Upload
vananh
View
219
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
i
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN PROPELER TIGA SUDU DARI BAHAN
TRIPLEK DAN ANYAMAN BAMBU BERDIAMETER 80 CENTIMETER
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Diajukan Oleh:
PETRUS DODO ANGGRIAWAN
NIM : 095214024
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2013
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
THE PERFORMANCE OF THREE BLADES PROPELLER WINDMILL
MADE FROM PLYWOOD AND BAMBOO PLAITED 80 CENTIMETER
IN DIAMETER
FINAL PROJECT
Presented as partitial fullfilment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree
in Mechanical Engineering
By :
PETRUS DODO ANGGRAWAN
Student Number : 095214024
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING
FACULTY SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2013
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
\
TUGAS AKHIR
UNJUK KERJA KINCIR A}IGIN PROPELER TIGA SUDU DARI BAHAN
TRIPLEK DAN ANYAMAN BAMBU BERDIAMETER 80 CENTIMETER
lil
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN PROPELER TIGA SUDU DARI BAIIAN
TRIPLEK DAN ANYAMAN BAMBU BERDIAMETER 80 CENTIMETER
Yang dipersiapkan dan disusun oleh:
NAMA : Petrus Dodo Anggriawan
NIM
'feiah
Tanda ttn:gan
Yogyakarta, 2l ltroVcfo6{r 2019
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
S.Si., M.Sc.
Angg*ta : Ir. Ri*es.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Dengan ini saya menyatakan bahrna dalam Tugas Akhir yang telah dipersiapkan
sebagai syarat untuk memperoleh gelar sarjana, tidak terdapat karya yang pemah
diajukan dan dibuat dengan judul yang sama oleh perguruan tinggi manapun kecuali
saya mengambil atau mengutip data dari buku yang terlera pada daftar pustaka.
Sehingga yang saya buat ini adalah asli karya penulis.
Yogyakarta, 20 Novemb er 2Al3
2g>"Petrus Dodo Anggriawan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LEMBAR PER}[YATAA]\[ PERSETUJUA}I PUBLIKASI KARYA ILMIAHUNTUK KEPENTINGAIY AKADEMIS
Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama : PETRUS DODO ANGGRIAWAN
NomorMahasiswa : 095214A24
Demi pengembangan iknu pengetahuan, ffiya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah dengan judul :
T]NJUK KERJA KINCIR AIIGIN PROPELERTIGA ST]DU DARI BAHAN
TRIPLEK DAN AIYYAMAN BAMBU BERDIAMETER 80 CENfiMETER
Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma
hak untuk rnenyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam
bentuk paugkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan merrrpublikasikannya di
intemet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta din dari
saya maupun mernberikan royalti kepada saya selarna tetap mencantumkan nama
saya sebagai penulis.
Demikian pemyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tangga\2A November 2013
Yang menyatakan
ry"VI
Petrus Dodo Anggriawan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mencari dan membandingkan koefisien daya
diantara dua model kincir yaitu kincir permukaan halus dan kincir permukaan kasar
(dilapisi anyaman bambu). Kincir angin ini mengunakan model kincir angin
horizontal tipe propeler dengan tiga sudu.
Kincir angin ini memiliki diameter 80 cm dengan luas penampang sudu 0,50
m² dan berat 420 gram. Kincir angin ini mengunakan variasi kemiringan sudu 10°
dan 15°. Untuk mengukur dan mengetahui torsi, daya kincir, koefisien daya dan tips
speed ratio pada kincir, poros kincir dihubungakan ke mekanisme pengereman yang
berfungsi sebagai variasi beban pada kincir. Besarnya beban pengereman pada kincir
diukur dengan neraca pegas, putaran pada kincir diukur mengunakan takometer dan
kecepatan angin diukur dengan menggunakan anemometer.
Hasil kincir menunjukan bahwa dengan kemiringan sudu 10° didapatkan
kincir angin permukaan halus dapat menghasilkan daya lebih besar dari pada kincir
permukaan kasar yaitu sebesar 15,2 watt,dengan beban torsi 0,40 Nm dan Cp 8,6 %.
Sedangkan pada kemiringan sudu 15° didapatkan kincir angin permukaan kasar dapat
menghasilkan daya lebih besar dari pada kincir permukaan halus yaitu sebesar 14
watt, dengan beban torsi 0,40 Nm dan Cp 8,2 %.
Kata kunci : torsi, daya kincir, koefisien daya, tip speed ratio, sudu berbahan
anyaman bambu.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur senantiasa kepada Tuhan Yang Maha Esa karena rahmat yang
diberikan dalam penyusunan Tugas Akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikan
tugas akhir ini dengan baik.
Tugas Akhir ini merupakan sebagai salah satu syarat yang wajib untuk setiap
mahasiswa Jurusan Teknik Mesin. Tugas Akhir ini dilaksanakan dalam rangka
memenuhi syarat untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin,
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Berkat bimbingan, dukungan dan nasihat dari berbagai pihak, akhirnya Tugas
Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini dengan segenap
kerendahan hati penulis menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya
kepada :
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
4. Ir. Rines, M.T. selaku dosen pembimbing tugas akhir yang telah mendampingi
dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
5. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi
selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.
6. Raden Benedictus Dwiseno Wihadi, S.T., M.Si., yang telah membantu
memberikan ijin dalam penggunakan fasilitas laboratorium untuk keperluan
penelitian ini.
7. Slamet Widodo dan Susiyati dengan kebaikan dan kerendahan hati
memberikan semangat tanpa lelah kepada penulis sampai akhirnya dapat
menyelesaikan Tugas Akhir.
8. Sodari Indrati Tyas Utami, yang selalu menemani dalam penyusunan tugas
akhir ini.
9. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan teman-teman
lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu, terima kasih atas segala
bantuanya.
Penulis menyadari dalam penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna.
Segala kritik dan saran yang membangun akan sangat penulis harapkan demi
penyempurnaan dikemudian hari. Akhir kata seperti yang penulis harapkan semoga
tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.
Yogyakarta, 20 November 2013
Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i
TITLE PAG .................................................................................................... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA................................ ..... v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ........................................................ vi
ABSTRAK ......................................................................................................... vii
KATA PENGANTAR ....................................................................................... viii
DAFTAR ISI ...................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiv
DAFTAR GRAFIK ........................................................................................... xv
BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................ 1
1.l Latar Belakang .................................................................................... 1
1.2 Tujuan Penelitian ................................................................................ 2
1.3 Manfaat Penelitian .............................................................................. 2
1.4 Perumusan Masalah ............................................................................ 3
1.5 Batasan Masalah.................................................................................. 3
BAB II. DASAR TEORI ................................................................................... 4
2.1 Dasar Teori ......................................................................................... 4
2.2 Kincir Angin ...................................................................................... 5
2.2.1 Kincir Angin Horisontal ............................................................ 5
2.2.2 Kincir Angin Vertikal ................................................................ 7
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
2.3 Grafik Hubungan Cp terhadap Tsr .................................................... 9
2.4 Kincir Angin Propeler ....................................................................... 10
2.5 Rumus Perhitungan ........................................................................... 11
2.5.1 Rumus Energi Kinetik ............................................................... 11
2.5.2 Rumus Tip Speed Ratio (tsr) ..................................................... 12
2.5.3 Rumus Torsi .............................................................................. 13
2.5.4 Rumus Daya .............................................................................. 13
2.5.5 Rumus Koefisien daya (Cp) ....................................................... 14
BAB III. METODE PENELITIAN ................................................................ 15
3.l Diagram Penelitian .............................................................................. 15
3.2 Alat dan Bahan .................................................................................... 16
3.3 Kontruksi Kincir Angin ...................................................................... 18
3.4 Peralatan Pendukung ........................................................................... 19
3.5 Variable Penelitian .............................................................................. 24
3.6 Variable yang Diukur .......................................................................... 24
3.7 Langkah Percobaan ............................................................................. 25
3.8 Pengolahan Data.................................................................................. 26
BAB IV. PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ........................................ 27
4.1 Data Percobaan.................................................................................... 27
4.1.1 Data percobaan kincir permukaan kasar .................................... 27
4.1.2 Data percobaan kincir permukaan halus .................................... 31
4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan ....................................................... 35
4.2.1 Perhitungan Daya Angin ........................................................... 35
4.2.2 Perhitungan Torsi ...................................................................... 36
4.2.3 Perhitungan Daya kincir ............................................................ 36
4.2.4 Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr) ............................................. 37
4.2.5 Perhitungan Koefisien Daya (Cp) .............................................. 37
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
4.3 Hasil Perhitungan................................................................................. 38
4.3.1 Data Perhitungan Kincir pemukaan kasar 10° ........................... 38
4.3.2 Data Perhitungan Kincir pemukaan kasar 15° ........................... 39
4.3.3 Data Perhitungan Kincir pemukaan halus 10° ........................... 40
4.3.4 Data Perhitungan Kincir pemukaan kasar 15° ........................... 41
4.4 Grafik Hasil Perhitungan ..................................................................... 41
4.4.1 Grafik Kincir kemiringan 10° kecepatan angin 7,4 m/s ............ 42
4.4.2 Grafik Kincir kemiringan 10° kecepatan angin 8,4 m/s ............ 44
4.4.3 Grafik Kincir kemiringan 15° kecepatan angin 7,4 m/s ............ 47
4.4.4 Grafik Kincir kemiringan 15° kecepatan angin 8,4 m/s ............ 50
BAB V. PENUTUP ............................................................................................ 53
5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 53
5.2 Saran .................................................................................................... 55
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 56
LAMPIRAN ...................................................................................................... 57
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kincir Angin Poros Horisontal ………........................….…….. 6
Gambar 2.2 Kincir Angin Poros Vertikal ........................................................... 8
Gambar 2.3 Grafik Hubungan Antara Cp Terhadap Tsr ...................................... 9
Gambar 2.4 Kincir Angin Propeler ..................................................................... 10
Gambar 3.1 Diagram alir langkah – langkah penelitian ..................................... 15
Gambar 3.2 Desain kincir angin.......................................................................... 16
Gambar 3.3 Sudu kincir angin ............................................................................ 17
Gambar 3.4 Dudukan kincir ................................................................................ 18
Gambar 3.5 Kontruksi Kincir angin .................................................................... 18
Gambar 3.6 Penopang kincir angin ..................................................................... 19
Gambar 3.7 Sistem pengereman ......................................................................... 20
Gambar 3.8 Terowongan angin ........................................................................... 21
Gambar 3.9 Blower ............................................................................................. 21
Gambar 3.10 Takometer...................................................................................... 22
Gambar 3.11 Anemometer .................................................................................. 23
Gambar 3.12 Neraca Pegas ................................................................................. 23
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 percobaan kincir kasar kemiringan 10° kecepatan angin 7,4 m/s ....... 27
Tabel 4.2 percobaan kincir kasar kemiringan 10° kecepatan angin 8,4 m/s ....... 28
Tabel 4.3 percobaan kincir kasar kemiringan 15° kecepatan angin 7,4 m/s ....... 29
Tabel 4.4 percobaan kincir kasar kemiringan 15° kecepatan angin 8,4 m/s ....... 30
Tabel 4.5 percobaan kincir halus kemiringan 10° kecepatan angin 7,4 m/s ....... 31
Tabel 4.6 percobaan kincir halus kemiringan 10° kecepatan angin 8,4 m/s ....... 32
Tabel 4.7 percobaan kincir halus kemiringan 15° kecepatan angin 7,4 m/s ....... 33
Tabel 4.8 percobaan kincir halus kemiringan 15° kecepatan angin 8,4 m/s ....... 34
Tabel 4.9 hasil perhitungan kincir kasar kemiringan 10° kec. angin 7,4 m/s ..... 38
Tabel 4.10 hasil perhitungan kincir kasar kemiringan 10° kec. angin 8,4 m/s ... 38
Tabel 4.11 hasil perhitungan kincir kasar kemiringan 15° kec. angin 7,4 m/s ... 39
Tabel 4.12 hasil perhitungan kincir kasar kemiringan 15° kec. angin 8,4 m/s ... 39
Tabel 4.13 hasil perhitungan kincir halus kemiringan 10° kec. angin 7,4 m/s ... 40
Tabel 4.14 hasil perhitungan kincir halus kemiringan 10° kec. angin 8,4 m/s ... 40
Tabel 4.15 hasil perhitungan kincir halus kemiringan 15° kec. angin 7,4 m/s ... 41
Tabel 4.15 hasil perhitungan kincir halus kemiringan 15° kec. angin 8,4 m/s ... 41
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR GRAFIK
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara daya kincir dengan torsi untuk kincir
Permukaan halus dan permukaan kasar sudu 10° dan kec. angin 7,4 m/s ......... 42
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara putaran poros dengan torsi untuk kincir
Permukaan halus dan permukaan kasar sudu 10° dan kec. angin 7,4 m/s .......... 43
Gambar 4.3 Grafik hubungan antara Cp poros dengan Tsr untuk kincir
Permukaan halus dengan sudu 10° dan kecepatan angin 7,4 m/s ....................... 43
Gambar 4.4 Grafik hubungan antara Cp poros dengan Tsr untuk kincir
Permukaan kasar dengan sudu 10° dan kecepatan angin 7,4 m/s ....................... 44
Gambar 4.5 Grafik hubungan antara daya kincir dengan torsi untuk kincir
Permukaan halus dan permukaan kasar sudu 10° dan kec. angin 8,4 m/s ......... 45
Gambar 4.6 Grafik hubungan antara putaran poros dengan torsi untuk kincir
Permukaan halus dan permukaan kasar sudu 10° dan kec. angin 8,4 m/s .......... 45
Gambar 4.7 Grafik hubungan antara Cp poros dengan Tsr untuk kincir
Permukaan halus dengan sudu 10° dan kecepatan angin 8,4 m/s ....................... 46
Gambar 4.8 Grafik hubungan antara Cp poros dengan Tsr untuk kincir
Permukaan kasar dengan sudu 10° dan kecepatan angin 8,4 m/s ....................... 46
Gambar 4.9 Grafik hubungan antara daya kincir dengan torsi untuk kincir
Permukaan halus dan permukaan kasar sudu 15° dan kec. angin 7,4 m/s ......... 47
Gambar 4.10 Grafik hubungan antara putaran poros dengan torsi untuk kincir
Permukaan halus dan permukaan kasar sudu 15° dan kec. angin 7,4 m/s .......... 48
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 4.11 Grafik hubungan antara Cp poros dengan Tsr untuk kincir
Permukaan halus dengan sudu 15° dan kecepatan angin 7,4 m/s ....................... 49
Gambar 4.12 Grafik hubungan antara Cp poros dengan Tsr untuk kincir
Permukaan kasar dengan sudu 15° dan kecepatan angin 7,4 m/s ....................... 49
Gambar 4.13 Grafik hubungan antara daya kincir dengan torsi untuk kincir
Permukaan halus dan permukaan kasar sudu 15° dan kec. angin 8,4 m/s ......... 47
Gambar 4.14 Grafik hubungan antara putaran poros dengan torsi untuk kincir
Permukaan halus dan permukaan kasar sudu 15° dan kec. angin 8,4 m/s .......... 51
Gambar 4.15 Grafik hubungan antara Cp poros dengan Tsr untuk kincir
Permukaan halus dengan sudu 15° dan kecepatan angin 8,4 m/s ....................... 52
Gambar 4.16 Grafik hubungan antara Cp poros dengan Tsr untuk kincir
Permukaan kasar dengan sudu 15° dan kecepatan angin 8,4 m/s ....................... 52
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring pertumbuhan penduduk yang semakin meningkat mengakibatkan
kebutuhan energi semakin meningkat. Tetapi peningkatan konsumsi ini tidak
diimbangi dengan sumber daya fosil semakin yang menipis, energi alternatif mulai
banyak dikembangkan terutama yang ramah lingkungan dalam pengolahannya.
Indonesia dengan sumber daya alam yang melimpah tentu menyimpan banyak sekali
sumber energi alternatif yang bisa dimanfaatkan seperti energi air, energi surya, panas
bumi, dan energi angin. Dari sekian banyak energi yang sudah kita kenal selama ini
energi angin lah yang mudah dalam pengolahanya dan tidak membutuhkan biaya
yang cukup besar. Untuk mengkonversi energi angin menjadi energi listrik
dibutuhkan alat berupa kincir angin. Putaran kincir akan menggerakan generator yang
nantinya mengahasilkan energi listrik.
Ada banyak bentuk dan karateristik kincir angin, yang dapat diklasifikasikan
dalam dua jenis, yaitu : Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) dan Vertical Axis
wind Turbine (VAWT) perberdaan kedua jenis kincir ini terletak pada poros yang
terpasang secara horisontal dan vertikal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Ada banyak faktor yang mempengaruhi kecepatan putaran kincir, salah satunya
yaitu : kecepatan angin, banyaknya sudu dan kehalusan permukaan. Dengan alasan
tersebut penulis ingin melihat sejauh mana pengaruh kehalusan permukaan sudu
terhadap kecepatan putaran poros kincir angin.
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
a. Membandingkan koefisien daya yang dihasilkan kincir angin untuk dua
variasi kincir angin permukaan halus dan kincir angin permukaan kasar
dengan sudut kemiringan, bentuk, dan ukuran kincir yang sama.
b. Mengetahui Koefisien Daya ( ) dan Tip Speed Ratio (tsr) yang dihasilkan
kincir angin.
1.3 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
a. Mengetahui kinerja kincir angin propeler tiga sudu permukaan halus dan
kincir angin propeler tiga sudu permukaan kasar.
b. Sumber referensi bagi pengembang teknologi untuk mengembangkan
teknologi alternatif, khususnya energi angin.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
1.4 Perumusan Masalah
Masalah yang dapat dirumuskan dalam penelitian ini adalah :
a. Indonesia adalah negara kepulauan yang memiliki potensi energi angin yang
cukup besar tetapi belum dimanfaatkan secara maksimal.
b. Diperlukan kincir angin yang mampu mengkonversi energi angin tersebut
dengan maksimal sehingga efisiensi yang diperoleh tinggi.
1.5 Batasan Masalah
Batasan masalah yang ada dalam penelitian ini adalah :
a. Model kincir angin dibuat dengan bahan baku kayu Triplek dengan diameter
80cm.
b. Penelitian dilakukan pada terowongan angin di Laboratorium Konversi
Energi Universitas Sanata Dharma.
c. Kincir angin menggunakan tipe horizontal axis wind turbine (HAWT) dengan
tiga sudu.
d. Variasi yang dilakukan adalah dengan mengunakan variasi kehalusan
permukaan sudu (dilapisi gedek dan tanpa dilapisi gedek) dan variasi jarak
wind turnel dengan fan blower ( tanpa jarak dan dengan jarak 5cm) dengan
jumlah sudu 3.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Dasar Teori
Energi angin adalah energi yang sudah lama kita kenal dan sudah banyak
dimanfaatkan untuk membantu kehidupan sehari – hari sejak jaman dahulu. Banyak
perahu – perahu layar nelayan yang memanfaatkan energi angin untuk mencari ikan
dilaut. Sebagai mana sudah kita ketahui, Angin adalah udara bergerak yang bergerak
akibat adanya perbedaan tekanan udara dengan arah aliran angin dari tempat yang
memiliki tekanan rendah ketempat yang memiliki tekanan tinggi. Perbedaan suhu
udara ini diakibatkan pemanasan atmosfer yang tidak merata oleh sinar matahari.
Kecepatan angin dipengaruhi letak dan ketinggiannya, orang yang tinggal didaerah
khatulistiwa cenderung merasakan hembusan angin yang lebih kencang dari pada
orang yang tinggal jauh dari khatulistiwa hal ini dikarenakan daerah khatulistiwa
lebih dekat dengan matahari. Dilihat dari faktor ketinggian, semakin tinggi suatu
tempat maka semakin kencang pula hembusan anginnya. Hal ini disebabkan karna,
semakin tinggi suatu tempat maka gesekan terhadap benda – benda yang
mempengaruhi laju kecepatan angin dipermukaan bumi kecil, begitu pula dilautan.
Indonesia memiliki potensi angin yang cukup baik, karena sebagian pulau –
pulau memiliki potensi angin yang bisa dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik
tenaga angin. Dari 120 tempat menurut survei LAPAN (Lembaga Penerbangan dan
Antariksa Nasional) hanya beberapa tempat yang memiliki potensi angin yang cukup
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
baik diantaranya kepulauan Sumbawa, Sumba, Lombok, Nusa tenggara timur, Nusa
tenggara barat, Sulawesi selatan, pantai selatan dan Bali memiliki kecepatan angin
sebesar 4,5 sampai 5,9 m/s.
(sumber : http://www.alpensteel.com/article, 2013)
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 banyak
digunakan untuk irigasi, menumbuk hasil pertanian, penggilingan gandum dan
pembangkit tenaga listrik. Secara umum kincir angin digolongkan menjadi dua
jenisnya menurut porosnya yaitu : kincir agin 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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
diantaranya ditunjukkan pada Gambar 2.1
Kincir Angin Poros Horisontal
Gambar 2.1 Kincir Angin Poros Horisontal
(sumber : ret02n_wind, 2013)
Kekurangan dan kelebihan Kincir Angin Poros Horisontal.
Kelebihan kincir angin poros horisontal:
1. Mampu mengkonversi energi angin pada kecepatan tinggi.
2. Tidak memerlukan sudut orientasi.
3. Setiap sepuluh meter ke atas, kecepatan angin meningkat sebesar 20%.
4. Memiliki faktor keamanan yang lebih baik karena posisi sudu yang berada
diatas menara.
5. Tidak memerlukan karateristik angin karena arah angin langsung menuju
rotor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
6. Banyak digunakan untuk menghasilkan energi listrik dengan skala besar.
Kekurangan yang dimiliki oleh kincir angin poros horisontal:
1. Kontruksi menara yang besar dibutuhkan untuk menyangga bilah – bilah
yang berat (Gearbox dan Generator).
2. Perlu adanya mekanisme tambahan untuk menyesuaikkan dengan arah angin
(sirip pengarah atau sensor elektrik).
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 2.2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Kincir Angin Poros Vertikal
Gambar 2.2 Kincir Angin Poros Vertikal
(sumber : ret02n_wind, 2013)
Kekurangan dan kelebihan Kincir Angin Poros Vertikal
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
2. Hanya dapat mengkonfersi energi angin 50% dikarenakan adanya gaya drag
tambahan.
3. Bekerja pada putaran rendah, sehingga energi angin yang dihasilkan kecil.
4. Dipasang ditempat rendah maka faktor keselamatan perlu diperhatikan.
2.3 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 Gambar
2.3
Gambar 2.3 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tips Speed
Ratio (TSR) dari beberapa jenis kincir.
(sumber : http://www.intechopen.com,2013)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
2.4 Kincir Angin Propeler
Dalam tugas akhir saya buat ini akan membahas mengenai kincir angin poros
horisontal atau Horizontal Axis Wind Turbin (HAWT) jenis propeler. Kincir angin
propeler merupakan kincir angin yang konvensional dimana suatu putaran searah
dengan arah angin dengan jumlah sudut dua, tiga ataupun lebih yang berpenampang
airfoil.
Kelebihan kincir angin Propeler
1. Mampu menghasilkan daya yang besar.
2. Mampu berputar dengan kecepanan tinggi.
3. Kontruksi kincir lebih sederhana.
4. Penempatanya jauh dari permukaan tanah sehingga memiliki faktor
keamanan yang cukup tinggi.
Gambar 2.4 Penempatan kincir Propeler dipinggir pantai.
(http://www.pouted.com,2013)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
2.5 Rumus Perhitungan
Berikut ini adalah rumus–rumus yang digunakan untuk melakukan perhitungan
dan analisis kerja kincir angin yang diteliti.
2.5.1 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 :
Eк = 1/2 m v 2
(1)
dengan :
Eк : energi kinetik
m : massa udara
v : kecepatan angin
Daya adalah energi persatuan waktu, sehingga dapat dituliskan dengan rumus
sebagai berikut :
= 1/2 ṁ v
2 (2)
dengan :
: daya angin (watt).
ṁ = massa udara yang mengalir pada satuan waktu (kg/s).
dimana :
ṁ = 𝝆 A v (3)
dengan :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
𝝆 : massa jenis udara (kg/m³)
A : luas penampang sudu (m²)
Dengan mengunakan persamaan (3), maka daya angin dapat dirumuskan
menjadi :
= 1/2 (𝝆 A v ) v 2
, yang dapat disederhanakan menjadi :
= 1/2 𝝆 A v³ (4)
2.5.2 Rumus Tip Speed Ratio (tsr)
Tip speed ratio (tsr) adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu kincir
angin dengan kecepatan angin.
Kecepatan diujung sudu (Vt) dapat dirumuskan sebagai :
= ω r (5)
dengan :
= kecepatan ujung sudu.
ω = kecepatan sudut (rad/s).
r = jari – jari kincir (m).
sehingga trs-nya dapat dirumuskan sebagai berikut:
(6)
dengan :
r : jari – jari kincir (m).
n : putaran poros kincir tiap menit (rpm).
v : kecepatan angin (m/s).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
2.5.3 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).
2.5.4 Rumus Daya
Daya yang dihasilkan kincir ( ) adalah daya yang dihasilkan kincir akibat
adanya angin yang melintasi sudu kincir. Sehingga daya kincir yang dihasilkan oleh
gerakkan melingkar kincir dapat dirumuskan :
= T ω (8)
dengan :
T : torsi dinamis (N.m).
ω : kecepatan sudut didapatkan dari
ω =
=
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
=
Dengan ini untuk daya yang dihasilkan kincir dapat dinyatakan dengan
persamaan (7), yaitu : = T ω
=
(9)
dengan :
: Daya yang dihasilkan oleh kincir angin (watt).
n : Putaran poros (rpm).
2.5.5 Koefisien Daya ( )
Koefisien Daya ( ) adalah bilangan tak berdimensi yang menunjukkan
perbandingan antara daya yang dihasilkan kincir ( ) dengan daya yang disediakan
oleh angin ( . Sehingga CP dapat dirumuskan :
(10)
dengan :
Cp : Koefisien Daya, %
: daya yang dihasilkan kincir.
: daya yang disediakan oleh angin.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Penelitian
Langkah kerja dalam penelitian ini meliputi perancangan kincir hingga analisis
data yang diperoleh disajikan dalam bentuk gambar diagram alir yang dapat dilihat
pada Gambar 3.1
Gambar 3.1 Diagram alir metode penelitian kincir
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
3.2 Alat dan Bahan
Pada Gambar 3.2 merupakan model kincir angin propeler dengan variasi tiga
sudu. Kincir ini dibuat dari bahan kayu triplek yang dilapisi anyaman bambu
(“gedek”) dengan diameter 80 cm yang memiliki 2 utama yaitu : sudu kincir dan
poros kincir.
Gambar 3.2 Desain Kincir Angin
1. Sudu Kincir Angin
Sudu kincir merupakan daerah sapuan angin yang menerima energi angin
sehingga dapat membuat dudukan sudu atau turbin berputar. variasi yang saya
gunakan adalah variasi kehalusan permukaan, antara lain : variasi mengunakan
anyaman bambu dan variasi tanpa mengunakan anyaman bambu, dimana masing –
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
masing sudu memiliki bentuk dan ukuran yang sama, bentuk sudu dapat dilihat pada
Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Sudu Kincir Angin
2. Dudukan Kincir
Dudukan kincir merupakan bagian dari kincir angin yang berfungsi sebagai
tempat untuk meletakan rangka sudu kincir dan juga untuk mengatur kemiringan
sudu. Dudukan sudu ini terbuat dari alumunium dengan diameter lingkar luar 7 cm,
diameter mur 8 mm dan diameter center 1 cm. Dudukan sudu ini memiliki tiga
lubang dibagian samping yang berguna untuk meletakan rangka sudu dan memiliki
dua buah lubang mur untuk mengencangkan rangka sudu agar rangka tidak mudah
terlepas. Bentuk dudukan sudu dapat dilihat pada Gambar 3.4
21
4
32
10 5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
Gambar 3.4 Dudukan Sudu
3.3 Kontruksi Kincir Angin
Gambar 3.5 dibawah ini merupakan kontruksi kincir angin dalam terowongan
angin yang saya teliti. Dimana bagian – bagian kincir meliputi Sudu kincir, penopang
kincir dan poros kincir yang merupakan satu kesatuan. Untuk lebih jelasnya dapat
dilihat pada gambar dibawah ini
Gambar 3.5 Kontruksi kincir Angin.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
3.4 Peralatan Pendukung
Peralatan penunjang merupakan hal yang penting dalam penelitian suatu objek,
karena dapat membantu kita mengetahui besaran skala yang mempengaruhi hasil dari
penelitian. Peralatan yang digunakan dalam penunjang pengujian kincir angin sebagai
berikut :
1. Penopang Kincir Angin
Penopang kincir berfungsi sebagai penopang sudu, agar kincir dapat berputar.
Poros kincir ini juga sebagai penghubung antara kincir dengan sistem pengereman,
yang dihubungkan dengan poros penyambung. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat
pada Gambar 3.6
Gambar 3.6 Penopang kincir angin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2. Sistem Pengereman
Sistem pengereman ini berfungsi sebagai beban pada perputaran kincir, yang
dimana kincir diberi beban berupa karet untuk mengetahui besar-nya torsi dan
kecepatan putaran kincir angin. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.7
Gambar 3.7 Sistem Pengereman
3. Terowongan angin
Terowongan angin (wind tunnel) adalah sebuah lorong angin dengan tinggi 1,2
meter, lebar 1,2 meter, dan panjang 2,4 meter. Terowongan angin ini berfungsi
sebagai tempat angin bergerak dengan kecepatan tertentu dan juga sebagai tempat
pengujian kincir angin, dapat dilihat pada Gambar 3.8. Terowongan angin ini dapat
diatur kecepatan anginnya dengan cara mengatur jarak antara wind tunnel dengan
blower sesuai keinginan, dengan cara menarik blower mengunakan troli.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 3.8 Terowongan Angin atau Wind Tunel
4. Blower
Blower (“Pompa udara”) sebagai penghisap udara dari terowongan angin
menuju blower sehingga angin dapat berhembus dengan kecepatan tertentu. Blower
ini digerakan oleh motor listrik berdaya 5,5 kw, bentuk blower dapat dilihat pada
Gambar 3.9
Gambar 3.9 Blower
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
5. Takometer
Takometer (tachometer) adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran poros kincir yang dinyatakan dalam satuan rpm (rovolutions per minute).
Jenis takometer yang digunakan adalah digital light takometer, cara kerjanya cukup
sederhana meliputi 3 bagian, yaitu : Sensor, pengolah data dan penampil. Untuk lebih
jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.10.
Gambar 3.10 Takometer
6. Anemometer
Anemometer adalah alat pengukur kecepatan angin, anemometer ini diletakan
pada bagian depan terowongan angin, supaya kita dapat mengetahui kecepatan angin
yang sedang menerpa kincir angin di dalam terowongan angin, untuk lebih jelasnya
anemometer dapat dilihat pada Gambar 3.11.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 3.11 Anemometer
7. Neraca pegas
Neraca pegas digunakan untuk mengetahui beban pengereman pada kincir pada
saat kincir angin berputar. Neraca pegas ini diletakan pada bagian sistem pengereman
dan dihubungkan dengan kopling dengan jarak yang telah disesuaikan. Neraca pegas
dapat dilihat pada Gambar 3.12
Gambar 3.12 Neraca Pegas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
3.5. Variabel Penelitian :
Variabel dalam penelitian ini adalah :
1. Variasi pembebanan kincir yaitu dari posisi kincir berputar maksimal sampai
kincir dalam posisi diam (terhenti).
2. Variasi jarak yaitu, mengunakan jarak antara terowongan angin dengan
blower dan tanpa mengunakan jarak.
3. Variasi kemiringan sudu yaitu 10˚ dan 15 ˚.
4. Variasi Kehalusan permukaan yaitu dengan mengunakan anyaman bambu dan
tanpa mengunakan.
3.6 Variable yang Diukur :
Parameter yang diukur dalam penelitian ini adalah :
1. Kecepatan angin, (m/s)
2. Gaya pengimbang, (N)
3. Putaran kincir, (rpm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
3.7 Langkah Percobaan
Pengambilan data meliputi : kecepatan angin, beban, dan kecepatan putar
kincir, pengambilan data ini dilakukan secara bersama-sama. Hal pertama yang
dilakukan adalah mengatur kemiringan sudu kincir dan memasang kincir angin pada
terowongan angin. Selanjutnya untuk pengambilan data memerlukan proses - proses
sebagai berikut :
1. Memasang neraca pegas yang dihubungkan ke sistem pengereman.
2. Memasang anemometer di tempat yang sudah disediakan pada bagian
depan terowongan angin.
3. Menempatkkan takometer pada bagian piringan sistem pengereman.
4. Menyambungkan antara kincir angin dengan sistem pengereman
dengan pipa penyambung.
5. Setelah siap semua blower siap untuk dihidupkan.
6. Pengaturan kecepatan angin, karna keterbatasan alat, maka variasi
kecepatan angin dilakukan dengan cara menggeser dudukan blower
dengan troli sesuai kecepatan angin yang di ingikan.
7. Setelah mendapatkan kecepatan angin yang di inginkan kemudian
dimulai mengukur kecepatan putaran kincir, kecepatan angin, dan
besarnya torsi.
8. Langkah tersebut diulangi sampai kondisi kincir berhenti, dengan dua
variasi kemiringan sudu dan jarak yang berbeda – beda.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
3.8. Pengolahan Data.
Dari data yang telah didapat, maka data tersebut dapat diolah dengan langkah-
langkah sebagai berikut :
1. Setelah diketahui kecepatan angin (V) dan luasan kincir (A), maka dapat
dicari daya angin (Pin).
2. Dari pembebanan di dapat gaya pengimbang (F) yang dapat digunakan
untuk mencari torsi (T).
3. Data putaran poros kincir (n) dan torsi (T) dapat digunakan untuk mencari
daya kincir ( ).
4. Dengan membandingkan kecepatan keliling diujung sudu dan kecepatan
angin, maka tip speed ratio dapat dicari.
5. Dari data daya kincir (Pout) dan daya angin (Pin) maka koefisien daya (Cp)
dapat diketahui.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
BAB IV
PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Data Percobaan
Berikut ini data hasil percobaan kincir angin permukaan kasar (dilapisi anyaman
bambu) dan permukaan halus, dengan variasi kecepatan angin dan sudu kemiringan
yang berbeda. Data yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 4.1 sampai Tabel 4.8.
4.1.1 Data percobaan kincir angin permukaan kasar
Tabel 4.1. Data percobaan kincir permukaan kasar dengan kemiringan 10˚ kecepatan
angin 7,4 m/s.
Pengujian Beban ke Kecepatan
angin (m/s)
Putaran Poros
(rpm)
Gaya
(newton)
1
0 7,49 559,9 0
1 7,50 546,5 0,1962
2 7,50 539,5 0,4905
3 7,44 478,6 1,0791
4 7,49 455,6 1,4715
5 7,32 389,3 2,0601
6 7,36 358,9 2,4525
2
0 7,45 556,8 0
1 7,33 559,4 0,1962
2 7,31 533,0 0,4905
3 7,41 487,3 1,0791
4 7,49 455,4 1,4715
5 7,31 400,0 2,0601
6 7,40 368,0 2,4525
3
0 7,48 560.8 0
1 7,56 552,7 0,1962
2 7,46 515,3 0,4905
3 7,46 485,7 1,0791
4 7,41 450,9 1,4715
5 7,38 400,0 2,0601
6 7,36 362,2 2,4525
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Tabel 4.2. Data percobaan kincir permukaan kasar dengan kemiringan 10˚ dengan
angin 8,4 m/s.
Pengujian Beban ke Kecepatan
angin (m/s)
Kecepatan
Poros (rpm) Gaya (newton)
1
0 8,14 630,0 0
1 8,49 598,8 0,1962
2 8,27 589,1 0,4905
3 8,22 559,7 1,0791
4 8,68 558,3 1,4715
5 8,34 507,3 2,0601
6 8,50 448,4 2,4525
7 8,50 399,5 3,0411
8 8,13 384,8 3,4335
2
0 8,23 633,0 0
1 8,42 619,0 0,1962
2 8,60 576,5 0,4905
3 8,49 551,3 1,0791
4 8,48 535,5 1,4715
5 8,13 474,7 2,0601
6 8,46 437,9 2,4525
7 8,46 413,0 3,0411
8 8,55 388,7 3,4335
3
0 8,47 632,0 0
1 8,61 613,5 0,1962
2 8,29 591,3 0,4905
3 8,35 566,4 1,0791
4 8,39 534,2 1,4715
5 8,32 444,3 2,0601
6 8,32 467,1 2,4525
7 8,38 375,1 3,0411
8 8,49 372,5 3,4335
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Tabel 4.3. Data percobaan kincir permukaan kasar dengan kemiringan 15˚ kecepatan
angin 7,4 m/s.
Pengujian Beban ke Kecepatan
angin (m/s)
Kecepatan
Poros (rpm) Gaya (newton)
1
0 7,47 514,0 0
1 7,51 507,0 0,1962
2 7,55 498,1 0,4905
3 7,52 454,3 1,0791
4 7,47 422,1 1,4715
5 7,41 393,2 2,0601
6 7,47 325,1 2,4525
7 7,39 254,4 3,0411
2
0 7,27 506,3 0
1 7,39 503,9 0,1962
2 7,53 495,9 0,4905
3 7,45 454,3 1,0791
4 7,44 414,6 1,4715
5 7,44 390,2 2,0601
6 7,39 333,0 2,4525
7 7,28 254,0 3,0411
3
0 7,51 517,0 0
1 7,46 508,1 0,1962
2 7,47 480,4 0,4905
3 7,42 450,1 1,0791
4 7,40 420,6 1,4715
5 7,37 394,9 2,0601
6 7,42 336,1 2,4525
7 7,45 259,4 3,0411
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Tabel 4.4. Data percobaan kincir permukaan kasar dengan kemiringan 15˚ kecepatan
angin 8,4 m/s.
Pengujian Beban ke Kecepatan
angin (m/s)
Kecepatan
Poros (rpm)
Gaya
(newton)
1
0 8,39 604,2 0
1 8.,36 604,4 0,1962
2 8,49 584,1 0,4905
3 8,48 534,9 1,0791
4 8,37 527,4 1,4715
5 8,49 518,0 2,0601
6 8,42 458,1 2,4525
7 8,53 405,2 3,0411
8 8,50 386,2 3,4335
9 8,28 324,7 4,0221
2
0 8,24 597,8 0
1 8,43 595,6 0,1962
2 8,42 583,5 0,4905
3 8,52 553,7 1,0791
4 8,38 526,8 1,4715
5 8,38 511,7 2,0601
6 8,38 462,8 2,4525
7 8,35 426,1 3,0411
8 8,46 379,2 3,4335
9 8,37 337,3 4,0221
3
0 8,31 603,6 0
1 8,40 589,9 0,1962
2 8,61 577,9 0,4905
3 8,29 555,3 1,0791
4 8,51 522,4 1,4715
5 8,43 492,7 2,0601
6 8,22 466,9 2,4525
7 8,41 446,1 3,0411
8 8,38 357,5 3,4335
9 8,30 333,6 4,0221
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
4.1.2 Data percobaan kincir angin permukaan halus
Tabel 4.5 sampai 4.8 merupakan hasil percobaan kincir angin permukaan halus
dengan variasi kemeringan sudu dan variasi kecepatan angin.
Tabel 4.5. Data percobaan kincir permukaan halus dengan kemiringan 10˚ kecepatan
angin 7,4 m/s.
NO Beban ke Kecepatan
angin (m/s)
Kecepatan
Poros (rpm) Gaya (newton)
1
0 7,63 643,5 0
1 7,50 613,3 0,1962
2 7,19 578,1 0,4905
3 7,28 546,8 1,0791
4 7,61 507,4 1,4715
5 7,50 475,2 2,0601
6 7,60 441.6 2,4525
7 7,45 358,1 3,0411
2
0 7,52 646,3 0
1 7,85 399,1 0,1962
2 7,39 569,9 0,4905
3 7,15 548,0 1,0791
4 7,50 512,7 1,4715
5 7,42 481,9 2,0601
6 7,41 448,4 2,4525
7 7,51 329,6 3,0411
3
0 7,41 636,2 0
1 7,83 627,8 0,1962
2 7,42 557,0 0,4905
3 7,18 552,5 1,0791
4 7,28 507,3 1,4715
5 7,15 471,0 2,0601
6 7,39 456,0 2,4525
7 7,43 338,7 3,0411
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Tabel 4.6. Data percobaan kincir permukaan halus dengan kemiringan 10˚ kecepatan
angin 8,4 m/s
Pengujian Beban ke Kecepatan
angin (m/s)
Putaran Poros
(rpm)
Gaya
(newton)
1
0 8,41 673,9 0
1 8,38 665,9 0,1962
2 8,31 643,0 0,4905
3 8,36 627,0 1,0791
4 8,41 588,8 1,4715
5 8,40 523,5 2,0601
6 8,31 509,8 2,4525
7 8,41 434,8 3,0411
8 8,43 394,2 3,4335
9 8,37 361,4 4,0221
2
0 8,50 691,2 0
1 8,48 669,3 0,1962
2 8,39 647,3 0,4905
3 8,26 604,1 1,0791
4 8,37 580,7 1,4715
5 8,36 513,4 2,0601
6 8,38 494,4 2,4525
7 8,39 443,9 3,0411
8 8,56 397,4 3,4335
9 8,50 364,5 4,0221
3
0 8,49 707,9 0
1 8,29 666,1 0,1962
2 8,30 624,7 0,4905
3 8,38 609,5 1,0791
4 8,39 562,8 1,4715
5 8,30 528,1 2,0601
6 8,45 510,7 2,4525
7 8,38 433,3 3,0411
8 8,30 410,5 3,4335
9 8,38 355,5 4,0221
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Tabel 4.7. Data percobaan kincir permukaan halus dengan kemiringan 15˚ kecepatan
angin 7,4 m/s.
NO Beban ke Kecepatan
angin (m/s)
Kecepatan
Poros (rpm) Gaya (newton)
1
0 7,27 554,6 0
1 7,53 518,9 0,1962
2 7,07 508,4 0,4905
3 7,57 496,4 1,0791
4 7,38 441,5 1,4715
5 7,39 396,4 2,0601
6 7,27 355,8 2,4525
2
0 7.47 563,5 0
1 7.58 526,6 0,1962
2 7.60 521,6 0,4905
3 7.32 487,1 1,0791
4 7.41 452,9 1,4715
5 7.79 379,8 2,0601
6 7.70 348,7 2,4525
3
0 7,44 552,0 0
1 7,58 516,3 0,1962
2 7,28 510,5 0,4905
3 7,36 488,6 1,0791
4 7,20 465,9 1,4715
5 7,54 390,3 2,0601
6 7,34 334,7 2,4525
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Tabel 4.8. Data percobaan kincir permukaan halus dengan kemiringan 15˚ kecepatan
angin 8,4 m/s.
Pengujian Beban ke Kecepatan
angin (m/s)
Putaran Poros
(rpm) Gaya (newton)
1
0 8,17 568,0 0
1 8,28 556,6 0,1962
2 8,34 626,9 0,4905
3 8,50 509,2 1,0791
4 8,47 475,0 1,4715
5 8,44 438,2 2,0601
6 8,36 417,1 2,4525
7 8,31 390,0 3,0411
8 8,25 326,3 3,4335
2
0 8,21 578,8 0
1 8,30 563,5 0,1962
2 8,45 542,2 0,4905
3 8,40 514,0 1,0791
4 8,34 457,2 1,4715
5 8,37 437,8 2,0601
6 8,57 433,6 2,4525
7 8,26 405,6 3,0411
8 8,36 362,4 3,4335
3
0 8,39 565,0 0
1 8,41 564,5 0,1962
2 8,67 549,0 0,4905
3 8,56 526,1 1,0791
4 8,29 469,6 1,4715
5 8,22 448,7 2,0601
6 8,59 419,3 2,4525
7 8,20 394,4 3,0411
8 8,49 332,3 3,4335
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Contoh perhitungan diambil dari kincir angin permukaan kasar dengan sudu
kemiringan 10° dan kecepatan angin 7,4 m/s, seperti yang ditunjukan pada Sub Bab
Tabel 4.1 halaman 27.
4.2. Pengolahan Data dan Perhitungan.
4.2.1 Perhitungan Daya Angin.
Besarnya daya angin (Pin) yang diterima kincir dengan luas penampang 0,5 m
dengan kecepatan angin 7,50 m/s. Maka daya angin dapat dicari dengan Persamaan
berikut ini :
Diketahui diameter kincir d = 0,80 meter, maka luas penampang dapat dihitung
dengan rumus :
A = .d²/4
= 3,14 . (0,80²) / 4
= 0,50 m²
Sehingga contoh diambil data dari Tabel 4.1 pada pengujian pertama pada
pembeban ke 1.
Dari data, kecepatan angin (v) sebesar 7,50 m/s, masa jenis udara (𝝆) sebesar
1,16 kg/m³, dan luas penampang A = 0,50 m² maka dapat dihitung besarnya daya
angin sebesar :
= ½ 𝝆 A.V3
= 0,5 1,16 0,50 7,50 ³
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
= 123,99 watt
Jadi daya yang tersedia pada angin adalah 123,99 watt
4.2.2 Perhitungan Torsi
Sebagai contoh perhitungan diambil dari Tabel 4.1, pada pengujian pertama dan
pembebanan ke 1. Dari data diperoleh besaran gaya (F) 0,19 Newton dan jarak lengan
torsi ke sumbu poros (l) 0,1 meter maka besar torsi :
T = l F
= (0,1) (0,19)
= 0,019 Nm
4.2.3 Perhitungan Daya Kincir
Sebagai contoh perhitungan diambil dari Tabel 4.1, pada pengujian pertama dan
pembebanan ke 1 didapat kecepatan angin (v) 7,50 m/s, putaran poros (n) sebesar
546,5 rpm, dan torsi (T) yang telah diperhitungan pada sub Bab 4.2.2 sebesar 0,019
Nm maka besarnya kincir :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
4.2.4 Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr)
Sebagai contoh perhitungan diambil dari Tabel 4.1, pada pengujian pertama
dan pembebanan ke 1, dari data didapat putaran poros per menit (n) 546,5 rpm,
kecepatan angin (v) 7,50 m/s dan jari – jari kincir (r) sebesar 0,40 , maka tip speed
rasionya dapat dihitung mengunakan rumus :
= 3,050
4.2.5 Perhitungan Koefisien Daya (Cp)
Sebagai contoh perhitungan diambil dari Tabel 4.1, pada pengujian pertama dan
pembebanan ke 2. Daya kincir didapat dari sub Bab 4.2.3 sebesar 1,121 watt,
dan daya didapat dari sub Bab 4.2.1 sebesar 123,99 watt. Maka koefisien
dayanya sebesar :
Cp =
Cp =
= 0,0090 %
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
4.3. Hasil Perhitungan.
Dari hasil percobaan kincir angin yang telah dilakukan peneliti dengan
memvariasikan kemiringan kincir dan jarak yang berbeda maka data perhitungan
Pada tabel 4.9 sampai Tabel 4.16 langkah perhitungan dapat dilakukan menggunakan
cara yang sama pada sub Bab. 4.2 “Pengolahan data dan perhitungan”.
4.3.1. Data Perhitungan Kincir pemukaan kasar 10°
Tabel 4.9 Data perhitungan kincir angin dengan kecepatan angin 7,4 m/s.
Tabel 4.10 Data perhitungan kincir angin dengan kecepatan angin 8,4 m/s.
No V n F Torsi ω Pout Pin
cp tsr m/s rpm Newton N.m watt watt
1 7,46 559,17 0 0 58,53 0 122,02 0 3,14
2 7,44 552,87 0,2 0,02 57,87 1,14 121,04 0,009 3,11
3 7,42 529,27 0,49 0,05 55,4 2,72 120,07 0,023 2,99
4 7,44 483,87 1,08 0,11 50,65 5,47 121,04 0,045 2,72
5 7,46 453,97 1,47 0,15 47,52 6,99 122,02 0,057 2,55
6 7,34 396,43 2,06 0,21 41,49 8,55 116,22 0,074 2,26
7 7,37 363,03 2,45 0,25 38,00 9,32 117,65 0,079 2,06
NO V n F Torsi ω Pout pin
cp tsr m/s rpm Newton N.m watt watt
1 8,28 631,67 0 0 66,11 0 166,84 0 3,19
2 8.51 610,43 0,2 0,02 63,89 1,25 181,13 0,0069 3
3 8,39 585,63 0,49 0,05 61,3 3,01 173,58 0,0173 2,92
4 8,35 559,13 1,08 0,11 58,52 6,32 171,11 0,0369 2,8
5 8,52 542,67 1,47 0,15 56,8 8,36 181,77 0,046 2,67
6 8,26 475,43 2,06 0,21 49,76 10,25 165,63 0,0619 2,41
7 8,43 451,13 2,45 0,25 47,22 11,58 176,07 0,0658 2,24
8 8,45 395,87 3,04 0,3 41,43 12,6 177,33 0,0711 1,96
9 8,39 382 3,43 0,34 39,98 13,73 173,58 0,0791 1,91
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
4.3.2. Data Perhitungan Kincir pemukaan kasar 15°
Tabel 4.11 Data perhitungan kincir angin dengan kecepatan angin 7,4 m/s
Tabel 4.12 Data perhitungan kincir angin dengan kecepatan angin 8,4 m/s
NO V n F Torsi ω Pout pin
cp tsr m/s rpm Newton N.m watt watt
1 7,42 512,43 0 0 53,63 0 120,65 0 2,89
2 7,45 506,33 0,2 0,02 53 1,04 121,53 0,0086 2,85
3 7,52 491,47 0,49 0,05 51,44 2,52 124,99 0,0202 2,74
4 7,46 452,9 1,08 0,11 47,4 5,12 122,02 0,0419 2,54
5 7,44 419,1 1,47 0,15 43,87 6,45 121,04 0,0533 2,36
6 7,41 392,77 2,06 0,21 41,11 8,47 119,58 0,0708 2,22
7 7,43 331,4 2,45 0,25 34,69 8,51 120,55 0,0706 1,87
8 7,37 255,93 3,04 0,3 26,79 8,15 117,65 0,0692 1,45
NO V n F Torsi ω Pout pin
cp tsr m/s rpm Newton N.m watt watt
1 8,31 601,87 0 0 63 0 168,66 0 3,03
2 8,4 596,63 0.20 0,02 62,45 1,2 174,2 0,007 2,97
3 8,51 581,83 0,49 0,05 60,.90 3 181,13 0,016 2,86
4 8,43 547,97 1,08 0,11 57,35 6,2 176,07 0,035 2,72
5 8,42 525,53 1,47 0,15 55,01 8,1 175,45 0,046 2,61
6 8,43 507,47 2,06 0,21 53,12 10.9 176,07 0,062 2,52
7 8,34 462,6 2,45 0,25 48,42 11,9 170,49 0,07 2,32
8 8,43 425,8 3,04 0,3 44,57 13,6 176,07 0,077 2,11
9 8,45 374,3 3,43 0,34 39,18 13,5 177,33 0,076 1,85
10 8,32 331,87 4,02 0,4 34,74 14 169,27 0,083 1,67
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
4.3.3. Data Perhitungan Kincir pemukaan halus 10°
Tabel 4.13 Data perhitungan kincir angin dengan kecepatan angin 7,4 m/s
Tabel 4.14 Data perhitungan kincir angin dengan kecepatan angin 8,4 m/s.
NO V n F Torsi ω Pout Pin
cp tsr m/s rpm Newton N.m watt watt
1 7,52 644,9 0 0 67,5 0 124,99 0 3,59
2 7,73 546,73 0,2 0,02 57,22 1,12 135,75 0,008 2,96
3 7,33 568,33 0,49 0,05 59,49 2,92 115,75 0,025 3,25
4 7,2 549,1 1,08 0,11 57,47 6,2 109,7 0,057 3,19
5 7,46 509,13 1,47 0,15 53,29 7,84 122,02 0,064 2,86
6 7,36 476,03 2,06 0,21 49,82 10,26 117,18 0,088 2,71
7 7,47 448,67 2,45 0,25 46,96 11,52 122,51 0,094 2,51
8 7,46 342,13 3,04 0,3 35,81 10,89 122,02 0,089 1,92
NO V n F Torsi ω Pout pin
cp tsr m/s rpm Newton N.m watt watt
1 8,47 691 0 0 72,32 0 178,59 0 3,42
2 8,38 667,1 0,196 0,02 69,82 1,37 172,96 0,008 3,33
3 8,33 638,33 0,491 0,05 66,81 3,28 169,88 0,019 3,21
4 8,33 613,53 1,079 0,11 64,22 6,93 169,88 0,041 3,08
5 8,39 577,43 1,472 0,15 60,44 8,89 173,58 0,051 2,88
6 8,35 521,67 2,06 0,21 54,6 11,2 171,11 0,066 2,62
7 8,38 504,97 2,453 0,25 52,85 13 172,96 0,075 2,52
8 8,39 437,33 3,041 0,3 45,77 13,9 173,58 0,08 2,18
9 8,43 400,7 3,434 0,34 41,94 14,4 176,07 0,082 1,99
10 8,42 360,47 4,022 0,4 37,73 15,2 175,45 0,086 1,79
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
4.3.4. Data Perhitungan Kincir pemukaan kasar 15°
Tabel 4.15 Data perhitungan kincir angin dengan kecepatan angin 7,4 m/s.
Tabel 4.16 Data perhitungan kincir angin dengan kecepatan angin 7,4 m/s.
4.4 Grafik Hasil Perhitungan
Dari hasil perhitungan kincir yang diperoleh, maka data itu diolah kembali ke
dalam bentuk grafik untuk mengetahui hubungan antara putaran kincir dengan torsi
kincir, daya kincir dengan torsi, dan koefisien daya (Cp) dengan tip speed ratio (tsr).
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel berikut ini :
NO V n F Torsi
ω Pout pin
cp tsr m/s rpm Newton N.m watt watt
1 7,39 556,7 0 0 58,27 0 118,61 0 3,15
2 7,56 520,6 0,196 0,02 54,49 1,07 126,99 0,008 2,88
3 7,32 513,5 0,491 0,05 53,75 2,64 115,28 0,023 2,94
4 7,42 490,7 1,079 0,11 51,36 5,54 120,07 0,046 2,77
5 7,33 453,43 1,472 0,15 47,46 6,98 115,75 0,06 2,59
6 7,57 388,83 2,06 0,21 40,7 8,38 127,49 0,066 2,15
7 7,44 346,4 2,453 0,25 36,26 8,89 121,04 0,073 1,95
NO V n F Torsi
ω Pout pin
cp tsr m/s rpm Newton N.m watt watt
1 8,26 570,6 0 0 59,72 0 165,63 0 2,89
2 8,33 561,53 0,196 0,02 58,77 1,2 169,88 0,007 2,82
3 8,49 572,7 0,491 0,05 59,94 2,9 179,86 0,016 2,82
4 8,49 516,43 1,079 0,11 54,05 5,8 179,86 0,032 2,55
5 8,37 467,27 1,472 0,15 48,91 7,2 172,34 0,042 2,34
6 8,34 441,57 2,06 0,21 46,22 9,5 170,49 0,056 2,22
7 8,51 423,33 2,453 0,25 44,31 10,9 181,13 0,06 2,08
8 8,26 396,67 3,041 0,3 41,52 12,6 165,63 0,076 2,01
9 8,37 340,33 3,434 0,34 35,62 12,2 172,34 0,071 1,70
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
4.4.1. Grafik Kincir kemiringan 10° kecepatan angin 7,4 m/s
Gambar 4.1 menunjukan perbedaan daya yang dihasilkan oleh masing –
masing kincir dengan kecepatan angin yang sama tetapi memiliki kehalusan
permukaan yang berbeda. Pada grafik kincir permukaan halus (warna merah) dapat
dilihat kecepatan angin 7,4 m/s dapat menghasilkan daya maksimal 11,52 watt dan
torsi maksimal 0,30 N.m dan dari grafik permukaan kasar (warna biru) dapat
menghasilkan daya maksimal 9,32 watt dan torsi maksimal 0,25 N.m.
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara daya kincir (Pout) dan beban torsi
Gambar 4.2 merupakan hasil pengolahan data dari Tabel 4.13 untuk kincir
permukaan halus (warna merah) menunjukan kecepatan maksimal yaitu 644,90 rpm
dan hasil pengolahan data dari Tabel 4.9 untuk kincir permukaan kasar (warna biru)
menunjukan kecepatan maksimal 559,27 rpm. masing – masing kincir memiliki torsi
0 N.m, kecepatan angin 7,4 m/s dan kemiringan sudu 10°.
0
2
4
6
8
10
12
14
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35
Day
a o
utp
ut,
Po
ut
(wat
t)
Torsi, T (N.m)
kasar
halus
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
0
100
200
300
400
500
600
700
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4
Pu
tara
n, n
(rp
m)
Torsi, T (N.m)
kasar
halus
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0 1 2 3 4
Ko
efi
sie
n d
aya
(Cp)
Tips speed ratio (tsr)
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara putaran poros kincir dan beban torsi.
Gambar 4.3. menunjukan hubungan antar antara Koefisien Daya (Cp) terhadap
Tips Speed Ratio (trs) pada kincir permukaan halus dengan sudu kemiringan 10° dan
kecepatan angin 7,4 m/s, menunjukan nilai cp maksimal 0,094.
Gambar 4.3. Grafik hubungan antara CP dan tsr
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0 1 2 3 4
Ko
efi
sie
n d
aya
(Cp
)
Tips speed ratio (tsr)
Gambar 4.4. menunjukan hubungan antar antara Koefisien Daya (Cp) terhadap
Tips Speed Ratio (trs) pada kincir permukaan kasar dengan sudu kemiringan 10° dan
kecepatan angin 7,4 m/s, menunjukan nilai Cp maksimal 0,079.
Gambar 4.4. Grafik hubungan antara CP dan tsr
4.4.2. Grafik Kincir kemiringan 10° kecepatan angin 8,4 m/s
Gambar 4.5 diatas menunjukan perbedaan daya yang dihasilkan oleh masing –
masing kincir dengan kecepatan angin yang sama tetapi memiliki kehalusan
permukaan yang berbeda. Pada grafik kincir permukaan halus dapat dilihat kecepatan
angin 8,4 m/s dapat menghasilkan daya maksimal 15,20 watt dan torsi maksimal 0,40
N.m dan dari grafik permukaan kasar dapat menghasilkan daya maksimal 13,73 watt
dan torsi maksimal 0,34 N.m.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Pu
tara
n, n
(rp
m)
Torsi, T (N.m)
KASAR
HALUS
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45
Day
a o
utp
ut,
Po
ut
(wat
t)
Torsi, T (N.m)
kasar
halus
Gambar 4.5. Grafik hubungan antara daya kincir (Pout) dan beban torsi.
Grafik 4.6 merupakan hasil pengolahan data dari Tabel 4.14 permukaan halus
(warna merah) menunjukan kecepatan maksimal yaitu 691 rpm dan hasil pengolahan
data dari Tabel 4.10 kincir permukaan kasar (warna biru) menunjukan kecepatan
maksimal 631,67 rpm yang masing – masing kincir memiliki torsi 0 N.m kecepatan
angin 8,4 m/s dan kemiringan sudu 10° yang sama.
Gambar 4.6. Grafik hubungan antara putaran poros kincir dan beban torsi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0 1 2 3 4
Ko
efi
sie
n d
aya
(Cp
)
Tips speed ratio (tsr)
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0 1 2 3 4
Ko
efi
sie
n d
aya
(Cp
)
Tips speed ratio (tsr)
Gambar 4.7 menunjukan hubungan antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tips
Speed Ratio (trs) pada kincir permukaan halus dengan kemiringan 10° dan kecepatan
angin 8,4 m/s menunjukan nilai Cp maksimal 0,086.
Grafik 4.7. Grafik hubungan antara CP dan tsr
Gambar 4.8 menunjukan hubungan antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tips
Speed Ratio (trs) pada kincir permukaan kasar dengan kemiringan 10° dan kecepatan
angin 8 ,4 m/s menunjukan nilai Cp maksimal 0,079.
Grafik 4.8. Grafik hubungan antara CP dan tsr
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
0
2
4
6
8
10
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35
Day
a o
utp
ut,
Po
ut (
wat
t)
Torsi, T (N.m)
kasar
halus
4.4.3. Grafik Kincir kemiringan 15° kecepatan angin 7,4 m/s
Gambar Grafik 4.9 diatas menunjukan perbedaan daya yang dihasilkan oleh
masing – masing kincir dengan kecepatan angin yang sama tetapi memiliki kehalusan
permukaan yang berbeda. Pada grafik kincir permukaan halus dapat dilihat kecepatan
angin 7,4 m/s dapat menghasilkan daya maksimal 8,89 watt dan torsi maksimal 0,25
N.m dan dari grafik permukaan kasar dapat menghasilkan daya maksimal 8,15 watt
dan torsi maksimal 0,30 N.m.
Gambar 4.9. Grafik hubungan antara daya kincir (Pout) dan beban torsi.
Gambar 4.10 merupakan hasil pengolahan data dari Tabel 4.15 untuk kincir
permukaan halus menunjukan kecepatan maksimal yaitu 656,7 rpm. hasil pengolahan
data dari Tabel 4.11 pada kincir permukaan kasar menunjukan kecepatan maksimal
612,4 rpm yang masing – masing kincir memiliki torsi 0 N.m kecepatan angin 7,4
m/s dan kemiringan sudu 15°.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
0
100
200
300
400
500
600
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4
Pu
tara
n, n
(rp
m)
Torsi, T (N.m)
HALUS
KASAR
Gambar 4.10. Grafik hubungan antara putaran poros kincir dan beban torsi.
Gambar 4.11 menunjukan hubungan antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tips
Speed Ratio (trs) pada kincir permukaan halus dengan sudu kemiringan 15° dan
kecepatan angin 7,4 m/s dengan nilai Cp maksimal kincir 0,073.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0 1 2 3 4K
oe
fisi
en
day
a (C
p)
Tips speed ratio (tsr)
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0 1 2 3
Ko
efi
sie
n d
aya
(Cp
)
tips speed ratio (tsr)
Gambar 4.11. Grafik hubungan antara CP dan tsr.
Gambar 4.12 menunjukan hubungan antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tips
Speed Ratio (trs) pada kincir permukaan kasar dengan sudu kemiringan 15° dan
kecepatan angin 7,4 m/s dengan nilai Cp maksimal kincir 0,0692.
Gambar 4.12. Grafik hubungan antara CP dan tsr.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45
Day
a o
utp
ut,
Po
ut
(wat
t)
Torsi, T (N.m)
kasar
halus
4.4.4. Grafik Kincir kemiringan 15° kecepatan angin 8,4 m/s
Gambar 4.13 diatas menunjukan perbedaan daya yang dihasilkan oleh masing
– masing kincir dengan kecepatan angin yang sama tetapi memiliki kehalusan
permukaan yang berbeda. Pada grafik kincir permukaan halus dapat dilihat kecepatan
angin 8,4 m/s dapat menghasilkan daya maksimal 12,2 watt dan torsi maksimal 0,34
N.m dan dari grafik permukaan kasar dapat menghasilkan daya maksimal 14,0 watt
dan torsi maksimal 0,40 N.m.
Gambar 4.13. grafik hubungan antara daya kincir (Pout) dan beban torsi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Gambar 4.14 merupakan hasil pengolahan data dari Tabel 4.16 kincir
permukaan halus (warna merah) menunjukan kecepatan maksimal yaitu 570,60 rpm
dan hasil pengolahan data dari Tabel 4.12 kincir permukaan kasar (warna biru)
menunjukan kecepatan maksimal 601,87 rpm yang masing – masing kincir memiliki
torsi 0 N.m, sudu kemiringan 15° dan kecepatan angin 8,4 m/s.
Gambar 4.11. Grafik hubungan antara putaran poros kincir dan beban torsi
Gambar 4.15 menunjukan hubungan antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tips
Speed Ratio (trs) pada kincir permukaan halus dengan sudu kemiringan 15° dan
kecepatan angin 8,4 m/s dengan nilai Cp maksimal 0.0710.
0
100
200
300
400
500
600
700
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Pu
tara
n, n
(rp
m)
Torsi, T (N.m)
KASAR
HALUS
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0 1 2 3 4
Ko
efi
sie
n d
aya
(Cp
)
Tips speed ratio (tsr)
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0 1 2 3 4
Ko
efi
sie
n d
aya
(Cp
)
Tips speed ratio (tsr)
Gambar 4.15. Grafik hubungan antara CP dan tsr.
Gambar 4.16 menunjukan hubungan antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tips
Speed Ratio (trs) pada kincir permukaan kasar dengan sudu kemiringan 15° dan
kecepatan angin 8,4 m/s dengan nilai Cp maksimal 0.0825.
Gambar 4.16. Grafik hubungan antara CP dan tsr.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari penelitian kincir angin model propeler tiga sudu dalam bentuk prototipe,
maka dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Telah berhasil dibuat kincir angin model propeler mengunakan dua variasi
kincir angin permukaan halus dan kincir angin permukaan kasar. Kincir yang
dibuat mengunakan sudut kemiringan, bentuk, dan ukuran kincir yang sama.
2. Pada kincir angin permukaan kasar dengan kemiringan sudu 10° kecepatan
7,4 m/s dapat menghasilkan daya 9,32 watt dengan torsi 0,25 N.m.
sedangkan kincir permukaan halus dengan kemiringan dan kecepatan angin
yang sama dapat menghasilkan daya sebesar 10,89 watt dengan torsi 0,30
N.m. Dari percobaan kincir angin dengan kemiringan 10° dan kecepatan
angin 7,4 m/s dapat disimpulkan bahwa kincir permukaan halus dapat
menghasilkan daya (Pout) yang lebih besar dari pada kincir permukaan kasar
yaitu 10,89 watt.
3. Pada perhitungan kincir angin permukaan halus dan permukaan kasar
dengan kemiringan 10° dan kecepatan angin 8,4. Didapatkan kincir angin
permukaan halus menghasilkan daya 15,2 watt dengan torsi 0,40 N.m,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
sedangkan kincir angin permukaan kasar hanya mampu menghasilkan daya
sebesar 13,73 watt dengan torsi 0,34 N.m.
4. Kincir angin dengan kemiringan 15° dengan kecepatan angin 7,4 m/s
didapatkan bahwa kincir permukaan halus menghasilkan daya yaitu 8,89
watt dengan torsi 0,25 N.m, sedangkan kincir permukaan kasar
menghasilkan daya 8,15 watt dengan torsi 0,30 watt. Sedangkan pada
kecepatan angin 8,4 m/s kincir angin permukaan kasar dapat menghasilkan
daya yang lebih besar dari kincir permukaan kasar yaitu 14 watt dengan torsi
0,40 watt, sedangkan kincir permukaan halus hanya dapat menghasilkan
12,2 watt dengan torsi 0,34 watt.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
5.2 Saran
Setelah melakukan penelitian maka didapatkan kelebihan dan kekurangan
yang diperhatikan untuk bahan refrensi peneliti berikutnya dibidang kincir angin
antara lain :
1. Untuk mendapatkan daya maksimal kehalusan kincir perlu diperhatikan
karna semakin halus permukaan sudu kincir maka hambatanya akan semakin
kecil.
2. Sebaiknya melakukan pengambilan data lebih banyak untuk menghindari
data error dan dapat mendapat daya maksimal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
DAFTAR PUSTAKA
Calson .C.A. 2013. Wind Turbine Design. http://mcensustainableenergy.pbworks.com
Dikases : tanggal 13 Oktober 2013.
Curvalho.C. 2013. Kincir Angin Propeler Tiga Sudu Datar Tiga Variasi Lebar Sudu
dan Lima Variasi Sudu Kemiringan Sudu, Tugas Akhir, Universitas Sanata
Dharma, Yogyakarta.
Kuijen.K.V. 2013. Turbine Topologies. http://www.mstudioblackboard.tudelft.nl.
Diakses : tanggal 15 Oktober 2013.
Mulyani. 2008. Kajian Potensi Angin Indonesia. Central Library Institute Technology
Bandung. Diakses : Tanggal 12 Oktober 2013.
Perdana.P.N. 2013. Pembangkit Listrik Tenaga Bayu / Angin (PLTB).
http://jendeladenngabei.blogspot.com. Diakses : Tanggal 12 Oktober 2013.
Sihana. 2013. Teknik Perhitungan Energi Angin. http://sihana.staff.ugm.ac.id/s2/rets.
Diakses : tanggal 12 Oktober 2013.
Wijaya. R. I. 2013. Kincir Angin MAGWIND Dengan Jumlah Sudu Tiga, Tugas Akhir
Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
LAMPIRAN
KINCIR ANGIN PERMUKAAN HALUS KINCIR ANGIN PERMUKAAN KASAR
SISTEM PENGEREMAN TROWONGAN ANGIN
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI