PERANCANGAN KINCIR ANGIN PENGGERAK POMPA TORAK UNTUK MEMENUHI AIR BAKU PABRIK TAHU
TUGAS AKHIR Diajukan Kepada : Universitas Muhammadiyah Malang Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Starta Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh : FEBRIYA DWI CANDRA 09510104
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2014
i
POSTER
ii
iii
iv
v
vi
ABSTRAK Angin dapat digunakan sebagai sumber alternatif, karena angina merupakan materi yang sangat mudah didapat, dapat ditemui sepanjang tahun, bebas polusi, jumlahnya sangat banyak dan energy angina sampai saat ini belumbanyak dimanfaatkan sebagai energy alternatif. Salah satu alat yang digunakan untuk pemanfaatan energy angina adalah kincir angin. Perancangan ini bertujuan untuk memenuhi kebutuhan air pada industry rumah tangga, sehingga untuk mendapatkan air tidak lagi sepenuhnya tergantung pada PLN. Kincirangin yang dirancang untuk mengerakkan pompa torak dengan debit 3 liter/detik. Kincir angina sumbu horizontal dengan jumlah sudu 3. Kata Kunci : Angin, Kincir Angin, Pompa.
ABSTRACT Wind can be used as alternative sources, because of the wind is a matter that is very easy to get, can be found throughout the year, pollution free, the number of him very much and energy winds up to this moment there are not many utilized as alternative energy. One of the means that used to use wind energy is windmill. This design is intended to meet the domestic water in the industry, so to get water no longer totally dependent on PLN. A wind-mill systems designed to move thoracic pumps with debit 3 l/s. Windwill horizontal axis with the number of tablespoons vegetable 3. Keywords : Wind, Wind Turbine, Pump.
vii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah pujisyukurkehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan Rahmat dan Hidayah Nya kepada penulis sehingga dapat terselesaikan Penyusunan Skripsi dengan Judul :Perancangan Kincir Angin Penggerak Pompa Torak Untuk Memenuhi Air Baku Pabrik Tahu Penyusunan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin pada Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang. Sehingga dalam kesempatan ini disampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah banyak membantu dalam menyelesaikan data yang diperlukan. Selain itu disampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Allah SWT yang menjadi tempat berkeluh kesah. 2. Bapak dan ibuku tersayang yang telah membimbingku, memberi dorongan serta doanya selama ini. 3. Bapak Muhajir Effendy, M.AP., selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Malang. 4. Bapak Ir.Sudarman, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang. 5. Bapak Ir.Daryono, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang. 6. Bapak Ir. Sudarman, MT selaku Dosen Pembimbing I yang dengan penuh kesabaran telah banyak meluangkan waktu beliau, dan banyak memberikan
viii
petunjuk, arahan serta bimbingan pada penulisan skripsi sehingga skripsi ini dapat terwujud. 7. Bapak Ir. Ali Mokhtar, MT selaku Dosen Pembimbing II yang dengan penuh kesabaran telah banyak meluangkan waktu beliau, dan banyak memberikan petunjuk, arahan serta bimbingan pada penulisan skripsi sehingga skripsi ini dapat terwujud. 8. Dosen penguji skripsi, yang memberikan masukan, kritik dan wawasan baru tentang yang belum penulis sepenuhnya pahami selama ini. 9. Dosen wali dan dosen-dosen pengajar selama dibangku kuliah yang telah memberikan pengetahuan serta wawasan kepada penulis. 10. Saudara-saudaraku ,Mbak Ika yang telah memberikan semangatnya selama ini. 11. Terima kasih buat keluarga besar SIN-C yang memberi dorongan, semangat, bantuan, dampingikudan dukungan serta doanya setiap hari tiada henti sampai skripsi ini selesai, kalian penyemangatku. 12. Saudara-saudarakusemua yang tidakbisapenulissebutkansatu-satu yang telah member motivasidandorongansehinggadapatterselesaikannyaskripsiini. 13. Sahabat-sahabatsejatiku di manapun kalian berada. 14. Bapakdanibugurukumulaidari TK sampaidengan SMK. 15. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu dan telah berupaya penuh selama inidalam memberikan bantuan dan dukungannya. Akhirnya, semoga Allah SWT menerima dan membalas atas semua budi baik sertajasa-jasa yang telah diberikan dengan balasan yang setimpal dan mudahmudahan skripsi ini bermanfaat bagi semua pembaca, Amin.
ix
x
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i POSTER .......................................................................................................... ii LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iii LEMBAR ASISTENSI PEMBIMBING I .................................................... iv LEMBAR ASISTENSI PEMBIMBING II .................................................. v LEMBAR SURAT PERNYATAAN ............................................................. vi ABSTRAK ..................................................................................................... vii KATA PENGANTAR .................................................................................... viii DAFTAR ISI ................................................................................................... xi DAFTAR TABEL ......................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiv BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah .......................................................................... 2 1.3 Tujuan............................................................................................. 3 1.4 Manfaat Perancangan ..................................................................... 3 1.5 Batasan Masalah ............................................................................. 3 BAB II LANDASAN TEORI ........................................................................ 4 2.1 Pompa ............................................................................................. 4 2.1.1 Klasifikasi Pompa ....................................................................... 4 2.1.2 Cara Kerja Pompa ...................................................................... 5 2.1.3 Perhitungan Kapasitas Pompa Torak .......................................... 6 2.2 Konsep Dasar Angin ...................................................................... 10 2.3 Karakteristik Angin ........................................................................ 10 2.3.1 Kekuatan Angin ........................................................................... 10 2.3.2 Arah Angin .................................................................................. 14 2.4 Kerugian Yang Ditimbulkan Oleh Angin ...................................... 16 2.4.1 Turbulensi Angin......................................................................... 16 2.4.2 Gesekan Angin ............................................................................ 16 2.4.3 Angin Ribut HujanLebat ............................................................ 16 2.4.4 Tiupan Debu Dan Kotoran .......................................................... 16
xi
2.5 Energi Angin Sebagai Energi Terbarukan...................................... 16 2.6 Potensi Energi Angin di Indonesia ................................................. 17 2.7 Turbin Angin .................................................................................. 18 2.8 Konversi Energi Angin................................................................... 19 2.9 Jenis Turbin Angin ......................................................................... 21 2.9.1 Berdasarkan Arah Sumbu Angin................................................. 21 2.9.2 Berdasarkan Kapasitas Pembangkit Listriknya ........................... 25 2.10 Prinsip – prinsip Tenaga Angin .................................................... 27 2.10.1 Daya Angin Total ...................................................................... 27 2.11 Sub SistemTurbinAngin ............................................................... 28 2.11.1 Tower ........................................................................................ 28 2.11.2 Rotor ......................................................................................... 28 2.11.3 Tail ............................................................................................ 28 2.11.4 Transmisi ................................................................................... 29
BAB III METODOLOGI .............................................................................. 30 3.1 Prosedur Perancangan .................................................................... 30 3.2 Daftar Persyaratan (Requrement List) ............................................ 34
BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ...................................... 36 4.1 Perhitungan Daya Pompa ............................................................... 36 4.2 Merancang Kincir Angin ................................................................ 40 4.2.1 Pemilihan Jenis Bilah Sudu ......................................................... 40 4.2.2 Ratio Kecepan Ujung .................................................................. 41 4.2.3 Desain Geometri Bilah Sudu ....................................................... 42
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 46 5.1 Kesimpulan..................................................................................... 46 5.2 Saran ............................................................................................... 46
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tabel Skala Beaufort ........................................................................ 11 Tabel 2.2 Tabel Pengelompokkan potensi energi, pemanfaatan, dan lokasi potensial……..………………………………………………………………..18 Tabel 2.3 Tabel Syarat –Syarat dan Kondisi Angin......................................... 20 Tabel3.1 Tabel Spesifikasi Desain ................................................................... 34 Tabel4.1 Tabel Harga Geometri Sudu-sudu..................................................... 43 Tabel4.2 Tabel harga yc dan yt ........................................................................ 44 Tabel 4.6 Tabel Harga bagian atas (xu,yu) dan bagian bawah (xl,yl)....................45
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar2.1 Pompa Torak Kerja Tunggal ......................................................... 6 Gambar2.2 Pompa Torak Kerja Ganda ............................................................ 8 Gambar2.3 Arah Petunjuk Mata Angin ........................................................... 14 Gambar2.4 Jenis Kincir Angin Sumbu Horizontal .......................................... 23 Gambar2.5 Jenis Kincir Angin Sumbu Vertikal .............................................. 25 Gambar3.1Diagarm Alir Perancangan Menurut Pahl and Beitz. ..................... 33 Gambar4.1 Pompa Torak Dan Saluran Isap ..................................................... 38 Gambar4.2 Konstruks iGeometri airfoil NACA .............................................. 43
xiv
Daftar Pustaka El-Wakil, M. M, 1984, “Powerplant Technology”, Mc-Graw Hill Book Company, Chapt. 14, Pages 589 – 626. Jansen, W.A.M., Smulders, 1977. Rotor Design for Horizontal Axis Windmills, SWD Eindhoven. Piggott, Hugh, 2008, Wind Turbine Blade Design, CAT wind course March 2008, Lecture 8 Sudarman, 1999, Geometri Bilah sudu Plat Lengkung 7% pada Pembangkitan Daya Kincir Angin 1200 Watt, Disain Teoritis, PPS-UI, Jakarta. -------- 2004 1.8 metre Diameter Wind Turbine Blades and Generator, Warlock Engineering http://id.wikipedia.org/wiki/Tenaga_angin
xv
