PERANCANGAN TURBIN ANGIN SUMBU HORIZONTAL UNTUK PENGISIAN AKI TUGAS AKHIR Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar S1 Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang Oleh: Dany Arif Ferdian 201110120312161 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2014
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR PERANCANGAN TURBIN ANGIN SUMBU HORIZONTAL UNTUK PENGISISAN AKI Diajukan untuk memenuhi slah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Telah Diperiksa, Disetujui Dan Disahkan Oleh: Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Ir. Eko Hariadi. MT Ir. Mulyono. MT Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Mesin Ir. Daryono. MT i
KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr. Wb Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat dan rahmatnya pada akhirnya kami dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul PERANCANGAN TURBIN ANGIN SUMBU HORIZONTAL UNTUK PENGISIAN AKI. Kami menyadari bahwa tugas akhir ini masih banyak kekurangannya dan jauh dari kesempurnaan. Namun kami berharap semoga dengan selesainya penyusunan laporan Tugas Akhir ini dapat memberi sumbangan pengetahuan bagi siapa saja yang memerlukan. Sehubung selesainya tugas akhir ini, tidaklah berlebihan kiranya kami dengan kesungguhan dan kerendahan hati, mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Orang tua kami yang selalu memberikan dorongan dan bantuan baik moril maupun materiil. 2. Bapak Ir. Eko Hariadi, MT dan Bapak Ir. Mulyono, MT, selaku Dosen Pembimbing dalam pembuatan Tugas Akhir ini. 3. Seluruh karyawan dan staf Teknik Mesin yang telah memberi kemudahan dalam pembuatan Tugas Akhir. 4. Segenap rekan-rekan yang telah banyak membantu dalam memberikan masukan kepada kami. 5. Dan semua pihak yang telah membantu terselesainya Tugas Akhir ini. Semoga Allah SWT. memberikan rahmat dan anugerah atas jasa-jasanya yang telah diberikan kepada kami, Amin. Wassalamu alaikum Wr. Wb. Malang, 14 April 2014 Penulis ii
DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL POSTER.. i LEMBAR PENGESAHAN.. ii LEMBAR KONSULTASI / ASISTENSI.. iii SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT... v ABSTRAKSI INDONESIA... vi ABSTRAKSI ENGLISH... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiii BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang Masalah 1 1.2 Rumusan Masalah 3 1.3 Tujuan Penulisan 3 1.4 Manfaat Penulisan 3 1.5 Batasan Desain... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 4 2.1 Definisi Turbin Angin 4 2.1.1 Terjadinya Angin 4 2.1.2 Kecepatan Angin 5 2.2 Pemilihan Jenis Turbin Angin 5 2.2.1 Turbin Angin Sumbu Horizontal 5 2.2.2 Turbin Angin Sumbu Vertikal 6 2.3 Pemilihan Bahan Sudu 8 2.4 Alternator 8 2.5 Hub dan Ekor Pengarah 9 iii
2.6 Tower 10 2.7 Tali Baja 11 2.8 Bantalan 12 2.9 Kelistrikan 13 2.10 Kayu 14 2.10.1 Bagian Pohon 14 2.10.2 Bagian-bagian Kayu 14 2.10.3 Pengenalan Tipe Kayu Variasi Pohon. 16 2.10.4 Berat jenis 17 2.10.5 Kekuatan Kayu Menurut Jenisnya 17 BAB III METODE PERANCANGAN... 18 3.1. Proses Desain... 18 3.1.1. Penentuan Kebutuhan Pengguna dan Penilaiannya. 18 3.1.2. Perumusan Jumlah Kebutuhan Turbin Angin 18 3.1.2.1. Sudu... 18 3.1.2.2. Hub 19 3.1.2.3. Tail 19 3.1.2.4. Tower.... 19 3.1.2.5. Evaluasi Perancangan...... 19 3.1.3. Penetapan Konsep 20 3.1.4. Penilain dan Pengujian Desain 20 3.1.5. Pemilihan Konsep Terbaik.... 20 3.1.6. Analisa Rekayasa.... 20 3.1.7. Pemilihan Komponen.... 20 3.2. Penilaian Kebutuhan.... 20 3.3. Diagram Alir Proses Perancangan dan Pembuatan..... 21 iv
BAB IV PERANCANGAN TURBIN ANGIN.... 22 4.1 Konsep Desain 22 4.2 Daya Rencana.... 23 4.3 Desain Rotor 23 4.3.1 Diameter Rotor.... 24 4.3.2 Pemilihan Jenis dan Jumlah Sudu.... 25 4.3.3 Geometri Bilah Sudu.... 25 4.3.4 Volume Sudu.... 29 4.3.5 Berat Sudu.... 30 4.3.6 Berat Hub 30 4.4 Desain Ekor Pengarah.... 31 4.4.1 Berat Ekor Pengarah.... 31 4.5 Desain Menara........ 32 4.5.1 Gaya Aksial yang Bekerja pada Tower.... 32 4.5.2 Gaya Angin yang Bekerja pada Tower.... 32 4.5.3 Pemilihan Pipa 33 4.5.3.1 Analisis pada Dinding Pipa 33 4.5.3.2 Analisis Tegangan Kolom Pipa 35 4.6 Perencanaan Tali Baja... 36 4.6.1 Tegangan pada Tali Baja... 38 4.6.1.1 Tegangan pada Tali Baja Level 1... 38 4.6.1.2 Tegangan pada Tali Baja Level 2... 39 4.7 Pemilihan Alternator... 42 BAB V KESIMPULAN... 43 5.1 Kesimpulan... 43 5.2 Saran... 43 DAFTAR PUSTAKA... 44 LAMPIRAN v
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Turbin Angin Sumbu Horizontal.. 6 Gambar 2.2 Turbin Darrieus.. 6 Gambar 2.3 Turbin Savonius.. 7 Gambar 2.4 Alternator Tipe IC Built-in.. 9 Gambar 2.5 Hub.. 10 Gambar 2.6 Jenis Tail atau Pengarah Angin.. 10 Gambar 2.7 Tower Tipe Guyed Tilt-up.. 11 Gambar 2.8 Tali Baja (Sling) Jenis Konstruksi Tali Parelel.. 11 Gambar 2.9 Bantalan (Bearing) Jenis Bola Radial.. 12 Gambar 2.12 Inverter Daya 600 Watt... 13 Gambar 2.13 Aki Kering (MF).. 14 Gambar 2.14 Bagian-bagian kayu.. 15 Gambar 2.15 Tipe variasi pohon.. 16 Gambar 4.1 Konsep Desain.. 22 Gambar 4.3 Bagian Dari Blade.. 29 Gamabar 4.4 Tegangan Tarik Melingkar dan Memanjang Pada Pipa.. 33 Gamabar 4.5 Kolom Pipa Tower.. 35 Gambar 4.6 Segitiga siku-siku.. 36 Gambar 4.7 Penampang Tower.. 37 Gambar 4.8 Gaya Tarikan pada Tali Baja Level 1.. 38 Gambar 4.9 Gaya Tarikan pada Tali Baja Level 2.. 39 vi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Kelas Kayu Berdasarkan Berat Jenisnya 17 Tabel 2.2 Kekutan Kayu Menurut Jenisnya (LPH Bogor) 17 Tabel 4.1 Pemilihan Jumlah Bilah Sudu Berdasarkan TSR 25 Tabel 4.2 Harga Radius Lokal Blade 26 Table 4.3 Jenis Sudu dan Sifat sifat Aerodinamika... 27 Tabel 4.4 Harga Geometri Sudu-Sudu 29 Table 4.5 Normalisasi Tali Baja N 294 41 vii
DAFTAR PUSTAKA Arismunandar W, 2004, Penggerak Mula Turbin, ITB, Bandung. Badan Pusat Statistika Kota Sukabumi (2002), Profil Kabupaten / Kota Sukabumi Jawa Barat, Sukabumi. DESDM (2003), Kebijakan Pengembangan Energi Terbarukan dan Konservasi Energi (Energi Hijau), Jakarta. Djojodiharjo H. dan Molly JP., 1983, Wind Energy System, Alumni Press Bandung, Bandung. Harsokusoemo D., 2000, Pengantar Perancangan Teknik, Departemen DIKNAS. Iswahyudi A., 2007, Perancangan Sudu Turbin Angin Sebagai Energi Alternatif untuk Desalinasi dengan Daya 1000 watt, Universitas Muhammadiyah Malang. Khurmi R.S., J.K. Gupta, 1974, A Text Book of Machine Design. Rudenko N, 1992, Mesin Pemindah Bahan, Erlangga, Jakarta. Setiono P., 2006, Pemanfaatan Alternator Mobil Sebagai Pembangkit Tenaga Listrik Tenaga Angin, Universitas Negeri Semarang. Timoshenko, 1997, Mekanika Bahan, Erlangga, Jakarta. Syamsir A, 1990 Pesawat-pesawat Pengangkat, CV. Rajawali Pers, Jakarta. R.Wartena, Harun, dkk, Generator Angin,