kincir angin sumbu horisontal · pdf filekata pengantar puji syukur kami panjatkan kepada...

KINCIR ANGIN SUMBU HORISONTAL

BERSUDU BANYAK

Rancang Bangun Mesin

Untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat Sarjana S-1

Program Studi Teknik Mesin

Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh:

Markus Nanda Andika ( 055214001 )

Y. Teguh Triharyanto ( 055214017 )

Ricky Octavianus Prasetya ( 055214030 )

Kepada

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2007

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas kasih dan

anugerah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas Rancang Bangun Mesin

dengan judul “KINCIR ANGIN SUMBU HORISONTAL BERSUDU BANYAK”.

Rancang Bangun Mesin merupakan salah satu mata kuliah prasyarat untuk

mengambil mata kuliah TA yang wajib ditempuh oleh setiap Mahasiswa Jurusan

Teknik Mesin, Fakultas Sains Dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Rancang

Bangun Mesin ini dapat dikatakan sebagai pelatihan dalam perancangan dan

pembuatan, serta persiapan sebelum mengerjakan tugas pada masa akhir perkuliahan,

yaitu Tugas Akhir

Dalam Rancang Bangun Mesin ini membahas mengenai perancangan dan

pembuatan kincir angin poros horisontal bersudu banyak dan mencari efisiensi

sudunya.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Romo Ir. Greg. Heliarko, S.J., S.S., B.S.T., M.A., M.S.C. selaku Dekan Fakultas

Teknik Universitas Sanata Dharma.

2. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T., selaku ketua Program Studi Teknik Mesin

3. Bapak Ir. Rines, M.T., selaku dosen pembimbing Rancang Bangun Mesin

4. Seluruh staf pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada kami, sehingga

sangat berguna dalam penyelesaian Rancang Bangun Mesin ini.

5. Bapak Purwanto, atas kerjasamanya dalam pembuatan kincir angin ini.

6. Bapak Bakir, yang selalu setia membukakan pintu Lab. saat dibutuhkan.

7. Kedua orang tua , kakak / adik penulis, yang telah banyak memberikan dorongan

dan dukungan, baik secara material maupun spiritual.

8. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin, angkatan 2005 khususnya, yang telah

memberikan masukan-masukan dan dorongan dalam penyelesaian Rancang

Bangun Mesin serta laporan ini.

9. Serta semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu yang telah ikut

membantu dalam menyelesaikan Rancang Bangun Mesin serta laporan ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang perlu

diperbaiki dalam Rancang Bangun Mesin serta laporan ini, untuk itu penulis

mengharapkan masukan dan kritik, serta saran dari berbagai pihak untuk

menyempurnakannya. Semoga Rancang Bangun Mesin serta laporan ini dapat

bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.

Yogyakarta, 20 Januari 2008

Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL................................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN.................................................................................. ii

HALAMAN PERNYATAAN....................................................................................v

KATA PENGANTAR.............................................................................................. vi

DAFTAR ISI........................................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR.................................................................................................. x

DAFTAR TABEL..................................................................................................... xi

BAB I. PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang Masalah ...................................................................... 1

1.2. Tujuan dan Manfaat ............................................................................. 2

1.3. Dasar Teori .......................................................................................... 2

1.4. Deskripsi Alat ..................................................................................... 15

1.5. Batasan Masalah ................................................................................. 17

BAB II. PERANCANGAN KINCIR .................................................................... 19

2.1. Data-Data dari Pembangkit Listrik dengan Kincir Sudu Datar ......... 19

2.2. Perancangan Sudu ………...………….…………………………….. 19

2.3. Perhitungan pada Poros ...................................................................... 20

BAB III. PENGUJIAN DAN ANALISIS DATA .............................................. 30

3.1. Metode Pegumpulan Data ............................................................... 30

3.2. Variabel Pengujian .......................................................................... 30

3.3. Analisa Data .................................................................................... 41

3.3.1. Menghitung daya angin ( Pin ) ................................................ 41

3.3.2. Menghitung koefisien daya ( Cp ) ......................................... 42

BAB IV. PEMELIHARAAN KINCIR ................................................................ 47

4.1. Perawatan periodik........................................................................... 47

4.2. Pelumasan ....................................................................................... 48

BAB V. PENUTUP ................................................................................................ 50

5.1. Kesimpulan ........................................................................................ 50

5.2. Penutup ............................................................................................. 52

.

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 54

LAMPIRAN............................................................................................................. 55

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Kerapatan sudu....................................................................................... 4

Gambar1.2. Turbin Horisontal secara umum.............................................................. 6

Gambar 1.3. Aliran angin pada sudu........................................................................... 9

Gambar 1.4. Grafik hubungan koefisien daya dan tip speed ratio............................. 9

Gambar 1.5. Jenis-jenis model sudu......................................................................... 11

Gambar 1.6. Penamaan bagian sudu......................................................................... 10

Gambar 1.7. Pergerakan sudu akibat hembusan angin ........................................... 12

Gambar 1.8. Kurva daya tehadap kecepatan angin................................................... 14

Gambar 1.9. Kurva hubungan koefisien daya dengan tip speed ratio………….….. 14

Gambar 1.10. Skema alat.......................................................................................... 15

Gambar 2.1. Skema penampang sudu....................................................................... 19

Gambar 3.1. Grafik hubungan antara sudut sudu dengan tegangan ……............... 35

Gambar 3.2. Grafik hubungan antara sudut sudu dengan arus …………................ 35 Gambar 3.3. Grafik hubungan antara sudut sudu dengan daya ……...…............... 36

Gambar 3.4. Grafik hubungan antara sudut sudu dengan tegangan ……............... 40

Gambar 3.5. Grafik hubungan antara sudut sudu dengan arus …………............... 40

Gambar 3.6. Grafik hubungan antara sudut sudu dengan daya ………….............. 41

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Baja karbon untuk kontruksi mesin …………………………………… 21

Tabel 3.1. Hasil pengujian dengan sudut 150 ……………………………………... 31






Tabel 3.7. Hasil rata pengujian dengan variasi sudut …………….……..……….. 34



Tabel 3.10. Hasil pengujian dengan sudut 450 …………………..………………... 37

Tabel 3.11. Hasil pengujian dengan sudut 600 ………………………..…………... 38

Tabel 3.12. Hasil pengujian dengan sudut 750 ………………………..…………... 38

Tabel 3.13. Hasil pengujian dengan sudut 850 …………………………..………... 39

Tabel 3.14. Hasil rata pengujian dengan variasi sudut …………………….……... 39

Tabel 3.15. Hasil Cp pada pengujian kincir dengan dengan 8 sudu ……..………. 46

Tabel 3.16. Hasil Cp pada pengujian kincir dengan dengan 4 sudu ……..………. 46

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Dewasa ini, penggunaan energi terutama energi listrik diperlukan sekali oleh

masyarakat yang sudah maju maupun yang sedang berkembang dalam jumlah

yang besar, namun diusahakan dengan biaya serendah mungkin. Banyak sekali

energi alternatif dari alam terutama di Indonesia yang dapat dimanfaatkan untuk

menghasilkan listrik. Salah satu contoh alternatif energi yang dapat dipilih

adalah angin, karena angin terdapat dimana-mana sehingga mudah didapat serta

tidak membutuhkan biaya besar. Karena energi listrik tidak dihasilkan langsung

oleh alam maka untuk memanfaatkan angin ini diperlukan sebuah alat yang yang

bekerja dan menghasilkan energi listrik. Alat yang dapat digunakan adalah kincir

angin. Kincir angin ini akan menangkap energi angin dan menggerakkan

generator yang nantinya akan menghasilkan energi listik. Kincir angin yang

penulis gunakan adalah kincir angin bersudu banyak dengan poros horisontal.

Kincir ini dapat ditingkatkan efisiensinya untuk mendapat koefisien daya yang

maksimal. Salah satunya dengan pengunaan sudu berjumlah banyak. Sudu yang

dipakai adalah delapan sudu.

Koefisien daya yang maksimal ini akan meningkatkan jumlah watt (daya)

yang dihasilkan sehingga untuk mendapatkan jumlah watt tertentu cukup dengan

menggunakan jumlah kincir angin yang lebih sedikit.

1.2. Tujuan dan Manfaat

Tujuan :

a. Mengetahui koefisien daya kincir.

b. Mengetahui perbandingan daya yang dihasilkan oleh kincir dengan

variasi jumlah sudu dan sudut.

c. Menggunakan kincir angin poros horisontal untuk pembangkit listrik

d. Untuk meningkatkan dan mengembangkan kreatifitas mahasiswa

dalam bidang ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK)

Manfaat :

a. Kincir angin ini dapat digunakan sebagai salah satu aplikasi

pemanfaatan energi terbarukan.

b. Dalam pembuatan skala besar mampu menghasilkan energi listrik

yang besar, dan dapat diterapkan dalam masyarakat.

1.3. Dasar Teori

1.3.1. Energi - energi yang terdapat dalam angin

Secara sederhana, energi potensial yang terdapat pada angin dapat

memutarkan sudu – sudu yang terdapat pada kincir, dimana sudu – sudu

ini terhubung dengan poros dan memutarkan poros yang telah terhubung

dengan generator dan menimbulkan arus listrik.

Kincir dengan ukuran besar dapat digabungkan bersama – sama

sebagai pembangkit energi tenaga angin, dimana akan memberikan daya

ke dalam sistem transmisi kelistrikan.

1.3.2. Hubungan daya (power) dan energi (energy)

Energi adalah ukuran kesanggupan suatu benda untuk melakukan usaha.

Force = massa x percepatan

F = m x a , (Pounds, Newtons) (1.1)

Energi = kerja (W) = gaya (F) x jarak (d), (kilowatt hours, Joules) (1.2)

Daya adalah usaha yang dilakukan per satuan waktu.

Power = P = W / time (t), (kilowatts, Watts, Horsepower) (1.3)

Power = Torque (Q) x Rotational Speed (Ω) (1.4)

1.3.3. Energi kinetik angin

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki suatu benda akibat

gerakkannya.

Energi kinetik = kerja (W) = ½mV2 (1.5)

Dimana : M = massa dari benda yang bergerak

V = kecepatan dari benda yang bergerak

Angin yang menggerakkan sudu merupakan udara yang bergerak dan

mempunyai massa, sehingga dapat dituliskan sebagai berikut :

= berat jenis (ρ) x volume (Area x distance)

= ρ x A x d

= (kg/m3) (m2) (m) = kg

D D

1.3.4. Daya angin (power)

Daya angin adalah daya (watt) yang dibangkitkan oleh angin tiap luasan,

sehingga daya angin dapat digolongkan sebagai energi potensial.

Pada dasarnya daya angin merupakan angin yang bergerak per satuan

waktu sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut :

Daya = kerja / waktu

= energi kinetik / waktu

= ½ . m . V2 / t

= ½.(ρ.A.d.).V2/t

= ½ . ρ . A . V2 . (d/t) d/t = V

= ½ . ρ . A . V3 (1.6)

Gambar 1.1. Kerapatan sudu

aΩR

A

Beberapa hal yang harus diingat :

a. Daerah sapuan (A) = π . R2 (m2) daerah dari sapuan berbentuk

lingkaran oleh rotor.

b. ρ = kerapatan udara = 1,2 - kg/m3

Contoh perhitungan daya yang terdapat di angin :

Daya angin = ½ . ρ . A .V3

Kecepatan angin = V = 5 meters (m) per second (s), m/s

Kerapatan udara = ρ = 1,0 kg/m3

Jari – jari sudu = R = 0,2 m = daerah sapuan = A = 0,125 m2

Daya angin = ½. ρ . A .V3

= (0,5) . (1,0) . (0,125) . (5)3

= 7,85 Watt

Satuan energi = (kg/m3)x (m2)x (m3/s3)

= (kg-m)/s2 x m/s

= N-m/s = Watt

1.3.5. Dasar turbin angin

Dasar dari alat untuk merubah energi angin adalah turbin angin.

Meskipun masih terdapat susunan dan perencanaan yang beragam,

biasanya turbin digolongkan ke dalam dua macam tipe (horisontal dan

vertikal) dan yang paling banyak digunakan adalah Turbin dengan sumbu

x (axis) horisontal. Turbin jenis ini mempunyai rotasi horisontal terhadap

tanah (secara sederhana sejajar dengan arah tiupan angin).

Gambar 1.2. Turbin horisontal secara umum

Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah mengubah energi mekanis

dari angin menjadi energi putar pada kincir, selanjutnya putaran kincir

digunakan untuk memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan

listrik.

Sebenarnya prosesnya tidak mudah, karena terdapat berbagai macam sub-

sistem yang dapat meningkatkan safety dan efisiensi dari turbin angin,

yaitu :

1. Gearbox

Alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir menjadi

putaran tinggi. Biasanya Gearbox yang digunakan sekitar 1:60.

2. Generator

Ini adalah salah satu komponen terpenting dalam pembuatan sistem turbin

angin. Generator ini dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik.

Prinsip kerjanya dapat dipelajari dengan menggunakan teori medan

elektromagnetik. Singkatnya, (mengacu pada salah satu cara kerja

generator) poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetik

permanen. Setelah itu disekeliling poros terdapat stator yang bentuk

fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketika

poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada

stator yang akhirnya karena terjadi perubahan fluks ini akan dihasilkan

tegangan dan arus listrik tertentu. Tegangan dan arus listrik yang

dihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya

digunakan oleh masyarakat. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan

oleh generator ini berupa AC(alternating current) yang memiliki bentuk

gelombang kurang lebih sinusoidal.

3. Rotor blade

Rotor blade atau sudu adalah bagian rotor dari turbin angin. Rotor ini

menerima energi kinetik dari angin dan dirubah kedalam energi gerak

putar.

4. Tower

Tower atau tiang penyangga adalah bagian struktur dari turbin angin

horizontal yang memiliki fungsi sebagai struktur utama penopang dari

komponen sistem terangkai sudu, poros, dan generator.

1.3.6. Daya turbin angin

Daya turbin angin adalah daya yang dibangkitkan oleh rotor turbin

angin akibat mendapatkan daya dari hembusan angin. Daya turbin angin

tidak sama dengan daya angin dikarenakan daya turbin angin terpengaruh

oleh koefisien daya.

Koefisien daya adalah prosentase daya yang terdapat pada angin yang

dirubah ke dalam bentuk energi mekanik

P = Cp . ½ . ρ . A . V3 (1.7)

Pemeriksaaan sesungguhnya dari contoh perhitungan daya yang

terdapat pada angin adalah daya maksimal dari turbin dengan 0,2 m dapat

dihasilkan dari angin berkecepatan 5 m/s yaitu :

7.85 Watt x 0.5926 (Betz Limit) = 4.65 Watt

Di dalam rangkaian turbin angin yang berputar selain terdapat

bilangan Cp yang mempengaruhi, terdapat pula koefisien Cd yang

mempengaruhi sudu dalam menghasilkan daya. Coeffisient of drag (Cd)

adalah koefisien dari gaya tarik (drag). Cd pada dasarnya adalah

kecenderungan suatu benda untuk mempertahankan diri pada kondisi yang

ada dari gaya geser atau gaya tekan yang timbul.

Cd dapat berupa benda bergerak ke arah atau di dalam arah aliran

fluida yang dapat berupa gas atau cair. Setiap benda mempunyai angka

koefisien Cd yang berbeda – beda.

Semakin halus dan bundar suatu benda maka Cd akan semakin kecil.

Besarnya koefisien Cd tidak dipengaruhi oleh ukuran dari benda namun

dari sudut posisi laju benda terhadap fluida, (untuk lingkaran Cd = 1,2).

0.60

0.50

0.40

0.30

0.20

0.10

0.00

C p

1 09 8 7654321 0 Tip Sp ee d R a tio

Be tz - W ith o ut W ake R o ta tio n W ith W ake R o ta tio n

Gambar 1.3. Aliran angin pada sudu

1.3.7. Kemungkinan Maksimum koefisien daya

Gambar 1.4. Grafik hubungan koefisien daya dan tip speed ratio untukberbagai model kincirmaksimal yang dapat dihasilkan

Menurut Betz, seorang insinyur Jerman, besarnya energi yang

maksimum dapat diserap dari angin adalah hanya 0,59259 dari energi

yang tersedia. Sedangkan hal tersebut juga dapat dicapai dengan daun

turbin yang dirancang dengan sangat baik serta dengan kecepatan keliling

daun pada puncak daun sebesar 6 kali kecepatan angin. Pada dasarnya

turbin angin untuk generator listrik hanya akan bekerja antara suatu

kecepatan angin minimum, yaitu kecepatan start Cs, dan kecepatan

nominalnya Cr.

1.3.8. Perbandingan kecepatan pada ujung sudu – tip speed Ratio

Tip-speed ratio adalah perbandingan dari kecepatan ujung sudu –sudu

yang berputar dengan kecepatan dari aliran udara

(1. 8)

dimana,

Ω = kecepatan rotasi dalam radians /sec

R = jari – jari Rotor

V = kecepatan aliran angin

1.3.9. Blade Planform - soliditas

Blade planform (sudu) adalah bentuk dari permukaan sudu. Soliditas

adalah perbandingan dari luasan sudu dengan daerah sapuan sudu. Lihat

gambar 1.1 (gambar kerapatan sudu).

Soliditas rendah (0,10) = kecepatan tinggi, momen puntir rendah

Soliditas tinggi (> 0,80) = kecepatan rendah, momen puntir tinggi

Soliditas berpengaruh terhadap daya yang dihasilkan turbin angin.

Jumlah sudu sedikit memiliki soliditas yang rendah, akan tetapi memiliki

kecepatan yang tinggi, begitu pula sebaliknya.

VRΩ

=λ

1.3.9.1. Model – model sudu - Blade Planform

Persegi taper linier taper linier

panjang terbalik

Gambar 1.5. Jenis–jenis model sudu

Model sudu yang paling baik adalah yang mendekati

bentuk streamline, dalam pengujian digunakan bentuk taper

linear terbalik sebagai bentuk yang mendekati kondisi

streamline.

1.3.9.2. Prinsip – prinsip sudu

Turbin angin menggunakan prinsip prinsip aerodinamika

seperti halnya pesawat.

VR

Gambar 1.6. Penamaan bagian sudu

α

Keterangan :

α = sudut kontak = sudut antara garis tengah – cord line dan

arah dari angin, VR .

VR = kecepatan angin yang terdeteksi oleh sudu – vektor

jumlah dari V (aliran angin) dan ΩR (kecepatan ujung –

ujung sudu).

1.3.9.3. Sifat – sifat sudu

Sifat-sifat sudu mempengaruhi kecepatan putar sudu :

a. Gaya angkat tegak lurus dengan arah gerakan. Kita berharap

dapat membuat gaya angkat yang besar.

b. Gaya tarik sejajar dengan arah gerakan. Kita menginginkan

gaya ini kecil.

α = low

α = medium < 10 degrees

α = high stall

Gambar 1.7. Pergerakan sudu akibat hembusan angin

Dalam membuat sudu yang baik ada beberapa hal yang harus

diperhatikan, diantaranya :

a. Berbentuk kurva gradual - Gradual curves

b. Sudut ekor yang tajam - Sharp trailing edge

c. Sudut depan yang bundar - Round leading edge

d. Perbandingan ketebalan dengan chord - Low thickness to

chord ratio

e. Permukaan yang halus - Smooth surfaces

1.3.10. Syarat – syarat perhitungan produksi energy

Di dalam perhitungan energi dari turbin angin mempertimbangkan

faktor-faktor berikut :

a. Daya angin = ½ . ρ . A . V3

b. Betz Limit = secara teori mempunyai efesiensi 59% maksimal

c. Koefisien tarik = Cd

d. Daya rata – rata = daya maksimal yang dapat dihasilkan

generator.

e. Faktor kapasitas = energi sesungguhnya / energi maksimal

f. Kecepatan angin masuk dimana energi mulai dihasilkan.

g. Kecepatan angin terakhir dimana produksi energi berakhir.

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0

Cp

1210 86420 Tip Speed Ratio

Gambar 1.8. Kurva daya terhadap kecepatan angin saat menggerakkan sudu

1.3.11. Hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio

Tip speed ratio mempengaruhi besaran koefisien daya. Hubungan ini

digambarkan sebagai berikut :

a. Koefisien daya bergantung pada perbandingan ujung sudu.

b. Ditandai dengan kurva Cp berbanding dengan perbandingan

kecepatan ujung sudu - Tip Speed Ratio Curve.

Gambar 1.9. Kurva hubungan koefisien daya dengan tip speed ratio

1.4 Deskripsi Alat

Gambar 1.10. Skema alat

Keterangan gambar :

1. Sudu

Sudu berfungsi sebagai “penangkap” energi potensial yang terdapat pada

angin

2. Jari-jari sudu

Jari – jari sudu berfungsi sebagai rangka penguat sudu serta

menghubungkannya dengan puli

3. Puli

Puli berfungsi sebagai rotor hub (pusat dari kedudukan sudu) dan

menghubungkan dengan mekanisme poros utama yang ada dibelakangnya.

4. Bearing (pertama).

Bearing atau bantalan berfungsi sebagai penumpu poros supaya dapat

berputar dengan baik.

5. Chasing (penutup)

Chasing atau penutup berfungsi sebagai pelindung dan juga sebagai

penambah nilai estetika dari turbin angin

6. Poros

Poros berfungsi sebagai penyalur daya dari putaran sudu ke roda penggerak

dan diteruskan ke generator.

7. Bearing (kedua)

Bearing atau bantalan berfungsi sebagai penumpu poros supaya dapat

berputar dengan baik.

8. Roda penggerak

Roda penggerak berfungsi untuk mentransmisikan daya dari poros ke

generator.

9. Dudukan generator

Dudukan generator berfungsi sebagai pemegang generator.

10. Ekor

Ekor berfungsi penyesuai arah kedudukan sudu terhadap arah datangnya

sumber angin.

11. Kerangka atas

Kerangka atas berfungsi sebagai tempat kedudukan keseluruhan mekanisme

berada dan berfungsi menurut kedudukannya.

12. Generator

Generator berfungsi sebagai pembangkit energi listrik.

13. Bearing (ketiga)

Bearing ketiga berfungsi tumpuan berputarnya kerangka atas untuk

menyesuaikan arah datangnya angin.

14. Lampu

Lampu berfungsi sebagai beban untuk menandakan ada atau tidak adanya

arus listrik yang ditimbulkan oleh generator yang bekerja.

15. Poros sumbu vertikal

Poros sumbu vertikal berfungsi sebagai tumpuan mekanisme poros diatasnya

untuk menyesuaikan arah putaran angin.

16. Tiang utama

Tiang utama berfungsi sebagai penyangga keseluruhan mekanisme yang ada

diatasnya.

17. Foundations (dasar)

Foundations atau dasar berfungsi sebagai tumpuan dari tiang penyangga.

1.5 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam Rancang Bangun Mesin ini yaitu:

a. Merancang dan membuat kincir angin poros horisontal dengan jumlah sudu

banyak (delapan dan empat sudu).

b. Mencari koefisien daya kincir angin.

c. Konstruksi kincir diharapkan mampu menahan angin yang bertiup dengan

kecepatan maksimum 7 m/s.

d. Konstruksi kincir ini dapat berputar ke segala arah (dalam sumbu vertikal),

menyesuaikan arah datangnya angin.

e. Bentuk sudu yang digunakan adalah sudu datar, dengan tipe sudu linear

terbalik.

BAB II

PERANCANGAN KINCIR

2.1. Data-Data dari Pembangkit Listrik dengan Kincir Sudu Datar

Efisiensi angin dipengaruhi oleh kecepatan angin dan jenis angin tersebut,

serta titik rancangan dan jenis kincir yang digunakan. Pengambilan data yang

diperlukan untuk pengamatan dilakukan dengan menggunakan kincir angin

dengan dimensi sebagai berikut:

Gambar 2.1. Skema penampang sudu

2.2. Perancangan Sudu

Bahan sudu = Mika

Diameter sudu = 1 m

Lebar tiap sudu = 0,23 m (atas), 0,13 m (bawah)

Panjang tiap sudu = 0,4 m

Luas tiap sudu = tinggix2

bawahsisiatassisi +

= 4,02

13,023,0 x+

= 0,072 m2

2.3. Perhitungan pada Poros

Menurut pembebanannya maka poros diklasifikasikan ke dalam beberapa jenis

sebagai berikut:

a. Poros trasmisi adalah bagian mesin yang berputar, biasanya bentuk

penampangnya bulat, digunakan untuk memindahkan daya melalui putaran.

Penerusan daya dilakukan melalui roda gigi, kopling, puli sabuk, sprocket

rantai.

b. As atau gandar bentuknya seperti poros tetapi biasanya tidak berputar, tidak

memindahkan torsi, dan digunakan untuk menumpu roda yang berputar,

pulley, roda gigi dsb.

c. Spindle (poros mesin) adalah poros pendek yang merupakan bagian yang

menyatu dengan mesinnya.

Hal-hal penting di dalam perhitungan poros:

1. Tegangan dan kekuatan

2. Kekuatan

a. Kekuatan statis

b. Kekuatan kelelahan

c. Keandalan

3. Defleksi dan ketegaran (rigidity)

a. Defleksi bengkok

b. Defleksi puntir

c. Slope pada bantalan dan elemen-elemen penumpu poros

d. Defleksi geser akibat beban melintang pada poros pendek

4. Keterangan-keterangan poros

Di dalam perhitungan gaya pada poros kincir angin horizontal bersudu

banyak di dapatkan data-data sebagai berikut:

Bahan poros = S 35 C

Tabel 2.1 Baja Karbon untuk kontruksi Mesin ( Sularso,2004, hal. 3)

Standar dan

macam

Lambang Perlakuan

panas

Kekuatan tarik

(kg/mm2)

Keterangan

Baja karbon

kontruksi mesin

(JIS G 4501

S30C

S35C

S40C

S45C

S50C

S55C

Penormalan

Penormalan

Penormalan

Penormalan

Penormalan

Penormalan

48

52

55

58

62

66

Batang baja yang

difinis dingin

S35C-D

S45C-D

S55C-D

-

-

-

53

60

72

Ditarik dingin,

digerinda, dibubut,

atau gabungan

antara hal-hal

tersebut

Diameter poros (ds) = 19 mm

1. Daya yang ditransmisikan (P)

P = ½ x ρ x A x v 3 x Cd

= ½ x 1 kg/m3 x ( )⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛4

m1π 2

x (7 m/s)3 x 1,2

= 0,161553 kW

2. Putaran poros (n1) = 361 rpm

3. Faktor koreksi (fc) = 1,2

4. Daya rencana (Pd) = fc x P

= 1,2 x 0,161553 kW

= 0,1938 kW

5. Momen rencana (T) = 9,74 x 105 x n1Pd

= 9,74 105 x rpm361kW0,1938

= 522,88 kg.mm

6. Gaya-gaya akibat roda gigi

Ft

Fr

a. Gaya tangensial (Ft) = vPd102 ; v =

100060n1d1π

××× ;

dengan d1 = diameter roda penggerak, m = modul

Ft = 100060

36197,4πkW0,1938102

×××

× = 10,74 kg

b. Gaya radial (Fr) = 0,364 x Ft

= 0,364 x 10,74 kg

= 3,91 kg

c. Gaya aksial (FA)

Gaya aksial pada pengujian ini adalah gaya yang searah dengan

datangnya angin dan ditahan di bantalan RA. Dalam pengujian gaya

aksial tidak dianalisa karena besarnya gaya aksial tidak dipakai dalam

perhitungan kincir.

7. Perhitungan defleksi pada poros

A. Pengambaran BMD

a. Akibat Ft (horisontal)

Dimisalkan arah Ft dari bawah

A B C

Ft = 10,74 kg RA RB

AB = 0,17 m, BC = 0,06 m

Σ MA = 0

Ft x (AB + BC) = RB x AB

10,74 kg x (0,17 m + 0,06 m) = RB x 0,17 m

RB = 14,53 kg

Σ Fy = 0

RA = RB – Ft

= 14,53 kg – 10,74 kg

= 3,79 kg

MB1

+ A B C

Penggambaran dari sisi kanan

MB1 = Ft x BC = 10,74 kg x 0,06 m = 0,6444 kg.m

MA = Ft x (BC+AB) – RB x AB

= 10,74kg (0,06 m+0,17) – 14,53 kg x 0,17m

= 0

b. Akibat Fr (vertikal)

A B C

Fr = 3,91 kg RA RB

AB = 0,17 m, BC = 0,06 m

Σ MA = 0

Fr x (AB + BC) = RB x AB

3,91 kg x (0,17 m+0,06 m) = RB x 0,17 m

RB = 5,29 kg

Σ Fy = 0

RA = RB – Fr

= 5,29 kg – 3,91 kg

= 1,38 kg

MB2

+ A B C

Penggambaran dari sisi kanan

MB2 = Fr x BC = 3,91 kg x 0,06 m = 0,2346 kg.m

MA = Fr x (BC + AB) – RB x AB

= 3,91 kg (0,06 m + 0,17 m) – 5,29 kg x 0,17 m

= 0

M resultan = 2B2

2B1 MM + = 22 0.23460.6444 + = 0,6858 kg,m

B. Analisis luas momen

Akibat Ft

a. Diagram M/EI

M/EIBC

M/EIAB + A B C

IAB = 64dπ 4

AB× =

640.019π 4× = 6 x 10-9 m4

IBC =64dπ 4

BC×=

640.01125π 4× = 7,863 x 10-10 m4

b. Batang AB

M/EIAB

yA= 0 A B yB = 0

θA θB

M/EIAB = 1010 1060101.9370,6444

−×××= 0,005545

Σ MA = 0

yA + (½ x AB x M/EIAB) x 2/3 x AB + θB x AB – yB = 0

θB = 3

ABEIM

×−

= - 0,005545 x 0,17/3

= - 3,142 x 10-4 rad

c. Batang BC

M/EIBC

C yB=0 θB θC yC

M/EIBC 1010 10864.710937.16444.0

−×××= 0,0423

Σ MC = 0

yB + θB x BC = (½ x BC x M/EIBC x 2/3 x BC) + yC

- 1,8852 x 10-5 = 5,076 x 10-5 + yC

yC = - 6,9612 x 10-5 m ; tanda (-) menunjukkan arah yaitu ke atas.

Akibat Fr

a. Diagram M/EI

M/EIBC

M/EIAB + A B C

IAB = 64dπ 4

AB× = 640.019π 4× = 6 x 10-9 m4

IBC =64dπ 4

BC×=

640.01125π 4× = 7,863 x 10-10 m4

b. Batang AB

M/EIAB

yA= 0 A B yB = 0

θA θB

M/EIAB 1010 106010937.10.2346

−×××= 0,0020186

Σ MA = 0

yA + (½ x AB x M/EIAB) x 2/3 x AB + θB x AB – yB = 0

θB = 3

ABEIM

×−

= - 0,0020186 x 0,17/3

= - 1,144 x 10-4 rad

c. Batang BC

M/EIBC

C yB=0 θB θC yC

M/EIBC 1010 107,864101,9370,2346

−×××= 0,0154

Σ MC= 0

yB+ θB x BC = (½ x BC x M/EIBC x 2/3 x BC)+yC

- 6,864 x 10-6 = 18,48 x 10-6 + yC

yC = - 2.5344 x 10-5 m ; tanda (-) menunjukkan arah yaitu ke atas

yC resultan = 2C2

2C1 yy + = 252-5 )102,5344() 106,9612x (- −×−+

= 7,41 x 10-5 m (↑)

BAB III

PENGUJIAN DAN ANALISIS DATA

3.1 Metode Pegumpulan Data

Penyusunan laporan kincir angin sumbu horisontal bersudu banyak ini

menggunakan beberapa sumber sebagai acuan teoritis di dalam membuat kincir

angin dan menganalisa data-data yang diperoleh melalui pengujian.

Di dalam penyusunan digunakan pengumpulan data melalui beberapa

pengujian pada tingkat sudut sudu yang berbeda sehingga didapatkan beberapa

data yang dibandingkan untuk mengetahui pada sudut sudu manakah yang akan

memberikan koefisien daya (Cp) yang paling besar.

3.2 Variabel Pengujian

Pengujian kincir angin sumbu horisontal bersudu banyak menggunakan

beberapa variable pengujian. Berikut ini adalah beberapa variable pengujian :

Posisi sudut sudu diatur pada:

a. 150 d. 600

b. 300 e. 750

c. 450 f. 850

Dari pengujian kincir angin tersebut didapatkan beberapa data yang diperlukan untuk

membandingkan pada sudut sudu yang akan memberikan hasil yang paling maksimal

pada beberapa posisi kincir ditandai dengan semakin cepatnya putaran poros dan

lampu menyala terang hingga maksimal.

a. Pengujian pada kincir angin dengan sudu 8 buah

dengan :

n1 = putaran roda penggerak (rpm)

n2 = putaran kepala dinamo (rpm) v = tegangan (volt) I = arus (ampere)

Tabel 3.1. Hasil pengujian dengan sudut sudu 150

n1 n2 v I P No. percobaan (rpm) (rpm) (volt) (ampere) (watt)

1 78,9 290,4 1,376 1,87 2,57312 2 73,7 258,3 1,210 1,25 1,5125 3 75,3 275 1,325 1,5 1,9875 4 74,9 267,5 1,3 1,49 1,937 5 73,6 257,9 1,086 1,2 1,3032 6 75,4 276,8 1,337 1,5 2,0055 7 74,8 263,2 1,215 1,3 1,5795 8 77,5 288,1 1,375 1,75 2,40625 9 76,5 277,9 1,369 1,6 2,1904 10 79,4 292,6 1,396 1,92 2,68032

nilai rata-rata 76,000 274,770 1,299 1,538 1,997708


n1 n2 v I P No.

percobaan (rpm) (rpm) (volt) (ampere) (watt) 1 130,1 535,4 2,349 0,67 1,57383 2 138,6 580,8 2,546 0,98 2,49508 3 134,5 547,3 2,39 0,74 1,7686 4 134,2 538,1 2,38 0,62 1,4756 5 136,3 552,2 2,48 0,82 2,0336 6 137 554,1 2,482 0,94 2,33308 7 137,1 565,8 2,497 0,94 2,34718 8 137,5 572,9 2,503 0,95 2,37785 9 138,5 579,2 2,542 0,96 2,44032 10 135,9 548,5 2,471 0,75 1,85325

nilai rata-rata 135,97 557,43 2,464 0,837 2,062368


n1 n2 v I P No.

percobaan (rpm) (rpm) (volt) (ampere) (watt) 1 208,6 817,1 3,38 0,61 2,0618 2 214,1 855,4 3,506 0,68 2,38408 3 211 820,8 3,42 0,64 2,1888 4 212,8 843,8 3,450 0,65 2,2425 5 217,2 886,5 4,06 0,72 2,9232 6 215,1 885,3 3,59 0,71 2,5489 7 214,9 884 3,54 0,69 2,4426 8 211,4 831,7 3,43 0,64 2,1952 9 214,1 854,9 3,48 0,67 2,3316 10 227,6 891,6 4,23 0,72 3,0456

nilai rata-rata 214,680 857,110 3,609 0,673 2,428588


n1 n2 v I P No.

percobaan (rpm) (rpm) (volt) (ampere) (watt) 1 271,1 1100,2 4,98 0,49 2,4402 2 279,6 1205 5,28 0,53 2,7984 3 271,4 1113 4,93 0,49 2,4157 4 271,1 1110 4,91 0,49 2,4059 5 271,6 1122 5,03 0,51 2,5653 6 274,4 1148 5,12 0,52 2,6624 7 275 1158 5,17 0,52 2,6884 8 271,5 1120 4,95 0,51 2,5245 9 276,8 1160 5,17 0,52 2,6884 10 290,2 1233 5,39 0,54 2,9106

nilai rata-rata 275,27 1146,920 5,093 0,512 2,607616


n1 n2 v I P

No. percobaan (rpm) (rpm) (volt) (ampere) (watt)

1 232,8 1012 4,45 0,52 2,314 2 232 1011 4,42 0,49 2,1658 3 233 1014 4,47 0,58 2,5926 4 232,9 1014 4,45 0,56 2,492 5 234,1 1018 4,48 0,59 2,6432 6 233,2 1016 4,470 0,58 2,5926 7 234,3 1020 4,530 0,59 2,6727 8 234,2 1019 4,48 0,59 2,6432 9 231,9 1010 4,42 0,46 2,0332 10 235,8 1026 4,56 0,59 2,6904

nilai rata-rata 233,420 1016,0 4,473 0,555 2,482515


n1 n2 v I P No.

percobaan (rpm) (rpm) (volt) (ampere) (watt) 1 84,4 338,8 1,378 1,4 1,9292 2 83,2 315,8 1,422 1,42 2,01924 3 85,3 316,3 1,421 1,46 2,07466 4 87,3 314,7 1,415 1,43 2,02345 5 85,8 338,8 1,362 1,42 1,93404 6 84,9 282,9 1,426 1,38 1,96788 7 87,7 328,9 1,425 1,45 2,06625 8 83,1 317,9 1,345 1,39 1,86955 9 87,2 320,2 1,389 1,49 2,06961 10 85,4 329,1 1,399 1,49 2,08451

nilai rata-rata 85,430 320,34 1,398 1,433 2,003621

Tabel 3.7. Hasil rata – rata pengujian dengan variasi sudut

n1 n2 v I P sudut sudu 8 (derajat) (rpm) (rpm) (volt) (ampere) (watt)

15 76 274,77 1,29 1,538 1,997708

30 135,97 557,43 2,464 0,837 2,062368

45 214,68 857,11 3,609 0,673 2,428588

60 275,27 1146,92 5,093 0,512 2,607616

75 233,42 1016 4,473 0,555 2,482515

85 85,43 320,34 1,398 1,433 2,003621

Gambar 3.1. Grafik hubungan antara sudut sudu dengan tegangan yang dihasilkan

Gambar 3.2. Grafik hubungan antara sudut sudu dengan arus yang dihasilkan

Gambar 3.3. Grafik hubungan antara sudut sudu dengan daya yang dihasilkan

b. Pegujian pada kincir angin dengan sudu 4 buah


n1 n2 v I P

No. percobaan (rpm) (rpm) (volt) (ampere) (watt) 1 65,3 285,2 0,884 2,15 1,9006 2 63,4 278 0,846 2,08 1,75968 3 65,8 287,6 0,896 2,7 2,4192 4 64,5 279,6 0,861 2,12 1,82532 5 63,3 268,4 0,845 2,01 1,69845 6 65,2 284,3 0,876 2,15 1,8834 7 63,6 278,9 0,86 2,11 1,8146 8 65,7 286,5 0,89 2,2 1,958 9 64,8 280,9 0,875 2,15 1,88125 10 66,6 297,3 0,897 2,89 2,59233

nilai rata-rata 64,820 282,670 0,873 2,256 1,969488


n1 n2 v I P

No. percobaan (rpm) (rpm) (volt) (ampere) (watt) 1 112,3 484,9 1,322 1,38 1,82436 2 123,4 498,8 1,99 1,52 3,0248 3 118,5 485,1 1,389 1,39 1,93071 4 120,4 489,8 1,282 1,45 1,8589 5 119,5 485,5 1,182 1,41 1,66662 6 118,8 485,4 1,135 1,4 1,589 7 119,8 489,7 1,282 1,45 1,8589 8 117,2 485 1,335 1,39 1,85565 9 122,9 498,4 1,99 1,52 3,0248 10 119,7 489,2 1,198 1,42 1,70116

nilai rata-rata 119,250 489,180 1,411 1,433 2,021247


n1 n2 v I P No. percobaan (rpm) (rpm) (volt) (ampere) (watt)

1 160,4 658,2 2,8 0,6 1,68 2 162,1 660,2 2,82 0,63 1,7,766 3 164,9 675,8 3,183 0,87 2,76921 4 162,3 660,9 2,916 0,66 1,92456 5 169,9 683,9 3,246 0,91 2,95386 6 163,7 668,6 3,071 0,83 2,54893 7 164,8 675,1 3,100 0,86 2,666 8 163,3 667,8 3,056 0,73 2,23088 9 166,6 679,4 3,234 0,9 2,9106 10 162,2 660,5 2,9 0,64 1,856

nilai rata-rata 164,020 669,040 3,033 0,763 2,313874


n1 n2 v I P

No. percobaan (rpm) (rpm) (volt) (ampere) (watt) 1 272,3 1173 5,22 0,52 2,7144 2 263,9 1125 4,83 0,48 2,3184 3 262,4 1050 4,83 0,45 2,1735 4 269,2 1128 4,88 0,49 2,3912 5 278,5 1189 5,260 0,54 2,404 6 270,7 1157 5,18 0,51 2,6418 7 264,5 1126 4,87 0,49 2,3863 8 275,2 1178 5,23 0,53 2,7719 9 269,5 1155 4,95 0,51 2,5245 10 284,4 1238 5,480 0,55 3,014

nilai rata-rata 271,060 1151,9 5,073 0,507 2,572011


n1 n2 v I P No. percobaan

(rpm) (rpm) (volt) (ampere) (watt) 1 317,5 1060 6,33 0,32 2,0256 2 347,7 1159 6,520 0,36 2,3472 3 346,2 1152 6,51 0,35 2,2785 4 353,4 1192 6,56 0,42 2,7552 5 351,6 1171 6,54 0,42 2,7468 6 361 1347 6,78 0,49 3,3222 7 354,8 1245 6,59 0,44 2,8996 8 358,7 1289 6,65 0,44 2,926 9 359,1 1290 6,760 0,45 3,042 10 341,8 1149 6,49 0,34 2,2066

nilai rata-rata 349,180 1,205,400 6,573 0,403 2,648919


n1 n2 v I P No. percobaan (rpm) (rpm) (volt) (ampere) (watt) 1 215,1 921,1 4,06 0,71 28,826 2 214,5 928,2 3,676 0,58 213,208 3 207,7 911,8 3,598 0,56 201,488 4 200 845,5 3,859 0,66 254,694 5 202,9 895,2 3,563 0,49 174,587 6 198,8 902,8 3,824 0,61 233,264 7 201,2 901,7 3,830 0,64 24,512 8 204,1 865,8 3,803 0,59 224,377 9 203,1 944,6 3,896 0,7 27,272 10 190,3 861,1 2,503 0,43 107,629

nilai rata-rata 203,77 897,780 3,661 0,597 2,185736

Tabel 3.14. Hasil rata – rata pengujian dengan variasi sudut

sudut sudu 4 n1 n2 v i P

(derajat) (rpm) (rpm) (volt) (ampere) (watt)

15 64,82 282,67 0,876 2,256 1,969488

30 119,25 489,18 1,411 1,433 2,021547

45 164,02 669,04 3,033 0,763 2,313874

60 271,06 1151,9 5,073 0,507 2,572011

75 349,18 1205,4 6,573 0,403 2,648919

85 203,77 897,78 3,661 0,597 2,185736

Gambar 3.4. Grafik hubungan antara sudut sudu dengan tegangan yang dihasilkan

Gambar 3.5. Grafik hubungan antara sudut sudu dengan arus yang dihasilkan.

Gambar 3.6. Grafik hubungan antara sudut sudu dengan arus yang dihasilkan.

3.3 Analisis data

3.3.1 Menghitung daya angin

Dari tabel sebelumnya dapat dilihat besarnya daya yang dihasilkan dari

angin tergantung dari berbagai variasi kecepatan angin dan sudut sudu. Bila

kecepatan angin yang digunakan dalam perhitungan adalah v = 7 m/s, maka

didapatkan daya angin :

Daya angin (power)

daya = ½ x ρ x A x V3

= ½ x1.2 kg/mm3 x (3,14 x 0,25 m2 ) x (7 m/s)3

= 161,553 watt

= 0,161553 kW

Hasil perhitungan daya angin pada kecepatan angin 7 m/s adalah daya

pada angin yang tersedia dan merupakan daya potensial. Daya pada angin ini

bukanlah daya yang dibangkitkan oleh kincir angin horizontal bersudu

banyak. Untuk mendapatkan daya pada kincir angin yang sesungguhnya

maka harus dikalikan terlebih dahulu dengan efesiensi daya (coefficient of

power) atau dengan bilangan betz limits.

Daya Kincir

Daya kincir adalah daya yang dapat dibangkitkan oleh kincir, ditandai

dengan menyalanya lampu pengujian dan terukur multimeter akibat adanya

daya listrik untuk mendapatkan harga tegangan dan arus listrik.

3.3.2 Menghitung koefisien daya (Cp) yang dihasilkan

Koefisien daya, Cp, adalah perbandingan antara daya yang dibangkitkan

oleh kincir (dilihat dari harga tegangan dikalikan arus) dengan daya dari

angin yang tersedia untuk tiap luasan area.

Pada kincir dengan delapan sudu

a. Sudut 150

anginDayakincirDaya

Cp =

= watt 161,553watt1,997708

= 0, 012

b. Sudut 300

anginDayakincirDaya

Cp =

= watt161,553watt2,062368

= 0, 012

c. Sudut 450

anginDayakincirDaya

Cp =

= watt161,553watt2,428588

= 0, 015

d. Sudut 600

anginDayakincirDaya

Cp =

= watt161,553watt2,607616

= 0, 016

e. Sudut 750

anginDayakincirDaya

Cp =

= watt161,553watt2,482515

= 0, 015

f. Sudut 850

anginDayakincirDaya

Cp =

= watt161,553watt2,003621

= 0, 012

Pada kincir dengan empat sudu

a. Sudut 150

anginDayakincirDaya

Cp =

= watt 161,553watt1,969488

= 0, 012

b. Sudut 300

anginDayakincirDaya

Cp =

= watt161,553watt2,021547

= 0, 012

c. Sudut 450

anginDayakincirDaya

Cp =

= watt161,553watt2,313874

= 0, 014

d. Sudut 600

anginDayakincirDaya

Cp =

= watt161,553watt2,572011

= 0, 015

e. Sudut 750

anginDayakincirDaya

Cp =

= watt161,553watt2,648919

= 0, 016

f. Sudut 850

anginDayakincirDaya

Cp =

= watt161,553watt2,185736

= 0, 013

Dari perhitungan Cp di atas dapat dianalisa dalam tabel berikut:

Tabel 3.15. Hasil Cp pada pengujian kincir dengan 8 sudu

sudut sudu 8 Cp (derajat)

15 0, 012 30 0, 012 45 0, 015 60 0, 016 75 0, 015 85 0, 012

Tabel 3.16. Hasil Cp pada pengujian kincir dengan 4 sudu

sudut sudu 4 Cp

(derajat)

15 0, 012

30 0,012

45 0, 014

60 0, 015

75 0, 016

85 0, 013

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa perubahan sudut mempengaruhi

besarnya Cp. Pada kincir dengan delapan sudu nilai Cp akan maksimal pada

sudut 600, pada sudut di atas 600 harga Cp akan turun. Sedangkan pada kincir

dengan 4 sudu harga Cp yang paling tinggi pada sudut 750. Hal ini

menunjukkan adanya pergeseran titik maksimum sebesar 150. Semakin

besarnya harga Cp menunjukkan sudu berfungsi maksimal sebagai

penangkap angin.

BAB IV

PEMELIHARAAN KINCIR

Kegiatan pemeliharaan dan servis instalasi kincir angin sangat penting dan

mutlak dilakukan. Kegiatan pemeliharaan secara periodik dapat dibagi sebagai

berikut:

4.1. Pemeliharaan periodik

Pengawasan sehari-hari dengan tujuan untuk memeriksa secara menyeluruh

kondisi dan bekerjanya kincir.

Pemeliharaan periodik berupa :

a. Baling-baling

Keadaan mika sudu harus selalu diperiksa, bila mengalami keretakan

maka perlu diganti dan diperiksa pula kekencangan mur dan baut

pengikat mika dan sudu.

b. Poros

Poros diusahakan dipilih dari bahan yang kuat dan tahan korosi.

Perawatannya diberi pelumas pada bagian yang terhubung dengan

bantalan dan di tempatkan pada rumahan untuk melindungi dari pengaruh

luar.

c. Bantalan

Bantalan adalah elemen mesi yang menumpu dan menerima beban dari

poros dan baling-baling yang terus berputar. Bantalan diberi pelumas agar

gesekan dengan poros dapat diperkecil dan komponen dapat bekerja

secara halus dan panjang umur.

d. Kerangka

Untuk mencegah kerangka dari pengaruh korosi maka perlu dilakukan

pengecatan

e. Generator penghasil listrik

Pemeriksaan generator bertujuan untuk mengetahui keadaan generator

dan arus yang dihasilkan. Pemberian pelumas secukupnya pada gigi

pinion untuk mengurangi gesekan yang timbul.

4.2. Pelumasan

Pemberian minyak pelumas antara dua permukaan bantalan dan poros yang

bersinggungan, dengan tekanan sehingga saling bergerak atau bergesekan

satu terhadap dengan yang lain disebut pelumasan.

Tujuan pelumasan adalah:

a. Mengurangi keausan dengan menurunkan gesekan.

b. Mendinginkan permukaan dengan mengurangi panas yang

diakibatkan oleh gesekan.

c. Membersihkan permukaan dengan mencuci butiran logam yang

dihasilkan keausan.

d. Merapatkan ruangan yang kosong.

e. Bahan pelumas harus mencegah karat, mencuci kotoran dan

serpihan keausan sehingga melindungi permukaan bahan juga

menghindarkan dari penegangan lebih.

Dengan melakukan peralatan secara teratur dapat membuat alat tetap

dalam kondisi baik dan dapat bekerja dalam waktu yang lama. Karena pada

umumnya kincir ini ini ditempatkan di luar dan hampir semua komponen

terbuat dari logam sehingga mudah terpengaruh oleh suhu dan cuaca sekitar.

BAB V

KESIMPULAN DAN PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari perhitungan-perhitungan dan percobaan diatas, secara singkat dapat

diambil kesimpulan-kesimpulan.

1. Sumber energi adalah angin dengan kecepatan 7 m/s

2. Ukuran kincir =

Sudu =

a. Bahan sudu = mika - acrylic

b. Lebar tiap sudu

bawah = 0,13 meter

atas = 0,23 meter

c. Tinggi tiap sudu = 0,4 meter

d. Diameter keseluruhan = 1 meter

e. Diameter rangka sudu = 0,08 meter

Poros =

a. Bahan = poros Baja Karbon S 35 C

b. Panjang poros = 0,33 meter

c. Diameter poros = 0,19 meter

d. Diameter puli = 0,2 meter

Kerangka

Tinggi kerangka = 1,5 meter

Ekor = 0,4 x 0.3 meter

Bahan pelumas = gemuk,

5.1.1. Kincir

Kincir merupakan sebagai penerus putaran dari aliran air yang mengalir,

sehingga kincir dapat berputar. Kincir tersebut mengubah tenaga potensial

untuk menghasilkan putaran, putaran tersebut diteruskan untuk memutarkan

generator. Putaran pada kincir juga tergantung dari kecepatan air mengalir,

semakin cepat aliran air maka semakin cepat pula putaran yang dihasilkan

kincir tersebut. Maka dari itu bantalan putar pada kincir perlu mendapatkan

perawatan ekstra untuk menjaga agar putaran pada kincir dapat terjaga

dengan baik dari aus dan korosi.

5.1.2. Poros

Pada saat kincir berputar ada suatu poros untuk menahan agar kincir dapat

berputar dengan stabil. Dari situ pula poros berperan untuk menahan dari

beban puntir dan lentur, sehingga kelelahan tumbukan tegangan diameter

poros di perkecil. Untuk mendapatkan suatu poros yang dapat menghindari

kejadian tersebut dilakukan suatu perhitungan untuk memilih diameter

poros yang cocok untuk menahan dari beban puntir dan lengkung tersebut.

5.1.3 Bantalan

Dari situ pula dapat dilakukan untuk memilih berbagai macam bantalan

untuk menahan beban yang diterima dari suatu poros. Ada berbagai macam

bantalan, untuk memilih bantalan tersebut dapat ditentukan melalui

diameter poros yang digunakan. Dalam perawatan bantalan juga harus

mendapatkan perawatan, bahwa bantalan tersebut juga dapat yang

mengakibatkan suatu kincir berputar dengan kecepatan tinggi. Maka

bantalan tersebut harus mendapatkan pelumasan yang cukup untuk

menghindari dari temperatur yang tinggi akibat gesekan pada bantalan yang

berputar dengan kecepatan tinggi.

5.1.4. Roda penggerak

Dalam hal ini roda penggerak berperan sebagai penerus putaran dari kincir

ke generator.

5.1.5 Generator

Generator merupakan komponen listrik yang mengubah gerakan atau energi

menjadi listrik.

5.2. Penutup

Penulis mengucapkan puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas

rahmatNya sehingga Rancang Bangun Mesin dapat diselesaikan. Baik dalam

perancangan maupun dalam pembuatan alat.

Penulis menyadari bahwa masih benyak kekurangan dalam perancangan

dan pembuatan alat, pleh karena itu kritik dan saran dari Pembaca sangat

Penulis harapkan untuk kemajuan. Penulis juga mohon maaf apabila dalam

menyajikan Rancang Bangun Mesin ini terdapat penulisan yang tidak

berkenan.

Dan akhir kata, semoga Rancang Bangun Mesin ini dapat berguna

bagi pembaca.

Daftar Pustaka

Arismunandar, W. Penggerak Mula Turbin. Bandung: ITB PRESS

Makalah Hasim Hanafie, PT Bumi Energi Equatorial, 2007,

Nieman, G. 1984. Elemen Mesin. Jakarta: Erlangga.

Sudibyo, Roda Gigi I, Surakarta: ATMI

Sularso, 1980. Dasar Perancangan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: Pradnya

Paramita

www.wikipedia.org

Gambar 1. Kincir Angin tampak dari depan

Gambar 2. Kincir Angin tampak dari samping

Gambar 3. Roda otoped sebagai roda penggerak dinamo sepeda

Gambar 4. Dinamo sepeda sebagai penghasil arus

Gambar 5. Sudu – sudu kincir angin

Gambar 6. Puli sebagai dudukan sudu – sudu kincir

Gambar 7. Blower angin

kincir angin sumbu horisontal · pdf filekata pengantar puji syukur kami panjatkan kepada...

Documents