PERANCANGAN TOWER KNOCK DOWN SISTEM TIGA KAKI
TUGAS AKHIR Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Sebagai Salah Satu Persyaratan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S-1) Teknik Mesin
Disusun Oleh: VERY SABTA PUTRA NIM. 05510077
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2012
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb Segala Puji kami Panjatkan Kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan Rahmat dan HidayahNya, sehingga penelitian ini dapat memperoleh Gelar Strata Satu (S1) Teknik Mesin dengan melaksanakan skripsi yang berjudul “ Perancangan tower knock down sistem tiga kaki”. Perancangan ini tidak dapat terwujud tanpa bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu perancang pada kesempatan ini mengucapkan banyak terima kasih kepada: 1.
Bapak DR. Muhajir Effendy.MAP selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Malang
2.
Bapak Ir. Mulyono,MT, selaku ketua jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang
3.
Bapak Ir. Trihono S,MT, selaku dosen pembimbing I, terima kasih atas bimbingan, semangat, kesabaran yang telah diberikan selama pengerjaan tugas akhir ini dengan selesai
4.
Bapak Nur Subekhi,ST,MT, selaku dosen pembimbing II, terima kasih atas segalanya selama memberikan bimbingannya sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan tepat waktu.
5.
Orang tua yang selalu memberikan motovasi dan doanya dalam penyelesaian tugas akhir ini.
6.
Teman 2005, 2007, 2006 seperjuangan yang telah banyak membantu dalam proses penyelesaian tugas ahir ini. iv
7.
Teman Black Crow 49B yang selalu memberikan semangat untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
8.
EOP yang selalu memberikan dukungan moral dan doa. Perancang menyadari bahwa dalam penulisan rancangan ini masih banyak
kesalahan dan kekurangan, untuk itu perancang berharap kritik dan saran demi tercapainya karya ilmiah yang lebih baik. Perancanng berharap penelitian ini berguna bagi semua pihak serta peneliti berikutnya sebagai pedoman dan petunjuk dalam penelitian di masa yang akan datang. Wassalamu’alaikum Wr.Wb
Malang, Juli 2012
Penulis
Very Sabta Putra
v
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL........................................................................................... ii LEMBAR PENGESAHAN................................................................................ iii KATA PENGANTAR.......................................................................................... iv DAFTAR ISI........................................................................................................ v DAFTAR GAMBAR.......................................................................................... viii DAFTAR TABEL................................................................................................ ix ABSTRAKSI........................................................................................................ x
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang .......................................................................
1
1.2
Rumusan Masalah..................................................................
2
1.3
Tujuan ..................................................................................
3
1.4
Manfaat Penulisan .................................................................
3
1.5
Batasan Masalah ....................................................................
4
TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Pengertian Umum Tower Turbin Angin .................................
5
2.2
Jenis-Jenis Tower Turbin Angin ............................................
6
2.3
Bahan Tower Turbin Angin .....................................................
8
2.4
Tinggi Tower Terhadap Kecepatan Angin ..............................
8
2.4.1
Kecepatan Angin………………………………………… 10
2.4.2
Kekuatan Angin…………………………………………. 10
2.4.3
Konversi Energi Angin………………………………….. 11
2.4.4
Daya Angin Total………………………………………... 14
2.5
Turbin Angin ......................................................................... 16
2.5.1 Turbin Angin Sumbu Horizontal ...................................... 16 2.5.2 Turbin Angin SUmbu Vertikal ......................................... 17
2.6
Berdasarkan Kapasitas Pembangkitan Listriknya ................... 18
2.7
Pemilihan Komponen ............................................................ 20
2.7.1 Pemilihan Tower………………………………………….. 22 2.7.2 Pipa ................................................................................... 23 2.7.3 Baut Dan Mur…………………………………………….. 24 2.7.4 Sel Surya………………………………………………….. 24 2.7.5 Lampu LED ..................................................................... . 28
BAB III
KONSEP PERANCANGAN 3.1
Gambar Umum ……………………………………………… 30
3.2
Konsep Desain…………........................................................
3.3
Perancangan Tower Knock Down Sistem Tiga Kaki ................ 33
3.4
Perumusan Desain Tower ...................................................... 34
3.5
Komponen Tiang Tower…………………………………….. 34
32
3.5.1 Plat Segitiga Penguat……………………………………… 35 3.5.2 Plat Flange ......................................................................... 36 3.5.3 Bantalan.............................................................................. 36 3.6
Pemilihan Turbin Angin ........................................................ 37
3.7
Pemilihan Sel Surya…………………………………………. 38
3.8 Pemilihan Lampu……………………………………………. 40 3.9
Pemilihan Generator…………………………………………. 41
3.10 Evaluasi Perancangan………………………………………... 42 3.11 Penetapan Konsep…………………………………………. ... 43 3.12 Pemilihan Konsep Terbaik…………………………………... 43 3.13 Pemilihan Komponen………………………………………… 43 3.14 Penilaian Kebutuhan…………………………………………. 43 3.15 Diagram Alir Proses Pembuatan…………………………….. 44
BAB IV
PERANCANGAN DAN ANALISA TOWER 4.1
Data Perencanaan Analisa dan Pembuatan…………………… 45
4.2
Gaya Angin Yang Bekerja Pada Tumpuan…………………… 46
4.3
Perancangan Pipa Penumpu Rooftop………………………… 49
4.4
Perancangan Sambungan baut pada pipa tower…………….. 53
4.5
Pengaruh Tekanan Angin Dengan Program Bantuan Komputer…………………………………………… 55
4.6
Spesifikasi Desain……………………………………………. 58
4.7
PROSES PEMBUATAN TOWER…………………………… 59
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1
Kesimpulan…………………………………………………… 63
5.2
Saran………………………………………………………… 63
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Skala Beufort
.......................................................................... 11
Table 2.2 Syarat - syarat dan kondisi angin ...................................................... 12 Table 2.3 Standard baut dan mur ...................................................................... 24 Tabel 3.1 Daftar Persyaratan (Requirement List)…………………….. .......... 33 Tabel 3.2 Spesifikasi Sel Surya ……………………...................................... 39 Tabel 3.3 Perbedaan antara Lampu AC dan Lampu LED………………… .... 41 Tabel 4.1 Standart baut Menurut ISO ............................................................ 54
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tower turbin angin .......................................................................
5
Gambar 2.2 Jenis-jenis tower turbin angin .......................................................
6
Gambar 2.3 Angin pada permukaan tanah............................................................
9
Gambar 2.4 Anemometer
.......................................................................... 10
Gambar 2.5 Klasifikasi Grafik hubungan antara kecepatan ujung, tipe sudu dan koefisien kincir angin ..................................... 14 Gambar 2.6 Turbin Angin Sumbu Horisontal ……………. .............................. 16 Gambar 2.7 Turbin Angin Sumbu Vertikal ...................................................... 18 Gambar 2.8 Perbandingan arah angin pada turbin angin sumbu horisontal dengan turbin angin sumbu vertikal helix …………………….. ................................................. 18 Gambar 2.9 Air X Guyed Tower Kit-29FT ...................................................... 20 Gambar 2.10 Self-supporting towers ................................................................ 20 Gambar 2.11 Lighting Tower, Telecomunications Tower, dan Lifting Tower .. 21 Gambar 2.12 Mur dan baut....... ....................................................................... 23 Gambar 2.13 Diagram dari sebuah potongan Sel Surya....... ............................. 25 Gambar 3.1 Tower jenis knockdown Sistem 3 kaki .......................................... 30 Gambar 3.2 Komponen Tiang Tower ........ ...................................................... 34 Gambar 3.3 Plat segitiga Penguat........ ............................................................. 35 Gambar 3.4 Plat Flange
.......................................................................... 36
Gambar 3.5 Taper bearing
.......................................................................... 37
Gambar 3.6 cone involute
.......................................................................... 38
Gambar 3.7 Sel Surya 50 WP .......................................................................... 40 Gambar 3.8 Jenis Generator Magnet Permanen............................................ ...... 42 Gambar 3.9 Diagram alir proses perancangan dan pembuatan tower………..... 44 Gambar 4.1 Tinggi tower…………………………………………………….. .. 45 Gambar 4.2 tipe involute ketika terkena beban angin……………………….. ... 47 Gambar 4.3 Gaya akibat beban blade dan generator pada tower……………. ... 48 Gambar 4.4 Tegangan tarik melingkar dan memanjang pada pipa………….. ... 49
Gambar 4.5 Momen Inersia pada pipa berdinding tipis……………………... ... 50 Gambar 4.6 Sambungan pada tower………………………………………… ... 53 Gambar 4.7 Simulasi tekanan angin pada pipa (beam)……………………… ... 56 Gambar 4.8 Simulasi tekanan angin pada pipa……………………………… ... 56 Gambar 4.9 Simulasi tekanan angin sejajar dengan sumbu x…………… ......... 57 Gambar 4.10 Pemotongan pipa ........................................................................ 58 Gambar 4.11 Pembuatan plat segitiga penguat…………………………… ....... 59 Gambar 4.12 Pengelasan pipa tower dengan plat segitiga penguat………….. .. 60 Gambar 4.13 Hasil perakitan pipa tower……………………………………..... 61
Daftar Pustaka Rahman , Ramdhani , 2011, ANALISA TOWER JENIS GUYED TILT UP PADA TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL SUDU TIPE HELIX DENGAN PROGRAM BERBASIS F.E.M Universitas Muhammadiyah Malang Popov, Tegangan Maksimum Material Pipa, 206 Popov, 1996, Momen Inersia Timoshenko, 1996, Tegangan Ijin Pipa http://www.four-winds-energy.com, 2008 (http://www.energy.iastate.edu,Iowa Energy Center, 2008). EZUP.(http://www.siliconsolar.com,2008). EZUP.(http://www.siliconsolar.com,2008). http://www.eere.energy.gov, 2008). http://www.comsiteconstruction.com, (http://www.towersolutionsinc.com, 2008). (http://www.ecw.org, 2008). Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi-II 2008 Universitas Lampung, 17 - 18 November 2008
