UNJUK KERJA KINCIR ANGIN POROS HORISONTAL DUA ...repository.usd.ac.id/30573/2/125214038_full[1].pdfi...
Transcript of UNJUK KERJA KINCIR ANGIN POROS HORISONTAL DUA ...repository.usd.ac.id/30573/2/125214038_full[1].pdfi...
i
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN POROS HORISONTAL DUA SUDU
BAHAN KOMPOSIT DIAMETER 1 M LEBAR MAKSIMUM 13 CM
DENGAN JARAK 12.5 CM DARI PUSAT POROS
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin
Diajukan oleh :
ARNOLDUS DWI SUNU KOPONG MANGU
NIM : 125214038
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2016
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
THE PERFORMANCE OF WIND TUNEL HORIZONTAL TWO BLADE
COMPOSITE MATERIAL THE OF DIAMETER 1 M THE MAKSIMUM
13 CM WITH 12.5 CM DISTANCE FROM THE CENTER OF A SHAFT
FINAL PROJECT
Presented as partitial fulfilment of the requirement
to obtain Sarjana Teknik degree
in Mechanical Engineering
By :
ARNOLDUS DWI SUNU KOPONG MANGU
Student Number : 125214038
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2016
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
INTISARI
Kebutuhan listrik di Indonesia dari tahun ke tahun semakin meningkat. Hal
ini terjadi dikarenakan, bertambahnya jumlah penduduk, pertumbuhan ekonomi
dan pemakaian energi yang terus bertambah. Bahan bakar minyak (BBM), batubara
dan gas menjadi sumber energi utama untuk ketersediaan listrik di Indonesia.
Namun peningkatan kebutuhan energi ini tidak diikuti dengan ketersedian bahan
bakar minyak, gas maupun batu bara sebagai sumber energi pembangkit listrik di
Indonesia. Hal ini dikarenakan ketersedian bahan bakar tersebut semakin menipis.
Atas dasar kondisi sekarang ini, muncul adanya ide untuk menghasilkan energi
alternatif yang tidak bisa habis, contohnya yakni angin, dengan melakukan
penelitian terhadap kincir angin. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji unjuk
kerja kincir angin yang diteliti seperti besar torsi, perbandingan daya, koefisien
daya maksimal, dan tip speed ratio.
Kincir angin propeller berbahan komposit dua sudu diameter 1m, Lebar
masksimal sudu 13 cm dengan jarak 12.5 cm dari pusat poros. Terdapat tiga variasi
perlakuan kecepatan angin: kecepatan angin 10,3 m/s, 8,4 m/s dan 6,4 m/s.
Karakteristik kincir angin maka poros kincir dihubungkan ke mekanisme
pemebebanan lampu. Besarnya torsi diperoleh dari mekanisme timbangan digital,
putaran kincir angin diukur mengunakan tachometer, kecepatan angin diukur
menggunakan anemometer dan ketersediaan angin dengan menggunakan wind
tunnel 15 Hp.
Dari hasil penelitian ini, kincir angin dengan kecepatan angin 10,3 m/s
menghasilkan koefisien daya mekanis maksimal sebesar 14,85 % pada tip speed
ratio 4,02, daya output sebesar 74,12 watt dan torsi sebesar 0,90 N.m. Kincir angin
dengan kecepatan angin 8,4 m/s menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar
20,56 % pada tip speed ratio 4,7, daya output sebesar 56,47 watt dan torsi sebesar
0,72 N.m.Kincir angin dengan kecepatan angin 6,4 m/s menghasilkan koefisien
daya maksimal sebesar 33,73 % pada tip speed ratio 5,66, daya output sebesar
40,02 watt dan torsi sebesar 0,56 N.m pada kecepatan angin 6,4 m/s. Kincir angin
dengan kecepatan angin 6,4 m/s memiliki nilai koefisien daya maksimal dan tip
speed ratio paling tinggi.
Kata kunci: kincir angin propeler, koefisien daya, tip speed ratio.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
The need for electricity in Indonesia has increased year by year. This
occurred due to increase the number of people, economic growth and the use of
energy that continues to grow. Fuel oil, coal and gas become a major energy source
for the availability of electricity in Indonesia.. But this increase in energy needs is
not followed by the increased availability of fuel oil, gas and coal as a source of
energy a power plant in Indonesia. It was because the increased availability of the
fuel becomes thin. Base on this present state, appear the idea to produce alternative
energy that cannot be discharged, for example the wind, with conducted research
on windmills. This study attempts to assess working on windmills are researched
as large torque, the ratio of power, maximum power coefficient and tip speed ratio.
Windmill propeller made of a composite two-blade diameter of 1 m, a
maximum width of the blade 13 cm with a distance of 12.5 cm from the center of
the shaft. There are three treatment variations of wind speed: wind speed of
10,3 m/s, 8,4 m/s and 6,4 m/s. Characteristics of the windmill so the shaft of wheel
is connected to the loading lamp mechanism. The amount of torque is obtained from
the mechanism of digital scale, round windmills measured using a tachometer, wind
speed was measured using the anemometer and wind availability by using the wind
tunnel 15 Hp.
The results of this research, a windmill with a variation of wind speed of
10.3 m/s generate maximum mechanical power coefficient of 14,85 % on a tip
speed ratio of 4,02, the output power of 74,12 watts and a torque of 0.90 N.m.
Windmill with variations in wind speed of 8.4 m/s to produce maximum power
coefficient of 20,56 % on a tip speed ratio of 4.7, the output power of 56,47 watts
and a torque of 0.72 N.m. Windmill with variations in wind speed of 6.4 m/s to
produce maximum power coefficient of 33,73 % on a tip speed ratio of 5,66, the
output power of 40,02 watts and a torque of 0.56 N.m. at a wind speed of 6.4 m/s.
Windmill with variations in wind speed of 6.4 m/s has the highest maximum power
coefficient and tip speed ratio.
Keywords: windmills propeller, the coefficients power, tipped speed ratio.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan
berkah-Nya, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir. Tugas akhir ini diajukan
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi
Teknik Mesin, Fakultas Sains Dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma,
Yogyakarta.
Banyak hambatan yang dialami penulis selama proses penulisan tugas akhir.
Namun karena kuasa Tuhan Yang Maha Esa, bantuan dan keterlibatan berbagai
pihak, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan baik. Oleh karena itu, pada
kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih atas segala bantuan,
dukungan dan dorongan, baik secara moril, materil dan spiritual antara lain kepada:
1. Sudi Mungksi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas segala yang telah
diberikan selama penulis belajar di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas
Sains Dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik
Mesin atas segala yang telah diberikan selama penulis belajar di Program
Studi Teknik Mesin.
3. Dr. Drs. Vet Asan Damanik,M.Si., selaku Dosen Pembimbing Akademik
yang telah memberikan saran, kritik dan bimbingan selama penulis belajar
di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains Dan Teknologi,
Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
4. Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir
yang telah memberikan waktu, tenaga dan pikiran selama penulisan tugas
akhir.
5. Segenap dosen dan staff Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata
Dharma, Yogyakarta atas segala kerjasama, pelayanan dan bimbingan
selama penulis menempuh kuliah dan proses penulisan tugas akhir.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
6. Keluarga tercinta, Ruben Kopong Miten, Margareta Nuri Ardiantari, dan
Claudensia Ajeng Deran Bumi atas segala bentuk dukungan, doa, dan
semua yang sudah diberikan sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Teman-teman Teknik Mesin Angkatan 2012 Universitas Sanata Dharma
dan teman-teman dari penulis lainnya yang tidak bisa disebutkan satu per
satu.
Yogyakarta, 09 Agustus 2016
Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................. iii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR .................................................... v
LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI ........................................................... vi
INTISARI ............................................................................................................ vii
ABSTRACT ........................................................................................................ viii
KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix
DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xv
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xviii
DAFTAR SIMBOL ............................................................................................. xix
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
Latar Belakang Masalah .......................................................................................... 1
Rumusan Masalah ................................................................................................... 4
Tujuan Penelitian ..................................................................................................... 4
Batasan Masalah .................................................................................................... 5
Manfaat Penelitian .................................................................................................. 5
BAB II DASAR TEORI ......................................................................................... 6
2.1 Angin ................................................................................................................. 6
2.1.1 Jenis – Jenis Angin ......................................................................................... 7
2.2 Kincir Angin .................................................................................................... 9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
2.2.1 Kincir Angin Sumbu Horizontal .................................................................. 10
2.2.2 Kincir Angin Sumbu Vertikal ...................................................................... 11
2.3 Grafik Hubungan antara Koefisien daya terhadap tip speed ratio (TSR) ....... 13
2.4 Rumus Perhitungan ......................................................................................... 13
2.4.1 Energi Kinetik .............................................................................................. 13
2.4.2 Tip Speed Ratio (tsr) .................................................................................... 14
2.4.3 Torsi ............................................................................................................. 15
2.4.4 Daya Mekanis .............................................................................................. 15
2.4.5 Daya Listrik .................................................................................................. 16
2.4.6 Koefisien Daya (Cp) .................................................................................... 16
2.5 Komposit ......................................................................................................... 17
2.5.1 Tujuan Pembuatan Material Komposit ........................................................ 18
2.5.2 Properties Komposit ..................................................................................... 18
2.5.3 Klasifikasi Komposit ................................................................................... 18
2.6 Serat ................................................................................................................ 27
2.6.1 Serat Alami .................................................................................................. 27
2.6.2 Serat Sintetis ................................................................................................ 28
2.6.3 Serat Kaca .................................................................................................... 29
2.7 Matriks ............................................................................................................ 31
2.7.1 Resin ............................................................................................................ 33
2.7.2 Jenis – Jenis Resin ....................................................................................... 34
BAB III METODE PENELITIAN ....................................................................... 38
3.1 Diagram Penelitian .......................................................................................... 38
3.2 Alat Dan Bahan ............................................................................................... 39
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
3.3 Desain Kincir .................................................................................................. 44
3.4 Pembuatan Sudu Kincir Angin ....................................................................... 45
3.4.1 Alat Dan Bahan Pembuatan Sudu ................................................................ 45
3.4.2 Proses Pembuatan Sudu ............................................................................... 46
3.5 Langkah Penelitian .......................................................................................... 51
BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN ............................................ 53
4.1 Data Hasil Pengujian ....................................................................................... 53
4.2 Pengolahan Data Dan Perhitungan .................................................................. 54
4.2.1 Perhitungan Daya Angin .............................................................................. 54
4.2.2 Perhitungan Torsi ......................................................................................... 55
4.2.3 Perhitungan Daya Kincir .............................................................................. 55
4.2.4 Perhitungan Daya Listrik ............................................................................. 56
4.2.5 Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr) ............................................................... 56
4.2.6 Perhitungan Koefisien Daya (Cp) ................................................................ 57
4.3 Data Hasil Perhitungan ................................................................................... 57
4.4 Grafik Hasil Perhitungan ................................................................................ 59
4.4.1 Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Pada Variasi Kecepatan Angin
10,3m/s ......................................................................................................... 59
4.4.2 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Daya Pada Variasi Kecepatan Angin
8,3m/s .......................................................................................................... 60
4.4.3 Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Pada Variasi Kecepatan Angin
6,4m/s ........................................................................................................... 61
4.4.4 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Daya Mekanis Untuk Tiga Variasi
Kecepatan Angin .......................................................................................... 62
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
4.4.5 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Daya Elektris Untuk Tiga Variasi
Kecepatan Angin .......................................................................................... 63
4.4.6 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Torsi Untuk Tiga variasi Kecepatan Angin
...................................................................................................................... 64
4.4.7 Grafik Hubungan Antara TSR Dan Koefisien Daya Pada Variasi Kecepatan
Angin 10,3m/s ............................................................................................. 65
4.4.8 Grafik Hubungan Antara TSR Dan Koefisien Daya Pada Variasi Kecepatan
Angin 8,3m/s ............................................................................................... 66
4.4.9 Grafik Hubungan Antara TSR Dan Koefisien Daya pada Variasi Kecepatan
Angin 6,4m/s ............................................................................................... 67
4.4.10 Grafik Hubungan Antara TSR Dan Koefisien Daya Mekanis Pada Tiga
Variasi Kecepatan Angin .......................................................................... 68
4.4.11 Grafik Hubungan Antara TSR dan Koefisien Daya Listrik Pada Tiga Variasi
Kecepatan Angin ....................................................................................... 69
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 71
5.1 Kesimpulan ..................................................................................................... 71
5.2 Saran ............................................................................................................... 71
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 73
LAMPIRAN .......................................................................................................... 74
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Angin Laut .......................................................................................... 7
Gambar 2.2 Angin Darat ......................................................................................... 7
Gambar 2.3 Angin Lembah ..................................................................................... 8
Gambar 2.4 Angin Gunung ..................................................................................... 8
Gambar 2.5 Angin Muson ....................................................................................... 9
Gambar 2.6 Kincir Angin Poros Horizontal ......................................................... 10
Gambar 2.7 Kincir Angin Poros Vertikal ............................................................. 12
Gambar 2.8 Grafik Koefisien Daya (Cp) dengan Tips Speed Ratio (TSR) ........... 13
Gambar 2.9 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Bentuk Matriks .......................... 19
Gambar 2.10 Matriks Dari Beberapa Tipe Komposit ........................................... 19
Gambar 2.11 Pembagian Komposit Berdasarkan Penguatnya .............................. 22
Gambar 2.12 Illustrasi Komposit Berdasarkan Penguatnya ................................. 23
Gambar 2.13 Flat Flakes Sebagi Penguat ............................................................. 24
Gambar 2.14 Tipe Serat Pada Komposit ............................................................... 25
Gambar 2.15 Tipe Discontinuous Fiber ................................................................ 26
Gambar 2.16 Jenis Serat Alami ............................................................................ 28
Gambar 2.17 Jenis Serat Buatan ........................................................................... 29
Gambar 2.18 Serat Kaca ....................................................................................... 30
Gambar 2.19 Kurva Tegangan/Regangan Sistem Matriks Ideal ........................... 32
Gambar 2.20 Kurva Tegangan/Regangan Terhadap Kegagalan Serat ................. 33
Gambar 3.1 Diagram Alir Metode Penelitian Kincir Angin ................................. 38
Gambar 3.2 Sudu Kincir Angin ............................................................................ 40
Gambar 3.3 Dudukan Sudu ................................................................................... 40
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 3.4 Fan Blower ........................................................................................ 41
Gambar 3.5 Tachometer ........................................................................................ 41
Gambar 3.6 Timbangan Digital ............................................................................ 42
Gambar 3.7 Anemometer ...................................................................................... 42
Gambar 3.8 Voltmeter .......................................................................................... 43
Gambar 3.9 Amperemeter ..................................................................................... 43
Gambar 3.10 Skema Pembebanan Lampu ............................................................ 44
Gambar 3.11 Desain Kincir .................................................................................. 45
Gambar 3.12 Pemotongan Pipa ............................................................................. 46
Gambar 3.13 Cetakan kertas ................................................................................. 47
Gambar 3.14 Pembentukan Sudu Pada Pipa ......................................................... 47
Gambar 3.15 Pelapisan Cetakan Pipa ................................................................... 48
Gambar 3.16 Resin dan Harderner ........................................................................ 48
Gambar 3.17 Pengolesan Cetakan Sudu Yang Dilapisi Alumunium Foil ............ 49
Gambar 3.18 Peletakan Serat Glass Pada Cetakan Sudu ...................................... 50
Gambar 3.19 Peletakan Plat Pada Pangkal Sudu .................................................. 50
Gambar 4.1 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Daya Pada Kecepatan Angin
10,3 m/s, Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan
Jarak 12.5 cm Dari Pusat Poros ............................................................... 60
Gambar 4.2 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Daya Pada Kecepatan Angin
8,4 m/s, Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan
Jarak 12.5 cm Dari Pusat Poros ............................................................... 61
Gambar 4.3 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Daya Pada Kecepatan Angin
6,4 m/s, Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan
Jarak 12.5 cm Dari Pusat Poros ............................................................... 62
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 4.4 Grafik Hubungan RPM Dan Daya Mekanis Pada Tiga Variasi
Kecepatan Angin, Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm
Dengan Jarak 12.5 cm Dari Pusat Poros .................................................. 63
Gambar 4.5 Grafik Hubungan RPM Dan Daya Elektris Pada Tiga Variasi
Kecepatan Angin, Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm
Dengan Jarak 12.5 cm Dari Pusat Poros .................................................. 64
Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara RPM Dan Torsi Pada Tiga Variasi Kecepatan
Angin, Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak
12.5 cm Dari Pusat Poros ......................................................................... 65
Gambar 4.7 Grafik Hubungan Antara TSR Dan Koefisien Daya Pada Kecepatan
Angin 10,3 m/s, Kincir Angin Komposit Tiga Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm
Dengan Jarak 12.5 cm Dari Pusat Poros ................................................. 66
Gambar 4.8 Grafik Hubungan Antara TSR Dan Koefisien Daya Kecepatan Angin
8,4 m/s, Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan
Jarak 12.5 cm Dari Pusat Poros ............................................................... 67
Gambar 4.9 Grafik Hubungan Antara TSR Dan Koefisien Daya Kecepatan Angin
6,4 m/s, Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan
Jarak 12.5 cm Dari Pusat Poros ............................................................... 68
Gambar 4.10 Grafik Hubungan Antara TSR Dan Koefisien Daya Mekanis Pada
Tiga Variasi Kecepatan Angin, Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m,
Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari Pusat Poros ............................... 69
Gambar 4.11 Grafik Hubungan Antara TSR Dan Koefisien Daya Elektris Pada Tiga
Variasi Kecepatan Angin, Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax
13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari Pusat Poros ....................................... 70
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Ramalan Kebutuhan Energi .................................................................... 3
Tabel 1.2 Penyediaan Energi Listrik di Indonesia .................................................. 4
Tabel 2.1 Tingkat Kecepatan Angin ....................................................................... 6
Tabel 2.2 Sifat-sifat dari jenis-jenis fiber-glass .................................................... 31
Tabel 2.3 Sifat Serat .............................................................................................. 31
Tabel 3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu .......................................................... 45
Tabel 4.1 Data Pengujian Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 10,3 m/s, Kincir Angin
Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari Pusat
Poros ........................................................................................................... 53
Tabel 4.2 Data Pengujian Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 8,4 m/s, Kincir Angin
Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari Pusat
Poros ........................................................................................................... 53
Tabel 4.3 Data Pengujian Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 6,4 m/s, Kincir Angin
Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari Pusat
Poros ........................................................................................................... 54
Tabel 4.4 Data Perhitungan Dua Sudu Pada Variasi Kecepatan Angin 10,3 m/s,
Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm
Dari Pusat Poros ........................................................................................ 58
Tabel 4.5 Data Perhitungan Dua Sudu Pada Variasi Kecepatan Angin 8,4 m/s,
Kincir Angin Komposit Dau Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm
Dari Pusat Poros ......................................................................................... 58
Tabel 4.6 Data Perhitungan Dua Sudu Pada Kecepatan Angin 6,4 m/s, Kincir Angin
Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari Pusat
Poros ........................................................................................................... 58
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan
𝜌 Massa jenis (kg/m3)
r Jari-jari kincir (m)
A Luas penampang (m2)
𝑣 Kecepatan angin (m/s)
𝜔 Kecepatan sudut (rad/s)
n Kecepatan putar poros (rpm)
F Gaya pembebanan (N)
T Torsi (Nm)
𝑃𝑖𝑛 Daya angin (Watt)
𝑃𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑖𝑠 Daya listrik (Watt)
𝑃𝑚𝑒𝑘𝑎𝑛𝑖𝑠 Daya kincir (Watt)
𝑇𝑆𝑅 Tip Speed Ratio
𝐶𝑝 Koefisien daya (%)
𝐶𝑝 𝑚𝑎𝑥 Koefisien daya maksimal (%)
m massa (kg)
𝐸𝑘 Energi kinetic (wH)
V Tegangan (Volt)
I Arus (Ampere)
𝑡 Waktu (s)
ṁ Laju aliran massa udara (kg/s)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xx
𝑉𝑡 Kecepatan di ujung sudu kincir (m/s)
L Panjang lengan torsi (m)
𝐿𝑚𝑎𝑥 Lebar maksimal (m)
ᴓ Diameter
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Merupakan suatu kenyataan bahwa kebutuhan akan energi, khususnya energi
listrik di Indonesia, makin berkembang menjadi bagian tak terpisahkan dari
kebutuhan hidup masyarakat sehari – hari dengan pesatnya peningkatan
pembangunan di bidang teknologi, industri dan informasi. Namun pelaksanaan
penyediaan energi listrik yang dilakukan oleh PT.PLN (PERSERO), selaku
lembaga resmi yang ditunjuk oleh pemerintah untuk mengelola masalah kelistrikan
di Indonesia, sampai saat ini masih belum dapat memenuhi kebutuhan masyrakat
akan energi listrik secara keseluruhan. Kondisi geografis negara Indonesia yang
terdiri atas ribuan pulau dan kepulauan, tersebar dan tidak meratanya pusat – pusat
beban listrik diseluruh daerah di Indonesia ( Ramani, K.V,1992).
Selain itu, makin berkurangnya ketersediaan sumber daya yang tak dapat
diperbaharui yang sampai saat ini merupakan tulang punggung dan komponen
utama penghasil energi listrik di Indonesia, menyebabkan kita harus berpikir untuk
mencari alternatif penyediaan energi listrik yang memiliki karakter;
1. Dapat mengurangi ketergantungan terhadap pemakain energi yang tak dapat
diperbaharui.
2. Dapat menyediakan energi listrik dalam skala lokal regional.
3. Mampu memanfaatkan potensi sumber daya energi alternatif.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Sistem penyediaan energi listrik yang dapat memenuhi kriteria di atas adalah sistem
konversi energi yang memanfaatkan sumber daya energi terbarukan, seperti:
matahari, angin, air, biomas dan lain sebagainya (Djojonegoro,1992). Tak bisa
dipungkiri bahwa kecenderungan untuk mengembangkan dan memanfaatkan
potensi sumber-sumber daya energi terbarukan dewasa ini telah meningkat dengan
pesat, khususnya di negara-negara sedang berkembang, yang telah menguasai
rekayasa dan teknologinya, serta mempunyai dukungan finansial yang kuat. Oleh
sebab itu, merupakan hal yang menarik untuk disimak lebih lanjut, bagaimana
peluang dan kendala pemanfaatan sumber-sumber daya energi terbarukan ini di
negara-negara sedang berkembang, khususnya di Indonesia.
Kebutuhan dan Ketersediaan Energi Listrik di Indonesia
Dengan memperhatikan pertumbuhan ekonomi dalam sepuluh tahun
terakhir, skenario "export-import" dan pertumbuhan penduduk, pada tahun 1990
diramalkan bahwa tingkat pertumbuhan kebutuhan energi listrik nasional dapat
mencapai 8,2 persen rata-rata per tahun, seperti ditunjukkan dalam tabel-1 berikut.
Tabel 1.1 Kebutuhan Energi Listrik
Sumber: Djojonegoro,1992
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
Kebutuhan energi listrik tersebut diharapkan dapat dipenuhi oleh pusat-pusat
pembangkit listrik, baik yang dibangun oleh pemerintah maupun non-pemerintah.
Sebagai ilustrasi, pada tahun 1990 kebutuhan energi listrik sebesar 51.919 GWh
telah dipenuhi oleh seluruh pusat pembangkit listrik yang ada dengan kapasitas
daya terpasang sekitar 22.000 MW. Sehingga pada tahun 2010 dari kebutuhan
energi listrik, yang diramalkan mencapai 258.747 GWh per tahun, diharapkan dapat
dipenuhi oleh sistem suplai energi listrik dengan kapasitas total sebesar 68.760
MW, yang komposisi sumber daya energinya seperti diperlihatkan dalam tabel-2.
Tabel 1.2 Penyediaan Energi Listrik di Indonesia.
Djojonegoro, 1992 & Wibawa, 1996.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
Potensi sumber daya energi energi terbarukan, seperti; matahari, angin dan
air, ini secara prinsip memang dapat dierbaharui, karena selalu tersedia di alam.
Namun pada kenyataannya potensi yang dapat dimanfaatkan belum dimafaatkan
secara maksimal. Sebagai mahasiswa teknik mesin yang mendalami energi
terbarukan dan konversi energi khususnya energi angin penulis ingin
mengembangkan design kincir yang sudah ada saat ini untuk mencari unjuk kerja
yang sesuai dengan kondisi angin yang berada di Indonesia. Penulis melakukan
penelitian pada kincir angin horizontal dua sudu.
1.2 Rumusan Masalah
Masalah yang dapat dirumuskan dalam penelitian ini adalah :
a. Diperlukan kincir angin yang mampu mengkonversi energi angin
tersebut dengan maksimal sehingga efisiensi yang diperoleh tinggi.
b. Penggunaan bahan komposit dalam pembuatan sudu.
1.3 Tujuan Penelitian
a. Membuat kincir angin poros horizontal dua sudu dengan bahan
komposit.
b. Mengetahui unjuk kerja dari kincir angin poros horizontal dua sudu,
bahan komposit.
c. Mengetahui nilai Coefisien Performance (Cp) dan tip speed ratio (TSR)
dari kincir angin poros horizontal dua sudu bahan komposit.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah yang ada dalam penelitian ini adalah :
a. Model kincir angin dibuat tipe propeler dengan bahan komposit dengan
diameter 1m, lebar maksimum 12 cm dengan jarak 12.5 cm dari pusat
poros.
b. Kincir angin menggunakan sudu berjumlah dua.
c. Penelitian dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas
Sanata Dharma.
d. Kincir angin propeller dua sudu tipe horizontal axis wind turbine
(HAWT).
1.5 Manfaat Penelitian:
Manfaat peneltitian yang ada dalam penelitian ini adalah :
a. Kincir angin ini dapat dimanfaatkan sebagai salah satu aplikasi
pemanfaatan energi terbarukan.
b. Dalam pembuatan skala besar mampu menghasilkan energi listrik dalam
jumlah besar dan dimanfaatkan untuk kebutuhan masyarakat luas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Angin
Angin adalah udara yang bergerak, angin terjadi karena perbedaan tekanan di
permukaan bumi. Angin bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Perbedaan
tekanan ini disebabkan oleh perbedaan penerimaan dan penyerapan panas matahari
oleh bumi. Energi angin dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit listrik tenaga
angin (PLTA) dengan memanfaatkan turbin angin atau kincir angin. Cara kerjanya
cukup sederhana, angin memutar kincir angin yang kemudian memutar rotor pada
generator. Energi listrik yang dihasilkan bisa dimanfaatkan secara langsung,
ataupun disimpan dengan menggunakan baterei. Kondisi angin yang dapat
digunakan untuk menghasilkan energi listrik dapat dilihat tabel 2.1.
Tabel 2.1 Tingkat Kecepatan Angin.
Sumber : hhtp://www.kincirangin.info/plta-gbr.php. diakses Mei 2016.
Batas minimum untuk menggerakkan kincir ialah angin kelas 3 dan batas
maksimum adalah angin kelas 8.
Kelas Kecepatan
Angin Angin (m/s)
1 0,00 – 0,02 -------------------------------------------------------
2 0,3 – 1,5 Angin bertiup, asap lurus keatas
3 1,6 – 3,3 Asap bergerak mengikuti arah angin
4 3,4 – 5,4 Wajah terasa ada angin, daun bergoyang, petunjuk arah angin bergerak
5 5,5 – 7,9 Debu jalanan dan kertas berterbangan, ranting pohon bergoyang
6 8,0 – 10,7 Ranting pohon bergoyang, bendera berkibar
7 10,8 – 13,8 Ranting pohon besar bergoyang, air kolam bergoyang kecil
8 13,9 – 17,1 Ujung pohon melengkung, hembusan angin terasa di telinga
9 17,2 – 20,7 Dapat mematahkan ranting pohon, jalan berat melawan arah angin
10 20,8 – 24,4 Dapat mematahkan ranting pohon, rumah rubuh
11 24,5 – 28,4 Dapat merubuhkan pohon dan menimbulkan kerusakan
12 28,5 – 32,5 Dapat menimbulkan kerusakan parah
13 32,6 – 42,3 Angin Topan
Tingkat Kecepatan Angin 10 meter di atas permukaan tanah
Kondisi Alam di Daratan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2.1.1 Jenis Angin
1. Angin Laut
Angin laut adalah angin yang terjadi pada waktu siang hari, angin ini bergerak
dari laut atau danau menuju daratan. Hal ini terjadi dikarenakan udara di atas
daratan mengalami pemanasan lebih cepat dibandingkan udara di atas permukaan
air, sehingga tekanan udara di atas daratan lebih rendah dibandingkan di atas
permukaan laut atau danau seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1.
2. Angin Darat
Angin darat adalah angin yang terjadi pada waktu malam hari, angin ini
bergerak dari darat menuju laut. Hal ini terjadi dikarenakan udara di atas daratan
mengalami pendinginan lebih cepat dibandingkan udara di atas permukaan air,
sehingga tekanan udara di atas permukaan laut atau danau menjadi lebih rendah
dibandingkan di atas daratan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Gambar 2.1 Angin Laut. Gambar 2.2 Angin darat.
Sumber : https://luciafebriarlita17.wordpress.com/2014/04/09/unsur-unsur-iklim-
dan-cuaca-ii-angin/angin-laut-dan-angin-darat/ diakses Mei 2016.
3 Angin Lembah
Angin lembah adalah angin yang terjadi pada waktu siang hari di kawasan
pegunungan di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari lembah menuju gunung. Hal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
ini terjadi dikarenakan udara di atas gunung mengalami pemanasan lebih cepat
dibandingkan lembah, sehingga tekanan udara di atas permukaan gunung menjadi
lebih rendah dibandingkan di atas permukaan lembah seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 2.3.
4. Angin Gunung
Angin gunung adalah angin yang terjadi pada waktu malam hari di kawasan
pengunungan di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari gunung menuju lembah. Hal
ini terjadi dikarenakan udara di atas gunung mengalami pendingin lebih cepat
dibandingkan di atas permukaan lembah, sehingga tekanan udara di atas permukaan
lembah menjadi lebih rendah di atas permukaan gunung seperti yang ditunjukkan
pada Gambar 2.4.
Gambar 2.3 Angin Lembah Gambar 2.4 Angin Gunung
Sumber : http://softilmu.blogspot.sg/2013/07/pengertian-dan-macam-macam-
angin.html diakses Mei 2016.
5. Angin Muson
Angin muson yang terjadi di Indonesia ada dua, yaitu muson barat dan muson
timur. Angin ini disebabkan adanya perbedaan tekanan udara dua benua yang
mengapit kepulauan Indonesia, yaitu Benua Asia yang kaya perairan dan Australia
yang kering. Angin Musim/Muson Barat adalah angin yang mengalir dari benua
Asia (musim dingin) ke Benua Australia (musim panas) dan mengandung curah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
hujan yang banyak di Indonesia bagian barat, hal ini disebabkan karena angin
melewati tempat yang luas, seperti perairan dan samudra. Contoh perairan dan
samudra yang dilewati adalah Laut China Selatan dan Samudra Hindia. Angin
Musim Barat menyebabkan Indonesia mengalami musim hujan. Angin ini terjadi
pada bulan Desember, Januari dan Februari, dan maksimal pada bulan januari
dengan kecepatan minimum 3 m/s. Angin Musim/Muson Timur adalah angin yang
mengalir dari Benua Australia (musim dingin) ke Benua Asia (musim panas) sedikit
curah hujan (kemarau) di Indonesia bagian timur karena angin melewati celah-celah
sempit dan berbagai gurun (Gibson, Australia Besar, dan Victoria). Ini yang
menyebabkan Indonesia mengalami musim kemarau. Terjadi pada bulan juni, juli
dan Agustus, dan maksimal pada bulan juli.
Gambar 2.5 Contoh ( ) angin muson barat dan (-----) angin muson timur.
Sumber : http://www.berpendidikan.com/2015/06/macam-macam-angin-beserta-
contoh-gambar-dan-penjelasannya.html diakses Mei 2016.
2.2 Kincir Angin
Kincir angin adalah sebuah alat yang digerakkan oleh tenaga angin sehingga
menghasilkan energi mekanik atau gerak. Kincir angin dulunya banyak ditemukan
di negara – negara Eropa khususnya Belanda dan Denmark yang pada waktu itu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
banyak digunakan untuk irigasi, menumbuk hasil pertanian, penggilingan gandum
dan pembangkit tenaga listrik. Secara umum kincir angin digolongkan menjadi dua
jenis menurut porosnya yaitu kincir angin poros horisontal dan kincir angin poros
vertikal.
2.2.1 Kincir Angin Poros Horisontal
Kincir Angin Poros Horisontal atau propeler adalah kincir angin yang
memiliki poros utama sejajar dengan tanah dan arah poros utama sesuai dengan
arah angin. Kincir angin Poros Horisontal ini memiliki jumlah bilah lebih dari dua,
kincir angin ini dapat berputar dikarenakan adanya gaya aeorodinamis yang bekerja
pada suatu kincir. Beberapa jenis kincir angin poros horisontal yang telah banyak
dikenal di antaranya ditunjukkan pada gambar 2.6.
Gambar 2.6 Kincir Angin Poros Horisontal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
Kekurangan dan kelebihan Kincir Angin Poros Horisontal :
Kelebihan kincir angin poros horizontal :
1. HAWT mampu mengkonversi energi angin pada kecepatan tinggi.
2. Setiap sepuluh meter ke atas, kecepatan angin meningkat sebesar 20%.
3. HAWT tidak memerlukan karateristik angin karena arah angin langsung
menuju rotor.
Kekurangan kincir angin poros horizontal :
1. Dibutuhkan konstruksi menara untuk menyangga bilah – bilah, transmisi roda
gigi, dan generator.
2. HAWT yang tinggi akan sulit dipasang, membutuhkan derek yang sangat
tinggi dan membutuhkan operator yang profesional.
3. HAWT membutuhkan mekanisme control yaw tambahan untuk
membelokkan kincir ke arah angin.
2.2.2 Kincir Angin Poros Vertikal
Kincir angin poros vertikal atau Vertikal Axis Wind Turbin (VAWT) adalah
salah satu jenis kincir angin yang posisi porosnya tegak lurus dengan arah angin
atau dengan kata lain kincir jenis ini dapat mengkonversi tenaga angin dari segala
arah kecuali arah angin dari atas atau bawah. Kincir jenis ini menghasilkan torsi
yang lebih besar dari pada kincir angin poros horisontal. Beberapa jenis kincir angin
poros vertikal yang telah banyak dikenal diantaranya ditunjukkan pada gambar 2.7.
Kekurangan dan kelebihan kincir angin poros vertikal dijelaskan seperti berikut :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
Kelebihan kincir angin poros vertikal :
1. Dapat menerima arah angin dari segala arah.
2. Tidak membutuhkan struktur menara yang besar.
3. Dapat bekerja pada putaran rendah.
4. Memiliki torsi yang besar pada putaran rendah.
5. Tidak perlu mengatur sudut – sudut untuk menggerakan sebuah generator.
Kelemahan kincir angin poros vertikal :
1. Bekerja pada putaran rendah, sehingga energi angin yang dihasilkan kecil.
2. Hanya dapat mengkonversi energi angin 50% dikarenakan adanya gaya drag
tambahan.
3. Bekerja pada putaran rendah, sehingga energi angin yang dihasilkan kecil.
4. Sebuah VAWT yang menggunakan kabel untuk menyanggah nya memberi
tekanan pada bantalan dasar karena semua berat rotor dibebankan pada
bantalan. Kabel yang dikaitkan ke puncak bantalan meningkatkan daya
dorong ke bawah saat angin bertiup.
Darrieus Savonius
Gambar 2.7 Contoh Kincir Angin Poros Vertikal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
2.3 Grafik Hubungan Antara Cp dan tip speed ratio (TSR)
Menurut Albert Betz Ilmuan Jerman bahwa koefisien daya maksimal dari
kincir angin adalah sebesar 59% seperti yang terlihat pada Gambar 2.8 Dia
menamai batas maksimal tersebut dengan Betz limit.
Gambar 2.8 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tips Speed
Ratio (TSR) dari beberapa jenis kincir.
Sumber : www.gunturcuplezt.com diakses Mei 2016.
2.4 Rumus Perhitungan
Berikut ini adalah rumus–rumus yang digunakan untuk melakukan
perhitungan dan analisis kerja kincir angin yang diteliti.
2.4.1 Rumus Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda yang bergerak.
Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetik, sehingga dapat dirumuskan
menjadi:
𝐸𝑘 = 1
2 𝑚 𝑣2
(1)
dengan:
𝐸𝑘 : Energi kinetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
m : Massa ( kg )
v : Kecepatan angin
Daya adalah energi persatuan waktu, sehingga dapat dituliskan dengan rumus
sebagai berikut :
𝑃𝑖𝑛 =1
2 ṁ 𝑣2 (2)
dengan :
P : Daya angin (watt)
ṁ : Massa udara yang mengalir pada satuan waktu (kg/s)
dimana :
ṁ = 𝜌 𝐴 𝑣 (3)
dengan :
𝜌 : Massa jenis udara (kg/m³).
A : Luas penampang sudu (m²).
Dengan mengunakan persamaan (3), daya angin dapat dirumuskan menjadi
𝑃𝑖𝑛 = 1
2 (𝜌 𝐴 𝑣)𝑣2
, yang dapat disederhanakan menjadi :
𝑃𝑖𝑛 = 1
2 𝜌 𝐴 𝑣3 (4)
2.4.2 Rumus Perhitungan TSR (tip speed ratio)
Tip speed ratio adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu kincir angin
dengan kecepatan angin. Kecepatan diujung sudu (Vt) dapat dirumuskan sebagai :
𝑉𝑡 = 𝜔 𝑟 (5)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
dengan :
𝑉𝑡 : Kecepatan ujung sudu.
𝜔 : Kecepatan sudut (rad/s).
𝑟 : Jari – jari kincir (m).
sehingga tsr-nya dapat dirumuskan sebagai berikut:
𝑇𝑆𝑅 = 2 𝜋 𝑟 𝑛
60 𝑣 (6)
dengan :
r : jari – jari kincir (m).
n : Putaran poros kincir tiap menit (rpm).
v : Kecepatan angin (m/s).
2.4.3 Rumus Torsi
Torsi adalah hasil kali dari gaya pemebebanan (F) dengan panjang lengan
torsi (l). Perhitungan torsi dapat dirumuskan sebagai berikut :
𝑇 = 𝐹 𝑙 (7)
dengan :
F : Gaya pembebanan (N).
l : Panjang lengan torsi ke poros (m).
2.4.4 Rumus Daya Mekanis
Daya yang dihasilkan kincir (Pout) adalah daya yang dihasilkan kincir akibat
adanya angin yang melintasi sudu kincir. Sehingga daya kincir yang dihasilkan oleh
gerakkan melingkar kincir dapat dirumuskan :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
𝑃𝑚𝑒𝑘𝑎𝑛𝑖𝑠 = 𝑇 𝜔 (8)
dengan :
T : Torsi (N.m).
𝜔 : kecepatan sudut (rad/s).
Dengan ini untuk daya yang dihasilkan kincir dapat dinyatakan dengan
persamaan (7), yaitu :
𝑃𝑚𝑒𝑘𝑎𝑛𝑖𝑠 = T 𝜋 𝑛
30 (9)
dengan :
𝑃𝑚𝑒𝑘𝑎𝑛𝑖𝑠 : Daya yang dihasilkan oleh kincir angin (watt).
T : Torsi (N.m).
n : Putaran poros (rpm)
2.4.5 Rumus Daya Listrik
Daya Listik adalah daya yang dihasilkan generator. Sehingga daya kincir
yang dihasilkan oleh generator dapat dirumuskan :
𝑃𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑖𝑠 = 𝑉 𝐼 (10)
Dengan :
V : Tegangan (watt).
I : Arus (ampere).
2.4.6 Koefisien Daya
Koefisien Daya (Cp) adalah bilangan tak berdimensi yang menunjukkan
perbandingan antara daya yang dihasilkan kincir (Pout) dengan daya yang
disediakan oleh angin (Pin). Sehingga Cp dapat dirumuskan :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
𝐶𝑝 = Pout
Pin 100% (11)
dengan :
𝐶𝑝 : Koefisien Daya, %
𝑃𝑖𝑛 : Daya yang disediakan oleh angin.
𝑃𝑜𝑢𝑡 : Daya yang dihasilkan kincir.
2.5 Komposit
Komposit adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua
atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik
itu sifat kimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut
(bahan komposit).
Beberapa definisi komposit sebagai berikut
1. Tingkat dasar : pada molekul tunggal dan kisi kristal, bila material yang disusun
dari dua atom atau lebih disebut komposit (contoh senyawa, paduan, polymer
dan keramik)
2. Mikrostruktur : pada kristal, phase dan senyawa, bila material disusun dari dua
phase atau senyawa atau lebih disebut komposit (contoh paduan Fe dan C)
3. Makrostruktur : material yang disusun dari campuran dua atau lebih penyusun
makro yang berbeda dalam bentuk dan/atau komposisi dan tidak larut satu
dengan yang lain disebut material komposit (definisi secara makro ini yang biasa
dipakai).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
2.5.1 Tujuan Pembuatan Material Komposit
Berikut ini adalah tujuan dari dibentuknya komposit, yatu sebagai berikut :
Memperbaiki sifat mekanik dan /atau sifat spesifik tertentu.
Mempermudah design yang sulit pada manufaktur.
Menjadikan bahan lebih ringan.
2.5.2 Properties Komposit
Sifat maupun karakteristik dari komposit ditentukan oleh:
• Material yang menjadi penyusun komposit
Karakteristik komposit ditentukan berdasarkan karakteristik material
penyusun menurut rule of mixture sehingga akan berbanding secara proporsional.
• Bentuk dan penyusunan struktural dari penyusun
Bentuk dan cara penyusunan komposit akan mempengaruhi karakteristik
komposit.
• Interaksi antar penyusun
Bila terjadi interaksi antar penyusun akan meningkatkan sifat dari komposit.
2.5.3 Klasifikasi Komposit
Berdasarkan matriknya, komposit dapat diklasifikasikan ke dalam tiga
kelompok besar yaitu:
a. Komposit matrik polimer (KMP), polimer sebagai matrik.
b. Komposit matrik logam (KML), logam sebagi matrik.
c. Komposit matrik keramik (KMK), keramik sebagai matrik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 2.9 Klasifikasi komposit Berdasarkan bentuk dari matriks-nya.
Gambar 2.10 Matriks dari beberapa tipe komposit.
A. Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC)
Komposit ini memiliki sifat seperti : ketangguhan yang baik, tahan simpan,
kemampuan memngikuti bentuk, lebih ringan dan lain sebagainya.
Keuntungan dari PMC :
1) Ringan 2) Specific stiffness tinggi
3) Specific strength tinggi 4) Anisotropy
Jenis polimer yang banyak digunakan :
1) Thermoplastic
Thermoplastic adalah plastic yang dapat dilunakkan berulang kali (recycle)
dengan menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang akan menjadi
keras apabila didinginkan. Thermoplastic meleleh pada suhu tertentu, melekat
Matriks phase/ reinforcement
phaaseMetal Ceramic Polymer
MetalPowder metallurgy parts -
combining inmiscible metals
cermets ( ceramic-
metal composite) Brake pads
Ceramic
Cermets, TiC,TiCn
Cemented carbides-used in
tools Fiber-reinforced
metals
SiC reinforced AL203
Tool materialsFiberglass
PolymerKevlar fibers in an
epoxy matrix
Elemental ( Carbon,Boron,
etc)
Fiber reinforced metal Auto
parts aerospace
Rubber with carbon
(tires) Boron, Carbon
reinforced plastics
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat balik (reversibel) kepada
sifat aslinya, yaitu kembali mengeras bila didinginkan. Contoh dari thermoplastic
yaitu Poliester, Nylon 66, PP, PTFE, PET, Polieter sulfon, PES, dan Polieter
eterketon (PEEK).
2) Thermoset
Thermoset tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversibel). Bila sekali
pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan
yang tinggi tidak akan melunakkan termoset melainkan akan membentuk arang dan
terurai karena sifatnya yang demikian sering digunakan sebagai tutup ketel, seperti
jenis-jenis melamin. Plastik jenis termoset tidak begitu menarik dalam proses daur
ulang karena selain sulit penanganannya juga volumenya jauh lebih sedikit (sekitar
10%) dari volume jenis plastik yang bersifat termoplastik.
B. Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites – MMC)
Metal Matrix composites adalah salah satu jenis komposit yang memiliki
matrik logam. Material MMC mulai dikembangkan sejak tahun 1996. Pada
mulanya yang diteliti adalah Continous Filamen MMC yang digunakan dalam
aplikasi aero space.
Kelebihan MMC dibandingkan dengan PMC :
1) Transfer tegangan dan regangan baik. 2) Ketahanan temperatur tinggi
3) Tidak menyerap kelembapan. 4) Tidak mudah terbakar.
5) Kekuatan tekan dan geser yang baik.
6) Ketahanan aus dan muai termal yang lebih baik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Kekurangan MMC :
1) Biayanya mahal
2) Standarisasi material dan proses yang sedikit
Proses pembuatan MMC :
1) Powder metallurgy
2) Casting/liquid ilfiltration
3) Compocasting
4) Squeeze casting
C. Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites – CMC)
CMC merupakan material 2 fasa dengan 1 fasa berfungsi sebagai
reinforcement dan 1 fasa sebagai matriks, dimana matriksnya terbuat dari keramik.
Reinforcement yang umum digunakan pada CMC adalah oksida, carbide, dan nitrid.
Salah satu proses pembuatan dari CMC yaitu dengan proses DIMOX, yaitu proses
pembentukan komposit dengan reaksi oksidasi leburan logam untuk pertumbuhan
matriks keramik disekeliling daerah filler (penguat). Matrik yang sering digunakan
pada CMC adalah :
1) Gelas anorganik.
2) Keramik gelas
3) Alumina
4) Silikon Nitrida
Keuntungan dari CMC :
1) Dimensinya stabil bahkan lebih stabil daripada logam.
2) Sangat tangguh bahkan hampir sama dengan ketangguhan dari cast iron
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
3) Mempunyai karakteristik permukaan yang tahan aus.
4) Unsur kimianya stabil pada temperature tinggi.
5) Tahan pada temperatur tinggi (creep).
Kerugian dari CMC
1) Sulit untuk diproduksi dalam jumlah besar
2) Relatif mahal
3) Hanya untuk aplikasi tertentu
Adapun pembagian komposit berdasarkan penguatnya dapat dilihat dari gambar
2.11 Pembagian komposit berdasarkan penguatnya.
.Gambar 2.11 Pembagian komposit berdasarkan penguatnya.
Dari gambar 2.11 komposit berdasakan jenis penguatnya dapat dijelasakan sebagai
berikut :
a. Particulate composite, penguatnya berbentuk partikel
b. Fibre composite, penguatnya berbentuk serat
c. Structural composite, cara penggabungan material komposit
Adapun Illustrasi dari komposit berdasarkan penguatnya dapat dilihat pada
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
gambar 2. 12 illustrasi komposit berdasarkan penguatnya.
Gambar 2.12 Illustrasi komposit berdasarkan penguatnya.
1. Partikel sebagai penguat (Particulate composites)
Keuntungan komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel:
a) Kekuatan lebih seragam pada berbagai arah.
b) Dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan dan meningkatkan kekerasan
material.
c) Cara penguatan dan pengerasan oleh partikulat adalah dengan menghalangi
pergerakan dislokasi.
Proses produksi pada komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk
partikel:
a) Metalurgi Serbuk b) Stir Casting c) Infiltration Process
d) Spray Deposition e) In-Situ Process
Panjang partikel dibedakan menjadi dua, yaitu sebagai berikut :
1) Large particle
Komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel, dimana
interaksi antara partikel dan matrik terjadi tidak dalam skala atomik atau molekular.
Partikel seharusnya berukuran kecil dan terdistribusi merata. Contoh dari large
particle composite adalah cemet dengan sand atau gravel, cemet sebagai matriks
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
dan sand sebagai atau gravel, cemet sebagai matriks dan sand sebagai partikel,
Sphereodite steel (cementite sebagai partikulat), Tire (carbon sebagai partikulat),
Oxide-Base Cermet (oksida logam sebagai partikulat).
Gambar 2.13 a. Flat flakes sebagai penguat (Flake composites) b. Fillers sebagai
penguat (Filler composites).
2) Dispersion strengthened particle
a) Fraksi partikulat sangat kecil, jarang lebih dari 3%.
b) Ukuran yang lebih kecil yaitu sekitar 10-250 nm.
2. Fiber sebagai penguat (Fiber composites)
Fungsi utama dari serat adalah sebagai penopang kekuatan dari komposit,
sehingga tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang
digunakan, karena tegangan yang dikenakan pada komposit mulanya diterima oleh
matrik akan diteruskan kepada serat, sehingga serat akan menahan beban sampai
beban maksimum. Oleh karena itu serat harus mempunyai tegangan tarik dan
modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada matrik penyusun komposit. Fiber
yang digunakan harus memiliki syarat sebagai berikut :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
a) Mempunyai diameter yang lebih kecil dari diameter bulknya (matriksnya)
namun harus lebih kuat dari bulknya.
b) Harus mempunyai tensile strength yang tinggi.
Parameter fiber dalam pembuatan komposit, yaitu sebagai berikut :
a) Distribusi b) Konsentrasi c) Orientasi
d) Bentuk e) ukuran
Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat komposit, yaitu :
Gambar 2.14 Tipe serat pada komposit.
a) Continuous Fiber Composite.
Continuous atau un-directional, mempunyai susunan serat panjang dan lurus,
membentuk lamina diantara matriksnya. Jenis komposit ini paling banyak
digunakan. Kekurangan tipe ini adalah lemahnya kekuatan antar antar lapisan. Hal
ini dikarenakan kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh matriksnya.
b) Woven Fiber Composite (bi-dirtectional).
Komposit ini tidak mudah terpengaruh pemisahan antar lapisan karena
susunan seratnya juga mengikat antar lapisan. Akan tetapi susunan serat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan
tidak sebaik tipe continuous fiber.
c) Discontinuous Fiber Composite (chopped fiber composite).
Komposit dengan tipe serat pendek masih dibedakan lagi menjadi 3, seperti
yang ditunjukkan gambar 2.15.
1) Aligned discontinuous fiber
2) Off-axis aligned discontinuous fiber
3) Randomly oriented discontinuous fiber
Randomly oriented discontinuous fiber merupakan komposit dengan serat
pendek yang tersebar secara acak diantara matriksnya. Tipe acak sering digunakan
pada produksi dengan volume besar karena faktor biaya manufakturnya yang lebih
murah. Kekurangan dari jenis serat acak adalah sifat mekanik yang masih dibawah
dari penguatan dengan serat lurus pada jenis serat yang sama.
Gambar 2.15 Tipe discontinuous fiber.
d) Hybrid fiber composite
Hybrid fiber composite merupakan komposit gabungan antara tipe serat
lurus dengan serat acak. Pertimbangannya supaya dapat mengeliminir kekurangan
sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
2.6 Serat
Serat adalah suatu jenis bahan berupa potongan – potongan komponen yang
membrntuk jaringan memanjang yang utuh. Serat dibagi menjadi dua kategori,
yakni Serat Alam dan Serat Buatan. Serat alam menurut Jumaeri, (1977:5), yaitu
“Serat yang langsung diperoleh di alam. Sedangkan serat buatan menurut Jumaeri,
(1979:35), yaitu “Serat yang molekulnya disusun secara sengaja oleh manusia.
Sifat-sifat umum dari serat buatan, yaitu kuat dan tahan gesekan”.
2.6.1 Serat Alami
Serat alami meliputi serat yang diproduksi oleh tumbuh-tumbuhan, hewan,
dan proses geologis seperti yang ditunjukkan gambar 2.16. Serat jenis ini bersifat
dapat mengalami pelapukan. Serat alami dapat digolongkan ke dalam:
1. Serat tumbuhan/serat pangan; biasanya tersusun atas selulosa,
hemiselulosa, dan kadang-kadang mengandung pula lignin. Contoh dari
serat jenis ini yaitu katun dan kain rami. Serat tumbuhan digunakan
sebagai bahan pembuat kertas dan tekstil. Serat tumbuhan juga penting
bagi nutrisi manusia.
2. Serat kayu, berasal dari tumbuhan berkayu.
3. Serat hewan, umumnya tersusun atas protein tertentu. Contoh dari serat
hewan yang dimanfaatkan oleh manusia adalah sutra dan bulu domba
(Wol).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
2.6.2 Serat Sintetis
Serat sintetis atau serat buatan manusia umumnya berasal dari bahan
petrokimia. Namun demikian, ada pula serat sintetis yang dibuat dari selulosa alami
seperti rayon. Pada gambar 2.17 menampilkan jenis – jenis serat sintetis.
Gambar 2.16 Jenis –jenis serat alami
Sumber: http://teknologitekstil.com/wp-content/uploads/2015/09/Macam-
macam-Serat-Alam.bmp. Diakses Juni 2016.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 2.17 Jenis serat buatan
Sumber:http://teknologitekstil.com/wp-content/uploads/2015/09/Macam-
macam-Serat-Sintetis.bmp.Diakses juni 2016.
2.6.3 Serat Kaca
Kaca serat (Bahasa Inggris: fiberglass) atau sering diterjemahkan menjadi
serat gelas adalah kaca cair yang ditarik menjadi serat tipis dengan garis tengah
sekitar 0,005 mm – 0,01 mm. Serat ini dapat dipintal menjadi benang atau ditenun
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
menjadi kain, yang kemudian diresapi dengan resin sehingga menjadi bahan yang
kuat dan tahan korosi. Pada gambar 2.18 menunjukkan gambar dari serat kaca.
Gambar 2.18 Serat Kaca.
Sifat-sifat fiber-glass, yaitu sebagai berikut :
1. Density cukup rendah (sekitar 2,55 g/cc).
2. Tensile strength nya cukup tinggi (sekitar 1,8 GPa).
3. Biasanya stiffness nya rendah (70GPa).
4. Stabilitas dimensinya baik.
5. Resisten terhadap panas dan dengin.
6. Tahan korosi.
Keuntungan dari penggunaan fiber-glass yaitu sebagai berikut :
1. Biaya murah.
2. Tahan korosi.
3. Biayanya relatif lebih rendah dari komposit lainnya.
Kerugian dari penggunaan fiber-glass yaitu sebagai berikut :
1. Kekuatannya relatif rendah.
2. Elongasi tinggi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
3. Kekuatan dan beratnya sedang (moderate).
Jenis-jenisnya antara lain :
1. E-glass
2. C-glass
3. S-glass
Tabel 2.2 Sifat-sifat dari jenis-jenis fiber-glass.
Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan Ke-6 PT. Pradnya
Paramita 2005. Diakses Juni 2016.
Tabel 2.3 Sifat Serat
Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan Ke-6 PT. Pradnya
Paramita 2005. Diakses Juni 2016.
2.7 Matriks
Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi
volume terbesar (dominan). Matriks mempunyai fungsi sebagai berikut :
Serat Kekuatan
tarik
Perpanjangan
patah
Massa
Jenis
Modulus
Young
Modulus
Jenis
(GN/m²) (%) (g/cm³) (GN/M²) (MJ/Kg)
Karbon (Dasar Rayon viskus) 2 0,6 1,66 350 210
Karbon* (Dasar PAN) 1,8 0,5 1,99 400 200
Gelas (Jenis E) 3,2 2,3 2,54 75 30
Baja 3,5 2 7,8 200 26
Kevlar 3,2 6,5 1,44 57 40
Nilon 66 0,9 14 1,14 7 6
Poliester 1,1 9 1,38 15 11
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
a. Mentrasfer tegangan ke serat.
b. Melindungi serat.
c. Melepaskan ikatan koheren permukaan matrik dan serat.
Matriks juga berperan memberikan rintangan terhadap serangan alam sekitar dan
melindungi permukaan gentian dari pada lelasan atau abrasi secara mekanikal. Pada
gambar 2.19 memperlihatkan kurva tegangan/regangan untuk suatu sistem matriks
ideal. Kurva untuk matriks menunjukkan kekuatan puncak tinggi, kekakuan tinggi
(ditunjukkan dengan kemiringan awal) dan regangan tinggi terhadap kegagalan.
Hal ini berarti bahwa matriks pada awalnya kaku tetapi pada waktu yang sama tidak
akan mengalami kegagalan getas.
Gambar 2.19 Kurva Tegangan/Regangan Sistem Matriks Ideal.
Sumber:http://3.bp.blogspot.com/_94hwoBHsxoY/S4b1FWp5
0I/AAAAAAAAACU/75rb0kxiHCk/s1600-h/teg-reg-komposit.jpg. Diakses
Juni 2016.
Matriks harus mampu berubah panjang paling tidak sama dengan serat. Gambar
2.20 memberikan regangan terhadap kegagalan yang dimiliki untuk serat kaca-E,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
serat kaca-S, serat aramid, dan serat karbon berkekuatan tinggi (yaitu bukan dalam
bentuk komposit). Disini terlihat, sebagai contoh, serat kaca-S dengan
perpanjangan 5,3%, akan membutuhkan matriks dengan perpanjangan paling tidak
sama dengan nilai tersebut untuk mencapai sifat tarik yang maksimum.
Gambar 2.20 Kurva Tegangan/Regangan Terhadap Kegagalan Serat.
Sumber:http://3.bp.blogspot.com/_94hwoBHsxoY/S4b3OLg-
_7I/AAAAAAAAACc/zT2_cKYQ5lU/s1600-h/images.jpg. Diakses Juni
2016.
2.7.1 Resin
Kata “resin” telah diterapkan di dunia moderen untuk semua hampir
komponen dari cairan yang akan di tetapkan menjadi lacquer keras atau enamel
seperti barang jadi. Contohnya adalah cat kuku, sebuah produk moderen yang berisi
resin yang merupakan senyawa organik, tetapi resin tanaman tidak kalsik.Tentunya
pengecoran resin dan resin sintetis (seperti epoxy resin )juga telah diberi nama resin
karena menekan memperkuat dengan cara yang sama seperti beberapa resin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
tanaman, tetapi resin sintetis monomer cair thermosetting plastik, tidak berasal dari
tanaman.
2.7.2 Jenis – Jenis Resin
Berdasarkan kebutuhan resin itu sendiri memilki jenis – jenis berbeda
dengan proses pembuatan dan karakteristik yang berbeda. Contoh jenis resin seperti
berikut :
1. Resin Fenol
Fenol-fenol seperti fenol, kresol, klisenol dan lain sebagainya dikondensasikan
dengan formadehida untuk menghasilkan termoset.
Keuntungannya adalah sebagai berikut :
a. Mudah dibentuk dan menguntungkan dalam kesetabilan dimensi. Kurang
penyusutannya dan keretakannya.
b. Unggul dalam sifat isolasi listrik.
c. Relatif tahan panas dan dapat padam sendiri.
d. Unggul dalam ketahanan asam.
Kekurangannya adalah sebagai berikut :
a. Kurang tahan terhadap Alkali.
b. Aslinya agak berwarna, jadi tidak bebas dalam pewarnaan.
2. Resin Urea
Ini adalah resin termoset yang dapat lewat reaksi urea dan formalin, dimana
urea dan formaldehid ( 37 % formalin) beraksi dalam alkali netral dan lunak. Resin
urea sendiri lebih jelek dari pada resin fenol, resin melamin dan lain sebagainya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Dalam hal ketahanan air, kestabilan dimensi dan ketahan terhadap penuaan. Karena
itu, beberapa bahan lain ditambahkan atau diproses menjadi kopolimer dengan
fenol, melamn dan lain sebagainya untuk memperbaiki sifat – sifat tersebut.
a. Pencetakan
Proses yang dipakai yaiut pencetakan tekan, pengaliha dan injeksi. Dalam
pencetakan tekan, bahan diproses pada temperatur cetakan 130 – 150 0C, tekanan
150 – 300 kg/cm2, selama 30 – 40 detik per 1 mm ketebalam dari benda cetakan.
b. Penggunaan
Bila benda cetakan kaku, tahan terhadap pelarut dan busur listrik, jernih dan
dapat diwarnai secara bebas, maka bahan ini banyak digunakan untuk barang –
barang kecil yang diperlukan sehari – hari seperti pelindung cahaya, soket dan lain
– lain.
3. Resin Melamin
Bahan ini lebih unggul dalam berbagai sifat dari pada resin urea.
a. Pencetakan
Seperti halnya resin urea, dilakukan pencetakan : tekanan, pengalihan dan
injeksi. Suhu pencetakan 10 -20 0C lebih tinggi dari pada resin urea. Sebagai kondisi
pencetakan standar, digunakan temperatur pencetakan 150-170 0C, tekanan
pencetakan 150 – 250 kg/m2, waktu pencetakan 1 menit pada 160 0C atau 40 detik
pada 170 0C per 1 mm tebal bahan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
b. Penggunaan
Barang – barang cetakan melamin dapat diwarnai secara bebas. Karena
unggul dalam ketahanan air, ketahanan panas, ketahanan terhadap isolasi listrik,
ketahanan busur listrik, bahan ini kegunaannya luas. Pengunaan utama adalah
untuk: alat – alat makan, bagian – bagian komponen listrik dan mekanik.
4. Resin Poliester Tak Jenuh
Dalam kebanyakan hal ini disebut poliester saja. Karena berupa resin cair
dengan viskositas relatif rendah, mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan
katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan seperti banyak resin termoset
lainnya, maka tak perlu diberi tekanan untuk pencetakan. Berdasarkan karakteristik
ini, bahan dikembangkan secara luas sebagai plastik penguat serat ( FRP ) dengan
menggunakan serat gelas.
5. Resin Epoksi
a. Proses Produksi Bahan
Pada saat ini produknya adalah kebanyakan merupakan kondensat dari
bisfenol A (4-4’ dihidroksidifenil 2,2-propanon) dan epiklorhidrin. Bisfenol A
diganti dengan novolak atau senyawa tak jenuh, siklopentadien, dsb. Resin epoksi
bereaksi dengan pengeras dan menjadi unggul dalam kekuatan mekanik dan
ketahanan kimia. Sifatnya bervariasi bergantung pada jenis, kondisi dan
pencampuran dengan pengerasnya. Banyaknya campuran dihitung dari ekivalen
epoksi (banyaknya resin yang mengandung 1 mol gugus epoksi dalam gram).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
b. Penggunaan Resin Epoksi.
Sebagai perekat hampir semua plastik dapat melekat cukup kuat kecuali resin
silicon, fluoresin, polietilen dan polipropilen. Jenis yang lain adalah jenis yang
paling sering dipakai. Paling luas digunakan dalam industry penerbangan,
konstruksi dan listrik. Dan sebagai bahan cat dapat dipakai terhadap berbagai
bahan, dan secara luas digunakan karena pelapisannya kuat, unggul dalam
ketahanan air dan ketahanan kimia.
6. Resin Poliuretan
Resin ini dihasilkan oleh reaksi diisosianat dan senyawa polihidroksi. Resin
ini kuat, baik dalam ketahanan abrasi, ketahanan minyak dan ketahanan pelarut,
maka digunakan untuk plastik busa, bahan elastis, cat perekat, kulit sintetis dan lain
– lain.
a. Sifat – Sifat
Poliuretan dengan berbagai sifat dapat dibuat, bergantung pada bahan mentah
yang dipilih, tetapi mengenai sifat – saifat yang umum, baik dalam elastisitas dan
kekuatan, kekuatan tarik nya tinggi, unggul dalam ketahanan terhadap abrasi,
penuaan, minyak, pelarut, dan sifat temperatur rendahnya yang menguntungkan
namun demikian, mudah dehidrolisa, relatif kurang kuat terhadap asam dan alkali,
dan warnanya mudah luntur oleh panas atau cahaya.
b. Penggunaan
Bahan ini digunakan secara luas untuk kulit sintetis, serat, bahan karet, bahan
busa dan perekat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Penelitian
Langkah kerja dalam penelitian ini meliputi perencanaan kincir hingga
analisis data. Langkah kerja dalam penelitian ini dalam bentuk gambar diagram alir
seperti yang ditunjukan dalam Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Diagram alir metode penelitian kincir angin.
Mulai
Perancangan kincir angin propeller dua sudu poros horisontal
menggunakan pipa PVC 8 inchi sebagai cetakan sudu
Pembuatan sudu kincir angin bahan komposit komposit diameter 1 m,
lebar maksimum 13 cm dari pusat poros dan panjang sudu 45 cm
Pengambilan data : - 𝑛 (rpm)
- 𝑣 (kecepatan angin)
- 𝐹 (gaya pengimbang)
- 𝑉 (tegangan)
- 𝐼 (arus)
Pengolahan data
Analisis data dan pembuatan laporan
Selesai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
Ada tiga jenis perlakuan metode untuk melakukan penelitian ini, yaitu :
1. Penelitian Kepustakaan (Library Research)
Penelitian kepustakaan dilakukan dengan membaca literatur –literatur yang
berhubungan dengan penulisan tugas akhir ini serta dapat dipertanggung jawabkan
kebenarannya.
2. Pembuatan Alat
Pembuatan alat uji kincir angin dilakukan di Laboratorium Konversi Energi,
Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Kincir yang sudah jadi dipasang pada
wind tunnel dan motor listrik sebagai sumber tenaga untuk memutar fan blower
yang menghasilkan tenaga angin untuk memutar kincir.
3. Pengamatan Secara Langsung (Observasi)
Metode observasi ini dilakukan dengan mengamati secara langsung
terhadap objek yang diteliti yaitu kincir angin jenis propeler pada wind tunnel.
3.2 Alat dan Bahan
Model kincir angin propeler dengan bahan komposit Kincir ini dibuat
dengan diameter 1 meter.
1. Sudu kincir angin.
Ukuran panjang sudu kincir menentukan daerah sapuan angin yang
menerima energi angin sehingga dapat membuat dudukan sudu atau turbin berputar.
Semua sudu memiliki bentuk dan ukuran yang sama, sudu kincir angin yang dibuat
dapat dilihat pada Gambar 3.2.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Gambar 3.2. Blade / Sudu.
2. Dudukan sudu.
Dudukan sudu yang merupakan bagian komponen yang berfungsi untuk
pemasangan sudu dan juga untuk mengatur kemiringan sudu. Dudukan sudu
ini memiliki dua belas buah lubang untuk pemasangan sudu,untuk mengatur sudu
kemiringan cukup memutar kemiringan plat dudukan sudu. Posisi plat dudukan
dapat disesuaikan dengan kebutuhan yang diperlukan Dudukan sudu dapat dilihat
pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Dudukan Sudu.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
3. Fan blower.
Fan blower berfungsi untuk menghisap udara memutar kincir angin, fan
blower dengan power sebesar 15 Hp. Gambar 3.4 akan menunjukan bentuk dari
fan blower.
Gambar 3.4 Fan Blower.
4. Tachometer.
Tachometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan putaran
poros kincir yang dinyatakan dalam satuan rpm (rotation per minute). Jenis
tachometer yang digunakan adalah digital light tachometer, cara kerjanya cukup
sederhana meliputi 3 bagian, yaitu: Sensor, pengolah data dan penampil. Gambar
3.5 menunjukan bentuk tachometer.
Gambar 3.5 Tachometer.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
5. Timbangan Digital.
Timbangan Digital digunakan untuk mengetahui beban generator pada saat
kincir angin berputar. Gambar 3.6 menunjukan bentuk dari Timbangan Digital yang
digunakan dalam penelitian. Timbangan Digital ini diletakan pada bagian lengan
generator.
Gambar 3.6 Timbangan Digital.
6. Anemometer.
Anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan angin, Gambar 3.7
menunjukan bentuk dari anemometer.
Gambar 3.7 Anemometer.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
7. Voltmeter.
Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan yang dihasilkan kincir angin
oleh setiap variasinya. Gambar Voltmeter seperti ditunjukan oleh Gambar 3.8.
Gambar 3.8 Voltmeter.
8. Amperemeter.
Ampermeter digunakan untuk mengukur arus yang dihasilkan oleh Kincir
Angin dengan setiap variasinya. Gambar Ampermeter seperti ditunjukan oleh
Gambar 3.9 Ampermeter.
Gambar 3.9 Amperemeter.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
9. Pembebanan.
Pembebanan yang dilakukan dengan menggunakan lampu bermaksud untuk
mengetahui performa kincir angin. Variasi voltase lampu yang diberikan bermaksud
supaya data yang dihasilkan lebih bervariasi. Lampu yang digunakan adalah lampu
60 Watt sebanyak 5 buah, lampu 40 Watt sebanyak 4 buah dan lampu 25 Watt
sebanyak 5 buah. Gambar pembebanan lampu seperti ditunjukkan oleh Gambar 4.0
Pembebanan lampu.
Gambar 3.10 Skema Pembebanan Lampu.
3.3 Desain Kincir
Desain kincir angin yang dibuat seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.10.
Gambar tersebut menunjukan bahwa kincir angin yang dibuat panjang diameternya
berukuran 1 m dengan lebar maksimum sudu 12 cm. Gambar 4.1 menunjukan
desain dari sudu kincir angin.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Gambar 3.11 Desain kincir.
3.4 Pembuatan Sudu / Blade Kincir Angin
3.4.1 Alat dan Bahan
Pembuatan sebuah sudu / blade merupakan proses yang dilakukan secara
bertahap serta membutuhkan alat dan bahan, seperti yang ditunjukkan oleh Tabel
3.1.
Tabel 3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
3.4.2 Proses Pembuatan Sudu / Blade
Dalam proses pembuatan sudu / blade dilakukan dengan beberapa tahapan.
tahapan – tahapan pembuatan sudu seperti berikut:
A. Pembuatan Cetakan Pipa:
1. Memotong pipa 8 inchi dengan panjang 50 cm.
Pipa 8 inchi berfungsi sebagai mal / cetakan dari proses pembuatan
sudu blade kincir angin yang mana bahan yang digunakan adalah komposit.
Proses memotong menggunakan gerinda dengan panjang pipa yang
diinginkan adalah 50 cm. Setelah pipa dipotong, kemudian pipa di belah
dua. Hal ini bertujuan pada saat pembentukan pipa dengan mal kertas agar
lebih mudah dilakukan. Pipa yang digunakan adalah Pipa Wavin D 8 inchi,
Pemotongan pipa seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.12.
Gambar 3.12 Pemotongan Pipa.
2. Membentuk Mal / cetakan kertas.
Mal atau cetakan kertas mempermudah pembentukan pipa menjadi
sebuah sudu / balde. Mal ditempelkan pada pipa kemudian pipa ditandai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
sesuai dengan mal menggunakan spidol. Mal / cetakan kertas seperti yang
ditunjukkan oleh gambar 3.13
Gambar 3.13 Mal / Cetakan Kertas.
3. Membentuk pipa dengan mal kertas.
Pipa yang telah ditandai oleh mal ketas, kemudian dipotong
menggunakan gerinda. Proses pembentukan ini dilakukan secara bertahap,
pemotongan di mulai dari garis mal yang mudah dipotong. Proses
pembentukan pipa seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.14.
Gambar 3.14 Pembentukan sudu pada pipa.
4. Menghaluskan pipa.
Setelah pipa yang telah dibentuk sesuai dengan bentuk dari mal
kertas, kemudian pinggiran pipa dihaluskan. Hal ini bertujuan untuk
mencapai sebuah presisi ukuran dan estetika dari pipa.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
B. Proses pencetakan sudu :
5. Pelapisan cetakan pipa.
Setelah cetakan dari pipa telah siap, kemudian dilanjutkan pada
tahap dua yaitu pembuatan sudu/blade. Sebelum perpaduan dari resin dan
harderner dioleskan dipermukaan cetakan. Mal pipa dilapisi dengan
alumunium foil. Hal ini bertujuan agar cetakan dengan sudu yang telah jadi
tidak menempel, pelapisan cetakan seperti yang terlihat pada gambar 3.15.
Gambar 3.15 Pelapisan Mal.
6. Pencampuran Resin dan Harderner.
Pencampuran resin dan harderner dilkakukan dengan perbandingan
5:1. Resin berfungsi untuk mengeraskan campuran dan harderner adalah
bahan yang dikeraskan. Pencampuran kedua bahan seperti yang ditunjukkan
pada gambar 3.16.
3.16 Resin dan Harderner.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
7. Pembuatan Sudu / Blade.
Dalam membuat sebuah sudu dengan bahan komposit yang terdiri
dari Resin, Harderner dan Serat Glass. Proses pembuatan sudu / blade
dilakukan secara berulang dan cepat. Karena saya mengharapkan sebuah
sudu yang jadi nanti nya terdiri dari empat lapis serat glass. Di antara lapisan
kedua dan ketiga serat glass diberikan sebuah plat alumunium pada pangkal
sudu yang berukuran 2 cm x 10 cm. Pemberian sebuah plat pada lapisan
serat glass bertujuan untuk menambah ketahanan pangkal sudu terhadap
gaya tekan yang diberikan oleh baut. Langkah – langkah pembuatan sudu
sebagai berikut:
a. Mengoleskan campuran resin dan harderner pada permukaan
pipa yang telah dilapisi alumunium foil menggunakan kuas.
Mengoleskan campuran resin dan harderner seperti yang
ditujukkan oleh gambar 3.17.
Gambar 3.17 Pengolesan cetakan sudu yang dilapisi alumunium foil.
b. Menempelkan lapisan pertama serat glass pada cetakan yang
telah dioleskan campuran resin dan harderner. Seperti yang
ditunjukkan oleh gambar 3.18.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 3.18 Peletakan serat glass pada cetakaan sudu.
c. Mengoleskan campuran resin dan harderner pada lapisan serat
glass pertama.
d. Menempelkan lapisan kedua serat glass kedua.
e. Mengoleskan campuran resin dan harderner pada lapisan serat
gelas kedua.
f. Menempelkan plat alumuium diantara lapisan kedua dan ketiga
Serat glass, seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.19.
Gambar 3.19 Peletakan plat pada ujung sudu untuk lubang sudu.
g. Menempelkan lapisan ketiga serat glass.
h. Mengoleskan campuran resin dan harderner pada lapisan ketiga
serat glass.
i. Menempelkan lapisan keempat serat glass.
j. Mengoleskan campuran resin dan harderner pada lapisan
keempat serat glass.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
8. Pengeringan sudu / Blade.
Setelah proses pembuatan sudu selesai dilakukan, kemudian sudu /
blade dikeringkan dengan cara dijemur dibawah matahari. Proses
pengeringan yang dilkukan dibawah matahari memerlukan waktu 2 -3 hari.
9. Finishing sudu / blade.
Proses finishing sudu / blade meliputi: Pemotongan, Penghalusan,
Pengurangan berat sudu, Pendempulan dan pewarnaan sudu / blade.
Pengurangan berat sudu yang dimaksud adalah menyamakan berat sudu
menjadi 214 gram menggunakan timbangan duduk digital.
10. Pembuatan Lubang Baut.
Pembuatan Lubang pada sudu dilakukan menggunakan bor dengan diameter
lubang baut 10.
3.5 Langkah Penelitian
Langkah yang dilakukan sebelum pengambilan data penelitian adalah
pemaasangan kincir angin di depan fan blower, pemasangan komponen poros
penghubung kincir angin dengan sistem pembebanan lampu yang berada di bagian
belakang kincir Angin. Proses pengambilan data Kecepatan Angin, Putaran Poros
(rpm), tegangan, arus listrik dan pembebanan kincir angin ada beberapa hal yang
perlu dilakukan yaitu:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
1) Poros kincir di hubungkan dengan mekanisme pembebanan lampu.
2) Memasang Blade / Sudu pada dudukan sudu.
3) Memasang anemometer pada tiang di depan kincir angin untuk mengukur
kecepatan angin.
4) Memasang timbangan digital pada lengan generator.
5) Memasang generator pada poros kincir angin.
6) Merangkai pembebanan lampu pada generator.
7) Jika sudah siap, fan blower dihidupkan untuk memutar kinicr angin.
8) Percobaan pertama kincir Angin dua sudu dengan kecepatan angin 10 m/s,
percobaan kedua kincir angin dua sudu dengan kecepatan 8 m/s, percobaan
ketiga kincir angin dua sudu dengan kecepatan angin 6 m/s.
9) Untuk mengatur kecepatan angin dalam terowongan angin dengan cara
memundurkan jarak gawang Kincir Angin terhadap fan blower agar dapat
menentukan variasi kecepatan angin.
10) Bila kecepatan angin dan variasi beban telah sesuai dengan yang diinginkan,
maka pengukuran dapat dilakukan dengan membaca massa pengimbang yang
terukur pada timbangan digital.
11) Mengukur kecepatan angin dengan menggunakan anemometer dan kecepatan
kincir angin dengan mengunakan Tachometer.
12) Mengamati selama waktu yang telah ditentukan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
BAB IV
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Pengujian
Tabel 4.1 Data Pengujian Dua Sudu Dengan Kecepatan Angin 10,3 m/s.
Kincir Angin Komposit Dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari Pusat
Poros.
NO
Putaran
kincir
Gaya
pengimbang
Tegangan Arus
n (rpm) F (gram) Volt Ampere
1 1166 110 79 0
2 1159 140 77,3 0,09
3 1105 160 76,2 0,19
4 1049 190 73,1 0,28
5 985 220 70,4 0,41
6 936 250 67 0,54
7 894 280 64,7 0,66
8 834 310 60,8 0,79
9 786 340 58,1 0,89
10 703 370 54,8 0,99
Tabel 4.2 Data Pengujian Dua Sudu Dengan Kecepatan Angin 8,4 m/s. Kincir
Angin Komposit Dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari Pusat Poros.
Putaran kincir Gaya pengimbang Tegangan Arus Kec.Angin
n (rpm) F (gram) Volt Ampere m/s
1 1023 120 69,4 0
2 996 150 66,7 0,08
3 960 160 64,6 0,17
4 922 180 61,9 0,26
5 890 210 58,4 0,37 8,4
6 773 240 52,9 0,49
7 754 270 49 0,59
8 709 280 45,1 0,7
9 610 300 39,2 0,77
10 580 310 34 0,84
NO
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Tabel 4.3 Data Pengujian Dua Sudu Dengan Kecepatan Angin 6,4 m/s Kincir
Angin Komposit Dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari Pusat Poros.
NO
Putaran
kincir
Gaya
pengimbang
Tegangan Arus
n (rpm) F (gram) Volt Ampere
1 808 110 56,6 0
2 791 140 53,5 0,08
3 776 150 52,3 0,15
4 727 180 48,5 0,26
5 687 210 44,9 0,36
6 609 230 40,7 0,47
7 545 250 37,8 0,59
8 496 270 33,5 0,73
4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan
Dalam pengolahan data yang digunakan beberapa asumsi untuk
mempermudah pengolahan dan perhitungan data sebagai berikut :
a. Percepatan gravitasi bumi = 9,81 m/s2
b. Massa jenis udara = 1.18 kg/m3
4.2.1 Perhitungan Daya Angin
Sebagai contoh perhitungan daya angin diambil dari tabel pengujian 4.1
pada pengujian ketujuh diperoleh kecepatan angin 10,3 m/s, massa jenis udara (ρ)
sebesar 1,18 kg/m3 dan luas penampang (A) adalah 0,785 m2. Maka dapat dihitung
daya angin sebesar :
𝑃𝑖𝑛 =1
2 𝜌 𝐴 𝑣3
Pin = ½ 𝑥 1.18 𝑥 0,785 𝑥 10,3 3
Pin = 499 watt
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
Jadi daya angin yang dihasilkan sebesar 499 watt.
4.2.2 Perhitungan Torsi
Sebagai contoh perhitungan nilai torsi diambil, dari tabel 4.1 pada pengujian
ketujuh. Dari data diperoleh besaran gaya (F) = 2,75 N dan jarak lengan torsi ke
poros sebesar 0,27 m, maka torsi dapat dihitung :
T = F x l
T = 2,75 x 0.27
T = 0.74 N.m
Jadi Torsi yang dihasilkan sebesar 0,74 N.m
4.2.3 Perhitungan Daya Kincir
Sebagai contoh perhitungan diambil dari tabel pengujian 4.1 pada pengujian
diperoleh kecepatan angin 10,3 m/s, putaran poros (n) sebesar 894 rpm, dan torsi
yang telah dihitung pada sub bab 4.2.2 sebesar 0.74 N.m, maka besarnya daya kincir
dapat dihitung :
Pout = T x ω
Pout = 0.74 x 𝜋 .894
30
Pout = 69,43 watt
Jadi Daya yang dihasilkan sebesar 69,43 watt.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
4.2.4 Perhitungan Daya Listrik
Sebagai contoh perhitungan daya listrik diambil dari tabel pengujian 4.1 pada
pengujian ketujuh. Diperoleh tegangan sebesar 64,7 Volt dan Arus sebesar 0,66
Ampere, maka daya listrik dapat dihitung :
Plistrik = V . I
Plistrik = 64,7 x 0,66
Plistrik = 42,7 Watt
Jadi Daya listrik yang dihasilkan sebesar 42,7 Watt.
4.2.4 Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr)
Sebagai contoh perhitungan diambil dari table pengujian 4.1 pada pengujian
ketujuh dan pembebanan ketujuh diperoleh putaran poros kincir angin sebesar 894
jari jari kincir angin sebesar (r) = 0,5 m, dan kecepatan angin sebesar 10.3 m/s, maka
tip speed ratio dapat dihitung :
𝑡𝑠𝑟 = 2 π r n
60 v
𝑡𝑠𝑟 = 2 𝑥 3,14 𝑥 0,5 𝑥 894
60 𝑥 10,3
𝑡𝑠𝑟 = 4,57
Jadi TSR yang dihasilkan sebesar 4.57.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
4.2.5 Perhitungan Koefisien Daya (Cp)
Sebagai contoh perhitungan diambil dari perhitugan diatas yakni, daya angin
pada sub bab 4.2.1 sebesar 499 watt dan daya yang dihasilkan kincir angin pada sub
bab 4.2.3 sebesar 69,4 watt, maka koefisien daya dapat dihitung :
Cp = 𝑃𝑜𝑢𝑡
𝑃𝑖𝑛 x 100 %
Cp = 69,4
499 x 100 %
Cp = 13,9 %
Jadi Koefisien daya yang dihasilkan sebesar 13.9 %.
4.3 Data Hasil Perhitungan
Parameter yang telah didapat dari penelitian diolah dengan software
Microsoft Excel untuk menampilkan grafik hubungan antara putaran rotor dengan
torsi yang dihasilkan, grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio,
dan grafik hubungan antara daya dengan torsi yang dihasilkan untuk tiga variasi
kecepatan angin. Pada tabel 4.4, tabel 4.5 dan tabel 4.6 menampilkan data hasil
perhitungan untuk setiap variasi kecepatan angin.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
Tabel 4.4 Data Perhitungan Dua Sudu Kecepatan Angin 10,3 m/s. Kincir Angin
Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari Pusat Poros.
Tabel 4.5 Data Perhitungan Dua Sudu Kecepatan Angin 8,4 m/s. Kincir Angin
Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari Pusat Poros.
Tabel 4.6 Data Perhitungan Dua Sudu Kecepatan Angin 6,4 m/s. Kincir Angin
Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari Pusat Poros
Gaya
pengimbang
Beban
Torsi
Kecepatan
sudut Daya angin
Daya kincir
mekanis
Daya
Listrik
Tip speed
ratio
Koefisien daya
Mekanis
Koefisien
Daya Listrik
N N.m rad/s Pin (watt) Pout (watt) Watt tsr Cp % Cp %
1 1,08 0,29 122,10 499,01 35,58 0,00 5,96 7,13 0,00
2 1,37 0,37 121,37 499,01 45,01 6,96 5,92 9,02 1,39
3 1,57 0,42 115,72 499,01 49,04 14,48 5,64 9,83 2,90
4 1,86 0,50 109,85 499,01 55,28 20,47 5,36 11,08 4,10
5 2,16 0,58 103,15 499,01 60,11 28,86 5,03 12,05 5,78
6 2,45 0,66 98,02 499,01 64,90 36,18 4,78 13,01 7,25
7 2,75 0,74 93,62 499,01 69,43 42,70 4,57 13,91 8,56
8 3,04 0,82 87,34 499,01 71,71 48,03 4,26 14,37 9,63
9 3,34 0,90 82,31 499,01 74,12 51,71 4,02 14,85 10,36
10 3,63 0,98 73,62 499,01 72,15 54,25 3,59 14,46 10,87
NO
Gaya
pengimbang
Beban
Torsi
Kecepatan
sudut Daya angin
Daya kincir
mekanis
Daya
Listrik
Tip speed
ratio
Koefisien daya
Mekanis
Koefisien
Daya Listrik
N N.m rad/s Pin (watt) Pout (watt) Watt tsr Cp % Cp %
1 1,18 0,32 107,13 275 34,05 0,00 6,38 12,40 0,00
2 1,47 0,40 104,30 275 41,44 5,34 6,21 15,09 1,94
3 1,57 0,42 100,53 275 42,60 10,98 5,98 15,51 4,00
4 1,77 0,48 96,55 275 46,03 16,09 5,75 16,76 5,86
5 2,06 0,56 93,20 275 51,84 21,61 5,55 18,88 7,87
6 2,35 0,64 80,95 275 51,46 25,92 4,82 18,74 9,44
7 2,65 0,72 78,96 275 56,47 28,91 4,70 20,56 10,53
8 2,75 0,74 74,25 275 55,06 31,57 4,42 20,05 11,49
9 2,94 0,79 63,88 275 50,76 30,18 3,80 18,48 10,99
10 3,04 0,82 60,74 275 49,87 28,56 3,62 18,16 10,40
NO
Gaya
pengimbang
Beban
Torsi
Kecepatan
sudut Daya angin
Daya kincir
mekanis
Daya
Listrik
Tip speed
ratio
Koefisien daya
Mekanis
Koefisien
Daya Listrik
N N.m rad/s Pin (watt) Pout (watt) Watt tsr Cp % Cp %
1 1,08 0,29 84,61 119 24,65 0,00 6,66 20,78 0,00
2 1,37 0,37 82,83 119 30,72 4,28 6,52 25,89 3,61
3 1,47 0,40 81,26 119 32,29 7,85 6,40 27,21 6,61
4 1,77 0,48 76,13 119 36,30 12,61 5,99 30,59 10,63
5 2,06 0,56 71,94 119 40,02 16,16 5,66 33,73 13,62
6 2,26 0,61 63,77 119 38,85 19,13 5,02 32,74 16,12
7 2,45 0,66 57,07 119 37,79 22,30 4,49 31,85 18,80
8 2,65 0,72 51,94 119 37,15 24,46 4,09 31,31 20,61
NO
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
4.4 Grafik Hasil Perhitungan
Pengolahan data yang dilakukan pada Sub Bab 4.2 dan 4.3 mendapatkan
hasil grafik. Grafik – grafik hubungan tersebut antara lain grafik antara rpm dan
daya,, grafik hubungan antara torsi dan rpm, dan grafik hubungan antara koefisien
daya dengan tip speed ratio. Penjelasan untuk grafik hubungan diatas, lebih
lengkapnya dapat dilihat pada grafik – grafik di halaman selanjutnya.
4.4.1 Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Pada Kecepatan
Angin 10,3 m/s
Data dari Tabel 4.4 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya dapat
digunakan untuk membuat grafik hubungan antara putaran poros (rpm) dan daya
(Pout). Pada gambar 4.1 menunjukan bahwa nilai daya kincir mekanis (Pout mekanis)
puncak yang dihasilkan kincir angin dengan kecepatan 10,3 m/s adalah sekitar
74 watt. Dan nilai daya kincir elektris (Pout elektris) puncak yang dihasilkan kincir
dengan variasi kecepatan 10,3 m/s adalah sekitar 54,2 watt. Daya mekanis puncak
terjadi pada 786 rpm dan untuk daya listrik puncak terjadi pada 703 rpm.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
Gambar 4.1 Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Pada Kecepatan Angin 10,3 m/s
Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari Pusat
Poros.
4.4.2 Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Pada Kecepatan
Angin 8,4 m/s
Data dari Tabel 4.5 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya dapat
digunakan untuk membuat grafik hubungan antara putaran poros (rpm) dan daya
(Pout). Pada gambar 4.2 menunjukan bahwa nilai daya kincir mekanis (Pout mekanis)
puncak yang dihasilkan kincir angin dengan kecepatan 8,4 m/s adalah sekitar
56,4 watt. Dan nilai daya kincir elektris (Pout elektris) puncak yang dihasilkan kincir
dengan variasi kecepatan 8,3 m/s adalah sekitar 31,6 watt. Daya mekanis puncak
terjadi pada 754 rpm dan untuk daya listrik puncak terjadi pada 709 rpm.
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0
DA
YA
( W
AT
T )
RPM
Daya mekanis
Daya listrik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
Gambar 4.2 Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Pada Kecepatan Angin 8,4 m/s
Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari Pusat
Poros.
4.4.3 Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Pada Kecepatan
Angin 6,4 m/s
Data dari Tabel 4.6 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya dapat
digunakan untuk membuat grafik hubungan antara putaran poros (rpm) dan daya
(Pout). Pada gambar 4.3 menunjukan bahwa nilai daya kincir mekanis (Pout mekanis)
puncak yang dihasilkan kincir angin dengan kecepatan 6,4 m/s adalah sekitar
40 watt. Dan nilai daya kincir elektris (Pout elektris) puncak yang dihasilkan kincir
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0
DA
YA
( W
AT
)
RPM
Daya mekanis
Daya listrik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
dengan variasi kecepatan 6,4 m/s adalah sekitar 24,5 watt. Daya mekanis puncak
terjadi pada 687 rpm dan untuk daya listrik puncak terjadi pada 496 rpm.
Gambar 4.3 Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Pada Kecepatan Angin 6,4 m/s
Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari Pusat
Poros.
4.4.4 Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Mekanis Untuk Tiga Variasi
Kecepatan Angin
Data dari Tabel 4.4, Tabel 4.5 dan Tabel 4.6 yang sudah diperoleh pada
perhitungan sebelumnya, dapat digunakan untuk membuat grafik hubungan antara
putaran poros (rpm) dan daya mekanis. Pada gambar 4.4 menunjukan bahwa nilai
tertinggi daya kincir mekanis (Pout mekanis) yang dihasilkan kincir angin bahan
komposit bersudu tiga ada pada variasi kecepatan angin 10,3 m/s. Dari grafik
hubungan antara putaran poros dan daya mekanis ini, dapat disimpulkan bahwa
semakin besar nilai dari putaran poros maka semakin besar pula daya yang
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
0 5 0 0 1 0 0 0
DA
YA
( W
AT
T )
RPM
Daya mekanis
Daya Listrik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
dihasilkan oleh kincir. Daya mekanis maksimal yang dicapai sekitar 74 watt pada
putaran poros 786 rpm.
Gambar 4.4 Grafik Hubungan RPM dan Daya Mekanis Pada Tiga Variasi Kecepatan
Angin Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari
Pusat Poros.
4.4.5 Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Elektris Untuk Tiga Variasi
Kecepatan Angin
Data dari Tabel 4.4, Tabel 4.5 dan Tabel 4.6 yang sudah diperoleh pada
perhitungan sebelumnya dapat digunakan untuk membuat grafik hubungan antara
putaran poros (rpm) dan daya listrik. Pada Gambar 4.5 menunjukan bahwa nilai
tertinggi daya kincir elektris (Pout elektris) yang dihasilkan kincir angin bahan
komposit bersudu tiga ada pada variasi kecepatan angin 10,3 m/s. Dari grafik
hubungan antara putaran poros dan daya mekanis ini, dapat disimpulkan bahwa
semakin besar nilai dari putaran poros maka semakin besar pula daya yang
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0
DA
YA
ME
KA
NIS
( W
AA
T )
RPM
pout mekaniskec.angin rata -rata 10,3 m/s.
Pout mekaniskec.angin rata -rata 8,4 m/s.
Pout mekaniskec.angin rata -rata 6,4 m/s.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
dihasilkan oleh kincir. Daya maksimal elektris yang dicapai yaitu sekitar 54,2 watt
pada putaran poros 703 rpm.
Gambar 4.5 Grafik Hubungan RPM dan Daya Elektris Pada Tiga Variasi Kecepatan
Angin Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari
Pusat Poros.
4.4.6 Grafik Hubungan Antara RPM dan Torsi Untuk Tiga Variasi
Kecepatan Angin
Data dari Tabel 4.4, Tabel 4.5 dan Tabel 4.6 yang sudah diperoleh pada
perhitungan sebelumnya dapat digunakan untuk membuat grafik hubungan antara
rpm dan torsi. Pada Gambar 4.6 menunjukan nilai torsi yang dihasilkan kincir angin
dengan tiga variasi kecepatan angin. Dapat dilihat bahwa semakin besar torsi yang
dihasilkan maka rpm semakin kecil. Pada variasi kecepatan angin 8,4 m/s, torsi
maksimal yang dihasilkan sebesar 0,82 N.m. Pada variasi kecepatan angin 6,4 m/s
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0
DA
YA
LIS
TR
IK (
WA
TT
)
RPM
Pout listrik kec.Angin rata - rata10,3 m/s.
pout listrikkec.angin rata-rata 8,4 m/s.
Pout listrikkec.angin rata -rata 6,4 m/s.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
torsi maksimal yang dihasilkan sebesar 0,72. Dan untuk variasi kecepatan angin
10,3 m/s torsi maksimal yang dihasilkan sebesar 0,98 N.m.
Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara RPM dan Torsi Pada Tiga Variasi Kecepatan
Angin Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari
Pusat Poros.
4.4.7 Grafik Hubungan Antara TSR dan Koefisien Daya Pada Kecepatan
Angin 10,3 m/s
Pada Gambar 4.7 menunjukan grafik hubungan antara TSR dan koefisien
daya untuk kincir angin dengan variasi kecepatan angina 10,3 m/s. Koefisien daya
mekanis maksimal yang dihasilkan (Cpmax Mekanis) sebesar 14,85 % yang terjadi
pada tsr sebesar 4,02. Sedangkan pada koefisien daya listrik maksimal yang
dihasilkan (Cpmax Listrik) sebesar 10, 87 % yang terjadi pada nilai tsr sebesar 3,59.
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0
TO
RS
I, T
( N
. M
)
RPM
Kec.Anginrata - rata10,3 m/s.
Kec.Anginrata - rata8,4 m/s.
Kec.Anginrata - rata6,4 m/s.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Gambar 4.7 Grafik Hubungan Antara TSR dan Cp (%) Pada Variasi Kecepatan Angin
10,3 m/s Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari
Pusat Poros.
.
4.4.8 Grafik Hubungan Antara TSR dan Koefisien Daya Pada Kecepatan
Angin 8,4 m/s
Pada Gambar 4.8 menunjukan grafik hubungan antara TSR dan Koefisien
daya untuk kincir angin dengan variasi kecepatan angin 8,4 m/s. Koefisien daya
mekanis maksimal yang dihasilkan (Cpmax Mekanis) sebesar 20,56 % yang terjadi
pada nilai tsr sebesar 4,70. Sedangkan pada koefisien daya listrik maksimal yang
dihasilkan (Cpmax Listrik) sebesar 11,49 % dan terjadi pada nilai tsr sebesar 4,42 .
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
0 . 0 0 1 . 0 0 2 . 0 0 3 . 0 0 4 . 0 0 5 . 0 0 6 . 0 0 7 . 0 0
CP
%
TSR
Cp Mekanis
Cp Listrik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Gambar 4.8 Grafik Hubungan Antara TSR dan Cp (%) Pada Variasi Kecepatan Angin
8,4 m/s Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari
Pusat Poros.
.
4.4.9 Grafik Hubungan Antara TSR dan Koefisien Daya Pada Kecepatan
Angin 6,4 m/s
Pada Gambar 4.9 menunjukan grafik hubungan antara koefisien daya dan tsr
untuk kincir angin dengan variasi kecepatan angin 6,4m/s. Koefisien daya mekanis
maksimal yang dihasilkan (Cpmax Mekanis) sebesar 33,73 % yang terjadi pada nilai
tsr sebesar 5,66. Sedangkan pada koefisien daya listrik maksimal yang dihasilkan
(Cpmax Listrik) sebesar 20,61 % yang terjadi pada nilai tsr sebesar 4,09.
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
0 . 0 0 1 . 0 0 2 . 0 0 3 . 0 0 4 . 0 0 5 . 0 0 6 . 0 0 7 . 0 0
CP
%
TSR
Cp Mekanis
Cp Listrik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Gambar 4.9 Grafik Hubungan Antara TSR dan Cp (%) Pada Variasi Kecepatan Angin
6,4 m/s Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari
Pusat Poros.
4.4.10 Grafik Hubungan Antara TSR dan Koefisien Daya Mekanis Pada Tiga
Variasi Kecepatan Angin
Pada Gambar 4.10 menunjukan grafik hubungan antara koefisien daya
mekanis dan tsr kincir dengan tiga variasi kecepatan angin. Koefisien daya mekanis
maksimal yang dihasilkan (Cpmax Mekanis) sebesar 33,73 % yang terjadi pada nilai
tsr sebesar 5,66 dengan variasi kecepatan angin 6,4 m/s. Sedangkan pada variasi
kecepatan angin 10,3 m/s nilai koefisien daya mekanis maksimal yang dihasilkan
sebesar 14,85 % pada nilai tsr 4,02. Dan untuk variasi kecepatan angin 8,4 m/s nilai
koefisien daya mekanis maksimal sebesar 20,56 % pada nilai tsr 4,70.
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
0 . 0 0 2 . 0 0 4 . 0 0 6 . 0 0 8 . 0 0
CP
%
TSR
Daya Mekanis
Daya Listrik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Gambar 4.10 Grafik Hubungan Antara TSR dan Cp (%) Pada Tiga Variasi Kecepatan
Angin. Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari
Pusat Poros.
4.4.11 Grafik Hubungan Antara TSR dan Koefisien Daya Elektris Pada Tiga
Variasi Kecepatan Angin
Pada Gambar 4.11 menunjukan grafik hubungan antara koefisien daya
listrik dan tsr kincir dengan tiga variasi kecepatan angin. Koefisien daya mekanis
maksimal yang dihasilkan (Cpmax Listrik) sebesar 20,61 % yang terjadi pada nilai
tsr sebesar 4,09 dengan variasi kecepatan angin 6,4 m/s. Sedangkan pada variasi
kecepatan angin 8,4 m/s nilai koefisien daya listrik maksimal sebesar 11,49 %
dengan nilai tsr 4,42. Dan untuk variasi kecepatan angin 10,3 m/s nilai koefisien
daya listrik maksimal sebesar 10,87 % pada nilai tsr sebesar 3,59.
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
0 . 0 0 2 . 0 0 4 . 0 0 6 . 0 0 8 . 0 0
CP
ME
KA
NIS
%
TSR
Kec. Anginrata - rata10,3 m/s.
Kec.Anginrata - rata 8,4m/s.
Kec.Anginrata - rata 6,4m/s.
33,73 %
20,56 %
14,85 %
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
Gambar 4.11 Grafik Hubungan Antara TSR dan Cp (%) Pada Tiga Variasi Kecepatan
Angin. Kincir Angin Komposit Dua Sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm Dengan Jarak 12.5 cm Dari
Pusat Poros.
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
0 . 0 0 2 . 0 0 4 . 0 0 6 . 0 0 8 . 0 0
CP
LIS
TR
IK %
TSR
Kec.Angin rata -rata 10,3m/s.
Kec.Angin rata -rata 8,4m/s.
Kec.Angin rata -rata 6,4m/s.
20,61 %
11,49 %
10,87 %
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Setelah melakukan pengambilan data, pengolahan dan analisis data dapat
disimpulkan sebagai berikut :
1. Telah berhasil dibuat kincir angin poros horizontal dua sudu bahan
komposit, diameter 1 m, lebar maksimum 13 cm dengan jarak 12,5 cm dari
pusat poros. Dengan mal terbuat dari potongan pipa pvc 8 inchi.
2. Torsi terbesar yang dihasilkan oleh kincir angin yaitu 0,98 Nm pada
kecepatan putar kincir 703 rpm terjadi pada kecepatan angin rata – rata 10,3
m/s. Daya terbesar yang dapat dihasilkan dari kincir angin yang dibuat yaitu
74,12 watt pada torsi 0,90 N.m dan kecepatan angin rata - rata 10,3 m/s.
3. Koefisien daya tertinggi yang didapat yaitu sebesar 33,73 % pada tsr 5,66
dengan kecepatan angin rata - rata 6,4 m/s.
5.2 Saran
1. Penelitian kincir angin yang menggunakan kecepatan angin sebagai
variasi pengujian, sebaiknya dilakukan ditempat yang luas.
2. Perlu dilakukan uji coba dengan variasi kecepatan angin yang lebih
rendah (3 m/s - 6 m/s), mengingat karakteristik angin di Indonesia
cenderung rendah.
3. pengambilan data pengujian seperti; rpm, kecepatan angin, beban, arus
dan tegangan sebaiknya dilakukan secara bersamaan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
4. sebelum melakukan pengujian sebaiknya alat ukur telah diakurasi ulang
agar data yang didapat lebih presisi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 2012, https://helmidadang.wordpress.com/2012/12/29/cadangan-minyak-
bumi-di-indonesia.
Anonim, 2015, http://www.berpendidikan.com/2015/06/macam-macam-angin-
beserta-contoh-gambar-dan-penjelasannya.html.
Daryanto,Y., 2007, “Kajian Potensi angin UntukPembangkit Listrik Tenaga
Bayu”,Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral, 2005. Pengelolaan
Energi Nasional.
Dermawan, H., 2012, “Perancangan Turbin Angin Savonius L Sumbu Vertikal.”,
Program Study Teknik Elektro,FT UMRAH.
Ginting, Soeripno, J., 1993, “Pemasangan dan Uji Coba Pemanfaatan Kincir
Angin Poros Horisontal.”, Lembaga Fisika Nasional LIPI,Bandung
Sari, Eka., 2012,“ Belanda Sang Negeri Kincir Angin”,
http://www.1powerbloger.com.
Tata Surdia., 2005, “ Pengetahuan bahan teknik”, cetakan ke-6 PT. Pradnya
Paramita.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
LAMPIRAN
Lampiran 1. Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Mekanis Pada Variasi Kecepetan
Angin 10,3 m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm
dari pusat poros.
Lampiran 2. Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Listrik Pada Variasi Kecepatan
Angin 10,3 m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm
dari pusat poros.
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0
PO
UTM
EK
AN
IS (
WA
TT
)
RPM
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0
PO
UT
LIS
TR
IK (
WA
AT
T )
RPM
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Lampiran 3. Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Pada Variasi Kecepatan Angin
10,3 m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm dari
pusat poros.
Lampiran 4. Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Mekanis Pada Variasi Kecepatan
Angin 8,4 m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm
dari pusat poros.
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
0 . 0 0 1 . 0 0 2 . 0 0 3 . 0 0 4 . 0 0 5 . 0 0 6 . 0 0 7 . 0 0
CP
%
TSR
Cp Mekanis
Cp Listrik
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0
PO
UT
ME
KA
NIS
( W
AT
T )
RPM
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Lampiran 5. Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Listrik Pada Variasi Kecepatan
Angin 8,4 m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm
dari pusat poros.
Lampiran 6. Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Pada Variasi Kecepatan Angin 8,4
m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm dari pusat
poros.
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0
PO
UT
LIS
TR
IK (
WA
TT
)
RPM
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0
DA
YA
( W
AT
)
RPM
Dayamekanis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Lampiran 7. Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Mekanis Pada Variasi Kecepetan
Angin 6,4 m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm
dari pusat poros.
Lampiran 8. Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Listrik Pada Variasi Kec.Angin
6,4 m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm dari pusat
poros.
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0
PO
UT
M
EK
AN
IS (
WA
TT
)
RPM
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0
PO
UT
LIS
TR
IK (
WA
TT
)
RPM
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Lampiran 9. Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Pada Variasi Kecepatan Angin 6,4
m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm dari pusat
poros.
Lampiran 10. Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Mekanis Pada Tiga Variasi
Kecepatan Angin kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm
dari pusat poros.
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0
DA
YA
( W
AT
T )
RPM
Daya mekanis
Daya Listrik
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0
DA
YA
ME
KA
NIS
( W
AA
T )
RPM
pout mekaniskec.angin rata - rata10,3 m/s.Pout mekaniskec.angin rata - rata8,4 m/s.Pout mekaniskec.angin rata - rata6,4 m/s.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Lampiran 11. Grafik Hubungan Antara RPM dan Daya Listrik Pada Tiga Variasi
Kecepatan Angin kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm
dari pusat poros.
Lampiran 12. Grafik Hubungan Antara RPM dan Torsi Pada Variasi Kecepatan Angin
10,3 m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm dari
pusat poros.
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0
DA
YA
LIS
TR
IK (
WA
TT
)
RPM
Pout listrik kec. Anginrata - rata 10,3 m/s.
pout listrik kec.anginrata- rata 8,4 m/s.
Pout listrik kec.anginrata - rata 6,4 m/s.
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0
TO
RS
I, (
N. M
)
RPM
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Lampiran 13. Grafik Hubungan Antara RPM dan Torsi Pada Variasi Kecepatan Angin
8,4 m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm dari pusat
poros.
Lampiran 14. Grafik Hubungan Antara RPM dan Torsi Pada Variasi Kecepatan Angin
6,4 m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm dari pusat
poros.
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0
TO
RS
I, (
N. M
)
RPM
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0
TO
RS
I, (
N. M
)
RPM
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Lampiran 15. Grafik Hubungan Antara RPM dan Torsi Pada Tiga Variasi Kecepatan
Angin kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm dari pusat
poros.
Lampiran 16. Grafik Hubungan Antara TSR dan CPMekanis Pada Variasi Kec. Angin
10,3 m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm dari
pusat poros.
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0
TO
RS
I, T
( N
. M
)
RPM
Kec.Angin rata -rata 10,3 m/s.Kec.Angin rata -rata 8,4 m/s.Kec.Angin rata -rata 6,4 m/s.
y = -1.3681x2 + 10.225x - 4.4243
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
0 . 0 0 1 . 0 0 2 . 0 0 3 . 0 0 4 . 0 0 5 . 0 0 6 . 0 0 7 . 0 0
CP
ME
KA
NIS
%
TSR
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Lampiran 17. Grafik Hubungan Antara TSR dan Cp Listrik Pada Variasi Kec. Angin 10,3
m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm dari pusat
poros.
Lampiran 18. Grafik Hubungan Antara TSR dan Koefisien Daya (Cp) Pada Variasi Kec.
Angin 10,3 m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm
dari pusat poros.
y = -1.1358x2 + 6.3643x + 2.9075
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
0 . 0 0 1 . 0 0 2 . 0 0 3 . 0 0 4 . 0 0 5 . 0 0 6 . 0 0 7 . 0 0
CP
LIS
TR
IK %
TSR
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
0 . 0 0 1 . 0 0 2 . 0 0 3 . 0 0 4 . 0 0 5 . 0 0 6 . 0 0 7 . 0 0
CP
%
TSR
Cp Mekanis
Cp Listrik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Lampiran 19. Grafik Hubungan Antara TSR dan Cp Mekanis Pada Variasi Kecepatan Angin
8,4 m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm dari pusat
poros.
Lampiran 20. Grafik Hubungan Antara TSR dan Cp Listrik Pada Variasi Kecepatan Angin
8,4 m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm dari pusat
poros.
y = -2.184x2 + 20.043x - 25.968
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
0 . 0 0 1 . 0 0 2 . 0 0 3 . 0 0 4 . 0 0 5 . 0 0 6 . 0 0 7 . 0 0
CP
ME
KA
NIS
%
TSR
y = -2.3336x2 + 19.662x - 30.174
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
0 . 0 0 1 . 0 0 2 . 0 0 3 . 0 0 4 . 0 0 5 . 0 0 6 . 0 0 7 . 0 0
CP
LIS
TR
IK %
TSR
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Lampiran 21. Grafik Hubungan Antara TSR dan Koefisien Daya (Cp) Pada Variasi Kec.
Angin 8,4 m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm
dari pusat poros.
Lampiran 22. Grafik Hubungan Antara TSR dan Cp Mekanis Pada Variasi Kecepatan Angin
6,4 m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm dari pusat
poros.
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
0 . 0 0 1 . 0 0 2 . 0 0 3 . 0 0 4 . 0 0 5 . 0 0 6 . 0 0 7 . 0 0
CP
%
TSR
Cp Mekanis
Cp Listrik
y = -4.3508x2 + 43.939x - 76.728
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
0 . 0 0 1 . 0 0 2 . 0 0 3 . 0 0 4 . 0 0 5 . 0 0 6 . 0 0 7 . 0 0
CP
ME
KA
NIS
%
TSR
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Lampiran 23. Grafik Hubungan Antara TSR dan Cp Listrik Pada Variasi Kecepatan Angin
6,4 m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm dari pusat
poros.
Lampiran 24. Grafik Hubungan Antara TSR dan Koefisien Daya (Cp) Pada Variasi Kec.
Angin 6,4 m/s kincir angin komposit dua sudu ᴓ 1m, Lmax 13 cm dengan jarak 12.5 cm
dari pusat poros.
y = -2.8275x2 + 23.339x - 28.391
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
0 . 0 0 1 . 0 0 2 . 0 0 3 . 0 0 4 . 0 0 5 . 0 0 6 . 0 0 7 . 0 0
CP
LIS
TR
IK %
TSR
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
0 . 0 0 1 . 0 0 2 . 0 0 3 . 0 0 4 . 0 0 5 . 0 0 6 . 0 0 7 . 0 0
CP
%
TSR
Daya Mekanis
Daya Listrik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI