plagiat merupakan tindakan tidak terpujirepository.usd.ac.id/7700/1/085214029_full.pdf · kincir...

55
KARAKTERISTIK KINCIR ANGIN MAGWIND5 SUDU TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Program Studi Teknik Mesin Oleh : Prambudi Dangu Nugroho NIM : 085214029 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2012 i PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Upload: others

Post on 20-Oct-2020

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • KARAKTERISTIK KINCIR ANGIN ” MAGWIND”

    5 SUDU

    TUGAS AKHIR

    Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan

    mencapai derajat Sarjana S-1

    Program Studi Teknik Mesin

    Oleh :

    Prambudi Dangu Nugroho

    NIM : 085214029

    PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

    JURUSAN TEKNIK MESIN

    FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

    UNIVERSITAS SANATA DHARMA

    YOGYAKARTA

    2012

    i

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • THE FIVE BLADES ” MAGWIND” WIND

    MILLS CHARACTERISTIC

    FINAL PROJECT

    Presented as partitial fulfilment of the requirementto obtain the Sarjana Teknik degree

    in Mechanical Engineering

    by

    Prambudi Dangu Nugroho

    Student Number : 085214029

    MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

    MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

    SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

    SANATA DHARMA UNIVERSITY

    YOGYAKARTA

    2012

    ii

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

    Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam Tugas Akhir

    dengan judul :

    v

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • INTISARI

    Indonesia memiliki potensi angin yang cukup baik, karena sebagian pulaumemiliki potensi angin yang bisa dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenagaangin, tentunya dengan bantuan alat yang kita sebut dengan kincir angin. Salah satukincir angin yang akan dibuat kincir angin ” MAGWIND” . Kincir inimempunyai kelebihan penempatanya dapat diletakan diatas atap rumah dan tidakmembutuhkan kontruksi kincir angin yang besar. Tujuan penelitian ini adalah mengetahuiunjuk kerja kincir angin ” MAGWIND” 5 sudu.

    Kincir angin yang diuji memiliki diameter 400 mm dan tinggi 500 mm.Pengujian dilakukan didalam terowongan angin yang ada di Laboratorium KonversiEnergi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Data yang diambil dalam pengujiankincir angin adalah kecepatan angin, kecepatan putar kincir dan beban pengereman.

    Hasil penelitian berupa daya output (Pout), koefisien daya (Cp), danperbandingan kecepatan ujung sudu dengan kecepatan angin (Tip Speed Ratio/tsr).

    Daya yang dihasilkan oleh kincir angin ” MAGWIND” dipengaruhi kecepatan angin,semakin besar kecepatan angin daya yang dihasilkan semakin besar. Pada kecepatan

    8,23 m/s menghasilkan daya maksimal sebesar 2,7 watt, koefisien daya maksimumsebesar 7,5 % pada tsr 0,4 pada kecepatan angin 6,97 m/s.

    Kata Kunci : ” MAGWIND” , Daya kincir, koefisien daya, Tip Speed Ratio..

    vi

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • KATA PENGANTAR

    Puji dan syukur senantiasa kepada Tuhan Yang Maha Esa karena rahmat yang

    diberikan dalam penyusunan Tugas Akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikan

    tugas akhir ini dengan baik.

    Tugas Akhir ini merupakan sebagai salah satu syarat yang wajib untuk setiap

    mahasiswa Jurusan Teknik Mesin. Tugas Akhir ini dilaksanakan dalam rangka

    memenuhi syarat untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin,

    Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

    Berkat bimbingan, dukungan dan nasihat dari berbagai pihak, akhirnya Tugas

    Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini dengan segenap

    kerendahan hati penulis menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya

    kepada :

    1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.SI., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan

    Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

    2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

    Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

    3. Budi Sugiharto, S.T., M.T. sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

    4. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.

    5. Intan Widanarko selaku Laboran Laboratorium Teknologi Mekanik Universitas

    Sanata Dharma.

    6. Ign. Tri Widaryanto selaku Sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi Universitas

    Sanata Dharma.

    7. Agus Subali dan Warsini selaku orang tua penulis dan Wahyu Adityo selaku adik

    kandung, karena kebaikan dan kerendahan hati memberikan semangat pada

    penulis. Keluarga penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah

    mendukung penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir

    8. Dela Kustiani selaku teman dekat penulis yang selalu memberi semangat tiada

    hentinya.

    9. Robertus Imam Wijaya selaku rekan sekelompok saya, yang telah membantu

    dalam perancangan, pembuatan, perbaikkan alat dan pengambilan data.

    vii

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 10. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan teman-teman lainnya

    yang tidak dapat disebutkan satu per satu, terima kasih atas segala bantuanya.

    Penulis menyadari dalam penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna.

    Segala kritik dan saran yang membangun akan sangat penulis harapkan demi

    penyempurnaan dikemudian hari. Akhir kata seperti yang penulis harapkan semoga

    tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.

    viii

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • DAFTAR ISI

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

    TITLE PAGE ……...…………….......……………............……………….. ii

    HALAMAN PENGESAHAN……..……….....…....……………………… iii

    DAFTAR DEWAN PENGUJI…….……….……............………………… iv

    PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR…....................................... v

    INTISARI ...................................................................................................... vi

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

    DAFTAR ISI……….………..........…..............………..…............………... ix

    DAFTAR GAMBAR ………......................................................................... xii

    DAFTAR TABEL…...................................................................................... xiii

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

    1.1. Latar Belakang .……………………………………………………… 1

    1.2. Rumusan Masalah ............................................................................... 2

    1.3. Batasan Masalah…......…………………………….………………... 2

    1.4. Tujuan Penelitian…............................................................................ 3

    1.5. Manfaat Penelitian .……….......................................................... 3

    BAB II DASAR TEORI …..................................…............…….…………. 4

    2.1. Konsep Dasar Angin…...…............……………………….......…..... 4

    2.2. Kincir Angin ..........................……........................………………... 4

    2.2.1. Kincir Angin Poros Horisontal……..………….................................. 5

    2.2.2. Kincir Angin Poros Vertikal…….................................................…... 6

    2.3. Kincir angin MAGWIND……………………………………...…..... 8

    2. 4. Putaran Pada Kincir………………......…………………….……...... 9

    2.5. Energi Angin (Pin)……....................................................................... 10

    ix

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 2.6. Torsi Kincir…......…….........……........................………...…….... 12

    2.7. Daya Yang Dihasilkan Angin (Pout) .........…………............….... 13

    2.8. Kecepatan Sudut Kincir………….................................................... 13

    2.9. Tip Speed Ratio (tsr)……………..................................................... 14

    2.10. Koefisien Daya (efisiensi) Pada Kincir…….................................... 14

    BAB III METODE PENELITIAN……….............…………….………... 16

    3.1. Diagtam Alir Penelitian .............................……………...…...…....... 16

    3.2. Waktu Dan Tempat Penelitian ………………………………............ 17

    3.3. Peralatan Dan Bahan Penelitian .........………………………........…. 17

    3.4. Variabel Penelitian….............……............………………..…...…... 24

    3.5. Langkah Percobaan…........................................................................ 24

    3.6. Langkah Pengolahan Data…….......................................................... 26

    BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ……………….…..… 27

    4.1. Data Hasil Percobaan ..………............………...……..........….…… 27

    4.2. Pengolahan Data Dan Perhitungan….………...............…….…… .. 28

    4.2.1. Perhitungan Daya Angin (Pin)……....................................…....….. . 29

    4.2.2. Perhitungan Daya Kincir (Pout)……....…......………..……….……. 29

    4.2.3. Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr)……......…….…….………....... 30

    4.2.4. Perhitungan Koefisien Daya Kincir (Cp)….........………....……….. 30

    4.3. Hasil Perhitungan…………..........................................…...………. . 31

    4.4. Grafik Hasil Perhitungan…………............…................…...………. 33

    BAB V PENUTUP .....……….......................................................………... 36

    5.1 Kesimpulan…….……............…………………………........………… 36

    5.2 Saran…………............……............……………................…………. 36

    x

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • DAFTAR PUSTAKA …………………….………………...………....…… 38

    LAMPIRAN ...………..…………………………………...………………... 39

    xi

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • DAFTAR GAMBAR

    Gambar 2.1 Kincir Angin Poros Horisontal……..........................….….. 6

    Gambar 2.2 Kincir Angin Poros Vertikal ......................................….….. 8

    Gambar 2.3 Kincir Angin MAGWIND ..........................................….….. 8

    Gambar 2.4 Penempatan kincir angin MAGWIND…………………….. .. 9

    Gambar 2.5 Arah Putaran Angin………………………..............….…... 10

    Gambar 2.6 Grafik HubunganAntara Koefisien Daya (Cp) Dengan Tip

    Speed Ratio (tsr) Dari Beberapa jenis Kincir......................... 15

    Gambar 3.1 Diagram Alir Langkah-langkah Penelitian .....................….. 16

    Gambar 3.2 Konstruksi Kincir Angin .................................................…... 17

    Gambar 3.3 Konstruksi Kincir Angin (Lanjutan) ...................………….. 18

    Gambar 3.4 Sudu Kincir Keseluruhan ...............................................….. 18

    Gambar 3.5 Pembatas Sudu ................................................................….. 19

    Gambar 3.6 Penyangga Kincir ............ ...............................................….. 19

    Gambar 3.7 Sistem Pembebanan ........................................................….. 20

    Gambar 3.8 Terowongan Angin atau Wind Tunel .............................….. 21

    Gambar 3.9 Blower .............................................................................….. 21

    Gambar 3.10 Tachometer .....................................................................….. 22

    Gambar 3.11 Anemometer ....................................................................….. 23

    Gambar 3.12 Neraca Pegas ...................................................................….. 23

    Gambar 3.13 Tali pengait beban (Lanjutan) .........................................….. 25

    Gambar 3.14 Penyangga anemometer ...............................................….. 25

    Gambar 4.1 Grafik hubungan antara torsi dengan kecepatan putar....….. 33

    Gambar 4.2 Grafik hubungan antara daya yang dihasilkan kincir dengan

    kecepatan putar ...............................................................….. 34

    Gambar 4.3 Grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) dengan tip speed

    ratio (tsr)..........................................................................….. 35

    xii

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • DAFTAR TABEL

    Tabel 4.1. Data Percobaan kincir 5 sudu…………..........................….….. 27

    Tabel 4.1. Data Percobaan kincir 5 sudu (Lanjutan)……................….….. 28

    Tabel 4.2. Data hasil perhitungan untuk posisi 1…………..............….….. 31

    Tabel 4.3. Data hasil perhitungan untuk posisi 2…………..............….….. 31

    Tabel 4.4. Data hasil perhitungan untuk posisi 3…………..............….….. 32

    Tabel 4.5. Data hasil perhitungan untuk posisi 4…………..............….….. 32

    xiii

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • BAB I

    PENDAHULUAN

    1.1. Latar Belakang

    Negara Indonesia memiliki kekayaan alam yang berlimpah, energi bahan

    bakar yang ada di setiap wilayah. Kebutuhan energi di dunia dan di Indonesia

    pada khususnya terus meningkat karena pertambahan penduduk, pertumbuhan

    ekonomi dan sistem penggunaan energi yang terus meningkat. Ketersediaan

    energi bahan bakar yang selama ini merupakan sumber utama, kini ketersediannya

    mulai terbatas dan terus mengalami penipisan, karena selalu dipakai secara terus

    menerus. Sedangkan proses alami dari energi fosil sendiri memerlukan waktu

    yang sangat lama, sehingga perlu energi pengganti untuk mengurangi

    ketergantungan akan energi bahan bakar.

    Salah satu energi yang dapat digunakan sebagai alternatif lain untuk

    mengurangi ketergantungan akan energi bahan bakar adalah energi angin.

    Indonesia merupakan negara kepulauan memiliki potensi besar dalam

    pemanfaatan energi angin. Pemanfaatan energi angin dapat menggunakan

    berbagai cara, salah satu cara pemanfaatan energi angin adalah dengan

    menggunakan kincir angin. Kincir angin akan mengubah energi kinetik menjadi

    energi mekanik yang kemudian dapat dikonversikan menjadi energi listrik. Dalam

    fungsinya sebagai energi listrik, maka energi listrik dapat digunakan untuk

    menggerakan peralatan elektronik. Energi angin yang memutar turbin angin,

    1

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 2

    kemudian diteruskan untuk memutar rotor pada generator sehingga akan

    mengasilkan energi listrik.

    Pemanfaatan energi angin merupakan pemanfaatan energi terbarukan yang

    sedang berkembang saat ini. Dari data yang dikeluarkan oleh Pusat Meteorologi

    dan Geofisika, pada tahun 2000. Dari data tersebut kincir angin

    “ MAGWIND” merupakan salah satu jenis kincir angin yang bisa digunakan

    diwilayah Indonesia, karena kincir angin ini memiliki karakteristik yang secara

    umum bekerja pada kecepatan angin yang rendah dan menghasilkan torsi yang

    tinggi.

    1.2. Rumusan Masalah

    Pada penelitian ini akan dibuat kincir angin “ MAGWIND” dengan 5

    sudu yang sudunya terbuat dari lembaran alumunium dan alas terbuat dari

    triplek. Kincir angin ini akan diteliti unjuk kerjanya pada berbagai variasi

    kecepatan angin.

    1.3. Batasan Masalah

    Batasan masalah yang ada pada penelitian ini adalah :

    1. Jumlah sudu kincir angin “ MAGWIND” yang digunakan adalah 5 sudu.

    2. Tinggi kincirangin “ MAGWIND” 50 cm, dengan tinggi sudu 21 cm, dan

    diameter 40 cm.

    3. Beban pengujian menggunakan rem.

    4. Penelitian dilakukan pada terowongan angin yang ada di Laboratorim

    Konversi Energi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 3

    1.4. Tujuan Penelitian

    Tujuan penelitian ini adalah:

    1. Membuat dan menguji kincir angin “ MAGWIND” dengan 5 sudu.

    2. Mengetahui Daya dan Efisiensi kincir angin “ MAGWIND” dengan 5 sudu.

    3. Mengetahui pengaruh dari kecepatan angin terhadap kerja kincir angin.

    1.5. Manfaat Penelitian

    Manfaat yang didapat dari penelitian ini adalah :

    1. Menjadi sumber informasi mengenai unjuk kerja kincir angin

    “ MAGWIND”

    2. Memberi manfaat bagi teknologi energi terbarukan khususnya energi angin

    yang ada di Indonesia.

    3. Memberi solusi sebagai pembangkit tenaga listrik yang dapat diterapkan

    pada daerah pemukiman penduduk.

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • BAB II

    DASAR TEORI

    2.1. Konsep Dasar Angin

    Angin adalah udara bergerak yang dipengaruhi oleh udara disekitarnya. Ketika

    matahari bersinar, udara akan memanas dan bergerak naik. Udara panas yang naik

    digantikan oleh udara dingin. Kemudian matahari memanaskan juga udara yang

    dingin sehingga menjadi panas dan bergerak naik juga. Gerakan udara yang

    bergerak bergantian disebut aliran udara. Aliran udara inilah yang disebut sebagai

    angin.

    Negara Indonesia memiliki beberapa daerah yang memiliki potensi angin yang

    baik, sebagai pembangkit listrik tenaga angin dengan bantuan alat kincir angin.

    2.2. Kincir Angin

    Kincir angin adalah sebuah mesin yang digerakkan oleh tenaga angin

    sehingga menghasilkan energi mekanik atau gerak. Kincir angin pertama kali

    digunakan di kawasan Eropa, di negara Belanda kincir angin sering juga

    dipergunakan sebagai salah satu sarana pembantu dalam bidang pertanian dan

    industri. Istilah yang dipakai untuk menamai kincir pada waktu itu adalah

    Windmill. Kincir angin memang memegang peranan penting berbagai bidang di

    negara tersebut.

    4

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 5

    Berdasarkan posisi poros kincir angin dibedakan menjadi dua kelompok utama,

    yaitu kincir angin poros horizontal dan kincir angin poros vertikal.

    2.2.1. Kincir Angin Poros Horizontal

    Kincir Angin Poros Horizontal atau Horizontal Axis Wind Turbin (HAWT)

    adalah kincir angin yang memiliki poros utama sejajar dengan tanah dan arah

    poros utama sesuai dengan arah angin. Kincir ini terdiri dari sebuah menara dan

    kincir yang berada pada puncak menara tersebut. Poros kincir dapat berputar 360⁰

    terhadap sumbu vertikal untuk menyesuaikan arah angin.

    Pada kincir angin poros horizontal memiliki beberapa kelebihan, diantaranya

    adalah :

    1. Banyak digunakan untuk menghasilkan energi listrik dengan skala besar.

    2. Material yang digunakan lebih sedikit.

    3. Mampu mengkonversi energi angin pada kecepatan tinggi.

    4. Memiliki faktor keamanan yang baik karena posisi sudu yang berada

    diatas menara tidak membahayakan keselamatan lingkungan di sekitarnya

    Kelemahan yang dimiliki oleh kincir angin poros horisontal adalah :

    1. Biaya pemasangan yang sangat mahal.

    2. Kontruksi yang tinggi dapat menyulitkan dalam pemasangan kincir.

    3. Dapat mempengaruhi radar di bandara.

    4. Perlu adanya mekanisme tambahan untuk menyesuaikan dengan arah

    angin.

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 6

    Beberapa jenis kincir angin poros horizontal yang ditunjukan pada Gambar 2.1

    a. Kincir angin American WindMill.

    b. Kincir angin Dutch four arm

    a.Kincir angin American WindMill. b. Kincir angin Dutch four arm.

    Gambar 2.1. Kincir Angin Poros Horizontal (Sumberwww.fineartamerica.com, )

    2.2.2. Kincir Angin Poros Vertikal

    Kincir angin poros vertikal atau Vertical Axis Wind Turbin (VAWT) adalah

    jenis kincir angin yang posisi porosnya tegak lurus dengan arah angin. Dengan

    kata lain kincir jenis ini dapat mengkonversi tenaga angin dari segala arah mata

    angin.

    Pada kincir angin poros vertikal memiliki kelebihan, diantaranya adalah :

    1. Tidak mengubah posisi jika arah angin berubah.

    2. Memiliki torsi yang besar pada putaran rendah.

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 7

    3. Dapat bekerja pada putaran rendah.

    4. Tidak membutuhkan kontruksi menara yang besar.

    5. Biaya pemasangan lebih murah.

    Kelemahan yang dimiliki oleh kincir angin poros vertikal adalah :

    1. Penempatan yang berada diketinggian yang rendah maka tingkat

    keamanannya rendah karena membahayakan keselamatan lingkungan di

    sekitarnya.

    2. Karena memiliki torsi awal yang rendah, diperlukan energi yang besar

    untuk mulai berputar.

    3. Dari konstruksinya berat poros dan sudu yang bertumpu pada bantalan

    merupakan beban tambahan.

    4. Lebih banyak membutuhkan material.

    5. Bekerja pada putaran rendah, sehingga energi listrik yang dihasilkan

    kecil.

    Beberapa jenis kincir angin poros vertikal yang ditunjukan pada Gambar 2.2.

    berikut :

    a. Kincir angin Darreus.

    b. Kincir angin Savonius.

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 8

    a. Kincir angin Darreus b. Kincir angin Savonius

    Gambar 2.2. Kincir Angin Poros Vertikal (Sumber

    ::http://wikipedia.org/Kincir_angin.)

    2.3 Kincir angin “ MAGWIND”

    Kincir angin “ MAGWIND” diambil dari nama penemunya Maglev atau

    sering disebut dengan Maglev Axis Turbin Angin Vertikal ( MVAWT ).

    Merupakan salah satu jenis kincir angin poros vertikal yang pada umumnya

    mempunyai 3 sudu, 4 sudu, ataupun banyak sudu. Kincir jenis ini memiliki torsi

    yang besar pada putaran rendah.

    Gambar 2.3. Kincir Angin “ MAGWIND”

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 9

    Kincir angin ini mempunyai beberapa kelebihan diantaranya:

    Kelebihan kincir angin MAGWIND :

    • Tidak memerlukan struktur menara yang besar

    • Biasanya memiliki tsr (perbandingan antara kecepatan putaran dari ujung

    blade dengan laju angin yang sebenarnya ) yang lebih rendah sehingga lebih

    kecil kemungkinannya rusak di saat angin berhembus sangat kencang

    • Mampu menerima angin dari segala arah.

    Biasanya dipasang diatap rumah, sehingga kecepatan angin lebih besar

    dibanding kecepatan disisi lain. Penempatan kincir seperti ditunjukan pada

    Gambar 2.4.

    Gambar 2.4. Penempatan kincir angin “ MAGWIND”

    2.4. Putaran Pada Kincir

    Angin sebagai penggerak rotor pada kincir angin yang bertujuan untuk

    menghasilkan tenaga. Hal ini terlihat dengan adanya gaya yang diberikan angin

    kepada kincir. Yaitu obyek yang bergerak searah dengan angin, akan

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 10

    menghasilkan gaya yang disebut gaya seret atau “ drag” . Seperti ditunjukan pada

    Gambar 2.5. berikut :

    ARAH PUTARAN

    DOWN WIND

    UP WIND

    ARAH ANGIN

    Gambar 2.5. Arah putaran angin

    dn

    Cara kerja pada kincir angin “ MAGWIND” yaitu dengan mengkonversikan

    energi angin menjadi energi mekanis dalam bentuk gaya dorong “ drag force” .

    Salah satu sudu (downwind) mengambil energi angin dan sebagian sudu lagi

    (upwind) melawan angin. Besarnya torsi pada rotor dan kecepatan rotor (rpm)

    tergantung pada selisih “ drag force” sudu upwind dan sudu downwind.

    Terkait dengan sumber daya angin, kincir angin dengan sudu banyak seperti

    “ MAGWIND” lebih cocok diterapkan diwilayah dengan potensi energi angin

    rendah karena rated wind speed dapat tercapai pada putaran rendah dan kecepatan

    angin tidak terlalu tinggi. sedangkan kincir angin dengan sudu sedikit tidak akan

    beroperasi secara efisien pada daerah yang memiliki kecepatan angin rendah.

    2.5. Energi Angin (Pin)

    Energi angin adalah energi yang dimiliki oleh angin karena kecepatannya,

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 11

    yang merupakan suatu bentuk energi kinetik. Sehingga dapat ditulis

    persamaan 1:

    Energi kinetik (EK) = 0,5 . m . v2 ............................................. (1)dengan :

    EK : Energi kinetik, (Joule)m : Massa, (Kg)v : Kecepatan angin, (m/s)

    Dari Persamaan 1, dapat ditentukan daya yang merupakan energi persatuan

    waktu (J/s), sehingga persamaan tersebut dapat ditulis menjadi :

    = 0,5 . . .................................................................... (2)dengan :

    Pin : Daya yang tersedia pada angin, (watt)m : Massa udara yang mengalir per satuan waktu, (Kg/s)v : Kecepatan angin, (m/s)Massa udara (ρ ) yang mengalir per satuan waktu adalah

    m = ρ . A . v ................................................................................ (3)dengan :

    ρ : Massa jenis udara, (Kg/m3)

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 12

    A : Luasan penampang kincir, (m2)Persamaan 2 disubtitusikan ke persamaan 3, maka diperoleh daya yang

    terdapat pada angin :

    Pin = 0,5 . ρ . A . v3 ...................................................................... (4)Dalam penggunaannya dapat disederhanakan dengan mengansumsikan massa

    jenis udara (ρ ) = 1,2 Kg/m3, maka diperoleh persamaan daya pada angin :

    Pin = 0,6 . A . v3 ...................................................................... (5)2.6. Torsi Kincir

    Gaya yang bekerja pada poros dihasilkan oleh gaya dorong pada sudu kincir

    yang dikurangi dengan gaya hambat (gaya yang berlawanan arah). Gaya dorong

    ini memiliki jarak terhadap sumbu poros kincir yang berputar. Dengan

    mengkalikan keduannya maka akan menghasilkan torsi (T).

    Untuk perhitungan Torsi dapat dituliskan dengan persamaan berikut :

    T = F . ℓ ................................................................................ (6)dengan :

    F : Gaya pembebanan, (N)ℓ : Panjang lengan torsi, (m)

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 13

    2.7. Daya Yang Dihasilkan Kincir (Pout)

    Daya yang dihasilkan kincir (Pout) adalah daya yang dihasilkan kincir akibat

    adanya angin yang melintasi sudu kincir. Sehingga daya kincir yang dihasilkan

    oleh gerakkan melingkar kincir dapat dituliskan dengan persamaan berikut :

    Pout = T . ω ................................................................................. (7)dengan :

    Pout : Daya yang dihasilkan, (watt)T : Torsi, (N.m)ω : Kecepatan sudut, (rad/sec)

    2.8. Kecepatan Sudut Kincir

    Kecepatan sudut dapat dikatakan juga sebagai perubahan sudut persatuan

    waktu dalam gerak melingkar, untuk mengkonversikanya perlu diingat bahwa 1

    rpm = 2π /60 rad/sec. Kecepatan sudut dapat dituliskan dengan persamaan berikut:

    = . ................................................................................ (8)dengan :

    n : Kecepatan putar kincir, (rpm)

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 14

    2.9. Tip Speed Ratio (tsr)

    Tip Speed Ratio adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu dengan

    kecepatan angin, tsr dapat dituliskan dengan persamaan berikut :

    = . . . ........................................................ (9).dengan :

    r :Jari-jari kincir, (m)n : Kecepatan putar kincir, (rpm)v : Kecepatan angin, (m/s)

    2.10. Koefisien Daya (Efisiensi) Pada Kincir

    Daya angin yang ideal untuk dapat dimanfaatkan kincir angin adalah 59%

    dari daya yang disediakan angin. Sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 2.6

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 15

    .

    Ideal Propeller High SpeedPropeller

    Savonius Americanmultiblade Darrieus

    Dutch

    Gambar 2.6. Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) Dengan TipSpeed Ratio (tsr) Dari Beberapa Jenis Kincir.

    Koefisien daya (Power Coefficient/Cp) adalah bilangan tak berdimensi yang

    menunjukkan perbandingan antara daya yang tersedia (Pin) dengan daya yang

    dihasilkan oleh kincir (Pout). Sehingga Cp dapat dirumuskan :

    = .100% ................................................................ (10)dengan :

    Pout : Daya yang dihasilkan kincir, (watt)Pin : Daya yang tersedia, (watt)

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • BAB III

    METODE PENELITIAN

    3.1. Diagram Alir Penelitian

    Langkah kerja yang dilakukan dalam penelitian ini disajikan dalam

    diagram alir pada Gambar 3.1.

    Mulai

    Perancangan Kincir Angin ” MAGWIND”

    Pembuatan Kincir Angin Poros Vertikal dengan Jumlah

    Sudu 5

    Pengambilan Data n, v, dan F

    Variasi posisi wind tunnel dengan blower

    Pengolahan Data P in, P out, CP, dan TSR

    Pembahasan dan Pembuatan Laporan

    Selesai

    Gambar 3.1. Diagram Alir Langkah– langkah Penelitian

    16

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 17

    3.2. Waktu Dan Tempat Penelitian

    Proses pembuatan kincir, pengambilan data, dan penelitian dimulai pada

    semester genap tahun ajaran 2011/2012 di Laboratorium Konversi Energi Jurusan

    Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

    3.3. Peralatan Dan Bahan Penelitian

    Model kincir angin ” MAGWIND” beserta bagian-bagiannya ditunjukan pada

    Gambar 3.2. dan Gambar 3.3.

    Sudu kincir

    Pembatas sudu

    Penyangga kincir

    Gambar 3.2. Konstruksi Kincir Angin

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 18

    Sistem pembebanan

    Gambar 3.3 Konstruksi Kincir Angin (Lanjutan)

    Kincir angin plat datar pada konstruksi diatas memiliki beberapa bagian

    penting, yaitu :

    1. Sudu

    Sudu kincir untuk kincir angin plat datar terbuat dari plat aluminium dengan

    tebal 2 mm yang digunakan untuk menangkap angin yang melintasi kincir. Untuk

    lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.4.

    50 cm

    21 cm

    40 cm

    Gambar 3.4 Sudu Kincir Keseluruhan.

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 19

    2. Pembatas sudu

    Berfungsi sebagai dudukan sudu dan pengikat sudu untuk membentuk sudu

    menjadi lengkungan. Terbuat dari triplek berdiameter 50 cm dengan tebal 0,7 cm.

    seperti ditunjukkan pada Gambar 3.5

    40 cm

    Gambar 3.5. Pembatas sudu

    3. Penyangga Kincir

    Penyangga kincir terbuat dari balok kayu dengan ukuran 3 cm x 3 cm x 100

    cm. Bagian ini berfungsi untuk menopang system pembebanan beserta kincir.

    Proses pembuatan dengan cara dipaku untuk menguatkan sambungan antar balok

    kayu, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.6

    Gambar 3.6.Penyangga Kincir

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 20

    4. Sistem Pembebanan

    Sistem pembebanan yang dipakai adalah sistem pengereman pada sepeda

    tromol. Sistem ini menggunakan kampas rem yang berbentuk lingkaran dan

    terpasang didalam rumah tromolnya. Sistem ini dapat disetting dengan

    menggunakan sepasang baut yang berfungsi untuk mengatur kerapatan kampas

    rem dengan poros tromol. Sedangkan untuk pembebanan digunakan baut dengan

    panjang 2,5 cm untuk memvariasikan beban, seperti ditunjukkan pada Gambar

    3.7.

    Baut pembebanan

    Baut Adjuster

    Gambar 3.7. Sistem pembebanan

    Dalam pengambilan data digunakan beberapa peralatan penunjang,

    diantaranya :

    1. Terowongan Angin

    Terowongan angin atau wind tunnel adalah sebuah lorong berukuran 1,2

    m × 1,2 m × 2,4 m yang berfungsi sebagai tempat dimana angin bergerak

    dengan kecepatan tertentu sekaligus merupakan tempat pengujian kincir

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 21

    angin, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.8. Di dalam lorong udara

    tekanannya dibuat lebih rendah dari tekanan lingkungan sekitar, tujuannya

    agar udara bergerak dengan kecepatan tertentu. Kecepatan angin dapat diatur

    dengan cara mengatur jarak antara wind tunnel dan blower sesuai keinginan.

    Gambar 3.8. Terowongan Angin atau Wind Tunnel

    2. Blower

    Blower adalah alat yang digunakan untuk menurunkan tekanan di dalam

    terowongan angin sehingga angin dapat berhembus dengan kecepatan

    tertentu. Blower digerakkan oleh motor listrik berdaya 5,5 kW, sebagai

    transmisinya menggunakan sabuk dan puli, seperti ditunjukkan pada Gambar

    3.9.

    Gambar 3.9. Blower

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 22

    3. Tachometer

    Tachometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur putaran poros

    kincir angin sebagai data yang dibutuhkan. Jenis tachometer yang digunakan

    adalah digital light tachometer, prinsip kerjanya berdasarkan pantulan yang

    diterima sensor dari reflektor, reflektor ini berupa alumunium foil atau benda

    warna yang dapat memantulkan cahaya dan dipasang pada poros, seperti

    ditunjukkan pada Gambar 3.10.

    Gambar 3.10. Tachometer

    4. Anemometer

    Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan

    angin sesuai dengan data yang dibutuhkan. Anemometer diletakkan didepan

    terowongan angin. Alat ini terdiri dari dua komponen utama, yaitu sensor

    elektrik yang diletakkan di depan terowongan angin dan modul digital yang

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 23

    menerjemahkan data dari sensor kemudian ditampilkan pada layar digital,

    seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.11.

    Gambar 3.11. Anemometer

    5. Neraca Pegas

    Neraca pegas digunakan untuk mengukur gaya pengimbang torsi kincir

    angin saat kincir berputar. Neraca pegas dihubungkan pada lengan ayun

    dengan panjang lengan yang telah ditentukan, seperti yang ditunjukkan pada

    Gambar 3.12.

    Gambar 3.12. Neraca Pegas

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 24

    3.4. Variabel Penelitian

    Variabel penelitian yang digunakan adalah :

    1. Variasi pembebanan yaitu dari posisi kincir diam sampai kincir berputar

    maksimal.

    2. Variasi kecepatan angin dilakukan dengan 4 variasi.

    Variabel yang diambil adalah :

    1. Kecepatan Angin, (m/s)

    2. Gaya Pengimbang, (N)

    3. Putaran Kincir, (n)

    3.5. Langkah Percobaan

    Pengambilan data kecepatan angin, beban, dan kecepatan putar kincir

    dilakukan secara bersama-sama. Hal pertama yang dilakukan adalah memasang

    kincir angin pada terowongan angin. Selanjutnya untuk pengambilan data

    memerlukan proses sebagai berikut :

    1. Memasang neraca pegas serta pengaitnya pada tempat yang sudah

    ditentukan.

    2. Memasang tali pengait pada neraca pegas yang dihubungkan dengan

    sistem pembebanan, seperti pada Gambar 3.13.

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 25

    Gambar 3.13. Tali pengait beban

    3. Memasang anemometer pada bagian depan terowongan angin, seperti

    pada Gambar 3.14.

    Gambar 3.14. Penyangga anemometer

    4. Menempatkan tachometer pada tempatnya.

    5. Blower siap untuk dihidupkan.

    6. Pengaturan kecepatan angin dilakukan dengan mengatur posisi antara

    blower dengan terowongan angin. Pengaturan dilakukan dengan cara

    menggeser blower sehingga jarak celah antara blower dengan terowongan

    angin dapat disesuaikan.

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 26

    7. Setelah mendapat kecepatan angin yang konstan pengambilan data dapat

    dimulai dari pembacaan kecepatan putar kincir, besar torsi, dan kecepatan

    angin.

    8. Ulangi langkah 4 hingga 7 sampai variasi posisi ke empat.

    3.6. Langkah Pengolahan Data

    Dari data yang telah didapat, maka data tersebut dapat diolah dengan

    langkah-langkah sebagai berikut :

    1. Dari data kecepatan angin (v) dan dengan diketahui luasan frontal kincir

    (A), maka daya angin (Pin) dapat dicari dengan Persamaan 2.

    2. Data beban pegas (F) dapat digunakan untuk mencari torsi (T) dengan

    Persamaan 7.

    3. Data putaran poros (n) dan torsi (T) dapat digunakan untuk mencari daya

    yang dihasilkan kincir (Pout) dengan Persamaan 6.

    4. Dengan membandingkan kecepatan keliling diujung sudu dan kecepatan

    angin, maka tip speed ratio (tsr) dapat dicari dengan Persamaan 8.

    5. Dari data daya kincir (Pout) dan daya angin (Pin) maka koefisien daya

    dapat diketahui dengan Persamaan 9.

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • BAB IV

    HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

    4.1. Data Hasil Percobaan

    Data hasil percobaan ditampilkan pada Tabel 4.1.

    Tabel 4.1. Data percobaan kincir 5 sudu.

    No. Posisi v (m/s) n (rpm) F (N)1 8,31 337,5 02 8,26 325,7 0,13 8,21 324,3 0,14 8,39 313,9 0,25 8,21 320,1 0,2

    16 8,11 313,9 0,37 8,21 301,6 0,38 8,18 299,6 0,39 8,23 243,3 0,8

    10 8,22 212,1 111 8,31 172,5 1,312 8,18 0 1,713 8,04 304,9 014 7,95 302,3 0,0515 7,84 294,8 0,116 8,05 292,6 0,217 7,81 295,6 0,2

    18 27,81 291,7 0,2

    19 7,82 287,9 0,320 7,84 282,9 0,421 7,81 215,9 0,822 7,85 210,9 0,923 7,85 138,4 1,324 7,97 0 1,5

    27

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 28

    Tabel 4.1. Data percobaan kincir 5 sudu. (lanjutan)

    No. Posisi v (m/s) n (rpm) F (N)52 7,08 286,4 026 7,15 285,7 0,0527 7,04 283,3 0,128 6,94 276,1 0,129 6,91 268,2 0,203 3 7,04 261,2 0,231 6,98 258,7 0,232 6,92 241,4 0,333 6,94 211,3 0,834 6,91 179,1 0,935 6,85 0 1,363 6,7 270,4 037 6,81 268,3 0,0538 6,77 266,3 0,0539 6,83 263,3 0,140 6,88 297,3 0,114 4 6,86 257,2 0,242 6,65 256,1 0,243 6,89 248,2 0,344 6,76 179,9 0,745 6,83 166,8 0,846 6,85 0 1,2

    4.2. Pengolahan Data Dan Perhitungan

    Contoh perhitungan untuk kincir angin bersudu 5 pada Tabel 4.1. pada baris

    pertama dengan kondisi kincir bergerak dan jarak antara blower dengan

    terowongan pada posisi 1 (rapat). Perhitungan yang dilakukan untuk mengetahui

    besarnya daya angin (Pin), daya kincir (Pout), Tip Speed Ratio (tsr) dan koefisien

    daya kincir (Cp).

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 29

    4.2.1. Perhitungan Daya Angin (Pin)

    Besar daya yang tersedia pada angin pada kincir angin dengan luasan frontal

    A= 0,142 m2 dan kecepatan angin 8,26 m/s, maka daya angin dapat dicari dengan

    menggunakan persamaan 5 :

    Pin = 0,6 . A . v3

    = 0,6 . 0,142 m2 . (8,26 m/s)3

    = 48,01 watt

    Jadi daya yang tersedia pada angin adalah 48,01 watt

    4.2.2. Perhitungan Daya Kincir (Pout)

    Untuk mendapatkan daya yang dihasilkan oleh kincir, dapat menggunakan

    persamaan 6, namun untuk mendapatkan daya kincir sebelumnya harus

    mengetahui kecepatan sudut dan torsi kincir, maka untuk itu perlu dicari terlebih

    dahulu dengan menggunakan persamaan 8 dan 7:

    2= 60 . 325,7= 34,08 rad/sec

    Maka kecepatan sudut yang didapatkan adalah 34,08 rad/sec

    Untuk mencari besar torsi yang terjadi pada kincir, maka dapat

    menggunakkan persamaan 7. Sehingga torsi yang didapat adalah :

    T = F . ℓ

    = 0,1 N . 0,11 m

    = 0,01 N.m

    Sehingga torsi yang didapatkan adalah 0,01 N.m

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 30

    Dengan kecepatan sudut 34,08 rad/sec dan torsi 0,01 N.m, maka daya yang

    dihasilkan oleh kincir adalah :

    Pout = T . ω

    = 0,01 N.m . 34,08 rad/sec

    = 0,34 watt

    Sehingga daya yang dihasilkan oleh kincir adalah 0,34 watt.

    4.2.3. Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr)

    Dengan memgetahui kecepatan putar kincir 325,7 rpm dan kecepatan angin

    8,26 m/s, maka tsr dapat dicari dengan menggunakan persamaan 9 :

    = . . ..= . . . ,. , /= 1,10

    Sehingga tsr yang didapatkan adalah 1,10

    4.2.4. Perhitungan Koefisien Daya Kincir (Cp)

    Dengan mengetahui daya yang dihasilkan oleh angin 48,01 watt dan daya

    yang dihasilkan oleh kincir 0,34 watt, maka koefisien daya kincir dapat dicari

    dengan menggunakan persamaan 10 := . 100 %= , . 100 %,= 0,70 %

    Maka Cp yang dihasilkanadalah 0,70 %

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 31

    4.3. Hasil Perhitungan

    Dari percobaan yang telah dilakukan dengan mengatur kelonggaran blower

    dan terowongan, maka data yang didapatkan ditampilkan pada Tabel 4.2 sampai

    dengan Tabel 4.5.

    Tabel 4.2. Data hasil perhitungan antara blower dan wind tunnel untuk posisi 1

    No. v(m/s)

    n(rpm)

    F(N) A

    T(N.m)

    ω(rad/sec)

    P in(watt)

    P out TSR(watt)

    CP(%)

    1 8,31 337,5 0,00 0,142 0,00 35,32 48,89 0,00 0,85 0,002 8,26 325,7 0,10 0,142 0,01 34,08 48,01 0,37 0,82 0,783 8,21 324,3 0,10 0,142 0,01 33,94 47,14 0,37 0,82 0,794 8,39 313,9 0,20 0,142 0,02 32,85 50,31 0,72 0,78 1,435 8,21 320,1 0,20 0,142 0,02 33,50 47,14 0,73 0,81 1,566 8,11 313,9 0,30 0,142 0,03 32,85 45,44 1,08 0,81 2,387 8,21 301,6 0,30 0,142 0,03 31,56 47,14 1,04 0,76 2,208 8,18 299,6 0,30 0,142 0,03 31,35 46,63 1,03 0,76 2,219 8,23 243,3 0,80 0,142 0,09 25,46 47,49 2,24 0,61 4,71

    10 8,22 212,1 1,10 0,142 0,11 22,19 47,32 2,44 0,54 5,1611 8,31 172,5 1,30 0,142 0,14 18,05 48,89 2,58 0,43 5,2812 8,18 0,00 1,70 0,142 0,19 0,00 46,63 0,00 0,00 0,00

    Tabel 4.3. Data hasil perhitungan antara blower dan wind tunnel untuk posisi 2

    No. v(m/s)

    n(rpm)

    F(N) A

    T(N.m)

    ω(rad/sec)

    P in(watt)

    P out TSR(watt)

    CP(%)

    1 8,04 304,9 0,00 0,142 0,00 31,91 44,28 0,00 0,79 0,002 7,95 302,3 0,05 0,142 0,01 31,64 42,80 0,17 0,79 0,403 7,84 294,8 0,10 0,142 0,01 30,85 41,05 0,33 0,78 0,824 8,05 292,6 0,20 0,142 0,02 30,62 44,44 0,67 0,76 1,515 7,81 295,6 0,20 0,142 0,02 30,93 40,58 0,68 0,79 1,676 7,81 291,7 0,20 0,142 0,02 30,53 40,58 0,67 0,78 1,657 7,82 287,9 0,30 0,142 0,03 30,13 40,74 0,99 0,77 2,448 7,84 282,9 0,40 0,142 0,04 29,61 41,05 1,30 0,75 3,179 7,81 215,9 0,80 0,142 0,09 22,59 40,58 1,98 0,57 4,89

    10 7,85 210,9 0,90 0,142 0,10 22,07 41,21 2,18 0,56 5,3011 7,85 138,4 1,30 0,142 0,14 14,48 41,21 2,07 0,36 5,0212 7,97 0,00 1,50 0,142 0,17 0,00 43,13 0,00 0,00 0,00

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 32

    Tabel 4.4. Data hasil perhitungan antara blower dan wind tunnel untuk posisi 3

    No. v(m/s)

    n(rpm)

    F(N) A

    T(N.m)

    ω(rad/sec)

    P in(watt)

    P out TSR(watt)

    CP(%)

    1 7,08 286,4 0,00 0,142 0,00 29,97 30,23 0,00 0,84 0,002 7,15 285,7 0,05 0,142 0,01 29,90 31,14 0,16 0,83 0,523 7,04 283,3 0,10 0,142 0,01 29,65 29,72 0,32 0,84 1,094 6,94 276,1 0,10 0,142 0,01 28,89 28,47 0,31 0,83 1,115 6,91 268,2 0,20 0,142 0,02 28,07 28,11 0,61 0,81 2,196 7,04 261,2 0,20 0,142 0,02 27,33 29,72 0,60 0,77 2,027 6,98 258,7 0,20 0,142 0,02 27,07 28,97 0,59 0,77 2,058 6,92 241,4 0,30 0,142 0,03 25,26 28,23 0,83 0,73 2,959 6,94 211,3 0,80 0,142 0,09 22,11 28,47 1,94 0,63 6,83

    10 6,91 179,1 0,90 0,142 0,10 18,74 28,11 1,85 0,54 6,6011 6,85 0,00 1,30 0,142 0,14 0,00 27,38 0,00 0,00 0,00

    Tabel 4.5. Data hasil perhitungan antara blower dan wind tunnel untuk posisi 4

    No. v(m/s)

    n(rpm)

    F(N) A

    T(N.m)

    ω

    (rad/sec)P in

    (watt)P out TSR

    (watt)CP(%)

    1 6,07 270,4 0,00 0,142 0,00 28,30 25,62 0,00 0,84 0,002 6,81 268,3 0,05 0,142 0,01 28,08 26,90 0,15 0,82 0,573 6,77 266,3 0,05 0,142 0,01 27,87 26,43 0,15 0,82 0,574 6,83 263,3 0,10 0,142 0,01 27,55 27,14 0,30 0,80 1,115 6,88 297,3 0,10 0,142 0,01 31,11 27,74 0,34 0,90 1,236 6,86 257,2 0,20 0,142 0,02 26,92 27,50 0,59 0,78 2,157 6,65 256,1 0,20 0,142 0,02 26,80 25,05 0,58 0,80 2,358 6,89 248,2 0,30 0,142 0,03 25,97 27,86 0,85 0,75 3,079 6,76 179,9 0,70 0,142 0,08 18,82 26,31 1,44 0,55 5,50

    10 6,83 166,8 0,80 0,142 0,09 17,45 27,14 1,53 0,51 5,6511 6,85 0,00 1,20 0,142 0,13 0,00 27,38 0,00 0,00 0,00

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 33

    4.4. Grafik Hasil Perhitungan

    Dari data yang telah diperoleh, kemudian diolah kembali kedalam bentuk grafik untuk

    mengetahui hubungan antara torsi (N.m) dengan kecepatan putar kincir (rpm), daya yang

    dihasilkan kincir (Pout) dengan kecepatan putar kincir (rpm) dan koefisien daya kincir (Cp)

    dengan Tip Speed Ratio (tsr). Grafik disajikan untuk setiap variasi percobaan dapat dilihat pada

    Gambar 4.1 sampai dengan 4.3.

    0.2

    0.15

    0.1

    0.05

    0

    -0.050 100 200 300 400

    kecepatan putar kincir (rpm)

    kecepatan angin 8,23m/s

    kecepatan angin 7,88m/s

    kecepatan angin 6,97m/s

    kecepatan angin 6,80m/s

    Gambar 4.1. Grafik hubungan antara torsi dengan kecepatan putar

    Seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.1., semakin besar kecepatan putar kincir maka

    semakin kecil torsi yang dihasilkan. Semakin besar kecepatan angin maka semakin besar torsi

    yang dihasilkan pada kecepatan putar kincir yang sama. Pada kecepatan angin 8,23 m/s torsi

    statis yang dihasilkan adalah 0,19 N.m dan kecepatan putar kincir maksimalnya adalah 337,5

    rpm.

    Data yang tampak pada Gambar 4.1., mengelompok kesisi kanan sedang sisi kiri tertlihat

    renggang dikarenakan pengaturan pengereman dilakukan dengan pemutaran baut yang sama.

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 34

    3

    2.5

    2

    1.5

    1

    kecepatan angin 8,23m/s

    kecepatan angin 7,88m/s

    kecepatan angin 6,97m/s

    kecepatan angin 6,80m/s

    0.5

    0

    0 100 200 300 400kecepatan putar kincir (rpm)

    Gambar 4.2. Grafik hubungan antara daya yang dihasilkan kincir dengan kecepatan putar

    Seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.2., semakin besar kecepatan putar semakin besar

    daya yang dihasilkan, sampai kondisi tertentu (maksimal) kemudian daya mengecil. Dari

    perbandingan kecepatan angin semakin kecil kecepatan angin semakin kecil pula daya yang

    dihasilkan. Daya maksimal dicapai sebesar 2,7 watt pada kecepatan putar 170 rpm.

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 35

    8

    7

    6kecepatan angin 8,23m/s

    5kecepatan angin 7,88m/s

    4kecepatan angin 6,97m/s

    3kecepatan angin 6,80m/s

    2

    1

    0

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

    tsr

    Gambar 4.3. Grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) dengan tip speed ratio (tsr)

    Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.3., semakin besar tsr maka semakin besar koefisien

    daya yang dihasilkan, sampai kondisi tertentu (maksimal) kemudian mengecil. Koefisien daya

    maksimal dicapai sebesar 7,5 % pada tsr 0,4. Saat kecepatan angin 6,97 m/s. Meskipun semakin

    cepat kecepatan angin menghasilkan daya yang lebih besar seperti pada Gambar 4.2. namun

    koefisien daya yang dihasilkan tidak bertambah besar. Kecepatan angin 6,97 m/s merupakan

    kecepatan angin yang menghasilkan koefisien daya kincir angin “ MAGWIND” dengan jumlah

    sudu 5 paling optimum. Hal tersebut dimungkinkan kecepatan angin bertambah besar semakin

    besar pula angin yang lewat sudu tanpa memberikan dayanya.

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 36

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 37

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • BAB V

    PENUTUP

    5.1 Kesimpulan

    Dari pengujian model kincir angin ” MAGWIND” yang telah

    dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

    1. Telah berhasil dibuat model kincir angin ” MAGWIND”

    dengan jumlah sudu 5. Daya maksimal dicapai sebesar 2,7 watt

    pada kecepatan angin 8,23 m/s.

    2. Daya maksimal dicapai sebesar 2,7 watt pada kecepatan angin 8,23

    m/s.

    Koefisien daya maksimal yang dihasilkan untuk kincir angin

    ” MAGWIND” adalah 7,5 % dengan nilai tsr adalah 0,4 pada

    kecepatan angin 6,97 m/s .

    3. Kincir angin “ MAGWIND” memiliki koefisien daya optimum pada

    kecepatan angin 6,97 m/s. Kecepatan angin diatas atau dibawah

    6,97 m/s menghasilkan koefisien daya yang lebih rendah.

    5.2 Saran

    Adapun saran untuk pihak yang akan mengembangkan penelitian pada

    bidang ini adalah :

    36

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • 37

    1. Untuk mendapatkan daya maksimal pada kincir dibutuhkan

    kecepatan angin yang besar dengan keadaan yang stabil.

    2. Sebaiknya dilakukan pengambilan data lebih banyak, agar

    mendapatkan hasil yang lebih baik dengan cara pengaturan

    pengereman dengan pemutaran baut yang lebih sedikit per

    pengambilan data.

    3. Untuk lebih meningkatkan kinerja kincir angin perlu dilakukan

    pengembangan lebih lanjut dengan memvariasikan jumlah sudu

    dan kelengkungan sudu.

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • DAFTAR PUSTAKA

    Anwar, M. S, 2008, Rancang Bangun Pembangkit Listrik Tenaga AnginPada Stasiun Pengisian Accu Mobil Listrik, Tugas Akhir,Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Institute TeknologiSepuluh November Surabaya, Surabaya.

    Betz, A, 1966, Introduction to the Theory of Flow Machines, (D. G.Randall,Trans.) Oxford: Pergamon Press.

    Burton, T., Sharpe, D, 2001, Wind Energi Handbook, England.

    Daryanto, T, 2012, Energi Terbarukan, http://www.Kompas.com diakses:Tanggal 22 April 2012.

    Daryanto,Y, 2007, Kajian Potensi angin UntukPembangkit Listrik TenagaBayu,Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral, 2007.Pengelolaan Energi Nasional.

    Johnson, G.L, 2006, Wind Energy System, Manhattan, diakses : Tanggal 12Agustus 2011.

    Mulyani, 2008, Kajian Potensi Angin Indonesia. Central Library InstituteTechnology Bandung.

    Okbrianto, C, 2009, Yogyakarta.Unjuk Kerja Kincir Angin Savonius DuaTingkat, Tugas Akhir, jurusan Teknik Mesin, Universitas SanataDharma, Yogyakarta..

    Sastrowijoyo, F, 2008, Permasalahan Yang Sering Terjadi Pada SistemWind Turbine di Indonesia, : http://konversi.wordpress.com.diakses : Tanggal 22 Februari 2012.

    Sutrisna, F. K, 2011, Prinsip kerja Pembangkit Listrik Tenaga Angin.Alamat web : http://indone5ia.wordpress.com, diakses : Tanggal 10

    April 2012.

    38

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  • LAMPIRAN

    Proses pengambilan data

    39

    PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

    PRAMBUDI DANGU NUGROHO 085214029.pdf