BAB IV PERANCANGAN DAN PERHITUNGAN SUDU KINCIR ANGIN VERTIKAL DARRIEUS TIPE-H

BAB IV PERANCANGAN DAN PERHITUNGAN SUDU KINCIR ANGIN VERTIKAL DARRIEUS TIPE-H Dalam proses perancangan dan pembuatan kincir angin vertical ini, telah ditentukan poros dan blade yang digunakan sesuai dengan dimensi desain. 4.1. Menentukan Dimensi Kincir Angin Sebelum melakukan pendesainan kincir angin, dimensi kincir angin harus di tetapkan terlebih dahulu, untuk mempermudah pendesainan, sepesifikasi turbin di dapat dari http://saiampower.en.alibaba.com dan merubah dimensinya, spesifikasi dimensi bisa dilihat pada tabel (4.1)

27

http://digilib.mercubuana.ac.id/

28

TABEL 4.1 SPESIFIKASI PRODUK AWAL Spesifikasi produk dari saiampower.en.alibaba.com Rotor Rotor diameter

1200 mm

Swept area

1.68 m2

Blade

5 pcs reinforced fiber glass

Blade length

1400mm

Dari tabel spesifikasi produk awal, dilakukan modifikasi dari ukurannya untuk memutar generator 300 watt dengan perhitungan perencanaan sebagai berikut. 4.2. Perhitungan Pembuatan Sudu Turbin angin 4.2.1 Perhitungan Luasan Sudu turbin Diketahui: P = 300 Watt V = 6,6 m/s ( melalui pengukuran di lokasi) n = 35 rpm (asumsi) Daya pada turbin : P = Cpr . 0,5 . 𝜌A𝑣 3

Progam Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana


29

4.2.2 Menentukan Tip Speed Ratio (Tsr) Diketahui : D = 1,5 m n = 35 rpm (asumsi) v = 6,6 m/s ( hasil pengukuran di lokasi) Menghitung Tip Speed Ratio ( λ ); λ= λ=

πDn 60v π x 1,5 x 35 60 x 6,6

λ = 0,41 4.2.3 Menentukan Rotor Torque Coeficient (Cqr)

Gambar 4.1 Koefisien Rotor Dari Beberapa Turbin Angin Sumber : http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAAgSjIAI-12.jpg (27 Desember 2014)



30

Dari gambar hubungan koefisien rotor dari beberapa turbin angin didapat untuk sudu turbin jenis Darrieus Tipe-H pada daerah A, karena daerah A merupakan varian sudu tipe multiblade. Jika : λ1 =2 maka Cq1 = 0,065. Jadi jika λ2 == 0,41, maka : Cq2 =

Cq2 =

λ1

x 0,065

λ2 2

0,41

x 0,065

Cq2 = 0,31 4.2.4 Menentukan Rotor Power Coeficient (Cpr) Diketahui: λ = 0,41 Cq = 0,31 maka : Cpr = λ x Cqr Cpr = 0,41 x 0,31 Cpr = 0,12 Dari hasil perhitungan diatas maka dapat ditentukan luasan pada sudu turbin: 1

P = 𝐶𝑝𝑟 𝜌𝑉 3 𝐴 2

A= A=

2𝑃 𝐶𝑝𝑟 𝜌 𝑉 3 2 𝑥 300 0,12 𝑥 1,15 𝑥 6,63

= 15,12 m2



31

Dengan didapatkannya luas penampang 6 buah sudu (A) sebesar 15,12 m2, karena penulis ingin menggunakan 5 buah sudu, dengan 5 buah sudu maka dapat diperoleh dimensi sudu sebagai berikut: a. Luas Selimut tabung Diketahui: Tinggi Sudu (L)

= 1,2 meter

Jumlah sudu

= 5 buah

Luas 1 buah sudu =

15,12

A=6

1

d =

2𝐴

d =

2

5

= 3,024 m2

𝜋𝑑𝐿

6𝜋𝐿 2 𝑥 15,12 6 𝜋 𝑥 1,2

d = 1,33 meter ≈ 1,5 meter Jadi dimensi jenis turbin angin Darrieus tipe-H ini dengan dimensi D x L yaitu 1,5 meter x 1,2 meter. b. Luas Panjang Lengan Dengan panjang lengan 75 cm + LPL = 75 cm +

1 2

1 2

d

x 133 cm = 141,5 cm= 1,415 meter,

Dengan begitu luasan yang didapat adalah sebagai berikut : L=Pxl



32

L = 1,415 x 1,2 L = 1,698 m2

c. Ratio Perbandingan Luas 𝐴1

Ratio perbandingan Luas = 𝐴2 Ratio perbandingan Luas =

3,024 1,698

Ratio perbandingan Luas = 1,78. Dari perhitungan perencanaan, maka dapat dilihat hasil spesifikasi yang ditentukan untuk memutar generator 300 watt pada tabel 4.2 . TABEL 4.2 SPESIFIKASI PRODUK DESAIN

Spesifikasi produk Rotor Rotor diameter

1500 mm

Blade

5 pcs plat galvanis

Blade length

1200 mm

Untuk menunjang terangkainya sudu turbin angin vertical ini dibutuhkan elemen- elemen mesin pendukung, maka dapat direncanakan dengan perhitungan berikut ini. Progam Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana


33

4.2.5 Perhitungan Pemilihan Poros. Sebagai penopang sudu dan lengan sudu, poros direncanakan mampu menahan beban yang di hasilkan elemen mesin tersebut, maka dilakukan perhitungan perencanaan dengan matang. Mencari diameter poros : Diketahui: Perhitungan poros untuk daya sebesar 300 watt, putaran poros turbin 35 rpm, dengan factor koreksi 2,0. Bahan yang diambil diasumsikan menggunakan baja batang St 60. Dapat dihitung: P = 300 watt

= 0,3 kw

n

= 35 rpm ( asumsi )

fc (Faktor koreksi) = 2,0 Baja St 60

= 60 kg/mm2

Daya rencana : Pd = fc P Pd = 2,0 x 0,3 Pd = 0,6



34

Maka dapat ditentukan Torsinya, T = 9,74 x 105

𝑃𝑑

T = 9,74 x 105

0,6

𝑛

35

T = 1670 kgmm Tegangan Tarik yang diizinkan : Untuk material St 60, 𝜎𝑏 = 60 kg/mm2 ; Sf1 = 6,0; Sf2 = 2,0

τa = 𝑆𝑓

𝜎𝑏

1

𝑥 𝑆𝑓2

60

τa = 6,0 𝑥 2,0 τa = 5 kg/mm2 Mencari Diameter poros : Cb = 2,0 (karena kemungkinan terjadi beban lentur) Kt = 1,5 (sedikit tumbukan atau kejutan) 5,1

ds = (

𝜏𝑎

1

𝐾𝑡 𝐶𝑏 𝑇)3 1

ds = ( 5 𝑥1,5𝑥2,0𝑥1670)3 5,1

ds = 17 mm



35

Jadi untuk diameter poros yang digunakan adalah 17 mm. Karena dipasaran ditemukan poros dalam ukuran Ø19 mm, maka dipilih poros dengan Ø19 mm, dan akan disesuaikan. 4.2.6 Pemilihan Bantalan Poros. Berdasarkan perhitungan poros didapat data ; ds

= 17 mm = 0,66 inch

mrotor turbin = 29.5 kg (eksperimen) = 65,03 lb

Dengan umur rancangan perkiraan 15000 jam dan poros berputar pada 35 rpm, maka didapat fn = 0.98 dan fL = 3.0

Gambar 4.2 Faktor umur dan kecepatan untuk bantalan bola dan bantalan rol Sumber: ( Robert L. Mott : 574)



36

Poros berputar 35 rpm dan diharapkan berputar selama 15000 jam, maka menghasilkan : Ld

= (h) (rpm) (60 min/h)

Ld

= (15000jam) (35rpm) (60min/jam)

Ld

= 3.15 x 107 putaran

Kemudian dapat dihitung nilai beban dinamis, dengan nilai k =3 untuk bantalan bola. C

= Pd (Ld/106)1/k

C

= (65.03 lb) (3.15 x 107/106)1/3 = 206.92 lb

Memastikan nilai C, dapat dihitung kembali; C

= Pd x fL/fN

C

= (65.03 lb) (3/0.98) = 199.07 lb

Nilai tersebut sebanding dengan nilai yang didapat sebelumnya sebesar 206.92 lb. Berdasarkan perhitungan poros, diameter yang sesuai untuk poros dapat ditentukan dari tabel 2.2 , yaitu dengan nomer 6203 dengan rincian sebagai berikut : (D) Diameter dalam bantalan

: 0.6693 in

(D) Diameter luar bantalan

: 1.5748 in

(b) Lebar bantalan

: 0.4724 in

(r) Jari bantalan

: 0.0024 in



37

(C) Kapasitas nominal dinamis spesifik

: 1660 lb

(Co) Kapasitas nominal statis

: 1010 lb

Dilihat dari tabel 4.3 diambil T/Co = 0.17, dan nilai e = 0,30. TABEL 4.3 FAKTOR RADIAL DAN AKSIAL UNTUK BANTALAN BOLA ALUR DALAM BARIS TUNGGAL

Maka dapat ditentukan T/R = 175 (asumsi) / 35 = 23,5, karena T/R > e, dapat ditentukan nilai Y = 1.31 dengan interpolasi nilai T/Co = 0,17 . kemudian ditentukan nilai ekuivalennya. P = VX R + Y T P = (1) (0.56) (35) + (1.31) (175) = 248.25 lb C = P fL/fn C = (248.25) (3)/(0.98) = 761.78 lb Pada tabel menunjukan Co = 460 kg = 1010 lb, dan nilai Co = 750 kg = 1660 lb maka bantalan nomor 6203 memenuhi syarat.

4.3. Mendesain kincir angin vertikal Darrieus tipe-h Dimensi kincir angin telah ditetapkan, dan elemen mesin yang akan dipilihpun sudah direncanakan, selanjutnya dilakukan tahap pendesainan untuk mempermudah dalam tahap perancangan. Proses pendesainan menggunakan aplikasi 3D Solidwork,



38

desain disesuaikan dengan ukuran yang telah direncakan yang kemudian di buat gambar 2 dimensi sebagai gambar penuntun proses pengerjaan. 4.4. Pendesainan Gambar Kerja Tahap pendesainan merupakan tahapan sebelum melakukan proses pembuatan turbin angin, tahap ini dibuat sebagai contoh hasil jadi dalam bentuk 3 dimensi. Langkah pertama yang dilakukan adalah mendesain sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan. 4.4.1. Mendesain Komponen Turbin Angin Vertikal Darrieus Tipe-H Turbin angin memiliki bagian penting agar fungsinya sesuai dengan harapan, bagian bagian itu didesain terlebih dahulu, bagian- bagian yang didesain adalah, poros, sudu/ blade turbin angin, kaki turbin angin, lengan blade, rumah bantalan, dan hub. 4.4.1.1. Mendesain Gambar Kerja Bagian Poros Gambar kerja bagian poros digambar sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan, seperti pada gambar (4.3).

Gambar 4.3 Desain Poros dengan dimensi. Progam Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana


39

4.4.1.2. Mendesain Gambar Kerja Bagian Sudu Gambar kerja bagian sudu digambar sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan, seperti pada gambar (4.4). Blade digambar untuk mengetahui radius mal yang digunakan untuk menekuk sudu dan tulangan sudu.

Gambar 4.4 Desain sudu dengan dimensi.

4.4.1.3. Mendesain Gambar Kerja Bagian Lengan Sudu Gambar kerja bagian lengan sudu digambar sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan, seperti pada gambar (4.5). Lengan sudu digambar sesuai dengan jarak yang telah ditentukan agar mendapatkan diameter kincir angin sesuai spesifikasi.



40

Gambar 4.5 Desain Lengan Sudu dengan dimensi. 4.4.1.4. Mendesain Gambar Kerja Bagian Kaki Turbin Gambar kerja bagian kaki turbin digambar sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan, seperti pada gambar (4.6). Kaki turbin digambar dengan menyesuaikan bentuk kaki, agar tetap kokoh berdiri ketika komponen turbin terpasang. Bagian tengah kaki turbin dibgian bawah diberikan ring dengan diameter dalam 19 mm, agar poros dapat masuk dan bantalan tertahan dibawah.



41

Gambar 4.6 Desain Kaki turbin dengan dimensi. 4.4.1.5. Mendesain Gambar Kerja Bagian HUB Gambar kerja bagian HUB digambar sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan, seperti pada gambar (4.7). HUB digambar sesuai dengan dimensi yang telah ditentukan agar lubang baut presisi untuk memasang blade di HUB.



42

Gambar 4.7 Desain HUB dengan dimensi. Proses desain yang telah selesai dibuat tersebut sebagai acuan ukuran dalam proses perancangan, agar alat yang dibuat berfungsi dengan baik.

4.5. Proses Perancangan Proses perancangan dan pembuatan dilakukan di Agung Teknik Abadi, dengan proses dan tahapan seperti berikut : 4.5.1.Proses Pembuatan Dalam proses pembuatan dilakukan sebaik mungkin agar prototype yang dibuat dapat fungsikan dengan baik dan dapat diuji coba kemampuannya, berikut adalah prosesnya.



43

4.5.1.1. Peralatan dan Bahan Dalam pembuatan kincir angin vertikal ini dibutuhkan peralatan serta bahan yang sesuai dengan dimensi dalam pendesainan, untuk menunjang baiknya dalam pembuatan. 4.5.1.1.1. Peralatan Yang Digunakan Alat bantu yang digunakan dalam proses pembuatan yaitu: 1. Mesin bubut dan perlengkapannya 2. Mesin milling 3. Mesin bor 4. Mesin gurinda 5. Palu 6. Besi mal 7. Vernir caliper 8. Mistar 9. Gergaji besi 10. Kinci ring- pas 11. Kunci shock 12. Tang a. Tang snap-ring b. Tang rivet



44

c. Tang kombinasi 13. Amplas 14. Cat semprot 4.5.1.1.2. Bahan yang akan di dikerjakan Bahan yang akan dikerjakan dalam proses pembuatan yaitu: 1. Besi pejal Ø19 mm x 1500 mm, 1 pcs. 2. Pelat galvanis dengan ukuran 120 mm x 300mm, 5 pcs 3. Besi pelat dengan ukuran 128 mm x 35 mm, 10 pcs 4. Besi pelat strip dengan ukuran 300 mm x 25 mm, 15 pcs 5. Pipa hollow dengan Øin : 35 mm, Øout : 37.5 mm, panjang 1000 mm, 3 pcs. 6. Pipa hollow dengan Øin : 35 mm, Øout : 37.5 mm, panjang 500 mm, 1 pcs. 7. Besi piringan dengan Øin : 16 mm, Øout : 15.5 mm, tebal 5 mm. 8. Snap-ring 9. Bearing (bantalan poros) 10. Mur M16, 2 pcs. 11. Mur M6, 30 pcs. 12. Baut M6, 20 pcs dengan ring pegas dan ring biasa 13. Ring dengan Øin : 19 mm, Øout : 35 mm, untuk penahan bearing dibagian bawah pipa rumah bearing. 14. Rivet.



45

4.5.2

Langkah pembuatan

4.5.2.1 Pengerjaan bagian rangka atau kaki kincir angin. 1. Bentuk kaki kincir yang akan dibuat. Kaki atau rangka yang dibuat sekuat mungkin, yaitu dengan besi pipa hollow Øin : 35 mm, Øout : 37.5 mm dengan panjang 1000 mm, jumlahnya 3 pcs, dan pipa hollow dengan Øin : 35 mm, Øout : 37.5 mm dengan panjang 500 mm jumlahnya 1 pcs. Pipa bagian tengah ini bawahnya dimasukkan ring Øin : 19 mm, Øout : 35 mm

Gambar 4.8 Kaki Turbin 2. Langkah pekerjaan a.

Menyiapkan alat- alat yang akan digunakan, seperti gergaji besi, gurinda dan las oxyasetelin.



46

b.

Memotong pipa hollow sesuai dengan ukuran yang sudah ditentukan, yaitu penyangga poros dan rumah bearing, tingginya sesuai dengan dimensi yang telah ditentukan.

c.

Pipa bagian tengah, dimasukkan ring Øin : 19 mm, Øout : 35 mm lalu dilakukan pengelasan dengan las listrik.

d.

Menghaluskan bekas potongan dengan gurinda untuk hasil yang lebih halus.

e.

Mengelas bagian kaki dengan rumah bearing, disesuaikan agar dapat berdiri dengan baik.

4.5.2.2 Komponen Utama 1. Poros Poros seperti yang dapat dilihat pada gambar (4.2) merupakan bagian yang berfungsi sebagai poros utama, sekaligus komponen tempat lengan blade berada. Komponen ini didapat langsung ditempat penjualan besi bekas namun agar dimensinya sesuai dan pas dengan diameter bearing, maka dilakukan proses pembubutan. Besi profil bulat sebagai poros kincir ini diragum dimesin bubut, setelah terpasang mesin bubut dinyalakan dengan putaran rendah, kemudian diatur titik center-nya. Selanjutnya adalah memasang pahat, lalu besi profil bulat tersebut di bubut memanjang untuk dikurangi diameternya, sesuai dengan diameter bagian dalam bearing dan dibuat got (selokan) untuk penempatan snap-ring sebagai penahan bearing agar tidak turun.



47

Gambar 4.9 Poros 2. Blade Blade pada rancangan ini dapat dilihat pada gambar (4.4), adalah komponen kincir angin yang berfungsi untuk menangkap angin dan merubah energi kinetik menjadi energy mekanik. Untuk blade materialnya menggunakan pelat galvanis yang dipotong berdasarkan dimensi perancangan yang telah dibuat. Dalam pembuatannya, blade ini dibentuk dengan pelat strip yang telah dipotong menjadi tiga, dimal di besi bulat dan diketok menggunakan palu agar terbentuk menjadi radius 2500 mm. Kemudian plat strip dan pelat galvanis dibor sesuai ukuran paku rivet pada bagian atas, bawah dan tengah. Untuk bagian tengah atas tulang blade diletakkan baut m6 yang ditengahnya telah dbuat rongga, bagian drat baut menghadap keatas, kemudian kepala baut dilas di tulang blade.



48

Gambar 4.9 Sudu (Blade) 3. Lengan blade Dalam pembuatan lengan blade, besi pelat dipotong lalu dibengkokan bagian ujung-ujungnya untuk lubang baut sebagai pengikat ke hub dan pengatur sudut di bagian blade. Bagian yang dibengkokan untuk ke hub dibor dua lubang, sedangkan bagian yang menempel di

blade dibor satu lubang. Lengan ini

jumlahnya ada 10 buah.



49

Gambar 4.11 Lengan Sudu (Blade) 4. Hub Hub adalah piringan atau plat besi berbentuk bulat yang sisinya dibuat lubang untuk baut pengikat yang menghubungkan lengan dengan blade dan meneruskan ke blade. Hub dididapat dalam bentuk piringan langsung, maka dalam proses pembuatannya hanya dilakukan pengeboran lubang baut untuk engikat lengan sebanyak 10 lubang. 5. Bantalan (Bearing) Bantalan yang digunakan berjumlah 2 buah, untuk bantalan poros sudu (Blade) dan bantalan poros roda gigi.



50

4.6

Proses Perakitan (Assembly) Setelah proses pendesainan dan pembuatan selesai, penulis melakukan proses

perakitan, proses assembly adalah proses penggabungan komponen- komponen mesin dan bahan yang telah dibuat menjadi satu kesatuan sesuai dengan urutan yang telah ditentukan agar menjadi sebuah alat yang dapat digunakan berdasarkan perencanaan dan desain yang telah di buat. 4.6.1. Alat Bantu yang Digunakan 1. Kunci ring-pas 10 dan 24 2. Kunci T 10 3. Palu atau alat pemukul 4. Perlengkapan cat Perancangan dibuat dengan sistem bongkar pasang, sehingga memudahkan untuk dibawa- bawa. 4.6.1.2 Langkah- langkah perakitan Langkah perakitan kincir angin vertikal tipe-h ini yaitu sebagai berikut. 1. Penyiapan alat bantu dan bahan yang akan digunakan 2. Memasang bearing di poros bagian bawah dan tengah poros. 3. Memasang snap-ring dibagian atas dan bawah bearing, agar bearing tidak merosot. Progam Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana


51

4. Memasang poros ke dalam pipa penempatan poros di bagian kaki kincir, di palu perlahan agar bantalan dapat masuk kedalam dan kencang. 5. Memasang pelat piringan ke poros bagian atas, dan memasukan mur untuk dikencangkan, mur diletakkan dibagian bawah dan atas piringan dikencangkan dengan kunci pas 24. 6. Memasang lengan blade di piringan dengan cara dibaut dibagian ujung lengan dan piringan, dipasang mur dan ring pegas di bagian bawah lengan blade, dan ring biasa di antara lengan bagian atas dengan kepala baut. 7. Memasang blade pada lengan blade, baut yang telah las dibagian tengah atas maupun bawah, dimasukkan ke dalam lubang lengan blade, masukkan mur kemudian dikencangkan menggunakan kunci pas 10.



52

Gambar 4.12 Kincir angin yang telah dirakit 4.7

Alat Pendukung Dalam Pengambilan Data

4.7.1.Kipas Angin Kipas angin ini berfungsi sebagai simulator angin untuk menghembuskan angin agar kincir angin dapat berputar, dengan kecepatan angin konstan. Kipas ini memiliki 3 varian speed.



53

Gambar 4.13 Kipas angin 4.7.2. Anemometer Anemometer berfungsi untuk mengetahui kecepatan angin yang dihembuskan oleh kipas angin, dengan alat ini dapat diketahui kecepatan angin dari hembusan kincir angin sebagai simualator.

Gambar 4.14 Anemometer



54

4.7.3. Tachometer Tachometer merupakan alat ukur putaran atau rotasi yang berfungsi untuk mengetahui putaran kincir angin dengan tambahan isolasi kertas pada benda berputar yang akan diukur.

Gambar 4.15 Tachometer 4.8

Variabel yang Diukur Variabel yang diukur dalam pengujian ini adalah : 1. Kecepatan angin (v) 2. Putaran kincir atau poros (n) 3. Beban dari angin (m)

4.9

Proses Pengujian Untuk mendapatkan data, maka dilakukan pengujian terhadap kemampuan kincir

angin yang telah dirancang. Dengan cara sebagai berikut:



55

4.9.1 Tahap Pengujian Berikut ini adalah tahap pengujian kincir angin vertikal tipe-h: 1. Menyiapkan peralatan pengujian. 2. Menata tempat pengujian, untuk peletakan kipas angin (simulator) dan hasil perancangan kincir angin vertikal tipe-h. 3. Merakit kincir angin dengan memasang seluruh komponen yang selesai dibuat, dan mengencangkan baut serta mur agar pengujian berjalan dengan lancar. 4. Menempelkan isolasi kertas di poros bagian bawah sebagai media pembaca laser dari tachometer. Isolasi kertas gunanya sebagai pembeda warna 5. Menyalakan kipas angin (simulator) di speed nomer 1. Kemudian menyalakan anemometer untuk mengukur kecepatan angin konstan di speed nomer 1, kemudian dicatat kecepatannya. 6. Mengukur putaran poros yang telah ditempel isolasi kertas dengan tachometer, putaran konstan yang terlihat kemudian dicatat. 7. Point nomer 5 dan 6 diulang kembali namun menggunakan speed nomer 2, dan speed nomer 3, karena menggunakan 3 varian kecepatan angin. 8. Untuk mendapatkan massa angin dilakukan pengujian dengan menyangkutkan neraca digital ke lengan blade, dari putaran kincir



56

saat tertahan oleh neraca digital, akan didapatkan massa dari angin sesuai dengan varian kecepatan angin yang dipilih. 4.9.2. Data Pengujian Kincir Angin Vertikal Tipe-H Dari hasil pengujian diperoleh data dari pengambilan data putaran kincir pada kincir angin. Pengujian dilakukan dengan kecepatan angin konstan, ada 3 variasi kecepatan angin yaitu 1,7 m/s, 2,5 m/s, dan 5,2 m/s, dengan sudut tangkap 5°, 15°, 25°, 35°, dan 45° pada sudu kincir angin. Data pengujian dapat dilihat pada table 4.3. TABEL 4.3 DATA HASIL PENGUJIAN KINCIR ANGIN. Sudut 5°

Sudut 15°

Sudut 25°

Sudut 35°

Sudut 45°

V

V

V

V

V

n

n

n

n

n

(m/s) (rpm) (m/s) (rpm) (m/s) (rpm) (m/s) (rpm) (m/s) (rpm) 1.7

7,6

1.7

11.1

1.7

11

1.7

10.9

1.7

10.9

2.5

12.5

2.5

12.4

2.5

12.9

2.5

13.2

2.5

13.2

5.2

25.2

5.2

18.1

5.2

18.5

5.2

18

5.2

17.1

Sumber : Hasil Pengujian, dan analisa. Dari data hasil pengujian didapatkan nilai rpm tertinggi dari 3 variasi kecepatan angin, dengan sudut tangkap 5°, dengan kecepatan angin 5,2 m/s, yaitu 25,2 rpm. Rekomendasi dari desain adalah memasang sudu pada sudut 15°, karena dengan kecepatan angin 1,7 m/s, mampu menghasilkan putaran poros sebesar 11,1 rpm.



57

4.10 Pengolahan Data dan Perhitungan 4.10.1. Perhitungan Torsi Pada perhitungan torsi ini dapat dirumuskan sebagai berikut : T=r.F Dimana : T = torsi (Nm) r = jarak lengan ke poros atau jari – jari kincir (m) F = gaya yang dihasilkan kincir angin (N) Dalam perhitungan torsi diambil contoh dari tabel 4.3 sudut 5° , dengan kecepatan angin 5.2 m/s Dari data diperoleh gaya (F) 4,44 kg (eksperimen) dikonversikan menjadi newton : 43,56 N, jarak lengan keporos 0,75 m, maka besarnya torsi adalah : T=r.F T = 0,75 . 43,56 T = 32,67 Nm Maka torsi yang di dapat dari putaran angin 5,2 m/s sebesar 32,67 Nm, dengan putaran poros sebesar 25,2 rpm.



58

4.11. Pembahasan Setelah pengujian sudu kincir angin didapat data kecepatan putar kincir angin, maka didapatkan data untuk menghitung torsi (Nm), kemudian dengan hasil pengujian tersebut dapat dilihat bila mengacu ke spesifikasi generator 300 watt pada tabel 4.4.

TABEL 4.4 DATA SPESIFIKASI GENERATOR AC 300 WATT. Generator AC 300 watt low rpm Rated Power

300 watt

Rated rotate speed

790 - 840 rpm

Startup wind

2,0 m/s

Sumber: (http://www.aliexpress.com/item/300watt-300-watt-Low-RPM-samll-windgenerator-for-wind-solar-system/513220806.html) Dari data tabel diatas, diperlukan kecepatan putar sebesar 790-840 rpm agar mampu menggerakan generator 300 watt. Maka diperlukan gearbox sebagai transmisi peningkat kecepatan putaran poros kincir angin, untuk mendapatkan rasio gearbox yang cocok diperlukan perhitungan rasio gearbox.



59

Berdasarkan pengujian, kecepatan angin yang didapat adalah 5,2 m/s, dan putaran yang didapat 25,2 rpm, maka dapat dihitung factor pendekatan rasio roda gigi yang diperlukan. Diketahui : n2

: 790- 840 rpm

diambil nilai putaran = 820 rpm. n1

: 25,2 rpm

maka, i =

𝑛2 𝑛1

dimana: i

: rasio kecepatan

n2

: kecepatan akhir

n1

: kecepatan awal

i=

820 25,2

i = 32,54≈ 33 rpm Dengan begitu didapat factor pendekatan rasio kecepatan roda gigi yang tepat , 1: 33. Yang berarti dengan putaran poros 25,2 rpm dikalikan 33, maka didapat putaran poros sebesar 820 rpm.



BAB IV PERANCANGAN DAN PERHITUNGAN SUDU KINCIR ANGIN VERTIKAL DARRIEUS TIPE-H

Recommend Documents