Kincir angin poros horisontal tiga sudu berbahan komposit, diamater 100 cm, lebar maksimum 13 cm pada jarak 20 cm dari sumbu poros.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

INTISARI
Energi sangat diperlukan dalam menjalankan aktivitas perekonomian
Indonesia, baik untuk kebutuhan konsumsi maupun untuk aktivitas produksi
berbagai sektor perekonomian. Eksplorasi sumber daya energi lebih banyak
difokuskan pada energi fosil yang bersifat unrenewable resources sedangkan
energi yang bersifat renewable relatif belum banyak dimanfaatkan. Kondisi ini
menyebabkan ketersediaan energi fosil, khususnya minyak mentah, semakin
langka yang menyebabkan Indonesia saat ini menjadi net importir minyak mentah
dan produk-produk turunannya. Dari aspek konsumsi menunjukkan bahwa
konsumsi energi Indonesia mengalami peningkatan dari tahun ke tahun. Pada
periode 2000-2008, konsumsi energi akhir mengalami peningkatan rata-rata per
tahun sebesar 2.73 persen dari 764.40 Juta SBM menjadi 945.52 Juta SBM.
Atas dasar kondisi sekarang ini, muncul adanya ide untuk menghasilkan
energi alternatif yang tidak bisa habis, contohnya yakni angin, dengan melakukan
penelitian terhadap kincir angin. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji unjuk
kerja kincir angin yang diteliti seperti besar torsi, perbandingan daya, koefisien
daya maksimal, dan tip speed ratio.Kincir angin poros horisontal tiga sudu,
diameter 100 cm, lebar maksimum 13 cm pada jarak 20 cm dari sumbu poros.
Terdapat tiga perlakuan kecepatan angin: kecepatan angin 10,2 m/s, 8,2 m/s dan

6,1 m/s. Kincir dihubungkan ke mekanisme pemebebanan lampu. Besarnya torsi
diperoleh dari mekanisme timbangan digital, putaran kincir angin diukur
mengunakan tachometer, kecepatan angin diukur menggunakan anemometer dan
ketersediaan angin dengan menggunakan wind tunnel 15 Hp.
Dari hasil penelitian ini, kincir angin dengan kecepatan angin 6,1 m/s
menghasilkan koefisien daya mekanis maksimal sebesar 37,2% pada tip speed
ratio 4,48, daya sebesar 39,1 watt dan torsi sebesar 0,82 N.m. Kincir angin
dengan kecepatan output angin 8,2 m/s menghasilkan koefisien daya maksimal
sebesar 19,2% pada tip speed ratio 3,76, daya output sebesar 49 watt dan torsi
sebesar 0,85 N.m. Kincir angin dengan kecepatan angin 10,2 m/s menghasilkan
koefisien daya maksimal sebesar 11,9% pada tip speed ratio 3,31, daya output
sebesar 58,9 watt dan torsi sebesar 0,93 N.m. Kincir angin dengan kecepatan
angin 6,1 m/s memiliki nilai koefisien daya maksimal dan tip speed ratio paling
tinggi.

Kata kunci: kincir angin propeller, koefisien daya, tip speed ratio.
vii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ABSTRACT
Energy is extremely necessary in running the economic development in Indonesia,
whether in terms ofconsumption needs or production activities. The energy
resource exploration has been mostly focused on fossil energy, which is
unrenewable, rather than the renewable one. Such a conditionmay cause the fossil
availability, in particular crude oil, becomes rare that makes Indonesia as an oil
net importer state along with other derivatives. From consumption point of view,
it shows that Indonesia's energy consumption has been increasing annualy.
Between 2000-2008,our energy consumption has been increasing for 2.73 percent
each yeaf from 754.40 million DBM up to 945.52 million SBM.
Based on this current condition, an idea emerges to create a renewable
alternative energy, for instance wind, through a research on windmill. This
research aims to analyse the windmill's performance including the torque, power
comparison, maximum power coefficient, and tip speed ratio. The three edge
horizontalwindmill, maximum width of 13 cm on the distance from the pole of 20
cm. There are three treatments towards wind velocity: 10.2 m/s, 8.2 m/s, and 6.1
m/s. The windmill was then connected to a lightning mechanism. The torque value
gained through a digital measurement mechanism, the windmill rotation
measured by tachometer, the wind velocity measured by anemometer, and wind
availability by wind tunnel 15 Hp.

This research shows that windmill with 6.1 m/s wind velocity creates maximum
mechanic power coefficient of 37.2% at 4.48 tip speed ratio, 39.1 watr power, and
0.82 N.m torque. Windmill with wind velocity output of 8.2 m/2 creates maximum
mechanix power of 19.2% at 3.76 tip speed rario, output power of 49 watt and
0.85 N.m torque. Windmill with 10.2 m/2 wind velocity creates 11.9% of
maximum power coefficient at 3.31 tip speed ratio, output power of 58.9 watt and
0.93 N.m torque. Windmill with 6.1 m/s has the highest value of maximum power
coefficient and tip speed ratio.

Keyword: propeller windmill, power coefficient, tip speed ratio.
viii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

INTISARI

Summary
Energy is extremely necessary in running the economic development in Indonesia,
whether in terms ofconsumption needs or production activities. The energy resource
exploration has been mostly focused on fossil energy, which is unrenewable, rather than the

renewable one. Such a conditionmay cause the fossil availability, in particular crude oil,
becomes rare that makes Indonesia as an oil net importer state along with other derivatives.
From consumption point of view, it shows that Indonesia's energy consumption has been
increasing annualy. Between 2000-2008,our energy consumption has been increasing for
2.73 percent each yeaf from 754.40 million DBM up to 945.52 million SBM.
Based on this current condition, an idea emerges to create a renewable alternative energy,
for instance wind, through a research on windmill. This research aims to analyse the
windmill's performance including the torque, power comparison, maximum power coefficient,
and tip speed ratio. The three edge horizontalwindmill, maximum width of 13 cm on the
distance from the pole of 20 cm. There are three treatments towards wind velocity: 10.2 m/s,
8.2 m/s, and 6.1 m/s. The windmill was then connected to a lightning mechanism. The torque
value gained through a digital measurement mechanism, the windmill rotation measured by
tachometer, the wind velocity measured by anemometer, and wind availability by wind tunnel
15 Hp.
This research shows that windmill with 6.1 m/s wind velocity creates maximum mechanic
power coefficient of 37.2% at 4.48 tip speed ratio, 39.1 watr power, and 0.82 N.m torque.
Windmill with wind velocity output of 8.2 m/2 creates maximum mechanix power of 19.2% at
3.76 tip speed rario, output power of 49 watt and 0.85 N.m torque. Windmill with 10.2 m/2
wind velocity creates 11.9% of maximum power coefficient at 3.31 tip speed ratio, output
power of 58.9 watt and 0.93 N.m torque. Windmill with 6.1 m/s has the highest value of

maximum power coefficient and tip speed ratio.

Keyword: propeller windmill, power coefficient, tip speed ratio.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

KINCIR ANGIN POROS HORISONTAL TIGA SUDU BERBAHAN
KOMPOSIT, DIAMETER 100 CM, LEBAR MAKSIMUM 13 CM PADA
JARAK 20 CM DARI SUMBU POROS

SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin

Diajukanoleh :
ARKO JANSER SITINJAK
NIM :125214049

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2016
i

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

THE WINDMILL A HORISONTAL THREE BLADE, DIAMETER OF
100 CM COMPOSITE MADE, THE MAXIMUM WIDTH 13 CM OF
20 CM OF THE AXIS THE SHAFT

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

By :
ARKO JANSER SITINJAK

Student Number :125214049

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2016

ii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama

: Arko Janser Sitinjak

Nomor Mahasiswa

: 125214049

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :

KINCIR ANGIN POROS HORISONTAL TIGA SUDU BERBAHAN
KOMPOSIT, DIAMETER 100 CM, LEBAR MAKSIMUM 13 CM
PADA JARAK 20 CM DARI SUMBU POROS

Dengan demikian saya memberikan kepada perpustakaan Universitas

Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain,
mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan
mempublikasikanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa
perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama
tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, Oktober 2016

Yang menyatakan,

Arko Janser Sitinjak

vi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

INTISARI
Energi sangat diperlukan dalam menjalankan aktivitas perekonomian
Indonesia, baik untuk kebutuhan konsumsi maupun untuk aktivitas produksi

berbagai sektor perekonomian. Eksplorasi sumber daya energi lebih banyak
difokuskan pada energi fosil yang bersifat unrenewable resources sedangkan
energi yang bersifat renewable relatif belum banyak dimanfaatkan. Kondisi ini
menyebabkan ketersediaan energi fosil, khususnya minyak mentah, semakin
langka yang menyebabkan Indonesia saat ini menjadi net importir minyak mentah
dan produk-produk turunannya. Dari aspek konsumsi menunjukkan bahwa
konsumsi energi Indonesia mengalami peningkatan dari tahun ke tahun. Pada
periode 2000-2008, konsumsi energi akhir mengalami peningkatan rata-rata per
tahun sebesar 2.73 persen dari 764.40 Juta SBM menjadi 945.52 Juta SBM.
Atas dasar kondisi sekarang ini, muncul adanya ide untuk menghasilkan
energi alternatif yang tidak bisa habis, contohnya yakni angin, dengan melakukan
penelitian terhadap kincir angin. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji unjuk
kerja kincir angin yang diteliti seperti besar torsi, perbandingan daya, koefisien
daya maksimal, dan tip speed ratio.Kincir angin poros horisontal tiga sudu,
diameter 100 cm, lebar maksimum 13 cm pada jarak 20 cm dari sumbu poros.
Terdapat tiga perlakuan kecepatan angin: kecepatan angin 10,2 m/s, 8,2 m/s dan
6,1 m/s. Kincir dihubungkan ke mekanisme pemebebanan lampu. Besarnya torsi
diperoleh dari mekanisme timbangan digital, putaran kincir angin diukur
mengunakan tachometer, kecepatan angin diukur menggunakan anemometer dan
ketersediaan angin dengan menggunakan wind tunnel 15 Hp.

Dari hasil penelitian ini, kincir angin dengan kecepatan angin 6,1 m/s
menghasilkan koefisien daya mekanis maksimal sebesar 37,2% pada tip speed
ratio 4,48, daya sebesar 39,1 watt dan torsi sebesar 0,82 N.m. Kincir angin
dengan kecepatan output angin 8,2 m/s menghasilkan koefisien daya maksimal
sebesar 19,2% pada tip speed ratio 3,76, daya output sebesar 49 watt dan torsi
sebesar 0,85 N.m. Kincir angin dengan kecepatan angin 10,2 m/s menghasilkan
koefisien daya maksimal sebesar 11,9% pada tip speed ratio 3,31, daya output
sebesar 58,9 watt dan torsi sebesar 0,93 N.m. Kincir angin dengan kecepatan
angin 6,1 m/s memiliki nilai koefisien daya maksimal dan tip speed ratio paling
tinggi.

Kata kunci: kincir angin propeller, koefisien daya, tip speed ratio.
vii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ABSTRACT
Energy is extremely necessary in running the economic development in Indonesia,
whether in terms ofconsumption needs or production activities. The energy
resource exploration has been mostly focused on fossil energy, which is
unrenewable, rather than the renewable one. Such a conditionmay cause the fossil
availability, in particular crude oil, becomes rare that makes Indonesia as an oil
net importer state along with other derivatives. From consumption point of view,
it shows that Indonesia's energy consumption has been increasing annualy.
Between 2000-2008,our energy consumption has been increasing for 2.73 percent
each yeaf from 754.40 million DBM up to 945.52 million SBM.
Based on this current condition, an idea emerges to create a renewable
alternative energy, for instance wind, through a research on windmill. This
research aims to analyse the windmill's performance including the torque, power
comparison, maximum power coefficient, and tip speed ratio. The three edge
horizontalwindmill, maximum width of 13 cm on the distance from the pole of 20
cm. There are three treatments towards wind velocity: 10.2 m/s, 8.2 m/s, and 6.1
m/s. The windmill was then connected to a lightning mechanism. The torque value
gained through a digital measurement mechanism, the windmill rotation
measured by tachometer, the wind velocity measured by anemometer, and wind
availability by wind tunnel 15 Hp.
This research shows that windmill with 6.1 m/s wind velocity creates maximum
mechanic power coefficient of 37.2% at 4.48 tip speed ratio, 39.1 watr power, and
0.82 N.m torque. Windmill with wind velocity output of 8.2 m/2 creates maximum
mechanix power of 19.2% at 3.76 tip speed rario, output power of 49 watt and
0.85 N.m torque. Windmill with 10.2 m/2 wind velocity creates 11.9% of
maximum power coefficient at 3.31 tip speed ratio, output power of 58.9 watt and
0.93 N.m torque. Windmill with 6.1 m/s has the highest value of maximum power
coefficient and tip speed ratio.

Keyword: propeller windmill, power coefficient, tip speed ratio.
viii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan
berkah-Nya, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir. Tugas akhir ini diajukan
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi
Teknik Mesin, Fakultas Sains Dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma,
Yogyakarta.
Banyak hambatan yang dialami penulis selama proses penulisan tugas
akhir. Namun karena kuasa Tuhan Yang Maha Esa, bantuan dan keterlibatan
berbagai pihak, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan baik. Oleh karena
itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih atas segala
bantuan, dukungan dan dorongan, baik secara moril, materil dan spiritual antara
lain kepada :
1. Sudi Mungkasih,S.Si,M.Math.Sc.,Ph.D. Selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas segala yang telah
diberikan selama penulis belajar di Program Studi Teknik Mesin,
Fakultas Sains Dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik
Mesin atas segala yang telah diberikan selama penulis belajar di Program
Studi Teknik Mesin.
3. Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir
yang telah memberikan waktu, tenaga dan pikiran selama penulisan tugas
akhir.
4. Dr. Drs.Vet. Asan Damanik, M.Si., selaku Dosen Pembimbing Akademik
yang telah memberikan saran, kritik dan bimbingan selama penulis
belajar di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains Dan Teknologi,
Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
5. Segenap dosen dan staff Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas
Sanata Dharma, Yogyakarta atas segala kerjasama, pelayanan dan
bimbingan selama penulis menempuh kuliah dan proses penulisan tugas
akhir.
ix

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6. Lonser Sitinjak, Ferida Damanik., S.Pd dan Arta Irwanto selaku keluarga
yang selama ini memotivasi dan memberi semangat selama pembuatan
skripsi.
7. Teman-teman Teknik Mesin Angkatan 2012 Universitas Sanata Dharma
dan teman-teman dari penulis lainnya yang tidak bisa disebutkan satu per
satu.

Yogyakarta, Oktober 2016

Penulis

x

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL................................................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR .....................................................v
LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI ............................................................ vi
INTISARI ............................................................................................................. vii
ABSTRACT ........................................................................................................ viii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... ix
DAFTAR ISI ......................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................xv
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xviii
DAFTAR SIMBOL ............................................................................................. xix

BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................1
1.1 Latar Belakang Masalah ....................................................................................1
1.2 Rumusan Masalah .............................................................................................2
1.3 Tujuan Penelitian ...............................................................................................2
1.4 Batasan Masalah ................................................................................................3
1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................................3

BAB II DASAR TEORI ..........................................................................................4
2.1 Angin .................................................................................................................4
2.1.1 Jenis – Jenis Angin .........................................................................................5
2.2 Kincir Angin

...................................................................................................7

2.2.1 Kincir Angin Sumbu Horisontal ....................................................................7
2.2.2 Kincir Angin Sumbu Vertikal ........................................................................8
xi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.3 Hubungan Antara Koefisien Daya Terhadap tip speed ratio (tsr)....................10
2.4 Rumus Perhitungan .........................................................................................11
2.4.1 Energi Kinetik ..............................................................................................11
2.4.2 tip speed ratio (tsr) .......................................................................................12
2.4.3 Torsi .............................................................................................................13
2.4.4 Daya Meknis ................................................................................................13
2.4.5 Daya Listrik ...................................................................................................14
2.4.6 Koefisien Daya (Cp) ....................................................................................14
2.5 Komposit .........................................................................................................15
2.5.1 Jenis – Jenis Komposit .................................................................................15
2.6 Serat .................................................................................................................17
2.6.1 Serat Alami ...................................................................................................17
2.6.2 Serat Sintetis ................................................................................................18
2.6.3 Serat Kaca ....................................................................................................19
2.7 Matriks ............................................................................................................20
2.7.1 Resin .............................................................................................................22
2.7.2 Jenis – Jenis Resin ........................................................................................23

BAB III METODE PENELITIAN.........................................................................28
3.1 Diagram Penelitian ..........................................................................................28
3.2 Alat Dan Bahan ...............................................................................................29
3.3 Desain Kincir ..................................................................................................33
3.4 Pembuatan Sudu Kincir Angin .......................................................................34
3.5 Langkah Penelitian ..........................................................................................40

BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN .............................................42
4.1 Data Hasil Pengujian ........................................................................................42
xii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4.2 Pengolahan Data Dan Perhitungan...................................................................44
4.2.1 Perhitungan Daya Angin ..............................................................................44
4.2.2 Perhitungan Torsi .........................................................................................45
4.2.3 Perhitungan Daya Kincir ..............................................................................45
4.2.4 Perhitungan Daya Listrik .............................................................................46
4.2.5 Perhitungan tip speed ratio (tsr) ...................................................................46
4.2.6 Perhitungan Koefisien Daya (Cp) ................................................................47
4.3 Data Hasil Perhitungan ...................................................................................47
4.4 Grafik Hasil Perhitungan .................................................................................49
4.4.1 Grafik Hubungan Antara rpm Dan Daya Mekanis Untuk Tiga Kecepatan
Angin ............................................................................................................ 50
4.4.2 Grafik Hubungan Antara rpm Dan Daya Elektris Untuk Tiga Kecepatan
Angin ............................................................................................................ 51
4.4.3 Grafik Hubungan Antara rpm Dan Torsi Untuk Tiga Kecepatan Angin ...... 52
4.4.4 Grafik Hubungan Antara tip speed ratio Dan Koefisien Daya Pada
Kecepatan Angin 10,2 m/s ...........................................................................53
4.4.5 Grafik Hubungan Antara tsr Dan Koefisien DayaPada Kecepatan Angin
8,2 m/s .........................................................................................................54
4.4.6 Grafik Hubungan Antara tsr Dan Koefisien Daya pada Kecepatan Angin
6,1 m/s .........................................................................................................55
4.4.7 Grafik Hubungan Antara tsr Dan Koefisien Daya Mekanis Pada Tiga
Kecepatan Angin ........................................................................................56

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................57
5.1 Kesimpulan .....................................................................................................57
5.2 Saran ................................................................................................................58
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................59
LAMPIRAN ..........................................................................................................60

xiii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Angin Laut dan Angin Darat ................................................................5
Gambar 2.2 Angin Lembah .....................................................................................6
Gambar 2.3 Angin Gunung .....................................................................................6
Gambar 2.4 Kincir Angin Poros Horizontal ...........................................................8
Gambar 2.5 Kincir Angin Poros Vertikal .............................................................10
Gambar 2.6 Grafik Koefisien Daya (Cp) dengan Tips Speed Ratio (TSR) ...........10
Gambar 2.7 Pembagian Komposit Berdasarkan Penguatnya ................................16
Gambar 2.8 Ilustrasi Komposit Berdasarkan Penguatnya .....................................16
Gambar 2.9 Jenis – Jenis Serat Alami ....................................................................18
Gambar 2.10 Jenis – Jenis Serat Sintetis................................................................18
Gambar 2.11 Serat Kaca .......................................................................................19
Gambar 2.12 Kurva Tegangan/Regangan Sistem Matriks Ideal ............................21
Gambar 2.20 Kurva Tegangan/Regangan Terhadap Kegagalan Serat...................22
Gambar 3.1 Diagram Alir Metode Penelitian Kincir Angin .................................28
Gambar 3.2 Sudu Kincir Angin .............................................................................30
Gambar 3.3 Dudukan Sudu ...................................................................................30
Gambar 3.4 Fan Blower ........................................................................................31
Gambar 3.5 Tachometer .........................................................................................32
Gambar 3.6 Timbangan Digital .............................................................................32
Gambar 3.7 Anemometer .......................................................................................32
Gambar 3.8 Voltmeter ...........................................................................................32
Gambar 3.9 Amperemeter .....................................................................................33
Gambar 3.10 Skema Pembebanan Lampu ............................................................33
Gambar 3.11 Desain Kincir ...................................................................................34
Gambar 3.12 Mal Kertas ........................................................................................35
xiv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 3.13 Pembentukan Sudu Pada Pipa .........................................................36
Gambar 3.14 Bentuk Cetakan Sudu Kincir Angin .................................................36
Gambar 3.15 Pelapisan Mal ..................................................................................37
Gambar 3.16 Resin dan Katalis .............................................................................37
Gambar 3.17 Pengolesan dan Katalis Kecetakan ..................................................38
Gambar 3.18 Peletakan Serat Gelas Pada Cetakan Sudu ......................................38
Gambar 3.19 Penempatan Plat Pada Pangkal Sudu ..............................................39
Gambar 4.1 Grafik Hubungan Putaran Poros (rpm) Dan Daya Mekanis Pada Tiga
Kecepatan Angin, Kincir Angin Komposit Tiga Sudu Berbahan
Komposit, Diameter 1 m, Lmax 13 cm Pada Jarak 20 cm Dari Pusat
Poros .................................................................................................50
Gambar 4.2 Grafik Hubungan Putaran Poros (rpm) Dan Daya Elektris Pada Tiga
Kecepatan Angin, Kincir Angin Komposit Tiga Sudu Berbahan
Komposit, Diameter 1 m, Lmax 13 cm Pada Jarak 20 cm Dari Pusat
Poros .................................................................................................51
Gambar 4.3 Grafik Hubungan Antara Putaran Poros (rpm) Dan Torsi Pada Tiga
Kecepatan Angin, Kincir Angin Komposit Tiga Sudu Berbahan
Komposit, Diameter 1 m, Lmax 13 cm Pada Jarak 20 cm Dari Pusat
Poros .................................................................................................52
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara tip speed ratio (tsr) Dan Koefisien Daya
Pada Kecepatan Angin 10,2 m/s, Kincir Angin Komposit Tiga Sudu
Berbahan Komposit, Diameter 1 m, Lmax 13 cm Pada Jarak 20 cm
Dari Pusat Poros................................................................................53
Gambar 4.5 Grafik Hubungan Antara tip speed ratio (tsr) Dan Koefisien Daya
Kecepatan Angin 8,2 m/s, Kincir Angin Komposit Tiga Sudu
Berbahan Komposit, Diameter 1 m, Lmax 13 cm Pada Jarak 20 cm
Dari Pusat Poros................................................................................54
Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara tip speed ratio (tsr) Dan Koefisien Daya
Kecepatan Angin 6,1 m/s, Kincir Angin Komposit Tiga Sudu
Berbahan Komposit, Diameter 1 m, Lmax 13 cm Pada Jarak 20 cm
Dari Pusat Poros................................................................................55

xv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 4.7 Grafik Hubungan Antara tip speed ratio (tsr) Dan Koefisien Daya
Pada Tiga Kecepatan Angin, Kincir Angin Komposit Tiga Sudu
Berbahan Komposit, Diameter 1 m, Lmax 13 cm Pada Jarak 20 cm
Dari Pusat Poros................................................................................56

xvi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1Tingkat Kecepatan Angin .........................................................................4
Tabel 2.2 Sifat-sifat dari jenis-jenis fiber-glass .....................................................20
Tabel 2.3 Sifat Serat ..............................................................................................20
Tabel 4.1 Data Pengujian Tiga Sudu Pada Kecepatan Angin10,2 m/s, Kincir
Angin Komposit Tiga Sudu Berbahan Komposit, Diameter 1 m, Lmax
13 cm Pada Jarak 20 cm Dari Pusat Poros ..........................................42
Tabel 4.2 Data Pengujian Tiga Sudu Pada Kecepatan Angin 8,2 m/s, Kincir Angin
Komposit Tiga Sudu Berbahan Komposit, Diameter 1 m, Lmax 13 cm
Pada Jarak 20 cm Dari Pusat Poros .......................................................43
Tabel 4.3 Data Pengujian Tiga Sudu Pada Kecepatan Angin 6,1 m/s, Kincir Angin
Komposit Tiga Sudu Berbahan Komposit, Diameter 1 m, Lmax 13 cm
Pada Jarak 20 cm Dari Pusat Poros .......................................................43
Tabel 4.4 Data Perhitungan Tiga Sudu Pada Kecepatan Angin 10,2 m/s, Kincir
Angin Komposit Tiga Sudu Berbahan Komposit, Diameter 1 m, Lmax
13 cm Pada Jarak 20 cm Dari Pusat Poros ............................................48
Tabel 4.5 Data Perhitungan Tiga Sudu Pada Kecepatan Angin 8,2 m/s, Kincir
Angin Komposit Tiga Sudu Berbahan Komposit, Diameter 1 m, Lmax
13 cm Pada Jarak 20 cm Dari Pusat Poros ............................................48
Tabel 4.6 Data Perhitungan Tiga Sudu Pada Variasi Kecepatan Angin
6,1 m/s, Kincir Angin Komposit Tiga Sudu Berbahan Komposit,
Diameter 1 m, Lmax 13 cm Pada Jarak 20 cm Dari Pusat Poros........49

xvii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR SIMBOL

Simbol

Keterangan
Massa jenis (kg/m3)

r

Jari-jari kincir (m)

A

Luas penampang (m2)
Kecepatan angin (m/s)
Kecepatan sudut (rad/s)

n

Kecepatan putar poros (rpm)

F

Gaya pembebanan (N)

T

Torsi (Nm)
Daya angin (Watt)
Daya listrik (Watt)
Daya kincir (Watt)
Koefisien daya (%)
Koefisien daya maksimal (%)

m

massa (kg)
Energi kinetic (wH)

V

Tegangan (Volt)

I

Arus (Ampere)
Waktu (s)

ṁ

Laju aliran massa udara (kg/s)

L

Panjang lengan torsi (m)

Kecepatan di ujung sudu kincir (m/s)

Lebar maksimal (m)
xviii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah
Indonesia merupakan negara yang kaya dengan sumber daya energi baik
energi yang bersifat unrenewable resources maupun yang bersifat renewable
resources. Namun demikian, eksplorasi sumber daya energi lebih banyak
difokuskan pada energi fosil yang bersifat unrenewable resources sedangkan
energi yang bersifat renewable relatif belum banyak dimanfaatkan. Kondisi ini
menyebabkan ketersediaan energi fosil, khususnya

minyak mentah, semakin

langka yang menyebabkan Indonesia saat ini menjadi net importir minyak mentah
dan produk-produk turunannya.
Menurut Kementrian Energi dan Sumber daya Mineral (2009) cadangan
energi minyak mentah Indonesia hanya dapat diproduksi atau akan habis dalam
kurun waktu 22.99 tahun, gas selama 58.95 tahun dan batubara selama 82.01
tahun. Hasil perhitungan ini menggunakan asumsi bahwa tidak ditemukan lagi
ladang-ladang baru sebagai sumber energi fosil. Cadangan energi dapat meningkat
(bertahan lama) apabila ditemukan landang-ladang yang baru.
Dari aspek konsumsi menunjukkan bahwa konsumsi

energi Indonesia

mengalami peningkatan dari tahun ke tahun. Pada periode 2000-2008, konsumsi
energi akhir mengalami peningkatan rata-rata per tahun sebesar 2.73 persen dari
764.40 Juta SBM menjadi 945.52 Juta SBM. Menurut jenis energi, konsumsi
energi BBM merupakan konsumsi energi tertinggi yang diikuti oleh biomas, Gas,
1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

listrik dan batubara Kementrian Energi Dan Sumberdaya Mineral (2009). Dengan
semakin menipisnya cadangan energi fosil pada satu sisi, sementara disisi lain
konsumsi energi terus mengalami peningkatan

menjadi ancaman terhadap

perkembangan perekonomian Indonesia. Oleh karenanya berbagai upaya perlu
dilakukan untuk mendorong pemanfaatan penggunaan energi yang efisien diiringi
dengan pencarian sumber-sumber energi fosil baru secara intensif dan
mengembangkan energi alternatif yang bersifat renewable resources.
Pemanfaatan energi angin merupakan pemanfaatan yangn paling berkembang
saat ini. Berdasarkan data dari WWEA ( World Wind Energy Association),
sampai dengan tahun 2007 perkiraan energi listrik yang dihasilkan oleh turbin
angin mencapai 93.85 GigaWatts, menghasilkan lebih dari 1 % dari total
kelistrikan secara globa. Amerika, Spanyol dan China merupakan negara terdepan
dalam pembuatan energi angin. Diharapkan pada tahun 2012 total kapasitas
pembangkit listrik tenaga angin secara global tercapai. Perkembangan
pemanfaatan energi angin secara global dapat dilihat pada Gambar 1.1.

Gambar 1.1 Peningkatan pemanfaatan energi angin di dunia.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

Ditengah potensi angin melimpah di kawasan Indonesia, total kapasitas
terpasang dalam sistem konversi energi angin saat ini kuran g dari 800 kilowatt.
Diseluruh Indonesia, lima unit kincir angin pembangkit berkapasitas masingmasing 80 Kilowatt (kW) sudah dibangun. Tahun 2007, tujuh unit dengan
kapasitas sama menyusul dibangun di empat lokasi, masing-masing di Pulau
Selayar tiga unit, Sulawesi Utara dua unit dan Nusa Penida, bali, serta Bangka
Belitung, masing-masing satu unit.

1.2 Rumusan Masalah
Masalah yang dapat dirumuskan dalam penelitian ini adalah :
a. Diperlukan kincir angin yang mampu mengkonversi energi angin
menajdi energi listrik dengan maksimal sehingga koefisien daya (

)

yang diperoleh tinggi.
b. Pengggunaan bahan komposit serat (PMC) dalam pembuatan sudu.
c. Menciptakan kincir angin yang dapat dijangkau oleh masalah luas.

1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
a. Membuat kincir angin poros horizontal berbahan komposit menggunakan
pipa pvc 8 Inchi sebagai cetakan sudu.
b. Mengetahui nilai koefisien daya tertinggi (
kecepatan angin.

) dari ketiga variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

c. Mengetahui unjuk kerja kincir angin berbahan komposit tiga sudu,
diameter 1 m, lebar maksimal sudu 13 cm pada jarak 20 cm dari pusat
poros pada tiga kecepatan angin.

1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah yang ada dalam penelitian ini adalah :.
a. Sudu kincir angin menggunakan bahan komposit berjumlah tiga dengan
berat persudu 215 gram.
b. Menggunakan Amperemeter, Voltmeter, Tachometer dan Fan Blower
15 Hp sebagai alat pengujian.
c. Menggunakan kecepatan angin 6,1 m/s, 8,2 m/s dan 10,2 m/s sebagai
variasi kecepatan angin.
d. Penelitian dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata
Dharma.

1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah sebegai berikut :
a. Kincir angin ini dapat dimanfaatkan sebagai salah satu aplikasi
pemanfaatan energi terbarukan.
b. Dalam pembuatan skala besar mampu menghasilkan energi listrik dalam
jumlah besar.
c. Dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan masyarakat luas.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB II
DASAR 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. Energi listrik yang dihasilkan bisa dimanfaatkan
secara langsung, ataupun disimpan dengan menggunakan battery.Kondisi angin
yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik dapat dilihat Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Tingkat Kecepatan Angin.
Kelas

Kecepatan

Angin

Angin (m/s)

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

8

13,9 – 17,1

Ujung pohon melengkung, hembusan angin terasa di telinga

Kondisi Alam di Daratan

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 kerusakan parah

13

32,6 – 42,3

Angin Topan

Batas minimum untuk menggerakkan kincir ialah angin kelas 3 dan batas
maksimum adalah angin kelas 8.
4

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

2.1.1 Jenis Angin
1. Angin Laut
Angin laut adalah angin yang terjadi pada waktu siang hari,angin ini
bergerak dari laut atau danau menuju daratan. Hal ini terjadi dikarenakan udara
diatas daratan mengalami pemanasan lebih cepat dibandingkan udara diatas
permukaan air, sehingga tekanan udara diatas daratan lebih rendah dibandingkan
di atas permukaan laut atau danau seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1.

2. Angin Darat
Angin darat adalah angin yang terjadi pada waktu malam hari, angin ini
bergerak dari darat menuju laut. Hal ini terjadi dikarenakan udara diatas daratan
mengalami pendinginan lebih cepat dibandingkan udara diatas permukaan air,
sehingga tekanan udara diatas permukaan laut atau danau menjadi lebih rendah
dibandingkan di atas daratan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.1 Angin Laut.

Gambar 2.2 Angin darat.

3 Angin Lembah
Angin lembah adalah angin yang terjadi pada waktu siang hari di kawasan
pengunungan di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari lembah menuju gunung.
Hal ini terjadi dikarenakan udara di atas gunung mengalami pemanasan lebih

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

cepat dibandingkan lembah, sehingga tekanan udara di atas permukaan gunung
menjadi lebih rendah dibandingkan di atas permukaan lembah seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 2.3.

4. Angin Gunung
Angin gunung adalah angin yang terjadi pada waktu malam hari di
kawasan pengunungan di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari gunung menuju
lembah. Hal ini terjadi dikarenakan udara di atas gunung mengalami pendingin
lebih cepat dibandingkan di atas permukaan lembah, sehingga tekanan udara di
atas permukaan lembah menjadi lebih rendah di atas permukaan gunung seperti
yang ditunjukkan pada Gambar 2.4.

Gambar 2.3 Angin Lembah

Gambar 2.4 Angin Gunung
.

5. Angin Muson
Angin muson yang terjadi di Indonesia ada dua, yaitu muson barat dan
muson timur. Angin ini disebabkan adanya perbedaan tekanan udara dua benua
yang mengapit kepulauan Indonesia, yaitu Benua Asia yang kaya perairan dan
Australia yang kering. Angin Musim/Muson Barat adalah angin yang mengalir
dari benua Asia (musim dingin) ke Benua Australia (musim panas) dan
mengandung curah hujan yang banyak di Indonesia bagian barat, hal ini
disebabkan karena angin melewati tempat yang luas, seperti perairan dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

samudra. Contoh perairan dan samudra yang dilewati adalah Laut China Selatan
dan Samudra Hindia. Angin Musim Barat menyebabkan Indonesia mengalami
musim hujan. Angin ini terjadi pada bulan Desember, Januari dan Februari, dan
maksimal pada bulan januari dengan Kecepatan Minimum 3 m/s.Angin
Musim/Muson Timur adalah angin yang mengalir dari Benua Australia(musim
dingin) ke Benua Asia (Musim panas) sedikit curah hujan (kemarau) di Indonesia
bagian timur karena angin melewati celah-celah sempit dan berbagai gurun
(Gibson, Australia Besar, dan Victoria). Ini yang menyebabkan Indonesia
mengalami musim kemarau. Terjadi pada bulan juni, juli dan Agustus, dan
maksimal pada bulan juli.

Gambar 2.5 Contoh (

) angin muson barat dan (-----) angin muson timur.

2.2 Kincir Angin
Kincir angin adalah sebuah alat yang digerakkan oleh tenaga angin
sehinggamenghasilkan energi mekanik atau gerak. Kincir angin dulunya banyak
ditemukan dinegara – negara Eropa khususnya Belanda dan Denmark yang pada

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

waktu

itu

banyakdigunakan

untuk

irigasi,

menumbuk

hasil

pertanian,

penggilingan gandum danpembangkit tenaga listrik. Secara umum kincir angin
digolongkan menjadi duajenisnya menurut porosnya yaitu kincir angin poros
horisontal dan kincir angin porosvertikal.

2.2.1 Kincir Angin Poros Horizontal
Kincir Angin Poros Horisontal atau propeler adalah kincir angin yang
memilikiporos utama sejajar dengan tanah dan arah poros utama sesuai dengan
arah angin.Kincir angin Poros Horisontal ini memiliki jumlah bilah lebih dari dua,
kincir anginini dapat berputar dikarenakan adanya gaya aeorodinamis yang
bekerja pada suatukincir. Beberapa jenis kincir angin poros horisontal yang telah
banyak dikenal diantaranya ditunjukkan pada Gambar 2.6. Kekurangan dan
kelebihan kincir angin poros horisontal:
Kelebihan kincir angin poros horizontal:
1. HAWT mampu mengkonversi energi angin pada kecepatan tinggi.
2.

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

3.

HAWT tidak memerlukan karateristik angin karena arah angin
langsung menujurotor.

Kekurangan kincir angin poros horizontal:
1.

Dibutuhkan konstruksi menara untuk menyangga bilah – bilah,
transmisi roda gigi, dan generator.

2.

HAWT yang tinggiakan sulit dipasang, membutuhkan derek yang
sangat tinggi dan membutuhkan operator yang profesional.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

3.

HAWT membutuhkan mekanisme control yaw tambahan untuk
membelokkan kincir ke arah angin.

Gambar 2.6 Contoh kincir angin poros horisontal.

2.2.2 Kincir Angin Poros Vertikal
Kincir angin poros vertikal atau Vertikal Axis Wind Turbin (VAWT)
adalahsalah satu jenis kincir angin yang posisi porosnya tegak lurus dengan arah
angin ataudengan kata lain kincir jenis ini dapat mengkonversi tenaga angin dari
segala arahkecuali arah angin dari atas atau bawah. Kincir jenis ini menghasilkan
torsi yanglebih besar dari pada kincir angin poros horisontal.Beberapa jenis kincir
angin poros Vertikal yang telah banyak dikenaldiantaranya ditunjukkan pada
Gambar 2.7. Kekurangan dan kelebihan kincir angin poros vertikal dijelaskan
seperti berikut :

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

Kelebihan kincir angin poros vertikal:
1. Dapat menerima arah angin dari segala arah.
2. Tidak membutuhkan struktur menara yang besar.
3. Dapat bekerja pada putaran rendah.
4. Memiliki torsi yang besar pada putaran rendah.
5. Tidak perlu mengatur sudut – sudut untuk menggerakan sebuah generator.
Kelemahan kincir angin poros vertikal:
1. Bekerja pada putaran rendah, sehingga energi angin yang dihasilkan kecil.
2. Hanya dapat mengkonversi energi angin 50% dikarenakan adanya gaya
dragtambahan.
3. Bekerja pada putaran rendah, sehingga energi angin yang dihasilkan kecil.
4. Sebuah VAWT yang menggunakan kabel untuk menyanggahnya memberi

tekanan pada bantalan dasar karena semua berat rotor dibebankan pada
bantalan. Kabel yang dikaitkan ke puncak bantalan meningkatkan daya
dorong ke bawah saat angin bertiup.

Darrieus
Savonius
Gambar 2.7 Contoh kincir angin poros vertikal.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

2.3 Grafik Hubungan Antara Cp dan tip speed ratio (tsr)
Menurut Albert Betz Ilmuan Jerman bahwa koefisien daya maksimal dari
kincirangin adalah sebesar 59% seperti yang terlihat pada Gambar 2.9 Dia
menamai batasmaksimal tersebut dengan Betz limit.

Gambar 2.8 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) dengan tip speed ratio
(tsr) dari beberapa jenis kincir.

2.4 Rumus Perhitungan
Berikut ini adalah rumus–rumus yang digunakan untuk melakukan
perhitungandan analisis kerja kincir angin yang diteliti.

2.4.1 Rumus Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda yang
bergerak.Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetik, sehingga dapat
dirumuskan menjadi :

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

(1)
dengan :
: Energi kinetic (Joule).
: Massa ( kg ).
: Kecepatan angin (m/s).

Daya adalah energi persatuan waktu, sehingga dapat dituliskan dengan
rumussebagai berikut :
(2)
dengan :
P

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

dimana :
=

(3)

dengan :
: Massa jenis udara (kg/m³).
A

: Luas penampang sudu (m²).

Dengan mengunakan persamaan (3), daya angin dapat dirumuskan menjadi
=

, yang dapat disederhanakan menjadi :
(4)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

2.4.2 Rumus Perhitungan tip speed ratio (tsr)
Tip speed ratio adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu kincir
angin dengan kecepatan angin.Kecepatan diujung sudu (Vt) dapat dirumuskan
sebagai :
(5)
dengan :
: Kecepatan ujung sudu.
: Kecepatan sudut (rad/s).
:Jari – jari kincir (m).
sehingga tsr-nya dapat dirumuskan sebagai berikut:
(6)
dengan :
r

: jari – jari kincir (m).

n

: Putaran poros kincir tiap menit (rpm).

v

: Kecepatan angin (m/s).

2.4.3 Rumus Torsi
Torsi adalah hasil kali dari gaya pemebebanan (F) dengan panjang
lengantorsi (l). Perhitungan torsi dapat dirumuskan sebagai berikut :
(7)
dengan :
F

: Gaya pembebanan (N).

l

: Panjang lengan torsi ke poros (m).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

2.4.4 Rumus Daya Mekanis
Daya yang dihasilkan kincir (Pout) adalah daya yang dihasilkan kincir
akibat adanya angin yang melintasi sudu kincir. Sehingga daya kincir yang
dihasilkan oleh gerakkan melingkar kincir dapat dirumuskan :
(8)
dengan :
T

: Torsi (N.m).
: kecepatan sudut (rad/s).

Dengan ini untuk daya yang dihasilkan kincir dapat dinyatakan dengan persamaan
(7), yaitu :
(9)
dengan :
: Daya yang dihasilkan oleh kincir angin (watt).
T

: Torsi (N.m).

n

: Putaran poros (rpm)

2.4.5 Rumus Daya Listrik
Daya Listikadalah daya yang dihasilkan generator. Sehingga daya kincir
yang dihasilkan oleh generator dapat dirumuskan :
(10)
Dengan :
V

: Tegangan (watt).

I

: Arus (ampere).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

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

(11)
dengan :
: Koefisien Daya, %
: Daya yang disediakan oleh angin.
: Daya yang dihasilkan kincir.

2.5 Komposit
Komposit adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari
dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama
lainnya baik itu sifat kimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir
bahan tersebut (bahan komposit).
Beberapa definisi komposit sebagai berikut
1. Tingkat dasar : pada molekul tunggal dan kisi kristal, bila material yang

disusun dari dua atom atau lebih disebut komposit (contoh senyawa, paduan,
polymer dan keramik)
2. Mikrostruktur : pada kristal, phase dan senyawa, bila material disusun dari dua

phase atau senyawa atau lebih disebut komposit (contoh paduan Fe dan C)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

3. Makrostruktur : material yang disusun dari campuran dua atau lebih penyusun

makro yang berbeda dalam bentuk dan/atau komposisi dan tidak larut satu
dengan yang lain disebut material komposit (definisi secara makro ini yang
biasa dipakai).

2.5.1 Tujuan Pembuatan Material Komposit
Berikut ini adalah tujuan dari dibentuknya komposit, yatu sebagai berikut :
1. Mempermudah design yang sulit pada manufaktur.
2. Menjadikan bahan lebih ringan.

2.5.2 Properties Komposit
Sifat maupun Karakteristik dari komposit ditentukan oleh:
1. Material yang menjadi penyusun komposit
Karakteristik komposit ditentukan berdasarkan karakteristik material
penyusun menurut rule of mixture sehingga akan berbanding secara proporsional.
2. Bentuk dan penyusunan struktural dari penyusun
Bentuk dan cara penyusunan komposit akan mempengaruhi karakteristik
komposit.
3. Interaksi antar penyusun
Bila terjadi interaksi antar penyusun akan meningkatkan sifat dari komposit.

2.5.3 Klasifikasi Komposit
Berdasarkan matrik, komposit dapat diklasifikasikan kedalam tiga
kelompok besar seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.9.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

Gambar 2.9 Klasifikasi komposit Berdasarkan bentuk dari matriks-nya.

Matriks phase/ reinforcement
phaase
Metal

Ceramic