plagiat merupakan tindakan tidak terpujinaskah ini menjadi cambuk bagi penulis untuk terus belajar,...
TRANSCRIPT
i
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN TIPE PROPELER DUA SUDU
DARI BAHAN PIPA PVC 6 IN
HALAMAN JUDUL
TUGAS AKHIR
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin
Jurusan Teknik Mesin
Diajukan oleh :
LEONARDO BAYU ADI PRASETYA
NIM : 115214022
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2013
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
TWO BLADES PROPELLER OF 6 INCH PVC PIPE WIND
TURBINE PERFORMANCE
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the bachelor degree
TITLE PAGE
Mechanical Engineering Study Program
Mechanical Engineering Department
by
LEONARDO BAYU ADI PRASETYA
Student Number: 115214022
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2013
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iii
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN TIPE PROPELER DUA SUDU
DARI BAHAN PIPA PVC 6 IN
Disusun Oleh:
LEONARDO BAYU ADI PRASETYA
NIM : 115214022
Telah Disetujui Oleh:
Dosen Pembimbing:
Ir. Rines, MT
HALAMAN PENGESAHAN
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iv
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN TIPE PROPELER DUA SUDU
DARI BAHAN PIPA PVC 6 IN
Yang dipersiapkan dan disusun oleh:
NAMA : LEONARDO BAYU ADI PRASETYA
N.I.M : 115214022
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji
pada tanggal 15 Januari 2013
Susunan Dewan Penguji
Nama Lengkap Tanda tangan
Ketua : Ir. PK. Purwadi, MT ....................
Sekretaris : A. Prasetyadi, S. Si., M. Si. ....................
Anggota : Ir. Rines, MT ....................
Tugas Akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan
untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Yogyakarta, 15 Januari 2013
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
Dekan
DAFTAR DEWAN PENGUJI
Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam Tugas
Akhir dengan judul:
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN TIPE PROPELER DUA SUDU
DARI BAHAN PIPA 6 PVC IN
Yang dibuat untuk melengkapi persyaratan yang wajib ditempuh untuk
menjadi Sarjana Teknik pada Program Strata-1, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas
Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Sejauh yang saya
ketahui bukan merupakan tiruan dari tugas akhir yang sudah dipublikasikan di
Universitas Sanata Dharma maupun di Perguruan Tinggi manapun. Kecuali
bagian informasinya dicantumkan dalam daftar pustaka.
Dibuat di : Yogyakarta
Pada tanggal : 15 Januari 2013
Penulis
Leonardo Bayu Adi Prasetya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
INTISARI
Pengembangan energi angin dengan cara yang cepat dan ringkas sangat
diperlukan untuk percepatan dalam memenuhi kebutuhan energi di wilayah
tertinggal serta untuk mengantisipasi krisis energi sebagai akibat dari
berkurangnya sumber energi fosil. Penelitian pada kincir angin tipe propeler
dengan bahan sudu pipa PVC berdiameter 6 inch bertujuan untuk mengetahui
unjuk kerja kincir pada kemiringan sudu 0°, 10°, dan 20° terhadap arah putar serta
pengaruh pemasangan moncong pengarah angin.
Kincir berdiameter 800 mm diuji dalam lorong angin di Laboratorium
Konversi Energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Variasi unjuk kerja
kincir angin pada posisi kemiringan sudu 0°, 10°, dan 20° dilakukan dengan dan
tanpa pemasangan moncong. Pengambilan data meliputi kecepatan angin,
kecepatan putar kincir dan gaya pengereman.
Kincir angin dengan kemiringan sudu 20° menghasilkan daya maksimal
sebesar 19,1 watt pada kecepatan angin 7,3 m/s, koesfisien daya (Cp) maksimal
yang dihasilkan sebesar 14,1% pada tip speed ratio (tsr) 1,75, pemasangan
moncong menambah Cp maksimal sebesar 2,5%. Pada kemiringan sudu 10°,
kincir angin menghasilkan daya maksimal sebesar 30,35 watt pada kecepatan
angin 7,1 m/s, Cp maksimal yang dihasilkan sebesar 24% pada tsr 3,4,
pemasangan moncong menambah Cp maksimal sebesar 2,1%. Pada kemiringan
sudu 0°, kincir angin menghasilkan daya maksimal sebesar 29,58 watt pada
kecepatan angin 7,01 m/s, Cp maksimal yang dihasilkan sebesar 26% pada tsr
4,25, pemasangan moncong menambah Cp maksimal sebesar 4,6%. Unjuk kerja
terbaik dihasilkan oleh kincir angin dengan kemiringan sudu 0°.
Kata Kunci: kincir angin, koefisien daya, tip speed ratio, kemiringan sudu,
moncong.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRACT
Research to produce simple and reliable wind turbine is compulsory effort
to fullfill the demand of energy, especially for remote area. This research using 6
inch PVC pipe of wind turbine blades to know wind turbine performance on blade
position 0°, 10°, and 20° to the direction of blade rotary and also performance
when the winds directional spout when installed or not.
Wind turbine with 800 mm in swap diameter being tested on Laboratorium
Konversi Energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Wind turbine
performance test on variation of blade position 0°, 10°, and 20° to the direction of
blade rotary were done with installation and unistallation wind directioanl spout.
Data were taken on this performance test include wind speed, rotation, and brake
load.
The result of 20° blade position shown that wind turbine maximum power is
19.1 watt at 7.3 m/s of wind velocity, maximum power coefficient (Cp) is 14.1%
at 1.75 of tip speed ratio (tsr), wind directional spout increased 2.5% of tsr. The
result of 10° blade position shown that wind turbine maximum power is 30.35
watt at 7.1 m/s of wind velocity, maximum power coefficient (Cp) is 24% at 3.4
of tip speed ratio (tsr), wind directional spout increased 2.1% of tsr. The result of
0° blade position shown that wind turbine maximum power is 29.6 watt at 7.01
m/s of wind velocity, maximum power coefficient (Cp) is 26% at 4.25 of tip speed
ratio (tsr) wind directional spout increased 4.6% of tsr. The best result of wind
turbine performance test is wind turbine with 0° blade position.
Key Words: wind turbine, power coefficient, tip speed ratio, blade positon, wind
directional spout.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:
Nama : Leonardo Bayu Adi Prasetya
Nomor mahasiswa : 115214022
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma Karya Ilmiah saya yang berjudul:
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN TIPE PROPELER DUA SUDU DARI
BAHAN PIPA 6 PVC IN
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikiansaya memberikan
kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,
mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelola dalam bentuk pangkalan data,
mendistribusi secara terbatas, dan mempublikasikan di Internet untuk kepentingan
akademis tanpa perlu ijin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya
sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan seksama.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal 15 Januari 2013
Yang menyatakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas semua kebaikan
yang telah dilimpahkan-Nya dalam keadaan apapun sehingga penulis mampu
menyelesaikan studi dengan hasil yang memuaskan dan menyusun Tugas Akhir
dengan judul UNJUK KERJA KINCIR ANGIN TIPE PROPELER DUA
SUDU DARI BAHAN PIPA 6 PVC IN
Tugas akhir ini dibuat guna menyelesaikan studi dan mendapatkan gelar
sarjana pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas
Sanata Dharma.
Penyusunan Tugas Akhir ini tentunya sangat berat, namun dengan bantuan,
bimbingan, dan masukan yang baik dari berbagai pihak, penulis mampu
menyelesaikan Tugas Akhir dengan hasil yang baik. Dengan segala kerendahan
hati, penulis menyampaikan rasa terimakasih kepada:
1. Ibu Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Bapak Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi
Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Bapak Ir. Rines, MT, sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir.
4. Bapak Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku Dosen pembimbing
akademik.
5. Seluruh Dosen, Staf Karyawan, dan Laboran Universitas Sanata Dharma
yang telah bekerja keras melayani semua hal demi kelancaran pendidikan.
6. Keluarga penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah
mendukung penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.
7. Para Volunteer di Kampung Sosial Pingit, rekan-rekan Vitalis ATMI
Surakarta yang telah mewarnai kehidupan penulis selama menyelesaikan
studi S-1.
8. Hermansyah dan Wahyu Catur Pamungkas rekan seperjuangan penulis
untuk membuat alat penelitian dalam penyusunan Tugas Akhir.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
9. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan semua pihak
lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Semoga dengan naskah tugas akhir yang telah disusun ini dapat memberi
banyak manfaat bagi penerapan teknologi tepat guna untuk masa depan yang lebih
baik serta menjadi sumber inspirasi bagi mahasiswa maupun pembaca lainya
untuk menciptakan inovasi dalam karya teknologi. Ketidaksempurnaan penulisan
naskah ini menjadi cambuk bagi penulis untuk terus belajar, maka segala bentuk
kritik dan saran yang membangun akan penulis terima. Penulis mohon maaf jika
terdapat kesalahan dan informasi yang kurang dalam naskah ini.
Yogyakarta, 15 Januari 2013
Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
TITLE PAGE .......................................................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iii
DAFTAR DEWAN PENGUJI ............................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ..................................................... v
INTISARI ............................................................................................................... vi
ABSTRACT .......................................................................................................... vii
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ........................................................ viii
KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix
DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi
ISTILAH PENTING ............................................................................................. xv
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xvi
DAFTAR TABEL ................................................................................................. xx
DAFTAR TABEL ................................................................................................. xx
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang Masalah ........................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah ....................................................................................... 3
1.4 Manfaat Penelitian .................................................................................... 3
1.5 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 4
BAB II DASAR TEORI ......................................................................................... 5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
2.1 Konsep Dasar Terbentuknya Angin ......................................................... 5
2.2 Kincir Angin ............................................................................................. 6
2.2.1 Kincir Angin Poros Vertikal ..................................................................... 7
2.2.2 Kincir Angin Poros Horisontal ................................................................. 8
2.3 Rumus Perhitungan ................................................................................ 10
2.3.1 Energi Angin ........................................................................................... 10
2.3.2 Torsi Kincir ............................................................................................. 12
2.3.3 Kecepatan Sudut Kincir .......................................................................... 13
2.3.4 Daya yang Dihasilkan Kincir Angin ....................................................... 13
2.3.5 Tip Speed Ratio ....................................................................................... 14
2.3.6 Koefisien Daya Kincir ............................................................................ 14
3.1 Skema Kerja Penelitian .......................................................................... 17
3.2 Obyek Penelitian .................................................................................... 18
3.3 Waktu dan Tempat Penelitian ................................................................ 18
3.4 Alat dan Bahan ....................................................................................... 18
3.5 Variabel Penelitian ................................................................................. 25
3.6 Parameter Penelitian yang Dihitung ....................................................... 26
3.7 Langkah Pengambilan Data .................................................................... 26
3.8 Langkah Pengolahan Data ...................................................................... 27
BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISA ........................................................ 29
4.1 Hasil Pengambilan Data. ........................................................................ 29
4.1.1 Data Penelitian Kincir Angin Dengan Kemiringan Sudu 20° Terhadap
Arah Putar Kincir. ................................................................................... 29
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
4.1.2 Data Penelitian Kincir Angin Dengan Kemiringan Sudu 10° Terhadap
Arah Putar Kincir. ................................................................................... 32
4.1.3 Data Penelitian Kincir Angin Dengan Kemiringan Sudu 0° Terhadap
Arah Putar Kincir. ................................................................................... 35
4.2 Proses Pengolahan Data Hasil Pengujian. .............................................. 38
4.2.1 Perhitungan Daya yang Tersedia Dalam Angin (P in) ............................ 38
4.2.2 Perhitungan Daya Kincir (P out) .............................................................. 38
4.2.1 Perhitungan Tip Speed Ratio ................................................................... 39
4.2.1 Koefisien Daya Kincir (Cp) .................................................................... 40
4.3 Hasil Pengolahan Data Pengujian. ......................................................... 40
4.3.1 Tabel Hasil Perhitungan Pada Variasi Kemiringan Sudu 20° Dengan
Pemakaian Moncong ............................................................................... 40
4.3.2 Tabel Hasil Perhitungan Pada Variasi Kemiringan Sudu 20° Tanpa
Pemakaian Moncong ............................................................................... 43
4.3.3 Tabel Hasil Perhitungan Pada Variasi Kemiringan Sudu 10° Dengan
Pemakaian Moncong ............................................................................... 45
4.3.4 Tabel Hasil Perhitungan Pada Variasi Kemiringan Sudu 10° Tanpa
Pemakaian Moncong. .............................................................................. 47
4.3.5 Tabel Hasil Perhitungan Pada Variasi Kemiringan Sudu 0° Dengan
Pemakaian Moncong. .............................................................................. 49
4.3.6 Tabel Hasil Perhitungan Pada Variasi Kemiringan Sudu 0° Tanpa
Pemakaian Moncong. .............................................................................. 51
4.4 Grafik Hasil Pengolahan Data Pengujian. .............................................. 53
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
4.4.1 Variasi Sudut Sudu 20° Terhadap Arah Putar Kincir ............................. 53
4.4.2 Variasi Sudut Sudu 10° Terhadap Arah Putar Kincir ............................. 57
4.4.3 Variasi Sudut Sudu 0° Terhadap Arah Putar Kincir ............................... 61
4.4.4 Analisa Grafik Pada Setiap Variasi Kincir Angin .................................. 65
BAB V KESIMPULAN ........................................................................................ 69
5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 69
5.2 Saran ....................................................................................................... 70
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 71
LAMPIRAN .......................................................................................................... 72
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
ISTILAH PENTING
Simbol Keterangan
v Kecepatan angin (m/s)
n Kecepatan putar kincir (rpm)
F Gaya pengimbang (N)
A Luas penampang (m2)
T Torsi (N.m)
ω Kecepatan sudut (rad/sec)
P in Daya yang tersedia oleh angin (watt)
P out Daya yang dihasilkan kincir (watt)
tsr Tip speed ratio
Cp Koefisien daya (%)
r Jarak lengan torsi (m)
d Diameter kincir (m)
R Jari-jari kincir (m)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1. Peta Potensi Angin Indonesia ............................................................. 6
Gambar 2.2 Kincir Angin Poros Vertikal: (a) Kincir Angin Savonius, (b)
Kincir Angin Daerius, (c) Kincir Angin Mag ..................................... 8
Gambar 2. 3 Kincir Angin Poros Horisontal: (a) Kincir Angin Propeler, (b)
American Wind Mill, (c) Cretan Wind Mill, (d) Dutch Four Arm
Wind Mill. ........................................................................................... 9
Gambar 2. 4. Ilustrasi Energi Angin ...................................................................... 11
Gambar 2. 5. Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) Dengan Tip Speed Ratio
(tsr) Dari Beberapa jenis Kincir. ....................................................... 15
Gambar 3. 1. Skema Kerja Penelitian .................................................................... 17
Gambar 3. 2. Posisi Sudu Kincir: (a) posisi 0°, (b) posisi 10°, (c) posisi 20 °. ..... 18
Gambar 3.3. Desain Kincir Angin Tipe Propeler Dua Sudu .................................. 19
Gambar 3.4. Bagian-Bagian Pemegang Sudu Kincir ............................................. 20
Gambar 3.5. Komponen Kincir Angin: (a) Sudu Kincir, (b) Sistem
Pengereman, (c) Moncong. ............................................................... 21
Gambar 3. 6. Peralatan Penunjang Pengambilan Data: (a) Terowongan
Angin, (b) Blower, (c) Anemometer, (d) Tachometer, (e)
Neraca Pegas. .................................................................................... 23
Gambar 4. 1 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan
kecepatan putar kincir (n) pada variasi kemiringan sudu 20°
terhadap arah putar kincir dengan pemakaian moncong. ................. 54
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 4. 2 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan
kecepatan putar kincir (n) pada variasi kemiringan sudu 20°
terhadap arah putar kincir tanpa pemakaian moncong. .................... 54
Gambar 4. 3 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan
daya yang dihasilkan kincir (Pout) pada variasi kemiringan
sudu 20° terhadap arah putar kincir dengan pemakaian
moncong. ........................................................................................... 55
Gambar 4. 4 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan
daya yang dihasilkan kincir (Pout) pada variasi kemiringan
sudu 20° terhadap arah putar kincir tanpa pemakaian moncong. ..... 55
Gambar 4. 5 Grafik perbandingan koefisien daya kincir dengan tip speed
ratio pada variasi sudut kemiringan sudu 20° terhadap arah
putar kincir. ....................................................................................... 57
Gambar 4. 6 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan
kecepatan putar kincir (n) pada variasi kemiringan sudu 10°
terhadap arah putar kincir dengan pemakain moncong. ................... 58
Gambar 4. 7 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan
kecepatan putar kincir (n) pada variasi kemiringan sudu 10°
terhadap arah putar kincir tanpa pemakain moncong. ...................... 58
Gambar 4. 8 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan
daya yang dihasilkan kincir (Pout) pada variasi kemiringan
sudu 10° terhadap arah putar kincir dengan pemakaian
moncong. ........................................................................................... 59
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Gambar 4. 9 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan
daya yang dihasilkan kincir (Pout) pada variasi kemiringan
sudu 10° terhadap arah putar kincir tanpa pemakaian moncong. ..... 59
Gambar 4. 10 Grafik perbandingan koefisien daya kincir dengan tip speed
ratio pada variasi sudut kemiringan sudu 10° terhadap arah
putar kincir. ....................................................................................... 61
Gambar 4. 11 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir
dengan kecepatan putar kincir (n) pada variasi kemiringan
sudu 0° terhadap arah putar kincir dengan pemasangan
moncong. ........................................................................................... 62
Gambar 4. 12 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir
dengan kecepatan putar kincir (n) pada variasi kemiringan
sudu 0° terhadap arah putar kincir tanpa pemasangan
moncong. ........................................................................................... 62
Gambar 4. 13 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir
dengan daya yang dihasilkan kincir (Pout) pada variasi
kemiringan sudu 0° terhadap arah putar kincir dengan
pemasangan moncong. ...................................................................... 63
Gambar 4. 14 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir
dengan daya yang dihasilkan kincir (Pout) pada variasi
kemiringan sudu 0° terhadap arah putar kincir tanpa
pemasangan moncong. ...................................................................... 63
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
Gambar 4. 15 Grafik perbandingan koefisien daya kincir dengan tip speed
ratio pada variasi sudut kemiringan sudu 0° terhadap arah
putar kincir. ....................................................................................... 65
Gambar 4.16 Grafik hubungan torsi dan kecepatan putar masing-masing
variasi kincir pada kecepatan angin maksimal (7,09 m/s). ............... 66
Gambar 4. 17 Grafik hubungan torsi dan daya kincir masing-masing variasi
kincir pada kecepatan angin maksimal (7,09 m/s). ........................... 67
Gambar 4. 18 Grafik perbandingan koefisien daya kincir pada setiap variasi
kemiringan sudu. ............................................................................... 67
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xx
DAFTAR TABEL
Tabel 4. 1 Hasil pengambilan data posisi kemiringan sudu 20° terhadap arah
putar kincir dengan moncong .............................................................. 30
Tabel 4. 2 Hasil pengambilan data posisi kemiringan sudu 20° terhadap arah
putar kincir tanpa moncong ................................................................. 31
Tabel 4. 3 Hasil pengambilan data posisi kemiringan sudu 10° terhadap arah
putar kincir dengan moncong. ............................................................. 32
Tabel 4. 4 Hasil pengambilan data posisi kemiringan sudu 10° terhadap arah
putar kincir tanpa moncong. ................................................................ 34
Tabel 4. 5 Hasil pengambilan data posisi kemiringan sudu 0° terhadap arah
putar kincir dengan moncong. ............................................................. 36
Tabel 4. 6 Hasil pengambilan data posisi kemiringan sudu 0° terhadap arah
putar kincir tanpa moncong. ................................................................ 37
Tabel 4. 7 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 7,28 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° dengan pemasangan moncong. ................ 40
Tabel 4. 8 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,58 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° dengan pemasangan moncong. ................ 41
Tabel 4. 9 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,45 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° dengan pemasangan moncong. ................ 41
Tabel 4. 10 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,96 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° dengan pemasangan moncong. ................ 42
Tabel 4. 11 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,49 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° dengan pemasangan moncong. ................ 42
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xxi
Tabel 4. 12 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 7,14 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° tanpa pemasangan moncong. .................. 43
Tabel 4. 13 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,91 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° tanpa pemasangan moncong. .................. 43
Tabel 4. 14 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,31 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° tanpa pemasangan moncong. .................. 44
Tabel 4. 15 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,15 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° tanpa pemasangan moncong. .................. 44
Tabel 4. 16 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,51 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° tanpa pemasangan moncong. .................. 44
Tabel 4. 17 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 7,07 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° dengan pemasangan moncong. ................ 45
Tabel 4. 18 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,80 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° dengan pemasangan moncong. ................ 45
Tabel 4. 19 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,08 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° dengan pemasangan moncong. ................ 46
Tabel 4. 20 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,66 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° dengan pemasangan moncong. ................ 46
Tabel 4. 21 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,48 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° dengan pemasangan moncong. ................ 47
Tabel 4. 22 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 7,00 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° tanpa pemasangan moncong. .................. 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xxii
Tabel 4. 23 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,77 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° tanpa pemasangan moncong. .................. 48
Tabel 4. 24 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,22 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° tanpa pemasangan moncong. .................. 48
Tabel 4. 25 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,66 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° tanpa pemasangan moncong. .................. 48
Tabel 4. 26 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,39 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° tanpa pemasangan moncong. .................. 49
Tabel 4. 27 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 7,09 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° dengan pemasangan moncong. .................. 49
Tabel 4. 28 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,68 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° dengan pemasangan moncong. .................. 50
Tabel 4. 29 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,0 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° dengan pemasangan moncong. .................. 50
Tabel 4. 30 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,72 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° dengan pemasangan moncong. .................. 50
Tabel 4. 31 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,49 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° dengan pemasangan moncong. .................. 51
Tabel 4. 32 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,84 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° tanpa pemasangan moncong. .................... 51
Tabel 4. 33 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,54 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° tanpa pemasangan moncong. .................... 51
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xxiii
Tabel 4. 34 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,20 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° tanpa pemasangan moncong. .................... 52
Tabel 4. 35 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,55 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° tanpa pemasangan moncong. .................... 52
Tabel 4. 36 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,20 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° tanpa pemasangan moncong. .................... 53
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xxiv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Potensi sumber energi terbarukan di Indonesia sangat beraneka ragam
disamping energi fosil, mulai dari angin, matahari, panas bumi dan tenaga air.
Ironisnya pemanfaatan sumber energi terbaruakan belum optimal dan sebagian
besar kebutuhan energi masih diperoleh melalui minyak bumi dan batu bara.
Pertumbuhan ekonomi, bertambahnya jumlah penduduk dengan bermacam
kebutuhan akan meningkatkan kebutuhan energi listrik. Sementara itu
ketersediaan minyak bumi dan batu bara sebagai sumber energi utama semakin
menipis. Meningkatnya kebutuhan energi listrik ini disebabkan karena semakin
banyaknya permintaan peralatan elektronik. Selain itu sebagai solusi atas
pengurangan gas rumah kaca akan dikembangkan kendaraan tenaga listrik yang
akan memerlukan daya listrik yang besar. Jika sumber energi listrik masih berasal
dari minyak bumi dan batu bara maka tujuan dari adanya kendaraan bertenaga
listrik tidak akan tercapai. Masalah yang lain adalah pembangunan di Indonesia
belum merata, dilihat dari banyaknya daerah terpencil dan tertinggal yang belum
mendapatkan aliran listrik sementara di kota besar dikhawatirkan akan mengalami
krisis energi. Kondisi geografis dan medan yang sulit juga mempengaruhi cepat
lambatnya pembangunan di pelosok. Maka diperlukan optimalisasi pemanfaatan
sumber energi alternatif yang terbarukan dengan kriteria kemudahan instalasi,
perawatan dan biaya yang kecil untuk mempercepat pembangunan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Salah satu keanekaragaman sumber energi terbarukan di indonesia adalah
pemanfaatan tenaga angin. Pemanfaatan tenaga angin yang paling populer adalah
dengan menggunakan kincir angin. Kincir angin merupakan alat pengonversi
energi angin menjadi energi listrik maupun mekanik sehingga bisa menjadi salah
satu solusi untuk menggantikan energi fosil. Kemudahan instalasi, perawatan, dan
biaya yang murah sangat tergantung dari desain kincir itu sendiri. Maka kincir
angin harus memiliki desain yang sederhana serta menjalani uji kerja dan
penelitian sebelum proses produksi untuk menekan biaya pengerjaan.
Desain kincir angin yang akan diteliti adalah kincir angin poros horisontal
dua sudu dengan jenis propeller wind mill. Sudu dari kincir angin ini dibuat dari
pipa PVC 6 inch dengan bentuk yang bervariasi. Kincir dengan dua sudu ini akan
mudah dibuat, sederhana dalam pengepakan,dan mudah dalam instalasinya.
Sehingga proses pengembangan energi listrik dipelosok bisa dipercepat dan
kebutuhan energi di kota-kota besar Indonesia terjamin dari krisis energi sebagai
alternatif dari eksploitasi sumber energi tak terbarukan.
1.2 Rumusan Masalah
Masalah yang dapat dirumuskan dalam penelitian ini adalah:
1. Banyak daerah terpencil di Indonesia yang belum dialiri listrik,
sementara di kota-kota besar kebutuhan energi meningkat.
2. Pemanfaatan energi angin yang murah dan mudah dalam aplikasinya.
3. Untuk mendapatkan efisiensi maksimal diperlukan kincir angin sebagai
alat konversi energi angin menjadi energi mekanis atau listrik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
4. Tuntutan perkembangan teknologi energi masa depan yang memenuhi
prasyarat ramah lingkungan.
5. Mendapatkan rancangan kincir angin yang memenuhi aspek
kesederhanaan, mudah dalam pemasangan, dan mudah dalam perawatan.
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah yang diperlukan untuk memfokuskan dalam pembahasan
penelitian ini adalah:
1. Penelitian dibatasi pada perhitungan daya, dan koefisien daya kincir yang
dihasilkan dari variasi ukuran sudu, pemasangan moncong, kecepatan
angin, dan besar sudut posisi sudu terhadap arah datangnya angin.
2. Penelitian kincir angin poros horisontal dua sudu terbuat dari potongan
pipa 6” dengan diameter sapuan 800 mm.
3. Besar sudut sudu kincir yang divariasikan terhadap arah putar kincir
yaitu 0°, 10°, dan 20°.
4. Kerapatan udara (ρ) yang menjadi acuan yakni sebesar 1,18 kg/m3
5. Penelitian dilakukan pada terowongan angin di Laboratorium Konversi
Energi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan melalui hasil penelitian ini adalah:
1. Sebagai sumber informasi tentang unjuk kerja kincir angin dua sudu yang
terbuat dari potongan pipa.
2. Memberi solusi lain dalam pengembangan rekayasa pemanfaatan energi
angin.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
3. Memberi manfaat bagi percepatan pengembangan teknologi energi
terbarukan.
4. Mendorong munculnya industri pemroduksi alat-alat pengonversi energi.
5. Menjadi sumber refrensi bagi masyarakat di daerah yang mempunyai
potensi energi angin untuk memberdayakan energi alternatif.
1.5 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah :
1. Membuat kincir angin poros horisontal tipe propeller dua sudu dari pipa
6 in dengan diameter sapuan 800 mm.
2. Memperoleh data karakteristik kincir angin menurut hubungan koefisien
daya kincir (Cp) dengan tip speed ratio (tsr).
3. Mengetahui besarnya daya maksimal yang dihasilkan kincir, koefisien
daya dan pengaruh pemasangan moncong pada kincir dengan kemiringan
sudu 0°.
4. Mengetahui besarnya daya maksimal yang dihasilkan kincir, koefisien
daya dan pengaruh pemasangan moncong pada kincir dengan kemiringan
sudu 10°.
5. Mengetahui besarnya daya maksimal yang dihasilkan kincir, koefisien
daya dan pengaruh pemasangan moncong pada kincir dengan kemiringan
sudu 20°.
6. Mencari unjuk kerja terbaik kincir angin berdasarkan variasi kemiringan
sudu terhadap arah putar kincir.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI
BAB II DASAR TEORI
2.1 Konsep Dasar Terbentuknya Angin
Energi angin semula berawal dari matahari dan Bumi yang berputar
menerima panas dari matahari secara bergantian. Ketika matahari memanaskan
sebagian luasan daerah di permukaan bumi, udara yang berada di daerah itu
menyerap panas yang dilepaskan pada daerah tersebut. Udara yang dipanaskan ini
akan memuai sehingga berpengaruh terhadap penurunan massa jenis. Udara yang
lebih panas ini akan lebih ringan daripada udara dingin di sekitarnya karena
penurunan massa jenis, akibatnya udara panas ini bergerak naik. Hal ini dapat
dibuktikan melalui pengamatan balon udara yang bergerak naik karena berisi
udara yang lebih panas. Jika udara panas ini bergerak naik, maka tekanan udara
turun karena udara pada tempat itu berkurang. Udara yang lebih dingin di
sekitarnya akan mengalir ke tempat yang bertekanan lebih rendah tadi. Naiknya
udara ini akan menjaga tekanan udara di daerah tersebut tetap normal sesuai
kondisi semula. Ketika udara yang lebih panas ini bergerak naik secara tiba-tiba,
udara yang lebih dingin mengalir cepat untuk mengisi celah yang ditinggalkan
oleh udara yang bergerak naik tersebut. Udara yang bergerak menuju celah
dengan kecepatan tertentu inilah yang disebut dengan angin. (Sumber:
http://express.howstuffworks.com/exp-wind-power.htm, tanggal 27 Juli 2012).
Indonesia memiliki total garis pantai mencapai 81.000 km dengan kecepatan
angin rata-rata 3 sampai 5 m/s, di beberapa tempat bisa mencapai 10 m/s.
Berdasarkan data Kementrian ESDM, total potensi energi angin di Indonesia
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
diperkirakan mencapai 9 GW. Hal ini merupakan potensi besar jika dimanfaatkan
untuk memanen energi untuk ketahanan energi nasional.
Gambar 2. 1. Peta Potensi Angin Indonesia
(Sumber: konversi.wordpress.com, 19 September 2012)
Tantangan pengembangan pembangkit listrik tenaga angin di Indonesia
adalah isu atau masalah klasik tentang kecepatan angin di Indonesia yang lebih
rendah jika dibandingkan negara-negara Eropa Utara dan Amerika. Selain itu,
fluktuasi kecepatan angin tersebut sering membuat turbin tidak bekerja maksimal.
Namun kendala tersebut bisa diatasi dengan teknologi generator dan konverter
daya dimana dengan kecepatan angin rendah sekitar 2,5 m/s alat masih mampu
mengonversi energi angin menjadi energi listrik.
(Sumber: http://www.hijauku.com/2012/04/10/indonesia-pun-bisa-memanen-
angin/, 19 September 2012)
2.2 Kincir Angin
Kincir angin adalah sebuah alat untuk mengonversi energi kinetik yang
berasal dari aliran angin yang biasa disebut tenaga angin menjadi energi mekanik
yang berupa putaran poros. Putaran poros ini kemudian dapat digunakan untuk
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
berbagai keperluan. Jika energi mekanik ini digunakan sebagai pembangkit listrik
maka alat ini disebut turbin angin atau wind turbine. Sedangkan jika digunakan
untuk menggerakan peralatan yang bersifat mekanik seperti penggilingan granulat
atau proses pemompaan maka alat ini disebut kincir angin atau windmill. Kincir
angin terdahulu banyak ditemukan di Belanda, Denmark, dan negara-negara
Eropa. Pada waktu itu penggunaannya lebih banyak untuk proses memompa air,
menumbuk hasil pertanian dan penggilingan. Kini desain kincir angin semakin
disempurnakan dan lebih banyak digunakan sebagai pembangkit listrik. (Sumber:
http://en.wikipedia.org/wiki/Windmill, tanggal 27 Juli 2012)
Berdasarkan posisi porosnya, jenis kincir angin dibedakan menjadi dua
yaitu kincir angin poros vertikal dan kincir angin poros horisontal.
2.2.1 Kincir Angin Poros Vertikal
Kincir angin poros vertikal mempunyai poros utama yang tegak lurus
terhadap permukaan tanah. Kelebihan yang membedakan dari jenis kincir angin
poros horisontal adalah kincir ini mampu menerima tenaga angin dari segala arah.
Dengan kata lain untuk mendapatkan putaran yang efektif tidak harus memakai
alat pengarah sehingga cocok untuk dipasang pada rumah atau bangunan lainnya.
Dengan rancangan poros yang terpasang vertikal, pemasangan kotak roda gigi
maupun generator menjadi lebih mudah yaitu dengan langsung memasang di
bagian bawah kincir tanpa susunan mekanik yang rumit. Selain itu rancangan ini
juga memungkinkan komponen generator maupun kotak roda gigi dapat
ditempatkan lebih dekat dengan permukaan tanah sehingga tidak memerlukan
konstruksi menara dan mempermudah saat proses perbaikan maupun perawatan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Kerugian dari jenis kincir ini adalah putaran yang dihasilkan kecil sehingga energi
yang diperoleh pun kecil, sehinga efisiensi kincir ini lebih kecil dibanding kincir
dengan poros horisontal. Secara ekonomis, pembuatan kincir ini memerlukan
jumlah material yang banyak. (Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/Windmill,
tanggal 27 Juli 2012)
(a) (b) (c)
Gambar 2.2 Kincir Angin Poros Vertikal: (a) Kincir Angin Savonius, (b) Kincir
Angin Daerius, (c) Kincir Angin Mag
(Sumber: http://www.ecosources.info)
Ada banyak jenis kincir angin jenis poros vertikal yang dikembangkan
dengan berbagai variasi dan kelebihannya. Kincir poros vertikal yang sudah
umum diteliti dan dikembangkan antara lain kincir Savonius, kincir angin Darius,
dan kincir Mag.
2.2.2 Kincir Angin Poros Horisontal
Kincir angin poros horisontal memiliki desain poros utama yang sejajar
dengan permukaan tanah. Poros ini dirancang untuk bisa menyesuaikan arah
angin agar mendapatkan posisi tiupan yang efektif dengan berputar 360° dalam
merubah posisi. Pemasangan kincir ini memerlukan sebuah menara yang tinggi
atau tidak terhalang oleh suatu bangunan guna mendapatkan hembusan angin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
yang maksimal. Sudu dari kincir ini dibuat sedemikian rupa dengan penambahan
penguat atau stiffener untuk menghindari deformasi atau lengkungan yang
diakibatkan hembusan angin yang kuat.
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 2. 3 Kincir Angin Poros Horisontal: (a) Kincir Angin Propeler, (b)
American Wind Mill, (c) Cretan Wind Mill, (d) Dutch Four Arm
Wind Mill.
(Sumber: http://www.ristek.go.id)
Jenis kincir angin poros horisontal yang sudah banyak dikembangkan antara
lain kincir angin tipe propeller yang biasanya dibuat dengan tiga sudu, American
Wind Mill, kincir Cretan Sail, dan kincir Dutch Arm seperti yang ditunjukan pada
Gambar (2.3 d). Pada perkembangan teknologi pemanfaatan energi angin telah
menghasilkan berbagai macam desain sudu kincir sehingga dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
mengoptimalkan daya angin yang dikonversi menjadi energi listrik maupun
mekanis.
Dalam skala besar jika dibandingkan kincir angin poros vertikal, kincir jenis
ini lebih banyak digunakan dalam pembangkit tenaga listrik karena mampu
mengonversi tenaga angin dengan kecepatan tinggi. Banyaknya material dalam
pembuatan kincir jenis poros horisontal lebih sedikit dibanding jenis poros
vertikal. Dengan adanya gaya angkat angin, kecepatan putar pada kincir jenis ini
lebih besar dari pada kecepatan angin.
Beberapa kekurangan kincir ini jika dibandingkan jenis poros vertikal yaitu
instalasi yang lebih sulit karena menggunakan menara yang tinggi. Posisi menara
yang tinggi ini juga menyulitkan pada saat proses perbaikan atau maintenance
sehingga memerlukan biaya ekstra. Karena harus menyesuaikan dengan arah
angin maka konstruksi kincir ini lebih rumit, mengingat bahwa komponen
tambahan seperti kotak roda gigi dan generator terpasang di atas menara dan
terhubung dengan poros utama. (Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/Windmill,
tanggal 27 Juli 2012)
2.3 Rumus Perhitungan
Data penelitian yang diolah berpedoman pada rumus-rumus perhitungan
untuk menganalisa unjuk kerja dari variasi kincir yang diuji.
2.3.1 Energi Angin
Angin merupakan udara yang bergerak dari tempat yang bertekanan tinggi
ke tempat yang bertekanan rendah. Udara yang bergerak ini mempunyai massa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
(m) dan kecepatan (v). Hal ini menunjukan bahwa angin merupakan energi kinetik
(Ek).
Gambar 2. 4. Ilustrasi Energi Angin
𝐸𝑘 =1
2∙ 𝑚 ∙ 𝑣2 (1)
keterangan:
𝐸𝑘 : energi kinetik (joule)
𝑚 : massa udara (kg)
v : kecepatan angin (m/s)
A : luas penampang kincir (m2)
B : hasil kali kecepatan angin dan waktu
𝜌 : massa jenis udara (kg/m3), besarnya massa jenis udara = 1,18
kg/m3
Pada skema energi angin (Gambar 2.4) diperlihatkan untuk mencari
besarnya massa udara dengan mengilustrasikan udara yang melewati kincir
menyerupai tabung. Besarnya massa udara diperoleh melalui perhitungan berikut:
B
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
B = v∙ 𝑡
𝑚 = 𝜌 ∙ 𝐴 ∙ 𝐵
𝑚 = 𝜌 ∙ 𝐴 ∙ 𝑣 ∙ 𝑡 (2)
Dalam perhitungan selanjutnya, dari Persamaan (2) dapat ditentukan laju aliran
masa per satuan waktu:
𝑚 = 𝜌 ∙ 𝐴 ∙ 𝑣 (3)
𝑚 : Laju alir massa udara (kg/s)
Dengan mendapatkan laju alir massa per satuan waktu pada Persamaan (3), daya
aliran angin dalam satuan watt dapat ditentukan melalui persamaan berikut:
𝑃𝑖𝑛 =1
2∙ 𝑚 ∙ 𝑣2 (4)
𝑃𝑖𝑛 : Daya yang tersedia pada angin (watt)
Substitusi anatara persamaan (3) dan (4) akan menghasilkan bentuk lain dalam
perhitungan daya yang disediakan oleh angin:
𝑃𝑖𝑛 =1
2∙ (𝜌 ∙ 𝐴 ∙ 𝑣) ∙ 𝑣2
𝑃𝑖𝑛 =1
2∙ 𝜌 ∙ 𝐴 ∙ 𝑣3 (5)
Dengan harga ρ sebesar 1,18 kg/m3, perhitungan daya yang disediakan oleh
angin dapat disederhanakan menjadi:
𝑃𝑖𝑛 = 0,6 ∙ 𝐴 ∙ 𝑣3 (6)
2.3.2 Torsi Kincir
Torsi pada bidang putar kincir yang berlawanan dengan hambatan
menimbulkan gaya tangensial. Gaya tangensial (F) ini memiliki jarak lengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
sepanjang (r) terhadap sumbu putar poros, maka persamaannya dapat ditulis
sebagai berikut:
𝑇 = 𝐹 ∙ 𝑟 (7)
T : torsi kincir (Nm)
F : gaya pembebanan (N)
r : panjang lengan torsi (m)
2.3.3 Kecepatan Sudut Kincir
Pada saat pengambilan data di lapangan, besarnya kecepatan sudut kincir
angin diperoleh melalui besarnya angka putaran yang dihasilkan dengan satuan
putaran per menit (rpm). Besarnya angka putaran dalam rpm akan dikonversikan
menjadi radian per sekon.
𝜔 =2𝜋
60 .𝑛 (8)
ω : Kecepatan sudut (rad/sec)
n : Putaran per menit (rpm)
2.3.4 Daya yang Dihasilkan Kincir Angin
Daya yang diperoleh melaui poros kincir angin merupakan transformasi
energi kinetik yang diperoleh dari angin. Susunan sudu pada kincir ini mengubah
aliran udara menjadi gerakan yang memutar poros. Dengan variabel data
kecepatan sudut dan torsi yang terdapat pada kincir maka besarnya daya yang
dihasilkan kincir dapat diketahui.
Pout = 𝑇 ∙ 𝜔 (9)
Pout : daya yang dihasilkan kincir
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
2.3.5 Tip Speed Ratio
Tip speed ratio (tsr) merupakan perbandingan antara kecepatan linier pada
ujung sudu kincir angin dengan kecepatan angin sebelum melewatt sudu kincir.
Besarnya tsr dapat ditulis secara matematis dengan rumus berikut:
𝑡𝑠𝑟 =𝜋 ∙ 𝐷 ∙ 𝑛
60 ∙ ʋ (10)
D : diameter kincir (m)
n : putaran per menit yang dihasilkan kincir (rpm)
v : kecepatan angin sebelum melewatt sudu kincir (m/s)
2.3.6 Koefisien Daya Kincir
Koefisien daya kincir (Cp) disebut juga efisiensi kincir. Angka ini
merupakan perbandingan antara daya yang dihasilkan kincir (Pout) dengan daya
yang disediakan angin (Pin). Pada kenyataannya tidak semua energi yang
disediakan oleh angin dapat ditransformasikan oleh sudu-sudu kincir menjadi
gerak putar poros. Perbandingan tersebut dinyatakan dengan persamaan sebagai
berikut:
𝐶𝑝 =𝑃𝑜𝑢𝑡𝑃𝑖𝑛
.100% (11)
Cp : koefisien daya kincir
Pin : daya yang disediakan oleh angin (watt)
Pout : daya yang dihasilkan oleh kincir (watt)
Melalui penelitian yang dilakukan oleh Albert Bezt, koefisien daya
maksimum yang dapat dihasilkan oleh kincir angin sebesar 59,3 % (Sumber:
Wind Energy System by Dr. Gary L. Johnson). Angka ini kemudian disebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
dengan Batas Bezt. Teori Batas Bezt ini mengklaim ketidakmungkinan suatu
desain kincir jenis apapun untuk mencapai angka efisiensi yang melebihi pada
kisaran anggka 59% karena desain kincir terbaik pun tidak akan mampu menyerap
seluruh energi kinetik yang tersedia pada aliran angin.
Gambar 2. 5. Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) Dengan Tip Speed Ratio
(tsr) Dari Beberapa jenis Kincir.
(Sumber: Wind Energy System by Dr. Gary L. Johnson)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
BAB III
METODE PENELITIAN
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Skema Kerja Penelitian
Tahapan kerja dalam unjuk kerja kincir angin poros horisontal dua sudu
dilakukan seperti pada skema kerja Gambar (3.1)
MULAI
Perancangan Kincir
Angin Tipe Propeler 2
Sudu
Pembuatan Prototip Kincir
Angin Tipe Propeler 2 Sudu
Variasi Sudut 0, 10, 20
Pemasangan
moncongTanpa moncong
Pengambilan
Data n, v, dan F
Pengolahan Data Pin,
Pout, tsr, Cp
Pembahasan dan
Penyusunan Laporan
SELESAI
Gambar 3. 1. Skema Kerja Penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
3.2 Obyek Penelitian
Model kincir angin yang diteliti unjuk kerjanya adalah kincir angin poros
horisontal dengan jenis propeller dua sudu. Sudu kincir ini dibuat dengan
menggunakan bahan pipa berukuran 6 in. Variasi posisi sudut sudu kincir
terhadap arah putar sudu kincir dari masing-masing sudu adalah 0°, 10°, dan 20 °.
Pengambilan data dari ketiga variasi sudu divariasikan lagi dengan pemakaian
moncong pengarah angin dan tanpa pemakaian moncong.
(a) (b) (c)
Gambar 3. 2. Posisi Sudu Kincir: (a) posisi 0°, (b) posisi 10°, (c) posisi 20 °.
3.3 Waktu dan Tempat Penelitian
Proses yang terkait mulai dari perancangan model, pembuatan model,
pengambilan data, penelitian dilakukan mulai bulan Juni 2012 sampai September
2012 dengan menggunakan fasilitas Laboratorium Konversi Energi Jurusan
Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3.4 Alat dan Bahan
Gambar (3.2) menunjukan bagian-bagian model kincir angin propeler 2
sudu yang digunakan dalam penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
15
2
4
3
Gambar 3.3. Desain kincir angin tipe propeler dua sudu
Pembahasan secara detail dari bagian-bagian penting kincir pada gambar (3.2)
adalah sebagai berikut:
1. Tiang Penyangga Kincir
Fungsi dari Tiang Penyangga Kincir adalah untuk menopang keseluruhan
komponen pada kincir. Bahan dalam pembuatannya menggunakan pipa
berukuran 1,5 in. Rumahan bantalan dibuat dengan menggunakan profil
persegi berukuran 60 x 60 mm. Komponen tiang penyangga dibuat dengan
sambungan pengelasan.
2. Pemegang Sudu Kincir
Model kincir angin yang diteliti memerlukan variasi posisi sudut pada
sudu terhadap arah datangnya angin, maka pemegang sudu kincir dibuat
dengan 2 macam komponen yang dapat diatur posisinya. Bagian tersebut
adalah 2 buah blade holder yang berfungsi untuk memegang sudu kincir. Blade
holder ini terpasang pada support yang berfungsi untuk meletakan kincir pada
poros utama dan untuk menopang bagian sudu dan blade holder.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
ab
Gambar 3.4. Bagian-Bagian Pemegang Sudu Kincir
Keterangan gambar:
a. Support
b. Blade Holder
Blade holder dan support di terpasang seperti pada Gambar (3.3), posisi ini
membuat kedua jenis komponen itu dapat diatur posisinya sehingga besar sudut
sudu kincir terhadap arah datang angin dapat divariasikan. Pemasangan blade
holder pada support menggunakan pengencang set screw M4. Blade holder
terbuat dari plat MS (mild steel) yang disambung secara pengelasan pada aksis
dengan bahan MS berdiameter 6 mm. Sedangkan support terbuat dari
alumunium.
3. Sudu Kincir
Sudu kincir dalam penelitian ini dibuat dengan bahan dari pipa PVC
berdiameter 6 in. Sudu ini dibuat dengan cara membagi pipa pada penampang
lingkaran dengan pembagian sudut 75° sehingga diperoleh lebar sudu 62,5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
mm. Untuk memperoleh diameter kincir sebesar 800 mm maka kedua sudu
dibuat masing-masing sepanjang 380 mm. Bentuk sudu dibuat meruncing ke
ujung dengan sudut 10°. Sudu dipasang pada blade holder untuk mengatur
variasi sudut terhadap arah datang angin.
(a) (b)
(c)
Gambar 3.5. Komponen Kincir Angin: (a) Sudu Kincir, (b) Sistem
Pengereman, (c) Moncong.
4. Moncong
Moncong dalam penelitian ini berfungsi sebagai variabel untuk
mengarahkan angin. Dengan ada atau tidaknya moncong dapat berpengaruh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
terhadap hasil pengambilan data. Pembuatan moncong menggunakan bahan
fiber glass dengan pertimbangan beban yang ringan.
5. Sistem Pembebanan
Sistem pembebanan pada penelitian ini dengan menggunakan sistem
pengereman melalui sebuah piringan. Tujuan sistem pembebanan ini adalah
untuk mencari besarnya momen puntir yang dihasilkan oleh kincir yang
diakibatkan oleh beban atau gaya pengereman. Besar gaya pengereman pada
piringan ini dapat diatur dengan besar beban tertentu. Prinsip kerja
pembebanan ini adalah dengan memberi gaya pengereman pada sebuah
piringan yang terhubung pada poros utama kincir angin. Piringan yang
terbebani ini akan menarik neraca pegas dengan panjang lengan tertentu. Torsi
diperoleh melalui angka yang terbaca pada neraca pegas dikalikan dengan
panjang lengan torsi.
Pengambilan data unjuk kerja kincir angin tipe propeler dua sudu
memerlukan peralatan penunjang yang sangat vital sebagai sarana simulasi
sumber angin dan alat ukur yang terkalibrasi untuk mencatat prestasi yang dicapai
dalam pengujian kincir, peralatan tersebut antara lain:
1. Terowongan Angin
Terowongan angin ini berfungsi sebagai alat simulasi percobaan unjuk
kerja kincir angin. Dimensi terowongan ini adalah 1,2 m x 1,2 m x 2,5 m.
Dalam terowongan angin ini kecepatan angin dapat disimulasikan dengan
kecepatan yang bervariasi. Untuk menghasilkan angin yang bertiup dari udara
luar melewatt ruangan terowongan angin maka tekanan dalam ruangan tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
dibuat lebih rendah daripada tekanan udara sekitar. Pengurangan tekanan ini
dengan menggunakan blower yang diatur pada jarak yang bervariasi hingga
mendapatkan kecepatan angin yang diinginkan sesuai yang ditunjukan pada
anemometer.
(a) (b)
(c) (d)
(e)
Gambar 3. 6. Peralatan penunjang pengambilan data: (a) Terowongan Angin,
(b) Blower, (c) Anemometer, (d) Tachometer, (e) Neraca Pegas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
2. Blower
Hembusan angin yang terjadi pada terowongan angin dibuat dengan
menciptakan tekanan yang lebih rendah pada ruangan terowongan terhadap
tekanan udara sekitar. Tekanan yang lebih rendah ini terjadi karena udara yang
berada dalam ruang terowongan disedot keluar menuju udara sekitar sehingga
tekanan yang berada dalam terowongan menjadi lebih rendah dan udara luar
mengalir untuk menyeimbangkan tekanan. Penghisapan udara ini
menggunakan blower yang digerakan oleh motor listrik 5,5 kw yang
ditransmisikan pada poros baling-baling penghisap dengan transmisi puli.
3. Anemometer
Pengaturan kecepatan angin sesuai kebutuhan pengambilan data
menggunakan indikator anemometer. Alat ini berfungsi untuk mengetahui
kecepatan angin. Dalam pengukuran kecepatan angin sesuai dengan data yang
diutuhkan, posisi anemometer diletakan di bagian depan terowongan angin.
Kecepatan angin yang diperoleh ditampilkan dalam bentuk digital pada display
anemometer yang dipakai.
4. Tachometer
Besar kecilnya hembusan angin yang masuk dalam terowongan angin
akan memengaruhi putaran poros kincir angin. Hasil dari pengambilan data
besar kecilnya putaran poros digunakan sebagai variabel dalam pengolahan
data. Putaran poros tersebut diukur dengan menggunakan tachometer. Prinsip
kerja alat ini menggunakan prinsip pantulan cahaya yang diterima oleh sensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
karena perbedaan intensitas yang diakibatkan oleh reflektor. Reflektor ini
dipasang pada sebuah piringan yang terdapat pada alat pembebanan.
5. Neraca Pegas
Dalam pengolahan data diperlukan variabel berupa torsi atau momen
puntir yang diderita poros kincir. Torsi pada kincir dapat diketahui dengan
mengukur beban pengimbang torsi yang dialami kincir. Beban ini diukur
dengan mengguanakan neraca pegas. Neraca pegas terpasang pada sebuah
lengan dengan jarak tertentu dari sumbu putar kincir yang telah ditentukan.
3.5 Variabel Penelitian
Untuk memperoleh rancangan kincir yang mampu bekerja secara maksimal
diperlukan eksperimen dengan variabel pemasangan kincir. Variabel yang
digunaan dalam penelitian yaitu
1. Variasi pembebanan pada kincir angin untuk memperoleh besar torsi
yang dihasilkan.
2. Variasi posisi sudut sudu terhadap arah putar kincir yaitu sebesar 0°, 10°,
dan 20°.
3. Variasi pemasangan dengan atau tanpa moncong pada kincir angin.
4. Variasi kecepatan angin.
Variabel yang diukur dalam penelitian yang didapat dari variasi tersebut
antara lain:
1. Kecepatan angin (ʋ)
2. Angka putaran kincir / poros (n)
3. Gaya pengimbang torsi (F)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
3.6 Parameter Penelitian yang Dihitung
Untuk mendapatkan rancangan terbaik dari variasi kincir angin dalam
penelitian, parameter yang dihitung dan pertimbangan adalah:
1. Daya yang tersedia pada angin (Pin)
2. Daya yang dihasilkan kincir (Pout)
3. Koefisien daya kincir (Cp)
4. Kecepatan ujung sudu (tsr)
3.7 Langkah Pengambilan Data
Pada percobaan dalam penelitian kincir angin ini, data yang diambil adalah
kecepatan angin, kecepatan putar poros kincir angin, besarnya pembebanan pada
kincir. Data-data tersebut diambil dalam waktu yang bersamaan. Tahapan-tahapan
pengambilan data adalah sebagai berikut:
1. Memposisikan neraca pegas dengan tali pengait terhadap sistem
pembebanan.
2. Memposisikan besarnya sudut kemiringan sudu kincir sesuai data yang
diambil dengan pemasangan moncong atau tidak.
3. Menghubungkan kincir angin dengan sistem pembebanan.
4. Pengaturan kecepatan angin dilakukan dengan cara menggeser posisi
blower terhadap bagian belakang terowongan angin.
5. Menghidupkan blower setelah semua peralatan siap.
6. Memposisikan manometer di mulut terowongan angin untuk mengukur
kecepatan angin.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
7. Pengambilan data besar torsi dilakukan dengan pembebanan secara
bertahap pada sistem pembebanan yang akan terbaca pada neraca pegas.
8. Kecepatan putar kincir diambil setiap tahap pembebanan
9. Mengulangi langkah 2 sampai 8 hingga posisi kecepatan angin kelima.
3.8 Langkah Pengolahan Data
Data percobaan yang diperoleh dapat diolah berdasarkan data-data awal
yang tersedia. Langkah pengolahan data tersebut dapat dilakukan dengan cara
sebagai berikut:
1. Perhitungan daya yang tersedia pada angin (Pin) dapat dicari dengan
Persamaan (4) berdasarkan data kecepatan angin (v) dan luasan frontal
kincir.
2. Momen puntir atau Torsi kincir (T) diperoleh dengan Persamaan (7)
berdasarkan data beban yang terbaca pada neraca pegas (F) dan lengan
torsi pada sistem pembebanan (L).
3. Daya yang dihasilkan kincir (Pout) diperoleh berdasarkan data kecepatan
putar kincir (n) dan torsi (T) yang dihasilkan dengan Persamaan (9)
4. Tip speed ratio (tsr) merupakan perbandingan kecepatan ujung sudu
kincir dengan kecepatan angin, diperoleh melalui Persamaan (10)
5. Koefisien daya dari kincir merupakan perbandingan antara daya yang
dihasilkan angin(Pin) dengan daya keluaran kincir (Pout) pada Persamaan
(11).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
BAB IV
PERHITUNGAN DAN ANALISA
BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISA
4.1 Hasil Pengambilan Data.
Pengambilan data percobaan Kincir Angin Tipe Propeler Dua Sudu ini
dilakukan dengan pengelompokan berdasarkan kemiringan sudu kincir angin
terhadap arah putar sudu kincir angin. Kemiringan sudut ini dikondisikan mulai
dari sudut 20°, 10°, dan terakhir 0°. Masing-masing variasi kemiringan sudu
kincir angin ini diuji coba dengan 5 variasi kecepatan angin yang berkisar antara 5
m/s pada posisi blower ke lima sampai dengan kecepatan 7,5 m/s pada saat tidak
ada celah antara blower dan terowongan angin. Dengan penggeseran posisi blower
ini didapat rata-rata penurunan kecepatan angin sebesar 0,75 m/s. Pembebanan
pada kincir diatur dengan kenaikan beban pada neraca pegas sebesar kurang lebih
0,5 Newton per penambahan beban. Pengambilan data beban dinyatakan selesai
jika tidak ada perubahan besarnya beban yang ditunjukan neraca pegas dan atau
pada saat kincir berhenti berputar. Data pembebanan diambil tiap perubahan
posisi blower. Pengambilan data pada setiap posisi kemiringan sudut kincir
terhadap arah putar kincir dilakukan dengan pemaikaian moncong dan dengan
tanpa memakai moncong.
4.1.1 Data Penelitian Kincir Angin Dengan Kemiringan Sudu 20° Terhadap
Arah Putar Kincir.
Pengambilan data ini dibagi menjadi dua macam yaitu dengan pemakain
moncong dan tanpa pemakaian moncong. Kedua data dapat dilihat pada Tabel 4.1
dan Tabel 4.2.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Tabel 4. 1 Hasil pengambilan data posisi kemiringan sudu 20°
terhadap arah putar kincir dengan moncong
No beban Posisi v angin
(m/s) n (rpm) F (N)
1 0
1
7,47 574,40 0
2 1 7,87 529,80 0,7
3 2 7,87 511,53 1,35
4 3 6,58 511,53 1,75
5 4 7,11 483,43 2,35
6 5 6,62 451,47 3,5
7 6 7,28 430,33 3,7
8 7 7,43 419,67 3,95
9 8 7,13 406,27 4,35
10 9 7,25 392,30 4,65
11 10 7,47 347,43 4,95
12 0
2
6,79 554,23 0
13 1 6,77 525,63 0,5
14 2 7,17 486,50 1,1
15 3 6,33 472,87 1,7
16 4 6,67 459,30 2,1
17 5 6,58 441,43 2,55
18 6 6,24 381,23 3,2
19 7 6,40 385,80 3,7
20 8 6,26 354,47 3,95
21 0
3
6,15 463,73 0
22 1 6,50 436,57 0,6
23 2 6,33 425,27 1,05
24 3 6,31 412,43 1,45
25 4 6,59 381,60 1,95
26 5 6,62 366,87 2,35
27 6 6,88 342,23 2,65
28 7 6,29 335,07 2,95
29 8 6,36 301,43 3,25
30 0
4
6,02 437,43 0
31 1 6,19 414,00 0,7
32 2 5,87 394,23 0,15
33 3 6,15 371,87 0,55
34 4 5,55 324,23 1,85
35 5 5,99 312,53 2,35
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tabel 4.1 Hasil pengambilan data posisi kemiringan sudu 20°
terhadap arah putar kincir dengan moncong (lanjutan).
No beban Posisi v angin
(m/s) n (rpm) F (N)
36 0
5
5,66 411,50 0
37 1 5,44 388,50 0,65
38 2 5,52 354,97 1,1
39 3 5,29 335,03 1,55
40 4 5,26 318,67 1,9
41 5 5,65 291,33 2,1
42 6 5,60 245,40 2,35
Tabel 4. 2 Hasil pengambilan data posisi kemiringan sudu 20°
terhadap arah putar kincir tanpa moncong
No beban Posisi v angin
(m/s) n (rpm) F (N)
1 0
1
7,20 573,97 0
2 1 7,27 540,80 0,7
3 2 7,01 530,00 1,15
4 3 7,33 523,53 1,5
5 4 7,19 501,83 2,1
6 5 7,10 464,07 2,75
7 6 7,46 443,20 3,4
8 7 6,89 440,57 3,75
9 8 7,48 407,07 4,05
10 9 6,50 394,20 4,4
11 0
2
7,16 543,20 0
12 1 6,55 519,60 0,45
13 2 6,69 487,77 1
14 3 7,22 469,47 1,45
15 4 6,97 471,30 1,95
16 5 7,01 448,73 2,5
17 6 6,82 426,17 3
18 7 6,72 392,03 3,3
19 8 7,02 362,73 3,7
20 9 6,93 354,77 4
21 0
3
6,26 498,10 0
22 1 6,13 473,83 0,65
23 2 6,27 449,10 1,2
24 3 6,43 416,37 1,8
25 4 6,29 411,33 2,25
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Tabel 4.2 Hasil pengambilan data posisi kemiringan sudu 20°
terhadap arah putar kincir dengan moncong (lanjutan).
No beban Posisi v angin
(m/s) n (rpm) F (N)
26 5
3
6,09 385,53 2,6
27 6 6,67 357,67 2,9
28 7 6,38 334,33 3,35
29 0
4
6,21 446,23 0
30 1 6,00 420,70 0,6
31 2 6,23 388,33 1,2
32 3 6,14 369,40 1,75
33 4 6,33 341,73 2,2
34 5 6,12 306,23 2,55
35 6 6,04 283,53 2,85
36 0
5
5,13 403,60 0
37 1 5,75 384,57 0,5
38 2 5,34 362,97 1
39 3 5,76 327,07 1,5
40 4 5,59 314,07 1,85
41 5 5,49 274,07 2,15
4.1.2 Data Penelitian Kincir Angin Dengan Kemiringan Sudu 10° Terhadap
Arah Putar Kincir.
Data yang diambil dalam posisi kemiringan sudu 10° terhadap arah putar
kincir baik dengan pemakaian moncong maupun tanpa pemakaina moncong dapat
ditampilkan pada Tabel 4.3 dan Tabel 4.4 berikut.
Tabel 4. 3 Hasil pengambilan data posisi kemiringan sudu 10°
terhadap arah putar kincir dengan moncong.
No beban Posisi v angin
(m/s) n (rpm) F (N)
1 0
1
6,86 895,70 0
2 1 6,93 877,20 0,5
3 2 7,31 848,23 1
4 3 7,11 832,80 1,65
5 4 6,56 797,57 1,9
6 5 7,11 789,50 2,3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Tabel 4. 3 Hasil pengambilan data posisi kemiringan sudu 10°
terhadap arah putar kincir dengan moncong (lanjutan).
No beban Posisi v angin
(m/s) n (rpm) F(N)
7 6
1
7,42 753,90 2,75
8 7 6,57 736,80 3,2
9 8 6,87 713,10 3,6
10 9 7,04 696,27 3,85
11 10 7,36 672,73 4,05
12 11 7,42 651,67 4,45
13 12 6,70 569,43 4,91
14 13 7,78 487,77 5,25
15 0
2
6,82 847,83 0
16 1 6,73 820,73 0,55
17 2 6,37 799,40 1,1
18 3 7,25 777,43 1,5
19 4 6,94 747,77 1,95
20 5 7,16 700,80 2,35
21 6 6,95 646,10 3
22 7 6,79 608,07 3,4
23 8 6,28 594,33 3,8
24 9 6,79 547,70 4,1
25 10 6,70 526,00 4,25
26 0
3
6,49 745,47 0
27 1 6,35 729,20 0,45
28 2 5,95 674,57 1,1
29 3 6,17 627,53 1,6
30 4 6,31 622,37 1,95
31 5 5,99 583,33 2,45
32 6 5,78 549,27 2,85
33 7 5,72 521,07 3,05
34 8 5,98 433,90 3,4
35 0
4
5,80 684,83 0
36 1 5,82 647,10 0,55
37 2 5,69 605,57 1,05
38 3 5,71 556,20 1,55
39 4 5,78 530,03 2
40 5 5,21 482,20 2,4
41 6 5,61 392,63 2,9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Tabel 4. 3 Hasil pengambilan data posisi kemiringan sudu 10°
terhadap arah putar kincir dengan moncong (lanjutan).
No beban Posisi v angin
(m/s) n (rpm) F(N)
42 0
5
5,42 637,20 0
43 1 5,24 589,43 0,6
44 2 5,59 537,77 1,15
45 3 5,70 488,03 1,8
46 4 5,47 441,23 2,15
Tabel 4. 4 Hasil pengambilan data posisi kemiringan sudu 10°
terhadap arah putar kincir tanpa moncong.
No beban Posisi v angin
(m/s) n (rpm) F (N)
1 0
1
7,14 882,97 0
2 1 6,95 876,83 0,4
3 2 6,83 844,77 1,05
4 3 6,74 797,60 1,85
5 4 6,92 796,00 2,25
6 5 7,22 763,73 2,7
7 6 7,06 754,13 2,9
8 7 6,91 720,03 3,2
9 8 6,91 696,27 3,5
10 9 6,83 681,73 3,85
11 10 6,89 659,60 4,3
12 11 7,32 598,60 4,6
13 12 7,25 559,20 4,8
14 0
2
6,91 840,77 0
15 1 6,56 808,80 0,7
16 2 6,58 771,33 1,35
17 3 6,55 746,03 1,85
18 4 6,96 707,00 2,3
19 5 7,02 671,40 2,85
20 6 7,11 638,00 3,15
21 7 6,88 618,50 3,35
22 8 6,47 592,07 3,8
23 9 6,81 579,90 4,15
24 10 6,67 491,97 4,35
25 0 3
5,92 733,00 0
26 1 6,20 712,90 0,45
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Tabel 4. 4 Hasil pengambilan data posisi kemiringan sudu 10°
terhadap arah putar kincir tanpa moncong (lanjutan).
No beban Posisi v angin
(m/s) n (rpm) F (N)
27 2
3
6,17 690,10 1
28 3 6,19 642,30 1,55
29 4 6,36 615,93 1,9
30 5 6,35 579,23 2,4
31 6 6,36 535,93 2,9
32 7 6,23 523,10 3
33 8 6,19 401,03 3,45
34 0
4
5,72 685,53 0
35 1 5,93 643,37 0,45
36 2 5,74 604,70 1
37 3 5,62 564,83 1,5
38 4 5,61 518,13 1,85
39 5 5,37 494,93 2,35
40 0
5
5,51 632,87 0
41 1 5,55 599,60 0,5
42 2 5,27 551,10 1,1
43 3 5,50 491,10 1,55
44 4 5,31 424,33 2,05
45 5 5,23 326,57 2,4
4.1.3 Data Penelitian Kincir Angin Dengan Kemiringan Sudu 0° Terhadap
Arah Putar Kincir.
Tabel 4.5 dan Tabel 4.6 menampilkan data yang diambil dalam pengujian
kincir angin dengan posisi kemiringan sudu 0° terhadap arah putar sudu kincir
angin yang divariasikan dengan pemakaian moncong maupun tidak. Kecepatan
angin yang terjadi pada percobaan dengan kemiringan sudu 0° ini mulai dari
posisi blower terdekat dengan kecepatan maksimum 7,43 m/s hingga posisi
blower terjauh dengan kecepatan minimum yang terjadi sebesar 4,97 m/s.
Kecepatan angin yang berfluktuasi tersebut diambil pada posisi kincir dengan
pemasangan moncong maupun tidak.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
Tabel 4. 5 Hasil pengambilan data posisi kemiringan sudu 0°
terhadap arah putar kincir dengan moncong.
No beban Posisi v angin
(m/s) n (rpm) F (N)
1 0
1
6,94 1172,00 0
2 1 7,07 1138,00 0,6
3 2 7,43 1079,00 1,3
4 3 7,25 1050,67 1,6
5 4 7,13 986,60 2,1
6 5 7,16 940,80 2,55
7 6 6,99 875,37 2,85
8 7 6,84 838,90 3,25
9 8 7,06 794,50 3,5
10 9 7,01 724,53 3,9
11 0
2
6,47 1127,67 0
12 1 6,66 1020,33 0,65
13 2 6,48 981,03 1,15
14 3 6,78 905,70 1,7
15 4 6,77 870,07 2
16 5 6,69 818,60 2,45
17 6 7,01 735,33 2,95
18 7 6,63 667,00 3,4
19 0
3
5,99 985,47 0
20 1 5,91 930,40 0,6
21 2 6,07 849,17 1,25
22 3 6,25 815,23 1,6
23 4 6,21 761,27 2,1
24 5 6,14 695,63 2,4
25 6 5,79 702,90 2,6
26 7 5,69 624,87 2,9
27 0
4
5,75 871,97 0
28 1 5,75 823,60 0,7
29 2 5,60 774,57 1,2
30 3 5,78 713,00 1,65
31 4 5,71 642,37 2,05
32 5 5,74 489,17 2,45
33 0
5
5,29 833,40 0
34 1 5,75 783,33 0,5
35 2 5,43 736,20 0,95
36 3 5,50 657,57 1,4
37 4 5,49 546,63 1,9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
Tabel 4. 6 Hasil pengambilan data posisi kemiringan sudu 0°
terhadap arah putar kincir tanpa moncong.
No beban Posisi v angin
(m/s) n (rpm) F (N)
1 0
1
6,91 1146,00 0
2 1 6,57 1117,00 0,55
3 2 6,47 1065,67 1,1
4 3 7,09 1012,33 1,6
5 4 6,54 912,47 2,05
6 5 6,89 898,27 2,4
7 6 7,16 861,57 2,85
8 7 6,86 800,43 3,4
9 8 7,13 725,67 3,65
10 0
2
6,29 1062,67 0
11 1 6,26 1034,33 0,55
12 2 6,76 990,70 1
13 3 6,71 936,13 1,4
14 4 6,77 865,43 1,85
15 5 6,49 843,80 2,1
16 6 6,43 794,80 2,55
17 7 6,61 701,47 2,95
18 8 6,57 600,30 3,3
19 0
3
5,92 912,43 0
20 1 6,10 892,27 0,5
21 2 6,20 855,60 0,9
22 3 6,29 818,53 1,35
23 4 6,18 780,03 1,75
24 5 6,52 730,90 2,15
25 6 6,20 614,87 2,4
26 0
4
5,20 846,53 0
27 1 5,48 824,70 0,4
28 2 5,68 768,90 0,85
29 3 5,64 717,73 1,3
30 4 5,54 661,57 1,75
31 5 5,79 497,53 2,05
32 0
5
5,20 800,93 0
33 1 4,93 767,67 0,35
34 2 5,67 716,40 0,85
35 3 5,23 660,43 1,1
36 4 5,21 599,30 1,55
37 5 4,97 474,80 1,9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
4.2 Proses Pengolahan Data Hasil Pengujian.
Dalam pengolahan data hasil pengujian kincir angin dua sudu ini
menggunakan sampel data pada variasi kemiringan sudut sudu 0° terhadap arah
putaran kincir angin dengan pemakaian moncong pengarah angin. Lebih tepatnya
data Tabel 4.5 pada baris kedelapan pada saat terowongan angin dan blower
dalam posisi rapat.
4.2.1 Perhitungan Daya yang Tersedia Dalam Angin (Pin)
Kincir angin dalam pengujian memiliki diameter 80 cm sehingga luasan
frontal kincir ini dapat ditentukan sebesar:
𝐴 =𝜋
4× 𝐷2
𝐴 =𝜋
4× 0,82
𝐴 = 0,5024 𝑚2
Kecepatan angin yang terjadi pada kondisi ini sebesar 6,86 m/s, maka dengan
Persamaan (5) daya yang tersedia pada angin dapat ditentukan.
𝑃𝑖𝑛 = 0,5 ∙ 𝜌 ∙ 𝐴 ∙ 𝑣3
𝑃𝑖𝑛 = 0,5 ∙ 1,18 ∙ 0,5024 ∙ 6,863
𝑃𝑖𝑛 = 96,46 𝑤𝑎𝑡𝑡
4.2.2 Perhitungan Daya Kincir (Pout )
Sebelum memperoleh besarnya daya yang dihasilkan kincir perlu diketahui
besarnya torsi yang terjadi dan kecepatan sudut pada kincir angin tersebut. Torsi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
didapat dari hasil kali antara beban sebesar 3,25 N yang terjadi pada kincir dengan
jarak lengan 0,1 m pada sistem pembebanan menurut pada data Tabel (4.5)
𝑇 = 𝐹 ∙ 𝑙
𝑇 = 3,25 ∙ 0,1
𝑇 = 0,325 𝑁𝑚
Dalam data Tabel (4.5) angka putaran yang terjadi pada kincir sebesar 838,9 rpm,
maka kecepatan sudut yang dihasilkan sebesar:
𝜔 =2𝜋
60∙ 𝑛
𝜔 =2𝜋
60∙ 838,9
𝜔 = 87,8 𝑟𝑎𝑑/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘
Setelah besarnya kecepatan sudut dan torsi diketahui maka daya yang dihasilkan
kincir dapat dihitung.
𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑇 ∙ 𝜔
𝑃𝑜𝑢𝑡 = 0,325 ∙ 87,8
𝑃𝑜𝑢𝑡 = 28,54 𝑤𝑎𝑡𝑡
4.2.1 Perhitungan Tip Speed Ratio
Perbandingan kecepatan angin sebesar 6,84 dengan kecepatan di ujung sudu
akan menampilkan besar tip speed ratio.
𝑡𝑠𝑟 =𝜋 ∙ 𝐷 ∙ 𝑛
60 ∙ 𝑣
𝑡𝑠𝑟 =𝜋 ∙ 0,8 ∙ 838,9
60 ∙ 6,84
𝑡𝑠𝑟 = 5,15
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
4.2.1 Koefisien Daya Kincir (Cp)
Persentase prestasi kincir angin propeler dua sudu dalam mengkonversi
daya yang disediakan oleh angin dapat diperhitungkan dengan menggunakan
Persamaan (11). Besarnya koefisien daya kincir ini sebesar:
𝐶𝑝 =𝑃𝑜𝑢𝑡𝑃𝑖𝑛
× 100%
𝐶𝑝 =28,54
96,46× 100%
𝐶𝑝 = 29,58%
4.3 Hasil Pengolahan Data Pengujian.
Keseluruhan data yang diperoleh dalam pengujian kincir angin propeler dua
sudu dengan bahan pipa 6 in diolah dalam tabel dengan persamaan menurut
perhitungan yang sesuai untuk mengetahui daya yang dihasilkan kincir angin,
Torsi yang terjadi, perbandingan kecepatan angin dengan kecepatan ujung sudu,
dan koefisien daya kincir menurut variasi data yang diperlukan.
4.3.1 Tabel Hasil Perhitungan Pada Variasi Kemiringan Sudu 20° Dengan
Pemakaian Moncong
Berdasarkan data percobaan yang diperoleh pada Tabel (4.1), hasil
perhitungan dengan variasi kemiringan sudu 20° terhadap arah putar kincir angin
dengan pemasangan moncong dapat dilihat pada Tabel (4.7), Tabel (4.8), Tabel
(4.9), Tabel (4.10), dan Tabel (4.11). Hasil perhitungan yang ditunjukan pada
kelima tabel tersebut dibagi berdasarkan masing-masing variasi posisi blower
sehingga berpengaruh terhadap kecepatan angin.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Tabel 4.7 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 7,28 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° dengan pemasangan moncong.
No v n F Pin Pout Torsi ω
tsr Cp m/s rpm N watt watt Nm rad/s
0 7,47 574,40 0 125,65 0,00 0,00 60,12 3,23 0,00%
1 7,87 529,80 0,7 146,66 3,88 0,07 55,45 2,83 2,65%
2 7,87 511,53 1,35 146,66 7,23 0,14 53,54 2,77 4,93%
3 6,58 511,53 1,75 85,88 9,37 0,18 53,54 3,31 10,91%
4 7,11 483,43 2,35 108,35 11,89 0,24 50,60 2,84 10,97%
5 6,62 451,47 3,5 87,45 16,54 0,35 47,25 3,15 18,91%
6 7,28 430,33 3,7 116,06 16,67 0,37 45,04 2,54 14,36%
7 7,43 419,67 3,95 123,64 17,35 0,40 43,93 2,31 14,03%
8 7,13 406,27 4,35 109,26 18,50 0,44 42,52 2,21 16,93%
9 7,25 392,30 4,65 114,87 19,09 0,47 41,06 2,18 16,62%
10 7,47 347,43 4,95 125,65 18,00 0,50 36,36 1,87 14,33%
Tabel 4. 8 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,58 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° dengan pemasangan moncong.
No v n F Pin Pout Torsi ω
tsr Cp m/s rpm N watt watt Nm rad/s
0 6,79 554,23 0 94,36 0,00 0,00 58,01 3,35 0,00%
1 6,77 525,63 0,5 93,53 2,75 0,05 55,02 3,30 2,94%
2 7,17 486,50 1,1 111,11 5,60 0,11 50,92 2,80 5,04%
3 6,33 472,87 1,7 76,28 8,41 0,17 49,49 3,16 11,03%
4 6,67 459,30 2,1 89,45 10,10 0,21 48,07 2,85 11,29%
5 6,58 441,43 2,55 85,68 11,78 0,26 46,20 2,87 13,75%
6 6,24 381,23 3,2 73,07 12,77 0,32 39,90 2,56 17,48%
7 6,40 385,80 3,7 78,84 14,94 0,37 40,38 2,59 18,95%
8 6,26 354,47 3,95 73,95 14,65 0,40 37,10 2,35 19,82%
Tabel 4. 9 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,45 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° dengan pemasangan moncong.
No v n F Pin Pout Torsi ω
tsr Cp m/s rpm N watt watt Nm rad/s
0 6,15 463,73 0 70,12 0,00 0,00 48,54 3,18 0,00%
1 6,50 436,57 0,6 82,78 2,74 0,06 45,69 2,83 3,31%
2 6,33 425,27 1,05 76,28 4,67 0,11 44,51 2,88 6,13%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Tabel 4. 9 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,45 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° dengan pemasangan moncong (lanjutan).
No v n F Pin Pout Torsi ω
tsr Cp m/s rpm N watt watt Nm rad/s
3 6,31 412,43 1,45 75,73 6,26 0,15 43,17 2,70 8,26%
4 6,59 381,60 1,95 86,27 7,79 0,20 39,94 2,47 9,03%
5 6,62 366,87 2,35 87,26 9,02 0,24 38,40 2,37 10,34%
6 6,88 342,23 2,65 98,17 9,49 0,27 35,82 2,05 9,67%
7 6,29 335,07 2,95 75,02 10,35 0,30 35,07 2,16 13,79%
8 6,36 301,43 3,25 77,37 10,25 0,33 31,55 2,05 13,25%
Tabel 4. 10 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,96 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° dengan pemasangan moncong.
No v n F Pin Pout Torsi ω
tsr Cp m/s rpm N watt watt Nm rad/s
0 6,02 437,43 0 65,76 0,00 0,00 45,78 3,03 0,00%
1 6,19 414,00 0,7 71,49 3,03 0,07 43,33 2,74 4,24%
2 5,87 394,23 0,15 60,97 0,62 0,02 41,26 2,78 1,02%
3 6,15 371,87 0,55 69,95 2,14 0,06 38,92 2,57 3,06%
4 5,55 324,23 1,85 51,39 6,28 0,19 33,94 2,43 12,22%
5 5,99 312,53 2,35 64,62 7,69 0,24 32,71 2,18 11,90%
Tabel 4. 11 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,49 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° dengan pemasangan moncong.
No v n F Pin Pout Torsi ω
tsr Cp m/s rpm N watt watt Nm rad/s
0 5,66 411,50 0 54,66 0,00 0,00 43,07 3,05 0,00%
1 5,44 388,50 0,65 48,53 2,64 0,07 40,66 2,98 5,45%
2 5,52 354,97 1,1 50,56 4,09 0,11 37,15 2,72 8,08%
3 5,29 335,03 1,55 44,50 5,44 0,16 35,07 2,66 12,21%
4 5,26 318,67 1,9 43,87 6,34 0,19 33,35 2,50 14,45%
5 5,65 291,33 2,1 54,22 6,40 0,21 30,49 2,20 11,81%
6 5,60 245,40 2,35 52,94 6,04 0,24 25,69 1,82 11,40%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
4.3.2 Tabel Hasil Perhitungan Pada Variasi Kemiringan Sudu 20° Tanpa
Pemakaian Moncong
Hasil perhitungan unjuk kerja kincir angin pada Tabel (4.12), Tabel (4.13),
Tabel (4.14), Tabel (4.15), dan Tabel (4.16) diperoleh berdasarkan pengambilan
data pada Tabel (4.2)
Tabel 4. 12 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 7,14 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° tanpa pemasangan moncong.
No
v
angin
(m/s)
n (rpm) F
(N)
Pin Pout Torsi ω tsr Cp
watt watt Nm rad/s
0 7,20 573,97 0 112,28 0,00 0 60,08 3,34 0,00%
1 7,27 540,80 0,7 115,83 3,96 0,07 56,60 3,11 3,42%
2 7,01 530,00 1,15 103,84 6,38 0,115 55,47 3,17 6,14%
3 7,33 523,53 1,5 118,72 8,22 0,15 54,80 2,98 6,92%
4 7,19 501,83 2,1 111,81 11,03 0,21 52,53 2,90 9,87%
5 7,10 464,07 2,75 107,89 13,36 0,275 48,57 2,74 12,38%
6 7,46 443,20 3,4 125,15 15,77 0,34 46,39 2,42 12,60%
7 6,89 440,57 3,75 98,60 17,29 0,375 46,11 2,72 17,54%
8 7,48 407,07 4,05 125,90 17,26 0,405 42,61 2,23 13,71%
9 6,50 394,20 4,4 82,78 18,15 0,44 41,26 2,68 21,93%
Tabel 4. 13 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,91 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° tanpa pemasangan moncong.
No
v
angin
(m/s)
n (rpm) F
(N)
Pin Pout Torsi ω tsr Cp
watt watt Nm rad/s
0 7,16 543,20 0 110,42 0,00 0 56,85 3,15 0,00%
1 6,55 519,60 0,45 84,51 2,45 0,045 54,38 3,31 2,90%
2 6,69 487,77 1 90,05 5,11 0,1 51,05 3,11 5,67%
3 7,22 469,47 1,45 113,22 7,12 0,145 49,14 2,77 6,29%
4 6,97 471,30 1,95 101,85 9,62 0,195 49,33 2,85 9,44%
5 7,01 448,73 2,5 103,84 11,74 0,25 46,97 2,71 11,31%
6 6,82 426,17 3 95,41 13,38 0,3 44,61 2,60 14,03%
7 6,72 392,03 3,3 91,27 13,54 0,33 41,03 2,56 14,84%
8 7,02 362,73 3,7 104,28 14,05 0,37 37,97 2,19 13,47%
9 6,93 354,77 4 100,32 14,85 0,4 37,13 1,99 14,81%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
Tabel 4. 14 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,31 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° tanpa pemasangan moncong.
No
v
angin
(m/s)
n (rpm) F
(N)
Pin Pout Torsi ω tsr Cp
watt watt Nm rad/s
0 6,26 498,10 0 73,77 0,00 0 52,13 3,32 0,00%
1 6,13 473,83 0,65 69,27 3,22 0,065 49,59 3,20 4,65%
2 6,27 449,10 1,2 74,30 5,64 0,12 47,01 2,92 7,59%
3 6,43 416,37 1,8 80,14 7,84 0,18 43,58 2,74 9,79%
4 6,29 411,33 2,25 75,02 9,69 0,225 43,05 2,67 12,91%
5 6,09 385,53 2,6 67,92 10,49 0,26 40,35 2,68 15,45%
6 6,67 357,67 2,9 89,45 10,86 0,29 37,44 2,26 12,14%
7 6,38 334,33 3,35 78,28 11,72 0,335 34,99 2,24 14,98%
Tabel 4. 15 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,15 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° tanpa pemasangan moncong.
No
v
angin
(m/s)
n (rpm) F
(N)
Pin Pout Torsi ω tsr Cp
watt watt Nm rad/s
0 6,21 446,23 0 72,02 0,00 0 46,71 3,00 0,00%
1 6,00 420,70 0,6 64,95 2,64 0,06 44,03 2,90 4,07%
2 6,23 388,33 1,2 72,71 4,88 0,12 40,65 2,60 6,71%
3 6,14 369,40 1,75 69,61 6,77 0,175 38,66 2,56 9,72%
4 6,33 341,73 2,2 76,46 7,87 0,22 35,77 2,22 10,29%
5 6,12 306,23 2,55 68,93 8,17 0,255 32,05 2,16 11,86%
6 6,04 283,53 2,85 66,26 8,46 0,285 29,68 1,95 12,77%
Tabel 4. 16 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,51 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 20° tanpa pemasangan moncong.
No
v
angin
(m/s)
n (rpm) F
(N)
Pin Pout Torsi ω tsr Cp
watt watt Nm rad/s
6 6,04 283,53 2,85 66,26 8,46 0,285 29,68 1,95 12,77%
0 5,13 403,60 0 40,70 0,00 0 42,24 3,28 0,00%
1 5,75 384,57 0,5 57,16 2,01 0,05 40,25 2,83 3,52%
2 5,34 362,97 1 45,77 3,80 0,1 37,99 2,83 8,30%
3 5,76 327,07 1,5 57,61 5,13 0,15 34,23 2,33 8,91%
4 5,59 314,07 1,85 52,51 6,08 0,185 32,87 2,38 11,58%
5 5,49 274,07 2,15 49,88 6,17 0,215 28,69 2,06 12,36%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
4.3.3 Tabel Hasil Perhitungan Pada Variasi Kemiringan Sudu 10° Dengan
Pemakaian Moncong
Hasil perhitungan pengujian kincir pada variasi kemiringan sudu 10°
terhadap arah putar sudu kincir angin dengan pemasangan moncong pada Tabel
(4.17), Tabel (4.18), Tabel (4.19), Tabel (4.20), dan Tabel (4.21), diperoleh
berdasarkan data pengujian kincir pada Tabel (4.3).
Tabel 4.17 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 7,07 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° dengan pemasangan moncong.
No
v
angin n F Pin Pout Torsi ω
tsr Cp
m/s rpm N watt watt Nm rad/s
0 6,86 895,70 0 97,10 0,00 0,00 93,75 5,50 0,00%
1 6,93 877,20 0,5 100,11 4,59 0,05 91,81 5,32 4,59%
2 7,31 848,23 1 117,75 8,88 0,10 88,78 4,81 7,54%
3 7,11 832,80 1,65 108,35 14,38 0,17 87,17 5,00 13,27%
4 6,56 797,57 1,9 84,90 15,86 0,19 83,48 5,08 18,68%
5 7,11 789,50 2,3 108,12 19,01 0,23 82,63 4,66 17,58%
6 7,42 753,90 2,75 123,14 21,70 0,28 78,91 4,29 17,62%
7 6,57 736,80 3,2 85,49 24,68 0,32 77,12 4,55 28,87%
8 6,87 713,10 3,6 97,74 26,87 0,36 74,64 4,22 27,49%
9 7,04 696,27 3,85 104,95 28,06 0,39 72,88 4,18 26,73%
10 7,36 672,73 4,05 119,94 28,52 0,41 70,41 3,86 23,78%
11 7,42 651,67 4,45 123,14 30,35 0,45 68,21 3,69 24,65%
12 6,70 569,43 4,91 90,66 29,26 0,49 59,60 3,25 32,28%
13 7,78 487,77 5,25 141,95 26,80 0,53 51,05 2,83 18,88%
Tabel 4.18 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,80 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° dengan pemasangan moncong.
No
v
angin n F Pin Pout Torsi ω
tsr Cp
m/s rpm N watt watt Nm rad/s
0 6,82 847,83 0 95,41 0,00 0,00 88,74 5,23 0,00%
1 6,73 820,73 0,55 91,89 4,72 0,06 85,90 5,16 5,14%
2 6,37 799,40 1,1 77,73 9,20 0,11 83,67 5,24 11,84%
3 7,25 777,43 1,5 114,63 12,21 0,15 81,37 4,49 10,65%
4 6,94 747,77 1,95 100,54 15,26 0,20 78,27 4,50 15,18%
5 7,16 700,80 2,35 110,42 17,24 0,24 73,35 4,07 15,61%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Tabel 4.18 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,80 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° dengan pemasangan moncong (lanjutan).
No
v
angin n F Pin Pout Torsi ω
tsr Cp
m/s rpm N watt watt Nm rad/s
6 6,95 646,10 3 101,19 20,29 0,30 67,63 3,98 20,05%
7 6,79 608,07 3,4 94,36 21,64 0,34 63,64 3,85 22,93%
8 6,28 594,33 3,8 74,48 23,64 0,38 62,21 3,89 31,74%
9 6,79 547,70 4,1 94,16 23,50 0,41 57,33 3,26 24,96%
10 6,70 526,00 4,25 90,66 23,40 0,43 55,05 3,13 25,81%
Tabel 4.19 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,08 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° dengan pemasangan moncong.
No
v
angin n F Pin Pout Torsi ω
tsr Cp
m/s rpm N watt watt Nm rad/s
0 6,49 745,47 0 82,40 0,00 0,00 78,03 4,84 0,00%
1 6,35 729,20 0,45 77,00 3,43 0,05 76,32 4,73 4,46%
2 5,95 674,57 1,1 63,50 7,77 0,11 70,60 4,71 12,23%
3 6,17 627,53 1,6 70,80 10,51 0,16 65,68 4,19 14,84%
4 6,31 622,37 1,95 75,55 12,70 0,20 65,14 4,11 16,81%
5 5,99 583,33 2,45 64,62 14,96 0,25 61,06 3,98 23,15%
6 5,78 549,27 2,85 58,06 16,38 0,29 57,49 4,01 28,22%
7 5,72 521,07 3,05 56,27 16,63 0,31 54,54 3,80 29,56%
8 5,98 433,90 3,4 64,30 15,44 0,34 45,41 3,30 24,01%
Tabel 4.20 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,66 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° dengan pemasangan moncong.
No
v
angin n F Pin Pout Torsi ω
tsr Cp
m/s rpm N watt watt Nm rad/s
0 5,80 684,83 0 58,81 0,00 0,00 71,68 4,96 0,00%
1 5,82 647,10 0,55 59,43 3,73 0,06 67,73 4,64 6,27%
2 5,69 605,57 1,05 55,53 6,66 0,11 63,38 4,49 11,98%
3 5,71 556,20 1,55 55,97 9,02 0,16 58,22 4,17 16,12%
4 5,78 530,03 2 58,21 11,10 0,20 55,48 3,79 19,06%
5 5,21 482,20 2,4 42,63 12,11 0,24 50,47 3,90 28,41%
6 5,61 392,63 2,9 53,22 11,92 0,29 41,10 3,15 22,39%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
Tabel 4.21 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,48 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° dengan pemasangan moncong.
No
v
angin n F Pin Pout Torsi ω
tsr Cp
m/s rpm N watt watt Nm rad/s
0 5,42 637,20 0 47,86 0,00 0,00 66,69 5,02 0,00%
1 5,24 589,43 0,6 43,25 3,70 0,06 61,69 4,80 8,56%
2 5,59 537,77 1,15 52,51 6,47 0,12 56,29 4,03 12,33%
3 5,70 488,03 1,8 55,68 9,19 0,18 51,08 3,54 16,51%
4 5,47 441,23 2,15 49,20 9,93 0,22 46,18 3,36 20,18%
4.3.4 Tabel Hasil Perhitungan Pada Variasi Kemiringan Sudu 10° Tanpa
Pemakaian Moncong.
Hasil perhitungan pengujian kincir pada variasi kemiringan sudu 10°
terhadap arah putar sudu kincir angin tanpa pemasangan moncong pada Tabel
(4.21), Tabel (4.22), Tabel (4.23), Tabel (4.24), dan Tabel (4.25), diperoleh
berdasarkan data pengujian kincir pada Tabel (4.4).
Tabel 4.22 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 7,00 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° tanpa pemasangan moncong.
No
v
angin
(m/s)
n
(rpm)
F
(N)
Pin Pout Torsi ω tsr Cp
watt watt Nm rad/s
0 7,14 882,97 0 109,49 0,00 0 92,42 5,16 0,00%
1 6,95 876,83 0,4 100,98 3,67 0,04 91,78 5,25 3,64%
2 6,83 844,77 1,05 96,04 9,28 0,105 88,42 5,10 9,67%
3 6,74 797,60 1,85 92,09 15,44 0,185 83,48 4,98 16,77%
4 6,92 796,00 2,25 99,67 18,75 0,225 83,31 4,80 18,81%
5 7,22 763,73 2,7 113,45 21,58 0,27 79,94 4,38 19,02%
6 7,06 754,13 2,9 105,85 22,89 0,29 78,93 4,44 21,63%
7 6,91 720,03 3,2 99,46 24,12 0,32 75,36 4,42 24,25%
8 6,91 696,27 3,5 99,46 25,51 0,35 72,88 4,24 25,65%
9 6,83 681,73 3,85 96,04 27,47 0,385 71,35 4,10 28,60%
10 6,89 659,60 4,3 98,38 29,69 0,43 69,04 3,96 30,17%
11 7,32 598,60 4,6 118,23 28,82 0,46 62,65 3,50 24,38%
12 7,25 559,20 4,8 114,87 28,09 0,48 58,53 3,21 24,46%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
Tabel 4.23 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,77 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° tanpa pemasangan moncong.
No
v
angin
(m/s)
n
(rpm)
F
(N)
Pin Pout Torsi ω tsr Cp
watt watt Nm rad/s
0 6,91 840,77 0 99,24 0,00 0 88,00 5,10 0,00%
1 6,56 808,80 0,7 85,10 5,93 0,07 84,65 5,11 6,96%
2 6,58 771,33 1,35 85,88 10,90 0,135 80,73 4,81 12,69%
3 6,55 746,03 1,85 84,71 14,45 0,185 78,08 4,78 17,05%
4 6,96 707,00 2,3 101,41 17,02 0,23 74,00 4,25 16,78%
5 7,02 671,40 2,85 104,28 20,03 0,285 70,27 4,08 19,21%
6 7,11 638,00 3,15 108,35 21,03 0,315 66,78 3,76 19,41%
7 6,88 618,50 3,35 98,17 21,69 0,335 64,74 3,79 22,09%
8 6,47 592,07 3,8 81,45 23,55 0,38 61,97 3,91 28,91%
9 6,81 579,90 4,15 95,20 25,19 0,415 60,70 3,40 26,46%
10 6,67 491,97 4,35 89,45 22,40 0,435 51,49 2,65 25,04%
Tabel 4.24 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,22 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° tanpa pemasangan moncong.
No
v
angin
(m/s)
n
(rpm)
F
(N)
Pin Pout Torsi ω tsr Cp
watt watt Nm rad/s
0 5,92 733,00 0 62,38 0,00 0 76,72 5,17 0,00%
1 6,20 712,90 0,45 71,67 3,36 0,045 74,62 4,81 4,69%
2 6,17 690,10 1 70,63 7,22 0,1 72,23 4,75 10,23%
3 6,19 642,30 1,55 71,32 10,42 0,155 67,23 4,33 14,61%
4 6,36 615,93 1,9 77,55 12,25 0,19 64,47 4,04 15,80%
5 6,35 579,23 2,4 77,18 14,55 0,24 60,63 3,78 18,85%
6 6,36 535,93 2,9 77,55 16,27 0,29 56,09 3,63 20,98%
7 6,23 523,10 3 72,71 16,43 0,3 54,75 3,43 22,59%
8 6,19 401,03 3,45 71,32 14,48 0,345 41,97 2,52 20,30%
Tabel 4.25 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,66 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° tanpa pemasangan moncong.
No
v
angin
(m/s)
n
(rpm)
F
(N)
Pin Pout Torsi ω tsr Cp
watt watt Nm rad/s
0 5,72 685,53 0 56,27 0,00 0 71,75 4,96 0,00%
1 5,93 643,37 0,45 62,86 3,03 0,045 67,34 4,44 4,82%
2 5,74 604,70 1 56,86 6,33 0,1 63,29 4,41 11,13%
3 5,62 564,83 1,5 53,36 8,87 0,15 59,12 4,23 16,62%
4 5,61 518,13 1,85 53,08 10,03 0,185 54,23 3,89 18,90%
5 5,37 494,93 2,35 46,55 12,17 0,235 51,80 3,87 26,15%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
Tabel 4.26 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,39 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 10° tanpa pemasangan moncong.
No
v
angin
(m/s)
n
(rpm)
F
(N)
Pin Pout Torsi ω tsr Cp
watt watt Nm rad/s
0 5,51 632,87 0 50,43 0,00 0 66,24 4,79 0,00%
1 5,55 599,60 0,5 51,39 3,14 0,05 62,76 4,47 6,11%
2 5,27 551,10 1,1 44,12 6,34 0,11 57,68 4,38 14,38%
3 5,50 491,10 1,55 50,02 7,97 0,155 51,40 3,64 15,93%
4 5,31 424,33 2,05 45,00 9,10 0,205 44,41 3,25 20,23%
5 5,23 326,57 2,4 43,12 8,20 0,24 34,18 2,47 19,02%
4.3.5 Tabel Hasil Perhitungan Pada Variasi Kemiringan Sudu 0° Dengan
Pemakaian Moncong.
Hasil perhitungan pengujian kincir pada variasi kemiringan sudu 0° dengan
pemasangan moncong pada Tabel (4.26), Tabel (4.27), Tabel (4.28), Tabel (4.29),
dan Tabel (4.30), diperoleh berdasarkan data pengujian kincir pada Tabel (4.5).
hasil perhitungan kelima tabel tersebut dibuat berdasarkan variasi dari posisi jarak
blower terhadap mulut terowongan angin, sehingga diperoleh variasi kecepatan
angin.
Tabel 4.27 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 7,09 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° dengan pemasangan moncong.
No
v
angin n (rpm) F Pin Pout Torsi ω
tsr Cp
m/s N watt watt Nm rad/s
0 6,94 1172,00 0 100,54 0,00 0,00 122,67 7,05 0,00%
1 7,07 1138,00 0,6 106,53 7,15 0,06 119,11 6,73 6,71%
2 7,43 1079,00 1,3 123,39 14,68 0,13 112,94 6,07 11,90%
3 7,25 1050,67 1,6 114,63 17,60 0,16 109,97 6,05 15,35%
4 7,13 986,60 2,1 109,26 21,69 0,21 103,26 5,81 19,85%
5 7,16 940,80 2,55 110,65 25,11 0,26 98,47 5,46 22,69%
6 6,99 875,37 2,85 102,95 26,11 0,29 91,62 5,29 25,36%
7 6,84 838,90 3,25 96,46 28,54 0,33 87,80 5,15 29,58%
8 7,06 794,50 3,5 106,08 29,11 0,35 83,16 4,70 27,44%
9 7,01 724,53 3,9 103,62 29,58 0,39 75,83 4,46 28,54%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Tabel 4.28 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,68 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° dengan pemasangan moncong.
No
v
angin n (rpm) F Pin Pout Torsi ω
tsr Cp
m/s N watt watt Nm rad/s
0 6,47 1127,67 0 81,45 0,00 0,00 118,03 6,96 0,00%
1 6,66 1020,33 0,65 88,85 6,94 0,07 106,79 6,50 7,81%
2 6,48 981,03 1,15 82,02 11,81 0,12 102,68 6,39 14,40%
3 6,78 905,70 1,7 93,95 16,12 0,17 94,80 5,62 17,15%
4 6,77 870,07 2 93,53 18,21 0,20 91,07 5,32 19,47%
5 6,69 818,60 2,45 90,26 20,99 0,25 85,68 5,15 23,26%
6 7,01 735,33 2,95 103,84 22,70 0,30 76,96 4,28 21,87%
7 6,63 667,00 3,4 87,65 23,74 0,34 69,81 4,31 27,08%
Tabel 4.29 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,0 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° dengan pemasangan moncong.
No
v
angin n
(rpm)
F Pin Pout Torsi ω tsr Cp
m/s N watt watt Nm rad/s
0 5,99 985,47 0 64,62 0,00 0,00 103,15 6,85 0,00%
1 5,91 930,40 0,6 62,22 5,84 0,06 97,38 6,64 9,39%
2 6,07 849,17 1,25 67,42 11,11 0,13 88,88 5,86 16,48%
3 6,25 815,23 1,6 73,42 13,65 0,16 85,33 5,44 18,60%
4 6,21 761,27 2,1 72,19 16,73 0,21 79,68 5,12 23,18%
5 6,14 695,63 2,4 69,61 17,47 0,24 72,81 4,84 25,10%
6 5,79 702,90 2,6 58,36 19,13 0,26 73,57 5,07 32,78%
7 5,69 624,87 2,9 55,53 18,97 0,29 65,40 4,57 34,16%
Tabel 4.30 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,72 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° dengan pemasangan moncong.
No
v
angin n
(rpm)
F Pin Pout Torsi ω tsr Cp
m/s N watt watt Nm rad/s
0 5,75 871,97 0 57,31 0,00 0,00 91,27 6,32 0,00%
1 5,75 823,60 0,7 57,16 6,03 0,07 86,20 6,01 10,56%
2 5,60 774,57 1,2 52,94 9,73 0,12 81,07 5,83 18,38%
3 5,78 713,00 1,65 58,06 12,31 0,17 74,63 5,07 21,21%
4 5,71 642,37 2,05 56,12 13,78 0,21 67,23 4,78 24,56%
5 5,74 489,17 2,45 56,86 12,54 0,25 51,20 3,30 22,06%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Tabel 4. 31 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,49 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° dengan pemasangan moncong.
No
v
angin n
(rpm)
F Pin Pout Torsi ω tsr Cp
m/s N watt watt Nm rad/s
0 5,29 833,40 0 44,50 0,00 0,00 87,23 6,88 0,00%
1 5,75 783,33 0,5 57,16 4,10 0,05 81,99 5,66 7,17%
2 5,43 736,20 0,95 48,26 7,32 0,10 77,06 5,95 15,17%
3 5,50 657,57 1,4 50,02 9,64 0,14 68,83 4,97 19,27%
4 5,49 546,63 1,9 49,74 10,87 0,19 57,21 4,25 21,85%
4.3.6 Tabel Hasil Perhitungan Pada Variasi Kemiringan Sudu 0° Tanpa
Pemakaian Moncong.
Hasil perhitungan pengujian pada Tabel (4.31), Tabel (4.32), Tabel (4.33),
Tabel (4.34), dan Tabel (4.35), diperoleh berdasarkan data pengujian kincir pada
Tabel (4.6).
Tabel 4.32 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,84 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° tanpa pemasangan moncong.
No
v
angin
(m/s)
n (rpm) F
(N)
Pin Pout Torsi ω tsr Cp
watt watt Nm rad/s
0 6,91 1146,00 0 99,46 0,00 0 119,95 6,94 0,00%
1 6,57 1117,00 0,55 85,49 6,43 0,055 116,91 7,02 7,52%
2 6,47 1065,67 1,1 81,45 12,27 0,11 111,54 6,83 15,06%
3 7,09 1012,33 1,6 107,21 16,95 0,16 105,96 6,00 15,81%
4 6,54 912,47 2,05 84,13 19,58 0,205 95,50 5,82 23,27%
5 6,89 898,27 2,4 98,60 22,56 0,24 94,02 5,41 22,89%
6 7,16 861,57 2,85 110,65 25,70 0,285 90,18 5,06 23,23%
7 6,86 800,43 3,4 97,10 28,48 0,34 83,78 4,82 29,34%
8 7,13 725,67 3,65 109,03 27,72 0,365 75,95 4,16 25,43%
Tabel 4.33 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,54 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° tanpa pemasangan moncong.
No
v
angin
(m/s)
n (rpm) F
(N)
Pin Pout Torsi ω tsr Cp
watt watt Nm rad/s
0 6,29 1062,67 0 74,84 0,00 0 111,23 7,03 0,00%
1 6,26 1034,33 0,55 73,95 5,95 0,055 108,26 6,89 8,05%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Tabel 4.33 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,54 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° tanpa pemasangan moncong (lanjutan).
No
v
angin
(m/s)
n (rpm) F
(N)
Pin Pout Torsi ω tsr Cp
watt watt Nm rad/s
2 6,76 990,70 1 93,12 10,37 0,1 103,69 6,10 11,14%
3 6,71 936,13 1,4 90,87 13,72 0,14 97,98 5,88 15,10%
4 6,77 865,43 1,85 93,53 16,76 0,185 90,58 5,32 17,92%
5 6,49 843,80 2,1 82,40 18,55 0,21 88,32 5,41 22,51%
6 6,43 794,80 2,55 80,14 21,21 0,255 83,19 5,18 26,47%
7 6,61 701,47 2,95 87,06 21,66 0,295 73,42 4,45 24,88%
8 6,57 600,30 3,3 85,49 20,73 0,33 62,83 3,63 24,25%
Tabel 4.34 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 6,20 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° tanpa pemasangan moncong.
No
v
angin
(m/s)
n (rpm) F
(N)
Pin Pout Torsi ω tsr Cp
watt watt Nm rad/s
0 5,92 912,43 0 62,54 0,00 0 95,50 6,43 0,00%
1 6,10 892,27 0,5 68,42 4,67 0,05 93,39 6,11 6,82%
2 6,20 855,60 0,9 71,67 8,06 0,09 89,55 5,78 11,25%
3 6,29 818,53 1,35 74,84 11,57 0,135 85,67 5,38 15,45%
4 6,18 780,03 1,75 71,15 14,29 0,175 81,64 5,22 20,08%
5 6,52 730,90 2,15 83,36 16,45 0,215 76,50 4,68 19,73%
6 6,20 614,87 2,4 71,84 15,45 0,24 64,36 4,13 21,50%
Tabel 4.35 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,55 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° tanpa pemasangan moncong.
No
v
angin
(m/s)
n (rpm) F
(N)
Pin Pout Torsi ω tsr Cp
watt watt Nm rad/s
0 5,20 846,53 0 42,26 0,00 0 88,60 6,79 0,00%
1 5,48 824,70 0,4 49,47 3,45 0,04 86,32 6,35 6,98%
2 5,68 768,90 0,85 55,09 6,84 0,085 80,48 5,62 12,42%
3 5,64 717,73 1,3 53,94 9,77 0,13 75,12 5,39 18,11%
4 5,54 661,57 1,75 51,25 12,12 0,175 69,24 4,89 23,64%
5 5,79 497,53 2,05 58,51 10,68 0,205 52,08 3,30 18,25%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Tabel 4.36 Hasil perhitungan untuk kecepatan angin 5,20 m/s pada variasi
kemiringan sudut sudu 0° tanpa pemasangan moncong.
No
v
angin
(m/s)
n (rpm) F
(N)
Pin Pout Torsi ω tsr Cp
watt watt Nm rad/s
0 5,20 800,93 0 42,26 0,00 0 83,83 6,46 0,00%
1 4,93 767,67 0,35 36,01 2,81 0,035 80,35 6,57 7,81%
2 5,67 716,40 0,85 54,95 6,37 0,085 74,98 5,38 11,60%
3 5,23 660,43 1,1 43,12 7,60 0,11 69,13 5,29 17,63%
4 5,21 599,30 1,55 42,63 9,72 0,155 62,73 4,73 22,81%
5 4,97 474,80 1,9 36,89 9,44 0,19 49,70 4,12 25,59%
4.4 Grafik Hasil Pengolahan Data Pengujian.
Tampilan grafik hasil pengolahan data bertujuan untuk menampilkan
hubungan antara Gaya (F) dengan kecepatan putar kincir (n), Daya yang
dihasilkan kincir (Pout) dengan kecepatan putar kincir (n), tip speed ratio (tsr)
dengan koefisien daya kincir (Cp). Hubungan antar variabel tersebut
dibandingkan dengan setiap masing masing posisi kincir angin berdasarkan
kemiringan sudut sudu terhadap arah putar kincir dan dengan pemasangan
moncong atau tidak. Dengan perbandingan masing-masing posisi kincir ini dapat
diketahui pengaturan posisi kincir angin tipe propeler berbahan pipa yang paling
efektif.
4.4.1 Variasi Sudut Sudu 20° Terhadap Arah Putar Kincir
Data pada grafik berikut diambil berdasarkan hasil perhitungan dan data
yang tersedia pada Tabel (4.7), Tabel (4.8), Tabel (4.9), Tabel (4.10), dan Tabel
(4.11) untuk data kincir angin yang menggunakan moncong. Grafik untuk
menampilkan hasil perhitungan kincir angin tanpa moncong ditunjukan pada
Tabel (4.12), Tabel (4.13), Tabel (4.14), Tabel (4.15), dan Tabel (4.16).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Gambar 4. 1 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan
kecepatan putar kincir (n) pada variasi kemiringan sudu 20° terhadap
arah putar kincir dengan pemakaian moncong.
Gambar 4. 2 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan
kecepatan putar kincir (n) pada variasi kemiringan sudu 20° terhadap
arah putar kincir tanpa pemakaian moncong.
0
100
200
300
400
500
600
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Kec
epat
an p
uta
r kin
cir,
n(r
pm
)
Torsi kincir, T (Nm)
0
100
200
300
400
500
600
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
kec
epat
an p
uta
r kin
cir,
n(r
pm
)
Torsi kincir, T (Nm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
Gambar 4. 3 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan daya
yang dihasilkan kincir (Pout) pada variasi kemiringan sudu 20°
terhadap arah putar kincir dengan pemakaian moncong.
Gambar 4. 4 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan daya
yang dihasilkan kincir (Pout) pada variasi kemiringan sudu 20°
terhadap arah putar kincir tanpa pemakaian moncong.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Day
a kel
uar
an k
inci
r, P
ou
t(w
att)
Torsi kincir, T (Nm)
V =5,49 m/s
0
5
10
15
20
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Day
a kel
uar
an k
inci
r, P
ou
t (w
att)
Torsi kincir, T (Nm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Hubungan torsi dengan kecepatan putar yang dihasilkan kincir yang
ditampilkan grafik pada Gambar (4.1) dan Gambar (4.2) menunjukan pengaruh
kecepatan angin dan pembebanan terhadap besarnya kecepatan putar kincir angin.
Pada kondisi kincir berputar tanpa beban dan kecepatan angin maksimal, putaran
yang dihasilkan adalah 574,40 rpm dengan pemasangan moncong dan 573,97 rpm
tanpa pemasangan moncong. Pada kecepatan angin maksimal ini, torsi maksimal
yang dihasilkan kincir sebesar 0,5 Nm dengan kecepatan putar 347,43 rpm dengan
pemasangan moncong. Uji coba kincir tanpa pemasangan moncong, torsi
maksimal yang dihasilkan kincir sebesar 0,44 Nm dengan kecepatan putar 394,2
rpm.
Pada variasi kecepatan angin yang terkecil, torsi maksimal yang dihasilkan
kincir angin dengan pemakaian moncong sebesar 0,24 pada kecepatan putar 245,4
rpm. Pada kondisi tanpa pemasangan moncong, torsi maksimal yang dihasilkan
sebesar 0,215 pada kecepatan putar 274,07 rpm.
Daya angin yang mampu dikonversi oleh kincir angin pada kecepatan
maksimal yang ditunjukan grafik pada Gambar (4.3) dan Gambar (4.4) sebesar
19,9 watt dengan pemasangan sudu dan 18,5 watt tanpa pemasangan sudu.
Semakin kecil kecepatan angin maka daya keluaran kincir semakin kecil, hal ini
disebabkan karena daya yang tersedia pada angin yang semakin mengecil ketika
kecepatannya menurun.
Kincir angin dengan pemasangan moncong menghasilkan koefisien daya
terbesar yaitu 14,1% pada tip speed ratio 1,75 menurut grafik pada Gambar (4.5).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Koefisien daya kincir tanpa pemakaian moncong sebesar tip speed ratio 13,1%
pada 2,4. Pada variasi kemiringan sudu 20° terhadap arah putar kincir,
penambahan moncong memberikan selisih koefisien daya sebesar 2,51%.
Pemasangan moncong dalam uji coba pengambilan data ini membantu
mengarahkan agin yang menuju kincir menuju sudu kincirnya.
Gambar 4. 5 Grafik perbandingan koefisien daya kincir dengan tip speed ratio
pada variasi sudut kemiringan sudu 20° terhadap arah putar kincir.
4.4.2 Variasi Sudut Sudu 10° Terhadap Arah Putar Kincir
Penyajian hasil perhitungan dalam bentuk grafik untuk variasi kemiringan
sudu 10° terhadap arah putar kincir dengan pemakaian moncong diambil
berdasarkan hasil perhitungan pada Tabel (4.17), Tabel (4.18) Tabel (4.19), Tabel
(4.20), dan Tabel (4.21). Grafik untuk posisi tanpa pemakaian moncong
ditampilkan berdasarkan hasil perhitungan pada Tabel (4.22), Tabel (4.23) Tabel
(4.24), Tabel (4.25), dan Tabel (4.26).
0
5
10
15
20
25
0 1 2 3 4
Ko
efis
ien d
aya
kin
cir,
Cp
(%
)
tip speed ratio, tsr
Dengan Moncong
Tanpa Moncong
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
Gambar 4. 6 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan
kecepatan putar kincir (n) pada variasi kemiringan sudu 10°
terhadap arah putar kincir dengan pemakain moncong.
Gambar 4. 7 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan
kecepatan putar kincir (n) pada variasi kemiringan sudu 10°
terhadap arah putar kincir tanpa pemakain moncong.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Kec
epat
an p
uta
r kin
cir,
n(r
pm
)
Torsi kincir, T (Nm)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Kec
epat
an p
uta
r kin
cir,
n(r
pm
)
Torsi kincir, T (Nm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
Gambar 4. 8 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan daya
yang dihasilkan kincir (Pout) pada variasi kemiringan sudu 10°
terhadap arah putar kincir dengan pemakaian moncong.
Gambar 4. 9 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan daya
yang dihasilkan kincir (Pout) pada variasi kemiringan sudu 10°
terhadap arah putar kincir tanpa pemakaian moncong.
0
5
10
15
20
25
30
35
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Day
a kel
uar
an k
inci
r P
ou
t(w
att)
Torsi kincir, T (Nm)
V =5,66 m/s
0
5
10
15
20
25
30
35
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Day
a kel
uar
an k
inci
r, P
ou
t(w
att)
Torsi kincir, T (Nm)
V =6,22 m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
Pada posisi sudu dengan kemiringan yang telah dikurangi menjadi 10°
terhadap arah putar kincir, terjadi penambahan kecepatan putar. Pada kondisi
tanpa beban kecepatan putar menjadi 882,97 rpm tanpa pemasangan moncong dan
895,70 rpm dengan pemasangan moncong. Peningkatan kecepatan putar ini
merupakan pengaruh aerodinamika posisi sudu kincir yang bergerak terhadap arah
putarnya. Posisi kemiringan sudu yang lebih kecil mengurangi gaya hambat ketika
sudu itu bergerak menuju arah putarnya. Pengaruh penurunan kecepatan angin
terhadap kecepatan putar kincir seperti yang ditampilkan pada grafik dalam
Gambar (4.6) dan Gambar (4.7) adalah semakin menurunnya kecepatan putar
kincir.
Torsi yang mampu diberikan kincir pada saat kecepatan angin maksimal
meningkat jika dibanding posisi kemiringan sudu 20° yaitu sebesar 0,53 Nm
dengan pemasangan moncong dan 0,48 Nm tanpa pemasangan moncong. Pada
saat kecepatan angin dalam posisi minimal, torsi yang dihasilkan kincir pada
kemiringan sudut ini menjadi lebih kecil daripada kincir dengan posisi kemiringan
sudut 20° terhadap arah putar kincir.
Daya yang dihasilkan kincir angin dengan posisi kemiringan sudu 10°
meningkat jika dibandingkan kincir dengan kemiringan sudu 20°. Pada grafik
Gambar (4.8) dan Gambar (4.9) menunjukan daya yang dihasilkan kincir pada
kecepatan angin maksimal sebesar 30,35 watt dengan pemasangan moncong dan
29,69 watt tanpa pemasangan moncong. Pada kecepatan angin terendah pun daya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
keluaran yang dihasilkan kincir pada kemiringan sudut ini juga lebih besar
dibanding pada saat posisi kemiringan sudu 20°.
Gambar 4. 10 Grafik perbandingan koefisien daya kincir dengan tip speed ratio
pada variasi sudut kemiringan sudu 10° terhadap arah putar kincir.
Koefisien daya variasi kincir ini dengan pemasangan moncong mencapai
25% pada tip speed ratio 3,2. Pada kondisi tanpa pemasangan moncong, koefisien
dayanya turun 2,04% menjadi 24% pada tip speed ratio 3,4.
4.4.3 Variasi Sudut Sudu 0° Terhadap Arah Putar Kincir
Grafik yang disajikan berikut diambil berdasarkan hasil perhitungan pada
Tabel (4.27), Tabel (4.28) Tabel (4.29), Tabel (4.30), dan Tabel (4.31) untuk
variasi kincir data kincir dengan pemakaian moncong. Pada saat dikondisikan
dalam posisi tanpa pemakaian moncong, grafik ditampilkan berdasarkan hasil
perhitungan pada Tabel (4.32), Tabel (4.33) Tabel (4.34), Tabel (4.35), dan Tabel
(4.36).
0
5
10
15
20
25
30
35
0 1 2 3 4 5 6
Ko
efis
ien d
aya
kin
cir,
Cp
(%)
tip speed ratio, tsr
Dengan
Moncong
Tanpa
Moncong
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
Gambar 4. 11 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan
kecepatan putar kincir (n) pada variasi kemiringan sudu 0°
terhadap arah putar kincir dengan pemasangan moncong.
Gambar 4. 12 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan
kecepatan putar kincir (n) pada variasi kemiringan sudu 0°
terhadap arah putar kincir tanpa pemasangan moncong.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
kec
epat
an p
uta
r kin
cir,
n(r
pm
)
Torsi kincir, T (Nm)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40
Kec
epat
an p
uta
r kin
cir,
n (
rpm
)
Torsi kincir, T (Nm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
Gambar 4. 13 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan
daya yang dihasilkan kincir (Pout) pada variasi kemiringan sudu 0°
terhadap arah putar kincir dengan pemasangan moncong.
Gambar 4. 14 Grafik hubungan antara torsi (T) yang dihasilkan kincir dengan
daya yang dihasilkan kincir (Pout) pada variasi kemiringan sudu 0°
terhadap arah putar kincir tanpa pemasangan moncong.
0
5
10
15
20
25
30
35
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Day
a kel
uar
an k
inci
r, P
ou
t(w
att)
Torsi kincir, T (Nm)
V =5,49 m/s
0
5
10
15
20
25
30
0 0,1 0,2 0,3 0,4
Day
a kel
uar
an k
inci
r, P
ou
t(W
att)
Torsi kincir, T (Nm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Dengan posisi kemiringan sudu 0°, torsi yang mampu dihasilkan kincir
angin pada kecepatan angin maksimal yaitu sebesar 0,39 Nm dengan pemasangan
moncong dan 0,365 Nm tanpa pemasangan moncong. Angka ini lebih kecil jika
dibandingkan dengan posisi kemiringan sudu kincir 20° dan 10°. Momen puntir
yang lebih kecil dibanding posisi kemiringan sudu lainnya dalam percobaan
dengan posisi ini disebabkan berdasar analisa hembusan angin yang mendorong
bilah-bilah kincir memerlukan gaya yang lebih besar untuk menggerakan bilah ini
ke arah putar karena kemiringan yang kecil.
Kecepatan putar kincir dengan posisi kemiringan sudu 0° lebih besar
dibanding posisi kemiringan sudu kincir 20° dan 10° dalam keseluruhan variasi
kecepatan angin yang diujicobakan. Posisi kemiringan sudu yang semakin kecil
terhadap arah putar kincir berpengaruh terhadap gaya hambat terhadap arah
pergerakan bilah kincir ke arah putarnya.
Daya keluaran maksimal yang dihasilkan kincir pada posisi ini sebesar
29,58 watt dengan pemasangan moncong dan 28,48 watt dengan kecepatan angin
maksimal. Garfik pada Gambar (4.13) dan Gambar (4.14) menunjukan pengaruh
kecepatan angin terhadap daya keluaran kincir. Semakin kecil kecepatan angin
berakibat daya yang tersedia pada angin itu semakin kecil dan daya yang
dikonversi oleh kincir sebanding dengan daya yang tersedia pada angin tersebut.
Pemasangan moncong sebagai pengarah angin pada posisi sudu 0°
memberikan koefisien daya 4,57% lebih besar dibanding tanpa pemasangan
moncong. Perbandingan koefisien daya dengan tip speed ratio pada posisi ini
adalah yang terbesar dibanding dengan posisi kemiringan sudu 20° dan 10°.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
Berdasarkan koefisien daya yang ditunjukan grafik pada Gambar (4.15), daya
yang tersedia pada angin yang dikonversi oleh kincir dengan posisi kemiringan
sudu 0° lebih banyak dibading posisi sudu yang lain dalam percobaan.
Gambar 4. 15 Grafik perbandingan koefisien daya kincir dengan tip speed ratio
pada variasi sudut kemiringan sudu 0° terhadap arah putar kincir.
4.4.4 Analisa Grafik Pada Setiap Variasi Kincir Angin
Masing-masing hasil perhitungan pada setiap variasi kemiringan sudu kincir
terhadap arah putarnya ditampilakan dalam satu grafik untuk mengetahui prestasi
dari setiap variasi. Bagian yang ditampilkan berdasarkan kondisi kincir dengan
kecepatan angin maksimal. Rata-rata kecepatan angin maksimal dalam pengujian
kincir ini sebesar 7,09 m/s. Dengan perbandingan ini dapat diketahui karakteristik
kincir angin berdasarkan posisi kemiringan sudu terhadap arah putar kincir tipe
propeler.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Ko
efis
ien
day
a kin
cir.
Cp
(%)
tip speed ratio, tsr
Dengan
Moncong
Tanpa
Moncong
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Gambar 4.16 Grafik hubungan torsi dan kecepatan putar masing-masing variasi
kincir pada kecepatan angin maksimal (7,09 m/s).
Grafik pada Gambar (4.16) menunjukan kecepatan putar kincir terbesar
pada kecepatan angin maksimal terjadi pada variasi kemiringan sudu kincir 0°.
Torsi terbesar terjadi pada variasi kincir dengan kemiringan sudu 10°, sedangkan
torsi terkecil terjadi saat kemiringan sudu 0°. Besar torsi ditentukan dengan
pembebanan dalam perangkat pengereman pada saat kincir berputar. Pada variasi
kincir dengan kemiringan sudu 0° dapat diamati garis yang merupakan hubungan
antara kecepatan putar dengan torsi kincir lebih merosot tajam setiap penambahan
pembebanan per 0,1 N. Keadaan ini berbeda dengan garis grafik pada variasi
kemiringan sudu 20°, dimana penurunan kecepatan terhadap torsi tidak begitu
tajam. Dengan grafik tersebut dapat dianalisa bahwa kincir dengan kemiringan
sudu 0° torsi yang mampu dihasilkan kincir lebih kecil dibanding kemiringan
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Kec
epat
an p
uta
r kin
cir
,n(r
pm
)
Torsi kincir, T (Nm)
dengan
moncong
tanpa
moncong
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
sudu yang lebih besar, tetapi kecepatan putar kincir yang dihasilkan paling besar
daripada variasi lainnya.
Gambar 4. 17 Grafik hubungan torsi dan daya kincir masing-masing variasi kincir
pada kecepatan angin maksimal (7,09 m/s).
Gambar 4. 18 Grafik perbandingan koefisien daya kincir pada setiap variasi
kemiringan sudu.
0
5
10
15
20
25
30
35
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Day
a kel
uar
an k
inci
r, P
ou
t(w
att)
Torsi kincir, T (Nm)
dengan
moncong
tanpa moncong
sudut 10°
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Koef
isie
n d
aya
kin
cir,
Cp
(%)
tip speed ratio, tsr
Dengan
moncong
tanpa
moncong
sudut 20°
sudut 10°
sudut 0°
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Kecepatan angin berpengaruh terhadap daya yang tersedia pada angin.
Grafik dalam Gambar (4.17) menunjukan kincir dengan kemiringan sudu 0° lebih
besar dalam menghasilkan daya keluaran yang dikonversi dari energi angin
daripada kedua variasi lainnya.
Kincir dengan kemiringan sudu 0° menduduki koefisien daya tertinggi
dalam hasil pengambilan data dengan 3 variasi kemiringan sudut. Daya yang
tersedia pada angin dapat dikonversi sebesar 26% pada tip speed ratio 4,25 seperti
yang tertera pada Gambar (4.18).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
BAB V
KESIMPULAN
BAB V KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
Semua proses yang melibatkan pengambilan data dengan pengujicobaan
kincir angin tipe propeler dua sudu dan dilanjutkan dengan analisa melalui
perhitungan maupun grafis dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Telah dibuat kincir angin tipe propeller berbahan pipa 6 in dengan
diameter sapuan 0,8 meter.
2. Telah diperoleh data karakteristik kincir angin dengan grafik
hubungan koefisien daya (Cp) dan tip speed ratio (tsr).
3. Daya maksimal yang dihasilkan kincir dengan variasi kemiringan
sudu 0° sebesar 29,6 watt pada kecepatan angin 7,01 m/s dengan
koefisien daya maksimal 26% pada tsr 4,25. Besarnya koefisien daya
maksimal bertambah 4,6% dengan pemasangan moncong.
4. Daya maksimal yang dihasilkan kincir dengan variasi kemiringan
sudu 10° sebesar 30,35 watt pada kecepatan angin 7,1 m/s dengan
koefisien daya maksimal 24% pada tsr 3,4. Besarnya koefisien daya
maksimal bertambah 2,1% dengan pemasangan moncong.
5. Daya maksimal yang dihasilkan kincir dengan variasi kemiringan
sudu 20° sebesar 19,09 watt pada kecepatan angin 7,3 m/s dengan
koefisien daya maksimal 14,1% pada tsr 1,75. Besarnya koefisien
daya maksimal bertambah 2,5% dengan pemasangan moncong.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
6. Unjuk kerja kincir angin dengan variasi kemiringan sudu 0°
merupakan unjuk kerja terbaik dari keseluruhan variasi kemiringan
sudu dalam penelitian.
5.2 Saran
Perbaikan-perbaikan untuk meningkatkan kinerja dan pengembangan kincir tipe
propeler dua sudu berbahan pipa 6 inch ini memerlukan beberapa saran yaitu:
1. Untuk meningkatkan koefisien daya kincir angin dengan
meningkatkan kepresisian dimensi komponen kincir angin.
2. Pengembangan lebih lanjut mengenai material dan perlindungan
komponen kincir terhadap cuaca.
3. Penelitian lebih lanjut terhadap variasi pemasangan moncong
pengarah angin pada kincir.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
DAFTAR PUSTAKA
Burton, Tony. Sharpe, David. Jenkins, Nick. Bossanyi, Ervin., Wind Energy
Handbook, Wiley : New York, 2001
Daryanto. Y. 2007. Kajian Potensi Angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu.
BALAI PPTAGG-UPT-LAGG.
Irwin, J. David. 2001. Mechanical Engineer’s Handbook, Auburn Universty
:Auburn, Alabama.
Johnson, G.L. 2006. Wind Energy System. Manhattan.
Johnson, G.L. 1997. The Search for A New Energy Source. Manhattan.
Piggott, Hugh. 2000. Wind Power Workshop. Building Your Own Wind Turbine.
C. A. T. Publication.
Soeripno, 1992, Uji Coba Pemanfaatan SKEA Untuk Pengairan Sawah Serang
Jawa Barat, Warta LAPAN No. 60/61, Jakarta.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI