UNJUK KERJA MODEL KINCIR ANGIN TIPE GIROMILL DUA … · viii ABSTRACT The demand of the electrical...

i

UNJUK KERJA MODEL KINCIR ANGIN TIPE GIROMILL

DUA TINGKAT MENGGUNAKAN ENAM SUDU AIRFOIL NACA 0018

DENGAN TIGA VARIASI SUDUT KEMIRINGAN SUDU

SKRIPSI

Untuk memenuhi persyaratan mencapai derajat

Sarjana S-1 Program Studi Teknik Mesin

oleh:

KOSMAS KELIK CAHYADI

NIM: 135214041

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2018

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

THE PERFORMANCE OF TWO LEVELS GIROMILL TYPE

WINDMILL MODEL USE SIX AIRFOIL NACA 0018 BLADES

WITH THREE VARIATIONS PITCH ANGLE OF THE BLADES

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement to obtain

Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

by:

KOSMAS KELIK CAHYADI

Student Number: 135214041

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE ANG TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2018


iii


iv


v

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Dengan ini saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa dalam skripsi

yang saya tulis ini tidak terdapat karya tulis orang lain yang pernah diajukan untuk

penulisan skripsi yang seolah-olah tulisan saya sendiri, kecuali yang secara tertulis

diacu dalam tulisan ini dan disebutkan sumber kutipannya.

Yogyakarta, 26 Agustus 2017

Yang menyatakan,

Kosmas Kelik Cahyadi


vi

LEMBAR PERNYATAAN

PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta:

Nama : Kosmas Kelik Cahyadi

NIM : 135214041

menyetujui publikasi skripsi saya kepada Perpustakaan Universitas Sanata

Dharma Yoyakarta untuk pengembangan ilmu pengetahuan yang berjudul:

Unjuk Kerja Model Kincir Angin Tipe Giromill

Dua Tingkat Menggunakan Enam Sudu Airfoil NACA 0018

dengan Tiga Variasi Sudut Kemiringan Sudu

Saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain,

mengelolanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu

meminta ijin dari saya sebagai penulis dan memberikan royalty selama

mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian penyataan yang saya buat dengan sebenarnya.


Yang menyatakan,



vii

INTISARI

Energi listrik semakin dibutuhkan seiring berkembangnya jaman.

Pembangkit listrik yang ada, sebagian besar menggunakan bahan bakar fosil yang

jumlahnya semakin sedikit dan menghasilkan polusi udara yang dapat

mengganggu kesehatan manusia. Energi terbarukan menjadi alternatif pengganti

energi dari bahan bakar fosil. Salah satu energi terbarukan tersebut adalah energi

angin. Kincir angin atau turbin angin digunakan untuk menerima daya dari angin,

namun untuk memaksimalkan besar daya yang diterima oleh kincir angin

dibutuhkan rancangan kincir angin yang baik. Penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui pada sudut kemiringan sudu kincir angin berapa akan menghasilkan

unjuk kerja terbaik.

Kincir angin yang digunakan dalam penelitian adalah kincir angin model

giromil yang memiliki dua tingkat, setiap tingkat terdapat 3 buah sudu.

Penempatan tiap sudu berdasar satu pertiga keliling lingkaran. Bentuk dari

penampang sudu menggunakan airfoil NACA 0018 dengan chord 15 cm.

Diameter kincir angin dibuat sebesar 0,75 m dan tinggi 1 m. Penelitian ini

menggunakan tiga variasi sudut kemiringan sudu yaitu sebesar 0o, 5o, dan 10o.

Angin yang dihasilkan menggunakan blower dengan kapasitas 15 HP dan

kecepatan angin diatur pada kecepatan diantara 7 - 7,5 m/s.

Hasil penelitian menunjukan bahwa kincir angin model giromill dua

tingkat menggunakan enam sudu airfoil NACA 0018 dengan sudut kemiringan

sudu sebesar 0o menghasilkan unjuk kerja yang paling tinggi dibandingkan

dengan sudut kemiringan sudu sebesar 5o, dan 10o. Kincir angin dengan variasi

sudut kemiringan sudu sebesar 0o menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar

8,46 % pada tip speed ratio optimal sebesar 0,88. Kincir angin dengan variasi

sudut kemiringan sudu sebesar 5o menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar

3,98 % pada tip speed ratio optimal sebesar 0,68. Kincir angin dengan variasi

sudut kemiringan sudu sebesar 10o menghasilkan koefisien daya maksimal

sebesar 4,96 % pada tip speed ratio optimal sebesar 0,78.

Kata kunci: airfoil, giromill, koefisien daya, sudut kemirigan, dan tip speed ratio.


viii

ABSTRACT

The demand of the electrical energy is increased for years. The existing

power plants, mostly using fossil fuels which continously decreases in number

and cause air pollution that can harm the health of the human. Renewable energies

becomes an alternative to replace the existing fuel from fossil. One of these

renewable energies can be achieved from the wind. Windmills or wind turbines

are the device used to convert energy from wind. However, in maximizing the

power converted from the wind, it is essential to have a well designed windmill /

wind turbine. The purpose of this research is to discover how much angle of the

windmill blade which show the best performance.

The windmill used in the study is a giromill windmill which have two-

levels, each level consisted of 3 pieces of blade. The placement of each blade is

based on one-third of the circumference of the circle. The shape of the blade cross

section uses airfoil NACA 0018 with a 15 cm chord. The diameter of the windmill

is 0.75 m width and 1 m height. The research using three variations of angle of the

blade which are 0o, 5o, and 10o. The outcomed wind using blower by 15 HP and

which produce an wind speed between 7 – 7.5 m/s.

The results showed that a two-level giromill windmill which use six airfoil

blades of NACA 0018 with 0o angle of blade produce the highest working

performance compared with the angle of 5o, and 10o. A windmill with the blade

angle variation of 0o produces a maximum power coefficient of 8.46% at a peak

tip speed ratio of 0.88. A windmill with a 5o angle of blade variation gives a

maximum power coefficient of 3.98% at an optimum tip speed ratio of 0.68. The

windmill with the variation 10o angle of blade results in a maximum power

coefficient of 4.96% at a maximum tip speed ratio of 0.78.

Keywords: airfoil, giromill, coefficient of power, pitch angle, and tip speed ratio.


ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala

rahmat, berkat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini

yang berjudul “Unjuk Kerja Model Kincir Angin Tipe Giromill Dua Tingkat

Menggunakan Enam Sudu Airfoil NACA 0018 dengan Tiga Variasi Sudut

Kemiringan Sudu”

Skripsi ini ditulis sebagai persyaratan penulis untuk mencapai gelar

Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah

terlibat dalam penulisan skripsi sehingga dapat terselesaikan dengan baik dan

lancar, antara lain kepada :

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

Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Bapak Ir. P.K. Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

3. Ir. Rines, M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir dan Skripsi.

4. Raden Benedictus Dwiseno Wihadi, S.T., M.Si., selaku Dosen Pembimbing

Akademik.

5. Kedua orang tua penulis, Marselinus Sumarna dan Yosephine Dwi Purwiyani

yang telah memberikan kasih sayang, motivasi, dan dukungan dalam segala

bentuk.

6. Kedua eyang penulis, Eyang kakung Ig. Purwowidono dan Eyang putri Ch.

Margijati yang telah memberikan semangat dan motivasi.

7. Seluruh staf pengajar, laboran dan karyawan Program Studi Teknik Mesin,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang

telah memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis.


x

8. Teman seperjuangan Aji Mahardika, Slamet Waluyo, Andreas Yoga dan

seluruh teman-teman Teknik Mesin angkatan 2013 yang telah berjuang

bersama selama masa perkuliahan.

9. Dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, secara langsung

maupun tidak langsung telah memberikan dukungan moral kepada penulis.

Skripsi ini disadari penulis bahwa masih banyak kekurangan, maka dari itu

saran dan kritik dari pembaca sangat diharapkan. Akhir kata semoga skripsi ini

dapat bermanfaat bagi penulis maupun pembaca. Terima Kasih.


Penulis,



xi

DAFTAR ISI

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

TITLE PAGE ......................................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN .......................................................... v

HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ......................................................... vi

INTISARI .............................................................................................................. vii

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

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

DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xv

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... 1

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

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

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

1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................. 4

1.5 Batasan Masalah ................................................................................ 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 6

2.1. Energi Angin ...................................................................................... 6

2.2. Kincir Angin ...................................................................................... 6

2.3. Airfoil ............................................................................................... 10

2.4. Rumus Perhitungan .......................................................................... 13

BAB III METODE PENELITIAN........................................................................ 17

3.1. Objek Penelitian ............................................................................... 17

3.2. Diagram Alur Penelitian .................................................................. 18

3.3. Variasi Penelitian ............................................................................. 19


xii

3.4. Peralatan dan Bahan Penelitian ........................................................ 19

3.5. Proses Pembuatan Kincir Angin ...................................................... 25

3.6. Parameter yang Diukur .................................................................... 29

3.7. Langkah Pengambilan Data Penelitian ............................................ 29

3.8. Parameter yang Dihitung ................................................................. 31

3.9. Pengolahan Data .............................................................................. 31

BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN ............................................ 32

4.1. Data Hasil Penilitian ........................................................................ 32

4.2. Pengolahan Data .............................................................................. 36

4.3. Hasil Pengolahan Data ..................................................................... 39

4.4. Grafik Hasil Pengolahan Data ......................................................... 42

4.5. Pembahasan ..................................................................................... 50

BAB V PENUTUP............................................................................................... 53

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

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

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


xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kincir angin pertama di Persia ....................................................... 7

Gambar 2.2 Upwind dan downwind ................................................................... 8

Gambar 2.3 (a) Kincir angin giromill (lift-type); (b) Kincir angin darrieus (lift-

type); dan (c) Kincir angin savonius (drag-type) ........................... 9

Gambar 2.4 Kombinasi kincir angin drag-type (Savonius) dan lift-type

(Darrieus) ....................................................................................... 10

Gambar 2.5 Airfoil atau Aerofoil ...................................................................... 11

Gambar 3.1 Skematik kincir angin giromill dua tingkat dengan sudu NACA

0018 ............................................................................................... 17

Gambar 3.2 Skematik airfoil NACA 0018 dengan panjang chord 15 cm ........ 18

Gambar 3.3 Diagram alur penelitian ................................................................. 18

Gambar 3.4 Stand kincir angin poros vertikal ................................................... 22

Gambar 3.5 Anemometer .................................................................................. 23

Gambar 3.6 Tachometer .................................................................................... 24

Gambar 3.7 Neraca pegas .................................................................................. 24

Gambar 3.8 Penampang sudu airfoil NACA 0018 dengan chord 15 cm .......... 25

Gambar 3.9 Rangka sudu dengan penampang airfoil NACA 0018 .................. 26

Gambar 3.10 Mounting aluminium dengan 1 lubang baut .................................. 27

Gambar 3.11 (a) Pola hub 1; (b) Pola hub 2; dan (c) Pola hub 3 .......................... 27

Gambar 3.12 Pola hub palang 3 .......................................................................... 28

Gambar 3.13 Lubang untuk memposisikan kemiringan sudu ............................. 28

Gambar 3.14 Skematik pengujian ......................................................................... 29


xiv

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara torsi dan kecepatan putar kincir dengan

variasi kemiringan sudu 0o ............................................................ 43

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara tip speed ratio dan koefisien daya kincir

dengan variasi kemiringan sudu 0o ................................................ 44


variasi kemiringan sudu 5o ............................................................ 45


dengan variasi kemiringan sudu 5o ................................................ 46


variasi kemiringan sudu 10o .......................................................... 48


dengan variasi kemiringan sudu 10o .............................................. 49

Gambar 4.7 Grafik hubungan antara torsi dan kecepatan putaran kincir untuk

semua variasi kemiringan sudu ..................................................... 51

Gambat 4.8 Grafik hubungan antara tip speed ratio dan koefisien daya untuk

semua variasi kemiringan sudu ..................................................... 51


xv

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Variasi sudut kemiringan sudu ............................................................ 19

Tabel 4.1 Data hasil penelitian dengan variasi sudut kemiringan sudu 0o ........... 33

Tabel 4.2 Data hasil penelitian dengan variasi sudut kemiringan sudu 5o ........... 34

Tabel 4.3 Data hasil penelitian dengan variasi sudut kemiringan sudu 10o ......... 35

Tabel 4.4 Hasil pengolahan data dengan variasi sudut kemiringan sudu 0o ......... 40

Tabel 4.5 Hasil pengolahan data dengan variasi sudut kemiringan sudu 5o ......... 41

Tabel 4.6 Hasil pengolahan data dengan variasi sudut kemiringan sudu 10o ....... 42


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Jaman semakin modern diikuti perkembangan teknologi yang pesat.

Teknologi tersebut berkembang menjadi lebih efisien bagi penggunanya.

Perubahan terjadi dari bentuk yang semakin ringkas, mudah digunakan, hingga

sumber energi yang efisien. Sebagai contoh perubahan kompor masak dengan

kayu bakar kini sudah ada kompor elektrik, kendaraan berbahan bakar minyak

telah dikembangkan menjadi kendaraan elektrik, alat penerangan dengan api telah

berkembang menjadi lampu, dan lain-lain. Semua contoh perkembangan teknologi

berubah menjadi alat elektronik.

Energi listrik adalah sumber energi bagi seluruh alat elektronik. Energi listrik

akan diubah oleh alat elektronik menjadi panas, gerak, cahaya, dan lain-lain.

Tanpa adanya energi listrik, alat elektronik tidak dapat bekerja dan digunakan.

Dalam kehidupan sehari-hari, banyak orang atau hampir semua kegiatan

kebanyakan orang saat ini membutuhkan energi listrik. Mulai dari bangun pagi

hasil pemberi daya telepon seluler untuk alarm, menggunakan pompa air guna

menaikan air dari sumur untuk mandi, menyalakan lampu saat diruangan gelap

ataupun hari sudah gelap, dan lain sebagainya.

Jika disambungkan dengan sumber listrik alat elektronik dapat berkerja dan

digunakan masyarakat. Sumber listrik yang dinikmati masyarakat untuk sehari-

hari dihasilkan dari pembangkit listrik. Pembangkit listrik sejatinya adalah sebuah


2

generator. Generator inilah yang memproduksi listrik dan didistribusikan melalui

jalur tranmisi khusus sampai ke rumah-rumah.

Untuk dapat menghasilkan listrik, maka generator pada pembangkit listrik

harus diputar. Putaran generator diperoleh dari sebuah putaran rotor baling-baling

akibat dorongan energi aliran fluida yang bergerak. Mesin berputar tersebut biasa

disebut mesin turbin.

Sejauh ini pasokan energi listrik dihasilkan dari pembangkin listrik yang

menggunakan bahan bakar fosil. Seperti pembangkit listrik Paiton yang ada di

Jawa Timur, menggunakan batu bara sebagai bahan bakar penghasil energi listrik.

Bahan bakar fosil cepat atau lambat akan mengalami krisis. Mulai menipisnya

jumlah yang dimiliki, sehingga ada kemungkinan cepat atau lambat akan habis.

Saat ini sudah sangat banyak negara yang memanfaatkan energi terbarukan

dari pada energi fosil. Energi terbarukan yang banyak digunakan saat ini adalah

energi angin. Dapat dibaca pada tabel sepuluh besar negara dengan kapasitas

kumulatif Mega Watt dihasilkan dari kincir angin yang bisa dilihat pada website

Global Wind Energy Council (GWEC). Negara Amerika Serikat dan Jerman

berurutan menduduki urutan kedua dengan kapasitas kumulatif sebesar 74.471

Mega Watt dan ketiga sebesar 44.947 Mega Watt pada Desember 2015 lalu. Pada

posisi pertama Negara China menghasilkan energi sebesar 145.362 Mega Watt

yang juga negara yang menduduki posisi pertama sebagai penghasil daya terbesar

dengan energi angin di Benua Asia (Sumber: gwec.net)


3

Akan tetapi masih jadi tugas dunia ilmu pengetahuan untuk menemukan

rancangan kincir angin yang dapat memberikan efisiensi tertinggi atau

memaksimalkan energi masukan.

Banyak faktor yang dapat mempengaruhi unjuk kerja sebuah kincir angin,

misalnya seperti kecepatan angin, sudut kemiringan sudu, panjang sudu, dan lain

sebagainya. Salah satu faktor rancangan yang mempengaruhi unjuk kerja kincir

angin adalah sudut kemiringan sudu dari kincir angin, maka dalam penelitian ini

akan dicari solusi untuk mendapatkan bentuk sudu kincir angin yang ideal dan

memberikan efisiensi yang tinggi.

1.2 Rumusan Masalah

Rancangan kincir angin merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi

tingkat efisiensi atau koefisien daya, maka dalam penelitian ini rancangan bentuk

sudu yang menjadi permasalahan. Sejauh ini sering dikatakan bahwa bentuk

penampang kincir yang terbaik adalah airfoil. Untuk jenis kincir angin poros

vertikal seperti model giromill baik menggunakan airfoil yang simetris.

Pertanyaan yang muncul adalah berapa besar sudut kemiringan dari sudu kincir

angin yang terbaik untuk rancangan kincir angin giromill dua tingkat

menggunakan enam sudu airfoil NACA 0018?

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah:

a. Merancang, membuat, dan merakit kincir angin model giromill enam sudu

airfoil NACA 0018 dua tingkat dengan tiga variasi sudut kemiringan sudu.


4

b. Mencari dan mengetahui data penelitian unjuk kerja dari setiap variasi sudut

kemiringan sudu kincir angin giromill enam sudu airfoil NACA 0018 dua

tingkat.

c. Menghitung dan mengetahui hubungan antara koefisien daya dan tip speed

ratio.

d. Mengetahui variasi unjuk kerja terbaik dari seluruh variasi sudut kemiringan

sudu kincir angin giromill enam sudu airfoil NACA 0018 dua tingkat.

1.4 Manfaat Penelitian

Penelitian unjuk kerja model kincir angin tipe giromill enam sudu airfoil

NACA 0018 dua tingkat dengan tiga variasi sudut kemiringan sudu diharapkan

dapat memberikan beberapa manfaat, antara lain:

a. Manfaat Teoritis

1) Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi pada percobaan

selanjutnya atau pengembangan penelitian.

2) Memeberikan data untuk perkembangan ilmu pengetahuan dalam bidang

konversi energi terbarukan melalui kincir angin.

b. Manfaat Praktis

1) Dengan bahan baku kincir yang mudah dicari dan pengetahuan tentang

rancangan kincir angin yang efisien dari penelitian ini, maka diharapkan akan

diperoleh teknologi yang tepat guna bagi perkembangan teknologi konversi

energi.


5

2) Menjadi bahan bacaan ataupun referensi sehingga dapat menambah wawasan

dan memajukan pengetahuan bidang pembelajaran tentang konversi energi

dengan kincir angin.

1.5 Batasan Masalah

Dalam penelitian akan dicari unjuk kerja model kincir angin tipe giromill

enam sudu airfoil NACA 0018 dua tingkat dengan tiga variasi sudut kemirigan

sudu. Spesifikasi bahan atau batasan masalah yang akan digunakan dalam

penelitian sebagai berikut:

a. Kincir angin yang digunakan untuk penelitian memiliki dua tingkat, setiap

tingkat terdapat 3 buah sudu. Penempatan tiap sudu berdasar satu pertiga

keliling lingkaran.

b. Penampang sudu berbentuk airfoil NACA 0018 dengan chord 15 cm dan

panjang sekitar 47 cm. Titik sumbu sudut kemiringan sudu pada satu per

empat panjang chord dari arah depan penampang.

c. Diameter kincir angin sebesar 75 cm.

d. Tiga variasi sudut kemiringan sudu, yaitu: sudut kemiringan sudu sebesar 0o,

5o, dan 10o tegak lurus dengan garis pusat dan titik sumbu sudut.

e. Blower penggerak kincir angin menggunakan blower yang ada di

Laboratorium Konversi Energi milik Universitas Sanata Dharma dengan

kecepatan angin diantara 7 – 7,5 m/s.

f. Pembebanan kincir angin menggunakan alat pembebanan kincir angin yang

ada di Laboratorium Konversi Energi milik Universitas Sanata Dharma.


6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Energi Angin

Energi merupakan kemampuan suatu benda yang dapat melakukan usaha atau

gerak. Angin adalah udara yang bergerak dari suatu tempat dengan tekanan udara

yang lebih tinggi ke daerah tempat dengan tekanan udara yang lebih rendah. Pada

daerah yang panas tekanan udaranya lebih rendah, karena udara pada daerah

tersebut menjadi mengembang dan menjadi ringan. Udara yang ringan itu

bergerak naik ke atas menuju daerah yang lebih dingin sehingga udara menjadi

dingin dan kembali menjadi berat, maka udara yang telah dingin akan bergerak ke

bawah, dengan demikian terjadi siklus perputaran udara dan pergerakan udara

atau angin. Kemampuan udara yang bergerak tersebut disebut dengan energi

angin.

Energi angin sudah cukup lama digunakan oleh umat manusia. Sebelum

adanya motor pengerak, perahu menggunakan layar untuk memanfaatkan

dorongan dari energi angin yang meruskan energi kinetik sebagai penggerak

perahu. Energi angin dapat dikonversikan menjadi energi lain, yaitu energi

mekanik yang selanjutnya dapat diubah ke dalam energi lainnya. Proses

pengubahan energi disebut konversi energi angin dan alat yang melakukan

konversi energi angin disebut sistem konversi energi angin.

2.2. Kincir Angin

Kincir angin merupakan suatu teknologi yang dibuat untuk dapat mengubah

energi angin menjadi energi mekanik. Dengan adanya proses konversi energi


7

tersebut dapat memudahkan pekerjaan manusia yang membutuhkan tenaga besar

namun hemat tenaga seperti menggiling gandum (kincir angin pertama di Persia –

Iran), memompa air (kincir angin American multiblade), dan mengeringkan tanah

berrawa (kincir angin Belanda). Seiring berjalannya waktu perkembangan kincir

angin kini digunakan untuk memutar generator sebagai pembangkit listrik. Kincir

angin modern adalah mesin yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik,

disebut juga dengan turbin angin. Turbin angin kebanyakan ditemukan di Eropa

dan Amerika Utara. Prinsip kerja suatu turbin angin adalah kincir angin yang

berperan sebagai turbin angin menerima energi angin untuk memutar poros rotor

yang diteruskan memalui suatu transmisi ke rotor generator listrik untuk akhirnya

dapat menghasilkan listrik.

Gambar 2.1 Kincir angin pertama di Persia

(Sumber: https://govschoolagriculture.com/2015/07/24/whats-up-with-wind-

turbines/)

Walaupun ada berbagai macam bentuk dan ukuran, kincir angin

dikelompokan menjadi dua berdasarkan kedudukan poros terhadap permukaan

tanah, yaitu: kincir angin dengan poros mendatar atau Horizontal Axis Wind

Turbine (HAWT) dan kincir angin poros tegak atau Vertical Axis Wind Turbine

(VAWT).


https://govschoolagriculture.com/2015/07/24/whats-up-with-wind-turbines/


8

Horizontal Axis Wind Turbine (HWAT) atau kincir angin poros mendatar

adalah kincir angin dengan rotor parallel atau sejajar dengan permukaan tanah.

Pada kincir angin jenis ini diperlukan peralatan tambahan agar kedudukan rotor

dapat selalu searah dengan arah datangnya angin, jika tidak, kincir ini tidak dapat

memberikan efisiensi atau unjuk kerja yang maksimum pada saat arah datangnya

angin berubah-ubah. Kincir angin yang berukuran kecil diberikan sebuah ekor

pada sisi belakang rotor agar rotor dapat berbelok dengan gaya angin, sedangkan

untuk kincir angin yang berukuran besar menggunakan sensor pembaca arah

angin. Sensor tersebut akan membaca arah angin kemudian mengirim sinyal ke

sistem kontrol dan diteruskan dengan pergerakan motor yang akan mengarahkan

rotor kincir angin kearah datangnya angin.

Kincir angin poros mendatar dikelompokan menjadi 2, yaitu upwind turbine

and downwind turbine. Upwind turbine adalah kincir angin yang posisi rotornya

menghadap ke arah angin dan rotor berada di sisi depan menara. Downwind

turbine adalah kincir angin yang rotornya di sisi belakang menara dari arah

datangnya angin. Kincir angin downwind turbine biasanya berukuran kecil.

Gambar 2.2 Upwind dan downwind

(Sumber: https://govschoolagriculture.com/2015/07/24/whats-up-with-wind-

turbines/)




9

Vertical Axis Win Turbine (VAWT) atau kincir angin poros tegak adalah

kincir angin dengan rotor tegak lurus dengan permukaan tanah. American Wind

Energy Association (AWEA) mengelompokan VAWT menjadi dua, yaitu: drag-

type dan lift-type. Contoh kincir angin lift-type VAWT adalah kincir angin

giromill dan darrieus yang memiliki sudu aerodinamis. Kincir angin yang

termasuk kelompok drag-type adalah kincir angin cupanemometer yang biasa

digunakan untuk mengukur kecepatan angin dan kincir angin savonius yang pada

awalnya dikembangkan di Finlandia.

(a) (b)

(c)

Gambar 2.3 (a) Kincir angin giromill (lift-type);

(b) Kincir angin darrieus (lift-type); dan

(c) Kincir angin savonius (drag-type)

(Sumber: coolmyplanet.com/windpower/)


10

Pada kincir angin poros tegak tidak diperlukan alat pengarah dengan arah

datangnya angin, karena kincir angin dalam kelompok ini dapat menerima angin

dari segala arah. Kincir poros tegak juga tidak memerlukan menara yang tinggi

sehingga mudah dirawat karena dekat dengan permukaan tanah. Akan tetapi,

kekurangan dari kincir angin kelompok ini adalah kincir angin sulit untuk

mengawali putarannya sendiri atau perlu bantuan untuk memutar rotor, terlebih

bagi kincir angin lift-type. Berbeda dengan kincir angin drag-type yang mudah

berputar dengan kecepatan angin yang rendah, sehingga dibuatlah kombinasi dari

kincir angin drag-type dan lift-type. Kincir angin drag-type digunakan sebagai

rotor yang mengawali putaran bagi kincir angin lift-type dan kincir angin lift-type

yang berperan sebagai rotor yang bekerja dalam putaran tinggi.

Gambar 2.4 Kombinasi kincir angin drag-type (Savonius) dan lift-type (Darrieus)

(Sumber: https://wind-turbine-models.com/fotos?manufacturer=102)

2.3. Airfoil

Airfoil atau aerofoil biasa digunakan untuk bentuk penampang sayap, sudu,

dan layar. Bentuk dari airfoil menghasilkan gaya aerodinamis fluida. Pada

penampang airfoil terdapat gaya lift yaitu gaya yang tegak lurus dengan arah

gerak fluida. Gaya drag adalah gaya yang sejajar dengan arah gerak fluidanya.


https://wind-turbine-models.com/fotos?manufacturer=102

11

Karakteristik bentuk dari airfoil adalah bagian muka yang melengkung diikuti

dengan ujung belakang yang meruncing, seringkali dengan bentuk melengkung

yang simetris pada permukaan bagian atas dan bawah. Pada penelitian ini

digunakan bentuk airfoil simetris. Airfoil yang dikhususkan untuk fluida cair yaitu

air disebut dengan hydrofoil.

National Advisory Committee for Aerounatics (NACA) adalah sebuah

lembaga pengembang bentuk dari sayap atau aerofoil. Bentuk dari airfoil NACA

dideskripsikan menggunakan angka seri yang mengikuti kata “NACA”. Penelitian

ini menggunakan seri NACA empat digit yang dapat diartikan sebagai berikut:

a. Angka pertama seri NACA empat digit merupakan persentase besar chamber

maksimal seperseratus panjang chord.

b. Angka kedua seri NACA empat digit merupakan persentase posisi chamber

maksimal dalam sepersepuluh dari total panjang chord. Posisi chamber

maksimal sesuai persentase angka kedua diukur dari leading edge.

c. Dua angka terakhir seri NACA empat digit merupakan persentase besar

ketebalan maksimal airfoil seperseratus panjang chord. Posisi ketebalan

maksimal 30 % diukur dari leading edge.

Sebagai contoh seri NACA 2414 dengan chord 20 cm, maka dapat

dideskripsikan bahwa airfoil memiliki besar chamber maksimal sebesar 0,4 cm

(2% × 20 cm) terletak pada posisi 8 cm dari leading edge (40% × 20 cm) dan

ketebalan maksimal airfoil 2.8 cm (14% × 20 cm) terletak pada posisi 6 cm dari

leading edge (30% × 20 cm). Penampang sudu yang digunakan untuk penelitian

ini adalah airfoil dengan seri NACA 0018, sehingga dapat diketahui bahwa airfoil


12

yang digunakan berbentuk simetris (besar dan posisi chamber 0 % panjang chord)

dan tebal airfoil sebesar 2,7 cm (18 % pada posisi 30 % panjang chord). Panjang

chord dibuat sebesar 15 cm.

Gambar 2.5 Airfoil atau Aerofoil

(Sumber: https://www.researchgate.net/figure/267488491_fig5_Figure-5-Airfoil-

nomenclature-25)

Keterangan dari istilah-istilah pada Gambar 2.5 sebagai berikut:

a. Leading edge adalah titik pada bagian ujung airfoil paling depan yang

melengkung.

b. Thickness adalah besar ketebalan dari suatu airfoil.

c. Mean camber line adalah garis semu yang membagi sebuah airfoil.

d. Trailing edge adalah titik pada bagian ujung airfoil paling belakang yang

mengerucut.

e. Camber adalah jarak antara mean camber line dan chord line.

f. Chord line adalah garis yang menghubungkan antara leading edge dan

trailing edge.

g. Chord c adalah panjang total dari suatu airfoil.


https://www.researchgate.net/figure/267488491_fig5_Figure-5-Airfoil-nomenclature-25

https://www.researchgate.net/figure/267488491_fig5_Figure-5-Airfoil-nomenclature-25

13

2.4. Rumus Perhitungan

Rumus perhitungan yang digunakan untuk menghitung parameter-parameter

yang digunakan untuk menunjukan unjuk kerja dari variasi kincir angin yang

diteliti sebagai berikut:

a. Daya pada Angin

Daya yang tersedia pada angin (Pin) berbanding lurus dengan pangkat tiga

kecepatannya.

(1)

dengan keterangan sebagai berikut:

Pin : Daya yang terdapat dalam angin (watt)

: Densitas udara atau massa jenis (kg/m3)

: Swept area atau luasan frontal kincir (m2)

: Kecepatan angin (m/s)

Swept area atau luasan frontal kincir angin dapat dicari dengan mengukur

luas muka dari kincir angin yang dibuat oleh rotor kincir angin saat berputar. Di

bawah ini adalah rumus perhitungan swept area.

(2)


h : Tinggi sudu kincir angin (m)

d : Diameter kincir (m)

Intermediate Technology Development Group / ITDG (http://www.itdg.org)

mengelompokan kecepatan angin menjadi tiga kelompok :

1. Kecepatan angin rendah : < 3 m/s


14

2. Kecepatan angin sedang : 3 m/s – 4,5 m/s

3. Kecepatan angin tinggi : > 4,5 m/s

b. Daya Kincir Angin

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

angin yang melewati sudu-sudu. Rumus daya kincir angin dapat ditulis sebagai

berikut:

(3)


: Daya yang dihasilkan kincir angin (watt)

: Torsi yang dihasilkan kincir angin (Nm)

ω : Kecepatan sudut (rad/s)

Untuk menghitung Pout perlu diketahui dahulu besar nilai dari kecepatan sudut

yang dapat dihitung menggunakan rumus, yaitu :

(4)


n : Kecepatan putaran (rpm)

c. Torsi Kincir Angin

Torsi adalah sebuah gaya yang dihasilkan oleh gaya dorong kincir angin,

dimana gaya dorong ini memiliki jarak terhadap sumbu poros yang berputar

dirumuskan menjadi:

(5)


15


: Besar torsi (Nm)

: Gaya yang dihasilkan kincir angin (N)

: Panjang lengan torsi (m)

d. Tip Speed Ratio (TSR)

Kecepatan bagian terluar/ujung sudu tidak terlalu sama dengan kecepatan

angin. Perbandingan kecepatan linier ujung sudu dengan kecepatan angin biasa

disebut dengan tip speed ratio (TSR) yang dapat dihitung dengan rumus

perhitungan di bawah ini:

(6)


TSR : Tip Speed Ratio

ω : Kecepatan sudut (rad/s)

r : Jari-jari rotor kincir angin (m)

v : Kecepatan angina (m/s)

e. Koefisien Daya

Koefisien daya (power coefficient / Cp), digunakan untuk menggantikan

istilah efisiensi atau untuk kerja. Koefisien daya adalah bilangan tak berdimensi

yang menunjukan perbandingan antara daya yang tersedia dengan daya yang

dihasilkan oleh sistem kincir angin. Perhitungan koefisien daya dirumuskan

sebagai berikut:


16

(7)


Cp : Koefisien daya kincir angin

P out : Daya yang dihasilkan kincir angin (watt)

Pin : Daya yang terdapat pada angin (watt)

Koefisien daya untuk tiap jenis kincir angin harganya berbeda dan harganya

berubah-ubah sesuai dengan TSR-nya. Harga Cp maksimum yang mungkin secara

teoritis adalah 0,593 atau 59,3 % yang biasa disebut dengan Bezt Limit.


17

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Objek Penelitian

Objek yang akan diteliti adalah kincir angin model giromill yang memiliki

dua tingkat dengan enam buah sudu airfoil NACA 0018. Panjang chord airfoil

sebesar 15 cm. Setiap tingkat terdapat tiga buah sudu yang peletakannya terbagi

pada enam titik berdasarkan satu per enam lingkaran. Tinggi kincir angin tanpa

besi poros 1 m dan diameter titik sudu pada 0,75 m. Pada Gambar 3.1

digambarkan skematik dari kincir angin yang akan digunakan untuk penelitian.

Gambar 3.1 Skematik kincir angin giromill dua tingkat dengan NACA 0018

Penampang sudu yang digunakan untuk penelitian ini adalah airfoil dengan

seri NACA 0018, sehingga dapat diketahui bahwa airfoil yang digunakan

berbentuk simetris (besar dan posisi chamber 0 % panjang chord) dan tebal airfoil

sebesar 2,7 cm (18 % pada posisi 30 % panjang chord). Panjang chord dibuat


18

sebesar 15 cm. Skematik bentuk dari penampang sudu airfoil NACA 0018

digambarkan pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Skematik airfoil NACA 0018 dengan panjang chord 15 cm

3.2. Diagram Alur Penelitian

Alur pengerjaan penelitian model kincir angin tipe giromill enam sudu airfoil

NACA 0018 dua tingkat ditampilkan dalam bentuk gambar diagram alir yang

dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Diagram alur penelitian

Mulai

Perancangan kincir angin giromill

dua tingkat dengan sudu airfoil NACA 0018

Persiapan alat dan bahan untuk kincir angin

Pembuatan kincir angin

Pengujian Kincir angin

Pengambilan data kincir angin

Pengolahan data, analisis data, dan pembahasan

Selesai

Tidak Baik


19

3.3. Variasi Penelitian

Penelitian akan dilakukan dengan tiga variasi sudut kemiringan sudu yang

akan dijabarkan di bawah ini:

a. Variasi Sudut Kemiringan Sudu

Tabel 3.1 Variasi sudut kemiringan sudu

Variasi Keterangan

1 Sudut kemiringan sudu sebesar 0o dari garis tegak lurus

dengan poros kincir angin.





b. Variasi Pembebanan

Memberi beban terhadap putaran kincir angin menggunakan alat mekanisme

pembebanan. Pembebanan diberikan secara bertahap. Batas pembebanan jika

kincir angin berhenti berputar.

3.4. Peralatan dan Bahan Penelitian

a. Bahan Kincir Angin

Bahan yang dibutuhkan untuk pembuatan komponen kincir angin dalam

penelitian sebagai berikut:

1. Papan Kayu Bekas Palet (Jati Belanda)


20

Papan kayu ini akan dibentuk dan digunakan sebagai penampang dari bentuk

sudu. Ketebalan yang dibutuhkan sebesar 2 cm. Bahan ini dipilih karena

kekerasan dan beratnya cukup.

2. Pipa Stainless Steel 0,8 mm

Pipa ini digunakan sebagai penyangga dan rangka dari papan kayu

penampang sudu. Menggunakan bahan stainless steel dikarenakan bahan ini

kuat. Setiap sudu membutuhkan satu buah pipa sepanjang 47 cm.

3. Pipa Aluminium 0,8 mm

Pipa ini digunakan sebagai tambahan penyangga dan rangka dari papan kayu

penampang sudu selain dari pipa stainless steel. Bahan aluminium dipilih

karena memiliki beban yang ringan. Setiap sudu membutuhkan satu buah pipa

sepanjang 47 cm.

4. Lem Kayu/Besi

Lem digunakan untuk merekatkan pipa stainless steel dan pipa aluminium

dengan penampang airfoil agar tidak berubah posisi atau bentuk.

5. Seng Lembaran 0,3mm

Seng lembaran digunakan untuk menutup rangka sudu atau sebagai selimut

dari sudu kincir angin.

6. Paku

Paku digunakan untuk mengikat seng lembaran pada rangka sudu kincir

angin.

7. Isolasi


21

Penggunaan isolasi untuk merekatkan seng lembaran yang membentuk

rongga pada bagian belakang sudu.

8. Rail Alumunium

Rail ini digunakan sebagai mounting antara sudu dan papan hub. Bahan ini

biasa digunakan sebagai rail pintu etalase kaca. Setiap sudu membutuhkan 2

potong rail aluminium sepanjang 12,5 cm.

9. Sekrup

Sekrup digunakan sebagai pengikat rail aluminium dengan sudu kincir angin.

10. Mur, Baut, dan Ring

Bahan ini digunakan sebagai pengikat rail alumunium dengan papan hub.

Selain itu juga digunakan sebagai pengikat mounting poros dengan papan

hub.

11. Papan Kayu Triplek

Kayu triplek akan dibentuk sebagai papan hub kincir angin. Bahan ini dipilih

karena mudah dibentuk/dipotong.

12. Pipa Besi 3 cm

Pipa ini digunakan sebagai poros dari kincir angin. Bahan besi dipilih agar

dapat dilakukan proses penyambungan dengan las.

13. Besi Strip

Besi ini digunakan sebagai mounting hub yang akan dilas pada poros kincir

angin.

14. Socket Sock Paralon PVC


22

Bahan ini digunakan untuk menambah diameter dari pipa poros agar dapat

dipasang dan dikunci pada bearing stand kincir angin poros vertikal.

b. Peralatan Pendukung Penelitian

Peralatan yang digunakan untuk penelitian ini mencakup alat pembuatan dan

pengujian kincir angin. Peralatan pembuatan kincir angin yang diperlukan

meliputi: alat tulis, jigsaw, mesin gerinda tangan dan duduk, mesin bor tangan dan

duduk, palu, gunting seng, obeng, las listrik, mesin bubut, dan kunci pas.

Peralatan yang digunakan untuk pengujian kincir angin yang digunakan

sebagai berikut:

1. Stand Kincir Angin Poros Vertikal

Alat ini digunakan sebagai tempat berdirinya atau dipasangnya kincir angin

untuk melakukan pengujian. Poros dari kincir angin diletakan dan dikunci

pada bantalan (bearing) agar mudah berputar.

Gambar 3.4 Stand kincir angin poros vertikal


23

2. Kunci L dan Kunci Pas

Kunci L diperlukan untuk mengendurkan dan mengencangkan baut pengunci

poros kincir angin yang terdapat pada bantalan (bearing) stan kincir angin.

Sedangkan kunci pas (ukuran 10) digunakan untuk melepas mur dan baut

kincir angin saat merubah sudut kemiringan sudu.

3. Anemometer

Sebuah alat untuk mengukur kecepatan angin. Anemometer akan diletakan

diantara blower dan kincir angin, tepat didepan kincir angin. Maka akan

diketahui kecepatan angin yang akan diterima oleh kincir angin.

Gambar 3.5 Anemometer

4. Tachometer

Tachometer digunakan untuk mengukur kecepatan putaran dari sebuah objek

yang berputar. Pengukuran kecepatan putaran diambil pada bagian poros

objek.


24

Gambar 3.6 Tachometer

5. Neraca Pegas

Alat untuk mengukur gaya pembebanan. Alat ini akan dihubungan dengan

lengan torsi yang ter dapat pada komponen pembebanan kincir angin.

Gambar 3.7 Neraca pegas

6. Blower

Sebuah mesin atau alat yang digunakan untuk menggerakan udara untuk

menghasilkan angin untuk menguji kincir angin. blower terhubung dengan

inverter untuk mengatur kecepatan angin yang dihasilkan blower.


25

3.5. Proses Pembuatan Kincir Angin

Tahap-tahap pengerjaan yang dilakukan dalam pembuatan kincir angin

giromill untuk penelitian ini sebagai berikut:

a. Membuat pola penampang sudu airfoil NACA 0018 dengan chord 15 cm

seperti Gambar 3.2 pada papan kayu jati Belanda. Papan kayu dipotong sesuai

pola sebanyak 18 buah. Melubangi penampang sudu dengan diameter 8 mm

pada jarak ¼ dan 5/8 panjang chord dari ujung depan penampang sudu.

Gambar 3.8 Penampang sudu airfoil NACA 0018 dengan chord 15 cm

b. Memotong pipa stainless steel dan aluminium, masing-masing sepanjang 47

cm sebanyak 6 buah. Memasang pipa stainless steel pada lubang bagian

depan penampang sudu dan pipa aluminium pada lubang bagian belakang.

c. Penampang sudu diletakan pada kedua ujung pipa dan setengah panjang pipa.

Memastikan setiap penampang sudu dengan setiap pipa tegak lurus. Setelah

rangka sudu selesai dibuat, kemudian memberi lem cepat kering atau lem

jenis dengan tingkat rekatan tinggi pada lubang penampang sudu agar

posisinya tidak berubah saat pemasangan selimut sudu.


26

Gambar 3.9 Rangka sudu dengan penampang airfoil NACA 0018

d. Memotong lembaran seng talang dengan lebar 47 cm dan panjang melebihi

keliling dari pola airfoil NACA 0018. Melipat seng selebar 1 cm pada sisi

lebar potongan seng. Meletakan rangka sudu dengan bagian belakang pada

bagian dalam lipatan seng, kemudian seng dipaku dengan rangka pada bagian

kayu penampang sampai menyelimuti seluruh rangka sudu. Memotong

kelebihan panjang seng sesuai ujung belakang sudu. Memberikan isolasi

secara memanjang pada ujung potongan kelebihan seng agar tidak ada lubang

rongga pada sudu. Mengulangi tahap ini hingga menghasilkan 6 sudu.

e. Memotong rail aluminium sebanyak 12 buah dengan panjang 12,5 cm. Setiap

mounting aluminium dibuat 2 lubang untuk sekrup. Membuat 2 lubang baut

dekat ujung dan bagian tengah untuk 6 buah mounting dan 1 lubang baut

hanya pada bagian tengah untuk sisa mounting yang belum dilubangi.

Memasukan baut pada lubang mounting, kemudian memasang mounting

dengan sekrup pada bagian tengah dari penampang ujung sudu. Setiap sudu

dipasang 1 buah mounting aluminium dengan 2 lubang baut dan 1 buah

mounting aluminium dengan 1 lubang baut.


27

Gambar 3.10 Mounting aluminium dengan 1 lubang baut

f. Memotong papan triplek menjadi 1 buah lingkaran berdiameter 80 cm (pola

hub 1), 4 buah lingkarang berdiameter 40 cm (pola hub 2), dan 6 buah persegi

panjang dengan segitiga pada salah satu ujungnya dengan panjang 40 cm dan

lebar 20 cm (pola hub 3). Untuk pola hub 1 dan 2 dilubangi bagian tengah

dengan ukuran diameter 3 cm.

Gambar 3.11 (a) Pola hub 1; (b) Pola hub 2; dan (c) Pola hub 3

g. Menyatukan 3 buah pola hub 3 menjadi pola palang tiga. Memberi lem pada

sisi pola hub 3 yang saling menempel, kemudian menyatukan pola hub 2 pada

bagian atas dan bawah pola palang 3 untuk membuat lubang tengah dengan

diameter 3 cm dan lubang baut sebagai penguat hub. Memasang baut, ring,


28

dan mur kemudian dikencangkan. Mengulangi tahap ini hingga menghasilkan

2 buah hub berbentuk palang tiga.

Gambar 3.12 Pola hub palang 3

h. Membuat lubang untuk memasang sudu pada ketiga hub dengan jarak

diameter 75 cm. Lubang untuk memasang sudu ini dibuat agar sudu dapat

diposisikan miring dengan sudut kemiringan sebesar 0o, 5o, dan 10o tegak

lurus titik poros.

Gambar 3.13 Lubang untuk memposisikan kemiringan sudu

i. Memotong besi strip sebanyak 6 buah dengan panjang 10 cm. Membuat

bentuk melingkar kedalam pada ujung besi strip yang telah dipotong,

kemudian mengelas besi strip pada pipa besi poros sebagai mounting hub


29

bagian atas dan tengah. Mounting hub bagian bawah mengguakan socket pipa

pvc dengan lubang baut sebagai pengunci hub agar tidak turun.

j. Memotong kemudian membubut socket pipa pvc sebanyak 2 buah dengan

ukuran diameter luar masing-masing 38 cm dan 37 cm. Ukuran diameter

dalam sekitar 3 cm.

k. Merakit keseluruhan komponen kincir angin agar siap digunakan untuk

penelitian.

3.6. Parameter yang Diukur

a. Kecepatan angin,

b. Kecepatan putar rotor kincir angin,

c. Gaya pengimbang.

3.7. Langkah Pengambilan Data Penelitian

Pengambilan data dilakukan di Laboratorium Konversi Energi milik

Universitas Sanata Dharma denga skematik pengujian seperti pada Gambar 3.13.

Gambar 3.14 Skematik pengujian


30

a. Mempersiapkan kincir angin yang telah dibuat dan peralatan yang menunjang

pengambilan data penelitian.

b. Memasang kincir angin pada porosnya dengan dikencangkan menggunakan

baut pada bantalan (bearing) stand kincir angin. Anemometer dipasang tepat

di depan muka kincir angin yang berhadapan dengan blower.

c. Menghubungkan poros mekanisme pembebanan dan poros kincir angin

menggunakan kopling. Menambahkan timbangan pada mekanisme

pembebanan dengan posisi vertikal. Mengatur jarak antara blower dan kincir

angin.

d. Memulai penelitian dengan menyalakan blower. Kemudian mengatur

kecepatan angin yang dihasilkan blower dengan inverter. Kemudian tunggu

sesaat sampai hembusan angin dari blower dan putaran kincir steady.

e. Mencatat data yang terukur pada tachometer, anemometer, dan neraca pegas.

f. Menambahkan beban pada mekanisme pembebanan. Kemudian lakukan

kembali langkah e.

g. Menambahkan beban secara bertahap pada mekanisme pembebanan. Setiap

penambahan beban, lakukan kembali langkah e.

h. Matikan blower jika kincir berhenti berputar karena pembebanan.

i. Merubah kemiringan sudut sudu dengan variasi sudut kemiringan sudu

berikutnya.

j. Kemudian ulangi kembali langkah d - j (setelah mengulangi langkah h untuk

variasi sudut kemiringan sudu yang terakhir atau kelima, maka pengujian

kincir angin telah selesai, diteruskan ke langkah k).


31

k. Jika kelima variasi kemiringan sudut sudu kincir angin sudah didapatkan,

lepas kincir angin dari stand kincir angin poros vertikal.

l. Mematikan, melepas, dan merapikan seluruh peralatan untuk penelitian.

3.8. Parameter yang Dihitung

a. Torsi (T),

b. Kecepatan sudut (ω),

c. Daya Angin (Pin),

d. Daya Kincir (Pout),

e. Koefisien Daya (Cp),

f. Tip Speed Ratio (TSR).

3.9. Pengolahan Data

Seluruh data terukur yang didapatkan dari penelitian/pengujian kemudian

diolah. Pengolahan data dengan menghitung daya pada angin (Pin), daya yang

dihasilkan kincir (Pout), koefisien gaya (Cp), Tip Speed Ratio (TSR), dan torsi (T)

menggunakan data yang telah didapat dari pengujian/penelitian. Setelah mendapat

hasil perhitungan dibuatlah grafik hubungan antara koefisien gaya (Cp) dan Tip

Speed Ratio (TSR). Grafik dibuat sesuai perbedaan variasi sudut kemiringan sudu

dan pembebanan. Hal tersebut akan mempermudah penulis dalam

membandingkan dan menetukan karakteristik dari kelima variasi sudut

kemiringan sudu yang diteliti.


32

BAB IV

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Hasil Penilitian

Dari hasil pengujian kincir angin didapatkan data yang meliputi: kecepatan

angin yang menerpa kincir angin (v; m/s), besar beban yang diterima kincir angin

(F; newton), dan kecepatan putaran yang dihadikan kincir angin (n; rpm). Data

yang diambil menggunakan tiga variasi sudut kemiringan sudu sebesar 0o, 5o, dan

10o dengan kecepatan angin yang dihasilkan oleh blower diantara 7 – 7,5 m/s.

Pengambilan data pengujian dilakukan sebanyak tiga kali dari setiap variasi sudut

kemiringan sudu dan didapatkan sebanyak 33 data setiap variasi.

Pada sudut kemiringan sudu sebesar 0o, 5o, dan 10o, data yang dihasilkan dari

pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.1, Tabel 4.2, dan Tabel 4.3. Data hasil

pengujian pada ketiga table tersebut diolah menggunakan bantuan software

Microsoft Office Excel untuk menghitung parameter yang dibutuhkan, yaitu

meliputi: besar torsi yang diberikan (T; Nm), kecepatan sudut kincir angin (ω;

rad/s), daya yang terdapat dalam angin (Pin; watt), daya yang dihasilkan kincir

angin (Pout; watt), tip speed ratio (TSR), dan koefisien daya atau bisa disebut

effisiensi kincir angin (Cp; %).


33

Tabel 4.1 Data hasil penelitian dengan variasi sudut kemiringan sudu 0o

No Gaya Kecepatan Putaran

F (N) n (rpm)

1

0

262.67

2 267.00

3 267.00

4

0.6

245.00

5 247.00

6 248.00

7

1

238.00

8 238.67

9 240.33

10

1.5

226.33

11 225.33

12 227.67

13

2

211.67

14 221.33

15 217.33

16

2.6

202.33

17 203.67

18 203.33

19

3.1

192.33

20 192.00

21 192.67

22

3.5

180.33

23 180.00

24 176.33

25

3.7

175.67

26 174.67

27 173.00

28

3.9

169.67

29 168.00

30 169.00

31

4.1

162.00

32 154.00

33 157.00


34



F (N) n (rpm)

1

0

208.67

2 206.33

3 210.67

4

0.6

188.67

5 190.00

6 191.00

7

1

181.33

8 181.67

9 180.33

10

1.5

166.67

11 165.67

12 166.00

13

1.7

164.67

14 164.67

15 163.33

16

1.8

158.00

17 160.67

18 157.67

19

2

154.00

20 155.67

21 154.00

22

2.2

148.33

23 148.00

24 149.33

25

2.4

136.00

26 137.00

27 135.33

28

2.5

130.33

29 130.67

30 130.33

31

2.6

126.33

32 123.33

33 123.33


35



F (N) n (rpm)

1

0

237.00

2 235.00

3 233.00

4

0.3

214.00

5 220.67

6 216.33

7

0.6

210.33

8 211.00

9 209.00

10

0.8

204.33

11 204.67

12 203.00

13

1

196.33

14 196.67

15 196.67

16

1.3

189.33

17 190.67

18 188.00

19

1.5

180.00

20 182.33

21 183.33

22

1.8

174.33

23 175.00

24 174.33

25

2

170.00

26 171.00

27 170.33

28

2.2

162.33

29 162.00

30 162.67

31

2.6

140.67

32 139.00

33 139.00


36

4.2. Pengolahan Data

Pengolahan data dilakukan dengan memasukan data hasil pengujian kedalam

rumus-rumus perhitungan. Pengolahan data secara tertulis dijabarkan di bawah ini

dengan contoh perhitungan menggunakan data hasil pengujian pada Table 4.2

pada baris 30. Data tersebut meliputi ; kecepatan angin (v) 7,31 m/s, gaya beban

(F) 2,5 newton, dan kecepatan putar (n) 130,33 rpm.

a. Torsi

Besar torsi yang dihasilkan oleh kincir angin dapat dicari dengan rumus

perhitungan pada Persamaan 5 (Bab 2). Berdasar data yang diperoleh, besar nilai

gaya beban (F) sebesar 2,5 newton dan panjang lengan torsi (l) sebesar 0,2 meter,

maka besar nilai torsi dapat diketahui pada perhitungan di bawah ini:

T =

=

=

Jadi, berdasarkan data hasil perhitungan, maka besar nilai torsi yang

diperoleh sebesar 0.5 Nm.

b. Kecepatan sudut

Kecepatan sudut dihitung lebih dahulu, karena akan digunakan untuk

menghitung besar nilai dari daya yang dihasilkan oleh kincir angin menggunakan

Persamaan 4 (Bab 2). Berdasar data yang diperoleh besar nilai kecepatan putaran

kincir angin sebesar (n) 130,33 rpm, maka besar nilai kecepatan sudu dapat

diketahui pada perhitungan di bawah ini:


37

ω =

=

=

Jadi, berdasarkan data hasil perhitungan, maka besar nilai kecepatan sudut

yang diperoleh sebesar 13,65 rad/s.

c. Daya Angin (Pin)

Besar daya yang terdapat pada angin dapat dicari dengan rumus perhitungan

pada Persamaan 1 (Bab 2). Berdasar data yang diperoleh besar nilai massa jenis

udara (ρ) sebesar 1.18 kg/m3 dan kecepatan angin (v) sebesar 7,31 m/s. Untuk

besar nilai swept area (A) dihitung menggunakan Persamaan 2 (Bab 2) dengan

perhitungan dibawah ini:

A =

=

=

Besar nilai daya yang tedapat pada angin dapat diketahui pada perhitungan di

bawah ini:

Pin =

=


38

=

Jadi, berdasarkan data hasil perhitungan, maka besar nilai daya yang tedapat

pada angin diperoleh sebesar 172,85 watt.

d. Daya Kincir (Pout)

Besar daya yang dihasilkan kincir angin dapat dicari dengan rumus

perhitungan pada persamaan 3 (Bab 2). Berdasar perhitungan pertama dan kedua

diperoleh besar nilai torsi (T) sebesar 0,5 Nm dan kecepatan sudut (ω) sebesar

13,65 rad/s, maka besar nilai daya yang dihasilkan kincir angin dapat diketahui

pada perhitungan di bawah ini:

Pout =

=

=

Jadi, berdasarkan data hasil perhitungan, maka besar nilai daya yang

dihasilkan kincir angin diperoleh sebesar 6,82 watt.

e. Tip Speed Ratio (TSR)

Besar tip speed ratio dapat dicari dengan rumus perhitungan pada

persamaan 6 (Bab 2). Berdasar data dan perhitungan kedua diperoleh besar nilai

kecepatan sudut (ω) sebesar 13,65 rad/s, jari-jari rotor kincir angin (r) sebesar

0,375 m (d = 0,75 m), dan kecepatan angin (v) 7,31 m/s, maka besar nilai tip

speed ratio dapat diketahui pada perhitungan di bawah ini:

TSR =


39

=

=

Jadi, berdasarkan data hasil perhitungan, maka besar nilai tip speed ratio

diperoleh sebesar 0,70.

f. Koefisien Daya

Besar koefisien daya (Cp) dapat dicari dengan rumus perhitungan pada

persamaan 7 (Bab 2). Berdasar perhitungan ketiga dan keempat diperoleh besar

nilai daya yang dihasilkan kincir angin (Pout) sebesar 6,82 watt dan daya yang

terdapat dalam angin (Pin) sebesar 172,85 watt, maka besar nilai koefisien daya

dapat diketahui pada perhitungan di bawah ini:

Cp =

=

=

Jadi, berdasarkan data hasil perhitungan, maka besar nilai koefisien daya

diperoleh sebesar 3,95 %.

4.3. Hasil Pengolahan Data

Setelah pengolahan data yang dilakukan pada data hasil penelitian dengan

contoh perhitungan Subbab di atas, diperoleh parameter-parameter yang

ditampilkan dalam Tabel 4.4, Tabel 4.5, dan Tabel 4.6.


40

Tabel 4.4 Hasil pengolahan data dengan variasi sudut kemiringan sudu 0o

Torsi Kecepatan sudut Daya angin Daya kincir Tip Speed Ratio Koef. Daya

T (Nm) ω (rad/s) P in (watt) P out (watt) TSR C p (%)

1 0.00 27.51 164.48 0.00 1.43 0.00

2 0.00 27.96 164.48 0.00 1.46 0.00

3 0.00 27.96 164.48 0.00 1.46 0.00

4 0.12 25.66 164.48 3.08 1.34 1.87

5 0.12 25.87 164.48 3.10 1.35 1.89

6 0.12 25.97 164.48 3.12 1.35 1.89

7 0.20 24.92 164.48 4.98 1.30 3.03

8 0.20 24.99 164.48 5.00 1.30 3.04

9 0.20 25.17 164.48 5.03 1.31 3.06

10 0.30 23.70 164.48 7.11 1.24 4.32

11 0.30 23.60 164.48 7.08 1.23 4.30

12 0.30 23.84 164.48 7.15 1.24 4.35

13 0.40 22.17 164.48 8.87 1.16 5.39

14 0.40 23.18 164.48 9.27 1.21 5.64

15 0.40 22.76 164.48 9.10 1.19 5.53

16 0.52 21.19 164.48 11.02 1.11 6.70

17 0.52 21.33 164.48 11.09 1.11 6.74

18 0.52 21.29 164.48 11.07 1.11 6.73

19 0.62 20.14 164.48 12.49 1.05 7.59

20 0.62 20.11 164.48 12.47 1.05 7.58

21 0.62 20.18 164.48 12.51 1.05 7.61

22 0.70 18.88 164.48 13.22 0.98 8.04

23 0.70 18.85 164.48 13.19 0.98 8.02

24 0.70 18.47 164.48 12.93 0.96 7.86

25 0.74 18.40 164.48 13.61 0.96 8.28

26 0.74 18.29 164.48 13.54 0.95 8.23

27 0.74 18.12 164.48 13.41 0.94 8.15

28 0.78 17.77 164.48 13.86 0.93 8.43

29 0.78 17.59 164.48 13.72 0.92 8.34

30 0.78 17.70 164.48 13.80 0.92 8.39

31 0.82 16.96 164.48 13.91 0.88 8.46

32 0.82 16.13 164.48 13.22 0.84 8.04

33 0.82 16.44 164.48 13.48 0.86 8.20

No


41




1 0.00 21.85 172.85 0.00 1.12 0.00

2 0.00 21.61 172.85 0.00 1.11 0.00

3 0.00 22.06 172.85 0.00 1.13 0.00

4 0.12 19.76 172.85 2.37 1.01 1.37

5 0.12 19.90 172.85 2.39 1.02 1.38

6 0.12 20.00 172.85 2.40 1.03 1.39

7 0.20 18.99 172.85 3.80 0.97 2.20

8 0.20 19.02 172.85 3.80 0.98 2.20

9 0.20 18.88 172.85 3.78 0.97 2.19

10 0.30 17.45 172.85 5.24 0.90 3.03

11 0.30 17.35 172.85 5.20 0.89 3.01

12 0.30 17.38 172.85 5.22 0.89 3.02

13 0.34 17.24 172.85 5.86 0.88 3.39

14 0.34 17.24 172.85 5.86 0.88 3.39

15 0.34 17.10 172.85 5.82 0.88 3.36

16 0.36 16.55 172.85 5.96 0.85 3.45

17 0.36 16.82 172.85 6.06 0.86 3.50

18 0.36 16.51 172.85 5.94 0.85 3.44

19 0.40 16.13 172.85 6.45 0.83 3.73

20 0.40 16.30 172.85 6.52 0.84 3.77

21 0.40 16.13 172.85 6.45 0.83 3.73

22 0.44 15.53 172.85 6.83 0.80 3.95

23 0.44 15.50 172.85 6.82 0.80 3.95

24 0.44 15.64 172.85 6.88 0.80 3.98

25 0.48 14.24 172.85 6.84 0.73 3.95

26 0.48 14.35 172.85 6.89 0.74 3.98

27 0.48 14.17 172.85 6.80 0.73 3.94

28 0.50 13.65 172.85 6.82 0.70 3.95

29 0.50 13.68 172.85 6.84 0.70 3.96

30 0.50 13.65 172.85 6.82 0.70 3.95

31 0.52 13.23 172.85 6.88 0.68 3.98

32 0.52 12.92 172.85 6.72 0.66 3.89

33 0.52 12.92 172.85 6.72 0.66 3.89

No


42




1 0.00 24.82 154.39 0.00 1.32 0.00

2 0.00 24.61 154.39 0.00 1.31 0.00

3 0.00 24.40 154.39 0.00 1.30 0.00

4 0.06 22.41 154.39 1.34 1.19 0.87

5 0.06 23.11 154.39 1.39 1.23 0.90

6 0.06 22.65 154.39 1.36 1.21 0.88

7 0.12 22.03 154.39 2.64 1.17 1.71

8 0.12 22.10 154.39 2.65 1.18 1.72

9 0.12 21.89 154.39 2.63 1.17 1.70

10 0.16 21.40 154.39 3.42 1.14 2.22

11 0.16 21.43 154.39 3.43 1.14 2.22

12 0.16 21.26 154.39 3.40 1.13 2.20

13 0.20 20.56 154.39 4.11 1.10 2.66

14 0.20 20.59 154.39 4.12 1.10 2.67

15 0.20 20.59 154.39 4.12 1.10 2.67

16 0.26 19.83 154.39 5.16 1.06 3.34

17 0.26 19.97 154.39 5.19 1.06 3.36

18 0.26 19.69 154.39 5.12 1.05 3.32

19 0.30 18.85 154.39 5.65 1.00 3.66

20 0.30 19.09 154.39 5.73 1.02 3.71

21 0.30 19.20 154.39 5.76 1.02 3.73

22 0.36 18.26 154.39 6.57 0.97 4.26

23 0.36 18.33 154.39 6.60 0.98 4.27

24 0.36 18.26 154.39 6.57 0.97 4.26

25 0.40 17.80 154.39 7.12 0.95 4.61

26 0.40 17.91 154.39 7.16 0.95 4.64

27 0.40 17.84 154.39 7.13 0.95 4.62

28 0.44 17.00 154.39 7.48 0.91 4.84

29 0.44 16.96 154.39 7.46 0.90 4.83

30 0.44 17.03 154.39 7.50 0.91 4.85

31 0.52 14.73 154.39 7.66 0.78 4.96

32 0.52 14.56 154.39 7.57 0.78 4.90

33 0.52 14.56 154.39 7.57 0.78 4.90

No

4.4. Grafik Hasil Pengolahan Data

Dari data perhitungan yang telah diperoleh pada Tabel 4.4, Tabel 4.5, dan

Tabel 4.6, disederhanakan dengan gambar grafik untuk melihat hubungan antara

besar nilai torsi dengan kecepatan putaran dan grafik hubungan antara koefisien

daya dengan tip speed ratio dari setiap variasi kemiringan sudut sudu.


43

a. Grafik Kincir Angin Variasi Kemiringan Sudu 0o

Berdasarkan hasil pengolahan data penelitian kincir angin giromill dengan

variasi kemiringan sudut sudu sebesar 0o yang ditampilkan pada Tabel 4.4, maka

dapat digunakan untuk menggambar grafik hubungan antara torsi (T) dengan

kecepatan putaran poros kincir (n) pada Gambar 4.1 dan garfik hubungan antara

tip speed ratio (TSR) dengan koefisien daya (Cp) pada Gambar 4.2.


variasi kemiringan sudu 0o

Pada penelitian kincir angin giromill dengan variasi kemiringan sudu 0o

kecepatan angin (v) rata-rata yang dihasilkan oleh blower adalah sebesar 7,19 m/s.

Kecepatan angin tersebut mampu memutar kincir angin dengan rata-rata

kecepatan putaran maksimal sebesar 265,6 rpm tanpa diberikan pembebanan dan

menghasilkan torsi maksimal sebesar 0.82 Nm pada kecepatan rata-rata putaran

kincir sebesar 157,7 rpm. Grafik hubungan antara torsi dan kecepatan putaran

poros kincir menjelaskan bahwa semakin besar nilai torsi yang dihasilkan,maka

semakin rendah kecepatan putaran poros kincir angin atau dapat disebutkan


44

bahwa hubungan torsi dengan kecepatan putaran poros kincir adalah berbanding

terbalik.


dengan variasi kemiringan sudu 0o

Persamaan kuadrat yang didapatkan dari Gambar 4.2 adalah Cp = -

21,148TSR2 + 33,84TSR – 4,9323 yang merupakan pendekatan fitur trendline.

Persamaan kuadarat ini dapat digunakan untuk mencari koefisien daya maksimal

dan tip speed ratio optimal dengan perhitungan di bawah ini:

Cp = - 21,148TSR2 + 33,84TSR – 4,9323

= 0

0 = 2(-21,148TSR) + 33,84

0 = -42,296TRS + 33,84

42,296TSR = 33,84

TSR =

TSR = 0,8


45

Cp = - 21,148TSR2 + 33,84TSR – 4,9323

= - 21,148(0,8)2 + 33,84(0,8) – 4,9323

= 8,6 %

Berdasarkan pendekatan dengan perhitungan persamaan kuadrat di atas,

koefisien daya maksimal yang didapatkan adalah sebesar 8,6 % pada tip speed

ratio optimal sebesar 0,8, sedangkan berdasarkan data yang diperoleh koefisien

daya maksimal sebesar 8,46 % pada tip speed ratio optimal sebesar 0,88.

b. Grafik Kincir Angin Variasi Kemiringan Sudu 5o









46




kecepatan putaran maksimal sebesar 208,6 rpm tanpa diberikan pembebanan dan






terbalik.



Persamaan kuadrat yang didapatkan dari Gambar 4.4 adalah Cp = -

23,695TSR2 + 33,294TSR – 7,6916 yang merupakan pendekatan fitur trendline.


47

Persamaan kuadarat ini dapat digunakan untuk mencari koefisien daya maksimal

dan tip speed ratio optimal dengan perhitungan di bawah ini:

Cp = -23,695TSR2 + 33,294TSR – 7,6916

= 0

0 = 2(-23,695TSR) + 33,294

0 = -47,39TRS + 33,294

47,39TSR = 33,294

TSR =

TSR = 0,7

Cp = -23,695TSR2 + 33,294TSR – 7,6916

= -23,695(0.7)2 + 33,294(0,7) – 7,6916

= 4,0 %





c. Grafik Kincir Angin Variasi Kemiringan Sudu 10o







48






kecepatan putaran maksimal sebesar 235 rpm tanpa diberikan pembebanan dan






terbalik.


49



Persamaan kuadrat yang didapatkan dari Gambar 4.6 adalah Cp = -13,98TSR2

+ 18,731TSR - 0,8917 yang merupakan pendekatan fitur trendline. Persamaan

kuadarat ini dapat digunakan untuk mencari koefisien daya maksimal dan tip

speed ratio optimal dengan perhitungan di bawah ini:

Cp = -13,98TSR2 + 18,731TSR - 0,8917

= 0

0 = 2(-13,98TSR) + 18,731

0 = -27,96TRS + 18,731

27,96TSR = 18,731

TSR =

TSR = 0,67

Cp = -13,98TSR2 + 18,731TSR - 0,8917

= -13,98(0,67)2 + 18,731(0,67) - 0,8917

= 5,4 %


50





4.5. Pembahasan

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui unjuk kerja terbaik dari

setiap variasi kemiringan sudu kincir angin giromill dua tingkat dengan sudu

airfoil NACA 0018 dan diameter 0,75 m, maka dilakukan perbandingan dari

grafik hubungan antara torsi dengan kecepatan putaran kincir dari setiap variasi

kemiringan sudu yang ditampilkan pada Gambar 4.7.

Pada Gambar 4.7 dapat disimpulkan bahwa kincir angin giromill yang

menggunakan sudu airfoil NACA 0018 dengan sudut kemiringan sudu sebesar 0o

menghasilkan nilai torsi yang paling besar dibandingkan dengan variasi sudut

kemiringan sudu yang lain sebesar 0,82 Nm pada kecepatan putaran kincir rata-

rata 157,7 rpm. Kincir angin giromill dengan sudut kemiringan 10o dan 5o

menghasilkan torsi yang sama sebesar 0,52 Nm, akan tetapi kecepatan putaran

kincir dengan sudut kemiringan sudu 5o lebih rendah.


51

Gambar 4.7 Grafik hubungan antara torsi dan kecepatan putaran kincir untuk

semua variasi kemiringan sudu

Perbandingan grafik hubungan antara tip speed ratio dan koefisien daya juga

dilakukan untuk memperkuat bahwa unjuk kerja dari kincir angin giromill

bersudu airfoil NACA 0018 dengan sudut kemiringan sudu 0o merupakan yang

terbaik pada penelitian ini. Grafik perbandingan tersebut ditampilkan pada

Gambar 4.8.

Gambat 4.8 Grafik hubungan antara tip speed ratio dan koefisien daya untuk

semua variasi kemiringan sudu


52

Dari Gambar 4.8 dapat disimpulkan bahwa kincir angin giromill yang

menggunakan sudu airfoil NACA 0018 dengan sudut kemiringan sudu sebesar 0o

menghasilkan koefisien daya maksimal dari data yang diperoleh dengan

persentase 8,46 % (Cp maksimal dengan pendekatan trendline sebesar 8,6 %)

dibandingkan dengan variasi sudut kemiringan sudu yang lain pada tip speed ratio

optimal dengan nilai 0,88.


53

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Dari pengujian kincir angin giromill enam sudu airfoil NACA 0018 dua

tingkat dengan lima variasi sudut kemiringan sudu diperoleh kesimpulan sebagai

berikut:

a. Telah berhasil dibuat model kincir angin tipe giromill enam sudu airfoil

NACA 0018 dua tingkat berdiameter 0,75 m dengan tinggi 1 m dengan tiga

variasi sudut kemiringan sudu sebesar 0o, 5o, dan 10o dan sudah digunakan

dalam penelitian.

b. Variasi sudut kemiringan sudu kincir angin model giromill enam sudu airfoil

NACA 0018 dua tingkat sebesar 0o, 5o, dan 10o menghasilkan data yang

sudah diolah dalam penelitian ini.

c. Pada variasi sudut kemiringan sudu 0o dari data hasil penelitian yang

diperoleh dapat diketahui koefisien daya maksimal 8,46 % pada tip speed

ratio optimal sebesar 0,88. Pada variasi sudut kemiringan sudu 5o dari data

hasil penelitian yang diperoleh dapat diketahui koefisien daya maksimal 3,98

% pada tip speed ratio optimal sebesar 0,68. Pada variasi sudut kemiringan

sudu 10o dari data hasil penelitian yang diperoleh dapat diketahui koefisien

daya maksimal 4,96 % pada tip speed ratio optimal sebesar 0,78.

d. Unjuk kerja kincir angin terbaik adalah kincir angin giromill enam buah sudu

airfoil NACA 0018 dua tingkat dengan sudut kemiringan sudu 0o pada

kecepatan angin rata-rata (v) 7,19 m/s didapatkan koefisien daya sebesar (Cp)

8,46 % pada tip speed ratio sebesar (TSR) 0,88.


54

5.2. Saran

Beberapa saran peneliti setelah melakukan penelitian ini untuk penelitian

berikutnya, sebagai berikut:

1. Meneliti model kincir angin ini dengan variasi serupa untuk jumlah sudu atau

jumlah tingkat yang lebih banyak atau sedikit.

2. Meneliti model kincir angin dengan variasi serupa untuk bentuk sudu yang

berbeda.

3. Saat pembuatan sudu dengan bentuk airfoil, usahakan untuk selimut dari sudu

terpaku atau ditambah lem agar tidak mengelupas, berhati-hati saat

pemasangan selimut sudu agar tidak terjadi lekukan yang tidak diinginkan,

dan tutup ujung selimut sudu dengan lem atau isolasi tipis agar tidak terjadi

rongga.


55

DAFTAR PUSTAKA

Deca, V.T. 2016. Unjuk Kerja Kincir Angin Giromill dengan Sudu NACA 0015

dan Panjang Chord 12 cm. Skripsi, Program Studi Teknik Mesin, Fakultas

Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

Nugroho, A.B.P. 2013. Unjuk Kerja Kincir Angin Jenis Wepower Sudu Pipa PVC

dengan Variasi Kemiringan Sudu. Skripsi, Program Studi Teknik Mesin,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

Rines. 2015. Bahan Ajar Rekayasa Energi Angin. Teknik Mesin, Universitas

Sanata Dharma, Yogyakarta.

Siregar, I.H. 2014. Komparasi Kinerja Turbin Angin Sumbu Vertikal Darrieus

Tipe-H dengan Bilah Profil NACA 0018 dengan dan Tanpa Wind

Deflector. Artikel Jurnal, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik,

Universitas Negeri Surabaya.

Sukamto. 2012. Karakteristik Turbin Angin Vertikal Axis Profil NACA 0018

dengan 3 Blade Berbantuan Guide vane. Artikel Jurnal, S1 Pend. Teknik

Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya.


UNJUK KERJA MODEL KINCIR ANGIN TIPE GIROMILL DUA … · viii ABSTRACT The demand of the electrical...

Documents

Transcript of UNJUK KERJA MODEL KINCIR ANGIN TIPE GIROMILL DUA … · viii ABSTRACT The demand of the electrical...