UNJUK KERJA KINCIR ANGIN POROS HORIZONTAL TIGA … · tentang kincir angin terdapat dalam tulisan...

i

UNJUK KERJA KINCIR ANGIN POROS HORIZONTAL TIGA SUDU,

BAHAN PVC DIAMETER 1 M, LEBAR MAKSIMUM 14 CM PADA

JARAK 20 CM DARI PUSAT POROS

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat Sarjana S-1

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan oleh :

ROBERTUS YULIAN BASKORO AJIE

NIM :125214007

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2018

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

PERFORMANCE OF PVC THREE BLADES HORIZONTAL AXIS WIND

TURBINE, WITH 1 M OF DIAMETER,MAXIMUM WIDTHOF 14 CM AT

A DISTANCE OF 20 CM FROM THE CENTER OF THE SHAFT

FINAL PROJECT

Present as partitial fulfilment of the requirement

to obtain Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering

By :

ROBERTUS YULIAN BASKORO AJIE

Student Number : 125214007

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2018


i

INTISARI

Semakin canggih teknologi di era modern semakin banyak pula kita dituntut

untuk mengejar ilmu pengetahuan kearah teknologi yang lebih maju untuk

meningkatkan kesejahteraan dan mencapai apa yang telah dicita-citakan umat

manusia. Semakin maju suatu Negara pastinya membutuhkan pasokan listrik yang

tidak sedikit. Berbagai macam kebutuhan listrik untuk industry maupun rumah

tangga menjadi semakin praktis berkat kemajuan teknologi. Banyak teknologi

pembangkit listrik yang telah ditemukan dan diaplikasikan baik menggunakan

energi yang dapat diperbaharui maupun dengan energi yang tidak dapat

diperbaharui. Salah satu teknologi terbarukan yang sekarang ini banyak diminati

adalah kincirangin.

Kincir angin yang diteliti adalah kincir angin poros horisontal tiga sudu,

berbahan PVC, dengan diameter 1 m, lebar maksimum 14 cm, pada jarak 20 cm

dari pusat poros. PVC yang digunakan sebagai sudu menggunakan tipe AW

diameter 8 inchi dengan berat maksimum sudu 500 gram. Terdapat tiga variasi

kecepatan angin dalam penelitian, variasi kecepatan 8,3 m/s, variasi kecepatan

angin 7,4 m/s, dan variasi kecepatan angin 6,3 m/s. Semua kegiatan yang

bersangkutan dengan tugas akhir ini mulai dari pembuatan hingga penelitian

dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta.

Dari hasil penelitian kincir angin tersebut, koefisien daya mekanis maksimal

yang didapat yaitu sebesar 17,31 % pada nilai tip speed ratio sebesar 2,98 pada

variasi kecepatan angin 7,4 m/s. Torsi terbesar yang dihasilkan oleh kincir angin

yaitu 0,74 N.m dengan nilai putaran poros kincir 371 rpm pada variasi kecepatan

angin 8,3 m/s. Daya mekanis maksimal yang dihasilkan oleh kincir angin yaitu

31,08 Watt dengan nilai torsi 0,72 N.m pada variasi kecepatan angin 8,3 m/s.

Sedangkan daya elektris maksimal yang dihasilkan oleh kincir angin yaitu 20,10

watt dengan nilai torsi 0,72 N.m pada variasi kecepatan angin 8,3 m/s.

Kata kunci: kincir angin sumbu horizontal, pvc, koefisien daya mekanis, tip

speed ratio, daya mekanis, daya elektris, torsi.


ii

ABSTRACT

Increasingly sophisticated technology in modern times the more we are

required to pursue science towards more advanced technology to improve the

welfare and achieve what he has aspired to mankind.The more developed a

country certainly need a power supply that is not small. Various kinds of needs

electricity to industry and households become more practical thanks to

technological advances. Many power generation technologies that have been

discovered and applied either using renewable energy or with non-renewable

energy. One of the renewable technologies that are now much in demand is the

windmill.

Windmill studied are three horizontal axis windmill blades, made of PVC,

with a diameter of 1 m, a maximum width of 14 cm, at a distance of 20 cm from

the center of the shaft. PVC is used as the blade using a type AW 8-inch diameter

blade with a maximum weight of 500 grams. There are three variations of wind

speed in the study, variations in the speed of 8.3 m / s, wind speed variation of 7.4

m / s, and variations in wind speed of 6.3 m / s. All activities are concerned with

this thesis ranging from manufacture to research conducted at the Laboratory of

Energy Conversion Sanata Dharma University in Yogyakarta.

From the research of the windmill, the maximum mechanical power

coefficient obtained in the amount of 17.31% on the value of tip speed ratio by

2.98 on the variation of wind speed of 7.4 m / s. The torque generated by the

windmill is 0.74 N.m the value of windmill shaft speed 371 rpm on the variation

of wind speed of 8.3 m / s. Maximum mechanical power generated by the

windmill is 31.08 Watt with a torque value of 0.72 N.m on the variation of wind

speed of 8.3 m / s. While the maximum electrical power generated by the

windmill is 20.10 watts with a torque value of 0.72 N.m on the variation of wind

speed of 8.3 m / s.

Keywords: horizontal axis windmills, pvc, mechanical power coefficient, tip

speed ratio, mechanical energy, electrical power, torque.


i

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..................................................................................................................... x

Daftar Gambar ............................................................................................................ xi

Daftar Tabel ............................................................................................................... xii

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Rumusan Masalah .................................................................................... 3

1.3 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3

1.4 Batasan Masalah ....................................................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................... 4

BAB II DASAR TEORI

2.1 Pengertian Energi Angin .......................................................................... 5

2.1.1 Kincir Angin .......................................................................................... 5

2.1.2 Kincir Angin Poros Horizontal ............................................................. 5

2.1.3 Kincir Angin Poros Vertikal ................................................................. 9

2.2 Grafik hubungan Antara Cp Terhadap TSR ............................................. 11

2.3 Rumus Perhitungan .................................................................................. 11

2.3.1 Energi dan Daya Angin ......................................................................... 12

2.3.2 Torsi ...................................................................................................... 13

2.3.3 Daya listrik ............................................................................................ 14

2.3.4 Daya Mekanis ....................................................................................... 14

2.3.5 Koefisien Daya ...................................................................................... 15

2.3.6 Tip Speed Ratio ..................................................................................... 15

2.4 Polimer .................................................................................................. 17

2.4.1 Penggolongan Polimer Berdasarkan Asalnya ....................................... 17

2.4.2 Penggolongan Polimer Berdasarkan Sifatnya Terhadap Panas ............. 18

2.4.3 Penggolongan Polimer Berdasarkan Kegunaanya ................................ 19

2.5 PVC .......................................................................................................... 20

2.5.1 Siklus Produksi PVC ............................................................................. 22

2.6 Tinjauan Pustaka ...................................................................................... 25

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Penelitian ................................................................................... 27

3.2 Alat dan Bahan ......................................................................................... 28

3.3 Desain Kincir ............................................................................................ 34


ii

3.4 Pembuatan Sudu Kincir Angin ................................................................. 35

3.4.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu .......................................................... 35

3.4.2 Proses Pembuatan Sudu ........................................................................ 36

3.5 Langkah Penelitian ................................................................................... 38

BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Penelitian ................................................................................ 40

4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan ............................................................ 41

4.2.1 Perhitungan Daya Kincir Angin ............................................................ 42

4.2.2 Perhitungan Torsi .................................................................................. 43

4.2.3 Perhitungan Daya Mekanis Kincir Angin ............................................. 43

4.2.4 Perhitungan Daya Listrik ...................................................................... 44

4.2.5 Perhitungan Tip Speed Ratio (TSR) ....................................................... 44

4.2.6 Perhitungan Koefisien Daya (Cp) .......................................................... 44

4.3 Data Hasil Perhitungan ............................................................................. 45

4.4 Grafik Hasil Perhitungan .......................................................................... 47

4.4.1 GrafikHubungan Antara Putaran Poros Kincir dan Torsi Untuk Tiga

Variasi Kecepatan Angin ................................................................................ 47

4.4.2 GrafikHubungan Antara Torsi danDaya Mekanis Untuk Tiga Variasi

Kecepatan Angin ............................................................................................ 49

4.4.3 GrafikHubungan Antara Torsi danDaya Elektris Untuk Tiga Variasi

Kecepatan Angin ............................................................................................ 50

4.4.4 Grafik Hubungan Antara TSR dan Koefisien Daya Mekanis Untuk

Tiga Variasi Kecepatan Angin ........................................................................ 51

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 53

5.2 Saran ......................................................................................................... 53

Daftar Pustaka ............................................................................................................ 54


iii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 American Wind Mill ............................................................................... 7

Gambar 2.2 Cretan Sail Wind Mill ............................................................................ 8

Gambar2.3 Dutch Four Arm ...................................................................................... 8

Gambar2.4 Kincir Angin Savonius ............................................................................. 9

Gambar2.5 Kincir Angin Darrius .............................................................................. 10

Gambar 2.6 Grafik Hubungan Antara Cp Terhadap TSR Angin ............................... 11

Gambar 2.7 Diagram produksi PVC .......................................................................... 22

Gambar 2.8 Resin PVC .............................................................................................. 24

Gambar 3.1 Diagram Alur Metode Penelitian Kincir Angin ..................................... 27

Gambar 3.2 Dudukan Sudu ........................................................................................ 29

Gambar 3.3 Sudu kincir angin ................................................................................... 30

Gambar 3.4 Fan Blower ............................................................................................. 30

Gambar 3.5 Tachometer ............................................................................................. 31

Gambar 3.6 Timbangan Digital .................................................................................. 32

Gambar 3.7 Anemometer ........................................................................................... 32

Gambar 3.8 Voltmeter ................................................................................................ 33

Gambar 3.9 Amperemeter .......................................................................................... 33

Gambar 3.10 Skema Pembebanan Lampu .................................................................. 34

Gambar 3.11 Desain kincir ........................................................................................ 35

Gambar 3.12 Pemotongan Pipa .................................................................................. 36

Gambar 3.13 Cetakan Kertas ..................................................................................... 37

Gambar 3.14 Pembentukan sudu pada pipa ............................................................... 37

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Antara Putaran Poros Kincir dan Torsi Pada Tiga

Variasi Kecepatan Angin ........................................................................................... 49

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Mekanis Kincir Pada Ketiga

Variasi Kecepatan Angin ........................................................................................... 50

Gambar4.3 Grafik Hubungan Torsi dan Daya Elektris Pada Tiga Variasi

Kecepatan Angin ........................................................................................................ 51

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Cp Mekanis dan TSR Pada Tiga Variasi

Kecepatan Angin ........................................................................................................ 52


iv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Contoh dan Kegunaan Polimer Komersial................................................. 7

Tabel 3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu ............................................................... 35

Tabel 4.1 Data Pengujian Sudu Dengan Variasi Kecepatan Angin 6,3 m/s .............. 40



Tabel 4.4 Data PerhitunganSudu Dengan Variasi Kecepatan Angin 6,3 m/s ............ 46

Tabel 4.5 Data PerhitunganSudu Dengan Variasi Kecepatan Angin 7.4 m/s ............ 46

Tabel 4.6 Data PerhitunganSudu Dengan Variasi Kecepatan Angin 8,3 m/s ............ 47


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Semakin canggih teknologi di era modern semakin banyak pula kita dituntut

untuk mengejar ilmu pengetahuan kearah teknologi yang lebih maju untuk

meningkatkan kesejahteraan dan mencapai apa yang telah dicita-citakan umat

manusia. Semakin maju suatu negara pastinya membutuhkan pasokan listrik yang

tidak sedikit. Kebutuhan energi dapat meningkat secara bertahap, baik ditinjau

dari kapasitasnya, kualitasnya maupun ditinjau dari tuntutan distribusinya.

Konsumsi listrik di Indonesia setiap tahunnya terus meningkat sejalan dengan

peningkatan pertumbuhan ekonomi nasional. Namun peningkatan kebutuhan

energi listrik ini tidak diikuti dengan ketersedian bahan bakar minyak, gas

maupun batubara sebagai sumber energi pembangkit listrik di Indonesia.Banyak

teknologi pembangkit listrik yang telah ditemukan dan diaplikasikan baik

menggunakan energi yang dapat diperbahurui maupun dengan energi yang tidak

dapat diperbaharui. Salah satu teknologi terbarukan yang sekarang ini banyak

diminati adalah kincir angin.

Kincir angin adalah sebuah alat yang mampu memanfaatkan kekuatan angin

untuk dirubah menjadi kekuatan mekanik. Kincir angin modern adalah mesin

yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik, disebut juga dengan turbin

angin. Turbin angin kebanyakan ditemukan di Eropa dan Amerika Utara. Sampai

saat ini belum diketahui secara pasti siapa penemu kincir angin. Naskah tertua


2

tentang kincir angin terdapat dalam tulisan Arab dari abad ke-9 Masehi yang

menjelaskan bahwa kincir angin yang dioperasikan di perbatasan Iran dan

Afganistan sudah ada sejak beberapa abad sebelumnya, kadang disebut Persian

Wind Mill. Jenis yang sama juga digunakan di Cina untuk menguapkan air laut

dalam memproduksi garam. Fungsi pertama kali kincir angin adalah untuk

menumbuk biji-bijian tanaman padi. Seiring berjalannya waktu, kincir angin

mengalami pergeseran fungsi. Saat ini, kincir angin dimanfaatkan untuk

menghasilkan tenaga listrik.

Kincir angin pertama kali digunakan untuk membangkitkan listrik dibangun

oleh P La Cour dari Denmark diakhir abad ke-19. Setelah perang dunia I, layar

dengan penampang melintang menyerupai sudut propeler pesawat sekarang

disebut kincir angin type propeler atau turbin. Eksperimen kincir angin sudut

kembar dilakukan di Amerika Serikat tahun 1940, ukurannya sangat besar yang

disebut mesin Smith-Putman, karena dirancang oleh Palmer Putman, kapasitasnya

1,25 MW yang dibuat oleh Morgen Smith Company dari York Pensylvania.

Diameter propelernya 175 ft(55m) beratnya 16 ton dan menaranya setinggi 100 ft

(34m). Tapi salah satu batang propelernya patah pada tahun 1945.

Berdasarkan latar belakang di atas maka peneliti membuat kincir angin yang

mampu digunakan dengan perfoma yang baik. Hal inilah yang melatar belakangi

peneliti untuk memilih tema ini dalam penulisan tugas akhir yang berjudul “Unjuk

Kerja Kincir Angin Poros Horizontal 3 Sudu Bahan PVC Diameter 1 m Lebar

Maksimum 14 cm Pada Jarak 20 cm Dari Pusat Poros”


3

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang ingin diselesaikan dalam Tugas Akhir ini adalah

sebagai berikut:

a. Angin merupakan energi yang dapat diperoleh dimanapun dan memiliki

kecepatan yang dapat menggerakkan sebuah kincir angin pembangkit yang

efektif, efisien dan optimal.

b. Pengaruh variasi kecepatan angin mempengaruhi daya, torsi, dan koefisien

daya yang dihasilkan kincir angin.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan Tugas Akhir ini adalah

a. Membuat kincir angin poros horizontal dua sudu, bahan PVC (polyvinyl

chloride), diameter 1 m, lebar maksimal sudu 14 cm dengan jarak 20 cm

daripusat poros.

b. Mengetahui unjuk kerja kincir angin.

c. Mengetahui nilai tip speed ratio (tsr) dan koefisien daya (Cp) tertinggi dari

ketiga variasi kecepatan angin.

1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah dari Tugas Akhir ini adalah

a. Model kincir angin yang dibuat tipe Horizontal Axis Wind Turbine

(HAWT) berbahan PVC.

b. Kincir angin menggunakan sudu berjumlah dua.


4

c. Dimensi kincir angin:

1) Diameter 1 m, lebar maksimum sudu 14 cm pada jarak 20 cm dari

pusat poros.

2) Berat sudu kincir angin yang digunakan dalam penelitian adalah 500

gram per sudu.

d. Alat pengujian meliputi fan blower, tachometer, anemometer, voltmeter

dan amperemeter.

e. Variasi kecepatan angin yang digunakan adalah 8,3 m/s, 7,4 m/s dan 6,4

m/s.

f. Penelitian dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata

Dharma.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diperoleh dari Tugas Akhir ini adalah

a. Dapat mengembangkan pengetahuan tentang energi terbarukan khususnya

energi angin dengan pemanfaatannya sebagai kincir angin.

b. Menjadi salah satu referensi bagi mahasiswa untuk menambah

pengetahuannya dalam pembuatan dan unjuk kerja kincir angin dengan

memanfaatkan pipa pvc.

c. Pembuatan kincir ini dalam skala besar mampu menghasilkan listrik dalam

jumlah besar pula sehingga dapat diaplikasikan untuk memenuhi

kebutuhan listrik masyarakat.


5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Energi Angin

Energi angin merupakan suatu kekuatan yang dimiliki oleh suatu zat sehingga

zat tersebut mempunyai pengaruh pada keadaan di sekitarnya. Menurut

mediumnya dikenal banyak jenis energi. Diantaranya, energi gelombang, energi

arus laut, energi kosmos, energi yang terkandung pada senyawa atom dan energi-

energi lain yang bila dimanfaatkan akan berguna bagi kehidupan manusia. Salah

satunya adalah energi angin yang jumlahnya sangat tak terbatas dan banyak

dimanfaatkan untuk meringan kerja manusia. Angin memberikan energi gerak

sehingga mampu menggerakkan kincir angin, perahu layar, dan bahkan bisa

dimanfaatkan untuk pembangkit listrik yang berupa turbin angin. Keberadaan

energi angin ini terdapat di atmosfer atau lapisan udara bumi yang mengandung

banyak partikel udara dan gas.

Kondisi atmosfer atau lapisan udara yang menyelimuti bumi mengandung

berbagai macam molekul gas dan terdiri dari beberapa lapisan. Lapisan atmosfer

yang paling rendah berupa troposfer. Lapisan troposfer sangat tipis bila

dibandingan dengan diameter bumi. Bumi memiliki diameter sekitar 12.000 km

lebih besar dibandingkan troposfer yang memiliki ketebalan sekitar 11 km. Pada

lapisan troposfer, semua peristiwa cuaca termasuk angin terjadi.

Energi angin merupakan sumber daya alam yang terbarukan yang memiliki

jumlah yang tidak terbatas di sekitar permukaan bumi. Energi angin adalah energi


6

yang terkandung pada massa udara yang bergerak. Energi angin berasal dari

energi matahari. Matahari meradiasikan 1,74 x 1017 joule energi ke permukaan

bumi pada setiap detiknya. Sekitar 1% hingga 2% dari energi yang datang dari

matahari diubah menjadi bentuk energi angin.Pemanasan bumi oleh sinar

matahari menyebabkan perbedaan massa jenis pada udara. Perbedaan massa jenis

ini menyebabkan perbedaan tekanan pada udara sehingga akan terjadi aliran fluida

dan menghasilkan angin. Kondisi aliran angin dipengaruhi oleh medan atau

permukaan bumi yang dilalui oleh aliran angin dan perbedaan temperatur

permukaan bumi.

2.1.1 Kincir Angin

Kincir angin adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengkonversikan

energi angin menjadi energi listrik sehingga bisa dimanfaatkan untuk berbagai

tujuan praktis. Kincir juga dikenal dengan sebutan turbin angin. Angin bertiup

dari atas sayap bilah atau aerofoil dari kincir angin dan menyebabkan gerakan

memutar yang cepat. Kincir angin menggunakan gerakan rotasi sudu kincir angin

yang terhubung dengan generator untuk membangkitkan listrik.Berdasarkan posisi

porosnya, kincir angin dibedakan menjadi dua kelompok utama, yaitu: kincir

angin poros horizontal dan kincir angin poros vertikal.

2.1.2 Kincir Angin Poros Horizontal

Kincir angin poros horizontal atau Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT)

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


7

posisi poros utama sesuai dengan arah datangnya angin. Kincir ini terdiri dari

sebuah menara sedangkan kincir berada pada puncak menara tersebut. Poros

kincir dapat berputar 360˚ terhadap sumbu vertikal untuk menyesuaikan arah

angin.

Ada beberapa jenis kincir angin tipe horizontal yang banyak dikenal dan

dikembangkan :

a. American Wind Mill

American windmill dirancang oleh Daniel Halladay pada tahun 1857.

Sebagian besar digunakan untuk mengangkat air dari sumur, sedangkan untuk

versi yang lebih besar digunakan untuk penambangan dan penggilingan padi serta

memotong jerami

Gambar 2.1 American Wind Mill

Sumber : (xaharts.org)

b. Cretan Sail Wind Mill

Dibuat pada tahun 1973, dengan bahan atau material utama yang terbuat dari

kayu dan sebuah kain di sudutnya.


8

Gambar 2.2 Cretan Sail Wind Mill

(Sumber : pinterest.com)

c. Dutch Four Arm

Desain rancangan turbin angin ini bisa dibilang sederhana karena bentuk dan

bahan materialnya terbuat dari kayu dan tanah liat. Model turbin angin ini sangat

terkenal di Belanda, karena jumlah kincir angin ini banyak ditemukan di Belanda

maka dari itu kita menyebutnya sebagai negara kincir angin.

Gambar 2.3 Dutch Four Arm

(Sumber :travelwriterstales.com)


http://travelwriterstales.com/15amsterdam.htm

9

2.1.3 Kincir Angin Poros Vertikal

Kincir angin poros vertikal memiliki poros atau sumbu rotor utama yang

disusun tegak lurus dengan tanah. Kelebihan utama susunan ini adalah kincir tidak

harus diarahkan ke angin agar menjadi efektif. Kelebihan ini sangat berguna di

tempat-tempat yang arah anginnya sangat bervariasi. Kincir ini mampu mendaya

gunakan angin dari berbagai arah. Dengan sumbu vertikal, generator serta gearbox

bisa ditempatkan di dekat tanah, jadi menara tidak perlu menyokongnya dan lebih

mudah diakses untuk keperluan perawatan. Ada berbagai jenis kincir angin poros

vertikal yang umum dikembangkan salah satunya seperti Kincir Angin Savonius

dan Kincir Angin Darrieus.

a. Kincir Angin Savonius

Kincir angin savonius pertama kali ditemukan oleh Sigurd J Savonius

yangberasal dari negara Filandia pada tahun 1922.

Gambar 2.4 Kincir Angin Savonius

(Sumber :www.ecosources.info)


http://www.ecosources.info/en/topics/Savonius_vertical_axis_wind_turbine

10

b. Kincir Angin Darrius

Secara umum kincir angin Darrius sama dengan kincir angin Savonius,

perbedaanya hanya pada desain sudu yang menggunakan sistem airfoil. Desain ini

dipatenkan oleh Georges Darrius pada tahun 1927.

Gambar 2.5 Kincir Angin Darrius

(Sumber :www.wind-works.org)

Kelebihan dan kekurangan kincir angin poros vertikal :

1. Kelebihan

a.Mampu menerima angin dari segala arah.

b. Sistem yang dipasang berada dekat dengan tanah sehingga

mempermudah perawatan.

c. Menara lebih ringan karena menggunakan sedikit material.

2. Kekurangan

a.Kualitas angin kurang bagus dikarenakan pemasangan yang dekat

denganpermukaan tanah.

b.Kurang mampu mengawali putaran sendiri.


http://www.wind-works.org/cms/index.php?id=64&tx_ttnews%5Btt_news%5D=2194&cHash=d1b21f3bd1f35d9e4804f1598b27bd86

11

c. Gaya sentrifugal membuat sudu-sudu mengalami tegangan.

d. keseluruhan rotor harus dilepas untuk penggantian bantalan.

e. Performa yang kurang bagus.

2.2 Grafik Hubungan Antara Cp Terhadap TSR

Menurut Albert Betz Ilmuan Jerman bahwa koefisien daya maksimal dari

kincir angin adalah sebesar 59% seperti yang terlihat pada Gambar 2.3 dia

menamai batas maksimal tersebut dengan Betz limit. Untuk lebih jelasnya dapat

dilihat pada Gambar2.3.

.

Gambar 2.6 Grafik Hubungan Antara Cp Terhadap TSR Angin.

(Sumber :www.gunturcuplezt.com).

2.3 Rumus Perhitungan

Berikut ini adalah rumus–rumus yang digunakan untuk melakukan

perhitungan dan analisis kerja kincir angin yang diteliti.


http://www.gunturcuplezt.com/

12

2.3.1 Energi dan Daya Angin

Energi angin merupakan sumber daya alam yang terbarukan yang memiliki

jumlah tidak terbatas di sekitar permukaan bumi. Energi angin adalah energi yang

terkandung pada massa udara yang bergerak. Energi angin berasal dari energi

matahari. Pemanasan bumi oleh sinar matahari menyebabkan perbedaan massa

jenis (ρ) pada udara. Perbedaan massa jenis ini menyebabkan perbedaan tekanan

pada udara sehingga akan terjadi aliran fluida dan menghasilkan angin. Kondisi

aliran angin dipengaruhi oleh medan atau permukaan bumi yang dilalui oleh

aliran angin dan perbedaan temperatur permukaan bumi. Energi yang terdapat di

angin adalah energi kinetik, energi ini dapat dituliskan dalam peramaan berikut:

𝐸 =1

2 𝑚 𝑣2 (1)

dimana :

E : energi kinetik (joule)

m : massa (kg)

v : kecepatan angin (m/s)

Daya merupakan energi per satuan waktu, maka dari persamaan di atas dapat

dituliskan:

𝑃𝑖𝑛 = 1

2�̇�𝑣2 (2)

dimana:

Pin : daya yang dihasilkan angin, J/s (watt) .

�̇� : massa udara yang mengalir persatuan waktu (kg/s)


13

Massa udara yang mengalir per satuan waktu adalah:

�̇� = 𝜌 𝐴 𝑣 (3)

dimana:

ρ : massa jenis udara (kg/m3)

A : luas penampang keseluruhan (m2)

Dengan menggunakan persamaan 3, maka daya angin dapat dirumuskan menjadi:

𝑃𝑖𝑛 =1

2(𝜌 𝐴 𝑣)𝑣2

yang dapat disederhanakan menjadi:

𝑃𝑖𝑛 =1

2 𝜌 𝐴 𝑣3 (4)

2.3.2 Torsi

Torsi adalah gaya yang bekerja pada poros yang dihasilkan oleh gaya dorong

pada sumbu turbin kincir, dimana gaya dorong ini memiliki jarak terhadap sumbu

poros yang berputar, dengan persamaan berikut:

𝑇 = 𝐹. 𝑙 (5)

dimana:

T : torsi yang dihasilkan dari putaran poros (Nm)

l : panjang lengan torsi ke poros (m)

F : gaya (N)


14

2.3.3 Daya Listrik

Daya listrik adalah daya yang dihasilkan oleh putaran generator, daya listrik

dapat ditulis dengan persamaan berikut:

𝑃𝐿 = 𝑉. 𝐼 (6)

dimana:

PL : daya listrik (Watt)

V : tegangan (Volt)

I : arus yang mengalir pada beban (Ampere)

2.3.4 Daya Mekanis

Daya mekanis adalah daya yang dihasilkan turbin angin dengan cara

mengonfersikan energi kinetik menjadi energi mekanik.

Daya mekanis dapat ditulis dengan persamaan berikut:

𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑇𝜔 (7)

dimana:

T : torsi (Nm)

ω : kecepatan sudut (rad/s)

Sedangkan persamaan dari kecepat sudut didapat dari:

𝜔 =2𝜋.𝑛

60 (8)

dimana:

n :putaran poros (rpm)


15

Dengan demikian daya mekanik dapat dinyatakan dengan persamaan:

𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑇2𝜋.𝑛

60 (9)

dimana:

Pout : daya yang dihasilkan kincir angin (watt)

2.3.5 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 :

𝐶𝑝 =𝑃𝑜𝑢𝑡

𝑃𝑖𝑛𝑥 100% (10)

dimana:

CP : koefisien daya

Pout : daya yang dihasilkan kincir (watt)

Pin : daya yang dihasilkan oleh angin (watt)

2.3.6 Tip Speed Ratio

Tip Speed Ratio (tsr) adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu

Turbin angin yang berputar dengan kecepatan angin

𝑡𝑠𝑟 =𝑣𝑡

𝑣 (11)


16

dimana:

vt : kecepatan ujung sudu

v : kecepatan angin (m/s)

Persamaan dari kecepatan ujung sudu yaitu:

(𝑣𝑡) = 𝜔 . 𝑟 (12)

dimana:

𝜔 : kecepatan sudut (rad/s)

r : jari-jari kincir (m)

Dari persamaan 11 dan 12 maka tsr dapat dirumuskan sebagai berikut

𝑡𝑠𝑟 =2𝜋.𝑟.𝑛

60.𝑣 (13)

dimana:

r : jari-jari kincir angin (m)

n : putaran poros (rpm)

Sebuah kincir yang ideal yang ideal dapat mengekstraksi daya hingga 16/27

atau 0,593 dari daya yang disediakan angin. Faktor ini biasanya disebut Koefisien

Betz (Betz Coefficient). Dalam kenyataannya, daya angin yang diekstraksi dengan

memakai kincir aktual selalu lebih kecil dari nilai ini. Jika nilai koefisien daya

(𝐶𝑝) puncak yang dicapai oleh kincir aktual yang sudah dianggap baik adalah

sekitar 35-40 persen dalam kondisi optimal (Johnson, 2006).


17

2.4 Polimer

Kata polimer berasal dari bahasa Yunani yang terdiri dari dua kata yaitu Poly

dan Meros, Poly artinya banyak sedangkan Meros berarti unit atau bagian.

Polimer adalah senyawa besar yang terbentuk dari hasil penggabungan sejumlah

(banyak) unit-unit molekul kecil. Unit molekul kecil pembentuk senyawa disebut

monomer. Ini artinya polimer terdiri dari banyak monomer. Polimer bisa tersusun

dari beribu-ribu atau bahkan jutaan monomer, sehingga dapat disebut sebagai

senyawa makromolekul.

2.4.1 Penggolongan Polimer Berdasarkan Asalnya

a. Polimer Alam

Polimer alam adalah senyawa yang dihasilkan dari proses metabolisme

mahluk hidup. Jumlahnya yang terbatas dan sifat polimer alam yang kurang stabil,

mudah menyerap air, tidak stabil karena pemanasan dan sukar dibentuk

menyebabkan penggunaanya amat terbatas. Contoh dari poimer alam yaitu :

amilum dalam beras, jagung, kentang, pati, selulosa dalam kayu, protein terdapat

dalam daging, karet.

Sifat-sifat polimer alam :

a. Cepat rusak

b. Tidakelastis

c. Tidak tahan terhadap minyak

d. Sifat hidrofilik (suka pada air)

e. Sukar dilebur dan sukar dicetak


18

Karena sifat-sifat polimer alam kurang menguntungkan sehingga sangat sukar

mengembangkan fungsi polimer alam untuk tujuan-tujuan yang lebih luas dalam

kehidupan masyarakat sehari-hari.

b. Polimer Sintetis

Polimer sintetis adalah polimer yang dibuat dari bahan baku kimia. Contoh

polimer sintetis seperti Polyetena, Polipropilena, Polyvynil Chlorida (PVC), dan

Nylon. Kebanyakan polimer ini sebagai plastik yang digunakan untuk berbagai

keperluan baik untuk rumah tangga, industri, atau mainan anak-anak.

Pengaplikasian polimer sintetis dalam kehidupan sehari-hari adalah nylon,

poliester, kantong plastik dan botol, pita karet dan PVC.

2.4.2 Penggolongan Polimer Berdasarkan Sifatnya Terhadap Panas.

Berdasarkan sifatnya terhadap panas, polimer dapat dibedakan atas polimer

termoplastic (tidak tahan panas) dan polimer termosting (tahan panas).

a. Thermoplastic

Thermoplastic adalah plastik yang dapat dilunakkan berulang kali (recycle)

dengan menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang

akanmenjadi keras apabila didinginkan. Thermoplastic meleleh pada suhu

tertentu, melekat 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, PVC, Polieter

sulfon, PES, dan Polieter eterketon (PEEK).


19

b. Thermoset

Thermoset tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversibel).Bila

sekalipengerasan 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 tidakbegitu

menarik dalam proses daur ulang karena selain sulit penanganannya juga

volumenya jauh lebih sedikit (sekitar 10%) dari volume jenis plastik yang bersifat

termoplastik.

2.4.3 Penggolongan Polimer Berdasarkan Kegunaanya

a. Polimer Komersial (Commodity Polymers)

Polimer ini dihasilkan di negara berkembang, harganya murah dan banyak

dipakai dalam kehidupan sehari hari. Contoh polimer komersial yaitu :Polietilena

massa jenis rendah (LDPE), Polietilena massa jenis rendah (HDPE),

Polipropilena (PP), dan Polyvynil Chlorida (PVC).

Tabel 2.1 Contoh dan Kegunaan Polimer Komersial

No Polimer komersial Kegunaan atau manfaat

1 Polietilena massa jenis

rendah (LDPE)

Lapisan pengemas, isolasi kawat, dan kabel,

barang mainan, botol yang lentur, bahan pelapis

2 Polietilena massa jenis

rendah (HDPE)

Botol, drum, pipa, saluran, lembaran

film, isolasi


20

3 Polipropilena (PP) Tali, anyaman, karpet, film

4 Polyvynil Chlorida (PVC) Pipa pralon, isolasi

b. Polimer Teknik (Engineering Polymers)

Polimer ini sebagian dihasilkan di negara berkembang dan sebagian lagi di

negara maju.Polimer ini cukup mahal dan canggih dengan sifat mekanik yang

unggul dan daya tahan yang lebih baik.Polimer ini banyak dipakai dalam bidang

transportasi (mobil, truk, kapal udara), bahan bangunan (pipa PVC), barang-

barang listrik dan elektronik (mesin bisnis, komputer), mesin-mesin industri dan

barang-barang konsumsi.

Contoh :Nylon, Polikarbonat, Polisulfon, Polyester, PVC.

c. Polimer Fungsional (Functional Polymers)

Polimer ini dihasilkan dan dikembangkan di negara maju dan dibuat untuk

tujuan khusus dengan produksinya dalam skala kecil.

Contoh : kevlar, nomex, textura, polimer penghantar arus dan foton, polimer peka

cahaya, membran, biopolymer.

2.5 PVC

PVC (Polyvynil Chlorida) adalah polimer yang terdiri dari gas chlorine dan

ethylene. Polimer tersebut apabila dipanaskan akan meleleh (melunak), dan dapat

dilebur untuk dicetak kembali (didaur ulang). PVC diproduksi dengan cara

polimerisasi adisi yaitu polimer yang terbentuk melalui reaksi dari berbagai

monomer. PVC diproduksi dengan carapolimerisasi monomer vinil klorida


https://id.wikipedia.org/wiki/Polimerisasi

https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Vinil_klorida&action=edit&redlink=1

21

(CH2=CHCl). Karena 57% massanya adalah klor, PVC adalah polimer yang

menggunakan bahan baku minyak bumi terendah di antara polimer lainnya.

Proses produksi yang dipakai pada umumnya adalah polimerisasi suspensi. Pada

proses ini, monomer vinil klorida dan air diintroduksi ke reaktor polimerisasi dan

inisiator polimerisasi, bersama bahan kimia tambahan untuk menginisiasi reaksi.

Kandungan pada wadah reaksi terus-menerus dicampur untuk

mempertahankan suspensi dan memastikan keseragaman ukuran partikel resin

PVC. Reaksinya adalah eksotermik, dan membutuhkan mekanisme pendinginan

untuk mempertahankan reaktor pada temperatur yang dibutuhkan. Karena volume

berkontraksi selama reaksi (PVC lebih padat daripada monomer vinil klorida), air

secara kontinyu ditambah ke campuran untuk mempertahankan suspensi. Ketika

reaksi sudah selesai, cairan PVC harus dipisahkan dari kelebihan monomer vinil

klorida yang akan dipakai lagi untuk reaksi berikutnya. Lalu cairan PVC yang

sudah jadi akan disentrifugasi untuk memisahkan kelebihan air. Cairan lalu

dikeringkan dengan udara panas dan dihasilkan butiran PVC. Pada operasi

normal, kelebihan monomer vinil klorida pada PVC hanya sebesar kurang dari 1

PPM.


https://id.wikipedia.org/wiki/Klor

https://id.wikipedia.org/wiki/Minyak_bumi

https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Polimerisasi_suspensi&action=edit&redlink=1

https://id.wikipedia.org/wiki/Eksotermik

https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=PPM&action=edit&redlink=1

22

Gambar 2.7 Diagram produksi PVC

2.5.1 Siklus ProduksiPVC

a. Produksi Chlorine

Garam (natrium klorida) yang diperoleh dari laut dilarutkan dalam air untuk

membentuk suatu bahan yang disebut air garam. Bahan ini ditempatkan dalam

sebuah sel yang dilewati arus listrik. Gelembung gas klorin off di salah satu

bagian dari sel dan logam natrium diproduksi di lain tempat. Natrium bereaksi

dengan air untuk membentuk soda kaustik (sodium hidroksida) dan gas

hidrogen. Keduanya memiliki kegunaan komersial yang penting.Generasi gas

klorin melibatkan merkuri logam cair (senyawa-senyawa yang beracun) dan dapat

menyebabkan efek buruk pada lingkungan. Kehadiran klorin membuat PVC

kompatibel dengan berbagai bahan lain yang membuat PVC sangat fleksibel.

Namun klorin itu sendiri sangat korosif dan merupakan gas yang mematikan.

Perlu adanya langkah keamanan yang ketat saat pengambilan klorin untuk

digunakan pada proses produksi ini.


23

b. Produksi Ethylene

Ethylene berasal dari minyak atau gas alam yang halus dengan proses

memanaskan etana, propane, butana atau naptha dari minyak. Hasil dari proses ini

termasuk hidrogen yang dapat dibakar untuk menyediakan energi dan propylene

yang dapat direklamasi. Ethylen merupakan hasil reaksi yang mudah terbakar

tetapi tidak beracun atau menyebabkan kanker.

c. Produksi Resin PVC

Ethylene dan klorin yang dikombinasikan untuk membentuk dichloride atau

ethylene cair yang kemudian dipanaskan untuk menghasilkan vinil klorida yang

kemudian disuling dan diberi gas hidrogen klorida. Terjadi reaksi untuk

membentuk senyawa organoklorin, beberapa dikumpulkan karena mereka masih

memiliki penggunaan komersial. Sisanya diproses kembali untuk menghasilkan

klorida hidrogen, yang dapat didaur ulang dan bereaksi dengan ethylene

dichloride untuk membentuk ethylene baru.

Vinyl chloride merupakan gas yang kurang berbahaya daripada klorin, namun

kanker hati angiosarcoma diindikasikan dapat menyerang orang-orang yang

bekerja dengan vinil klorida. Diperlukan penanganan khusus dalam mengatasi gas

vinil klorida dan sisa produksi PVC.Vinil klorida kemudian diberi tekanan

(terdispersi dalam air sebagai suspensi atau emulsi) di ruang tekanan tinggi pada

suhu 50-70 °C. Peran air adalah untuk mengurangi dan mengontrol panas yang

dilepaskan dalam proses polimerisasi. Kemudian terbentuk partikel kecil yang

mengembang dan ketikatelah mencapai ukuran yang diinginkan, reaksi dihentikan

dan setiap vinil klorida yang tidak bereaksi disuling ulang untuk digunakan


24

kembali. Resin PVC dipisahkan dari vinil klorida yang tidak bereaksi dan

dikeringkan.

d. Proses Menjadi Produk Akhir

Satu tahap penting lagi sebelum resin PVC bisa ditransformasikan menjadi

berbagai produk akhir adalah pembuatan compound atau adonan (compounding).

Compound adalah resin PVC yang telah dicampur dengan berbagai aditif yang

masing-masing memiliki fungsi tertentu, sehingga siap untuk diproses menjadi

produk jadi dengan sifat-sifat yang diinginkan. Sifat-sifat yang dituju meliputi

warna, kefleksibelan bahan, ketahanan terhadap sinar ultraviolet (bahan polimer

cenderung rusak jika terpapar oleh sinar ultra violet yang terdapat pada cahaya

matahari), kekuatan mekanik transparansi, dan lain-lain. PVC dapat direkayasa

hingga bersifat keras untuk aplikasi-aplikasi seperti pipa dan botol plastik, lentur

dan tahan gesek seperti pada produk sol sepatu, hingga bersifat fleksibel atau

lentur dan relatif tipis seperti aplikasi untuk wall paper dan kulit imitasi. PVC

dapat juga direkayasa sehingga tahan panas dan tahan cuaca untuk penggunaan di

alam terbuka. Dengan segala keluwesannya, PVC cocok untuk jenis produk yang

nyaris tak terbatas dan setiap compound PVC dibuat untuk memenuhi kriteria

suatu produk akhir tertentu.

Gambar 2.8Resin PVC


25

Kelebihan PVC:

a. Fleksibel.

b. Masa jenis rendah (ringan).

c. Titik leleh rendah.

d. Dapat dibentuk ulang (daur ulang).

e. Tahan terhadap bahan kimia.

f. Tahan terhadap korosi.

g. Tahan terhadap air.

Kekurangan:

a. Tidak tahan terhadap panas.

b. Tidak tahan terhadap beban kejut (shock) dan crash (tabrak) dibandigkan

dengan metal.

2.6 TINJAUAN PUSTAKA

Ada beberapa tinjauan pustaka yang menjadi contoh atau ukuran dalam

penelitian yang akandilakukan. Tinjauan pustaka yang dipilih sebagai ukuran

dalam penelitian ini dilihat dari performa kiincir angin yang telah diteliti

sebelumnya. Penelitian kincir angin jenis propeler bersirip yang dipakai petani

garam di pesisir pantai utara Jawa menunjukkan bahwa sudut sirip pada sudu

sangat berpengaruh terhadap karakteristik kincir.


26

Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai Cp maksimum 21% pada kincir

plat datar bersirip dengan sudut kemiringan 10𝑜. Karakteristik kincir pada variasi

sudut sirip antara 10𝑜 sampai dengan 40𝑜 menunjukkan bahwa prestasi kincir

mengalami penurunan seiring bertambahnya sudut kemiringan sirip sudu baik

nilai efisiensi atau koefisien daya, Cp dan putaran poros yang dihasilkan, 819 rpm

(sudut sirip 10𝑜, tanpa beban) dan terendah 473 rpm (sudut sirip 40𝑜, tanpa

beban) pada kecepatan angin sekitar 8,5 m/detik, tetapi torsi mengalami kenaikan

seiring bertambahnya sudut sirip sudu pada kecepatan angin yang sama. Kincir

model propeler plat datar bersirip mempunyai prestasi sangat baik jika sudut sirip

antara 10𝑜 – 20𝑜 (Doddy Purwadianto, 2013).

Telah berhasil dilakukan pembuatan dan unjuk kerja kincir angin poros

horizontal empat sudu berbahan komposit dengan diameter 1 m, lebar maksimum

sudu 13 cm pada jarak 12,5 cm dari pusat poros. Terdapat 3 variasi kecepatan

angin dalam penelitian, variasi kecepatan yang digunakan yaitu kecepatan angin

10,3 m/s, kecepatan angin 8,3 m/s, dan kecepatan angin 6,4 m/s. Dari hasil

penelitian tersebut, koefisien daya tertinggi yang didapat yaitu sebesar 35,14 %

pada tsr 4,20 pada kecepatan angin 6,4 m/s. Torsi terbesar yang dihasilkan oleh

kincir angin yaitu 0,85 N.m pada kecepatan 713 rpm terjadi pada kecepatan angin

10,3 m/s. Daya terbesar yang didapat yaitu 64,75 watt pada kecepatan angin 713

rpm pada kecepatan angin 10,3 m/s (Rusidin, 2016).


27

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 Alur Metode Penelitian Kincir Angin.

Mulai.

Perancangan kincir angin propeller dua sudu

poros horizontal menggunakan mal kertas.

Pembuatan sudu kincir angin bahan PVC diameter 1m,

lebar maksimal 14 cm pada jarak 20 cm dari pusat poros

Pengolahan data untuk mencari 𝑃𝑖𝑛, 𝑃𝑜𝑢𝑡 , torsi, tip speed ratio

dan koefisien daya pada masing-masing kecepatan angin.

Pengambilan data, untuk mengetahui:

- putaran poros kincir (rpm),

- kecepatan angin,

- arus yang mengalir pada beban (I),

- tegangan (V).

Selesai

Analisa serta pembahasan data dengan cara membandingkan

koefisien daya dan tip speed ratio, serta Torsi dan putaran kincir.

Pembuatan laporan.


28

Ada tiga jenis metode untuk melakukan penelitian ini, yaitu :

a. Penelitian Kepustakaan (Library Research)

Penelitian kepustakaan dilakukan dengan membaca literatur –literatur yang

berhubungan dengan penulisan tugas akhir ini serta dapat dipertanggung

jawabkan kebenarannya.

b. Pembuatan Alat.

Pembuatan alat uji kincir angin dilakukan di Laboratorium Konversi Energi,

Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Kincir yang sudah jadi dipasang pada

lorong kincir angin dan motor listrik sebagai sumber tenaga untuk memutar fan

blower yang menghasilkan tenaga angin untuk memutar kincir.

c. Pengamatan Secara Langsung (Observasi).

Metode observasi ini dilakukan dengan mengamati secara langsung terhadap

objek yang diteliti yaitu kincir angin jenis propeler pada lorong kincir angin.

3.2 Alat Dan Bahan

Model kincir angin t i p e propeller dengan bahan PVC ini dibuat dengan

diameter 1 meter, lebar maksimum sudu 14 cm, pada jarak 20 cm dari pusat

poros.

a. Dudukan Sudu

Dudukan sudu yang merupakan bagian komponen yang berfungsi untuk

pemasangan sudu dan juga untuk mengatur kemiringan sudu. Dudukan sudu ini

terbuat dari besi dan plat L besi yang telah melalui proses permesinan dengan

diameter 15 centimeter. Dudukan sudu ini memiliki dua belas buah lubang untuk


29

pemasangan sudu namun yang digunakan hanya dua. 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 3.2.

Gambar 3.2 Dudukan Sudu.

b. Sudu Kincir Angin.

Ukuran 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 memiliki panjang 45 centimeter dan

lebar maksimum 14 centimeter. Berat sudu dibuat sama yaitu Sudu kincir angin

yang dibuat dapat dilihat pada Gambar 3.3.


30

Gambar 3.3 Sudu kincir angin.

c. Fan Blower

Fanblower berfungsi untuk menghisap udara di sekitar dan meniupkan udara

ke arah kincir sehingga memutarkan sudu kincir angin. Fanblower dengan power

sebesar 15 Hp diletakkan di depan lorong kincir angin. Gambar 3.4 menunjukan

bentuk dari fanblower.

Gambar 3.4 Fan Blower.


31

d. Tachometer

Tachometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan putaran

poros kincir yang dinyatakan dalam satuan rpm(rotation perminute). 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.

e. 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.


32

Gambar 3.6 Timbangan Digital.

f. Anemometer

Anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan angin, Gambar 3.7

menunjukan bentuk dari anemometer.

Gambar 3.7 Anemometer.


33

g. 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.

h. Amperemeter

Ampermeter digunakan untuk mengukur arus yang dihasilkan oleh Kincir

Angin dengan setiap variasinya. Gambar Amperemeter seperti ditunjukan oleh

Gambar 3.9 Amperemeter.

.

Gambar 3.9 Amperemeter.


34

i. 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 100 Watt sebanyak 18 buah, lampu 75 Watt sebanyak 3 buah.

Gambar pembebanan lampu seperti ditunjukkan oleh Gambar 3.10 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 13 cm. Gambar 4.1

menunjukan desain dari sudu kincir angin.


35

Gambar 3.11 Desain kincir.

3.4 Pembuatan Sudu Kincir Angin

3.4.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu

Pembuatan sebuah sudu merupakan proses yang dilakukan secara bertahap

serta membutuhkan alat dan bahan, seperti yang ditunjukkan Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu.

ALAT BAHAN

Bor PVC 8 inchi

Amplas

Penggaris

Gerinda

Spidol

Timbangan

Kertas Karton


36

3.4.2 Proses Pembuatan Sudu

Dalam proses pembuatan sudu dilakukan dengan beberapa tahapan. Tahapan-

tahapan pembuatan sudu seperti berikut:

a. Memotong Pipa 8 Inchi Dengan Panjang 50 cm.

Pipa 8 inchi berfungsi sebagai bahan utama kincir angin. Proses memotong

menggunakan gerinda dengan panjang pipa yang diinginkan adalah 50 cm.

Setelah pipa dipotong, kemudian pipa di belah tiga. Hal ini bertujuan pada saat

pembentukan pipa dengan mal kertas agar lebih mudah dilakukan. Pipa yang

digunakan adalah Pipa Wavin AW 8 inchi, Pemotongan pipa seperti yang

ditunjukkan oleh Gambar 3.12.

Gambar 3.12 Pemotongan Pipa.

b. Membentuk Cetakan Kertas.

Cetakan kertas mempermudah pembentukan pipa menjadi sebuah sudu.

Cetakan ditempelkan pada pipa, kemudian pipa ditandai sesuai dengan cetakan

menggunakan spidol. Cetakan kertas seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.13


37

Gambar 3.13 Cetakan Kertas.

c. 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.

d. Menghaluskan Pipa.

Setelah pipa yang telah dibentuk sesuai dengan bentuk dari mal kertas,


38

kemudian pinggiran pipa dihaluskan. Hal ini bertujuan untuk mencapai sebuah

presisi ukuran dan estetika dari pipa.

e. Finishing Sudu

Proses finishing sudu meliputi: pemotongan, penghalusan dan pengurangan

berat sudu. Pengurangan berat sudu yang dimaksud adalah menyamakan berat

sudu menjadi 500 gram menggunakan timbangan duduk digital.

f. Pembuatan Lubang Baut

Pembuatan lubang pada sudu dilakukan menggunakan alat bor dengan

diameter lubang baut 10.

3.5 LangkahPenelitian

Langkah yang dilakukan sebelum pengambilan data penelitian adalah

pemasangan kincir angin didepan fan blower, pemasangan komponen poros

penghubung kincir angin dengan sistem pembebanan lampu yang berada dibagian

belakang kincir Angin. Langkah pengambilan data kecepatan angin, putaran poros

kincir (rpm), tegangan, arus listrik dan pembebanan kincir angin ada beberapa hal

yang perlu dilakukan yaitu:

a. Posisikan gawang kincir angin didepan fan blower.

b. Memasang blade / sudu pada dudukan sudu.

c. Memasang anemometer pada tiang di depan kincir angin untuk mengukur

kecepatan angin.


39

d. Memasang timbangan digital pada lengan generator.

e. Memasang generator pada poros kincir angin.

f. Merangkai pembebanan lampu pada panel dan rangkaian alat pengukur.

g. Jika sudah siap, fan blower dihidupkan untuk memutar kincir angin.

h. Percobaan pertama kincir angin dua sudu dengan kecepatan angin 8,3 m/s,

percobaan kedua kincir angin dua sudu dengan kecepatan angin 7,2 m/s,

percobaan ketiga kincir angin tiga sudu dengan kecepatan angin 6,4 m/s.

i. Untuk mengatur kecepatan angin dalam terowongan angin dengan cara

memundurkan jarak gawang kincir angin terhadap fan blower agar dapat

menentukan variasi kecepatan angin.

j. Bila kecepatan angin dan variasi beban telah sesuai dengan yang diinginkan,

maka pengukuran dapat dilakukan dengan membaca massa pengimbang

yang terukur pada timbangan digital.

k. Mengukur kecepatan angin dengan menggunakan anemometer.

l. Mengukur kecepatan putar poros kincir angin dengan mengunakan

tachometer.

m. Mengukur besar arus I yang mengalir ke beban dengan menggunakan

amperemeter.

n. Mengukur besar tegangan kincir dengan voltmeter.


40

BAB IV

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Penelitian

Berikut data hasil pengujian kincir angin dua sudu yang diambil. Dari

pengujian yang dilakukan melakukan pengukuran antara lain meliputi : kecepatan

angin (m/s), putaran poros kincir (rpm), gaya pengimbang (F), tegangan (V), dan

arus (I).

Tabel 4.1 Data Pengujian Sudu DenganVariasi Kecepatan Angin 6,3 m/s.

NO

Kec.

Angin

Putaran

kincir Tegangan Arus

Gaya

Pengimbang

m/s n (rpm) V (Volt)

I

(Ampere) F (gram)

1 6.30 479 27.58 0.000 50

2 6.30 460 27.08 0.09 110

3 6.30 456 26.24 0.19 130

4 6.30 428 25.23 0.27 150

5 6.30 404 24.76 0.30 170

6 6.30 402 24.05 0.34 190

7 6.30 398 22.18 0.38 210

8 6.30 380 21.98 0.42 230

9 6.30 363 20.54 0.47 250

10 6.30 343 20.15 0.52 270

11 6.30 340 18.64 0.53 290

12 6.30 326 18.28 0.55 310

13 6.30 302 17.67 0.57 320

14 6.30 291 17.13 0.59 350

15 6.30 276 15.08 0.59 370


41

Tabel 4.2 Data pengujian sudu dengan variasi kecepatan angin 7,4 m/s.

NO

Kec.

Angin

Putaran


Gaya

Pengimbang

(m/s) n (rpm) V (Volt) I (Ampere) F (gram)

1 7.40 498 31.72 0.00 60

2 7.40 487 29.82 0.11 100

3 7.40 482 27.10 0.24 130

4 7.40 471 26.95 0.34 160

5 7.40 464 25.35 0.41 180

6 7.40 452 25.24 0.55 210

7 7.40 445 24.98 0.58 230

8 7.40 432 24.46 0.66 250

9 7.40 428 22.89 0.71 270

10 7.40 415 22.46 0.76 290

11 7.40 396 21.84 0.82 310

12 7.40 381 20.95 0.87 330

13 7.40 374 20.16 0.91 360

14 7.40 354 17.69 0.96 380

15 7.40 347 15.98 1.08 410

Tabel 4.3 Data pengujian sudu dengan variasi kecepatan angin 8,3 m/s.

NO

Kec.

Angin

Putaran


Gaya

Pengimbang

(m/s) n (rpm) V (Volt) I (Ampere) F (gram)

1 8.30 528 36.67 0.00 80

2 8.30 525 34.98 0.09 120

3 8.30 512 31.56 0.19 150

4 8.30 506 31.13 0.29 170

5 8.30 491 29.45 0.34 200

6 8.30 485 28.74 0.45 230

7 8.30 474 26.83 0.62 250

8 8.30 457 26.38 0.71 280

9 8.30 436 25.98 0.83 310

10 8.30 405 23.87 0.88 340

11 8.30 386 22.26 0.90 360

12 8.30 331 21.46 0.93 380

13 8.30 327 20.86 0.96 400

14 8.30 268 20.12 0.98 420


42

Dalam pengolahan data, diketahui beberapa asumsi data yang digunakan

untuk mempermudah pengolahan dan perhitungan data. Data yang diketahui

adalah sebagaiberikut :

a. Percepatangravitasibumi (g): 9,81 m/s2

b. Massa jenisudara(ρ): 1,18 kg/m3

c. Luas penampang sudu (A) : 0,785 m²

4.2.1 Perhitungan Daya Kincir Angin

Data yang digunakan sebagai contoh perhitungan dibawah menggunakan data

pengujian kincir angin tiga sudu dengan variasi kecepatan 6,3 m/s. Telah

diketahui bahwa kecepatan angin (v) = 6,3 m/s, massa jenis udara (ρ) = 1,18

kg/m3, dan luas penampang (A) = 0,785 m2.

Perhitungan besar daya angin menggunakan persamaan (4), maka dapat

dihitung daya angin sebesar :

Pin =1

2 . 𝜌 . 𝐴. 𝑣3

Pin =1

2𝑥 1,18 𝑥 0,785 𝑥 (6.3)3

Pin = 115,8 Watt

Jadi daya kincir angin yang dihasilkan sebesar 115,8 Watt.

4.2.2 Perhitungan Torsi

Perhitungan besar torsi kincir dapat diketahui dengan persamaan (5). Sebagai

contoh perhitungan diambil dari tabel 4.1 pada pengujian kedua. Dari data


43

diperoleh besaran gaya F= 1,08 N dan jarak lengan torsi keporos sebesar 0,27 m,

maka torsi dapat dihitung:

T = F𝑥l

T = 1,08 𝑥 0.27

T = 0,29 N.m

Jadi torsi yang dihasilkan sebesar 0,29 N.m.

4.2.3 Perhitungan Daya Mekanis Kincir Angin

Sebagai contoh perhitungan diambil dari tabel pengujian 4.1 pada pengujian

kedua diperoleh kecepatan angin 6.3 m/s, putaran poros (n) sebesar 458 rpm, dan

torsi yang telah diperhitungkan pada sub bab 4.2.2 sebesar 0,29 N.m. Dengan

menggunakan persamaan (10), maka besarnya daya kincir dapat dihitung :

Pout = T 𝑥 ω

Pout =𝑇 𝑥2𝜋 .𝑛

60

Pout = 0,29𝑥 (2𝜋 .479

60)

Pout = 14,5 watt

Jadi daya mekanis kincir angin yang diperoleh sebesar14,5 watt.

4.2.4 Perhitungan Daya Listrik

Untuk menghitung daya listrik yang dihasilkan oleh kincir menggunakan

persamaan (6). Sebagai contoh perhitungan daya listrik diambil dari tabel

pengujian 4.1 pada pengujian beban pertama. Diperoleh tegangan sebesar 27,58


44

volt dan Arus sebesar 0,00 ampere, maka daya listrik dapat dihitung :

Plistrik = V . I

Plistrik = 27,58 x 0,00

Plistrik = 0 watt

Jadi daya listrik yang dihasilkan sebesar 0 watt.

4.2.5 Perhitungan Tip Speed Ratio (TSR)

Sebagai contoh perhitungan diambil dari tabel pengujian 4.1 pada pengujian

kedua diperoleh putaran poros kincir angin sebesar 479 rpm , jari jari kincir angin

sebesar (r) = 0,5 m, dan kecepatan angin sebesar 6,3 m/s, maka tip speed ratio

dapat dihitung :

tsr = 2 π r n

60 v

tsr =2 𝑥 3,14 𝑥 0,5 𝑥 479

60 𝑥 27,59

tsr = 0,91

Jadi tip speed ratio yang dihasilkan oleh kincir angin sebesar 0,91

4.2.6 Perhitungan Koefisien Daya (Cp)

Sebagai contoh perhitungan diambil dari tabel 4.1 pada pengujian kedua.

Untuk menghitung koefisien daya dari perbandingan daya mekanis yang dihasilkan

kincir dengan daya yang dihasilkan angin dapat dicari dengan persamaan (10).

Contoh perhitungan koefisien daya diambil dari perhitungan daya angin pada sub

bab 4.2.1 sebesar 115,8 Watt dan daya yang dihasilkan kincir angin pada sub bab

4.2.3 sebesar 14,5 Watt, maka koefisien daya dapat dihitung :


45

Cp =𝑃𝑜𝑢𝑡

𝑃𝑖𝑛

Cp =6,64

116 𝑥 100 %

Cp = 5,7 %

Jadi koefisien daya yang diperoleh sebesar 5,7 %

4.3 Data Hasil Perhitungan

Pengujian kincir angin sumbu horizontal dua sudu menghasilkan parameter

yang diolahdengan software Microsoft Excel untuk menampilkan tabel dan grafik

hubungan data. Grafik yang diambil antara lain grafik hubungan antaratorsi(Nm)

dengan daya mekanis (𝑃𝑂𝑢𝑡) dan daya elektris (𝑃𝐿𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘)yang dihasilkan, grafik

hubungan antara putaran poros kincir (rpm) dengan torsi (T), dan grafik hubungan

antara koefisien daya (𝐶𝑝) dengan tip speed ratio (𝑇𝑆𝑅) yang dihasilkan untuk

tiga variasi kecepatan angin dengan jumlah dua sudu.

Berikut tabel 4.4, tabel 4.5 dan tabel 4.6 yang menampilkan data hasil

perhitungan untuk setiap variasi kecepatan angin.


46

Tabel 4.4 Data Perhitungan Dua Sudu Variasi Kecepatan Angin 6,3 m/s.

Tabel 4.5 Data Perhitungan Dua Sudu Variasi Kecepatan Angin 7.4 m/s.


47

Tabel 4.6 Data Perhitungan Dua Sudu Variasi Kecepatan Angin 8,3 m/s.

4.4 Grafik Hasil Perhitungan

Dari data yang diperoleh dan telah dilakukan perhitungan seperti yang

dilakukan pada sub bab 4.2 dan 4.3, kemudian diolah kembali ke dalam bentuk

grafik untuk mengetahui grafik hubungan. Grafik hubungan tersebut antara lain

grafikantara torsi (T ) dan daya kincir (Watt), grafik hubungan antara torsi (T) dan

putaran poros kincir (rpm), dan grafik hubungan antara koefisien daya (Cp)

dengantip speed ratio (tsr). Grafik yang disajikan untuk setiap keadaan selebihnya

dapat dilihat pada grafik – grafik berikut ini.


48

4.4.1 Grafik Hubungan Antara Putaran Poros Kincir dan Torsi Untuk Tiga

Variasi Kecepatan Angin.

Datadari Tabel 4.4, Tabel 4.5, dan Tabel 4.6 yang telah diperoleh pada

perhitungan diatas selanjutnya digunakan untuk membuat grafik hubungan antara

ketiga torsi (𝑇) tiap variasi terhadap putaran poros kincir. Berdasarkan grafik yang

telah terbentuk pada gambar 4.3 diketahui bahwa nilai puncak torsi (𝑇) tertinggi

yang dihasilkan oleh variasi kecepatan 8,3 m/s adalah 1,11 N.m pada putaran poros

kincir 268 rpm. Sedangkan nilai puncak torsi (𝑇) yang dihasilkan oleh variasi

kecepatan 7,4 m/s adalah 1,09 N.m pada putaran poros kincir 347 rpm. Dan nilai

puncak torsi (𝑇) yang dihasilkan oleh variasi kecepatan 6,3 m/s adalah 0,98 N.m

pada putaran poros kincir 276 rpm. Dari gambar 4.1 dapat diambil kesimpulan

bahwa kincir angin dengan variasi kecepatan 8,3 m/s memiliki torsi (𝑇) puncak

tertinggi daripada variasi kecepatan lainnya. Nilai torsi dan nilai putaran poros

pada kincir dipengaruhi oleh besar kecilnya kecapatan angin.


49

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Antara Putaran Poros Kincir dan Torsi Pada Tiga


4.4.2 Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Mekanis Untuk Tiga Variasi

Kecepatan Angin.



ketiga daya mekanis tiap variasi terhadap torsi. Berdasarkan grafik yang telah

terbentuk pada gambar 4.1 diketahui bahwa nilai puncak daya mekanis (𝑃𝑂𝑢𝑡)

tertinggi yang dihasilkan oleh variasi kecepatan 8,3 m/s adalah 37,86 Watt pada

torsi 1,11 N.m. Sedangkan nilai puncak daya mekanis (𝑃𝑂𝑢𝑡) yang dihasilkan oleh

variasi kecepatan 7,4 m/s adalah 39,46 Watt pada torsi 1,09 N.m. Dan nilai puncak

daya mekanis (𝑃𝑂𝑢𝑡) yang dihasilkan oleh variasi kecepatan 6,3 m/s adalah 28,33

Watt pada torsi 0,98 N.m. Dari gambar 4.1 dapat diambil kesimpulan bahwa kincir

angin dengan variasi kecepatan 7,4 m/s memiliki daya mekanis (𝑃𝑂𝑢𝑡) puncak

tertinggi daripada variasi kecepatan lainnya.

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0 100 200 300 400 500 600

Tors

i N.m

Putaran poros kincir ( RPM )

kec. Angin 6,3 m/s

kec. Angin 7,4 m/s

kec. Angin 8,3 m/s


50

Gambar 4.2Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Mekanis Kincir Pada Ketiga


4.4.3 Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Elektris Untuk Tiga Variasi

Kecepatan Angin.



ketiga daya elektris (𝑃𝐿𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘) tiap variasi terhadap putaran poros kincir.

Berdasarkan grafik yang telah terbentuk pada gambar 4.2 diketahui bahwa nilai

puncak daya elektris (𝑃𝐿𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘) tertinggi yang dihasilkan oleh variasi kecepatan 8,3

m/s adalah 21,56 Watt pada torsi 0,82 N.m. Sedangkan nilai puncak daya elektris

(𝑃𝐿𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘) yang dihasilkan oleh variasi kecepatan 7,4 m/s adalah 18,35 Watt pada

torsi 0,95 N.m. Dan nilai puncak daya elektris (𝑃𝐿𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘) yang dihasilkan oleh

variasi kecepatan 6,3 m/s adalah 10,48 Watt pada torsi 0,72 N.m. Dari gambar 4.1

dapat diambil kesimpulan bahwa kincir angin dengan variasi kecepatan 8,3 m/s

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

45.00

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20

day

a m

ekan

is (

wat

t )

torsi N.m

kec. Angin 6,3 m/s

kec. Angin 7,4 m/s

kec. Angin 8,3 m/s


51

memiliki daya elektris (𝑃𝐿𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘) puncak tertinggi daripada variasi kecepatan

lainnya.

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Torsi dan Daya Elektris Pada Tiga Variasi

Kecepatan Angin.

4.4.4 Grafik Hubungan Antara TSR dan Koefisien Daya Mekanis Untuk

Tiga Variasi Kecepatan Angin.



ketiga koefisien daya mekanis (𝐶𝑃𝑀𝑎𝑥 𝑀𝑒𝑘𝑎𝑛𝑖𝑠) tiap variasi terhadap tip speed ratio

(tsr). Berdasarkan grafik yang telah terbentuk pada gambar 4.4 diketahui bahwa

nilai puncak koefisien daya mekanis (𝐶𝑃𝑀𝑎𝑥 𝑀𝑒𝑘𝑎𝑛𝑖𝑠) tertinggi yang dihasilkan

oleh variasi kecepatan 8,3 m/s adalah 14,55 dengan nilai tip speed ratio sebesar

2,46. Sedangkan nilai puncak koefisien daya mekanis (𝐶𝑃𝑀𝑎𝑥 𝑀𝑒𝑘𝑎𝑛𝑖𝑠) yang

dihasilkan oleh variasi kecepatan 7,4 m/s adalah 21,98 dengan nilai tip speed ratio

sebesar 2,52. Dan nilai puncak koefisien daya mekanis (𝐶𝑃𝑀𝑎𝑥 𝑀𝑒𝑘𝑎𝑛𝑖𝑠)yang

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20

day

a el

ektr

is (

wat

t )

Torsi N.m

kec. Angin 6,3 m/s

kec. Angin 7,4 m/s

kec. Angin 8,3 m/s


52

dihasilkan oleh variasi kecepatan 6,3 m/s adalah 24,5 dengan nilai tip speed ratio

sebesar 3,55. Dari gambar 4.1 dapat diambil kesimpulan bahwa kincir angin

dengan variasi kecepatan 6,3 m/s memiliki koefisien daya mekanis

(𝐶𝑃𝑀𝑎𝑥 𝑀𝑒𝑘𝑎𝑛𝑖𝑠) puncak tertinggi daripada variasi kecepatan lainnya. Seperti

ditunjukkan pada gambar, semakin kecil nilai tsr maka semakin besar Cp yang

dihasilkan hingga pada kondisi tertentu (maksimal) nilai Cp akan ikut menurun.

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Cp Mekanis dan TSR Pada Tiga Variasi

Kecepatan Angin.

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00

koef

isie

n d

aya

mek

anis

( c

p %

)

Tip Speed Ratio ( TSR )

kec. Angin 6,3 m/s

kec. Angin 7,4 m/s

ke. Angin 8,3 m/s


53

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan pengujian sudu, pengambilan data dan analisis data dapat

disimpulkan bahwa sebagai berikut :

1. Telah berhasil dibuat kincir angin poros horizontal bersudu tiga dari bahan

pipa PVC 8 inchi tipe AW dengan diameter 1m, lebar maksimum sudu 14

cm padajarak 20 cm dari pusat poros.

2. Daya mekanis terbesar yang dihasilkan oleh kincir angin yaitu 31,08 Watt

pada variasi kecepatan angin 8,3 m/s.Daya listrik terbesar yang dihasilkan

oleh kincir angin yaitu 20,10 watt pada variasi kecepatan angin 8,3 m/s.

3. Koefisien daya tertinggi yang did apat yaitu sebesar 9,61 % pada tsr 2,52

dengan kecepatan angin 7,4 m/s.

5.2 Saran

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan variasi tambahan ekor pada

sudu kincir.

2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang pengurangan berat sudu dan

jumlah beratpembebanan.

3. Perlu dilakukan uji coba dengan variasi kecepatan angin yang lebih rendah

(3 m/s - 6 m/s), mengingat karakteristik angin di Indonesia cenderung

rendah.


54

DAFTAR PUSTAKA

Ginting, Soeripno J. 1993.“Pemasangan dan Uji Coba Pemanfaatan Kincir Angin

Poros Horisontal”. Lembaga Fisika Nasional LIPI. Bandung

NegeriKincirAngin”.http://www.1powerbloger.com.

Rusidin.2016. ”Unjuk Kerja Kincir Angin Poros Horizontal Empat Sudu,

Diameter 1 M, Lebar Maksimum 13 CM Dengan Jarak 12,5 CM Dari Pusat

Poros“.Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Sari, Eka. 2012.“ Belanda Sang.

Sitorus,Juanda Antonius. 2016. “Unjuk Kerja Kincir Angin Poros Horizontal

Bersudu Tiga Diameter 1 M, Lebar Maksimum 13 CM Dengan Jarak 12,5

CM Dari Pusat Poros”. Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

.http://www.kincirangin.info/plta-gambar.php. diakses 29 November 2016

http://www.xahart.blogspot.com, diakses 29 November 2016

http://www.gunturcuplezt.com, diakses 29 November 2016

http://www.wind-work.com, diakses 29 November 2016

http://www.travelwriterstales.com, diakses 29 November 2016


http://www.1powerbloger.com/

http://www.kincirangin.info/plta-gambar.php

http://www.xahart.blogspot.com/

http://www.ecosources.info.com/

http://www.ecosources.info.com/

http://www.wind-work.com/

http://www.intechopen.com/

http://www.intechopen.com/

UNJUK KERJA KINCIR ANGIN POROS HORIZONTAL TIGA … · tentang kincir angin terdapat dalam tulisan...

Documents

Transcript of UNJUK KERJA KINCIR ANGIN POROS HORIZONTAL TIGA … · tentang kincir angin terdapat dalam tulisan...