plagiat merupakan tindakan tidak terpujirepository.usd.ac.id/9044/2/125214055_full.pdf ·...

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ABSTRAK

Kebutuhan energi sangat penting untuk perkembangan sosial-ekonomi suatu

negara. Suatu negara dikatakan maju apabila didukung sumber daya manusia yang

maju dan memiliki sumber energi yang bisa menghidupi seluruh rakyatnya. Atas

dasar perkembangan ilmu pengetahuan maka muncul ide tentang energi yang bisa

diperoleh secara berkelanjutan tanpa merusak alam yaitu energi terbarukan,

contohnya yakni energi angin. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui unjuk

kerja beberapa model kincir angin seperti torsi, hubungan daya dengan rpm,

hubungan koefisien daya dan tip speed ratio dengan beberapa variasi sudu dari

penelitian yang dilakukan. Model kincir angin yang diteliti adalah kincir angin giromill dengan sudu

NACA 0015 dan panjang chord 12 cm, menggunakan bahan triplek yang

dibungkus pelat seng sebagai kulit luarnya, dan tingginya 80 cm. Terdapat dua

variasi penelitian yakni dengan variasi jumlah sudu dan variasi diameter penopang

sudu, variasi jumlah sudu adalah empat sudu dan tiga sudu sedangkan variasi

diameter penopang sudu adalah 50 cm dan 70 cm penopang sudu berbahan dasar

triplek dengan tebal 12 mm. Agar mendapatkan daya kincir, torsi, koefisien daya

maksimal, dan tip speed ratio pada kincir, maka poros kincir dihubungkan ke

mekanisme pengereman yang berfungsi untuk pemberian beban pada

kincir,besarnya beban kincir dapat dilihat pada neraca pegas, putaran kincir angin

diukur mengunakan tachometer dan kecepatan angin diukur menggunakan

anemometer dan kecepatan udara rata-rata adalah 8,1 m/s . Penelitian dilakukan

dengan menggunakan fan blower di Laboratorium Konversi Energi Universitas

Sanata Dharma. Dari hasil penelitian ini, kincir angin giromill empat sudu dengan variasi

diameter 70 cm dapat menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 6,52 % pada

tip speed ratio 0,85 dengan daya output maksimal sebesar 12,27 watt pada torsi

0,61 N.m. Kincir angin giromill tiga sudu dengan variasi diameter 70 cm dapat

menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 5,81 % dan pada tip speed ratio

0,99 dengan daya output maksimal sebesar 11,86 watt dan torsi 0,49 N.m. Kincir

angin giromill empat sudu dengan variasi diameter 50 cm dapat menghasilkan

koefisien daya maksimal sebesar 5,65 % pada tip speed ratio 0,55 dengan daya

output maksimal sebesar 7,54 watt dan torsi 0,41 N.m. Kincir angin giromill tiga

sudu dengan variasi diameter 50 cm dapat menghasilkan koefisien daya maksimal

sebesar 4,11 % pada tip speed ratio 0,52 dengan daya output maksimal sebesar

7,58 watt dan torsi 0,35 N.m.

Kata kunci : Kincir angin sumbu vertikal, giromill, koefisien daya, tip speed ratio

vii


ABSTRACT

The need of energy is very important for country’s socio-development. A

developed-country should have been supported by the progressive human

resources to support the society. Through the science and knowledge

development, some sustainable and eco-friendly energy has been invented, for

example the wind energy. This research aims to examine the performance of wind

turbines, such as the torsion, the relation of power and rpm, power coefficient

relation and tip speed ration in various researches. The researcher examined giromill wind turbine with NACA blade 0015 and

12 cm-length chord, which was made of plywood covered with zinc-plating with

80 cm-height. There were two research variation, the blade number variation and

the blade crutch diameter variation. The blade number variations were four blades

and three blades, while the blade crutch diameters were 50 cm and 70 cm, which

were made of plywood with 12 mm-thickness. To obtain the turbine power,

torsion, maximum power coefficient, and tip ratio speed on the turbine, the axis

turbine was connected to braking mechanism for giving weight to the turbine. The

weight amount could be seen on spring balance, the turbine rotation was measured

with tachometer and the wind speed was measured with anemometer, and the

average wind speed was 8,1 m/s. The research was performed in the Konversi

Energi Laboratory, Sanata Dharma University, using fan blower. From the research, four blades giromill wind turbine with 70 cm in diameter

could generate the maximum power coefficient 6,52 % on 0,85 tip speed ratio,

with 12,27 watt maximum power output on 0,61 N.m in torsion. Three blades

giromill wind turbine with 70 cm in diameter could generate the maximum power

coefficient 5,81% on 0,99 tip speed ratio, with 11,86 watt maximum power output

on 0,49 N.m in torsion. Four blades giromill wind turbine with 50 cm in diameter

could generate the maximum power coefficient 5,65% on 0,55 tip speed ratio,

with 7,54 watt maximum power output on 0,41 N.m in torsion.Three blades

giromill wind turbine with 50 cm in diameter could generate the maximum power

coefficient 4,11 % on 0,52 tip speed ratio, with 7,58 watt maximum power output

and 0,35 Nm in torsion.

Keywords:vertical axis wind turbine, giromill, power coefficient, tip speed ratio

viii


KATA PENGANTAR

Puji syukur atas kasih, karunia dan rahmat yang berlimpah dari Tuhan Yesus

Kristus dan Bunda Maria sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan

Skripsi dengan judul “ Unjuk Kerja Kincir Angin Giromill dengan Sudu NACA

0015 dan Panjang Chord 12 cm” Skripsi inimerupakan salah satu persyaratan bagi

para mahasiswa/mahasiswi untuk dapat menyelesaikan jenjang pendidikan S1

pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta.

Dalam penyusunan Skripsi ini penulis banyak menerima bantuan, semangat

dan doa dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan kerendahan hati penulis

ingin menyampaikan rasa syukur dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Sudi Mungkasi S.Si., M.Math.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

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

3. Ir. Rines, M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang dengan sabar

dan meluangkan waktu untuk membimbing, memberikan saran, dan masukan

serta pengarahan kepada penulis dalam penyusunan laporan tugas akhir ini

sampai dengan selesai.

4. Dr. Drs.Vet. Asan Damanik selaku Dosen Pembimbing Akademik.

5. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah mendidik dan

memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis.

ix


6. Seluruh staff Fakultas Sains dan Teknologi atas kerja sama dan dukungan

kepada penulis untuk dapat menyelesaikan laporan tugas akhir.

7. Auxentius Soenarjo (Alm.) dan Rita Handayani selaku orang tua penulis yang

telah memberikan dukungan material, cinta dan doa sehingga penulis dapat

menyelesaikan Skripsi ini.

8. Adikku Clara Damba Mutiara terima kasih untuk semua dukungan dan cinta.

9. Devania Claudia Monica, terima kasih atas kasih sayang, doa, cinta

,kesabaran dan motivasi yang selalu menemani hari-hariku. Semoga

keindahan ini selalu terjaga di dalam nama Tuhan Yesus.

10. Teman-teman seperjuangan Bernadus Maswasano, Gregorius Agung Septian

Kurniaji terima kasih untuk dukungan dan bantuan dalam pembuatan kincir

angin ini.

11. Teman-teman sekelas (Dwi, Anggi, Arko, Juanda,Ferdi,Damar, Brian Satria,

Andra, Wilson, Candra, Yerikho, Bowo, Yoseph, Maccabe, Brian, Evan, Rio,

Dedo). Terima kasih atas kebersamaan dan kenangan-kenangan indah.

12. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin, angkatan 2012 khususnya, yang yang

telah memberi saran, kritik, nasehat dan dukungan kepada penulis dalam

penyelesaian Skripsi ini.

13. Semua pihak yang tidak mungkin disebut satu per satu yang telah berperan

serta membantu penulis untuk dapat menyelesaikan Skripsi ini.

Penulis menyadari dalam penulisan Skripsi ini masih banyak kekurangan

yang perlu diperbaiki, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritikan yang

x


membangun untuk menyempurkan Skripsi. Akhir kata seperti penulis harapkan

semoga Skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.

Yogyakarta,9 September 2016

Penulis

xi


DAFTAR ISI

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

TITTLE PAGE ......................................................................................................................... ii

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

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

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

LEMBAR PUBLIKASI ......................................................................................................... vi ABSTRAK ................................................................................................................................ vii

ABSTRACT ............................................................................................................................. viii

KATA PENGANTAR ........................................................................................................... ix

DAFTAR ISI ............................................................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR.............................................................................................................. xiv

DAFTAR TABEL ................................................................................................................. xvii

BAB I PENDAHULUAN

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

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

1.3 Tujuan dan manfaat penelitian ....................................................................... 3

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1Dasar teori ............................................................................................................. 4

2.2Landasan Teori ..................................................................................................... 5

2.3Airfoil ..................................................................................................................... 6

2.4 Kincir Angin ........................................................................................................ 7

2.4.1Kincir Angin Poros Horizontal ............................................................ 7

2.4.2 Kincir Angin Poros Vertikal ............................................................... 8

2.5 Rumus Perhitungan............................................................................................ 11

2.5.1 Energi dan Daya Angin ................................................................... 11

2.5.2 Torsi Kincir Angin ........................................................................... 12

2.5.3 Daya Kincir Angin ........................................................................... 12

2.5.4Tip Speed Ratio................................................................................... 13

2.5.5 Koefisien Daya .................................................................................. 14

xii


BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Penelitian ............................................................................................ 15

3.2 Bahan Untuk Penelitian .................................................................................... 16

3.3 Alat Untuk Penelitian ........................................................................................ 19

3.4 Desain Kincir ....................................................................................................... 22

3.5 Perancangan kincir angin ................................................................................. 23

3.6 Variabel yang Diukur ........................................................................................ 24

3.7 Parameter yang Dihitung ................................................................................. 24

3.8 Langkah Penelitian ............................................................................................ 24

BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Penelitian ......................................................................................... 27

4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan ................................................................. 31

4.2.1 Perhitungan Torsi 31

4.2.2 Perhitungan Daya Kincir 31

4.2.3 Perhitungan tip speed ratio 32

4.2.4 Perhitungan Koefisien Daya 32

4.3 Hasil Perhitungan ............................................................................................... 32

4.4 Grafik Hasil Perhitungan ................................................................................. 36

4.5 Grafik Perbandingan dengan Variasi Diameter 50 cm dan 70 cm ....... 51

BAB V PENUTUP

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

5.2 Saran ...................................................................................................................... 54

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................ 55

LAMPIRAN .............................................................................................................................. 56

xiii


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Bagian-bagian Airfoil .................................................................................... 5

Gambar 2.2 American Windmill ......................................................................................... 7

Gambar 2.3 Dutch Four Arm .............................................................................................. 7

Gambar 2.4 Kincir Angin Darrieus ................................................................................... 9

Gambar 2.5 Kincir Angin Giromill ................................................................................. 10

Gambar 3.1 Diagram alir metode penelitian kincir angin ........................................ 15

Gambar 3.2 Bentuk sudu kincir angin giromill ........................................................... 17

Gambar 3.3 Pengikat sudu dengan dudukan sudu ...................................................... 18

Gambar 3.4 Dudukan sudu … .......................................................................................... 18

Gambar 3.5 Poros utama kincir … .................................................................................. 18

Gambar 3.6 Fan Blower ..................................................................................................... 19

Gambar 3.7 Anemometer ................................................................................................... 20

Gambar 3.8 Tachometer ..................................................................................................... 20

Gambar 3.9 Sistem Pengereman ...................................................................................... 21

Gambar 3.10 Neraca Pegas .................................................................................................. 21

Gambar 3.11 Desain kincir .................................................................................................. 22

Gambar 3.12 Sudu kincir yang sudah diberi triplek ..................................................... 23

Gambar 3.13 Desain kincir angin giromill ...................................................................... 24

Gambar 3.14 Skema pengambilan data kincir angin .................................................... 25

Gambar 3.15 Skema susunan alat untuk pengujian ...................................................... 25

Gambar 4.1 Grafik hubungan putaran kincir dengan torsi kincir angin giromil empat sudu variasi diameter 70 cm ..................................................................................... 37

xiv


Gambar 4.2 Grafik hubungan putaran kincir (rpm) dengan torsi kincir angin

giromill tiga sudu variasi diameter 70 cm 38


giromill empat sudu variasi diameter 50 cm 39


giromill tiga sudu variasi diameter 50 cm 40

Gambar 4.5 Grafik hubungan daya Pout dengan torsi kincir angin giromill

empat sudu variasi diameter 70 cm 41

Gambar 4.6 Grafik hubungan daya Pout dengan torsi kincir angin giromill tiga

sudu variasi diameter 70 cm 42

Gambar 4.7 Grafik hubungan daya Pout dengan torsi kincir angin giromill

empat sudu variasi diameter 50 cm 43

Gambar 4.8 Grafik hubungan daya Pout dengan torsi kincir angin giromill tiga

sudu variasi diameter 50 cm 44

Gambar 4.9 Grafik hubungan koefisien daya ( )dan λ kincir angin giromill

empat sudu variasi diameter 70 cm 45 Gambar 4.10 Grafik hubungan koefisien daya ( )dengan λ kincir angin

giromill tiga sudu variasi diameter 70 cm ............................................. 46 Gambar 4.11 Grafik hubungan koefisien daya ( )dengan λ kincir angin

giromill empat sudu variasi diameter 50 cm ........................................ 48 Gambar 4.12 Grafik hubungan koefisien daya ( )dengan λ kincir angin

giromill tiga sudu variasi diameter 50 cm ............................................. 49

Gambar 4.13 Grafik hubungan daya output ( ) dan Torsi pada kincir

angin giromill empat sudu dan tiga sudu dengan variasi

diameter 50 cm dan 70 cm 51

Gambar 4.14 Grafik hubungan koefiesien daya( )dan tip speed ratio (λ)

pada kincir angin giromill empat sudu dan tiga sudu variasi

diameter 50 cm dan 70 cm ......................................................................... 52

xv


DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data penelitian kincir angin giromill empat sudu diameter 70 cm ...... 27

Tabel 4.2 Data penelitian kincir angin giromill tiga sudu diameter 70 cm........... 28

Tabel 4.3 Data penelitian kincir angin giromill empat sudu diameter 50 cm ...... 29

Tabel 4.4 Data penelitian kincir angin giromill tiga sudu diameter 50 cm........... 30

Tabel 4.5 Data perhitungan empat sudu dengan variasi diameter 70 cm .............. 33

Tabel 4.6 Data perhitungan tiga sudu dengan variasi diameter 70 cm .................. 34

Tabel 4.7 Data perhitungan empat sudu dengan variasi diameter 50 cm .............. 35

Tabel 4.8 Data perhitungan tiga sudu dengan variasi diameter 50 cm .................. 36

xvii


BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Turbin angin yang juga dikenal dengan sebutan kincir angin merupakan sarana

pengubah energi kinetik menjadi energi mekanik untuk memutar generator listrik.

Sejarah penggunaan energi angin dimulai sejak abad ke-17 SM dan terbesar di

berbagai Negara, seperti: Persia, Babilonia, China dan di benua Eropa dengan

berbagai bentuk rancangan. Turbin angin ini pada awalnya dibuat untuk

mengakomodasi kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi,

keperluan irigasi dan lain-lain.

Kini turbin angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan

listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi energi. Walaupun

sampai saat ini pembangunan turbin angin masih belum dapat menyaingi

pembangkit listrik konvensional (seperti PLTD, PLTU dan lain-lain), untuk

sekarang turbin angin masih dikembangkan oleh para ilmuwan karena menurut

perkiraan dalam waktu dekat manusia akan dihadapkan dengan masalah

kekurangan sumber daya alam tak dapat diperbaharui (seperti batubara, minyak

bumi) sebagai bahan dasar untuk membangkitkan listrik sebagai energi alternatif.

Masing-masing sumber energi alternatif memiliki kelebihan dan kekurangan,

dan diharapkan bahwa satu atau lebih dari sumber energi terbarukan suatu hari

nanti dapat menjadi sumber energi jauh lebih baik dibandingkan konvensional. Indonesia, negara kepulauan yang 2/3 wilayahnya adalah lautan dan mempunyai

garis pantai terpanjang di dunia yaitu ± 80.791,42 km merupakan wilayah

potensial untuk pengembangan pembangkit listrik tenaga angin, namun sayang

potensi ini nampaknya belum dilirik oleh pemerintah.

Kincir angin dibedakan dalam dua jenis berdasarkan sumbu putarnya, yaitu

kincir anginsumbu vertikal dan kincir angin sumbu horizontal. Salah satu jenis

kincir angin vertikal adalah kincir angin Giromill

1


2

Kincir angin Giromill memiliki bentuk sudu yang menyerupai konstruksi sayap

pesawat. Giromill umumnya memerlukan kecepatan angin yang lebih tinggi untuk

pergerakan awalnya,dan kadang-kadang memerlukan penggerak mula (prime

mover) .

Namun sayang karakteristik dari kincir angin Giromill belum diketahui secara

pasti dan belum tercantum di dalam naskah naskah yang tersedia. Oleh karena itu

penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui karakteristik dari model kincir ini,

yaitu hubungan antara koefisien daya (Cp) dan tip speed ratio (tsr) yang dihasilkan

kincir angin Giromill.

Penelitian ini mengambil judul “Unjuk Kerja Kincir angin Giromill Dengan

Sudu NACA 0015 dan panjang chord 12 cm”. Diameter model kincir angin yang

diteliti dibuat dalam dua variasi yaitu 50 cm dan 70 cm dan memiliki 3 dan 4

sudu. Variasi ini dimaksudkan untuk mengetahui model kincir mana yang

mempunyai unjuk kerja yang paling baik.

1.2 Rumusan Masalah

Permasalahan yang dapat dirumuskan pada karakteristik kincir angin Giromill

tiga dan empat sudu dengan variasi diameter di tiap sudunya adalah sebagai

berikut: a. Indonesia adalah negara kepulauan dan memiliki garis pantai yang sangat luas,

dimana 2/3 bagian dari wilayah Indonesia adalah lautan. Indonesia mempunyai

energi angin yang sangat melimpah, namun energi angin tersebut memiliki

kecepatan rendah. b. Jika tidak dimanfaatkan secara baik, energi fosil akan segera habis. Energi

terbarukan diperlukan untuk menggantikan ketersediaan energi konvensional

di Indonesia. c. Energi yang ramah lingkungan perlu ditingkatkan pemanfaatannya di

Indonesia. Disamping menghemat energi fosil, juga dapat mengurangi

kerusakan alam akibat penggunaan energi yang tidak ramah lingkungan.


3

d. Kincir angin adalah salah satu contoh energi terbarukan yang cocok untuk

alam Indonesia. e. Terdapat berbagai jenis kincir angin dilihat dari bentuk porosnya, yaitu kincir

angin poros vertikal dan poros horizontal. Salah satu kincir angin poros

vertikal adalah kincir angin Giromill. f. Karakteristik kincir angin Giromill belum diketahui secara pasti dan belum

tercantum di dalam naskah-naskah yang tersedia sehingga perlu dicari melalui

penelitian ini.

1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian

1.3.1 Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian kincir angin ini adalah :

a. Membuat model kincir angin tipe Giromill dengan Airfoil NACA 0015

ukuran 12 mm dan tinggi 80 cm dengan empat variasi yaitu empat sudu

dengan diameter 70 cm dan 50 cm , serta tiga sudu dengan diameter 70 cm

dan 50 cm b. Mengetahui unjuk kerja kincir angin giromill tiga sudu dengan diameter 70

cm dan 50 cm c. Mengetahui unjuk kerja kincir angin giromill empat sudu dengan diameter 70

cm dan 50 cm d. Mendapatkan hubungan hasil penelitian koefisien daya yang didapat terhadap

tip speed ratio (tsr)

1.3.2 Manfaat

Manfaat yang bisa didapat dari penelitian kincir angin tipe Giromill dengan 3

dan 4 sudu Airfoil NACA 0015 ukuran 12 mm dengan diameter 70 cm dan

50 cm ini adalah : a. Dapat dipergunakan sebagai sumber informasi bagi masyarakat luas agar bisa

dikembangkan sebagai alternatif pembangkit listrik b. Menambah kepustakaan di bidang energi terbarukan c. Menambah referensi untuk kincir angin tipe Giromill


BAB II

DASAR TEORI

2.1 Dasar Teori

Energi merupakan suatu kekuatan yang dimiliki oleh suatu zat sehingga

zat tersebut mempunyai pengaruh pada keadaan sekitarnya. Energi angin yang

jumlahnya sangat tak terbatas dan banyak dimanfaatkan untuk meringankan kerja

manusia. Angin memberikan energi gerak sehingga mampu mengerakan energi

kincir angin, perahu layar dan bahkan bisa dimanfaatkan untuk pembangkit energi

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 terendah berupa troposfer. Lapisan troposfer sangat tipis bila

dibandingkan dengan diameter bumi. Pada troposfer, semua peristiwa cuaca

seperti angin terjadi.

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 ( ) 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.

4


5

2.2 Landasan Teori

Giromill sangat terkenal untuk bentuk dan desain sudu yang sederhana,

perbedaan kincir angin giromill dengan Darrieus terletak pada sudu yang

melengkung dari sumbu atas sampai bawah, sedangkan giromill bentuk sudu yang

vertikal dengan penopang atas dan bawah sudu, untuk perbedaan dengan H-Rotor

adalah batang penyangga sudu yang diletakkan diporos utama. Beberapa

penelitian yang dilakukan dengan kincir angin giromill menggunakan bentuk sudu

airfoil yang simetris seperti NACA 0015 dan NACA 0018, mendapatkan daya

output yang besar di tip speed ratio yang rendah. Cara kerja kincir angin giromil

tidak berbeda dengan kincir angin Darrieus, angin yang datang akan langsung

mendorong sudu,sudu yang aerodinamis akan lebih berpengaruh terhadap gaya

dorong sudu.

Pada tahun 2010, M Samanaudy, Ghorab dan Youssef meneliti tentang

kincir angin giromill dengan variasi sudut pemasangan, jumlah sudu, model airfoil

(NACA 0024 NACA 4420 NACA 4520) dan panjang chord. Dalam penelitian

yang dilakukan M Samanaudy, Ghorab dan Youssef, koefisien daya maksimum

sebesar 25% menggunakan tipe airfoil simetris NACA 0024 dengan panjang

chord 15 cm , sudut pemasangan 10º dan menggunakan empat sudu. Untuk airfoil

simetris seperti NACA 0024 dalam pengujian ini diperoleh koefisien daya

maksimum sebesar 25% pada tip speed ratio optimal 1,4 dengan variasi pitch

angle 100, dan menggunakan empat sudut, sedangkan untuk penelitian variasi

model airfoil non simetris NACA 4420, pada kondisi yang sama diperoleh

koefisien daya maksimum 16% pada tip speed ratio optimal 1,2 , dan pengujian

NACA 4520 diperoleh koefisien daya maksimal 13 % pada tip speed ratio optimal

1.1. penelitian yang dilakukan oleh M Samanaudy, Ghorab dan Youssef

menunjukan bahwa airfoil simetris bisa mencapai koefisien daya tertinggi

dibandingkan dengan airfoil non simetris seperti NACA 4420 dan NACA 4520.


6

2.3 Airfoil

Airfoil adalah bentuk penampang dari suatu sayap pesawat yang dapat

menghasilkan gaya angkat (lift) atau efek aerodinamika ketika melewati suatu

aliran udara. Airfoil merupakan bentuk dari potongan melintang sayap yang

dihasilkan oleh perpotongan tegak lurus sayap terhadap pesawat, dengan kata lain

airfoil merupakan bentuk sayap secara dua dimensi seperti pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Bagian-bagian dari airfoil

(Sumber: http.gws_rd=cr,ssl&ei=CY3zV9jKE8XpvAS54L4Bw#q)

Dari Gambar 2.1 , dapat dijelaskan terminologi airfoil sebagai berikut :

a. Leading edge, merupakan bagian permukaan paling depan dari airfoil.

b. Trailing edge, merupakan bagian permukan paling belakang dari airfoil.

c. Mean chamber line, merupakan garis pertengahan yang membagi antara

permukaan bagian atas dan permukaan bagian bawah dari airfoil.

d. Chord line, merupakan garis lurus yang menghubungkan leading

edge dan trailing edge.

e. Chord, merupakan perpanjangan dari chord line mulai dari leading edge

hingga trailing edge. Dengan kata lain, chord adalah karakteristik

dimensi longitudinal dari suatu airfoil.


7

f. Maximum chamber, merupakan jarak antara mean chamber line dengan

chord line. Maximum chamber membantu mendefinisikan bentuk dari

mean chamber line.

g. Maximum thickness, merupakan ketebalan maksimum dari suatu airfoil,

dan menunjukkan persentase dari chord. Maximum thickness membantu

mendefinisikan bentuk dari airfoil dan juga performa dari airfoil

tersebut. 2.4 Kincir Angin

Kincir angin adalah sebuah alat yang digerakan oleh tenaga angin

sehingga menghasilkan energi mekanik atau gerak. Kincir angin dulunya banyak

ditemukan di negara-negara Eropa. Khususnya Belanda dan Denmark yang waktu

itu banyak digunakan untuk irigasi, menumbuk hasil pertanian, penggilingan

gandum dan pembangkit tenaga listrik. Secara umum kincir angin digolongkan

menjadi dua jenis menurut porosnya: kincir angin poros horizontal dan kincir

angin poros vertikal.

2.4.1 Kincir Angin Poros Horizontal

Kincir angin poros horizontal atau propeler adalah kincir angin yang

memiliki poros sejajar dengan tanah dan arah poros utama sesuai dengan arah

angin. Kincir angin poros horizontal ini memiliki jumlah sudu lebih dari dua,

kincir angin ini dapat berputar dikarenakan adanya gaya aerodinamis yang bekerja

pada suatu kincir.

Beberapa jenis kincir dengan poros horizontal:

a. American Windmill

American windmill atau wind engine dirancang oleh Daniel Halladay pada

tahun 1854. Sebagian besar digunakan untuk mengangkat air dari sumur,

sedangkan untuk versi yang lebih besar digunakan untuk penembakan dan

penggilingan gabah serta memotong jerami.


8

Gambar 2.2 American Windmill

(Sumber :pinterest.com)

b. Dutch Four Arm

Desain rancangan kincir angin ini bisa dibilang sederhana, dan mungkin awal

dari rancangan kincir angin yang asli, karena bentuk dan bahan materialnya pun

dari kayu dan tanah liat serta jumlah sudunya model ini sangat terkenal di

Belanda hingga kita menyebutnya negara kincir angin.

Gambar 2.3 Dutch Four Arm



9

Kekurangan dan kelebihan kincir angin poros horizontal.

Kelebihan kincir angin poros horizontal :

a. Memiliki faktor keamanan yang lebih baik karena posisi sudu berada

di atas menara.

b. Tidak memerlukan sudut orientasi.

c. Mampu mengkonversi energi angin pada kecepatan tinggi.

d. Setiap sepuluh meter ke atas, kecepatan angin meningkat 20% ke atas.

e. Tidak memerlukan karakteristik angin karena arah angin langsung

menuju rotor.

f. Banyak digunakan untuk menghasilkan tenaga listrik.

Kekurangan kincir angin poros horizontal :

a. Kontruksi menara yang besar dibutuhkan untuk menahan generator dan

gearbox yang berat.

b. Perlu adanya mekanisme tambahan untuk menyesuaikan dengan arah

angin.

2.4.2 Kincir Angin Poros Vertikal

Kincir angin poros vertikal adalah salah satu jenis kincir yang posisi

porosnya 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 horizontal.

Beberapa jenis kincir angin poros vertikal:

a. Kincir angin Darrius

Kincir angin Darrius sama seperti model Savonius namun desain sudu

menggunakan sistem aerofoil. Desain ini dipatenkan oleh Georges Jean Marie

Darrieus, seorang insinyur aeronautika dari Perancis pada tahun 1931. Ada jenis


10

lain yang menyerupai kincir angin Darrieus hanya sudunya yang tegak lurus dan

aerofoil di sudunya, dinamakan Giromill atau H-Rotor.

Gambar 2.4 Kincir angin Darrius


b. Kincir angin Giromill

Kincir angin Girromill mempunyai konstruksi dan karakteristik yang mirip

dengan tipe Darrius, bedanya hanya pada posisi rotor, dimana untuk turbin

angin Giromill, sudu sama–sama menggunakan profil propeller dan dipasang

tegak sejajar dengan poros. Sedangkan pada tipe Darrius, sudu propeller

dipasangkan melengkung. Dalam aplikasi turbin angin Darrius umumnya

memerlukan kecepatan angin awal yang lebih tinggi untuk start up dan

kadang-kadang memerlukan penggerak mula (prime mover) untuk start up

dan penggerak mula akan berhenti setelah dicapai batas minimum untuk

menggerakan turbin secara mandiri.


11

Gambar 2.5 Kincir angin Giromill


Kelebihan dan kekurangan kincir angin poros vertikal:

Kelebihan kincir angin poros vertikal :

a. Dapat menerima arah angin dari segala arah. b. Tidak membutuhkan struktur menara yang besar. c. Memiliki torsi yang besar pada putaran rendah. d. Tidak perlu mengatur sudut-sudut untuk menggerakan sebuah generator.

Kekurangan kincir angin poros vertikal :

a. Bekerja pada putaran rendah sehingga energi yang dihasilkan kecil. b. Hanya dapat mengkonversi energi angin 50% dikarenakan adanya gaya

drag tambahan. c. Dipasang di tempat rendah sehingga faktor keselamatan perlu

diperhatikan.


12

2.5 RUMUS PERHITUNGAN

Berikut ini adalah rumus-rumus yang dipergunakan dalam perhitungan

unjuk kerja kincir angin :

2.5.1 Energi dan Daya Angin

Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetik yang dirumuskan berikut

ini :

(1)

dengan :

adalah energi kinetik (joule).

adalah massa ( )

adalah kecepatan angin (

Dari Persamaan (1) , dapat diketahui daya adalah energi per satuan waktu (J/s)

maka persamaan tersebut dapat ditulis menjadi :

(2)

dengan :

adalah daya yang dihasilkan angin ( J/s = watt).

adalah massa udara yang mengalir per satuan waktu (kg/s).

adalah satuan waktu (s).


13

dimana :

(3)

dengan :

adalah massa jenis udara (kg/m3).

adalah luas frontal kincir (m2).

Dengan substitusi, Persamaan (2) dan Persamaan (3), daya angin ( ) dapat

dirumuskan menjadi :

disederhanakan menjadi :

(4)

2.5.2 Torsi Kincir angin

Torsi sebuah kincir angin dapat dihitung menggunakan persamaan (Yanus A.

Cengel, 2006, hal. 38) :

(5)

dengan :

adalah torsi (Nm).

adalah jarak lengan torsi (m).

adalah gaya pengimbang (N).


14

2.5.3 Daya Kincir angin

Daya kincir angin adalah daya yang dihasilkan oleh poros kincir akibat energi

angin yang melintasi sudu-sudu kincir. Berdasarkan penelitan yang dilakukan oleh

seorang ilmuan Jerman bernama Albert Betz, didapatkan efisiensi maksimum

kincir angin, yaitu sebesar 59,3 % angka ini disebut betz limit.

Rumusan teori daya kincir yang dihasilkan oleh gerak melingkar pada poros kincir

angin adalah :

(6)

dengan :

adalah daya yang dihasilkan kincir angin (watt).

adalah torsi (Nm).

adalah kecepatan sudut (rad/s).

Dengan demikian daya yang dihasilkan oleh kincir dinyatakan dengan persamaan:

(7)

dengan :

adalah daya yang dihasilkan kincir angin (watt)

adalah putaran poros (rpm)


15

2.5.4 Tip Speed Ratio (λ)

Tip speed ratio (λ) adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu kincir angin

yang berputar melingkar dengan kecepatan angin yang melewatinya, dapat

dirumuskan :

yang disederhanakan menjadi :

(8)

dengan :

adalah jari-jari kincir (m)

adalah putaran poros (rpm)

adalah kecepatan angin (m/s)

2.5.5. Koefisien Daya (Cp)

Koefisien daya atau power coefficient (Cp) adalah perbandingan antara daya yang

dihasilkan oleh kincir angin ( ) dengan daya yang dihasilkan oleh angin ( ) .

Rumusnya adalah :

(9)

dengan :

adalah daya yang dihasilkan kincir (watt)

adalah daya yang dihasilkan angin (watt)


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

alirseperti yang ditunjukan dalam Gambar 3.1.

Mulai

Perencanaan Pembuatan Kincir Angin Giromill dengan Sudu NACA

Pembuatan Kincir Angin Giromill dengan sudu NACA dengan panjang chord 12 cm

Pengujian dan Pengambilan data, (untuk mengetahui kecepatan kincir, kecepatan angin dan beban pengereman) pada kincir

Pengolahan data

(untuk mencari hubungan putaran poros dan torsi, daya output dan torsi serta

koefisien daya dan tip speed ratio)

Analisa serta pembahasan data dan pembuatan naskah skripsi

Selesai

Gambar 3.1 Diagram alir metode penelitian kincir angin

16


17

Ada tiga jenis perlakuan metode untuk melakukan penelitian ini, yaitu :

1. Penelitian Kepustakaan (Library Research)

Penelitian kepustakaan dilakukan dengan membaca literatur –literatur

yang berhubungan dengan penulisan tugas akhir ini serta dapat dipertanggung

jawabkan kebenarannya. 2. Pembuatan Alat

Pembuatan alat uji kincir angin tipe propeler dilakukan di Laboratorium

konversi energi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Kincir yang sudah jadi

dipasang pada wind tunnel dan motor listrik sebagai sumber tenaga untuk

menghasilkan tenaga angin untuk memutar kincir. 3. Pengamatan Secara Langsung (Observasi)

Metode observasi ini dilakukan dengan mengamati secara langsung

terhadap objek yang diteliti yaitu kincir angin jenis propeler pada wind tunnel.

3.2Bahan penelitian

Bahan- bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

a. Bahan untuk sudu kincir angin

Sudu-sudu menggunakan bahan papan triplek (plywood) ukuran 12 mm yang

sudah dipotong dengan pola NACA 0015 dan disusun menggunakan rangka

alumunium dan stainless steel dengan tinggi 80 cm, untuk lebih kuat bagian

sela antara triplek (plywood) satu dengan lain diberi potongan triplek

(polywood) dengan ketebalan 3 mm. Bentuk sudu dapat dilihat pada Gambar

3.2. b. Bahan untuk pengikat ujung sudu kincir.

Pada masing- masing ujung sudu terdapat alumunium dengan ketebalan 5 mm

dan panjang 20 cm digunakan untuk mengikat sudu dengan dudukan sudu.

c. Bahan untuk dudukan sudu

Dudukan sudu seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.4 merupakan komponen

yang berfungsi sebagai pengikat dan tumpuan sudu. Dudukan sudu memiliki

lubang disetiap sudutnya. Terdapat enam lubang disetiap satu sudu


18

yang dipakai untuk mengikat sudu dengan dudukan sudu.Terdapat pula dua

dudukan sudu yang dipasang di atas dan di bawah sudu. Dudukan sudu

terbuat dari papan triplek (plywood) dengan ketebalan 12 mm dan diameter

70 cm.

d. Bahan untuk poros utama kincir

Poros utama kincir seperti yang terdapat pada Gambar 3.5 terdapat di tengah

kincir antara dudukan sudu bawah dan atas. Bahan poros utama adalah pipa

pvc ukuran 1inch dengan panjang 90 cm dan dilapisi dengan potongan pipa

pvc di luarnya untuk menahan dudukan sudu bagian atas dan bawah.

(a) (b)

Gambar 3.2 Bentuk sudu kincir angin giromill

a) rangka sudu, b) rangka sudu yang sudah dilapisi triplek (polywood)


19

Gambar 3.3 Pengikat sudu dengan dudukan sudu

Gambar 3.4 Dudukan Sudu

Gambar 3.5 Poros Utama Kincir


20

3.3 Alat untuk penelitian

Alat-alat yang digunakan untuk pembuatan kincir angin dan penelitian

meliputi beberapa bagian, yaitu :

a. Alat kerja utama :

1. Mesin bor

2. Mesin Gerinda

3. Gergaji

4. Palu b. Alat kerja tambahan dan alat bantu pengukuran :

1. Fan blower

Fan blower berfungsi untuk menghisap udara yang akan disalurkan ke wind

tunnel, fan blower dengan daya penggerak motor 5,5 kW. Gambar 3.6 akan

menunjukan bentuk dari fan blower.

Gambar 3.6 Fan blower

2. Anemometer

Anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan angin , dan juga

digunakan untuk mengukur suhu angin di sekitar lingkungan. Gambar 3.7

menunjukan bentuk dari anemometer.


21

3. Tachometer

Tachometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan

putaran poros kincir yang dinyatakan dalam satuan rpm (revolution per minute).

Jenis tachometer yang digunakan adalah digital tachometer , cara kerjanya cukup

sederhana meliputi 3 bagian, yaitu: sensor,pengolah data dan penampil. Gambar

3.8 menunjukan bentuk tachometer.

Gambar 3.7 Anemometer

Gambar 3.8 Tachometer


22

1. Sistem Pengereman

Sistem pengereman seperti pada Gambar 3.9 berfungsi sebagai beban

pada putaran kincir. Sistem pengereman ini digunakan untuk mengetahui besarnya

torsi dan kecepatan putaran kincir angin.

Gambar 3.9 Sistem Pengereman

5. Neraca pegas

Neraca pegas digunakan untuk mengetahui beban pengereman pada kincir

pada saat kincir angin berputar. Gambar 3.10 menunjukan bentuk dari neraca

pegas yang digunakan dalam penelitian. Neraca pegas ini diletakan pada bagian

sistem pengereman dan dihubungkan dengan kopling dengan jarak yang telah

disesuaikan.

Gambar 3.10 Neraca pegas


23

c.Penopang kincir

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.

3.4 Desain Kincir

Desain kincir angin seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.11 adalah sudu

kincir angin giromill dengan penampang airfoil NACA 0015 dan panjang chord

15 cm yang belum ditutupi plat seng dan pada Gambar 3.12 adalah sudu kincir

yang sudah diberi pembatas berupa triplek .

Gambar 3.11 Desain kincir


24

Gambar 3.12 Sudu kincir yang sudah diberi triplek

3.5. PERANCANGAN KINCIR ANGIN

Dalam perancangan ini, parameter yang sudah diketahui adalah :

a. Diameter Kincir b. Tinggi Kincir c. Panjang Airfoil d. Jumlah Sudu

= 70 cm dan 50 cm = 80 cm = 12 cm = 3 dan 4

Sudu kincir angin Giromill tersusun dari triplek yang sudah berpola NACA

0015, kemudian diberi lubang untuk rangka depan stainless steel dan rangka

belakang alumunium, bagian sela antara triplek satu dan lainnya diberi penguat

berupa triplek 3 mm diikat dengan bendrat. Untuk pengikat antara ujung sudu dan

penopang sudu menggunakan alumunium dengan panjang 20 cm dan direkatkan

di bagian atas dan bawah sudu dengan cara diberi baut dan diikat dengan kawat.

Pelapisan plat seng harus sesuai pola NACA 0015, plat seng ditekuk dan di paku


25

dan di beri lem di bagian ekor sebagai pengikat. Gambar 3.13 adalah contoh

desain kincir angin giromill.

Gambar 3.13 Desain kincir angin giromill

3.6. VARIABEL YANG DIUKUR

Data yang diambil dari percobaan ini adalah sebagai berikut :

a. Kecepatan angin (m/s) b. Putaran poros (rpm) c. Gaya pengimbang (N)

3.7. PARAMETER YANG DIHITUNG

Untuk mendapat karakteristik yang diperoleh saat penelitian

digunakanlah parameter sebagai berikut :

a. Daya angin (Pin) b. Daya kincir (Pout) c. Gaya pengimbang / torsi (N) d. Koefisien daya (Cp)


26

3.8.LANGKAH PENELITIAN

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium konversi energi program studi

Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma, dengan memakai fan blower

berkapasitas 5.5 kW. Pengambilan data kecepatan angin diambil sebanyak 30 kali

sebelum pengambilan data kecepatan poros dan gaya pengimbang. Gambar 3.14

menunjukan skema pengambilan data kecepatan angin dengan anemometer dan

Gambar 3.15 menunjukan skema pengujian

Gambar 3.14 Skema pengambilan data kecepatan angin

Gambar 3.15 Skema susunan alat untuk pengujian


27

Langkah pertama sebelum pengujian adalah pemasangan kincir angin pada

penopang kincir angin, dan memasang sistem pengereman yang terletak di rangka

bagian atas tiang penyangga yang terhubung pada poros utama kincir. Langkah

langkah dalam pengambilan data adalah sebagai berikut :

a. Poros kincir dihubungkan dengan mekanisme pengereman. b. Proses pengambilan data kecepatan angin dilakukan dengan memasangkan

anemometer di depan fan blower sejauh 2 m. c. Pengambilan data kecepatan angin dilakukan sebanyak tiga puluh kali. d. Fan blower dihidupkan guna pengukuran kecepatan angin. e. Mematikan fan blower setelah tiga puluh kali pengambilan data kecepatan

angin. f. Memposisikan kincir angin sejajar dengan fan blower dengan jarak 2 m di

depan fan blower. g. Pemasangan neraca pegas dengan tali nylon dan menghubungkan lengan dari

sistem pengereman. h. Menghidupkan fan blower. i. Pada percobaan pertama dengan empat sudu dan tiga sudu dengan variasi

diameter 70 cm. j. Mekanisme pengereman menggunakan karet sebagai pegas untuk

pengereman dan untuk mengetahui besar torsi dinamis pada penelitian. k. Mengukur kecepatan poros di bagian bawah kincir dengan tachometer,

pengambilan data dilakukan dengan rata rata kecepatan putaran poros yang

tertulis di tachometer. l. Mengamati selama waktu yang ditentukan. m. Mengulang kembali langkah ke 2 hingga ke 12 untuk variasi sudu yang

berikutnya.


BAB IV

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Penelitian

Berikut ini adalah hasil data dari penelitian kincir angin Giromill empat sudu

dan tiga sudu dengan dua variasi diameter. Data yang diperoleh dapat dilihat pada

Tabel 4.1 , Tabel 4.2 , Tabel 4.3, Tabel 4.4 .

Tabel 4.1 Data penelitian kincir angin giromill empat sudu

diameter 70 cm v = 8,29 m/s

No Putaran Poros Beban n (rpm) f (gram)

1 313,1 0

315,5 0

319,0 0

2 307,0 80

310,3 80

299,2 80

3 290,4 230

284,9 230

276,6 230

4 250,7 360

250,0 360

256,5 360

5 248,1 450

243,1 450

242,4 450

6 227,9 510

228,3 510

227,8 510

7 192,7 620

187,4 620

190,1 620

8 160,3 640

152,7 640

142,8 640

28


29

Tabel 4.2 Data penelitian kincir angin giromill tiga sudu diameter 70 cm v = 8,515 m/s


1 352,9 0

358,1 0

363,9 0

2 350,1 100

347,7 100

346,6 100

3 328,2 210

324,7 210

324,3 210

4 281,6 270

271,5 270

268,3 270

5 259,6 400

263,9 400

253,7 400

6 230,9 500

219,9 500

217,9 500

7 187,1 570

190,4 570

192,1 570

8 173,3 620

161,7 620

156,1 620

9 142,4 660

139,1 660

107,1 660


30

Tabel 4.3 Data penelitian kincir angin giromill empat sudu diameter 50 cm v = 8,274 m/s


1 305,1 0

304,1 0

308,2 0

2 288,2 80

282,2 80

283,5 80

3 278,6 140

278,4 140

270,5 140

4 266,8 200

265,9 200

267,3 200

5 237,1 250

233,0 250

220,5 250

6 198,6 300

197,8 300

194,0 300

7 186,9 350

188,3 350

185,8 350

8 174,8 420

160,1 420

154,3 420


31

Tabel 4.4 Data penelitian kincir angin giromill tiga sudu

diameter 50 cm v = 8,55 m/s


1 304,0 0

306,2 0

310,8 0

2 284,6 90

281,8 90

281,5 90

3 274,2 120

275,0 120

273,7 120

4 268,9 170

263,3 170

258,5 170

5 256,1 210

251,9 210

244,9 210

6 215,8 260

197,5 260

183,7 260

7 180,1 320

181,2 320

178,1 320

8 170,4 360

164,4 360

136,2 360


32

4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan

Pengolahan data menggunakan berbagai asumsi untuk mempermudah dalam

proses perhitungan, yaitu sebagai berikut :

a. Percepatan gravitasi bumi b.

Massa jenis udara

4.2.1 Perhitungan Torsi

Contoh perhitungan torsi, data diambil dari pengujian yang dilakukan dari

Tabel 4.5 pada pengujian ke empat dan pembebanan yang ke dua. Dari data yang

diperoleh, besaran gaya dalam satuan Newton adalah (F) = 0,78 Newton dan jarak

lengan torsi ke poros sebesar 0,1 m. Nilai torsi dapat dihitung sebagai berikut :

T = F . l

= (0,78) . (0,1)

= 0,08 N.m

Jadi, nilai torsi yang dihasilkan adalah sebesar 0,08 N.m

4.2.2 Perhitungan Daya Kincir

Contoh perhitungan untuk daya kincir (Pout), data diambil dari Tabel 4.5

pada pengujian ke empat dan pembebanan yang ke dua. Diperoleh kecepatan

angin sebesar8,29m/s, putaran poros (n) sebesar 307 rpm, dan torsi yang telah

diperhitungkan pada Sub Bab 4.2.1 adalah sebesar = 0,08 N.m. Besar nilai daya kincir dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

Pout = T . ω

= 0,08 .

.

30

= 0,08 . .(307) 30

= 2,52 watt

Jadi, nilai daya kincir yang diperoleh adalah sebesar 2,52 watt

4.2.3 Perhitungan tip speed ratio

= 9,81 m

/s2

= 1,18 kg/m3


33

Contoh perhitungan untuk tsr (λ), data diambil dari Tabel 4.5 pada pengujian

ke empat dan pembebanan yang ke dua. Diperoleh putaran poros kincir angin

dalam rad/s adalah sebesar 32,1 rad/s, jari jari kincir angin sebesar (r) = 0,35 m,

dan kecepatan angin sebesar 8.29 m

/s. Nilai tip speed ratio dapat dihitung

menggunakan rumus sebagai berikut : = .

λ

= (32,10 ). (0,35) 8,29

= 1,36

Jadi, nilai tip speed ratio yang diperoleh adalah 1,36

4.2.4 Perhitungan Koefisien Daya

Contoh perhitungan koefisien daya (Cp), data diambil dari perhitugan diatas

yakni, besar nilai daya angin adalah 188,2 watt dan nilai dari daya yang dihasilkan

kincir angin pada Sub Bab 4.2.2 adalah sebesar 2,52 watt. Nilai koefisien daya

dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

Cp= x 100% = 188,22,52 x 100%

= 1,34 %

Jadi, nilai koefisien daya yang diperoleh adalah sebesar 0,016 %

4.3 Hasil Perhitungan

Pengujian kincir angin sumbu vertikal tipe giromill dengan sudu NACA

0015, panjang chord 12 cm, empat sudu dan tiga sudu, untuk dua variasi diameter:

50 cm dan 70 cm, yang sudah diuji ini diperoleh hasil data – data seperti yang

dapat dilihat pada Tabel 4.5, Tabel 4.6, Tabel 4.7 dan Tabel 4.8.


34

Tabel 4.5 Perhitungan empat sudu variasi diameter 70 cm, v=8,29 m/s

Gaya Beban Kecepatan Daya Daya Tip

Koefisien

Output Speed Pengimbang(f) Torsi(T) Sudut( ) Angin Daya(Cp)

Kincir Ratio(λ)

N N.m rad/s watt watt %

0 0 32,79 188,2 0 1,38 0

0 0 33,04 188,2 0 1,39 0

0 0 33,41 188,2 0 1,41 0

0,78 0,078 32,15 188,2 2,52 1,36 1,34

0,78 0,078 32,49 188,2 2,55 1,37 1,35

0,78 0,078 31,33 188,2 2,46 1,32 1,31

2,26 0,226 30,41 188,2 6,86 1,28 3,65

2,26 0,226 29,83 188,2 6,73 1,26 3,58

2,26 0,226 28,97 188,2 6,54 1,22 3,47

3,53 0,353 26,25 188,2 9,27 1,11 4,93

3,53 0,353 26,18 188,2 9,25 1,11 4,91

3,53 0,353 26,86 188,2 9,49 1,13 5,04

4,41 0,441 25,98 188,2 11,47 1,10 6,09

4,41 0,441 25,46 188,2 11,24 1,07 5,97

4,41 0,441 25,38 188,2 11,21 1,07 5,95

5,00 0,500 23,87 188,2 11,94 1,01 6,34

5,00 0,500 23,91 188,2 11,96 1,01 6,35

5,00 0,500 23,86 188,2 11,93 1,01 6,34

6,08 0,608 20,18 188,2 12,27 0,85 6,52

6,08 0,608 19,62 188,2 11,94 0,83 6,34

6,08 0,608 19,91 188,2 12,11 0,84 6,43

6,28 0,628 16,79 188,2 10,54 0,71 5,60

6,28 0,628 15,99 188,2 10,04 0,68 5,33

6,28 0,628 14,95 188,2 9,39 0,63 4,99


35

Tabel 4.6 Data perhitungan tiga sudu variasi diameter 70 cm,v= 8,515 m/s.

Gaya Daya

Tip

Torsi Kecepatan Daya Outpu Koefisien Pengimbang Speed

(T) Sudut( ) Angin t Daya(Cp) (f) Ratio(λ)

Kincir


0 0 36,96 203,98 0 1,52 0

0 0 37,50 203,98 0 1,54 0

0 0 38,11 203,98 0 1,57 0

0,98 0,10 36,66 203,98 3,60 1,51 1,76

0,98 0,10 36,41 203,98 3,57 1,50 1,75

0,98 0,10 36,30 203,98 3,56 1,49 1,75

2,06 0,21 34,37 203,98 7,08 1,41 3,47

2,06 0,21 34,00 203,98 7,00 1,40 3,43

2,06 0,21 33,96 203,98 7,00 1,40 3,43

2,65 0,26 29,49 203,98 7,81 1,21 3,83

2,65 0,26 28,43 203,98 7,53 1,17 3,69

2,65 0,26 28,10 203,98 7,44 1,15 3,65

3,92 0,39 27,19 203,98 10,67 1,12 5,23

3,92 0,39 27,64 203,98 10,84 1,14 5,32

3,92 0,39 26,57 203,98 10,43 1,09 5,11

4,91 0,49 24,18 203,98 11,86 0,99 5,81

4,91 0,49 23,03 203,98 11,30 0,95 5,54

4,91 0,49 22,82 203,98 11,19 0,94 5,49

5,59 0,56 19,59 203,98 10,96 0,81 5,37

5,59 0,56 19,94 203,98 11,15 0,82 5,47

5,59 0,56 20,12 203,98 11,25 0,83 5,51

6,08 0,61 18,15 203,98 11,04 0,75 5,41

6,08 0,61 16,93 203,98 10,30 0,70 5,05

6,08 0,61 16,35 203,98 9,94 0,67 4,87

6,47 0,65 14,91 203,98 9,65 0,61 4,73

6,47 0,65 14,57 203,98 9,43 0,60 4,62

6,47 0,65 11,22 203,98 7,26 0,46 3,56


36

Tabel 4.7 Data perhitungan empat sudu variasi dimeter 50 cm,v= 8,27 m/s

Daya

Tip

Gaya Kecepatan Daya Speed Koefisien

Output Pengimbang(n) Torsi(f) Sudut( ) Angin Ratio Daya(Cp)

Kincir (λ)


0 0 31,95 133,5 0 0,97 0

0 0 31,85 133,5 0 0,96 0

0 0 32,27 133,5 0 0,98 0

0,78 0,08 30,18 133,5 2,37 0,91 1,77

0,78 0,08 29,55 133,5 2,32 0,89 1,74

0,78 0,08 29,69 133,5 2,33 0,90 1,75

1,37 0,14 29,17 133,5 4,01 0,88 3,00

1,37 0,14 29,15 133,5 4,00 0,88 3,00

1,37 0,14 28,33 133,5 3,89 0,86 2,91

1,96 0,20 27,94 133,5 5,48 0,84 4,11

1,96 0,20 27,84 133,5 5,46 0,84 4,09

1,96 0,20 27,99 133,5 5,49 0,85 4,11

2,45 0,25 24,83 133,5 6,09 0,75 4,56

2,45 0,25 24,40 133,5 5,98 0,74 4,48

2,45 0,25 23,09 133,5 5,66 0,70 4,24

2,94 0,29 20,80 133,5 6,12 0,63 4,59

2,94 0,29 20,71 133,5 6,10 0,63 4,57

2,94 0,29 20,32 133,5 5,98 0,61 4,48

3,43 0,34 19,57 133,5 6,72 0,59 5,03

3,43 0,34 19,72 133,5 6,77 0,60 5,07

3,43 0,34 19,46 133,5 6,68 0,59 5,00

4,12 0,41 18,31 133,5 7,54 0,55 5,65

4,12 0,41 16,77 133,5 6,91 0,51 5,17

4,12 0,41 16,16 133,5 6,66 0,49 4,99


37

Tabel 4.8 Data perhitungan tiga sudu dengan variasi 50 cm,v= 8,6 m/s

Gaya

Daya Tip

Koefisien

Beban Kecepatan Daya Speed Pengimbang Output Daya

Torsi(T) Sudu( ) Angin Ratio (f) Kincir (Cp)

(λ)


0 0 31,8 153,3 0 0,92 0

0 0 32,1 153,3 0 0,93 0

0 0 32,5 153,3 0 0,94 0

0,88 0,09 29,8 153,3 2,63 0,86 1,72

0,88 0,09 29,5 153,3 2,61 0,85 1,70

0,88 0,09 29,5 153,3 2,60 0,85 1,70

1,18 0,12 28,7 153,3 3,38 0,83 2,21

1,18 0,12 28,8 153,3 3,39 0,83 2,21

1,18 0,12 28,7 153,3 3,37 0,83 2,20

1,67 0,17 28,2 153,3 4,70 0,81 3,06

1,67 0,17 27,6 153,3 4,60 0,80 3,00

1,67 0,17 27,1 153,3 4,51 0,78 2,95

2,06 0,21 26,8 153,3 5,52 0,77 3,60

2,06 0,21 26,4 153,3 5,43 0,76 3,55

2,06 0,21 25,6 153,3 5,28 0,74 3,45

2,55 0,26 22,6 153,3 5,76 0,65 3,76

2,55 0,26 20,7 153,3 5,28 0,60 3,44

2,55 0,26 19,2 153,3 4,91 0,56 3,20

3,14 0,31 18,9 153,3 5,92 0,54 3,86

3,14 0,31 19,0 153,3 5,96 0,55 3,89

3,14 0,31 18,7 153,3 5,85 0,54 3,82

3,53 0,35 17,8 153,3 6,30 0,52 4,11

3,53 0,35 17,2 153,3 6,08 0,50 3,97

3,53 0,35 14,3 153,3 5,04 0,41 3,29

4.4 Grafik Hasil Perhitungan

Pengolahan data yang dilakuakan pada Sub Bab 4.2 dan 4.3 mendapatkan

hasil grafik. Grafik – grafik hubungan tersebut yakni antara lain grafik antara daya

dan torsi, grafik hubungan antara putaran poros dan torsi, dan grafik hubungan

antara koefisien daya dengan tip speed ratio (λ). Penjelasan untuk grafik

hubungan di atas, lebih lengkapnya dapat dilihat pada grafik – grafik berikut ini :


38

4.4.1 Grafik Hubungan Putaran Kincir (rpm) dengan Torsi Kincir Angin

Giromill Empat Sudu Variasi Diameter 70 cm

Data dari Tabel 4.5 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya dapat

digunakan untuk membuat grafik hubungan antara putaran kincir (rpm) dan torsi.

Pada Gambar 4.1 menunjukan bahwa nilai torsi yang dihasilkan kincir angin

giromill empat sudu dengan variasi diameter 70 cm adalah 0,63 N.m dan terjadi

pada putaran sebesar 142,8 rpm.

350

300

n (

rpm

) 250

200

po

ros,

Pu

tara

n

150

100

50

n = -229,6x T+ 327,93 0

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70

Torsi, T (N.m)

Gambar 4.1 Grafik hubungan putaran kincir dengan torsi kincir angin giromil empat sudu variasi diameter 70 cm


Giromill Tiga Sudu Variasi Diameter 70 cm


39




giromill tiga sudu dengan variasi diameter 70 cm adalah 0,65 N.m dan terjadi


400

350

(rp

m)

300

250

, n

poro

s

200

Pu

tara

n

150

100

50 n = -346,4T + 378,0

0 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70

Torsi, T (N.m)


giromill tiga sudu variasi diameter 70 cm


Giromill Empat Sudu Variasi Diameter 50 cm




giromill empat sudu dengan variasi diameter 50 cm adalah 0,41 N.m dan terjadi



40

350

300

(rp

m)

250

n

po

ros,

200

Pu

tara

n

150

100

50

n = -368,1T + 317,2

0

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Torsi , T (N.m)


giromill empat sudu variasi diameter 50 cm


Giromill Tiga Sudu Variasi Diameter 50 cm




giromill tiga sudu dengan variasi diameter 50 cm adalah 0,35 N.m dan terjadi


4.4.5 Grafik Hubungan Antara Daya dengan Torsi Kincir Angin Giromill

Empat Sudu Variasi Diameter 70 cm

Data dari Tabel 4.5 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya

dapat digunakan untuk membuat grafik hubungan antara daya kincir (Pout) dan

torsi. Pada Gambar 4.5 menunjukan bahwa nilai daya kincir (Pout) puncak yang


41

dihasilkan kincir angin giromill empat sudu variasi diameter 70 cm adalah 12,27

watt pada torsi sebesar 0,61 N.m.


Tiga Sudu Variasi Diameter 70 cm




dihasilkan kincir angin giromill tiga sudu variasi diameter 70 cm adalah 11,86


350

300

, n

(rp

m) 250

200

poro

s

Pu

tara

n

150

100

50 n = -442,0xT+ 322,2

0 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Torsi, T (N.m)


giromill tiga sudu variasi diameter 50 cm


42

14

12 (w

att)

10

ou

t 8

P

Day

a o

utp

ut,

6

4

2 P

out = -37,16T2 + 41,75T - 0,349

0 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70

Torsi, T (N.m)

Gambar 4.5 Grafik hubungan daya Pout dengan torsi kincir angin giromill empat sudu variasi diameter 70 cm

14

12

10

(wat

t)

8

o ut

, P

6

ou

tpu

t

4

Day

a

2 P

out = -46,72T2 + 45,71T - 0,341

0

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70

Torsi, T (N.m)

Gambar 4.6 Grafik hubungan daya Pout dengan torsi kincir angin giromill empat sudu variasi diameter 70 cm


43


Empat Sudu Variasi Diameter 50 cm




dihasilkan kincir angin giromill empat sudu variasi diameter 50 cm adalah 7,54


8

7

(wat

t) 6

5

ou

t

P

ou

tpu

t,

4

3

Day

a

2

1 P

out = -43,40T2 + 34,61T + 0,005

0

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50

Torsi , T (N.m)

Gambar 4.7 Grafik hubungan daya Pout dengan torsi kincir angin Giromill empat sudu variasi diameter 50 cm


Tiga Sudu Variasi Diameter 50 cm




dihasilkan kincir angin giromill tiga sudu variasi diameter 50 cm adalah 6,30 watt

pada torsi sebesar 0,35 N.m.


44

7

6 (w

att)

5

ou

t

4

P

,

outp

ut

3

Day

a

2

1

Pout = -57,45T2

+ 36,89T - 0,060

0

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 Torsi, T (N.m)

Gambar 4.8 Grafik hubungan daya Pout dengan torsi kincir angin giromill tiga sudu variasi diameter 50 cm

4.4.9 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya ( ) dan tip speed ratio (λ)

Untuk Kincir Angin Empat Sudu Variasi Diameter 70 cm

Pada Gambar 4.9 menunjukan grafik hubungan antara koefisien daya

maksimal dan tsr optimal untuk kincir angin variasi sudu polos diperoleh

persamaan cp = -25,31λ2 + 45,33λ - 13,71 untuk menentukan nilai koefisien daya

maksimal dan tsr optimal. Nilai tsr optimal dapat dihitung dari persamaan sebagai

berikut :

= -25,31λ2 + 45,33λ - 13,71 d

dλ = 0

0 = -50,62λ + 45,33 λ λ = −−

45,3350,62= 0,89

Hasil perhitungan dari persamaan di atas menunjukan tip speed ratio (λ) optimal, yakni sebesar 0,89


45

Nilai koefisien daya maksimal didapat dari nilai λ yang dimasukan ke dalam

persamaan sebagai berikut : = -25,31λ

2 + 45,33λ–13,71

= -25,31(0,892)

+ 45,33(0,89) – 13,71

= 6,64%

Hasil perhitungan dari persamaan di atas menunjukan koefisien daya maksimal

(Cpmax), yakni sebesar 6,64%

Cp

(%

)

7

6

5

4

3

2

1

Cp = -25,31λ2 + 45,33λ - 13,71

0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6

λ

Gambar 4.9 Grafik hubungan koefisien daya dan tip speed ratio (λ) kincir angin giromill empat sudu variasi diameter 70 cm


Untuk Kincir Angin Tiga Sudu Variasi Diameter 70 cm



persamaan Cp = -11,19λ2 + 19,91λ- 3,319 untuk menentukan nilai koefisien daya


berikut :


46

= -11,19λ2 + 19,91λ–3,319

d

dλ = 0

0 = -11,19λ + 19,91 λ

λ = −−11,19

19,91= 0,88

Hasil perhitungan dari persamaan di atas menunjukan tip speed ratio (λ) optimal, yakni sebesar 0,88 Nilai koefisien daya maksimal didapat dari nilai λ yang dimasukan ke dalam persamaan sebagai berikut : = -11,19 λ

2 + 19,91 λ–3,319

= -11,19(0,88)2 + 19,91(0,88) – 3,319

= 5,59 %


(Cpmax), yakni sebesar 5,59 %

Cp

(%

)

7

6

5

4

3

2

1

Cp = -11,19λ2 + 19,91λ- 3,319

0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80

λ

Gambar 4.10 Grafik hubungan koefisien daya dengan tip speed ratio (λ) kincir angin giromill tiga sudu variasi diameter 70 cm


47


Untuk Kincir Angin Empat Sudu Variasi Diameter 50 cm



persamaan Cp = -38,49λ2 + 47,41λ - 9,410 untuk menentukan nilai koefisien daya


berikut :

= -38,49 λ2 + 47,41 λ–9,41 d

dλ = 0

0 = -76,98λ + 47,41 λ

λ = −−47,41

76,98= 0,61

Hasil perhitungan dari persamaan di atas menunjukan tip speed ratio (λ) optimal, yakni sebesar 0,61


persamaan sebagai berikut :

= -38,49 λ2 + 47,41 λ–9,41

= -38,49(0,61)2 + 47,41 (0,61) – 9,41

= 5,27 %




48

Cp

(%

)

6

5

4

3

2

1

Cp = -38,49λ2 + 47,41λ - 9,410

0 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10

λ

Gambar 4.11 Grafik hubungan koefisien daya ( ) dengan tip speed ratio (λ) kincir angin giromill empat sudu variasi diameter 50 cm


untuk Kincir Angin Tiga Sudu Variasi Diameter 50 cm



persamaan Cp = -35,58λ2 + 42,65λ - 8,695 untuk menentukan nilai koefisien daya


berikut :

= -35,58λ2 + 42,65λ–8,695 d

dλ = 0

0 = -72,16 λ + 42,65 λ

λ = −−42,65

72,16= 0,59


49

Hasil perhitungan dari persamaan di atas menunjukan tip speed ratio (λ) optimal,

yakni sebesar 0,595


persamaan sebagai berikut : = -35,58 λ

2 + 42,65λ–8,695

= -35,58(0,59)2 + 42,65 (0,59) – 8,695

= 4,37 %



Cp

(%

)

4,5

4

3,5

3

2,5

2

1,5

1 0,5

Cp = -35,58λ2 + 42,65λ - 8,695

0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

λ

Gambar 4.12 Grafik hubungan koefisien daya ( ) dengan tip speed ratio (λ) kincir angin giromill tiga sudu variasi diameter 50 cm

4.5 Grafik Perbandingan Kincir Angin Giromill Empat Sudu dan Tiga

Sudu dengan Variasi Diameter 50 cm dan 70 cm

Berikut ini adalah grafik perbandingan dari kincir angin giromill empat sudu dan tiga sudu variasi diameter 50 cm dan 70 cm, grafik perbandingan daya output ( ) dan torsi, koefisien daya (Cp) dan tip speed ratio (λ).


50

4.5.1 Grafik Perbandingan Daya Output ( ) dengan Torsi Untuk Kincir

Angin Giromill Empat Sudu dan Tiga Sudu Variasi Diameter 50 cm dan

70 cm

3 Sudu D 50 cm 3 Sudu D 70 cm 4 Sudu D 50 cm 4 Sudu D 70 cm 14

12

( w

att)

10

8

Day

a O

utp

ut

6

4

2

0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

Torsi N.m Gambar 4.13 Grafik hubungan daya output ( ) dengan Torsi pada kincir angin giromill empat sudu dan tiga sudu variasi diameter 50 cm dan 70 cm

Gambar 4.13, memperlihatkan dari perbandingan antara empat variasi yang diteliti dan akhirnya diperoleh hasil yaitu, kincir angin giromill empat sudu variasi diameter 70 cm mendapatkan torsi paling tinggi sebesar 0,61 N.m dan menghasilkan daya output ( ) 12,27 watt, sedangkan untuk daya output ( ) pada variasi tiga sudu dengan diameter 70 cm, diperoleh daya output

( ) sebesar 11,86 watt dan torsi sebesar 0,49 N.m. Untuk variasi diameter 50 cm, kincir angin giromill empat sudu menghasilkan daya output ( ) sebesar 7,54 watt daan torsi sebesar 0,41 N.m, dan yang terakhir adalah kincir angin giromill tiga sudu variasi diameter 50 cm yang menghasilkan torsi paling rendah sebesar 0,35 N.m dan menghasilkan daya output ( ) sebesar 6,30 watt.


51

4.5.2 Grafik Perbandingan Koefisien Daya ( ) dengan tip speed ratio (λ)

Untuk Kincir Angin Giromill Empat Sudu dan Tiga Sudu Variasi Diameter

50 cm dan 70 cm

3 Sudu D 50 cm 3 sudu D 70 cm 4 sudu D 50 cm 4 sudu D 70 cm

7

6

5

Cp

(%

) 4

3

2

1

0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8

Tip speed ratio, λ

Gambar 4.14 Grafik hubungan koefiesien daya ( ) dan tip speed ratio (λ) pada kincir angin giromill empat sudu dan tiga sudu variasi

diameter 50 cm dan 70 cm

Pada Gambar 4.14, dapat diketahui bahwa kincir angin giromill empat sudu

dengan variasi diameter 70 cm memiliki koefisien daya maksimal yang paling

besar dibandingkan dengan variasi yang lain. Kincir angin giromill empat sudu dengan variasi diameter 70 cm menghasilkan koefisien daya maksimal

sebesar 6,52% dan tip speed ratio (λ) sebesar 0,85 data diperoleh dari perhitungan

pada Sub Bab 4.4.9.


BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian kincir angin giromill empat sudu dan tigasudu NACA 0015

panjang chord 12 cm dengan variasi diameter 50 cm dan 70 cm yang sudah

dilakukan, maka dapat disumpulkan sebagai berikut :

1. Telah berhasil dibuat kincir angin giromill sudu NACA 0015 dengan

panjang chord 12 cm. Dengan variasi sudu, yaitu :empat sudu dan tiga

sudu dan variasi diameter yaitu 50 cm dan 70 cm, berbahan dasar triplek

(plywood) yang tutup dengan pelat seng dengan tinggi 80 cm.

2. Pada kincir angin giromill tiga sudu dengan diameter 70 cm diperoleh

daya output maksimal sebesar 11,86 watt pada torsi 0,49 Nm dan putaran

poros 230,9 rpm, dan pada kincir angin giromill tiga sudu dengan diameter

50 cm diperoleh daya output maksimal sebesar 8,35 watt pada torsi 0,31

Nm dan putaran poros 181,2 rpm.

3. Pada kincir angin giromill empat sudu dengan diameter 70 cm diperoleh

daya output maksimal sebesar 12,27 watt pada torsi 0,61 Nm pada putaran

poros 192,7 rpm, dan pada kincir angin giromill empat sudu dengan

diameter 50 cm diperoleh daya output maksimal sebesar 7,54 watt pada

torsi 0,41 Nm pada putaran poros 174,8 rpm.

4. Kincir angin giromill empat sudu dengan variasi diameter 70 cm dapat menghasilkan koefisien daya maksimal ( ) sebesar 6,52% pada tip speed ratio(λ )0,85. Kincir angin giromill tiga sudu dengan variasi diameter 70 cm dapat menghasilkan koefisien daya maksimal ( ) sebesar 5,81 % dan pada tip speed ratio (λ ) 0,99. Kincir angin giromill empat sudu dengan variasi diameter 50 cm dapat menghasilkan koefisien daya maksimal ( ) sebesar 5,65 % pada tip speed ratio (λ ) 0,55. Kincir angin giromill tiga sudu dengan variasi

52


53

diameter 50 cm dapat menghasilkan koefisien daya maksimal ( ) sebesar 4,11% pada tip speed ratio (λ ) 0,52. Kincir angin giromill empat sudu dengan variasi diameter 70 cm menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 6,52 % dan tip speed ratio (λ) sebesar 0,85, dimana kincir dengan variasi ini memiliki koefisien daya maksimal yang paling besar dibandingkan dengan variasi yang lain.

5.2 Saran

Setelah dilakukan penelitian ada beberapa hal yang dapat menjadi saran untuk

penelitian selanjutnya :

1. Persiapkan dengan matang yang menunjang penelitian dari desain dan

model airfoil yang dipakai.

2. Perbanyak ariasiuntuk model sudu NACA danv ariasi sudut pemasangan

sudu (pitch angle)

3. Pemilihan pelat seng yang cocok untuk ditekuk dan tidak membekas

sangat perlu diperhatikan untuk efisiensi penggunaan pelatseng.

4. Memperhatikan pemasangan sudu harus presisi untuk penopang bawah

dan atas.

5. Membuat penopang bawah, atas serta poros utama dengan bahan yang

tepat dan kuat untuk menghidari kerusakan dan untuk keakuratan data

pada saat penelitian.


54

DAFTAR PUSTAKA

Cengel, Y.A 2006, “Sistem perpindahan panas Single Basin Solar Still dengan

memvariasi sudut kemiringan kaca penutup” Desphande ,Pratamesh., 2013, “Numerical Study of Giromill-Type Wind Turbines

with Symmetrical and Non-symmetrical Airfoils”, Department of

Mechanical Engineering Lamar University Beaumont , Texas El Samanoudy , M., 2010, “Effect of some design parameters on the performance

of a Giromill vertical axis wind turbine”, Mesir. Diakses : 25 Mei 2016 Johnson,

G.L., 2006, “Wind Energy System”, Manhattan. Diakses :Tanggal 12

April 2015.

Kadir, A., 1995, “ Energi : Sumber Daya, Inovasi, Tenaga Listrik dan Potensial

Ekonomi.”, Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta. Pudjanarso , A &Nursuhud , D., 2006, “ Mesin Konversi Energi” Andi Offset,

Yogyakarta.

Siregar ,Indra., 2012, “Pengaruh Perubahan Sudut Pitch yang Besar Terhadap

Kinerja Low Solidity Turbin Angin Sumbu Vertikal H-Rotor Dengan

NACA 0018” Universitas Negeri Semarang, Diakses : Tanggal 8

Agustus 2016 Suseno , Michael., 2013, “Airfoil” Jakarta. Diakses : 12 Maret 2016


55

LAMPIRAN

Hasil pengambilan data kecepatan angin

1 2 3 Rata-rata

7,66 5,87 6,08 7,817

7,05 6,49 6,49

8,11 7,98 8,78

7,39 8,37 7,98

8,37 7,03 7,81

7,27 8,91 7,03

8,05 7,8 8,41

8,41 8,99 7,72

7,96 9,23 8,7

7,87 8,1 8,6

1 2 3 Rata-rata

8,17 8,66 8,29 8,332333

8,5 8,32 8,28

8,29 8,31 8,32

8,12 8,14 7,63

7,09 8,36 8,31

8,31 8,3 8,14

8,47 8,69 8,47

8,69 8,18 8,29

8,6 8,91 8,18

8,5 8,67 8,78

1 2 3 Rata-rata

7,27 7,41 8,04 7,672067

6,77 7,99 7,4

6,9 7,772 7,4

7,94 8,23 7,99

7,74 7,94 7,78

8,23 7,82 8,23

7,94 7,8 7,26

7,45 7,71 8,04

7,71 8,23 7,45

7,22 7,26 7,24

1 2 3 Rata-rata

8,93 8,65 8,47 8,578667

8,74 8,66 8,63

9,08 9,08 9,08

8,36 8,87 8,93

8,37 8,92 8,42

8,57 8,99 7,99

8,39 8,42 8,96

7,94 7,94 8,55

8,06 8,86 7,94

8,51 8,35 8,7

1 2 3 Rata-rata

8,43 8,2 7,41 7,376

7,41 8,25 8,13

7,02 8,42 7,53

8,14 8,14 7,69

7,72 7,53 7,3

7,84 7,18 7,17

7,17 7,17 7,75

7,65 7,75 7,83

0,83 7,83 7,45

7,26 7,02 6,06

1 2 3 Rata-rata

8,5 7,88 8,96 8,063226

8,67 8,3 8,73

8 7,87 8,26

7,88 8,29 8,39

8,31 8,66 8,5

8,29 8,15 7,66

8,69 7,16 8,24

8,37 8,38 8,32

8,04 8,47 8,75

8,74 8,19 8,31


1 2 3 Rata-rata

8,41 8,13 8,19 8,515667

8,56 8,45 8,01

8,81 8,23 8,59

8,77 8,41 8,62

8,59 7,8 9,23

8,19 8,59 8,77

8,67 8,93 8,38

8,38 9,07 8,59

8,13 9,17 8,41

8,07 8,42 8,9

1 2 3 Rata-rata

7,53 7,17 7,53 7,588333

7,53 7,25 8,99

8,91 6,99 8,13

7,2 8,59 7,17

7,11 8,11 7,22

7,22 7,74 7,29

7,29 7,59 7,05

6,51 8,18 7,09

6,99 7,53 8,23

8,13 8,12 7,26

56

1 2 3 Rata-rata

8,59 8,65 8,6 8,668333

7,99 8,79 8,14

8,59 8,25 9,49

8,63 9,04 8,36

8,14 8,67 8,52

9,2 9,05 9,7

8,56 9,14 8,54

8,39 9,05 7,87

8,48 8,89 8,49

8,37 9,28 8,59

1 2 3 Rata-rata

8,47 8,56 8,92 8,577667

8,5 8,67 8,16

8,95 7,45 8,6

8,55 7,6 9,01

8,41 8,59 7,74

9,05 8,56 8,41

8,45 9,16 9,05

8,43 8,61 8,3

8,73 9,1 9,13

8,44 9,19 8,54

1 2 3 Rata-rata

8,3 8,34 8,69 8,274

7,94 8,01 8,22

8,24 8,37 8,75

8,01 7,92 7,76

8,38 7,7 8,47

8,09 8,79 8,89

9,2 8,02 8,14

8,13 8,01 8,32

8,24 7,92 9,32

7,71 7,84 8,5

Dari hasil pengambilan ke 12 data kecepatan angin maka kecepatan angin rata-

rata adalah 8,1 m/s


plagiat merupakan tindakan tidak terpujirepository.usd.ac.id/9044/2/125214055_full.pdf ·...

Documents