unjuk kerja kincir angin poros horisontal dua sudu...
Post on 28-Nov-2020
23 Views
Preview:
TRANSCRIPT
i
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN POROS HORISONTAL DUA SUDU
BERBAHAN DASAR KOMPOSIT, DIAMETER 100 CM, SUDUT
KEMIRINGAN 20˚ DENGAN VARIASI LEBAR MAKSIMUM
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin
Disusun Oleh :
Sulistyo
NIM 145214066
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2018
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
PERFORMANCE OF HORIZONTAL SHAFTS WINDMILL OF TWO
COMPOSITE-BASED BLADE, 100 CM DIAMETER, 20˚ ANGLE OF
PICTH WITH A MAXIMUM WIDTH VARIATION
FINAL PROJECT
Presented as partitial fulfilment of the requirement
to obtain Sarjana Teknik degree
in Mechanical Engineering
By :
SULISTYO
Student Number : 145214066
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2018
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
vii
INTISARI
Meningkatnya kebutuhan akan energi listrik di era modern ini yang
disebabkan oleh tingginya pertumbuhan penduduk. Konsumsi energi yang terus
meningkat akan menjadi masalah bila dalam penyediaannya tidak sejalan dengan
kebutuhan. Menipisnya cadangan sumber minyak bumi serta batubara menjadi
salah satu masalah berkurangnya pasokan energi di Indonesia. Ketersediaan
sumber daya alam melimpah di Indonesia yang dapat dimanfaatkan yaitu berupa
sumber energi alternatif, sehingga berkembanglah energi alternatif dengan
pengolahan yang ramah lingkungan seperti energi air, energi surya, panas bumi
dan energi angin. Angin, sebagai salah satu sumber yang tersedia di alam dapat
dimanfaatkan sebagai salah satu sumber energi listrik. Penelitian ini bertujuan
mengetahui koefisien daya maksimal dan tip speed ratio pada kincir angin yang
diteliti.
Kincir angin yang diteliti adalah kincir angin poros horisontal dua sudu
berbahan komposit dengan diameter 100 cm, dengan variasi lebar maksimum dan
variasi kecepatan angin. Komposit yang digunakan dalam pembuatan sudu
menggunakan resin epoxy dan serat gelas atau fiberglass, dan menggunakan
harderner sebagai pengeras. Terdapat tiga variasi lebar maksimum dan dua variasi
kecepatan angin dalam penelitian, variasi lebar maksimum 8 cm dengan kecepatan
angin 8,2 m/s dan 6,3 m/s, variasi lebar maksimum 9 cm dengan kecepatan angin
8,2 m/s dan 6,3 m/s dan variasi lebar maksimum 10 cm dengan kecepatan angin
8,2 m/s dan 6,3 m/s. Untuk mendapatkan daya kincir, torsi, koefisien daya
maksimal, dan tip speed ratio pada kincir, maka poros kincir dihubungkan ke
mekanisme pembebanan lampu yang berfungsi untuk pemberian beban pada
kincir. Besarnya beban kincir dapat dilihat pada timbangan digital. Putaran kincir
angin diukur mengunakan tachometer dan kecepatan angin diukur menggunakan
anemometer.
Dari hasil penelitian kincir angin dua sudu tipe horizontal diatas, kincir
angin dengan lebar 8 cm kecepatan angin 6,3 m/s menghasilkan koefisien daya
maksimal sebesar 16,87 %, pada tip speed ratio 4,04. Sedangkan kincir angin
dengan lebar 9 cm kecepatan angin 6,3 m/s menghasilkan koefisien daya
maksimal sebesar 19,31 %, pada tip speed ratio 4,06 dan untuk kincir angin
dengan lebar 10 cm kecepatan angin 6,3 m/s menghasilkan koefisien daya
maksimal sebesar 18,68 %, pada tip speed ratio 3,93.
Kata kunci : Kincir ngin, koefisien daya, tip speed ratio, torsi, daya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
The increasing demand for electrical energy in this modern era is caused
by the high population growth. Increased energy consumption will be a problem if
the supply is not in line with the needs. The depletion of reserves of petroleum
and coal resources has become one of the problems of reduced energy supply in
Indonesia. The availability of abundant natural resources in Indonesia that can be
utilized in the form of alternative energy sources, so that developing alternative
energy with environmentally friendly processing such as water energy, solar
energy, geothermal and wind energy. Wind, as one source available in nature can
be utilized as one source of electrical energy. This study aims to determine the
maximum power coefficient and tip speed ratio on the windmill studied.
The windmill studied is a two-cornered horizontal axle composite with
100 cm diameter, maximum width variation and wind speed variation. The
composites used in the manufacture of blades use epoxy resins and glass fibers or
fiberglass, and use harderner as hardener. There are three variations of maximum
width and two variations of wind speed in the study, variation of maximum width
of 8 cm with wind speed 8,2 m/s and 6,3 m/s, variation of maximum width 9 cm
with wind speed 8,2 m/s and 6,3 m/s and variation maximum width of 10 cm with
wind speed 8,2 m/s and 6,3 m/s. To obtain the power of the mill, torque,
maximum power coefficient, and tip speed ratio on the mill, the shaft of the mill is
connected to the light loading mechanism which functions for loading the load on
the windmill. The magnitude of the windmill load can be seen on the digital
scales. The windmill rotation was measured using a tachometer and wind speed
measured using an anemometer.
From the windmill study, windmill with a width of 8 cm wind speed of 6,3
m/s resulted in a maximum power coefficient of 16,87%, at an optimized speed
ratio tip of 4,04. Windmill model with a width of 9 cm wind speed of 6,3 m/s
yields a maximum power coefficient of 19,31 %, at an optimized speed ratio tip of
4,06. Windmill model with a width of 10 cm wind speed of 6,3 m/s yields a
maximum power coefficient of 18,68%, at an optimum speed ratio tip of 3,93.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
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 spirituil antara
lain kepada :
1. Sudi Mungkasi, 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. Budi Setyahandana, S.T., M.T., 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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...................................................................................................... i
LEMBAR PERSETUJUAN......................................................................................... iii
DAFTAR PANITIA PENGUJI ................................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ............................................................v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI....................................... vi
INTISARI .................................................................................................................... vii
ABSTRACT ............................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ................................................................................................. ix
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. xiii
DAFTAR TABEL ...................................................................................................... xvi
DAFTAR SIMBOL .................................................................................................. xviii
BAB I PENDAHULUAN ..............................................................................................1
1.1 Latar Belakang .....................................................................................................1
1.2 Perumusan 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
2.2 Kincir Angin .........................................................................................................5
2.2.1 Kincir Angin Poros Horisontal........................................................................5
2.2.2 Kincir Angin Poros Vertikal ...........................................................................8
2.3 Grafik Hubungan Antara Cp Terhadap Tsr ........................................................10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
2.4 Rumus Perhitungan ............................................................................................11
2.4.1 Rumus Energi Kinetik ...................................................................................11
2.4.2 Perhitungan Torsi dan Daya .........................................................................12
2.4.3 Torsi ..............................................................................................................13
2.4.4 Rumus Daya Kincir .......................................................................................13
2.4.5 Tip Speed Ratio .............................................................................................14
2.4.6 Koefisiensi Daya ...........................................................................................15
2.5 Komposit ............................................................................................................15
2.5.1 Fiberglass ......................................................................................................17
2.5.2 Matriks ..........................................................................................................19
2.6 Tinjauan Pustaka ................................................................................................25
BAB III METODE PENELITIAN...............................................................................25
3.1 Diagram Penelitian .............................................................................................25
3.2 Alat dan Bahan ...................................................................................................26
3.3 Desain Kincir ......................................................................................................32
3.4 Pembuatan Sudu / Blade .....................................................................................33
3.4.1 Alat dan Bahan ..............................................................................................33
3.4.2 Proses Pembuatan Sudu ................................................................................34
3.5 Langkah Penelitian .............................................................................................36
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN ...................................................38
4.1 Data Hasil Pengujian ..........................................................................................38
4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan ......................................................................44
4.2.1 Perhitungan Daya Angin ...............................................................................44
4.2.2 Perhitungan Torsi ..........................................................................................44
4.2.3 Perhitungan Daya Kincir ...............................................................................45
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
4.2.4 Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr) .................................................................45
4.2.5 Perhitungan Koefisien Daya (Cp) .................................................................46
4.3 Data Hasil Perhitungan .......................................................................................46
4.4 Grafik Hasil Perhitungan ....................................................................................53
4.4.1 Grafik Hubungan Antara Rpm dan Torsi Pada Tiga Variasi Lebar
Maksimum Dengan Kecepatan Angin 8.2 m/s dan 6.3 m/s. ......................53
4.4.2 Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis dan Torsi Pada Tiga Variasi Lebar
Maksimum Dengan Kecepatan Angin 8.2 m/s dan 6.3 m/s. ......................55
4.4.3 Grafik Hubungan Antara Daya Listrik dan Torsi Pada Tiga Variasi Lebar
Maksimum Dengan Kecepatan Angin 8.2 m/s dan 6.3 m/s. ......................57
4.4.4 Grafik Hubungan Antara koefisien daya (Cp) dan Tip Speed Ratio (tsr) Pada
Tiga Variasi Lebar Maksimum Dengan Kecepatan Angin 8.2 m/s dan 6.3
m/s. .............................................................................................................58
4.5 Pembahasan Data ...............................................................................................59
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................................60
5.1 Kesimpulam ........................................................................................................60
5.2 Saran ...................................................................................................................61
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................62
LAMPIRAN .................................................................................................................63
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 American multi blade ................................................................................. 6
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
Gambar 2.2 kincir angin propeller ................................................................................. 6
Gambar 2.3 kincir angin dutch four arm ....................................................................... 7
Gambar 2.4 Kincir angin savonius ................................................................................. 9
Gambar 2.5 Kincir angin savonius ................................................................................. 9
Gambar 2.6 Grafik hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) terhadap Tips Speed
Ratio (TSR) dari beberapa jenis kincir. ................................................ 11
Gambar 2.7 Sketsa Fiber dan Matrix. .......................................................................... 16
Gambar 2.8 Serat Kaca .................................................................................................. 17
Gambar 2.9 Skema jenis Fiberglass ............................................................................. 19
Gambar 2.10 Kekuatan Stress – Strain ........................................................................ 23
Gambar 2.11 Kurva Tegangan/Regangan Sistem Matriks Ideal. ............................. 24
Gambar 2.12 Kurva Tegangan Dan Regangan Terhadap Kegagalan Serat............ 24
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian............................................................................. 25
Gambar 3.2 Sudu Berbahan Komposit ........................................................................ 27
Gambar 3.3 Dudukan Sudu ........................................................................................... 27
Gambar 3.4 Fan Blower ................................................................................................ 28
Gambar 3.5 Anemometer .............................................................................................. 28
Gambar 3.6 Tachomete.................................................................................................. 29
Gambar 3.7 Timbangan Digital .................................................................................... 30
Gambar 3.8 Voltmeter ................................................................................................... 30
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 3.9 Amperemeter ............................................................................................. 31
Gambar 3.11 Skema Penelitian .................................................................................... 32
Gambar 3.12 Desain Kincir .............................................. Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.13 Cetakan Kayu. ......................................................................................... 34
Gambar 3.14 Pelapisan Alumunium Foil Pada Cetakan Kayu ................................ 35
Gambar 3.15 Cetakan Dari Kertas ............................................................................... 35
Gambar 3.16 Finishing Sudu ........................................................................................ 36
Gambar 4.1 Grafik Hubungan Antara Rpm dan Torsi Pada Tiga Variasi Lebar
Maksimum Dengan Kecepatan Angin 8.2 m/s.................................... 53
Gambar 4.2 Grafik Hubungan Antara Rpm dan Torsi Pada Tiga Variasi Lebar
Maksimum Dengan Kecepatan Angin 6.3 m/s.................................... 54
Gambar 4.3 Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis dan Torsi Pada Tiga Variasi
Lebar Maksimum Dengan Kecepatan Angin 8.2 m/s. ....................... 55
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis dan Torsi Pada Tiga Variasi
Lebar Maksimum Dengan Kecepatan Angin 6.3 m/s. ....................... 56
Gambar 4.5 Grafik Hubungan Antara Daya Listrik dan Torsi Pada Tiga Variasi
Lebar Maksimum Dengan Kecepatan Angin 8.2 m/s. ....................... 57
Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara Daya Listrik dan Torsi Pada Tiga Variasi
Lebar Maksimum Dengan Kecepatan Angin 6.3 m/s.Error! Bookmark
not defined.
Gambar 4.7 Grafik Hubungan Antara koefisien daya (Cp) dan Tip Speed Ratio
(tsr) Pada Tiga Variasi Lebar Maksimum Dengan Kecepatan Angin
8.2 m/s. ......................................................... Error! Bookmark not defined.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 4.8 Grafik Hubungan Antara koefisien daya (Cp) dan Tip Speed Ratio
(tsr) Pada Tiga Variasi Lebar Maksimum Dengan Kecepatan Angin
6.3 m/s. ..................................................................................................... 59
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tabel kecepatan angin ..............................................................................5
Tabel 2.2 kelebihan dan kekurangan material fiber ...............................................18
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Tabel 2.3 Kekuatan serat ........................................................................................18
Tabel 2.4 Spesifikasi kekuatan matriks ..................................................................22
Tabel 3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu ...........................................................33
Tabel 4.1 Data Dua Sudu Dengan Variasi Lebar Maksimum 8 cm Kecepatan
Angin 8,2 m/s. .....................................................................................38
Tabel 4.2 Data Dua Sudu Dengan Variasi lebar Maksimum 8 cm Kecepatan
Angin 6,3 m/s. .....................................................................................39
Tabel 4.3 Data Dua Sudu Dengan Variasi Lebar Maksimum 9 cm Kecepatan
Angin 8,2 m/s. .....................................................................................40
Tabel 4.4 Data Dua Sudu Dengan Variasi Lebar Maksimum 9 cm Kecepatan
Angin 6,3 m/s ......................................................................................41
Tabel 4.5 Data Dua Sudu Dengan Variasi Lebar Maksimum 10 cm Kecepatan
Angin 8,2 m/s. .....................................................................................42
Tabel 4.6 Data Dua Sudu dengan Variasi Lebar Maksimum 10 cm Kecepatan
Angin 6,3 m/s. .....................................................................................43
Tabel 4.7 Data Perhitungan Kincir Angin Dua Sudu Lebar 8 cm Kecepatan Angin
8,2 m/s. ................................................................................................47
Tabel 4.8 Data Perhitungan Kincir Angin Dua Sudu Lebar 8 cm Kecepatan Angin
6,3 m/s. ................................................................................................48
Tabel 4,9 Data Perhitungan Kincir Angin Dua Sudu Lebar 9 cm Kecepatan Angin
8.2 m/s .................................................................................................49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Tabel 4.10 Data Perhitungan Kecepatan Angin Dua Sudu Lebar 9 cm Kecepatan
Angin 6,3 m/s. .....................................................................................50
Tabel 4.11 Data Perhitungan Kincir Angin Dua Sudu Lebar 10 cm Kecepatan
Angin 8,2 m/s. .....................................................................................51
Tabel 4.12 Data Perhitungan Kincir Angin Dua Sudu Lebar 10 cm Kecepatan
Angin 6,3 m/s ......................................................................................52
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan
r Jari – jari kincir (m)
v Kecepatan angin (m/s)
N Kecepatan putaran poros (rpm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
F Gaya pembenanan (N)
T Torsi (N.m)
A Luas penampang ( )
Massa jenis (kg/ )
Kecepatan sudut (rad/s)
Daya angin (Watt)
Daya kincir (Watt)
TSR Tip Speed Ratio
Koefisien daya (%)
Koefisien daya maksimal (%)
M Massa (kg)
Laju aliran massa udara (kg/s)
V Volume ( )
V Tegangan (volt)
Energi kinetik (joule)
I Arus (ampere)
t Waktu (s)
Kecepatan ujung sudu (m/s)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Meningkatnya kebutuhan akan energi listrik di era modern ini yang
disebabkan oleh tingginya pertumbuhan penduduk. Konsumsi energi yang terus
meningkat akan menjadi masalah bila dalam penyediaannya tidak sejalan dengan
kebutuhan. Menipisnya cadangan sumber minyak bumi serta batubara menjadi
salah satu masalah berkurangnya pasokan energi di Indonesia. Ketersediaan
sumber daya alam melimpah di Indonesia yang dapat dimanfaatkan yaitu berupa
sumber energi alternatif, sehingga berkembanglah energi alternatif dengan
pengolahan yang ramah lingkungan seperti energi air, energi surya, panas bumi
dan energi angin.
Salah satu sumber energi yang sudah kita kenal serta mudah dalam
pengolahannya dan tidak membutuhkan biaya yang cukup besar yaitu energi
angin. Namun pemanfaatan energi angin belum berjalan secara optimal,
kecenderungan ini tentu akan terus bertahan seiring dengan makin berkurangnya
cadangan minyak bumi serta batubara yang merupakan penyuplai energi utama
saat ini di Indonesia.
Angin merupakan sumber energi yang tidak ada habisnya sehingga
pemanfaatan sistem perubahan energi angin akan berdampak positif terhadap
lingkungan serta kebutuhan listrik nasional yang semakin besar dapat terpenuhi.
Untuk mengkonversi energi angin menjadi energi listrik dibutuhkan alat berupa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
kincir angin. Putaran kincir akan menggerakkan generatoer yang nantinya akan
menghasikan energi listrik.
Hal inilah yang mendorong penulis untuk mengembangkan desain kincir untuk
mencari unjuk kerja kincir angin yang sesuai dengan kondisi angin di Indonesia
serta mengkonversi energi angin manjadi sumber energi listrik terbarukan.
1.2 Perumusan Masalah
Masalah yang dapat dirumuskan dalam penelitian ini adalah :
1. Pemanfaatan potensi energi angin yang belum berjalan secara optimal di
Indonesia.
2. Diperlukan kincir angin untuk mengkonversi energi angin menjadi energi
listrik. Dimana putaran kincir angin akan menggerakkan generator dan
bisa menghasilkan energi listrik.
1.3 Tujuan Penelitian
1. Membuat kincir angin poros horizontal dua sudu berbahan dasar komposit
dengan diameter 100 cm sudut kemiringan 20 variasi lebar maksimum 8
cm, 9 cm, 10 cm variasi kecepatan angin 8,2 m/s dan 6,3 m/s.
2. Mengetahui unjuk kerja kincir angin dua sudu dengan variasi lebar dan
kecepatan angin.
3. Mengetahui nilai Tip Speed Ratio (tsr) dan koefisien daya (Cp) dari kincir
angin tersebut.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
1.4 Batasan Masalah
1. Model kincir angin yang dibuat tipe horizontal axis wind turbine (HAWT)
berbahan komposit dengan jumlah dua sudu.
2. Dimensi kincir angin :
a. Diameter kincir angin 100 cm, sudut kemiringan 20 dengan
variasi lebar maksimum 8 cm, 9 cm, dan 10 cm.
b. Variasi kecepatan angin yang digunakan dalam penelitian adalah
8,2 m/s dan 6,3 m/s.
3. Alat pengujian menggunakan wind tunnel, tachometer, voltmeter,
amperemeter, anemometer dan timbangan digital.
4. Penelitian dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata
Dharma.
1.5 Manfaat Penelitian
1. Mengetahui kinerja kincir angin dua sudu dengan variasi lebar maksimum
dan kecepatan angin yang berbeda.
2. Kincir angin ini sebagai energi alternatif pemasok kebutuhan listrik
masyarakat luas khususnya di Indonesia yang merupakan Negara dengan
kekayaan alam yang berlimpah salah satunya angin.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Angin
Angin adalah aliran udara dalam jumlah yang besar diakibatkan oleh rotasi
bumi dan perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tempat
bertekanan udara tinggi ke tempat bertekanan udara rendah. Pada saat ini kincir
angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan listrik
masyarakat. Dengan menggunakan prinsip konversi energi dan sumber daya alam
yang dapat diperbarui yaitu angin. Meskipun sampai saat ini pembangunan kincir
angin belum optimal dan belum dapat menyaingi pembangkit listrik konvesional
(PLTA,PLTU,dll). Berkurangnya sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui
seperti batu bara dan minyak bumi maka sudah seharusnya pembangkit listrik
beralih menggunakan alat kincir angin dan sumber daya alam yang dapat
diperbarui yaitu angin.
Indonesia memiliki potensi angin yang cukup baik, karena sebagian dari
pulau-pulau di Indonesia memiliki potensi angin yang cukup tinggi dan bisa
dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga angin (PLTA). Dari 120 tempat
menurut survey LAPAN (Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional) hanya
beberapa tempat yang memiliki potensi angin cukup baik diantaranya kepulauan
Sumbawa, Sumba, Lombok, Nusa Tenggara Timur, Nusa Tenggara Barat,
Sulawesi Selatan, Pantai Selatan dan Bali yaitu meiliki kecepatan angin rata-rata
sebesar 4,5 sampai dengan 5,9 m/s. Kecepatan angin yang dapat digunakan untuk
menghasilkan energi listrik dapat dilihat pada Tabel 2.1.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
Tabel 2.1 Tabel kecepatan angin
(Sumber : http://jendeladenngabei.blogspot.co.id/2012/11/pembangkit-listrik-
tenaga-bayu-angin.html)
2.2 Kincir Angin
Kincir angin adalah sebuah alat yang mampu memanfaatkan kekuatan
angin untuk dirubah menajdi kekuatan mekanik. Kincir angin dulunya sering
digunakan untuk irigasi pertanian dan penggilingan padi. Namun, seiring
berjalannya waktu dan berkurangnya sumber daya alam yang tidak dapat
diperbarui kini kincir angin lebih banyak dimanfaatkan sebagai alat pembangkit
listrik. Secara umum kincir angin dibagi menjadi 2 jenis menurut porosnya, yaitu
kincir angin poros horisontal dan kincir angin poros vertical.
2.2.1 Kincir Angin Poros Horisontal
Kincir angin poros horisontal adalah kincir angin yang memiliki poros
utama sejajar dengan tanah dan memiliki GGL induksi yang besar. Kincir angin
horisontal terdiri dari sebuah menara yang di puncaknya terdapat sebuah baling-
baling yang berfungsi sebagai rotor dan menghadap atau membelakangi arah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
angin. Kincir angin horisontal biasanya mempunyai dua atau tiga bilah baling-
baling.
Beberapa jenis kincir angin poros horisontal yang sudah banyak dikenal di
antaranya : American Multi Blade seperti yang ditunjukkan pada (Gambar 2.1),
kincir angin propeller seperti ditunjukkan pada (Gambar 2.2) dan kincir angin
dutch four arm seperti yang ditunjukkan pada (Gambar 2.3).
Gambar 2.1 American multi blade
(Sumber :
https://img.okezone.com/content/2013/12/02/373/906056/NdGjDBZm2n.j
pg)
Gambar 2.2 kincir angin propeller
(Sumber http://www.renergyteda.com/windmill.jpg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
Gambar 2.3 kincir angin dutch four arm
(Sumber : https://id.wikipedia.org/wiki/Kincir_angin)
Kelebihan yang dimiliki oleh kincir angin poros horizontal diantaranya adalah
a. Mampu mengkonversikan energi angin pada kecepatan tinggi.
b. Tidak memerlukan karakteristik angin karena arah angin langsung menuju
ke rotor.
c. Memiliki factor keamanan yang lebih baik karena posisi sudu yang berada
diatas menara.
d. Menara yang tinggi memungkinkan kincir mendapatkan angin yang kuat
dan smooth.
e. Menara yang tinggi memungkinkan penempatan kincir pada landasan yang
tidak dasar atau di lokasi garis pantai.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Disamping memiliki kelebihan kincir angin poros horizontal juga memiliki
kekurangan, kekurangan kincir angin poros horizontal diantaranya adalah :
a. Memerluksn menara yang tinggi untuk menangkap kecepatan angin yang
cukup besar dan konsisten serta menghindari turbulensi.
b. Perlu adanya mekanisme tambahan untuk menyesuaikan dengan arah
angin (sensor elektrik).
c. Kontruksi menara yang besar dan kuat untuk menyangga bilah-bilah yang
besar diatas menara.
2.2.2 Kincir Angin Poros Vertikal
Kincir angin poros vertikal atau Vertikal Axis Wind Turbin (VAWT)
adalah salah satu jenis kincir angin yang posisi porosnya tegak lurus dengan arah
angin atau dengan kata lain kincir jenis ini dapat mengkonversi tenaga angin
dari segala arah kecuali arah angin dari atas atau bawah. Kincir jenis ini
menghasilkan torsi yang lebih besar dari pada kincir angin poros horizontal.
Setiap jenis kincir angin memiliki ukuran dan efisiensi yang berbeda. Untuk
memiliki jenis kincir angin yang tepat untuk suatu kegunaan diperlukan analisis
yang tepat.
Beberapa jenis kincir angin poros vertikal yang telah banyak dikenal
diantaranya ditunjukkan pada Gambar 2.4 dan Gambar 2.5.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Gambar 2.4 Kincir angin savonius
(sumber : http://luckybima.blogspot.co.id/2017/04/tugas-softskill-rangkuman-
dua-jurnal.html)
Gambar 2.5 Kincir angin savonius
(Sumber : http://www.getsttpln.com/2014/03/jenis-jenis-turbin-angin.html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
Kelebihan yang dimiliki kincir angin poros vertikal diantaranya adalah
a. Memiliki torsi yang besar pada putaran rendah.
b. Tidak membutuhkan struktur menara yang besar.
c. Dapat menerima angin dari segala arah.
d. Tidak perlu mengatur sudut – sudut untuk menggerakan sebuah generator.
e. Memiliki tip-speed-ratio yang lebih rendah sehingga kecil kemungkinan
untuk terjadi kerusakan dalam kondisi angin kencang.
Kekurangan yang dimiliki kincir angin poros vertikal diantaranya adalah :
a. Bekerja pada putaran rendah sehingga energi angin yang dihasilkan kecil.
b. Hanya dapat mengkonfersi energy angin 50% dikarenakan adanya gaya
drag tambahan.
c. Tinggi dan swept kincir angin poros vertikal lebih terbatas.
2.3 Grafik Hubungan Antara Cp Terhadap Tsr
Dari Gambar 2.6 dapat dilihat bahwa koefisien daya maksimal yang dapat
dihasilkan oleh kincir angin ideal adalah sebesar 59%, sedangkan kincir angin
American multi-blade memiliki koefisien daya (Cp) maksimal sebesar 15%.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
Gambar 2.6 Grafik hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) terhadap Tips Speed
Ratio (TSR) dari beberapa jenis kincir.
(Sumber : www.gunturcuplezt.com)
2.4 Rumus Perhitungan
Berikut ini dalah rumus – rumus yang digunakan untuk melakukan
perhitungan dan analisis unjuk 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, maka dapat dirumuskan
menjadi :
=
(1)
dimana :
= energi kinetik (joule).
m = massa udara (kg).
v = kecepatan angin (m/s).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
Daya adalah persatuan waktu, sehingga perhitungan daya angin dapat dituliskan
sebagai berikut :
=
(2)
dimana :
= daya angin (watt).
= massa udara yang mengalir dalam waktu tertentu (kg/s).
jika menggunakan rumus berikut :
= (3)
dimana :
= massa jenis udara (kg/ )
A = luas penampang berbentuk lingkaran ( )
dengan menggunakan persamaan (3) maka daya angin ( ) dapat dirumuskan
menjadi :
=
( )
Yang dapat disederhanakan menjadi :
=
(4)
2.4.2 Perhitungan Torsi dan Daya
Untuk mengetahui unjuk kerja dari setiap model kincir angin dengan tiga
variasi lebar maksimum (8,9,10) cm dengan masing – masing kecepatan angin
(8,2 dan 6,3) m/s , maka perlu dicari besarnya torsi dan daya yang dihasilkan oleh
model kincir angin yang diteliti.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
2.4.3 Torsi
Torsi merupakan hasil perkalian vektor antara jarak sumbu putar dengan
gaya yang bekerja pada titik dengan berjarak tertentu dari sumbu pusat.
Perhitungan torsi dapat dirumuskan sebagai berikut :
T = F l (5)
dimana :
T = torsi dinamis yang dihasilkan dari putaran poros (Nm).
F = gaya pembeban (N).
l = panjang lengan torsi ke poros (m).
2.4.4 Rumus Daya Kincir
Daya yang dihasilkan kincir (Pout ) adalah daya yang dihasilkan kincir
akibat adanya angin yang melintasi sudu kincir. Sehingga daya kincir yang
dihasilkan oleh gerakan melingkar kincir dapat dirumuskan sebagai berikut :
= T
dimana :
T = torsi dinamis (Nm).
= kecepatan sudut
=
=
rad/s
Dari persamaan diatas, daya yang dihasilkan oleh kincir dapat dinyatakan dengan
persamaan :
= T
rad/s (6)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
dimana :
= daya yang dihasilkan angin (Watt).
n = putaran poros (rpm).
2.4.5 Tip Speed Ratio
Tip speed ratio (tsr) adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu
kincir angin dengan kecepatan angin.
Kecepatan diujung sudu ( ) dapat dirumuskan sebagai berikut :
=
dimana :
= kecepatan ujung sudu.
= kecepatan sudut (rad/s).
r = jari – jari kincir (m).
sehingga tsr nya dapat dirumuskan dengan :
tsr =
(7)
dimana :
r = jari – jari kincir (m).
n = putaran poros per menit (rpm).
v = kecepatan angin (m/s).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2.4.6 Koefisiensi Daya
Koefisien daya ( ) adalah pebandingan antara daya yang dihasilkan oleh
kincir ( ) dengan daya yang disediakan oleh angin ( ), sehingga dapat
dirumuskan sebagai berikut :
=
100 % (8)
dimana :
= koefisien daya (%).
= daya yang dihasilkan oleh kincir (watt).
= daya yang dihasilkan oleh angin (watt).
2.5 Komposit
Dalam tugas akhir ini bahan untuk membuat sudu kincir angin
menggunakan 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). Bahan komposit pada umumnya
terdiri dari dua unsur, yaitu reinforcement sebagai pengisi dan bahan pengikat
serat yang disebut matrik.
Komposit yang diaplikasikan pada kincir angin terbuat dari bahan
fiberglass, serat karbon, dan kayu. Matriks pengikat yang digunakan yaitu
polyester, epoxy, dan vinyl ester. Komposit yang paling umum diterapkan yaitu
jenis GRP (fiberglass reinforced plastic). Pada sistem kincir angin, komposit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
biasanya digunakan sebagai bahan pembuat sudu, tetapi pada bagian lain pun
dapat digunakan seperti misalnya pada nacelle cover.
Kelebihan komposit:
a. Massa jenis rendah (ringan).
b. Perbandingan kekuatan dan berat yang menguntungkan.
c. Lebih kuat (stiff), ulet (tough) dan tidak getas.
d. Lebih kuat dan ringan.
e. Tahan terhadap korosi.
f. Tahan terhadap cuaca.
g. Koefisien pemuaian yang rendah.
h. Mudah dibentuk.
Kekurangan komposit :
a. Kurang elastis.
b. Lebih sulit dibentuk secara plastis.
c. Tidak tahan terhadap beban kejut (shock) dan crash (tabrak) dibandingkan
dengan metal.
Gambar 2.7 Sketsa Fiber dan Matrix.
(Sumber : http://artikel-teknologi.com/pengertian-material-komposit/)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
2.5.1 Fiberglass
Serat Kaca atau fiberglass adalah suatu bahan sintetis yang terdiri dari
Lime, Alumina, dan Borosilicate. Sering diterjemahkan menjadi kaca cair yang
ditarik menjadi serat tipis dengan garis tengah sekitar 0,005 mm - 0,01 mm.
Bahan cair serat gelas ditekan melalui suatu lobang kecil dari suatu dapur listrik
dan ditarik menjadi sehelai serat. Serat ini dapat dipintal menjadi benang atau
ditenun menjadi kain yang kemudian diresapi dengan resin/matriks sehingga
menjadi bahan yang kuat dan tahan korosi untuk diaplikasikan. Untuk membuat
serat gelas ini mudah melekat jika diberi resin/matriks, maka dilakukan pelapisan
awal serat ini dengan resin atau matriks. Seperti yang ditunjukkan oleh Gambar
2.8 dan tabel kelebihan dan kekuarangan fiber ditunjukkan pada Gambar 2.9
Gambar 2.8 Serat Kaca
Jenis fiber yang biasa digunakan untuk pembuatan komposit antara lain sebagai
berikut :
a. Fiber-glass
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
b. Fiber-nylon
c. Fiber Carbon
d. Fiber Graphite
Tabel 2.2 kelebihan dan kekurangan material fiber
(Sumber : Logamcor.wordpress.com)
Tabel 2.3 Kekuatan serat
(Sumber : Tata Surdia”Pengetahuan Bahan Teknik”.2005)
Serat
Kekuatan
Tarik
Perpanjangan
Patah
Massa
Jenis
Modulus
Young
Modulus
Jenis
(GN/m2) (%) (g/cm3) (GN/M2) (MJ/Kg)
Karbon (Dasar Rayon
Viskus) 2 0,6 1,66 350 210
Karbon* (Dasar PAN) 1,8 0,5 1,99 400 200
Gelas (Jenis E) 3,2 2,3 2,54 75 30
Baja 3,5 2 7,8 200 26
Kevlar 3,2 6,5 1,44 57 40
Nilon 66 0,9 14 1,14 7 6
Poliester 1,1 9 1,38 15 11
Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit, yang
ditunjukan Gambar 2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 2.9 Skema jenis Fiberglass
(Sumber : https://praktikumdifraksi/V1/xhqtn-qhvqtug55/22)
2.5.2 Matriks
Matrik dalam komposit berfungsi sebagai bahan mengikat serat menjadi
sebuah unit struktur, melindungi dari perusakan eksternal, meneruskan atau
memindahkan beban eksternal pada bidang geser antara serat dan matrik, sehingga
matrik dan serat saling berhubungan. Pembuatan komposit serat membutuhkan
ikatan permukaan yang kuat antara serat dan matrik. Selain itu matrik juga harus
mempunyai kecocokan secara kimia agar reaksi yang tidak diinginkan tidak
terjadi pada permukaan kontak antara keduanya. Untuk memilih matrik harus
diperhatikan sifat-sifatnya antara lain seperti tahan terhadap panas, tahan cuaca
yang buruk dan tahan terhadap goncangan yang biasanya menjadi pertimbangan
dalam pemilihan material matrik. Resin epoksi mempunyai kegunaan luas dalam
industri teknik kimia, listrik, mekanik dan sipil sebagai perekat, cat pelapis,
pencetakan coran benda-benda cetakan.
1. Proses produksi bahan
Pada saat ini produknya adalah kebanyakan merupakan kondensatdari
bisfenol A (4-4’ dihidroksidifenil 2,2-propanon) dan epiklorhidrin. Bisfenol A
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
diganti dengan novolak ,atau senyawa tak jenuh, siklopentadien, dsb. Resin epoksi
bereaksi dengan pengeras dan menjadi unggul dalam kekuatan mekanik dan
ketahanan kimia. Sifatnya bervariasi bergantung pada jenis, kondisi dan
pencampuran dengan pengerasnya. Banyaknya campuran dihitung dari ekivalen
epoksi (banyaknya resin yang mengandung 1 mol gugus epoksi dalam gram).
2. Sifat – sifat bahan
a. Resinol bisfenol A
Kelekatannya terhadap bahan lan banyak sekali. Bahan ini banyak
digunakan dalam cat untuk logam, perekat, pelapis dengan serat gelas, dsb.
Pada pengawetan tak dihasilkan produk tambahan seperti air, dan penyusutan
volume kurang. Kestabilan dimensinya baik. Sangat tahan terhadap zat kimia
dan stabil terhadap banyak asam kecuali asam pengoksid yang kuat, dan asam
alifatik rendah, alkali dan garam. Karena tak di serang oleh hampir semua
pelarut, bahan ini baik digunakan sebagai yang non-korosif.
b. Resin sikloalifatik
Bahan ini viskositsanya rendah dan ekivalensi epoksinya kecil. Bahan
berguna sebagai pengencer bisfenol karena mudah penanganannya. Karena
kaku dan rapuh, bahan terutama digunakan untuk alat isolasi listrik yang
diperkuat dengan serat gelas. Ketahanan busur dan sifat anti alurnya baik.
3. Pencetak bahan
a. Pengecoran
Digunakan untuk produksi perkakas dan pembenam komponen listrik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
b. Pencetakan lapisan
Digunakan untuk produksi pelapis resin epoksi-serat gelas. Ada metode
laminasi basah (pengeras diletakkan dalam resin cair dan ditambah pengecer
atau pembasah, viskositasnya menurun), metoda laminasi kering (resin padat
dilarutkan dalam pelarut seperti aseton, dan pengeras yang tak bereaksi pada
suhu rendah, ditambahkan kemudian, dalam masa serat gelas dijenuhkan dan
dikeringkan), dan metoda penggulungan filamen (serat gelas yang jenuh
digulung pada inti dan diawetkan dengan pemanasan).
4. Penggunaan bahan
a. Perekat
Hampir semua plastik dapat melekat cukup kuat kecuali resin silicon,
fluoresin, polietilen dan polipropilen. Jenis yang lain adalah jenis yang paling
sering dipakai. Paling luas digunakan dalam industry penerbangan, konstruksi
dan listrik.
b. Cat
Bahan cat dapat dipakai terhadap berbagai bahan, dan secara luas
digunakan karena pelapisannya kuat, unggul dalam ketahanan air dan
ketahanan kimia.
c. Pencetakan coran
Kebanyakan digunakan dalam industry listrik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
d. Katalis
Katalis digunakan untuk membantu proses pengeringan (curring) pada
bahan matriks suatu komposit. Penggunaan katalis yang berlebihan akan
semakin mempercepat proses laju pengeringan, tetapi akan menyebabkan
bahan komposit yang dihasilkan semakin getas.
Tabel 2.4 Spesifikasi kekuatan matriks
(Sumber : Tata Surdia”Pengetahuan Bahan Teknik”.2005)
Resin Thermoset
Kekuatan
Tarik
(kgf/mm2)
Perpan-
jangan
(%)
Modulus
Elastik
(kgf/mm2
X 102)
Kekuatan
Tekan
(kgf/mm2)
Kekuatan
Lentur
(kgf/mm2)
Resin Fenol (Bakelit) :
Tanpa pengisi 4,9 - 5,6 1,0 - 1,5 5,2 – 7 7,0 – 21 8,4 - 10,5
Dengan bubuk kayu 4,5 – 7 0,4 - 0,5 5,6 – 12 15,4 - 25,2 5,9 - 8,4
Dengan asbes 3,8 - 5,2 0,18 - 0,5 7,0 – 21 14 – 24 5,6 - 9,8
Dengan serat glass 3,6 – 7 0,2 23,1 12 - 24,0 7,0 – 42
Resin Melamin :
Dengan pengisi --- --- --- --- ---
Dengan selulosa 4,9 - 9,1 0,6 - 1,0 8,4 - 9,8 17,5 - 30,1 7 - 11,2
Resin Urea :
Dengan selulosa
4,2 - 9,1
0,4 - 1,0
7 - 10,5
17,5 - 31
7 - 11,2
Resin Poliester :
Dengan pengisi
(coran kaku) 4,2 - 9,1 < 5 2,1 - 4,2 9,1 – 25 5,9 - 16,1
Dengan serat glass 17,5 - 2,1 0,5 - 5,0 5,6 – 14 10,5 - 21 7,0 – 28
Dengan serat sintetik 3,1 4,2 --- --- 14 – 21 7,0 - 8,4
Resin Epoksi :
Dengan pengisi
(coran) 2,8 - 9,1 3,0 - 6,0 2,4 10,5 - 17,5 9,3 - 14,7
Dengan serat glass 9,8 - 2,1 4 2,1 21 – 26 14 – 21
Resin Silikon :
Dengan serat glass
2,8 - 3,5
---
---
7,0 - 10,5
7 - 9,8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
2.5.2.1 Faktor Matrik
Menurut schwartz (1987) matriks adalah bahan yang memberikan rupa
bentuk dan memegang bahan pengukuh dalam komposit secara umum, matriks
jenis polimer terbagi menjadi jenis termoplastik dan termoset. Menurut schwartz
(1997) peranan matriks adalah memegang agen pengukuh, memindahkan tegasan
yang dikenakan kepada pengisi dan sebagai bahan yang akan memberikan rupa
bentuk akhir komposit. Matriks juga berperan memberikan rintangan terhadap
serangan alam sekitar dan melindungi permukaan gentian dari pada lelasan atau
abrasi secara mekanikal.
Gambar 2.10 Kekuatan Stress – Strain
(Sumber : http://slideplayer.info/slide/4846636)
Gambar 2.10 memperlihatkan kurva tegangan / regangan untuk suatu
sistem matriks ideal. Kurva untuk matriks menunjukkan kekuatan puncak tinggi,
kekakuan tinggi (ditunjukkan dengan kemiringan awal) dan regangan tinggi
terhadap kegagalan. Hal ini berarti bahwa matriks pada awalnya kaku tetapi pada
waktu yang sama tidak akan mengalami kegagalan getas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
Gambar 2.11 Kurva Tegangan/Regangan Sistem Matriks Ideal.
(Sumber : http://anisadealinis/2011/11/bahan-pengisi-saluran-akar.html)
Gambar 2.12. Memberikan regangan terhadap kegagalan yang dimiliki
untuk serat kaca-E, serat kaca-S, serat aramid, dan serat karbon berkekuatan tinggi
(yaitu bukan dalam bentuk komposit).
Gambar 2.12 Kurva Tegangan Dan Regangan Terhadap Kegagalan Serat
(Sumber : http://ilmuaircraft.blogspot.co.id/2013/06/komposit-pada-umumnya-
bentuk-dasar.html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
2.6 Tinjauan Pustaka
Rusidin, 2016 “Unjuk Kerja Angin Poros Horisontal Empat Sudu
Berbahan Dasar Komposit Dengan Diameter 1 m Lebar Maksimum 12 cm Pada
Jarak 13.5 cm Dari Pusat Poros”, Menyimpulkan bahwa hasil unjuk kerja kincir
angin empat sudu bahan komposit adalah Torsi terbesar yang dihasilkan oleh
kincir angin yaitu 0,85 N.m pada kecepatan putaran sebesar 713 rpm terjadi pada
kecepatan angin 10,3 m/s. Daya terbesar yang dapat dihasilkan dari kincir angin
sebesar 64,75 watt pada kecepatan putaran sebesar 753 rpm pada kecepatan angin
10,3 m/s. Koefisien daya tertinggi yang didapat yaitu yaitu sebesar 35,14 % pada
tsr 4,20 dengan kecepatan angin 6,4 m/s.
Anggeriyantopo, J., 2015 “Unjuk Kerja Kincir Angin Model American
Multi-Blade Sembilan Sudu Dengan Tiga Variasi Pitch Angle”, Menyimpulkan
bahwa Unjuk kerja optimal yang dapat dicapai model kincir angin dengan pitch
angle 100 memliliki koefisien daya maksimal 4,2 % pada tip speed ratio optimal
0,86. Model kincir angin dengan pitch angle 200 memliliki koefisien daya
maksimal 11,5 % pada tip speed ratio optimal 1,09. Variasi pitch angle 300
memliliki koefisien daya maksimal 14,5 % pada tip speed ratio optimal 1,03.
Widi, Tomas Prasetya, 2015 “Unjuk Kerja Kincir Angin Propeler Tiga
Sudu Datar Dengan Lebar 11.5 cm Dari Bahan Triplek Serta Variasi Lapisan
Permukaan Alumunium Dan Anyaman Bambu”, menyimpulkan bahwa Model
kincir angin dengan sudu kincir tanpa lapisan menghasilkan koefisien daya
maksimal sebesar 10,38 %, pada tip speed ratio optimal 2,19. Model kincir angin
dengan lapisan permukaan plat aluminium bagian depan sudu menghasilkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
koefisien daya maksimal sebesar 10,05 %, pada tip speed ratio optimal 2,40.
Model kincir angin dengan lapisan permukaan plat aluminium bagian depan dan
belakang menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 13,52%, pada tip speed
ratio optimal 2,57. Model kincir angin dengan lapisan permukaan plat aluminium
bagian belakang dan anyaman bambu bagian depan sudu menghasilkan koefisien
daya maksimal sebesar 9,39 %, pada tip speed ratio optimal sebesar 2,16.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
BAB III
METODE PENELTIAN
3.1 Diagram Penelitian
Langkah kerja dalam penelitian ini meliputi perencanaan kincir hingga
analisis data. Langkah kerja dalam penelitian ini dalam bentuk gambar diagram
alir seperti yang ditunjukan dalam Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian
Mulai
Pembuatan desain sudu
Pembelian alat dan bahan yang digunakan untuk pembuatan sudu
kincir angin
Pembuatan sudu
Pengujian Kincir angin
Pengolahan, perhitungan, pembahasan data dan pembuatan grafik
Kesimpulan dan saran
selesai
Pegambilan data
Tidak Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Ada tiga jenis perlakuan metode untuk melakukan penelitian ini, yaitu :
1. Penelitian kepustakaan (Library Research)
Peneltian kepustakaan dilakukan dengan membaca literatur –
literatur yang berhubungan dengan penulisan tugas akhir ini serta dapat
dipertanggungjawabkan kebenarannya.
2. Pembuatan alat
Pembuatan alat uji kincir angin poros horisontal dilakukan di
Laboratorium Konversi Energi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
Kincir yang sudah jadi dipasang pada wind tunnel dan motor listrik
sebagai sumber tenaga untuk memutar fan blower yang menghasilkan
tenaga angin untuk memutar kincir.
3. Pengamatan langsung (Observasi)
Metode observasi ini dilakukan dengan mengamati secara langsung
terhadap objek yang diteliti yaitu kincir angin jenis propeler pada wind
tunnel.
3.2 Alat dan Bahan
Model kincir angin poros horisontal berbahan komposit dengan diameter 100 cm
sudut serang 20 dengan variasi lebar maksimal dan kecepatan angin.
1. Sudu kincir angin
Ukuran panjang sudu kincir menentukan daerah sapuan angin yang
menerima energi angin sehingga dapat membuat dudukan sudu atau turbin
berputar. Semua sudu memiliki bentuk dan ukuran yang sama, sudu kincir angin
yang dibuat dapat dilihat pada Gambar 3.2.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
Gambar 3.2 Sudu Berbahan Komposit
2. Dudukan Sudu
Dudukan sudu yang merupakan bagian komponen yang berfungsi untuk
pemasangan sudu dan juga untuk mengatur kemiringan sudu. Dudukan sudu ini
memiliki dua belas buah lubang untuk pemasangan sudu, untuk mengatur sudu
kemiringan cukup memutar kemiringan plat dudukan sudu. Posisi plat dudukan
dapat disesuaikan dengan kebutuhan yang diperlukan dudukan sudu dapat dilihat
pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Dudukan Sudu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
3. Fan blower
Fan blower berfungsi untuk menghisap udara memutar kincir angin, fan
blower dengan power sebesar 15 Hp. Gambar 3.4 akan menunjukan bentuk dari
fan blower.
Gambar 3.4 Fan Blower
4. Anemometer
Anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan angin dan juga
digunakan untuk mengukur suhu angin di sekitar lingkungan. Gambar 3.5
menunjukan bentuk dari alat anemometer.
Gambar 3.5 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
6. Tachometer
Tachometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran poros kincir yang dinyatakan dalam satuan rpm (rotation perminute). Jenis
tachometer yang digunakan adalah digital light tachometer, cara kerjanya cukup
sederhana meliputi 3 bagian, yaitu: sensor, pengolah data dan penampil. Gambar
3.6 menunjukan bentuk tachometer.
Gambar 3.6 Tachometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
7. Timbangan digital
Timbangan Digital digunakan untuk mengetahui beban generator pada saat
kincir angin berputar. Gambar 3.7 menunjukan bentuk dari timbangan digital yang
digunakan dalam penelitian.Timbangan digital ini diletakan pada bagian lengan
generator.
Gambar 3.7 Timbangan Digital
8. Voltmeter
Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan yang dihasilkan kincir
angin oleh setiap variasinya. Seperti ditunjukan oleh Gambar 2.8.
Gambar 3.8 Voltmeter
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
9. Amperemeter
Amperemeter digunakan untuk mengukur arus yang dihasilkan oleh kincir angin
dengan setiap variasinya. Ampermeter seperti ditunjukan oleh Gambar 3.9.
Gambar 3.9 Amperemeter
10. Pembebanan
Pembebanan yang dilakukan dengan menggunakan lampu bermaksud
untuk mengetahui performa kincir angin. Variasi voltase lampu yang diberikan
bermaksud supaya data yang dihasilkan lebih bervariasi.Gambar pembebanan
lampu seperti ditunjukkan oleh Gambar 3.10.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 3.10 Skema Pembebanan Lampu
11. Skema Penelitian
Gambar 3.11 Skema Penelitian
3.3 Desain Kincir
Desain kincir angin yang dibuat seperti yang ditunjukan pada gambar 3.12
tersebut menunjukan bahwa kincir angin yang dibuat panjang diameter 1 m
dengan lebar maksimum sudu 10 cm sudut serang 20 .
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Gambar 3.12 Desain Kincir
3.4 Pembuatan Sudu / Blade
3.4.1 Alat dan Bahan
Pembuatan sebuah sudu / blade merupakan proses yang dilakukan secara
bertahap serta membutuhkan alat dan bahan, seperti yang ditunjukkan oleh Tabel
3.1.
Tabel 3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu
Alat Bahan
Bor duduk Papan kayu
Gerinda Resin
Amplas Serat fiber
Kertas karton Katalis
Kuas Tepung plastik
Spidol Alumunium foil
Gunting Hardener
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
3.4.2 Proses Pembuatan Sudu
Dalam proses pembuatan sudu / blade dilakukan dengan beberapa tahapan.
Tahapan – tahapan pembuatan sudu seperti berikut:
a. Pembuatan Cetakan Kayu
Papan kayu berfungsi sebagai mal / cetakan dari proses pembuatan sudu
blade kincir angin yang mana bahan yang digunakan adalah komposit.
Proses pembuatan cetakan yaitu dengan memotong papan kayu dengan
panjang 50 cm dan lebar 15 cm dengan jumlah 4 papan kayu. Setelah itu
menyambungkan dua papan kayu menggunakan lem kayu dengan lekukan
20 . Cetakan papan kayu dapat dilihat pada Gambar 3.13
Gambar 3.13 Cetakan Kayu.
b. Pelapisan Cetakan Kayu Dengan Alumunium Foil
Setelah cetakan dari kayu telah siap, kemudian dilanjutkan pada tahap dua
yaitu pelapisan alumunium foil pada permukaan cetakan kayu. Sebelum
perpaduan dari resin dan harderner dioleskan dipermukaan cetakan,
cetakan kayu dilapisi dengan alumunium foil. Hal ini bertujuan agar
cetakan dengan sudu yang telah jadi tidak menempel, pelapisan cetakan
seperti yang terlihat pada Gambar 3.14.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Gambar 3.14 Pelapisan Alumunium Foil Pada Cetakan Kayu
c. Membentuk Mal / Cetakan Kertas
Setelah pelapisan bahan komposit pada cetakan kayu, langkah
selanjutnya yaitu pembuatan cetakan dengan kertas karton. Mal atau
cetakan kertas mempermudah pembentukan sebuah sudu. Mal ditempelkan
pada komposit yang sudah kering kemudian cetakan komposit yang sudah
kering ditandai sesuai dengan mal kertas menggunakan spidol. Cetakan
kertas seperti yang terlihat pada Gambar 3.15.
Gambar 3.15 Cetakan Dari Kertas
d. Finishing
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
Proses finishing sudu / blade meliputi : pemotongan, penghalusan,
pengurangan berat sudu. Pengurangan berat sudu yang dimaksud adalah
menyamakan berat sudu menggunakan timbangan duduk digital.
Gambar 3.16 Finishing Sudu
e. Pembuatan lubang baut
Pembuatan lubang baut pada sudu dilakukan menggunakan bor
dengan diameter lubang baut 10.
3.5 Langkah Penelitian
Langkah yang dilakukan sebelum pengambilan data penelitian adalah
pemasangan kincir angin didepan fan blower, pemasangan komponen poros
penghubung kincir angin dengan sistem pembebanan lampu yang berada dibagian
belakang kincir angin. Proses pengambilan data kecepatan angin, putaran poros
(rpm), tegangan, arus listrik dan pembebanan kincir angin. Ada beberapa hal yang
perlu dilakukan yaitu :
1) Poros kincir angin dihubungkan dengan mekanisme pembebanan lampu.
2) Memasang blade pada dudukan sudu.
3) Memasang anemometer pada tiang didepan kincir angin untuk mengukur
kecepatan angin sesuai dengan yang diinginkan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
4) Memasang timbangan digital pada ujung lengan generator.
5) Merangkai pembebanan lampu pada generator.
6) Jika sudah siap, fan blower dihidupkan untuk memutar kincir angin.
7) Percobaan pertama kincir angin dua sudu, lebar maksimum 8 cm dengan
kecepatan 8.2 m/s dan 6.3 m/s. Percobaan kedua kincir angin dua sudu, lebar
maksimum 9 cm dengan kecepatan angin 8.2 m/s dan 6.3 m/s. Dan percobaan
ketiga kincir angin dua sudu, lebar maksimum 10 cm dengan kecepatan angin
8.2 m/s dan 6.3 m/s.
8) Bila kecepatan angin dan variasi beban telah sesuai dengan yang diinginkan,
maka pengukuran dapat dilakukan dengan membaca massa pengimbang yang
terukur pada timbangan digital.
9) Mengukur keceptan angin dengan menggunakan anemometer dan mengukur
kecepatan kincir angin dengan tachometer.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
BAB IV
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Pengujian
Tabel 4.1 Data Dua Sudu Dengan Variasi Lebar Maksimum 8 cm Kecepatan
Angin 8,2 m/s.
NO
Kec.Angin
rerata
Putaran
kincir
Gaya
pengimbang Tegangan Arus
m/s n (rpm) F (gram) Volt Ampere
1 8.2 674 75 46.4 0
2 8.2 642 100 45.9 0.05
3 8.2 639 110 45.4 0.13
4 8.2 630 115 44.9 0.17
5 8.2 621 125 44.4 0.2
6 8.2 615 135 43.9 0.22
7 8.2 610 150 43.4 0.24
8 8.2 612 150 42.9 0.26
9 8.2 604 160 42.4 0.28
10 8.2 599 160 41.9 0.3
11 8.2 590 165 41.4 0.32
12 8.2 586 170 40.9 0.34
13 8.2 580 170 40.4 0.36
14 8.2 574 175 39.9 0.38
15 8.2 572 180 39.4 0.39
16 8.2 566 185 38.9 0.41
17 8.2 557 185 38.4 0.42
18 8.2 544 190 37.9 0.43
19 8.2 537 195 37.4 0.45
20 8.2 532 200 36.9 0.48
21 8.2 511 205 36.4 0.5
22 8.2 495 210 35.9 0.51
23 8.2 490 220 35.4 0.52
24 8.2 488 220 34.9 0.52
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
Tabel 4.2 Data Dua Sudu Dengan Variasi lebar Maksimum 8 cm Kecepatan
Angin 6,3 m/s.
NO
Kec.Angin
rerata
Putaran
kincir
Gaya
pengimbang Tegangan Arus
m/s n (rpm) F (gram) Volt Ampere
1 6.3 576 80 42.7 0
2 6.3 572 90 42.2 0.06
3 6.3 552 100 41.7 0.09
4 6.3 540 110 41.2 0.11
5 6.3 534 110 40.7 0.13
6 6.3 519 120 40.2 0.14
7 6.3 510 120 39.7 0.16
8 6.3 505 130 39.2 0.17
9 6.3 501 130 38.7 0.18
10 6.3 494 140 38.2 0.2
11 6.3 487 140 37.7 0.21
12 6.3 486 145 37.2 0.22
13 6.3 463 145 36.7 0.23
14 6.3 448 145 36.2 0.24
15 6.3 436 150 35.7 0.25
16 6.3 429 155 35.2 0.27
17 6.3 419 155 34.7 0.28
18 6.3 411 160 34.2 0.29
19 6.3 408 160 33.7 0.29
20 6.3 395 165 33.2 0.3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Tabel 4.3 Data Dua Sudu Dengan Variasi Lebar Maksimum 9 cm Kecepatan
Angin 8,2 m/s.
NO
Kec.Angin
rerata
Putaran
kincir
Gaya
pengimbang Tegangan Arus
m/s n (rpm) F (gram) Volt Ampere
1 8.2 711 115 49 0
2 8.2 709 100 48.5 0.08
3 8.2 692 105 48 0.13
4 8.2 694 115 47.5 0.16
5 8.2 683 125 47 0.19
6 8.2 681 135 46.5 0.21
7 8.2 678 135 46 0.24
8 8.2 672 140 45.5 0.26
9 8.2 653 160 45 0.28
10 8.2 650 160 44.5 0.31
11 8.2 643 165 44 0.33
12 8.2 640 170 43.5 0.35
13 8.2 634 175 43 0.37
14 8.2 614 185 42.5 0.39
15 8.2 607 190 42 0.41
16 8.2 584 195 41.5 0.43
17 8.2 594 200 41 0.45
18 8.2 570 205 40.5 0.46
19 8.2 574 205 40 0.48
20 8.2 565 210 39.5 0.49
21 8.2 551 210 39 0.51
22 8.2 548 210 38.5 0.52
23 8.2 520 215 38 0.54
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Tabel 4.4 Data Dua Sudu Dengan Variasi Lebar Maksimum 9 cm Kecepatan
Angin 6,3 m/s.
NO
Kec.Angin
rerata
Putaran
kincir
Gaya
pengimbang Tegangan Arus
m/s n (rpm) F (gram) Volt Ampere
1 6.3 615 80 43.8 0
6.3 607 90 43.3 0.06
3 6.3 600 100 42.8 0.09
4 6.3 594 110 42.3 0.12
5 6.3 587 120 41.8 0.14
6 6.3 580 130 41.3 0.16
7 6.3 570 140 40.8 0.18
8 6.3 560 140 40.3 0.2
9 6.3 552 145 39.8 0.22
10 6.3 543 145 39.3 0.23
11 6.3 534 150 38.8 0.24
12 6.3 525 150 38.3 0.26
13 6.3 515 155 37.8 0.27
14 6.3 506 155 37.3 0.29
15 6.3 498 160 36.8 0.3
16 6.3 489 165 36.3 0.31
17 6.3 478 165 35.8 0.32
18 6.3 465 170 35.3 0.34
19 6.3 456 170 34.8 0.35
20 6.3 445 175 34.3 0.37
21 6.3 435 175 33.8 0.38
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Tabel 4.5 Data Dua Sudu Dengan Variasi Lebar Maksimum 10 cm Kecepatan
Angin 8,2 m/s.
NO Kec.Angin
rerata
Putaran
kincir
Gaya
pengimbang Tegangan Arus
m/s n (rpm) F (gram) Volt Ampere
1 8.2 707 80 48.1 0
2 8.2 681 100 47.6 0.07
3 8.2 678 115 47.1 0.11
4 8.2 663 120 46.6 0.14
5 8.2 658 125 46.1 0.18
6 8.2 650 135 45.6 0.21
7 8.2 642 145 45.1 0.24
8 8.2 639 150 44.6 0.27
9 8.2 620 155 44.1 0.29
10 8.2 617 165 43.6 0.31
11 8.2 610 170 43.1 0.33
12 8.2 605 170 42.6 0.35
13 8.2 613 175 42.1 0.37
14 8.2 609 175 41.6 0.39
15 8.2 593 180 41.1 0.41
16 8.2 591 185 40.6 0.43
17 8.2 586 190 40.1 0.45
18 8.2 581 195 39.6 0.46
19 8.2 578 195 39.1 0.48
20 8.2 560 210 38.6 0.5
21 8.2 555 210 38.1 0.51
22 8.2 555 215 37.6 0.52
23 8.2 544 215 37.1 0.54
24 8.2 538 220 36.6 0.55
25 8.2 537 225 36.1 0.57
26 8.2 530 230 35.6 0.58
27 8.2 527 230 35.1 0.59
28 8.2 517 235 34.6 0.61
29 8.2 503 245 34.1 0.62
30 8.2 497 250 33.6 0.64
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Tabel 4.6 Data Dua Sudu dengan Variasi Lebar Maksimum 10 cm Kecepatan
Angin 6,3 m/s.
NO
Kec.Angin
rerata
Putaran
kincir
Gaya
pengimbang Tegangan Arus
m/s n (rpm) F (gram) Volt Ampere
1 6.3 605 80 43.6 0
2 6.3 597 90 43.1 0.06
3 6.3 589 100 42.6 0.09
4 6.3 587 110 42.1 0.12
5 6.3 582 110 41.6 0.14
6 6.3 579 120 41.1 0.16
7 6.3 576 120 40.6 0.17
8 6.3 573 125 40.1 0.19
9 6.3 569 130 39.6 0.21
10 6.3 567 135 39.1 0.22
11 6.3 541 140 38.6 0.23
12 6.3 536 145 38.1 0.25
13 6.3 515 145 37.6 0.26
14 6.3 489 150 37.1 0.27
15 6.3 484 160 36.6 0.28
16 6.3 477 160 36.1 0.3
17 6.3 464 165 35.6 0.31
18 6.3 473 165 35.1 0.32
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan
Dalam pengolahan data digunakan beberapa asumsi untuk mempermudah
pengolahan dan perhitungan data sebagai berikut :
a. Percepatan gravitasi bumi = 9,81
b. Massa jenis udara = 1,18
c. Luas penampang (A) = 0,785
d. Panjang lengan torsi = 0,27 m
e. Jari – jari kincir = 0,5 m
4.2.1 Perhitungan Daya Angin
Sebagai contoh perhitungan diambil dari Tabel 4.1 pada pengujian ke dua
puluh tiga diproleh kecepatan angin 8,2 m/s, massa jenis udara ( ) 1,18
dan luas penampang (A) 0,785 . Maka dapat dihitung daya angin sebesar :
=
=
x 1,18 x 0,785 x
= 255 watt
Jadi daya angin yang diperoleh sebesar 255 watt.
4.2.2 Perhitungan Torsi
Sebagai contoh perhitungan diambil dari pengujian yang dilakukan besar
torsi dapat kita hitung. Diambil dari Table 4.1 pada pengujian ke dua puluh tiga.
Dari data diperoleh besaran gaya (F) = 2,16 N dan jarak lengan torsi keporos
sebesar 0,27 m, maka torsi dapat dihitung:
T = F l
T = 2,16 x 0,27
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
T = 0,58 N.m
Jadi torsi yang dihasilkan sebesar 0,58 N.m
4.2.3 Perhitungan Daya Kincir
Sebagai contoh perhitungan diambil dari Table 4.1 pada pengujian ke dua
puluh tiga diperoleh putaran poros (n) sebesar 490 rpm, dan torsi yang telah
diperhitungkan pada sub bab 4.2.2 sebesar = 0,58 N.m, maka besarnya daya kincir
dapat dihitung :
= T
= 0,58 x
= 0,58 x
= 29,90 watt
Jadi daya kincir yang dihasilkan sebesar 29,90 watt.
4.2.4 Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr)
Sebagai contoh perhitungan diambil dari Table 4.1 pada pengujian ke duah
puluh tiga diperoleh putaran poros kincir angin sebesar 490 rpm, jari–jari kincir
angin sebesar (r) = 0,5 m, dan kecepatan angin sebesar 8,2 m/s, maka tip speed
ratio dapat dihitung :
Tsr =
Tsr =
Tsr =
Tsr = 3,13
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Jadi tip speed ratio yang diperoleh sebesar 3,13.
4.2.5 Perhitungan Koefisien Daya (Cp)
Sebagai contoh perhitungan diambil dari perhitugan diatas yakni, daya
angin pada sub bab 4.2.1 sebesar 255 watt dan daya yang dihasilkan kincir angin
pada sub bab 4.2.3 sebesar 32,95 watt, maka koefisien daya dapat dihitung :
=
100%
=
x 100%
= 11,70 %
Jadi Cp yang diperoleh sebaesar 11,70 %.
4.3 Data Hasil Perhitungan
Parameter yang telah didapat dari penelitian diolah dengan software
Microsoft Excel untuk menampilkan grafik hubungan antara rpm dengan torsi,
grafik hubungan antara daya mekanis dengan torsi, grafik hubungan antara daya
listrik dengan torsi, grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) terhadap tip speed
ratio (tsr) yang dihasilkan untuk tiga variasi lebar maksimum dan dua variasi
kecepatan angin dengan jumlah dua sudu.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
Tabel 4.7 Data Perhitungan Kincir Angin Dua Sudu Lebar 8 cm Kecepatan Angin
8,2 m/s.
Gaya
pengimbang
Kecepatan
sudut Torsi
Daya
angin
Daya
mekanis
Daya
Listrik
Tip
speed
ratio
Koefisien
daya
Mekanis
N rad/s N.m Pin
(watt)
Pout
(watt) Watt Tsr Cp %
0.74 70.58 0.20 255 14.02 0.00 4.30 5.49
0.98 67.23 0.26 255 17.81 2.30 4.10 6.97
1.08 66.92 0.29 255 19.50 5.90 4.08 7.63
1.13 65.97 0.30 255 20.10 7.63 4.02 7.87
1.23 65.03 0.33 255 21.53 8.88 3.97 8.43
1.32 64.40 0.36 255 23.03 9.66 3.93 9.01
1.47 63.88 0.40 255 25.38 10.42 3.90 9.93
1.47 64.09 0.40 255 25.46 11.15 3.91 9.97
1.57 63.25 0.42 255 26.81 11.87 3.86 10.49
1.57 62.73 0.42 255 26.58 12.57 3.82 10.40
1.62 61.78 0.44 255 27.00 13.25 3.77 10.57
1.67 61.37 0.45 255 27.63 13.91 3.74 10.81
1.67 60.74 0.45 255 27.35 14.54 3.70 10.70
1.72 60.11 0.46 255 27.86 15.16 3.67 10.91
1.77 59.90 0.48 255 28.56 15.37 3.65 11.18
1.81 59.27 0.49 255 29.04 15.95 3.61 11.37
1.81 58.33 0.49 255 28.58 16.13 3.56 11.19
1.86 56.97 0.50 255 28.67 16.30 3.47 11.22
1.91 56.23 0.52 255 29.04 16.83 3.43 11.37
1.96 55.71 0.53 255 29.51 17.71 3.40 11.55
2.01 53.51 0.54 255 29.06 18.20 3.26 11.37
2.06 51.84 0.56 255 28.83 18.31 3.16 11.28
2.16 51.31 0.58 255 29.90 18.41 3.13 11.70
2.16 51.10 0.58 255 29.78 18.15 3.12 11.66
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
Tabel 4.8 Data Perhitungan Kincir Angin Dua Sudu Lebar 8 cm Kecepatan Angin
6,3 m/s.
Gaya
pengimbang
Kecepatan
sudut Torsi
Daya
angin
Daya
mekanis
Daya
Listrik
Tip
speed
ratio
Koefisien
daya
Mekanis
N rad/s N.m Pin
(watt)
Pout
(watt) Watt Tsr Cp %
0.78 60.32 0.21 116 12.78 0.00 4.79 11.03
0.88 59.90 0.24 116 14.28 2.53 4.75 12.32
0.98 57.81 0.26 116 15.31 3.75 4.59 13.21
1.08 56.55 0.29 116 16.48 4.53 4.49 14.22
1.08 55.92 0.29 116 16.29 5.29 4.44 14.06
1.18 54.35 0.32 116 17.27 5.63 4.31 14.91
1.18 53.41 0.32 116 16.98 6.35 4.24 14.65
1.28 52.88 0.34 116 18.21 6.66 4.20 15.72
1.28 52.46 0.34 116 18.07 6.97 4.16 15.59
1.37 51.73 0.37 116 19.18 7.64 4.11 16.56
1.37 51.00 0.37 116 18.91 7.92 4.05 16.32
1.42 50.89 0.38 116 19.55 8.18 4.04 16.87
1.42 48.49 0.38 116 18.62 8.44 3.85 16.07
1.42 46.91 0.38 116 18.02 8.69 3.72 15.55
1.47 45.66 0.40 116 18.14 8.93 3.62 15.66
1.52 44.92 0.41 116 18.44 9.50 3.57 15.92
1.52 43.88 0.41 116 18.01 9.72 3.48 15.55
1.57 43.04 0.42 116 18.24 9.92 3.42 15.74
1.57 42.73 0.42 116 18.11 9.77 3.39 15.63
1.62 41.36 0.44 116 18.08 9.96 3.28 15.60
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
Tabel 4,9 Data Perhitungan Kincir Angin Dua Sudu Lebar 9 cm Kecepatan Angin
8.2 m/s.
Gaya
pengimbang
Kecepatan
sudut Torsi
Daya
angin
Daya
mekanis
Daya
Listrik
Tip
speed
ratio
Koefisien
daya
Mekanis
N rad/s N.m Pin
(watt) Pout (watt) Watt Tsr Cp %
1.13 74.46 0.30 255 22.68 0.00 4.54 8.88
0.98 74.25 0.26 255 19.67 3.88 4.53 7.70
1.03 72.47 0.28 255 20.15 6.24 4.42 7.89
1.13 72.68 0.30 255 22.14 7.60 4.43 8.66
1.23 71.52 0.33 255 23.68 8.93 4.36 9.27
1.32 71.31 0.36 255 25.50 9.77 4.35 9.98
1.32 71.00 0.36 255 25.39 11.04 4.33 9.94
1.37 70.37 0.37 255 26.10 11.83 4.29 10.21
1.57 68.38 0.42 255 28.98 12.60 4.17 11.34
1.57 68.07 0.42 255 28.85 13.80 4.15 11.29
1.62 67.33 0.44 255 29.43 14.52 4.11 11.52
1.67 67.02 0.45 255 30.18 15.23 4.09 11.81
1.72 66.39 0.46 255 30.77 15.91 4.05 12.04
1.81 64.30 0.49 255 31.51 16.58 3.92 12.33
1.86 63.56 0.50 255 31.99 17.22 3.88 12.52
1.91 61.16 0.52 255 31.59 17.85 3.73 12.36
1.96 62.20 0.53 255 32.95 18.45 3.79 12.90
2.01 59.69 0.54 255 32.41 18.63 3.64 12.69
2.01 60.11 0.54 255 32.64 19.20 3.67 12.77
2.06 59.17 0.56 255 32.91 19.36 3.61 12.88
2.06 57.70 0.56 255 32.09 19.89 3.52 12.56
2.06 57.39 0.56 255 31.92 20.02 3.50 12.49
2.11 54.45 0.57 255 31.01 20.52 3.32 12.14
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Tabel 4.10 Data Perhitungan Kecepatan Angin Dua Sudu Lebar 9 cm Kecepatan
Angin 6,3 m/s.
Gaya
pengimbang
Kecepatan
sudut Torsi
Daya
angin
Daya
mekanis
Daya
Listrik
Tip
speed
ratio
Koefisien
daya
Mekanis
N rad/s N.m Pin
(watt) Pout (watt) Watt Tsr Cp %
0.78 64.40 0.21 116 13.65 0.00 5.11 11.78
0.88 63.56 0.24 116 15.15 2.60 5.04 13.08
0.98 62.83 0.26 116 16.64 3.85 4.99 14.36
1.08 62.20 0.29 116 18.12 5.08 4.94 15.64
1.18 61.47 0.32 116 19.54 5.85 4.88 16.86
1.28 60.74 0.34 116 20.91 6.61 4.82 18.05
1.37 59.69 0.37 116 22.13 7.34 4.74 19.10
1.37 58.64 0.37 116 21.75 8.06 4.65 18.77
1.42 57.81 0.38 116 22.20 8.76 4.59 19.16
1.42 56.86 0.38 116 21.84 9.04 4.51 18.85
1.47 55.92 0.40 116 22.22 9.31 4.44 19.17
1.47 54.98 0.40 116 21.84 9.96 4.36 18.85
1.52 53.93 0.41 116 22.14 10.21 4.28 19.11
1.52 52.99 0.41 116 21.75 10.82 4.21 18.77
1.57 52.15 0.42 116 22.10 11.04 4.14 19.07
1.62 51.21 0.44 116 22.38 11.25 4.06 19.31
1.62 50.06 0.44 116 21.88 11.46 3.97 18.88
1.67 48.69 0.45 116 21.93 12.00 3.86 18.92
1.67 47.75 0.45 116 21.50 12.18 3.79 18.56
1.72 46.60 0.46 116 21.60 12.69 3.70 18.64
1.72 45.55 0.46 116 21.11 12.84 3.62 18.22
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Tabel 4.11 Data Perhitungan Kincir Angin Dua Sudu Lebar 10 cm Kecepatan
Angin 8,2 m/s.
Gaya
pengimbang
Kecepatan
sudut Torsi
Daya
angin
Daya
mekanis
Daya
Listrik
Tip
speed
ratio
Koefisien
daya
Mekanis
N rad/s N.m Pin
(watt)
Pout
(watt) Watt Tsr Cp %
0.78 74.04 0.21 255 15.69 0.00 4.51 6.14
0.98 71.31 0.26 255 18.89 3.33 4.35 7.39
1.13 71.00 0.30 255 21.63 5.18 4.33 8.46
1.18 69.43 0.32 255 22.07 6.52 4.23 8.64
1.23 68.91 0.33 255 22.81 8.30 4.20 8.93
1.32 68.07 0.36 255 24.34 9.58 4.15 9.53
1.42 67.23 0.38 255 25.82 10.82 4.10 10.11
1.47 66.92 0.40 255 26.59 12.04 4.08 10.41
1.52 64.93 0.41 255 26.66 12.79 3.96 10.43
1.62 64.61 0.44 255 28.24 13.52 3.94 11.05
1.67 63.88 0.45 255 28.76 14.22 3.90 11.26
1.67 63.36 0.45 255 28.53 14.91 3.86 11.17
1.72 64.19 0.46 255 29.75 15.58 3.91 11.65
1.72 63.77 0.46 255 29.56 16.22 3.89 11.57
1.77 62.10 0.48 255 29.61 16.85 3.79 11.59
1.81 61.89 0.49 255 30.33 17.46 3.77 11.87
1.86 61.37 0.50 255 30.88 18.05 3.74 12.09
1.91 60.84 0.52 255 31.42 18.22 3.71 12.30
1.91 60.53 0.52 255 31.26 18.77 3.69 12.24
2.06 58.64 0.56 255 32.62 19.30 3.58 12.77
2.06 58.12 0.56 255 32.33 19.43 3.54 12.65
2.11 58.12 0.57 255 33.10 19.55 3.54 12.95
2.11 56.97 0.57 255 32.44 20.03 3.47 12.70
2.16 56.34 0.58 255 32.83 20.13 3.44 12.85
2.21 56.23 0.60 255 33.51 20.58 3.43 13.12
2.26 55.50 0.61 255 33.81 20.65 3.38 13.23
2.26 55.19 0.61 255 33.62 20.71 3.37 13.16
2.31 54.14 0.62 255 33.70 21.11 3.30 13.19
2.40 52.67 0.65 255 34.18 21.14 3.21 13.38
2.45 52.05 0.66 255 34.46 21.50 3.17 13.49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Tabel 4.12 Data Perhitungan Kincir Angin Dua Sudu Lebar 10 cm Kecepatan
Angin 6,3 m/s.
Gaya
pengimbang
Kecepatan
sudut Torsi
Daya
angin
Daya
mekanis
Daya
Listrik
Tip
speed
ratio
Koefisien
daya
Mekanis
N rad/s N.m Pin
(watt)
Pout
(watt) Watt Tsr Cp %
0.78 63.36 0.21 116 13.42 0.00 5.03 11.59
0.88 62.52 0.24 116 14.90 2.59 4.96 12.86
0.98 61.68 0.26 116 16.34 3.83 4.90 14.10
1.08 61.47 0.29 116 17.91 5.05 4.88 15.46
1.08 60.95 0.29 116 17.76 5.82 4.84 15.33
1.18 60.63 0.32 116 19.27 6.58 4.81 16.63
1.18 60.32 0.32 116 19.17 6.90 4.79 16.55
1.23 60.00 0.33 116 19.87 7.62 4.76 17.15
1.28 59.59 0.34 116 20.52 8.32 4.73 17.71
1.32 59.38 0.36 116 21.23 8.60 4.71 18.32
1.37 56.65 0.37 116 21.01 8.88 4.50 18.13
1.42 56.13 0.38 116 21.56 9.53 4.45 18.60
1.42 53.93 0.38 116 20.71 9.78 4.28 17.88
1.47 51.21 0.40 116 20.35 10.02 4.06 17.56
1.57 50.68 0.42 116 21.48 10.25 4.02 18.54
1.57 49.95 0.42 116 21.17 10.83 3.96 18.27
1.62 48.59 0.44 116 21.24 11.04 3.86 18.33
1.62 49.53 0.44 116 21.65 11.23 3.93 18.68
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
4.4 Grafik Hasil Perhitungan
Pengolahan data yang dilakuakan pada Sub Bab 4.1, 4.2 dan 4.3
mendapatkan hasil grafik. Grafik – grafik hubungan tersebut antara lain grafik
perbandingan antara rpm dan torsi, grafik hubungan antara daya mekanis dan
torsi, grafik hubungan antara daya listrik dan torsi dan tip speed ratio dengan
koefisien daya.
4.4.1 Grafik Hubungan Antara Rpm dan Torsi Pada Tiga Variasi Lebar
Maksimum Dengan Kecepatan Angin 8,2 m/s dan 6,3 m/s.
Gambar 4.1 Grafik Hubungan Antara Rpm dan Torsi Pada Tiga Variasi Lebar
Maksimum Dengan Kecepatan Angin 8,2 m/s.
300
400
500
600
700
800
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Pu
tara
n p
oro
s (R
pm
)
Torsi N.m
lebar 8 cm
lebar 9 cm
lebar 10 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Gambar 4.2 Grafik Hubungan Antara Rpm dan Torsi Pada Tiga Variasi Lebar
Maksimum Dengan Kecepatan Angin 6,3 m/s.
Pada Gambar 4.1 menunjukkan bahwa nilai torsi maksimal didapat dari
variasi lebar 10 cm sebesar 0,66 N.m pada putaran kincir 497 rpm. Sedangkan
pada Gambar 4.2 nilai torsi maksimal didapat dari variasi lebar 9 cm sebesar 0,46
N.m pada putaran kincir 435 rpm. Dari Gambar 4.1 dan Gambar 4.2 dapat ditarik
kesimpulan bahwa semakin besar nilai torsi maka semakin rendah putaran kincir
angin.
300
400
500
600
700
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Pu
tara
n p
oro
s (R
pm
)
Torsi N.m
lebar 8 cm
lebar 9 cm
lebar 10 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
4.4.2 Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis dan Torsi Pada Tiga Variasi
Lebar Maksimum Dengan Kecepatan Angin 8,2 m/s dan 6,3 m/s.
Gambar 4.3 Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis dan Torsi Pada Tiga
Variasi Lebar Maksimum Dengan Kecepatan Angin 8,2 m/s.
8
16
24
32
40
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Day
a M
eka
nis
Torsi N.m
lebar 8 cm
lebar 9 cm
lebar 10 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis dan Torsi Pada Tiga
Variasi Lebar Maksimum Dengan Kecepatan Angin 6,3 m/s.
Pada Gambar 4.3 menunjukkan bahwa daya mekanis (Pout) puncak
didapat dari variasi lebar 10 cm sebesar 34,46 watt dengan nilai torsi sebesar 0,66
N.m. Sedangkan pada Gambar 4.4 menunjukkan bahwa daya mekanis puncak
didapat dari variasi lebar 9 cm sebesar 22,38 watt dengan nilai torsi sebesar 0,44
N.m. Dari Gambar 4,3 dan Gambar 4,4 dapat ditarik kesimpulan bahwa semakin
besar nilai torsi maka semakin besar daya mekanis (Pout) yang dihasilkan. Karena
besarnya daya kincir dipengaruhi oleh besarnya nilai torsi dan kecepatan sudut.
10
14
18
22
26
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Day
a M
eka
nis
Torsi N.m
lebar 8 cm
lebar 9 cm
lebar 10 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
4.4.3 Grafik Hubungan Antara Daya Listrik dan Torsi Pada Tiga Variasi
Lebar Maksimum Dengan Kecepatan Angin 8,2 m/s dan 6,3 m/s.
Gambar 4.5 Grafik Hubungan Antara Daya Listrik dan Torsi Pada Tiga Variasi
Lebar Maksimum Dengan Kecepatan Angin 8,2 m/s.
Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara Daya Listrik dan Torsi Pada Tiga Variasi
Lebar Maksimum Dengan Kecepatan Angin 6,3 m/s.
0
5
10
15
20
25
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Day
a lis
trik
Torsi N.m
lebar 8 cm
lebar 9 cm
lebar 10 cm
0
4
8
12
16
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Day
a lis
trik
Torsi N.m
lebar 8 cm
lebar 9 cm
lebar 10 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
Pada gambar 4.5 menunjukan bahwa nilai daya listrik puncak yang dihasilkan
dengan variasi lebar 10 cm adalah 21,50 watt dengan nilai torsi sebesar 0,66 N.m.
Sedangkan pada Gambar 4.6 nilai daya listrik puncak yang dihasilkan dari variasi
lebar 9 cm adalah 12,84 watt dengan nilai torsi sebesar 0,46 N.m.
4.4.4 Grafik Hubungan Antara koefisien daya (Cp) dan Tip Speed Ratio (tsr)
Pada Tiga Variasi Lebar Maksimum Dengan Kecepatan Angin 8,2 m/s dan
6,3 m/s.
Gambar 4.7 Grafik Hubungan Antara koefisien daya (Cp) dan Tip Speed Ratio
(tsr) Pada Tiga Variasi Lebar Maksimum Dengan Kecepatan Angin 8,2 m/s.
4
6
8
10
12
14
16
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
Cp
(%
)
tsr
lebar 8 cm
lebar 9 cm
lebar 10 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
Gambar 4.8 Grafik Hubungan Antara koefisien daya (Cp) dan Tip Speed Ratio
(tsr) Pada Tiga Variasi Lebar Maksimum Dengan Kecepatan Angin 6,3 m/s.
Pada gambar 4.7 menunjukkan bahwa nilai koefisien daya maksimal didapat dari
variasi lebar 10 cm adalah 13,49 % dengan nilai tsr sebesar 3,17. Sedangkan pada
Gambar 4.8 nilai koefisien daya maksimal mekanis didapat dari variasi lebar 9 cm
adalah 19,31 % dengan nilai tsr sebesar 4,06.
4.5 Pembahasan Data
Dari ketiga variasi lebar maksimum 8 cm, 9 cm, dan 10 cm dengan kecepatan
angin 8,2 m/s menunjukkan bahwa variasi lebar 10 cm memiliki nilai torsi, daya
mekanis maupun elektris dan koefisiean daya (Cp) tertinggi dibandingkan kedua
variasi lebar lainnya. Dengan nilai torsi maksimal sebesar 0,66 N.m pada putaran
kincir 497 rpm dapat menghasilkan daya mekanis puncak sebesar 34,46 watt yang
dapat menghasilkan daya listrik sebesar 21,50 watt dengan koefisien daya (Cp)
maksimal sebesar 13,49 %. Sedangkan untuk kecepatan angin 6,3 m/s
menunjukkan bahwa variasi lebar 9 cm memiliki nilai torsi, daya mekanis maupun
elektris dan koefisien daya (Cp) tertinggi. Dengan nilai torsi maksimal sebesar
8
12
16
20
24
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
Cp
(%
)
tsr
lebar 8 cm
lebar 9 cm
lebar 10 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
0,44 N.m pada putaran kincir 498 rpm dapat menghasilkan daya mekanis puncak
sebesar 22,38 watt yang bisa menghasilkan daya listrik sebesar 11,25 watt dengan
koefisien daya (Cp) maksimal sebesar 19,31 %.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulam
Dari penelitian kincir angin poros horisontal dua sudu dengan tiga variasi
lebar maksimum dan dua variasi kecepatan angin, maka dapat disimpulkan
sebagai berikut:
1. Telah berhasil dibuat kincir angin poros horizontal berbahan komposit
dengan sudut kemiringan 20 diameter 100 cm variasi lebar maksimum
dan kecepatan angin.
2. Model kincir angin dengan lebar 8 cm kecepatan angin 6,3 m/s
menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 16,87 %, pada tip speed
ratio 4,04. Model kincir angin dengan lebar 9 cm kecepatan angin 6,3 m/s
menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 19,31 %, pada tip speed
ratio 4,06. Model kincir angin dengan lebar 10 cm kecepatan angin 6,3
m/s menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 18,68 %, pada tip
speed ratio 3,93.
3. Dari ketiga variasi lebar maksimum yang diteliti, tampak bahwa variasi
lebar maksimum 9 cm dengan kecepatan angin 6,3 m/s merupakan variasi
terbaik dibandingkan variasi lebar maksimum lainnya yang dapat
menghasilkan koefisien daya (Cp) maksimal sebesar 19,31 %, pada tip
speed ratio sebesar 4,06.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
5.2 Saran
Setelah melakukan penelitian maka didapatkan kelebihan dan kekurangan
yang perlu diperhatikan untuk bahan refrensi penelitian selanjutnya dibidang
kincir angin diantaranya :
1. Perlu dilakukan penelitian dengan variasi bahan komposit yang berbeda pada
kincir angin tipe horisontal.
2. Memastikan alat ukur yang digunakan dalam penelitian dalam keadaan baik
dan sudah dilakukan kalibrasi agar mendapatkan data yang akurat dan presisi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
DAFTAR PUSTAKA
Anggeriyantopo, J., 2015 “Unjuk Kerja Kincir Angin Model American Multi-
Blade Sembilan Sudu dengan Tiga Variasi Pitch Angle” Universitas
Sanata Dharma, Yogyakarta.
Ginting, Soeripno, J., 1993, “Pemasangan dan Uji Coba Pemanfaatan Kincir
Angin Poros Horisontal.”, Lembaga Fisika Nasional LIPI,Bandung.
Rusidin, 2016 “Unjuk Kerja Angin Poros Horisontal Empat Sudu Berbahan Dasar
Komposit dengan Diameter 1 m Lebar Maksimum 12 cm Pada Jarak
13.5 cm Dari Pusat Poros” Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
Surdia, T ., “ Pengetahuan Bahan Teknik ” oleh Shinroku Saito.
Cetakan Ke-6, Jakarta diterbitkan oleh Pradnya Paramita, 2005.
Widi, Tomas, T., 2015 “Unjuk Kerja Kincir Angin Propeler Tiga Sudu Datar
dengan Lebar 11.5 cm Dari Bahan Triplek Serta Variasi Lapisan
Permukaan Alumunium dan Anyaman Bambu” Universitas Sanata
Dharma, Yogyakarta.
Anonim, 2018. https://helmidadang.wordpress.com/2012/12/29/cadangan-
minyak-bumi-di-indonesia.
Anonim, 2018. https://energypedia.info/wiki/Indonesia_Energy_Situation.
Anonim, 2018. https://praktikumdifraksi/V1/xhqtn-qhvqtug55/22
Anonim, 2018. http://www.renergyteda.com/windmill
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
LAMPIRAN
Lampiran 1. Grafik Hubungan Antara Putaran Poros Terhadap Torsi Kincir Angin
Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 8,2 m/s.
Lampiran 2. Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis Terhadap Torsi Kincir
Angin Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 8,2 m/s.
300
400
500
600
700
800
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Pu
tara
n p
oro
s (R
pm
)
Torsi N.m
lebar 8 cm
8
16
24
32
40
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Day
a M
eka
nis
Torsi N.m
lebar 8 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Lampiran 3. Grafik Hubungan Antara Daya Listrik Terhadap Torsi Kincir Angin
Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 8,2 m/s.
Lampiran 4. Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Terhadap TSR Kincir
Angin Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 8,2 m/s.
0
5
10
15
20
25
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Day
a lis
trik
Torsi N.m
lebar 8 cm
4
6
8
10
12
14
16
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
Cp
(%
)
tsr
lebar 8 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
Lampiran 5. Grafik Hubungan Antara Putaran Poros Terhadap Torsi Kincir Angin
Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 6,3 m/s.
Lampiran 6. Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis Terhadap Torsi Kincir
Angin Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 6,3 m/s.
300
400
500
600
700
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Pu
tara
n P
oro
s (R
pm
)
Torsi N.m
lebar 8 cm
10
14
18
22
26
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Day
a M
eka
nis
Torsi N.m
lebar 8 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Lampiran 7. Grafik Hubungan Antara Daya Listrik Terhadap Torsi Kincir Angin
Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 6,3 m/s.
Lampiran 8. Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Terhadap TSR Kincir
Angin Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 6,3 m/s.
0
4
8
12
16
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Day
a lis
trik
Torsi N.m
lebar 8 cm
8
12
16
20
24
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
Cp
(%
)
tsr
lebar 8 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Lampiran 9. Grafik Hubungan Antara Putaran Poros Terhadap Torsi Kincir Angin
Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 8,2 m/s.
Lampiran 10. Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis Terhadap Torsi Kincir
Angin Dua Sudu Pada Kecepatan Angin8,2 m/s.
300
400
500
600
700
800
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
Pu
tara
n P
oro
s (R
pm
)
Torsi N.m
lebar 9 cm
8
16
24
32
40
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
Day
a M
eka
nis
Torsi N.m
lebar 9 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Lampiran 11. Grafik Hubungan Antara Daya Listrik Terhadap Torsi Kincir Angin
Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 8,2 m/s.
Lampiran 12. Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Terhadap TSR Kincir
Angin Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 8,2 m/s.
0
5
10
15
20
25
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
Day
a lis
trik
Torsi N.m
lebar 9 cm
4
6
8
10
12
14
16
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
Cp
(%
)
tsr
lebar 9 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Lampiran 13. Grafik Hubungan Antara Putaran Poros Terhadap Torsi Kincir
Angin Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 6,3 m/s.
Lampiran 14. Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis Terhadap Torsi Kincir
Angin Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 6,3 m/s.
300
400
500
600
700
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Pu
tara
n P
oro
s (R
pm
)
Torsi N.m
lebar 9 cm
10
14
18
22
26
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Day
a M
eka
nis
Torsi N.m
lebar 9 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
Lampiran 15. Grafik Hubungan Antara Daya Listrik Terhadap Torsi Kincir Angin
Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 6,3 m/s.
Lampiran 16. Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Terhadap TSR Kincir
Angin Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 6,3 m/s.
0
4
8
12
16
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Day
a lis
trik
Torsi N.m
lebar 9 cm
8
12
16
20
24
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
Cp
(%
)
tsr
lebar 9 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Lampiran 17. Grafik Hubungan Antara Putaran Poros Terhadap Torsi Kincir
Angin Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 8,2 m/s.
Lampiran 18. Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis Terhadap Torsi Kincir
Angin Dua Sudu Pada Kecepatan Angin8,2 m/s.
300
400
500
600
700
800
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Pu
tara
n P
oro
s (R
pm
)
Torsi N.m
lebar 10 cm
8
16
24
32
40
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Day
a M
eka
nis
Torsi N.m
lebar 10 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Lampiran 19. Grafik Hubungan Antara Daya Listrik Terhadap Torsi Kincir
Angin Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 8,2 m/s.
Lampiran 20. Grafik Hubungan Antara KoefisienDaya Terhadap TSR Kincir
Angin Dua Sudu Pada Kecepatan Angin8,2 m/s.
0
5
10
15
20
25
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Day
a lis
trik
Torsi N.m
lebar 10 cm
4
6
8
10
12
14
16
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
Cp
(%
)
tsr
lebar 10 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Lampiran 21. Grafik Hubungan Antara Putaran Poros Terhadap Torsi Kincir
Angin Dua Sudu Pada Kecepatan Angin6,3 m/s.
Lampiran 22. Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis Terhadap Torsi Kincir
Angin Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 6,3 m/s.
300
400
500
600
700
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Pu
tara
n P
oro
s (R
pm
)
Torsi N.m
lebar 10 cm
10
14
18
22
26
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Day
a M
eka
nis
Torsi N.m
lebar 10 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
Lampiran 23. Grafik Hubungan Antara Daya Listrik Terhadap Torsi Kincir
Angin Dua Sudu Pada Kecepatan Angin6,3 m/s.
Lampiran 24. Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Terhadap TSR Kincir
Angin Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 6,3 m/s.
0
4
8
12
16
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Day
a lis
trik
Torsi N.m
lebar 10 cm
8
12
16
20
24
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
Cp
(%
)
tsr
lebar 10 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
top related