PERANCANGAN SUDU TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL

TIPE LENZ DAYA POROS 45 WATT

TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin

Disusun Oleh :

WIRAMARTAS RACHMAT

07510011

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2012

ii

LEMBAR PENGESAHAN

PERANCANGAN SUDU TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL TIPE

LENZ DAYA POROS 45 WATT

TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada :

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin

Program Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin

Telah Diperiksa & Disetujui Oleh :

Pembimbing I

( Ir. Trihono Sewoyo, MT )

Pembimbing II

( Ir. Ali Saifullah, MT )

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Mesin

( Ir. Mulyono, MT )

vii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahi Rabbil Alamin, Segala Puji Bagi-Mu Ya Rabb, Pemberi

Cinta Paling Hakiki, Yang Senantiasa Menyiapkan Rencana Sempurna untuk

hamba-Mu ini, tak ada yang bisa hamba ucapkan selain kalimat terindah di atas

untuk segala pemberian terbaik : orangtua terbaik, kakak - kakak terbaik, adik

terbaik, sahabat - sahabat terbaik, pembimbing skripsi terbaik, dan figur

attachment terbaik. Puji syukurku atas-Mu yang telah memudahkan segala

kesulitan, melapangkan segala kesempitan, menenangkan segala kegundahan,

serta memberi petunjuk atas segala kebuntuan. Tak ada habisnya jika diri ini

mengingat seluruh cinta dan kebaikan yang Engkau berikan, Ya Rabb.

Penulis merasa bersyukur dengan terselesaikannya tugas akhir ini

dengan tema “Perancangan, Pembuatan dan Pengujian Sudu TurbinAngin Sumbu

Vertikal Type Lenz DayaPoros 45watt” setelah hampir setahun waktu berlalu.Satu

pelajaran penting yang penulis dapatkan adalah “Keberhasilan dalam menggapai

harapan harus dimulai dengan langkah awal yang mungkin tidak akan mudah.”

Harapan penulis adalah perancangan konseptual ini bisa menjadi langkah

awal guna menjadi seorang engineering yang bisa memberikan jalan keluar dari

masalah yang dihadapi khususnya yang berkaitan dengan bidang

perancangankonseptual produk.

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih setulus-

tulusnya atas segala dukungan, bantuan, dan bimbingan dari beberapa pihak

selama proses studi dan juga selama proses penyusunan skripsi ini.

viii

Penghargaan sudah selayaknya diberikan pada kedua orangtua penulis di

Tarakan ( Kalimantan timur ), mamaku (MasdaniahRachmat),yang telah

meminjamkan jantungnya untuk diri ini bernafas selama sembilan bulan serta

bertaruh nyawa demi melahirkanku, dan Papaku ( RachmatNasir, SE ), yang

telahmemberikanmasukan-masukan yang membuatpenulismengertiakanhal-hal

yang baru. Terima kasih atas segala doa, cinta, perhatian, serta pengertian yang

diberikan untuk penulis.

Selanjutnya, penghargaan penulis sampaikan kepada ( Ir. Trihono

Sewoyo, MT. ) dan ( Ir.Ali Saifullah, MT ) pembimbing skripsi terbaik yang

pernah ada, sekaligus konselor terbaik yang “menyadarkan” penulis bahwa hidup

terlalu indah untuk disia - siakan danterusmemberisemangatdannasehat agar

terusmaumemberikan yang terbaik di kehidupanini. Di tengah kebingungan

penulis, dialah yang paling berperan dalam penentuan tema skripsi ini, sehingga

sudah sepatutnya, penulis mengucap syukur atas ketentuan-Nya mempertemukan

kami dalam penulisan skripsi ini. Terima kasih banyak untuk waktu, tenaga,

pikiran, serta curahan perhatian yang bapak berikan pada penulis. Tidak banyak

yang bisa penulis lakukan untuk membalas segenapkebaikanbapak sepanjang

waktu ini, salutuntukkeduadosen pembimbingku.

Selanjutnya untuk saudara – saudaraku, paman kudan tanteku( R.

Megasari, Rania Indah L, M. Kurniawan,PinkanUtami, Adam Kurniawan, Om

Badu, Tante Damra),yang tiada hentinya memberikan dukungan, baik dalam

bentuk moril maupun materi. Selain dari dukungan itu,tetanggaku menjadi

penyemangat tersendiri untuk memperoleh indeks prestasi yang lebih baik dari

mereka – mereka dan Syukur Alhamdullillah akhirnya dapat tercapai.

ix

AMIN....Selanjutnya, penulis berikan penghargaan kepada ( Ir. Mulyono, MT

)selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin, ( Ir. Sudarman, MT ) selaku

DekanFakultasTeknikdandosenwalisayasendiri. sertaparadosenpembimbing

akademik Jurusan Teknik Mesin angkatan tahun 2007 curahan ilmu pengetahuan

selama masa studi dan bersedia menjadi pendengar atas keluh kesah penulis

selama menjalani masa studi.

Serta untuktemantemankuditarakan, Ardi, Anto Panjang, Icol, Danoi,

Tomo, Asnawi Kendor, Filman Kecil, Gustai Kering, Ismal Gendon dan teman

teman yang lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu oleh penulis,banyakhal

yang telahkalianberikan, doronganmotivasi, perhatianselamainiterimakasih!!

Untuk sahabat-sahabat penulis di Jurusan Teknik Mesin UMM, Kera

Nisem ( 07A) yang empat setengah tahun terakhir menemani penulis di saat

senang maupun sedih, teman – teman se-bimbingan ( anggotanya Pak Tri : Ulum

Oktavianto, Ananta Dedy Putraf, Rizqi Hadi’I, Rica Budi Valianto, Mashud

Badarudin, Puja Kharisma, Dhita Angga Kusuma, Hendy Wahyu Oktavianto,

Totok Sardianto, Arif Tri Cahyono, Muhammad Lutfi, Candra Fajar Prasetya,

Rizka Arif Bachtiar, Nur Aziz Riadi, teman – teman “ 2007” A yang lainnya yang

tak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih banyak atas kerja samanya

dalam penyelesaiaan tugas akhir ini dansegala bantuan teman – teman selama

menjalani masa studi dan waktu-waktu indah yang kita lalui bersama, serta

maafkan segala sikap saya yang tidak berkenan.

Tiada kata yang paling pantas untuk mengukir besarnya sumbangsih

teman - teman dalam penulisan Skripsi ini, tentunya ucapan terima kasih tidak

akan pernah cukup untuk membalas sumbangsih teman - teman.

x

Penulis juga sangat berterima kasih kepada para pencipta lagu, dengan

lagu mereka penulis dapat menikmati alunan musik sambil menyelesaikan tulisan

skripsi ini serta terimakasih tarhadap Bill Gates, yang menciptakan Mirosoft yang

penulis gunakan untuk mengetikskripsi, juga kepada Thomas Alpha Edison, yang

telah menciptakan lampu yang menemani penulis membaca di malam hari,

penemu Modem sehingga penulis tidak perlu lagi mencari data ke warnet warnet

hingga larut malam, dan kepada penemu-penemu lainnya yang sangat berjasa,

bukan hanya untuk penulis, namun kepada semua pembuat skripsi didunia.

Akhirnya, untuk figur attachmentpenulis yang paling sering terlintas di

pikiran saat diri ini sedang tidak tahu harus berbuat apa dalam perjalanan

menyelesaikan tugas akhir ini ( Merk tidak di sebutkan).Terima kasih banyak

untuk segenap doa, motivasi, telinga yang selalu setia mendengar segala keluh

kesah penulis, serta untuk setiap usaha yang dilakukan demi memenuhi harapan-

harapan penulis. Banyak hal yang terjadi selama lima tahun terakhir, keceriaan

dan air mata.Semoga akhirnya dapat mendewasakan kita ( berdua, bertiga,

berempat, berlima, etc). Untuk pertemuan kita dan apa pun kehendak-Nya, akan

arah hubungan kita selanjutnya.Penulis kembali mengucap syukur, yakin itu

adalah bagian dari rencana sempurna-Nya.

Skripsi ini penulis persembahkan untuk setiap individu yang pernah

mengecap manisnya cinta, dan lebih khusus, untuk mereka yang juga merasakan

pahit getirnya pengalaman hidup karena cinta. Ingatlah, bahwa rasa pahit itu ada

dimaksudkan agar kita dapat mengenali rasa manis. “Ya Rabb kami, tiadalah

Engkau menciptakan sesuatu dengan sia-sia … “ (Q.S. Al-Baqarah:191). Semoga

skripsi ini dengan segala keterbatasannya dapat bermanfaat bagi pembaca

xi

sekalian. Kritik, saran, pertanyaan, atau apa pun berkaitan dengan skripsi ini dapat

dialamatkan ke accounte-mail penulis (rmartas@yahoo.com ).

Sekali lagi, terima kasih untuk semua pihak yang secara langsung

maupun tidak langsung telah membantu penulis dalam pengerjaan skripsi ini,

kebaikan yang kalian berikan semoga dibalas-Nya dengan lebih banyak kebaikan.

Penulis sadar bahwa tulisan ini masih sangat sederhana, oleh karena itu

saran-saran demi perbaikan akan diterima dengan senang hati.

Akhirnya penulis berharap, semoga skripsi ini dapat memberikan

manfaat dan dapat menambah wawasan bagi penulis dan bagi pembaca umumnya.

Semoga Allah SWT senantiasa membimbing kita menuju jalan-Nya dan

melimpahkan rahmat serta hidayah-Nya. AMIN...

Malang, Januari 2012

Penulis

xii

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR JUDUL ............................................................................................. i

LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. ii

LEMBAR KONSULTASI/ASISTENSI .......................................................... iii

LEMBAR SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT..............................iv

ABSTRAKSI INDONESIA .............................................................................. v

ABSTRAKSI INGGRIS ................................................................................... vi

KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii

DAFTAR ISI ...................................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR. ........................................................................................ xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LatarBelakang ............................................................................ 1

1.2 RumusanMasalah ....................................................................... 2

1.3 TujuanPerancangan .................................................................... 2

1.4 Manfaat Perancangan ................................................................. 3

1.5 BatasanMasalah ......................................................................... 3

1.6 Konsep Perancangan .................................................................. 3

1.6.1 Turbin Angin 3 Sudu Tipe Lenz ........................................ 4

1.6.1.1 Penentuan Kebutuhan Pengguna ................................ 4

1.6.1.2 Desain Turbin Angin Tipe Lenz ................................. 4

1.6.1.2.1 Sudu ................................................................ 5

1.6.1.2.2 Rib .................................................................. 5

1.6.1.2.3 Poros ............................................................... 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Angin ....................................................................... 8

2.2 Turbin Angin .............................................................................. 15

2.2.1 Turbin Angin Sumbu Horizontal (TASH) ......................... 15

xiii

2.2.1.1 Kelebihan TASH ........................................................ 16

2.2.1.2 Kelemahan TASH ...................................................... 16

2.2.2 Turbin Angin Sumbu Vertikal (TASV) ............................. 17

2.2.2.1 Kelebihan TASV ........................................................ 19

2.2.2.2 Kelemahan TASV ...................................................... 20

2.3 Bagian Bagian Turbin Angin Sumbu Vertikal Tipe Lenz ......... 20

2.3.1 Blade .................................................................................. 20

2.3.2 Sayap ................................................................................. 22

2.3.3 Poros .................................................................................. 24

2.4 Perencanaan Blade Turbin Lenz ............................................... 24

2.4.1 Kecepatan Sudut (Angular Velocity) ................................ 26

2.4.2 Gaya Hambat (Drag Force) ............................................... 27

2.4.3 Torsi (Torque) ................................................................... 27

2.4.4 Kecepatan Liniear Ujung Sudu (Tip Velocity).................. 28

2.4.5 Putaran Rotor Blade .......................................................... 29

2.5 Generator .................................................................................. 31

2.6 Battery ...................................................................................... 32

BAB III PERANCANGAN BLADE TURBIN ANGIN TIPE LENZ

3.1 Penentuan Daya Lampu ............................................................. 33

3.2 Penentuan Daya Generator ........................................................ 35

3.3 Perhitungan Dimensi Sudu Turbin Lenz ................................... 37

3.3.1 Dimensi Sayap Blade ......................................................... 39

3.3.2 Kecepatan Sudut (Angular Velocity) ................................. 41

3.3.3 Gaya Hambat (Drag Force) ................................................ 42

3.3.4 Torsi (Torque) .................................................................... 43

3.3.5 Kecepatan Liniear Ujung Sudu (Tip Velocity)................... 44

3.3.6 Putaran Rotor Blade ........................................................... 44

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan ............................................................................... 47

4.2 Saran ......................................................................................... 47

xiv

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

GAMBAR DESAIN

RIWAYAT HIDUP

NASKAHPUBLIKASI

POSTER

xv

DAFTAR TABEL

2.1 Kecepatan dan fenomena angin ...................................................................... 9

2.2 Syarat –syaratkondisidanangin ....................................................................... 10

2.3 Dataklimatologi ............................................................................................... 12

2.4 Pasangankumparan-magnet generator 3 fasa .................................................. 30

xvi

DAFTAR GAMBAR

1.1 TurbinAngin 3 SuduTipe Lenz ............................................................. 4

1.2 Sudu Lenz................................................ ............................................. 5

1.3 Rib dan Penutup rib..................... ......................................................... 6

1.4 DesainSudutKemiringanSayapTurbinLenz......................................6

1.5 Poros Tengah Pada Blade.................................................................... . 7

2.1 Turbin Angin Sumbu Horisontal................ .......................................... 16

2.2 Turbin Angin Sumbu Vertikal...............................................................18

2.3 Perbandingan Arah Angin Pada Turbin Angin ”Sumbu Horisontal

Dengan Turbin Angin Sumbu vertikal Lenz”................................... ... 19

2.4 Blade.................................................................................................... . 21

2.5 TitikKeseimbanganTurbin.. .................................................................. 22

2.6 DimensiSayap ....................................................................................... 23

2.7 Rib ........................................................................................................ 23

2.8 Susunan Generator Fluksi Aksial ......................................................... 31

2.9 Diameter Dan TinggiBlade Turbin ...................................................... 39

3.1 DimensiSayap ....................................................................................... 40

3.2 Rib danTinggiSayap ............................................................................. 41

DAFTAR PUSTAKA

1. Adam F, “Perancangan dan Pembuatan Turbin Angin Sumbu Vertikal

Model Helix Daya 100 Watt sebagai Alternatif Penerangan Jalan Umum”

2003

2. Badan Meteorologi dan geofisika “Stasiun Klimatologi Karang Ploso”.

3. Cahyo. Fajar,dkk ”Perancangan, Pembuatan Dan Pengujian Turbin

Angin Tipe Helix Untuk Lampu Penerangan Jalan” 2011.

4. Piggot H, "The Permanent Magnet Generator (PMG): A Manual for

Manufacturers and Developers", Scoraige Wind Electric, 2001.

5. Ramdani. “Analisa Tower Jenis Guyed Tilt Up Pada Turbin Angin Sumbu

Vertikal Sudu Tipe Helix Dengan Program Berbasis F.E.M” 2011.

6. Reksoatmodjo T “Vertical-Axis Differential Drag Windmill”, Oktober 2,

2004

7. Steven Fahey, “Basic Principles Of The Homemade Axial Flux

Alternator”, 2006.

8. Sularso, “Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin”, Edisi 3

Erlangga Jakarta, 1987.

9. Toomey M, “Individual Trade Study for Table Energy System”, February

29, 2008.

10. Wakil El, “Power Plant Technology”, Mc Graw-Hill,Inc.,USA,1987.

11. http://en.m.wikipedia.org/wiki/vertical_axis_wind_turbine

12. http://en.m.wikipedia.org/wiki/wind_turbine_aerodynamics

13. http://www.e-

dukasi.net/index.php?mod=script&cmd=Bahan%20Belajar/Modul%20Onl

ine/view&id=132&uniq=all

14. http://id.wikipedia.org/wiki/Angin

15. http://id.wikipedia.org/wiki/Kincir_angin

16. http://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_angin

17. http://id.m.wikipedia.org/wiki/torsi

18. http://mimpiximajinasi.blogspot.com/2009/12/tenaga-angin.html

19. http://www.daviddarling.info/encyclopedia/H/AE_hub_height.html

20. http://www.windstuffnow.com/main/lenz2_turbine.htm

21. http://www.windstuffnow.com/main/vawt.htm