ujung sudu vadalah kecepatan angin (m/s)

Persamaan dari kecepatn ujung sudu yaitu:

(36)

dimana

adalah kecepaan ujung sudu adalah kecepat sudut (rad/s)

r adalah jari-jari kincir (m)

Dari persamaan (11) dan (12) makatsrdapat dirumuskan sebagai berikut

= . .

. (13)

dimana

radalah jari-jari kincir angin (m)

nadalah putaran poros (rpm)

vadalah kecepatan angin (m/s)

2.5 Tinjauan Pustaka

Ada beberapa tinjauan pustaka yang menjadi contoh atau ukuran dalam penelitian yang akan dilakukan. Tinjaun pustaka yang dipilih sebagai ukuran dalam penelitian ini dilihat dari performa kiincir angin yang telah diteliti sebelum nya.

Penelitian kincir angin jenis propeler bersirip yang dipakai petani garam di pesisir pantai utara Jawa menunjukkan bahwa sudut sirip pada sudu sangat berpengaruh terhadap karakteristik kincir. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai Cp maksimum 21% pada kincir plat datar bersirip dengan sudut kemiringan 100. Karakteristik kincir pada variasi sudut sirip antara 100 sampai dengan 400 menunjukkan bahwa prestasi kincir mengalami penurunan seiring bertambahnya sudut kemiringan sirip sudu baik nilai efisiensi atau koefisien daya,Cpdan putaran poros yang dihasilkan, 819 rpm (sudut sirip 100, tanpa beban) dan terendah 473 rpm (sudut sirip 400, tanpa beban) pada kecepatan angin sekitar 8,5 m/detik, tetapi torsi mengalami kenaikan seiring bertambahnya sudut sirip sudu pada kecepatan angin yang sama. Kincir model propeler plat datar bersirip mempunyai prestasi sangat baik jika sudut sirip antara 100 – 200. (Doody Purwadianto, 2013)

Telah berhasil dibuat kincir angin propeler tiga sudu menggunakan variasi sudut sektor lingkaran pada pangkal sudu kincir dengan pembagian sudut 70˚, 80˚

(37)

dan 90˚ berbahan dasar kayu jenis tripleks (plywood) dengan diameter sudu kincir yaitu 80 cm. Kincir angin dengan sudut potong sudu 70° menghasilkan koefisien daya maksimal 30% pada tip speed ratio 2,8. Kincir angin dengan sudut potong sudu 80° menghasilkan koefisien daya maksimal 23% pada tip speed ratio 2,1. Kincir angin dengan sudut potong sudu 90° menghasilkan koefisien daya maksimal 27% pada tip speed ratio 2,4. Kincir angin dengan sudut potong 70˚ menghasilkan koefisien daya dan tip speed ratio paling tinggi dibandingkan variasi sudut potong sudu 80˚ dan 90˚ yaitu dengan koefisien daya maksimal 30% pada tipspeed ratio2,8. (Yulius hendra F, P., 2015)

(38)

21 BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tahap penelitian

Langkah penelitian ini meliputi perencanaan kincir hingga analisis data. Langkah kerja dalam penelitian ini dibuat dalam bentuk diagaram alir seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.1

Gambar 3.1 Diagram alir metode penelitian turbin angin Mulai

Perancangan kincir angin propeler tiga sudu

Pembuatan kincir angin sumb horizontal tiga sudu berbahan komposit,berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m pada jarak 0,19 m.

Pengambilan data, untuk mengetahui kecepatan putaran kincir, kecepatan angin, dan data pembebanan dengan lampu pada kincir angin

Pengolahan data untuk mencari Cp mekanis dan Cp listrik pda TSR optimal, daya output mekanis dan daya output listrik pada torsi ,dan putaran poros.

torsi

Analisa serta pembahasan data dan pembuatan laporan

(39)

Terdapat tiga tahap metode untuk melakukan penelitia antara lain sebagai berikut;

1. Penelitian kepustakaan

Penelitian kepustakaan dilakukan dengan membaca literatur-literatur yang berhubungan dengan penulisan tugas akhir serta kebenarannya dapat dipertanggung jawabkan .

2. Pembuatan alat

Pembuatan alat uji turbin angin sumbu horizontal tiper propeller dilakukan di laboratorium konversi energ Universitas Sanata Dharma, Jogjakarta. Kincir angin yang sudah jadi dan siap dipasang padawind tunnel.

3. Pengamatan dan pengambilan data

Metode ini dilakukan dengan cara mengamati secara langsung saat kincir angin terpasang di wind tunnel dalam kondisi berputar dengan bantuan blower yang menghembuskan angin, terhubung dengan motor listrik sebagai penggeraknya dan dalam pengamatan tersebut disertakan ppengambilan data yang diperlukan dalam pengolahan data tugas akhir.

3.2 Alat dan Bahan

Alat-alat dan bahan-bahhan sebagai pendukung dalam penelitian tugas akhir adalah sebagai berikut:

(40)

1. Sudu kincir angin

Sudu kincir angin berfungsi untuk menangkap angin yang datang melintasi kincir. Matrial yang dipakai adalah komposit memiliki diameter 1 m. Diameter dari sudu kincir angin tersebut menentukan daerah sapuan angin yang diterima dariwind tunnel.

Gambar 3.2 Sudu turbin angin 2. Hup

Hup berfungsi sebagai dudukan untuk mengatur letak dan kemiringan sebuah sudu kincir angin. Matrial yang digunakan adalah besi berdiameter 0,15 m dan memiliki lubang baut di sisi-sisinya yang berfungsi untuk meletakan sudu. Posisi atau jumlah sudu dapat ditentukan sesuai kebutuhan yang diperlukan untuk pengambilan data.

(41)

Gambar 3.3 Hup kincir angin 3. Poros

Alat yang berfungsi untuk menopang kincir saat berputar dan juga sebagai pusat putaran turbin. Selain fungsi di atas, poros juga berfungsi untuk mentransmisikan putaran kincir ke generator.

4. Fan blower

Fan blower berfungsi sebagai sumber angin. Suber angin tersebut didapat dari putaran sudu pada fan blower yang terhubung dengan motor listrik yang memiliki power sebesar 15 Hp sebagai penggerakfan blowertersebut.

(42)

Gambar 3.4 Fan blower

5. Anemometer

Fungsi dari annemoter tersebut sebagai alat ukur untuk menentukan kecepatan angin yang dibutuhkan dalam pengambilan data. Anemometer diletakan di depan rumah kincir hal ini dilakukan untuk mengetahui angin yang dihembuskan oleh wind tunnel saat pengambilan data berlangsung. Anemometer memiliki dua komponen utama, yaitu sensor elektronik yang diletakan didepan rumah kincir dan modul digital yang berfungsi untuk menerjemahkan data dari sensor elektronik yang kemudian ditampilkan pada layar.

(43)

Gambar 3.5 Anemometer 6. Tachometer

Tachometer berfungsi untuk mengukur kecepatan putaran poros turbin angin sumbu horizontal yang dinyatakan dalam satuan rpm. Jenis tachometer yang digunakan dalam pengambilan data tugas akhir adalah digital light tachometer. Prinsip kerja dari tachometer adalah memantulkan sinar infrared kereflector yang dipasang pada generator kincir angin.

(44)

7 Neraca pegas

Neraca pegas digunakan untuk mengetahui beban yang dihasilkan generator saat kincir angin sumbu horizontal berputar. Neraca pegas diletakan dilengan ayun generator dengan panjang lengan 27,5 cm. Neraca pegas yang digunakan dalam pengambilan data tugas akhir adalah neraca pegas digital. Pemilihan neraca pegas digital tersebut bertujuan untuk memudahan pengambilan dat dalam tugas akhir.

(45)

7. Volt meter

Voltmeter berfungsi untuk mengukur tegangan yang dihasilkan kincr angin.

Gambar 3.8 Voltmeter 8. Multimeter

Multimeter digunakan untuk mengukur arus listrik yang dihasilkan kincir angin sumbu horizontal. Multimeter terhubung secara seri ke lampu pembebanan dan batas ukur yang digunakan adalah 10A.

(46)

9. Lampu beban

Beban yang digunakan dalam pengambilan data tugas akhir adalah lampu. Lampu yang digunakan dalam pembebanan adalah lampu 75 Watt, 60 Watt, 40 Watt, dan 25 Watt. Jumlah lampu ditentukan sesuai dengan kebutuhan dan dilihat dari rpm dan torsi yang dihasilkan oleh kincir angin sumbu horizontal. Pemberian beban pada kincir angin sumbu horizontal bertujuan untuk mengetahui performa dan daya maksimal yang dihasilkan oleh kincir angin sumbu horizontal dengan masing masing variasinya.

3.3 Langkah-langkah Pembuatan Sudu

Proses pembuatan cetakan sudu kincir angin sumbu horizontal dari pipa, pipa yang digunakan berukuran 8 in dengan jenis PVC AW. Kemudian memotong pipa yang sudah ditentukan ukuran dan bentuknya menggunakan gerinda. Setelah pipa terpotong sesuai sengan ukuran dan bentuknya langkah selanjutnya mengaluskan dan membuat radius pada pipa yang telah terpotong tersebut.

(47)

1. Proses pembuatan matrik komposit,yaitu mencampurkan resin dan katalis dengan perbandingan yang digunakan adalah 70% untuk resin dan 30% katalis.

Gambar 3.11 Pembuatan matrik komposit

2. Proses pembuatan sudu kincir angin sumbu horizontal dari komposit. Sebelum melakukan pencetakan, terlebih dahulu dilkukan pelapisan pada profil paralon dengan menggunakan alumunium foil. Hal ini dilakukan untuk mencegah merekatnya resin pada cetakan saat melakukan proses pencetakan sudu. Selanjutnya melapisi cetakan dengan matrik dan reinforcement. Lapisan pertama yaitu resin sebanyak satu lapis, selanjutnya lapisan pertama ditimpa dengan serta fiber sebagai reinforcement sebanyak satu lembar. Langkah tersebut dilakukan sebanyak 7 kali proses selanjutnya adalah proses pengeringan sudu dengan cara diletakan pada suhu kamar selam 15-20 menit. Proes tersebut dilakukan berulang hingga mendapat 3 buah jumbah sudu.

(48)

Gambar 3.12 Pelapisan cetakan

Gambar 3.13 Penuangan resin

Gambar 3.14 Peletakan serat fiber

(49)

3. Proses penyelesaian atau finishing pembuatan sudu. Setelah semua sudu kering dan keras, langkah selanjutnya adalah merapikan hasil cetakan komposit agar sesuai dengan ukuran dan bentuk sudu yang dibutuhkan, langakah ini dilakukan dengan menggunakan bantuan gerinda untuk mengaluskan permukaan sudu, membentuk radius dan merapikan setiap sisi sudu. Proses selanjutnya adalah melakukan pelubangan pada sudu dengan jarak dan ukuran yang telah ditentukan, langakah ini dilakukan untuk membuat dudukan sudu pada hup. Tahap finishing terakhir dari pembuatan sudu adalah melakukan pengecatan pada sudu . pada percobaan ini warna yang dipilih dalam pengecatan adalah warna hijau karmelon.

(50)

Gambar 3.17 Penghalusan sudu

Gambar 3.18 Pengeboran sudu

(51)

Gamabar 3.20 Sudu kincir angin berbahan komposit

3.4 LANGKAH-LANGKAH PENELITIAN

Langkah penelitian dalam pengujian kincir angin ini, antar lain sebagai berikut; 1. Memasang sudu pada kincir angin yang akan di uji pada hup rotor

2. Memasang neraca pegas pada besi yang sudah terhubung dengan generator. Kemudian mengaitakan neraca pegas pada rumah kincir menggunakan kawat.

3. Merangkai rangkian listrik yang akan digunakan pada pengujian ini dengan menghubungkan lampu pembebanan dan suber tegangan (output generator) secara seri. Kemudian menghubungkan voltmeter dengan sumber tegangan secara pararel dan multimeter dengan pembebanan secara seri. Skema pembebanan rangkain listrik pada pengujian ini ditunjukan pada gambar 3.21.

(52)

Gambar 3.21 Skema pembeban

4. Menyalakan fan blower dan mencari variasi kecepatan angin yang ditentukan menggukan anemometer. Setelah mendapat variasi angin yang diinginkan selanjutnya memindahkan rumah kincir sesuai dengan posisi tersebut.

5. Menempatkan anemometer pada tiang penyangga didepan rumah kincir dan dipinggir rotor. Hal ini dilakukan untuk mengetahui kecepatan angin saat melakukan pengambilan data.

6. Setelah alat uji terpasang dan sudu kincir terpasang pada hup maka pengujian siap dilakukan

7. Untuk pengambilan data kecepatan putar poros menggunakan tachometer dengan cara meletakkan tachometer tegak lurus dengan generator yang telah ditempel isolasi hitam agar tachometer dapat menbaca kecepatan putaran poros.

(53)

8. Untuk data kecepatan angin diambil dari hasil yang tertera pada layar anemometer

9. Data gaya torsi diambil dari angka yang tertera pada neraca pegas dengan satuan massa yang tertera pada layar neraca pegas adalah kilogram.

(54)

BAB IV

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Penelitian

Berikut ini adalah data hasil penelitian kincir angin sumbu horizontal berbahan komposit dengan kecepatan 7,3 m/s. Pembebanan dalam penelitian ini menggunakan lampu bohlam sebanyak dua belas buah, data dalam penelitian ini dapat dilihat di tabel 4.1

Tabel 4.1 Data penelitian kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m.

Beban Kecepatan Angin Kecepatan Putar Poros

Massa Tegangan Arus

[ m/s ] [ rpm ] [ kg ] [ V ] [ A ] 0

7,3

860 0,09 59,1 0

1 831 0,13 57,2 0,16

2 806 0,17 54,8 0,31

3 794 0,21 53,5 0,45

4 767 0,25 52 0,6

5 732 0,28 49,7 0,74

6 708 0,31 47,4 0,88

7 687 0,34 45,7 1

8 657 0,37 43,1 1,1

9 599 0,39 40,9 1,2

10 543 0,41 38,9 1,31

11 516 0,43 36 1,39

(55)

Setelah pengambilan data untuk kecepatan angin 7,3 m/s sudah selesai dan lengkap, selanjutnya dilakukan pengambilan data untuk vareasi angin 8,4 m/s. dari penelitian ini didapat 15 data dengan jublah pembeban 14 lampu bohlam. Data penelitan kecepatan angin 8 m/s dapat dilihat ditabel 4.2

Tabel 4.2 Data penelitian kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m.

Beban

Kecepatan Angin

Kecepatan

Putar Poros Massa Tegangan Arus [ m/s ] [ rpm ] [ kg ] [ V ] [ A ] 0

8,4

969 0,11 64,8 0

1 934 0,15 62,1 0,17

2 913 0,19 61,2 0,33

3 898 0,23 60,4 0,49

4 886 0,27 58,6 0,63

5 859 0,3 56,5 0,77

6 810 0,32 52,4 0,9

7 758 0,35 49,1 1,04

8 720 0,38 46,7 1,15

9 676 0,4 44,6 1,28

10 646 0,42 42,1 1,39

11 613 0,44 39,7 1,45

12 582 0,46 384 1,52

13 542 0,48 36 16

(56)

Untuk kecepatan angin 9,4 m/s didapat 18 data dengan menggunakan 17 lampu pembebanan. Data penelitan ini dapat dilihat di tambel 4.3

Tabel 4.3 Data penelitian kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m.

Beban Kecepatan Angin Kecepatan Putar Poros

Massa Voltmeter Amperemeter

[ m/s ] [ rpm ] [ kg ] [ V ] [ A ] 0

9,4

1012 0,11 68,5 0

1 995 0,15 65,8 0,17

2 980 0,19 64,5 0,34

3 971 0,23 62,9 0,5

4 928 0,27 61,6 0,66

5 900 0,3 58,8 0,8

6 880 0,33 56,2 0,95

7 852 0,36 55,2 1,1

8 822 0,39 53,5 1,22

9 798 0,42 50,8 1,31

10 764 0,44 48,2 1,41

11 746 0,46 47,4 1,5

12 727 0,48 45,5 1,61

13 693 0,5 43,9 1,69

14 677 0,52 41,7 1,73

15 645 0,54 40,2 1,81

16 609 0,56 37,9 1,91

(57)

4.2 Pengolahan Data dan Pehitungan

Pengolahan data menggunakan berbagai asumsi untuk mempermudah dalam proses perhitungan, asumsi itu antara lain percepatan gravitasi bumi (9,81 m/s2) dan massa jenis udara (1,18 kg/m3).

Sebagai contoh perhitungan diambil data dari beban 1 pada kecepatan angin 7,3 m/s. data tersebut meliputi kecepatan angin, kecepatan putar poros, massa yang bekerja, serta tenaga dan arus yang dihasilkan generator.

Untuk mengetahui daya yang dihasilkan oleh angin dapat dicari dengan menggunakan persamaan (4) pada subbab 2.4.1

dengan;

PA adalah daya yang dihasilkan oleh angin (watt) ρadalah densitas udara (kg/m3) A adalah luas daerah sapuan angin (m3)

V adalah kecepatan angin (m/detik)

maka dengan diameter kincir angin 100 cm densitas udara sebesar 1,18 kg/m3, dan kecepatan angin 7,3 m/s diperoleh daya yang dihasilkan angin sebesar

Jadi daya yang dihasilkan oleh angin sebesar 177,995 watt

Untuk mengetahui torsi yang bekerja pada kecepatan angin 7,24 m/s dapat dicari menggunakan persamaan (10) pada sub bab 2.4.5

(58)

dimana

T adalah torsi (Nm)

F adalah gaya yang bekerja pada sudu (N)

r adalah jarak yang tegak lurus terhadap gaya dari pusat poros (m)

Maka dengan massa yang bekerja sebesar 0,13 kg dan panjang lengan ayun yang tegak lurus dengan pusat poros 27,5 cm diperoleh torsi sebesar

⁄

Jadi torsi yang dihasilkan oleh kincir angin sebesar 0,351 Nm

Dari nilai torsi yang didapat, maka kita dapat mengetahui daya mekanis yang dihasilkan oleh kincir angin dengan menggunakan persamaan (7) pada sumbab 2.4.2

dengan;

PT adalah daya mekanis yang dihasilkan kincir angin (watt)

T adalah torsi (Nm)

n adalah putaran poros (rpm)

dengan diketahui torsi yang bekerja sebesar 0,351 Nm dan kecepatan putar poros sebesar 831 diperoleh daya mekanis sebesar

Jadi daya mekanis yang dihasilkan oleh kincir angain sebesar 30,519 watt Untuk mengetahui daya listrik yang dihasilkan oleh generator dapat dicari menggunakan persamaan (8) pada subbab 2.4.3 yaitu

(59)

dengan;

PL adalah daya listrik yang dihasilkan generator (watt) V adalah tegangan yang dihasilkan generator (volt) I adalah arus yang dihasilkan beban (ampere)

Dengan tegangan yang dihasilkan generator sebesar 57,2 volt dan arus yang mengalir pada beban sebesar 0,16 ampere, dapat diketahui daya listrik sebesar;

Jadi daya listrik yang dihasilkan generator sebesar 9,152 watt

Untuk mengetahui koefisien daya dari perbandingan daya mekanis yang dihasilkan kincir dengan daya yang dihasilkan angin data dicari dengan menggunakan persamaan (9) pada subbab 2.4.4 yaitu

dengan;

Cp adalah Coefficient of Power, koefisien daya (%) PT adalah daya mekanis yang dihasilkan turbin (watt) PA adalah daya yang dihasilkan angin (watt)

Maka dengan diketahui daya mekanis yang dihasilkan kincir sebesar 30,519 watt dan daya yang dihasilkan angin sebesar 177,995 watt, diperoleh koefisien daya sebesar;

Jadi koefisien daya dari perbandingan daya mekanis yang dihasilkan kincir dengan daya yang dihasilkan oleh angin sebesar 17,1462%

(60)

Untuk mengetahui koefisien daya dari perbanding daya listik yang dihasilkan generator dengan daya yang dihasilkan angin dapat dicari dengan menggunakan persamaan (9) pada subbab 2.4.4

dengan,

Cp adalah coefficient of power, koefisien daya (%) PL adalah listrik yang dihasilkan oleh generator (watt) PA adalah daya yang dihasilkan oleh angin (watt)

Maka dengan diketahui daya daya listrik yang dihasilkan generator sebesar 9,152 watt dan daya yang dihasilkan angin sebesar 177,995 watt diperoleh koefisien daya listrik sebesar;

Jadi koefisien daya dari perbandingan daya listrik yang dihasilkan kincir dengan daya yang dihasilkan oleh angin sebesar 5,152%

Untuk mengetahui besarnya tip speed ratio dapat dicari menggunakan persamaan (13) pada subbab 2.4.6

dimana

r adalah jari jari turbin angin n adalah putaran poros v adalah kecepatan angin

dengan kecepatan angin 7,3 m/s ,jari-jari kincir 50 cm dan kecepatan putar poros 831, maka didapat tip speed ratio sebesar;

(61)

_⁄

4.3 Hasil Perhitungan

Pengujian kincir angin sumbu horizontal bahan komposit jenis propeller tiga sudu diperoleh data-data yang dapat dilihat di tabel 4.4 , 4.5 dan 4.6

Tabel 4.4 Data perhitungan kecepatan angin 7,3 m/s kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19

Beban

Daya Angin Daya mekanis

Daya

Listrik Torsi

TSR

CP (mekanis)

CP (listrik) [ watt ] [ watt ] [ watt ] [ Nm

]

[%] (%)

0 177.995 21.866 0 0.243 6.1945 12.2847 0 1 177.995 30.519 9.152 0.351 5.9856 17.1462 5.1417 2 177.995 38.709 16.988 0.459 5.8056 21.7474 9.5441 3 177.995 47.105 24.075 0.567 5.7191 26.4644 13.5257 4 177.995 54.171 31.2 0.674 5.5247 30.4340 17.5286 5 177.995 57.903 36.778 0.755 5.2726 32.5306 20.6624 6 177.995 62.005 41.712 0.836 5.0997 34.8352 23.4344 7 177.995 65.988 45.7 0.917 4.9484 37.0731 25.6749 8 177.995 68.675 47.41 0.998 4.7323 38.5825 26.6356 9 177.995 65.997 49.08 1.052 4.3146 37.0778 27.5738 10 177.995 62.895 50.959 1.106 3.9112 35.3351 28.6295 11 177.995 62.683 50.04 1.160 3.7167 35.2161 28.1132 12 177.995 60.411 46.434 1.187 3.5006 33.9400 26.0873

(62)

Tabel 4.5 Data perhitungan kecepatan 8,4 m/s kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 beban Daya Angin Daya Kincir Daya

Listrik Torsi TSR

CP (mekanis)

CP (listrik) [ watt ] [ watt ] [ watt ] [ Nm ] [%] [%]

0 274.650 30.112 0 0.297 6.0401 10.9639 0 1 274.650 39.579 10.557 0.405 5.8219 14.4108 3.8438 2 274.650 49.007 20.196 0.513 5.6910 17.8433 7.3534 3 274.650 58.349 29.596 0.620 5.5975 21.2449 10.7759 4 274.650 67.581 36.918 0.728 5.5227 24.6064 13.4418 5 274.650 72.802 43.505 0.809 5.3544 26.5073 15.8402 6 274.650 73.226 47.16 0.863 5.0490 26.6616 17.1709 7 274.650 74.949 51.064 0.944 4.7249 27.2890 18.5924 8 274.650 77.294 53.705 1.025 4.4880 28.1428 19.5540 9 274.650 76.390 57.088 1.079 4.2137 27.8136 20.7857 10 274.650 76.650 58.519 1.133 4.0267 27.9082 21.3067 11 274.650 76.198 57.565 1.187 3.8210 27.7437 20.9594 12 274.650 75.633 58.368 1.241 3.6278 27.5379 21.2518 13 274.650 73.497 57.6 1.295 3.3785 26.7603 20.9721 14 274.650 69.429 55.242 1.295 3.1915 25.2791 20.1136

Tabel 4.6 Data perhitungan kecepatan angin 9,4 m/s kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m.

beban Daya Angin Daya Kincir Daya Listrik Torsi TSR CP (mekanis) CP (listrik) [ watt ] [ watt ] [ watt ] [ Nm ] [%] [%]

(63)

0 380.800 31.449 0 0.297 5.6571 8.2586 0 1 380.800 42.164 11.186 0.405 5.5621 11.0725 2.9375 2 380.800 52.603 21.93 0.513 5.4782 13.8138 5.7589 3 380.800 63.092 31.45 0.620 5.4279 16.5684 8.2589 4 380.800 70.785 40.656 0.728 5.1875 18.5885 10.6765 5 380.800 76.277 47.04 0.809 5.0310 20.0307 12.3529 6 380.800 82.040 53.39 0.890 4.9192 21.5442 14.0205 7 380.800 86.651 60.72 0.971 4.7627 22.7549 15.9454 8 380.800 90.566 65.27 1.052 4.5950 23.7832 17.1402 9 380.800 94.685 66.548 1.133 4.4608 24.8648 17.4758 10 380.800 94.968 67.962 1.187 4.2708 24.9390 17.8472 11 380.800 96.945 71.1 1.241 4.1702 25.4583 18.6712 12 380.800 98.584 73.255 1.295 4.0639 25.8886 19.2371 13 380.800 97.889 74.191 1.349 3.8739 25.7061 19.4829 14 380.800 99.454 72.141 1.403 3.7844 26.1171 18.9446 15 380.800 98.397 72.762 1.457 3.6056 25.8397 19.1077 16 380.800 96.346 72.389 1.511 3.4043 25.3011 19.0097 17 380.800 96.183 67.07 1.565 3.2813 25.2580 17.6129

4.4 Grafik hasil perhitungan

Pengolahan data yang dilakukan pada subbab 4.2 dan 4.3 didapatkan hasil grafik. Grafik-grafik hubungan tersebut antara lain garfik hubungan koefisien daya mekanis dengan tip speed ratio untuk ketiga variasi kecepatan angin, grafik hubungan koefisien daya listrik dengan tip speed ratio untuk ketiga variasi kecepatan angin, grafik hubungan torsi dengan kecepatan putar poros untuk ketiga variasi kecepatan angin dan grafik hubungan antara daya output dengan kecepatan putar poros untuk tiap variasi kecepatan angin.

(64)

Gambar 4.1 Gafik hubungan antara Cp mekanis dengan tsr kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan

jarak dari pusat poros 0,19 m.

Dari grafik pada gambar 4.1 dapat dilihat bahwa kecepatan angin 7,3 m/s memiliki koefisien daya lebih besar dari variasi kecepatan angin lainnya. Dengan persamaan yang tertera pada grafik dapat diketahui cp maksimum pada tsr optimal. Sebagai contoh digunakan persamaan pada kecepatan angin 7,3 m/s. Persamaan pada variasi kecepatan angin 7,3 m/s sebagai berikut

Dengan menggunakan analisis matematis dicari

Setelah nilai tsr optimal diketahui selanjutnya dapat mengetahui Cp maksimal dengan cara mensubtitusikan tsr kedalam persamaan diatas, hasil dari Cp maksimal adalah sebagai berikut;

Cp = -8.172tsr2_{+ 71.91tsr- 119.2}

Cp= -4.984tsr2_{+ 42.12tsr - 59.57}

Cp = -5.207tsr2_{+ 40.63tsr- 52.86}

0 6 12 18 24 30 36 42

0 1 2 3 4 5 6 7

)

TSR

KECEPATAN ANGIN 7,3 M/S

KECEPATAN ANGIN 8,4 M/S

(65)

Dari contoh perhitungan di atas didapat Cp maksiamal padatrs optimal untuk masing -masing variasi kecepatan angin. Untuk kecepatan angin 7,3 m/s didapat Cp maksimalnya sebesar 38,99408%pada tsr optimal 4,39978, pada kecepatan angin 8,4 m/s cp maksimal sebesar 29,419% pada tsr optimal 4,225, dan untuk variasi kecepatan angin rata-rata 9,4 m/s didapat cp maksimal sebesar 26,398% pada trs optimal 3,901.

Hasil yang didapat dari persamaan ketiga variasi diatas dapat diketahui bahwa untuk variasi kecapatan angin 7,3 m/s memiliki efesiensi lebih baik dari kedua variasi lainnya. Hal ini dikarenakan variasi angin kecepatan 7,3 m/s memiliki perbandingan antara daya output dan daya input lebih rendah dari kedua variasi angin lainnya.

(66)

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara Cp listrik dengan tsr kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan

jarak dari pusat poros 0,19 m.

Dari grafik pada gambar 4.2dapat dilihat bahwa kecepatan angin 7,3 m/s memiliki koefisien daya lebih besar dari variasi kecepatan angin lainnya. Dengan persamaan yang tertera pada grafik dapat diketahui Cp maksimum pada tsr optimal. Sebagai contoh digunakan persaan pada variasi kecepatan angin 7,3 m/s. persamaan pada variasi kecepatan angin 7,3 m/s sebagai berikut

Dengan menggunakan analisis matematis dicari t

Cp = -7.223tsr2_{+ 60.52tsr - 97.52}

Cp= -4.785tsr2_{+ 38.10tsr- 53.81}

Cp= -5.758tsr2_{+ 44.93tsr - 68.03}

0 4 8 12 16 20 24 28 32

0 1 2 3 4 5 6 7

(

)

TSR

KECEPATAN ANGIN 7,3M/S

KECEPATAN ANGIN 8,4 M/S

(67)

Setelah nilai trs optimal diketahui selanjutnya dapat mengetahui Cp maksimal dengan cara mensubtitusikan tsr kedalam persamaan diatas, hasil dari Cp maksimal adalah sebagai berikut;

Dari contoh perhitungan di atas didapat Cp maksiamal pada trs optimal untuk masing masing variasi kecepatan angin. Untuk kecepatan angin 7,3 m/s didapat Cp maksimalnya sebesar 29,251% pada tsr optimal 44,189, pada kecepatan angin 8,4 m/s Cp maksimal sebesar 22,031% pada tsr optimal 3,981, dan untuk kecepatan angin 9,4 m/s didapat Cp maksimal sebesar 19,6197% pada trs optimal 3,901.

Hasil yang didapat dari persamaan ketiga variasi diatas dapat diketahui bahwa untuk kecapatan angin 7,3 m/s memiliki efesiensi lebih baik dari kedua variasi lainnya. Hal ini dikarenakan variasi angin kecepatan 7,3 m/s memiliki perbandingan antara daya output dan daya input lebih rendah dari kedua variasi angin lainnya.

(68)

Gambar 4.3 Grafik hubungan kecepatan putar poros dengan torsi kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan

jarak dari pusat poros 0,19 m.

Gambar 4.3 memperlihakan bahwa setiap ada kenaikan torsi maka putaran poros akan turun hal ini disebabkan karena ada penambahan beban, saat beban ditambahkan maka akan terjadi peningkatan atau kenaikan torsi namun pristiwa ini memberi dapak terhadap putaran yang akitbanya akan mengalami penurunan rpm.

Setelah mendapat ketiga grafik di atas selanjutnya membuat grafik hubungan daya outpun dengan torsi. Pada bagian ini terdapat dua daya output yaitu daya mekanis dan daya litrik. Garfik hubungan antara daya output dengan torsi dibagi menjadi 3 grafik, hal ini dilakukan untuk mengetahui besaran daya puncak pada tiga variasi kecepatan angin. Grafik-grafik tersebut dapat dilihat pada gambar 4.4, gambar 4.5, dan gambar 4.6

0 200 400 600 800 1000 1200

0,0 0,5 1,0 1,5

p u tar an p o ro s (r p m ) Torsi (Nm)

KECEPATAN ANGIN 7,3 M/S

KECEPATAN ANGIN 8,4M/S

(69)

Gambar 4.4 Grafik hubungan antar daya output dan torsi untuk kecepatan angin 7,3 m/s kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1 m

dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m.

Dari tabel 4.4 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya dapat digunakan untuk membut grafik hubungan antara daya output dengan torsi. Pada gambar 4.4 menunjukan bahwa nilai daya output mengalami titik puncak padabeasaran torsi tertentu.

Untuk daya output mekanis mengahasilkan daya pada puncaknya sebesar 68,675 watt pada torsi sebesar 0,998 N.m sedangkan daya output listrik mengalami daya puncak pada besaran 50,952 watt pada torsi sebesar 1.106 N.m

0 10 20 30 40 50 60 70 80

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

d a y a ou tp u t(w a tt) torsi(Nm) daya nekanis daya listrik

(70)

Gabar 4.5 Grafik hubungan antara daya output dan torsi untuk kecepatan angin 8,4 m/s kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1 m

dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m.

Dari tabel 4.5 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya dapat digunakan untuk membut grafik hubungan antara daya output dengan torsi. Pada gambar 4.5 menunjukan bahwa nilai daya output mengalami titik puncak padabeasaran torsi tertentu.

Untuk daya output mekanis mengahasilkan daya pada puncaknya sebesar 77,294 watt pada torsi sebesar 1,025 N.m sedangkan daya output listrik mengalami daya puncak pada besaran 58,368 watt pada torsi sebesar 1.241 N.m.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0,0 0,5 1,0 1,5

d a y a ou tp u t(w a tt) torsi(Nm) daya mekanis daya listrik

(71)

Gabar 4.6 Grafik hubungan antara daya output dan torsi untuk kecepatan angin 9,4 m/s kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1 m

dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m.

Dari tabel 4.6 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya dapat digunakan untuk membut grafik hubungan antara daya output dengan torsi. Pada gambar 4.6 menunjukan bahwa nilai daya output mengalami titik puncak padabeasaran torsi tertentu.

Untuk daya output mekanis mengahasilkan daya pada puncaknya sebesar 99,454 watt pada torsi sebesar 1,403 N.m sedangkan daya output listrik mengalami daya puncak pada besaran 74,191 watt pada torsi sebesar 1,349 N.m.

0 20 40 60 80 100 120

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

d a y a ou tp u t(w a tt) torsi(Nm) daya mekanis daya listrik

(72)

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian Kincir angin sumbu horizontal berbahan komposit berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 cm dan jarak dari pusat sudu poros 0,19 cm dengan tiga kecepatan variasi angin yang sudah, maka dapat disimpulkan;

1. Kincir angin sumbu horizontal berbahan komposit berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 cm dan jarak dari pusat sudu poros 0,19 cm variasi kecepatan angin 7,3 m/s adalah kincir angin dengan daya output mekanis menghasikan tertinggi 68,5 watt dan menghasilkan torsi tertinggi 1 N.m sedangkan untuk daya output listiknya 50,9 watt dan menghasilkan torsi 1,1 N.m Untuk variasi kecepatan angin 8.4 m/s menghasilkan daya output mekanis sebesar 77,3 watt dan torsi tertingginya 1,02 N.m sedangkan untuk daya output listiknya sebesar 58,3 watt dan torsi yang dihasilkan sebesar 1,2 N.m. Untuk variasi kecepatan angin 9,4 m/s menghasilkan daya output mekanis sebesar 99,5 watt dan torsi tertingginya 1,4 N.m sedangkan untuk daya output listiknya sebesar 74,1 watt dan torsi yang dihasilkan sebesar 1,3 N.m. 2. Cp mekanis yang dihasilkan kincir angin subu horizontal tiga sudu dengan variasi kecepatan angin 7,3 m/s dapat menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 38% pada tsr optimal 4,3. Untuk variasi kecepatan angin 8,4 m/s didapat koefisien daya maksimal sebesar 29% pada tsr optimal sebesar 4,2 Sedangkan untuk variasi kecepatan angin 9,4 m/s didapat koefisien daya maksimal sebesar 27% Pada torsi optimal 3,9.

3. Koefisien daya listrik yang dihasilkan kincir angin subu horizontal tiga sudu dengan variasi kecepatan angin 7,3 m/s dapat menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 39% pada tsr optimal 44,2. Untuk variasi kecepatan angin dengan 8,4 m/s didapat koefisien daya maksimal sebesar 22% pada tsr

(73)

optimal sebesar 3,9 Sedangkan untuk variasi kecepatan angin 9,4 m/s didapat koefisien daya maksimal sebesar 19,% Pada torsi optimal 3,9.

5.2 Saran

Setelah melakukan penelitian penulis member beberapa saran yang dapat dijadikan perhatian untuk penelitian selanjutnya

1. Menambah variasi kecepatan angin lainnya sebagai perbandingan unjuk kerja kincir paling optimal.

2. Menambah sirip pada sudu untuk mendapatkan unjuk kerja yang paling optimal.

3. Menggunakan matrial lain dalam pembuatan sudu sebagai pembanding kincir angin yang diteliti.

4. Perlunya pemahaman dalam pemilihan matrial komposit yang akan digunakan sehingga didapatkan matrial komposit yang cocok dan kuat.

(74)

DAFTAR PUSTAKA

Aji, Riangga. 2011. Pengaruh VariasiTinggi Sudu TerhadapPerformansi

VerticalAxis WindTurbineJenis Savonius Type-U. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

Anonim, 2016,http://www.kincirangin.info/plta-gambar.php(diakses Mei 2016)

Anonim, 2016,http://www.xahart.blogspot.com(diakses 15 Mei 2016)

Anonim, 2016,http://www.pinterest.blogspot.com(diakes 15 Mei 2016)

Anonim, 2016,http://www.ecosources.info.com(diakses 15 Mei 2016)

Anonim, 2016,http://www.wind-work.com(diakses 15 Mei 2016)

Anonim, 2016,http://www.intechopen.com(diakses 15 Mei 2016)

Daryanto, Y. 2007.Kajian Potensi angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu. Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral, 2005. Pengelolaan Energi Nasional.

Dermawan, H. 2012. Perancangan Turbin Angin Savonius L Sumbu Vertikal.

Program Study Teknik Elektro,FT UMRAH.

Ginting, Soeripno J. 1993.Pemasangan dan Uji Coba Pemanfaatan Kincir Angin

Poros Horisontal.Lembaga Fisika Nasional LIPI,Bandung

P., Yulius Hendra F. 2015.Unjuk kerja kincir angin propeler tiga sudu berbahan dasar kayu berlapis pelat seng dengan sudu-sudu dari belahan dinding silinder. Skripsi, tidak diterbitkan. Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Purwadianto, Doddy. 2013. Pengaruh Posisi Sirip Sudu Terhadap Karakteristik

Kincir Angin Petani Garam Di Pantai Utara Jawa. Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XII (SNTTM XII) & Lomba Rancang Bangun Mesin.

Sari, Eka. 2012. Belanda Sang Negeri Kincir Angin,

(75)

LAMPIRAN

Lamp.1 Grafik hubungan koefisien daya mekanis dengan tip speed ratio untuk kecepatan angin 7,3 m/s torsi kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m

(76)

Lamp.2 Grafik hubungan koefisien daya mekanis dengan tip speed ratio untuk kecepatan angin 8,4 m/s torsi kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m

(77)

Lamp.3 Grafik hubungan koefisien daya mekanis dengan tip speed ratio untuk kecepatan angin 9,4 m/s torsi kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m

(78)

Lamp.4 Grafik hubungan koefisien daya listrik dengan tip speed ratio untuk kecepatan angin 7,3 m/s torsi kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m

(79)

Lamp.5 Grafik hubungan koefisien daya listrik dengan tip speed ratio untuk kecepatan angin 8,4 m/s torsi kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m

(80)

Lamp.6 Grafik hubungan koefisien daya listrik dengan tip speed ratio untuk kecepatan angin 9,4 m/s torsi kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m

(81)

Lamp.7 Grafik hubungan antara kecepatan putar poros dengan torsi untuk kecepatan angin 7,3 m/s torsi kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m

(82)

Lamp.8 Grafik hubungan antara kecepatan putar poros dengan torsi untuk kecepatan angin 8,4 m/s torsi kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m

(83)

Lamp.9 Grafik hubungan antara kecepatan putar poros dengan torsi untuk kecepatan angin 9,4 m/s torsi kincir angin sumbu horizontal bahan komposit, berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

Unjuk kerja kincir angin sumbu horizontal tiga sudu berbahan komposit, berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m.

UNJUK KERJAKINCIR ANGIN SUMBU HORIZONTALTIGA

SUDU BERBAHAN KOMPOSIT, BERDIAMETER 1 M

DENGAN LEBAR 0,13 M DAN JARAK DARI PUSAT POROS

0,19 M

TUGAS AKHIR

THE PERFORMANCE OF THREE BLADES HORIZONTAL

AXIS WINDMILL MADE FROM COMPOSITE INDIAMETER

OF 1 M, WITH MAXIMUM BLADE WIDTH OF 0,13 M AND

LENGTH OF 0,19 M FROM AXIAL CENTER

FINAL PROJECT

BAB IV

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

Parts

Dokumen yang terkait

Unjuk kerja kincir angin poros horizontal empat sudu, berbahan PVC 8 inchi, diameter 1 m, lebar maksimal sudu 14 cm berjarak 20 cm dari sumbu poros.

Unjuk kerja kincir angin poros horisontal empat sudu, berbahan komposit, berdiameter 100 cm, lebar maksimum 13 cm pada jarak 20 cm dari pusat poros.

Unjuk kerja kincir angin poros horisontal dua sudu bahan komposit diameter 1 m lebar maksimum 13 cm dengan jarak 12,5 cm dari pusat poros.

Unjuk kerja kincir angin poros horizontal empat sudu dari bahan komposit, berdiameter 1 meter dengan posisi lebar poros maksimal 10 sentimeter dari pusat poros.

Unjuk kerja kincir angin propeler tiga sudu berbahan komposit dengan posisi lebar maksimal sudu 10 sentimeter dari pusat poros.

Unjuk kerja kincir angin poros horizontal empat sudu berbahan komposit berdiameter 100 cm lebar maksimum 13 cm dengan jarak 20 cm dari pusat poros.

Unjuk kerja kincir angin poros horizontal 2 sudu diameter 1 meter berbahan komposit dengan lebar maksimal 10 sentimeter dari pusat poros.

Unjuk kerja kincir angin poros horizontal empat sudu, berbahan PVC 8 inchi, diameter 1 m, lebar maksimal sudu 14 cm berjarak 20 cm dari sumbu poros

Unjuk kerja kincir angin poros horisontal empat sudu, berbahan komposit, berdiameter 100 cm, lebar maksimum 13 cm pada jarak 20 cm dari pusat poros

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

Dukungan

Links

Unjuk kerja kincir angin sumbu horizontal tiga sudu berbahan komposit, berdiameter 1 m dengan lebar 0,13 m dan jarak dari pusat poros 0,19 m.

UNJUK KERJAKINCIR ANGIN SUMBU HORIZONTALTIGA

SUDU BERBAHAN KOMPOSIT, BERDIAMETER 1 M

DENGAN LEBAR 0,13 M DAN JARAK DARI PUSAT POROS

0,19 M

TUGAS AKHIR

THE PERFORMANCE OF THREE BLADES HORIZONTAL

AXIS WINDMILL MADE FROM COMPOSITE INDIAMETER

OF 1 M, WITH MAXIMUM BLADE WIDTH OF 0,13 M AND

LENGTH OF 0,19 M FROM AXIAL CENTER

FINAL PROJECT

BAB IV

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

Parts

Dokumen yang terkait

Unjuk kerja kincir angin poros horizontal empat sudu, berbahan PVC 8 inchi, diameter 1 m, lebar maksimal sudu 14 cm berjarak 20 cm dari sumbu poros.

Unjuk kerja kincir angin poros horisontal empat sudu, berbahan komposit, berdiameter 100 cm, lebar maksimum 13 cm pada jarak 20 cm dari pusat poros.

Unjuk kerja kincir angin poros horisontal dua sudu bahan komposit diameter 1 m lebar maksimum 13 cm dengan jarak 12,5 cm dari pusat poros.

Unjuk kerja kincir angin poros horizontal empat sudu dari bahan komposit, berdiameter 1 meter dengan posisi lebar poros maksimal 10 sentimeter dari pusat poros.

Unjuk kerja kincir angin propeler tiga sudu berbahan komposit dengan posisi lebar maksimal sudu 10 sentimeter dari pusat poros.

Unjuk kerja kincir angin poros horizontal empat sudu berbahan komposit berdiameter 100 cm lebar maksimum 13 cm dengan jarak 20 cm dari pusat poros.

Unjuk kerja kincir angin poros horizontal 2 sudu diameter 1 meter berbahan komposit dengan lebar maksimal 10 sentimeter dari pusat poros.

Unjuk kerja kincir angin poros horizontal empat sudu, berbahan PVC 8 inchi, diameter 1 m, lebar maksimal sudu 14 cm berjarak 20 cm dari sumbu poros

Unjuk kerja kincir angin poros horisontal empat sudu, berbahan komposit, berdiameter 100 cm, lebar maksimum 13 cm pada jarak 20 cm dari pusat poros

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

Dokumen yang Anda mencari sudah siap untuk unduhkan