Unjuk kerja kincir angin tipe propeler desain kelengkungan sudu PVC 8 inchi berbahan komposit, lebar maksimum 11 cm pada posisi 20 cm dari pusat poros, dengan tiga variasi jumlah sudu - USD Repository

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

UNJUK KERJA KINCIR ANGIN TIPE PROPELER DESAIN
KELENGKUNGAN SUDU PVC 8 INCHI BERBAHAN KOMPOSIT,
LEBAR MAKSIMUM 11 CM PADA POSISI 20 CM DARI PUSAT POROS,
DENGAN TIGA VARIASI JUMLAH SUDU
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin

Oleh :
ALUSIUS SANDY PRATAMA PUTRA
NIM : 145214096

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

THE PERFORMANCE OF WIND TURBINE PROPELLER, PVC BLADE
ARCH DESIGN 8 INCHES COMPOSITE, MAXIMUM WIDTH OF 11 CM AT
A DISTANCE 20 CM FROM THE CENTER OF THE SHAFT, WITH THREE
VARIATIONS OF PROPELLER

FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By
ALUSIUS SANDY PRATAMA PUTRA
Student Number : 145214096

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

2019

ii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ABSTRAK

Potensi angin di Indonesia tersedia hampir sepanjang tahun, sehingga
memungkinkan untuk dikembangkannya teknologi turbin angin. Turbin angin
merupakan salah satu alat yang digunakan dalam pemanfaatan energi, khususnya
pemanfaatan energi angin yang sering digunakan sebagai salah satu pembangkit tenaga

listrik, karena energi angin adalah salah satu sumber daya alam yang tentunya tidak
akan habis. Hal ini diharapkan menjadi salah satu solusi untuk mengurangi penggunaan
energi fosil dan juga mengurangi pemanasan global disamping pengembangan sumber
energi alternatif atau terbarukan lainnya seperti Biomassa, Geotermal dll.
Kincir angin yang diteliti dalam penelitian ini adalah kincir angin tipe propeler
dengan 3 variasi jumlah sudu yaitu 4 sudu, 3 sudu, dan 2 sudu berporos horizontal
dengan diameter 1,1 m. Sudu kincir terbuat dari komposit dengan desain kelengkungan
sudu PVC 8 inchi. Penelitian ini dilakukan untuk mencari unjuk kerja dan
membandingkan ketiga variasi tersebut guna mengetahui pada varian jumlah sudu
berapa didapatkan Cp (koefisien daya) terbaik. Penelitian dilakukan dengan
menggunakan fan blower yang diatur pada kecepatan 5 m/s dan 7 m/s. Data yang
diambil dalam penelitian ini adalah kecepatan angin, putaran kincir dan gaya
pembebanan. Dari data tersebut dapat dihitung nilai daya kincir, torsi, koefisien daya
dan tip speed ratio untuk model kincir angin yang diteliti.
Hasil penelitian menunjukan bahwa kincir angin dengan variasi 4 sudu pada
kecepatan 5 m/s memiliki nilai koefisien daya maksimal sebesar 17,02 % pada tip speed
ratio optimal 2,75. Kincir angin dengan variasi 3 sudu pada kecepatan 5 m/s memiliki
nilai koefisien daya maksimal sebesar 16,62 % pada tip speed ratio optimal 2,59 dan
kincir angin dengan variasi 2 sudu pada kecepatan 5 m/s memiliki nilai koefisien daya
maksimal sebesar 14,49 % pada tip speed ratio optimal 3,02. Dengan demikian dapat

ditarik kesimpulan bahwa kincir angin tipe propeler, lebar maksimum 11 cm pada
posisi 20 cm dari pusat poros dengan variasi 4 sudu menghasilkan unjuk kerja terbaik
diantara ketiga variasi.

Kata kunci : kincir angin tipe propeler, jumlah sudu, koefisien daya, tip speed ratio.

vii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ABSTRACT

Wind potential in Indonesia is available almost all year round, making it
possible to developed wind turbine technology. The wind turbine is one of the tools
used in the utilization of energy, in particular wind energy utilization which is often
used as one of the power plants, because the utilization of wind energy is one of the
natural resources which is certainly not will be exhausted. It is expected to be one of
the solutions to reduce fossil energy use and also reduce global warming despite the
development of alternative or renewable energy sources such as biomass, geothermal,
etc.

The windmill that examined in this research is a type of windmill propeller
with the number of 3 variations of propeller which are 4 propellers, 3 propellers, and 2
propellers horizontal axis with a diameter of 1.1 m. Windmill propellers made from
composite with 8 inch PVC strip mall. This research was conducted to find
performance and compare these variations to find out third on variant number of vanes
how acquired Cp (power coefficient). Research conducted using the fan blower that is
set at a speed of 5 m/s and 7 m/s. The variables taken in this research are wind speed,
rotation speed wind-mill and load force. From the variables can be calculated the value
of the wind-mill power, torque, power coefficient and tip speed ratio for the model of
the wind-mill that researched.
The results of this research show that windmills with 4 variation of propellers
at a speed of 5 m/s produces the maximum power coefficient 17,02% at optimal the tip
speed ratio of 2,75. Windmill with 3 variations of propellers at a speed of 5 m/s
produces the maximum power coefficient 16,62% at optimal tip speed ratio 2,59. Then
the windmill with 2 variations of propeller at a speed of 5 m/s produces the maximum
power coefficient 14,49% at optimal tip speed ratio 3,02. As a result, the windmill type
propeller horizontal axis, a maximum width of 11 cm at position 20 cm from the Center
shaft with 4 variation propellers produces the best performance among the third
variation.

Keyword : horizontal axis type propeller, number of propellers, coefficient of power,
tip speed ratio.

viii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan
rahmat-Nya sehingga penyusunan Skripsi yang merupakan salah satu syarat untuk
mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta ini dapat terselesaikan dengan baik
dan lancar.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian penelitian dan penyusunan
skripsi berjudul “Unjuk Kerja Kincir Angin Tipe Propeler, Desain Kelengkungan
Sudu PVC 8 inchi, Berbahan Komposit, Lebar Maksimum 11 cm Pada Posisi 20 cm
Dari Pusat Poros, Dengan Variasi Jumlah Sudu” ini melibatkan banyak pihak, oleh
sebab itu penulis ingin mengucapkan 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
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta
3. Ir Rines, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik
4. Doddy Purwadianto S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir
5. Seluruh staf dan pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan memberikan
berbagai ilmu pengetahuan yang sangat membantu dalam penyusunan skripsi ini
6. Fransiskus Xaverius Sumaryanto dan Theresia Triyati selaku orang tua yang telah
memberikan dukungan dan motivasi kepada penulis, baik secara materi maupun
spiritual
7. Chrissosthomos Missurdiyanto dan Yustinus Ridwan Dedy Putranto selaku rekan
kelompok penulis, yang telah membantu dalam perancangan, perakitan dan
pengambilan data penelitian

ix

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................................i
TITLE PAGE ..............................................................................................................ii
HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................................iii
HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................................iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN .............................................................v
LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI ................................................................vi
ABSTRAK ................................................................................................................vii
ABSTRACT ................................................................................................................viii
KATA PENGANTAR ..............................................................................................ix
DAFTAR ISI .............................................................................................................xi
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................xiv
DAFTAR TABEL .....................................................................................................xvi
DAFTAR SIMBOL ................................................................................................ xvii
BAB I PENDAHULUAN .........................................................................................1
1.1 Latar Belakang Masalah .........................................................................1
1.2 Rumusan Masalah ..................................................................................2
1.3 Tujuan Penelitian ....................................................................................2

1.4 Batasan Masalah .....................................................................................2
BAB II DASAR TEORI ...........................................................................................4
2.1 Energi Angin ..........................................................................................4
2.1.1 Kondisi Angin ...............................................................................5
2.2 Kincir Angin ...........................................................................................7
2.2.1 Potensi KincirAngin .....................................................................7
2.2.2 Jenis Kincir Angin ........................................................................8
2.2.3 Konsep Jumlah Sudu ....................................................................13
2.3 Rumus Perhitungan ................................................................................14
2.3.1 Daya Angin ..................................................................................14
xi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.3.2 Torsi ..............................................................................................16
2.3.3 Daya Kincir ...................................................................................16
2.3.4 Koefisien Daya ..............................................................................18
2.3.5 Tip Speed Ratio ............................................................................18
2.3.6 Hubungan Koefisien Daya (Cp) dengan tip speed ratio (tsr) ........19
2.4 Komposit ................................................................................................20

2.4.1 Klasifikiasi Bahan Komposit .......................................................21
2.4.2 Bagian Utama Komposit ..............................................................24
2.4.3 Serat ..............................................................................................26
2.4.4 Resin ..............................................................................................28
2.5 Tinjauan Pustaka .....................................................................................33
BAB II METODE PENELITIAN .............................................................................35
3.1 Diagram Alir ..........................................................................................35
3.2 Objek Penelitian .....................................................................................36
3.3 Alat dan Bahan ........................................................................................36
3.3.1 Alat ...............................................................................................36
3.3.2 Bahan.............................................................................................42
3.4 Desain Sudu Kincir Angin ......................................................................46
3.5 Pembuatan Sudu Kincir Angin ...............................................................47
3.6 Waktu Penelitian ....................................................................................50
3.7 Variabel Penelitian Dan Variabel Ukur .................................................50
3.8 Parameter Yang Diukur .........................................................................51
3.9 Langkah Penelitian ..................................................................................51
BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ..................................................53
4.1 Data Hasil Penelitian ..............................................................................53
4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan .........................................................56

4.2.1 Perhitungan Daya Angin ..............................................................56
4.2.2 Perhitungan Torsi .........................................................................57
4.2.3 Perhitungan Daya Kincir Angin ...................................................57
xii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4.2.4 Perhitungan Koefisien Daya ........................................................58
4.2.5 Perhitungan Tip Speed Ratio .........................................................59
4.3 Data Hasil Perhitungan ...........................................................................59
4.4 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan ............................................66
4.4.1 Grafik Hubungan Antara Putaran Poros Terhadap Torsi untuk
Kincir Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 7 m/s.. .........66
4.4.2 Grafik Hubungan Antara Putaran Poros Terhadap Torsi untuk
Kincir Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 5 m/s.. .........67
4.4.3 Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis terhadap Torsi untuk
Kincir Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 7 m/s.. .........68
4.4.4 Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis terhadap Torsi untuk
Kincir Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 5 m/s.. .........69
4.4.5 Grafik Hubungan Antara Daya Listrik dan Torsi untuk Kincir
Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 7 m/s.......................70
4.4.6 Grafik Hubungan Antara Daya Listrik dan Torsi untuk Kincir
Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 5 m/s.......................71
4.4.7 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) dan TSR untuk
Kincir Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 7 m/s.. .........72
BAB V PENUTUP ....................................................................................................74
5.1 Kesimpulan .............................................................................................74
5.2 Saran .......................................................................................................75
DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................................76
LAMPIRAN ..............................................................................................................79

xiii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kincir angin Savonius ..........................................................................11
Gambar 2.2 Kincir angin Darrieus ...........................................................................12
Gambar 2.3 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr dari berbagai kincir ................19
Gambar 2.4 Klasifikasi bahan komposit secara umum ...........................................24
Gmabar 2.5 Serat kaca (fiberglass) ..........................................................................27
Gambar 2.6 Resin Poliester ......................................................................................30
Gambar 2.7 Resin Phenolic ......................................................................................31
Gambar 2.8 Resin Epoksi.........................................................................................32
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian kincir angin poros horizontal 2,3,4 sudu
berbahan komposit ................................................................................35
Gambar 3.2 Sudu Kincir Angin ...............................................................................36
Gambar 3.3 Rotor Hub .............................................................................................37
Gambar 3.4 Anemometer .........................................................................................38
Gambar 3.5 Takometer ............................................................................................38
Gambar 3.6 Timbangan digital ................................................................................39
Gambar 3.7 Generator ..............................................................................................40
Gambar 3.8 Fan Blower ..........................................................................................40
Gambar 3.9 Voltmeter .............................................................................................41
Gambar 3.10 Amperemeter .......................................................................................41
Gambar 3.11 Skema pembebanan lampu ...................................................................42
Gambar 3.12 Resin Poliester ......................................................................................43
Gambar 3.13 Katalis / Hardener ................................................................................43
Gambar 3.14 Serat kaca (fiberglass) ..........................................................................44
Gambar 3.15 Alumunium foil ....................................................................................45
Gambar 3.16 Pipa PVC 8 inci ....................................................................................45
Gambar 3.17 Kuas Cat ...............................................................................................46
Gambar 3.18 Dimensi Kincir angin dalam penelitian, ukuran dalam satuan
xiv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

milimeter ...............................................................................................47
Gambar 3.19 Skematik dimensi kincir angin .............................................................47
Gambar 3.19 Skema pengambilan data......................................................................51
Gambar 4.1 Grafik Hubungan putaran poros dan torsi kincir angin poros horizontal
2, 3, 4 sudu pada kecepatan angin 7 m/s. ..............................................67
Gambar 4.2 Grafik hubungan putaran poros dan torsi kincir angin poros horizontal
2, 3, 4 sudu pada kecepatan angin 5 m/s. ..............................................68
Gambar 4.3 Grafik hubungan daya mekanis kincir (Pout) dan torsi kincir angin
poros horizontal 2,3,4 sudu pada kecepatan angin 7 m/s......................69
Gambar 4.4 Grafik hubungan daya mekanis kincir (Pout) dan torsi kincir angin
poros horizontal 2,3,4 sudu pada kecepatan angin 5 m/s......................70
Gambar 4.5 Grafik hubungan daya listrik kincir dan torsi kincir angin poros
horizontal 2,3,4 sudu pada kecepatan angin 7 m/s. ..............................71
Gambar 4.6 Grafik hubungan daya listrik kincir dan torsi kincir angin poros
horizontal 2,3,4 sudu pada kecepatan angin 5 m/s. ..............................72
Gambar 4.7 Grafik hubungan koefisen daya kincir (Cp) dan tip speed ratio (tsr)
kincir angin poros horizontal 2,3,4 sudu pada kecepatan angin 5 m/s dan
7 m/s. .....................................................................................................73

xv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tingkat kecepatan angin 10 meter diatas permukaan tanah ...................6
Tabel 2.2 Potensi angin dengan satuan MW (megawatt) yang terdata dan
dikalkulasi dindonesia .............................................................................8
Tabel 4.1 Hasil dari pengambilan data dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s
dengan jumlah sudu 4 .............................................................................53
Tabel 4.2 Hasil dari pengambilan data dengan kecepatan angin rata-rata 5 m/s
dengan jumlah sudu 4..............................................................................54
Tabel 4.3 Hasil dari pengambilan data dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s
dengan jumlah sudu 3..............................................................................54
Tabel 4.4 Hasil dari pengambilan data dengan kecepatan angin rata-rata 5 m/s
dengan jumlah sudu 3..............................................................................55
Tabel 4.5 Hasil dari pengambilan data dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s
dengan jumlah sudu 2..............................................................................55
Tabel 4.6 Hasil dari pengambilan data dengan kecepatan angin rata-rata 5 m/s
dengan jumlah sudu 2..............................................................................56
Tabel 4.7 Hasil dari pengolahan data dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s
bersudu 4 ................................................................................................60
Tabel 4.8 Hasil dari pengolahan data dengan kecepatan angin rata-rata 5 m/s
bersudu 4 .................................................................................................61
Tabel 4.9 Hasil dari pengolahan data dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s
bersudu 3 .................................................................................................62
Tabel 4.10 Hasil dari pengolahan data dengan kecepatan angin rata-rata 5 m/s
bersudu 3 .................................................................................................63
Tabel 4.11 Hasil dari pengolahan data dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s
bersudu 2 ................................................................................................64
Tabel 4.12 Hasil dari pengolahan data dengan kecepatan angin rata-rata 5 m/s
bersudu 2 .................................................................................................65
xvi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR SIMBOL
ρ

Massa jenis (kg/m3)

Ek

Energi Kinetik (J)

m

Massa (kg)

ṁ

Laju Aliran Massa Udara (kg/s)

r

Jarijari kincir

A

Luas Penampang (m2)

v

Kecepatan Angin (m/s)

vt

Kecepatan Ujung Sudu (m/s)

V

Tegangan (Volt)

ω

Kecepatan Sudu (rad/s)

n

Kecepatan Poros (rpm)

F

Gaya (N)

T

Torsi (N.m)

Pin

Daya Angin (W)

Plistrik

Daya Listrik (W)

Pmekanis

Daya Mekanis (W)

tsr

tip speed ratio

Cp

Koefisien Daya (%)

xvii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia yang termasuk dalam negara dengan garis pantai terpanjang
ketiga di dunia hingga data terbaru saat ini mencapai 99.093 kilometer menjadi
salah satu dikembangkannya energi alternatif atau terbarukan yang potensial. Salah
satunya yang cocok untuk dikembangkan yaitu sumber energi yang berasal dari
angin (wind energy). Potensi angin di Indonesia tersedia hampir sepanjang tahun,
sehingga memungkinkan untuk dikembangkanya teknologi kincir angin. Kincir
angin merupakan salah satu alat yang digunakan dalam pemanfaatan energi,
khususnya pemanfaatan energi angin yang sering digunakan sebagai salah satu
pembangkit tenaga listrik, karena pemanfaatan energi angin adalah salah satu
sumber daya alam yang tidak akan habis. Sejak tahun 2010 sampai 2017 pemerintah
Indonesia mencoba mengembangkan sumber energi angin ini di beberapa daerah
seperti Jawa, Nusa Tenggara, Sumatra dan di Sidrap, Sulawesi Selatan. Hal ini
diharapkan menjadi salah satu solusi untuk mengurangi penggunaan energi fosil
dan juga mengurangi pemanasan global disamping pengembangan sumber energi
alternatif atau terbarukan lainnya seperti Biomassa, Geotermal, dll.
Dari data world wind energy association jumlah pembangunan
pembangkit listrik tenaga angin mencapai rekor terbanyak tahun 2012 hingga pada
tahun tersebut produksi listrik global mencapai 282 GW sama dengan hasil lebih
dari 500 PLTU. Yogyakarta sebagai salah satu lokasi di Indonesia yang telah
terpasang instalasi kincir angin, menggunakan jenis kincir horizontal 3 sudu NACA
4412 dengan material berasal dari serat fiber buatan pabrikan. Dengan rata-rata
potensi angin diindonesia mencapai 3 m/s hingga 5 m/s
Menurut jenisnya kincir angin terbagi menjadi dua jenis dengan poros
horizontal dan poros vertikal. Peneliti mencoba untuk melakukan beberapa inovasi
pada kincir angin dan diharapkan mendapatkan hasil yang lebih optimum dengan
salah satunya yaitu dengan mencoba untuk membuat kincir angin poros

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2

horizontal 2, 3, 4 sudu dengan modifikasi sudu berjenis propeller menggunakan
material komposit yang berkarakteristik ringan bobotnya, memiliki kekuatan yang
cukup tinggi dan dapat menahan beban yang cukup tinggi pula. Di sini peneliti
menggunakan variasi kecepatan angin, jumlah sudu dan lebar maksimum untuk
mengetahui besar dayanya, tingkat efisiensi hingga kecepatan putar poros.

1.2 Rumusan Masalah
Pembuatan Tugas akhir ini menggunakan rumusan :
1. Bagaimana cara membuat bilah kincir angin berbahan komposit hingga
mendapat efisiensi yang cukup optimal untuk pembangkit listrik ?
2. Apakah perlu desain baru untuk pembangkit energi angin, yaitu kincir angin
sumbu horizontal ?
3. Berpengaruhkah posisi Lebar sebuah sudu kincir pada performa kincir tersebut
?

1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan tugas akhir ini adalah :
1. Merancang dan membuat sudu kincir angin poros horizontal tipe propeler
berdiameter 110 cm berbahan komposit dengan matriks polyester dan serat
kaca.
2. Mengetahui unjuk kerja kincir angin poros horizontal dengan jumlah 2, 3, 4
sudu.
3. Menentukan Coefisien Performance (Cp) dan tip speed ratio (tsr) terbaik dari
masing – masing variasi jumlah sudu dan kecepatan angin.
1.4 Batasan Masalah
Untuk menghindari terlalu banyaknya permasalahan yang muncul, maka penulis
memberikan batasan – batasan masalah yang sesuai dengan judul penelitian ini.
Adapun batasan masalah tersebut yaitu:

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3

1. Sudu kincir angin menggunakan bahan komposit.
2. Sudu kincir angin menggunakan desain bilah dari potongan pipa pvc 8 inchi.
3. Diameter sudu kincir yang dirancang hanya skala laboratorium yang
berdiameter 110 cm.
4. Dilakukan 2 variasi kecepatan angin yaitu pada kecepatan angin 5 m/s, 7 m/s.
5. Alat ukur yang digunakan adalah anemometer (kecepatan angin), takometer
(putaran poros), volmeter (tegangan), amperemeter (kuat arus)
6. Penelitian dilaksanakan dengan cara meletakan sistem kincir di depan blower
beserta terowongan angin.
7. Penelitian dilaksanakan di laboratorium konversi energi Universitas Sanata
Dharma.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB II
DASAR TEORI

2.1 Energi Angin
Energi angin merupakan energi yang sangat fleksibel. Lain halnya dengan
energi air, pemanfaatan energi angin dapat dilakukan dimana-mana, baik di daerah
dataran tinggi maupun di daerah landai, bahkan dapat diterapkan di laut.
Semua energi yang dapat diperbaharui dan bahkan energi pada bahan
bakar fosil-kecuali energi pasang surut dan panas bumi-berasal dari matahari.
Matahari meradiasi 1,74 x 1.014 kilowatt jam energi ke bumi setiap jam. Dengan
kata lain, bumi menerima 1,74 x 1.017 watt daya. Sekitar 1-2 persen dari energi
tersebut diubah menjadi energi angin. Jadi, energi angin berjumlah 50-100 kali
lebih banyak daripada energi yang diubah menjadi biomassa oleh seluruh tumbuhan
yang ada di muka bumi. Sebagaimana diketahui, pada dasarnya angin terjadi karena
ada perbedaan energi antara udara panas dan udara dingin. Daerah sekitar
khatulistiwa yang panas, yaitu pada busur 0°, udaranya menjadi panas,
mengembang dan menjadi ringan, naik ke atas dan bergerak ke daerah yang lebih
dingin misalnya daerah kutub. Sebaliknya di daerah kutub yang dingin, udaranya
menjadi dingin dan turun ke bawah. Dengan demikian terjadi suatu perputaran
udara, berupa perpindahan udara dari kutub utara ke garis khatulistiwa menyusuri
permukaan bumi, dan sebaliknya, suatu perpindahan udara dari garis khatulistiwa
kembali ke kutub utara, melalui lapisan udara yang lebih tinggi. Udara yang
bergerak inilah yang merupakan energi yang dapat diperbaharui, yang dapat
digunakan untuk memutar turbin dan akhirnya dapat menghasilkan listrik.
Seperti halnya energi potensial yaitu energi yang dimiliki oleh benda
karena ketinggian/ kedudukan terhadap titik acuan. Energi ini tersembunyi di dalam
benda, tetapi jika diberi kesempatan, energi ini dapat dimanfaatkan. Sebagian
energi listrik termasuk energi potensial. Contohnya, elektron-elektron

4

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5

yang berada dalam suatu medan listrik memiliki energi potensial. Elektron-elektron
tersebut bergerak dari titik yang memiliki energi potensial rendah ke titik yang
memiliki energi potensial tinggi. Kaitannya dengan energi potensial angin, ini dapat
disimpulkan sebagai jumlah energi yang dapat dihasilkan oleh arus angin. Energi angin
tersebut diubah menjadi energi kinetik melalui cara-cara seperti seperti turbin angin,
kincir angin, pompa angin, dan layar kapal. Manusia memiliki sejarah panjang
menggunakan energi potensial angin untuk keperluan berbeda-beda: seperti kincir
angin, untuk menggiling gandum, mendorong kapal berlayar di laut dan, baru-baru ini,
untuk menghasilkan listrik.
Salah satu kegunaan dari energi kinetik pada angin adalah untuk menciptakan
energi listrik. Energi angin yang mengenai kincir angin akan menggerakan turbin yang
nantinya akan dikonversikan menjadi energi listrik untuk seluruh daerah di dekatnya.
Namun, pembangkit listrik dengan menggunakan sumber energi angin sangat jarang
digunakan karena proses dalam instalasi awal sangat mahal dan membutuhkan banyak
tenaga manusia untuk membangunnya.

2.1.1

Kondisi Angin
Syarat – syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan

energi listrik dapat dilihat pada tabel berikut. Angin kelas 3 adalah batas minimum dan
angin kelas 8 adalah batas maksimum energi angin yang dapat dimanfaatkan untuk
menghasilkan energi listrik. Lebih dari pada kelas 8 adalah angin yang bukan dapat
dimanfaatkan, tetapi membawa bencana.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6

Tabel 2.1 Tabel tingkat kecepatan angin 10 meter diatas permukaan tanah.

Kelas

Kecepatan

Angin

Angin (m/s)

1

0,00 – 0,02

2

0,2 – 1,5

Angin tenang asap lurus keatas

3

1,6 – 3,3

Asap bergerak mengikuti arah angin

4

3,4 – 5,4

5

5,6 – 7,9

6

8,0 – 10,7

7

10,8 – 12,1

8

13,9 – 17,1

9

17,2 – 20,7

10

20,8 – 24,4

11

24,8 – 28,4

12

28,6 – 32,6

Menimbulkan kerusakan parah

13

32,7 – 36,0

Tornado

Kondisi Alam di darat
-

Wajah terasa ada angin, daun bergoyang
pelan, petunjuk arah angin bergerak
Debu jalan, kertas berterbangan, ranting
pohon bergoyang
Ranting pohon bergoyang, bendera berkibar
Ranting pohon besar bergoyang, air kolam
berombak kecil
Ujung pohon melengkung, hembusan angin
terasa ditelinga
Dapat merubuhkan pohon, jalan berat
melawan arah angin
Dapat merubuhkan pohon, rumah rubuh
Dapat merubuhkan pohon, menimbulkan
kerusakan

(Sumber: Green and Clean Energy for Indonesia).

Kemudian didasarkan pada kecepatan angin rata – rata aktual di suatu lokasi
pemanfaatan energi angin dapat dikelompokan sebagai berikut :
1. Kecepatan angin rata – rata 3 m/s untuk pemompaan mekanik (sudu
majemuk).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7

2. Kecepatan angin rata – rata 4 m/s untuk pengisi baterai.
3. Kecepatan angin rata – rata 5 m/s untuk interkonesi dengan jaringan listrik
umum.

2.2 Kincir Angin
Kincir angin adalah sebuah alat yang mampu memanfaatkan kekuatan angin untuk
diubah menjadi kekuatan mekanik. Dari proses itu memberikan kemudahan berbagai
kegiatan manusia yang memerlukan tenaga yang besar seperti memompa air untuk
mengairi sawah atau menggiling biji-bijian. Kincir angin modern adalah mesin yang
digunakan untuk menghasilkan energi listrik, disebut juga dengan turbin angin.

2.2.1

Potensi Kincir Angin
Berdasarkan data kecepatan angin di berbagai wilayah, sumber daya energi

angin Indonesia berkisar antara 2,5 – 5,5 m/detik pada ketinggian 24 meter di atas
permukaan tanah. Dengan kecepatan tersebut sumberdaya energi angin Indonesia
termasuk dalam kategori kecepatan angin kelas rendah hingga menengah. Hasil
pemetaan Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (Lapan) pada 120 lokasi
menunjukkan, beberapa wilayah memiliki kecepatan angin di atas 5 m/s, masingmasing Nusa Tenggara Timur, Nusa Tenggara Barat, Sulawesi Selatan, dan Pantai
Selatan Jawa. Adapun kecepatan angin 4 m/s hingga 5 m/s tergolong berskala
menengah dengan potensi kapasitas 10-100 kW.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8

Tabel 2.2 Potensi angin dengan satuan MW (megawatt) yang terdata dan dikalkulasi
dindonesia

(Sumber : http://setkab.go.id)

2.2.2

Jenis Kincir Angin
Banyak jenis mesin kincir angin yang telah dikembangkan, tetapi secara garis

besar dapat dibedakan menjadi dua tipe, yaitu:
1. Kincir Angin Poros Horisontal
Kincir Angin Poros Horisontal atau Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT)
adalah kincir angin yang memiliki poros utama sejajar dengan tanah dan
arah poros utama dapat memutar 360o agar dapat menyesuaikan dengan
arah angin (biasanya dewasa ini digunakan sensor untuk menangkap arah
angin). Kincir angin poros horisontal ini memiliki jumlah sudu lebih dari
dua atau lebih dan kincir angin ini dapat berputar dikarenakan adanya gaya
aerodinamis yang bekerja pada suatu kincir.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9

Ada beberapa jenis HAWT yang sudah umum dikenal dan dikembangkan
di seluruh dunia
a. Kincir Angin Propeler
Kincir angin jenis propeler ini biasanya memilik jumlah 2 sudu atau 3
sudu. Kincir angin ini memeiliki efisensi yanng cukup baik. Pada
umumnya untuk sistem pembangkit listrik tenaga bayu (angin)
digunakan jenis ini karena karakteristiknya yang unggul.
b. Kincir Angin American Multiblade
Kincir angin American Multiblade adalah salah satu jenis kincir angin
yang mempunyai jumlah sudu banyak. Sesuai dengan namanya, kincir
angin jenis ini banyak ditemukan di Amerika Serikat dan biasa
digunakan untuk memompa air, menggiling biji-bijian.
c. Kincir Angin Dutch Four Arm
Kincir angin Dutch Four Arm memiliki jumlah sudu 4 buah. Kincir
angin ini biasanya digunakan di Belanda untuk menggerakan pompa
agar dapat mengeringkan lahan dengan cara memompa air tanah keluar
dari lahan yang biasa disebut polder. Sudah berabad-abad kincir jenis
ini digunakan di belanda untuk menggiling gandum dan untuk
memompa air demi mengeringkan negerinya yang lebih rendah
daripada laut.

Adapun kelebihan dan kekurangan dari HAWT sendiri, yaitu :
Kelebihan kincir angin sumbu horizontal :


Memiliki konstruksi yang memungkinkan untuk membangun
menara dengan tinggi.



Penempatan turbin angin berada di puncak menara sehingga dapat
menangkap angin berkecepatan tinggi, karena semakin tinggi,
kecepatan angin akan semakin besar.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10



Efisiensi tinggi, bilah-bilah kincir bergerak tegak lurus dengan arah
angin sehingga selalu menerima daya sepanjang putaran.



Relatif memiliki kapasitas daya yang lebih besar.

Kekurangan kincir angin sumbu horizontal :


Konstruksi lebih sulit karena melibatkan komponen yang sangat
panjang.



Bagian inti pembangkit (turbin, gearbox, bilah) harus diangkat ke
puncak tower saat pemasangan.



Karena towernya yang tinggi, dapat menyebabkan peningkatan
kematian burung akibat terkena bilah.



Membutuhkan sistem pengereman karena turbin akan rusak jika
menerima kecepatan angin yang terlalu tinggi.



Butuh fin atau ekor untuk mengarahkan turbin.



Tidak dapat berputar dengan kecepatan angin yang rendah.



Konstruksi tower harus besar dan kuat agar dapat menopang beban
gearbox dan turbin.

2. Kincir Angin Poros Vertikal
Kincir Angin Poros Vertikal atau Vertical Axis Wind Turbine (VAWT)
memiliki ciri sumbu putar vertikal terhadap tanah. Kincir angin ini posisi
porosnya tegak lurus dengan arah angin atau kincir jenis ini dapat
mengkonversi tenaga angin dari segala arah kecuali arah angin dari atas atau
bawah. Kincir jenis ini jarang dipakai untuk kincir komersial. Rotornya
berputar relatif pelan (di bawah 100 rpm), tetapi memiliki momen gaya
yang kuat, sehingga dapat dipakai untuk menggiling biji bijian, pompa air,
tetapi tidak cocok untuk menghasilkan listrik (di atas 1000 rpm cocok untuk
menghasilkan listrik).VAWT terdiri dari dua tipe, yaitu :

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11

a. Kincir Angin Dorong (Savonius)
Terjadi bila TSR < 1 artinya lebih banyak bagian sudu yang mengalami
gaya dorong, seperti pada mangkuk anemometer. Kincir angin ini
memiliki bentuk yang bervariasi, seperti ember, dayung, layar, tangki.
Rotornya berbentuk S (bila dilihat dari atas). Kecepatan maksimum
sudu yang dihasilkan hampir sama dengan kecepatan angin. Ujung sudu
tidak pernah bergerak lebih cepat dari pada kecepatan angin. kincir jenis
ini memiliki efisiensi daya yang rendah. Kincir angin savonius
ditunjukan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Kincir angin Savonius
(Sumber : http://hi-techsolutions.eu)

b. Kincir Angin Angkat (Darrieus)
Terjadi bila TSR > 1 artinya lebih banyak bagian blade yang mengalami
gaya angkat, seperti pada kincir angin Darrieus. Masing-masing sudu
memperlihatkan momen gaya angkat maksimum hanya dua kali setiap
putaran dan daya keluarannya berbentuk sinusoida. Ukuran sudu relatif

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12

besar dan tinggi, sehingga menimbulkan getaran. Biasanya memakai
dua atau tiga sudu. Kincir angin jenis ini menghasilkan lebih banyak
daya output dan memiliki efisiensi tinggi. Kincir angin Darrieus
ditunjukan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Kincir angin Darrieus
(Sumber : https://hamhamtaro.wordpress.com)

Adapun kelebihan dan kekurangan dari VAWT yaitu,
Kelebihan kincir angin sumbu vertikal :


Tidak perlu sensor arah angin karena bisa menerima angin dari
arah mana saja



Tidak perlu menggunakan konstruksi menara yang tinggi



Dapat dibangun di lokasi mana saja



Dapat berputar dengan kecepatan angin yang rendah



Lebih fleksibel untuk dihibridkan dengan pembangkit listrik
atau komponen lain

Kekurangan kincir angin sumbu vertikal :

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13



Memiliki efisiensi yang relatif lebih rendah dibanding turbin
angin horizontal axis



Memiliki rugi-rugi karena memiliki sebagian arah putaran yang
melawan arah angin



Rotor terletak di dekat tanah, oleh karena itu tidak bisa
memanfaatkan angin berkecepatan tinggi

2.2.3

Konsep Jumlah Sudu
Jumlah sudu pada rotor kincir angin bervariasi, dan tidak ada tinjauan teoritis

yang benar sebagai konsep terbaik, tetapi lebih ditentukan oleh jenis penggunaannya,
misalnya untuk pembangkit listrik atau pompa air, serta kecepatan angin saat rotor
mulai berputar.
a. Konsep satu sudu, sulit setimbang, membutuhkan angin yang sangat
kencang untuk menghasilkan gaya angkat memutar, dan menghasilkan
noise di ujungnya. Konsep ini telah dikembangkan sukses di Jerman.
b. Konsep dua sudu, mudah untuk setimbang, tetapi kesetimbangannya masih
mudah bergeser. Desain sudu harus memiliki kelengkungan yang tajam
untuk dapat menangkap energi angin secara efektif, tetapi pada kecepatan
angin rendah (sekitar 3 m/s) putarannya sulit dimulai.
c. Konsep tiga sudu, lebih setimbang dan kelengkungan blade lebih halus
untuk dapat menangkap energi angin secara efektif. Konsep ini paling
sering dipakai pada kincir angin komersial.
d. Konsep multi sudu (misalnya 12 sudu), justru memiliki efisiensi rendah,
tetapi dapat menghasilkan momen gaya awal yang cukup besar untuk mulai
berputar, cocok untuk kecepatan angin rendah. Memiliki profil sudu yang
tipis, kecil, kelengkungan halus, dan konstruksi yang solid. Konsep ini
banyak dijumpai pada kincir angin untuk keperluan memompa air,
menggiling biji-bijian, karena murah dan mampu bekerja pada kecepatan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14

angin rendah sehingga menara tidak perlu terlalu tinggi dan air dapat
dipompa secara kontinu.

Konsep dua dan tiga sudu membutuhkan momen gaya awal yang cukup tinggi
untuk mulai proses putaran dan dapat menjadi kendala bila mesin memiliki rasio
transmisi gear lebih dari 1:5 pada kecepatan angin rendah. Pada kincir angin skala
besar, diperlukan mesin (diesel) untuk memulai berputar (sebagai motor) sampai rotor
memiliki daya yang cukup untuk mengimbangi beban mekanik dan beban induksi
generator.

2.3 Rumus Perhitungan
Rumus – rumus yang digunakan dalam melakukan perhitungan dan analisis data
yang didapat selama atau setelah pengujian dilakukan. Dalam penelitian unjuk kerja
kincir angin poros horisontal tipe propeler adalah sebagi berikut:

2.3.1

Daya Angin
Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetik. Energi kinetik ialah

energi yang di miliki oleh suatu benda yang bergerak dan dapat dirumuskan sebagai
berikut :

Ek = ½ m v
dengan :
Ek

= energi kinetik angin (joule)

m

= massa udara (kg)

v

= kecepatan angin (m/s)

(1)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15

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

Pin = ½ . ṁ . v2

dengan

:

Pin

: daya yang dihasilkan angin J/s (watt)

ṁ

: massa udara yang mengalir persatuan waktu (kg/s)

v

: kecepatan angin (m/s)

(2)

massa udara yang mengalir persatuan waktu dirumuskan :

ṁ=ρ.A.v
dengan

:

ρ

: massa jenis udara (kg/m3)

A

: luas penampang sudu (m2)

(3)

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

Pin = ½ ( ρ . A . v ) v2,
Disederhanakan menjadi :

Pin = ½ ρ . A . v3

(4)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16

2.3.2

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

pada sumbu kincir, dimana gaya dorong ini memiliki jarak terhaap sumbu poros yang
berputar, dengan persamaan sebagai berikut :

T=Fl

(5)

dengan :

2.3.3

T

: torsi dinamis yang dihasilkan dari putaran poros (N.m)

F

: gaya pembebanan (N)

l

: jarak lengan torsi ke poros (m).

Daya Kincir
Daya Kincir (Pout) adalah daya yang dihasilkan oleh kincir sebagai akibat

adanya angin yang melintasi sudu kincir sehingga sudu kincir bergerak melingkar.
Daya yang dihasilkan oleh sudu kincir yang berputar adalah :

Pout Mekanis = T ω
dengan

:

T

: torsi dinamis (N.m)

ω

: kecepatan sudut (rad/s)

Untuk menentukan kecepatan sudut (ω), digunakan persamaan :

ω=n
=n

𝒑𝒖𝒕𝒂𝒓𝒂𝒏
𝒎𝒆𝒏𝒊𝒕

𝟐𝝅
𝟔𝟎

rad/s

(6)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17

=

𝝅𝒏
𝟑𝟎

rad/s

Dengan demikian daya yang dihasilkan oleh kincir angin dinyatakan dengan
persamaan :

Pout Mekanis = T ω
Pout Mekanis = T

𝝅𝒏
𝟑𝟎

rad/s

Dengan

:

Pout

: daya yang dihasilkan oleh kincir angin (watt)

n

: putaran poros (rpm)

(7)

Daya yang dihasilkan (Pout) adalah daya yang dihasilkan oleh generator
sehingga daya kincir yang dihasilkan oleh gerakan melingkari kincir dapat dirumuskan
sebagai berikut :

Pout Listrik = V . I

(8)

Dimana :

2.3.4

V

: tegangan Output Generator (volt)

I

: arus output generator (ampere)

Koefisen Daya
Koefisen Daya (Cp) adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh

kincir angin (Pout) dengan daya yang tersedia oleh angin (Pin), Sehingga Cp bisa
dirumuskan sebagai berikut :

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18

𝑷𝒐𝒖𝒕

Cp =

𝑷𝒊𝒏

(9)

Dengan :

2.3.5

Cp

: Koefisien daya (%)

Pout

: daya yang dihasilkan oleh kincir angin (watt).

Pin

: daya yang tersedia oleh angin (watt).

Tip Speed Ratio (TSR)
Tip speed ratio (tsr) adalah perbandingan antara kecepatan diujung sudu kincir

angin yang berputar dengan kecepatan angin.

Kecepatan diujung sudu (Vt) dapat dirumuskan sebagai berikut :

(Vt) = ω r
Dengan

:

Vt

: kecepatan ujung sudu

ω

: kecepatan sudut (rad/s)

r

: jari – jari kincir (m)

(10)

Sehingga TSR-nya dapat dirumuskan sebagai berikut :

tsr =
=

dimana :

𝟐𝝅𝒓𝒏
𝟔𝟎 𝒗

𝝅𝒏𝒓
𝟑𝟎 𝒗

(11)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19

2.3.6

tsr

: tip speed ratio

n

: kecepatan putar poros kincir angin (rpm)

r

: jari-jari sudu kincir angin (m)

v

: kecepatan angin (m/s)

Hubungan Koefisien daya (Cp) dengan tip speed ratio (tsr)
Hubungan koefisien daya (Cp ) dengan tip speed ratio (tsr) dari berbagai jenis

kincir anggin adalah 59 %. Menurut Albert Betz, teorinya tersebut dinamakan Betz
limitz dengan grafik sebagai berikut :

Gambar 2.3 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr dari berbagai kincir
(Web:jurnal.ftumj.ac.id/index.php/semnastek)

Pada Gambar 2.3 menunjukan hubungan antara rasio perbandingan daya yg
dihasilkan oleh kincir dengan daya yang tersedia oleh angin (Cp), sebagai fungsi dari
tip speed ratio λ atau perbandingan kecepatan ujung sudu kincir angin yang berputar
dengan kecepatan angin. Dilihat bahwa kincir angin horisontal (three, two bladed
rotor) memiliki koefisien daya terbaik dibandingkan dengan turbin angin lainnya, disisi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20

lainnya bahwa kincir angin sumbu vertikal dengan tipe savonius memiliki kofisien
daya yang rendah dibandingkan dengan kincir angin sumbu horisontal.

2.4 Komposit
Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih
material sehingga dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan
karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya. Komposit memiliki sifat
mekanik yang lebih bagus dari logam, kekakuan jenis (modulus young/density) dan
kekuatan jenisnya lebih tinggi dari logam. Beberapa lamina komposit dapat ditumpuk
dengan arah orientasi serat yang berbeda, gabungan lamina ini disebut sebagai laminat.
Komposit dibentuk dari dua jenis material yang berbeda, yaitu:
a. Penguat (reinforcement), yang mempunyai sifat kurang ductile tetapi lebih
rigid serta lebih kuat, dalam penguat komposit yang digunakan yaitu dari serat
alam.
b. Matriks, umumnya lebih ductile tetapi mempunyai kekuatan dan rigiditas yang
lebih rendah.

Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang
digunakannya, yaitu :
1. Fibrous Composites (Komposit Serat) merupakan jenis komposit yang hanya
terdiri dari satu laminat atau satu lapisan yang menggunakan penguat berupa
serat atau fiber. Fiber yang digunakan bisa berupa glass fibers, carbon fibers,
aramid fibers (poly aramide), dan sebagainya. Fiber ini bisa disusun secara acak
maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih
kompleks seperti anyaman.
2. Laminated Composites (Komposit Laminat) merupakan jenis komposit yang
terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya
memiliki karakteristik sifat sendiri.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21

3. Particulalate Composites (Komposit Partikel) merupakan komposit yang
menggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara
merata dalam matriksnya.

Sehingga komposit dapat disimpulkan sebagai dua macam atau lebih material yang
digabungkan atau dikombinasikan dalam sekala makroskopis (dapat terlihat langsung
oleh mata) sehingga menjadi material baru yang lebih berguna. Komposit terdiri dari 2
bagian utama yaitu :
a. Matriks berfungsi untuk perekat atau pengikat dan pelindung filler (pengisi)
dari kerusakan eksternal. Matriks yang umum digunakan : carbon, glass, kevlar,
dll.
b. Filler (pengisi), berfungsi sebagai Penguat dari matriks. Filler yang umum
digunakan : carbon, glass, aramid, kevlar

2.4.1

Klasifikasi Bahan Komposit
Klasifikasi bahan komposit dapat dibentuk dari sifat dan strukturnya. Bahan

komposit dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa jenis. Secara umum klasifikasi
komposit yang sering digunakan antara lain seperti :
1. Klasifikasi menurut kombinasi material utama, seperti metal-organic atau
metal anorganik.
2. Klasifikasi menurut karakteristik bult-from, seperti system matrik atau
laminate.
3. Klasifikasi menurut instribusi unsur pokok, seperti continous dan
dicontinous.
4. Klasifikasi

menurut

fungsinya,

seperti

elektrikal

atau

struktural

(Schwartz,1984)

Sementara itu klasifikasi menurut komposit serat (fiber-matrik composites)
dibedakan menjadi beberapa macam antara lain :

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22

1. Fiber composite (komposit serat) adalah gabungan serat dengan matrik
2. Filled composite adalah gabungan matrik continous skeletal dengan matrik
yang kedua
3. Flake composite adalah gabungan serpih rata dengan metrik
4. Particulate composite adalah gabungan partikel dengan matrik
5. Laminate composite adalah gabungan lapisan atau unsur pokok lamina
(Schwartz, 1984 : 16)

Secara umum bahan komposit terdiri dari dua macam, yaitu bahan komposit
partikel (particulate composite) dan bahan komposit serat (fiber composite). Bahan
komposit partikel terdiri dari partikel–partikel yang diikat oleh matrik. Bentuk partikel
ini dapat bermacam–macam seperti bulat, kubik, tetragonal atau bahkan berbentuk
yang tidak beraturan secara acak sedangkan bahan komposit serat terdiri dari serat –
serat yang diikat oleh matrik. Bentuknya ada dua macam yaitu serat panjang dan serat
pendek.
a) Bahan Komposit Partikel
Dalam struktur komposit, bahan komposit partikel tersusun dari partikel–
partikel disebut bahan komposit partikel (particulate composite) menurut
definisinya partikel ini berbentuk beberapa macam seperti bulat, kubik,
tetragonal atau bahkan berbentuk yang tidak beraturan secara acak, tetapi
rata–rata berdimensi sama. Bahan komposit partikel um