BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Pengertian Angin Angin adalah udara yang bergerak akibat adanya perbedaan tekanan udara
dengan arah aliran angin dari tempat yang memiliki tekanan tinggi ke tempat yang bertekanan rendah atau dari daerah yang memiliki suhu atau temperatur rendah ke wilayah bersuhu tinggi. 2.2
Proses Terjadi Angin Angin memiliki hubungan yang erat dengan sinar matahari karena daerah
yang terkena banyak paparan sinar matahari akan memiliki suhu yang lebih tinggi serta tekanan udara yang lebih rendah dari daerah lain di sekitarnya sehingga menyebabkan terjadinya aliran udara. Angin juga dapat disebabkan oleh pergerakan benda sehingga mendorong udara di sekitarnya untuk bergerak ke tempat lain. Angin buatan dapat dibuat dengan menggunakan berbagai alat mulai dari yang sederhana hingga yang rumit. Secara sederhana angin dapat kita ciptakan sendiri dengan menggunakan telapak tangan, kipas sate, koran, majalah, dan lain sebagainya dengan cara dikibaskan. Sedangkan secara rumit angin dapat kita buat dengan kipas angin listrik, pengering tangan, hair dryer, pompa ban, dan lain sebagainya. Secara alami kita bisa menggunakan mulut, hidung, dan sebagainya untuk menciptakan angin.
II-1
II-2
2.3
Tenaga Angin
Teknologi tenaga angin, sumber energi paling cepat berkembang di dunia.
Namun dibutuhkan analisa desain dan pemikiran yang kompleks antara bahan,
desain aerodinamika dan perhitungan struktur. Tenaga ditransfer melalui sudu
baling-baling, yang merupakan fungsi variable kecepatan, lalu ke generator.
1. Tenaga Angin saat ini
Perkembangan teknologi dalam dua dekade terakhir menghasilkan turbin
yang modular dan mudah dipasang. Saat ini sebuah turbin angin modern 100 angin
kali lebih kuat daripada turbin dua dekade yang lalu dan ladang angin saat ini menyediakan tenaga besar yang setara dengan pembangkit listrik konvensional. Pada awal tahun 2004, pemasangan tenaga angin secara global telah mencapai 40.300 MW sehingga tenaga yang dihasilkan cukup untuk memenuhi kebutuhan sekitar 19 juta rumah tangga menengah di Eropa yang berarti sama dengan mendekati 47 juta orang. Dalam 15 tahun terakhir ini, seiring meningkatnya pasar, tenaga angin memperlihatkan menurunnya biaya produksi hingga 50%. Saat ini di wilayah yang anginnya maksimum, tenaga angin mampu menyaingi PLTU batu bara, teknologi baru dan di beberapa lokasi dapat menandingi pembangkit listrik tenaga gas alam. 2. Prediksi Tenaga Angin pada tahun 2020 Selama beberapa tahun terakhir pemasangan kapasitas angin meningkat melebihi 30%. Hal tersebut membuat target untuk menjadikan tenaga angin mampu memenuhi kebutuhan energi dunia hingga 12 persen pada tahun 2020 menjadi realistis. Di saat bersamaan hal tersebut juga akan membuka kesempatan terbukanya lapangan pekerjaan hingga dua juta dan mengurangi emisi CO2 hingga 10.700 juta ton. Sumber angin dunia sangat besar dan menyebar dengan baik di semua kawasan dan negara. Menggunakan teknologi saat ini, tenaga angin diperkirakan dapat menyediakan 53.000 tenaga maintenance/jam setiap tahunnya.
II-3
2.3.1 Kelebihan Tenaga Angin
Keuntungan terpenting dari tenaga angin adalah ramah lingkungan sehingga
dapat mengurangi level emisi karbon dioksida penyebab perubahan ikilm. Tenaga
ini juga bebas dari polusi yang sering berperan dalam pembangkit listrik berbahan
bakar fosil dan nuklir. 2.4
Dasar Perhitungan Material Poros
Komponen-komponen gaya yang terjadi pada poros dapat ditunjukkan oleh
Gambar II-1.
F
F
𝑅1
1 8 𝑚𝑚
𝑅2
𝑅3
Gambar II. 1 Komponen-Komponen Gaya
a. Mencari komponen-komponen gaya 1. Menentukan komponen-komponen gaya dalam 2. Mencari momen 3. Mencari Momen inersia silinder dengan menggunakan rumus, sebagai berikut: 4
= Momen lembam luas lingkaran terhadap diameter = Konstanta keliling lingkaran dengan diameternya r
= Jari-jari poros, dengan dimensi 11,5 mm
II-4
4. Mencari tegangan maksimal yang terjadi pada poros
=
Tegangan maksimal Momen Puncak Jari-jari lingkaran arah sumbu y
Momen lembam luas lingkaran terhadap diameter 2.5
Pipa Electric Resistance Welding (ERW) Pipa Electric Resistance Welding (ERW) merupakan pipa baja hollow tidak
berkarat yang dibentuk dari lembaran logam, yang dilengkungkan sehingga penampangnya berbentuk lingkaran dan kemudian kedua sisinya disambungkan dengan pengelasan. Bahan dasar proses ini berupa skelp, merupakan lembaran logam yang panjang dan sempit dengan ketebalan tertentu hasil proses hot rolling. Berdasarkan cara penyambungan kedua sisi yang dilas, pipe welding dibagi menjadi 2 jenis yaitu Butt Welded Pipe dan Lap Welded Pipe. 2.6
Pengelasan
2.6.1 Definisi las Pengelasan adalah proses penggabungan yang menghasilkan perpaduan, atau menggabungkan bersama-sama, bahan-bahan karena pemanasan, dengan atau tanpa penerapan tekanan. Pengelasan adalah metode yang paling efisien pada penggabungan metal secara permanen. 2.6.2 Sejarah Sejak awal sampai akhir abad delapan belas, las metal tempa bersamaan dengan pemanasan dan penempaan telah ada. Penemuan las busur pada tahun 1801
II-5
oleh Sir Humphrey Davy membuka cara untuk memadukan las metal dengan suatu busur diantara dua elektroda karbon. Namun ini tidak sampai mencakup
pengembangan elektroda pada awal abad sembilan belas, yang mana las busur menghasilkan pengelasan dengan sifat mekanik yang baik.
2.6.3 Fundamental SMAW
Shielded Metal Arc Welding adalah jenis pengelasan yang paling banyak
digunakan dari berbagai proses pengelasan karena fleksibilitas dan portabilitas.
Gambar II. 2 Welding circuit
Rangkaian las terdiri dari sumber listrik yang memasok listrik arus tinggi/tegangan rendah untuk menopang busur, suatu tembaga elektroda dengan pemegang elektroda (biasa disebut “stinger”), elektroda yang sekali pakai, dan suatu work lead
dengan work clamp yang melengkapi rangkaian. Ketika
menyentuhkan elektroda ke permukaan benda kerja, tegangan menyebabkan arus untuk membentuk busur melewati celah antara ujung elektroda dan bidang kerja. Udara adalah konduktor listrik yang buruk, sehingga menawarkan jumlah resistensi yang tinggi terhadap arus aliran. Resistensi yang tinggi menghasilkan panas yang hebat yang melelehkan elektroda dan base metal untuk puddle las.
II-6
Gambar II. 3 Nomenclature pada welding
Busur/Arc membentuk kolom plasma dengan temperatur lebih dari 6000 (10.000 F) yang terdiri dari atom gas dan uap logam terionisasi dari elektroda. Kolom plasma dikelilingi oleh api bagian terluar dan dari shielding gas dari lapisan fluks elektroda. Shielding gas melindungi puddle las dari oksigen dan nitrogen di atmosfer. Oksigen dan nitrogen menghasilkan oksida dan nitrida yang dapat menyebabkan porositas pada pengelasan. 2.6.4 Keuntungan dari SMAW 1. SMAW tidak memerlukan shielding gas 2. Dapat mengelas pada jarak yang cukup jauh dari power source karena tidak memiliki feed wire dari unit. 2.6.5 Kekurangan 1. SMAW susah untuk dilakukan secara terus menerus 2. Tingkat produktifitas lebih rendah karena pengelas terhenti pada electrode yang berubah dan chip slag 2.7
Bevel Gears Gigi bevel berguna ketika arah rotasi poros yang membutuhkan perubahan.
Ini biasanya dipasang pada poros yang 90 derajat, tetapi dapat dirancang untuk
II-7
bekerja pada sudut yang lain juga. Contoh kinerja yang baik dari gigi bevel adalah mekanisme yang digunakan pada sebuah bor tangan. Ketika memutar pegangan bor
ke arah vertikal, roda gigi bevel mengubah rotasi dari chuck untuk rotasi horizontal. gigi kerucut juga bekerja untuk meningkatkan kecepatan cekaman mata bor Roda
sehingga memungkinkan untuk bor bekerja pada berbagai permukaan. Gigi-gigi pada roda gigi bevel bisa lurus, spiral atau hypoid. Jenis bevel gear 2.7.1
Gears Bevel Lurus, gigi ini memiliki permukaan pitch yang berbentuk
kerucut dan gigi lurus meruncing ke arah puncaknya. Gear bevel memiliki 4 jenis yang terdiri dari: 1. Zero Bevel Gears: Ini menyerupai roda gigi kerucut lurus gigi yang melengkung. 2. Spiral Bevel Gears Gigi melengkung pada sudut sehingga memungkinkan kontak agar dilakukan secara bertahap dan halus. 3. Gears Bevel hypoid Ini menyerupai dengan roda gigi bevel spiral yang permukaan pitchnya berada hyperboloids kerucut dan roda gigi dapat menjadi anti backlash.
II-8
Gambar II. 4 Bevel gears
Gigi-gigi spiral terlihat seperti gigi heliks: kontak dimulai di salah satu ujung
gigi dan menyebar di seluruh gigi.
Gambar II. 5 Spiral bevel gears
Pada roda gigi kerucut lurus dan spiral, poros harus tegak lurus satu sama lain, tetapi harus pada bidang yang sama. Jika untuk memperpanjang dua poros roda gigi, mereka akan berpotongan.
