PEMBUATAN PENUMPU

TURBIN ANGIN HELIX 45 WATT

JENIS ROOFTOP

SKRIPSI

Diajukan Kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin

Disusun Oleh :

PUJA KHARISMA

07510033

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2012

LEMBAR PENGESAHAN

PEMBUATAN PENUMPU TURBIN ANGIN TIPE

HELIX 45 WATT JENIS ROOFTOP

SKRIPSI

Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh

Gelar Sarjana Teknik Mesin Strata Satu (S1)

Jurusan Teknik Mesin

Disusun Oleh :

PUJA KHARISMA

07510033

Telah diperiksa, disetujui, dan disahkan oleh :

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

(Ir. Trihono Sewoyo, MT) (Ir. Herry Supriyanto , MT)

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Mesin UMM

( Ir. Mulyono, MT )

LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR (SKRIPSI)

NAMA : Puja kharisma

NIM : 07510033

DOSEN PEMBIMBING I : Trihono Sewoyo, Ir. MT.

DOSEN PEMBIMBING II : Herry Suprianto, Ir. MT.

JUDUL TUGAS AKHIR : Pembuatan Penumpu Turbin Angin Tipe Helix

45 Watt Jenis Rooftop

No Catatan asistensi Paraf Pembimbing I Paraf Pembimbing II

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Persetujuan Judul TA

Konsultasi BAB I

Pembahasan Fokus pada

permasalahan

ACC BAB I

Konsultasi BAB II

Cek kembali data

ACC BAB II

Konsultasi BAB III

Konsep Perancangan

ACC BAB III

Lanjutkan ke

pembahasan

Konsultasi BAB IV

Cek kembali perhitungan

batang

ACC BAB IV

Konsultasi BAB V

Saran di perbaiki

ACC BAB V

Buat makalah seminar

Malang , Februari 2012

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

(Ir.Trihono Sewoyo, MT.) (Ir.Herry Suprianto, MT.)

LEMBAR PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Puja Kharisma

Nim : 07510033

Tempat / Tanggal Lahir : Praya, 27 Agustus 1989

Jurusan : Teknik Mesin

Fakultas : Teknik

Instansi : Universitas Muhammadiyah Malang

Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :

1. Tugas Akhir dengan Judul :

“Pembuatan penumpu turbin angin tipe helix 45 watt jenis rooftop “

Adalah hasil karya saya, dan dalam naskah tugas akhir ini tidak terdapat

karya ilmiah yang pernah diiajukan oleh orang lain untuk memperoleh

gelar akademik disuatu perguruan tinggi, dan tidak terdapat karya atau

pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, baik

sebagian atau keseluruhan, kecuali yang secara tertulis dikutip dalam

naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan dan daftar pustaka.

2. Apabila ternyata didalam naskah tugas akhir ini dapat dibuktikan terdapat

unsur-unsur “PLAGIASI”, saya bersedia “TUGAS AKHIR INI

DIGUGURKAN” dan “GELAR AKADEMIK YANG TELAH SAYA

PEROLEH DIBATALKAN”, serta diproses sesuai ketentuan yang

berlaku.

3. Tugas Akhir ini dijadikan sumber pustaka yang merupakan “ HAK

BEBAS ROYALTY NON EKSLUSIF”

Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya untuk digunakan

sebagaimana mestinya.

Malang, Februari 2012

Dengan Hormat,

Puja Kharisma

“PEMBUATAN PENUMPU TURBIN ANGIN TIPE HELIX 45

WATT JENIS ROOFTOP”

Oleh : Puja Kharisma

Email : Puja_kharisma@yahoo.com

Pembimbing I : Ir.Trihono Sewoyo,MT, Pembimbing II : Ir.Herry Supriyanto, MT

Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang

Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang 65144

ABSTRAKSI

Penumpu turbin angin jenis Rooftof dengan 4 kaki didesain untuk Turbin Angin Sumbu

Vrtikal Tipe Helik dengan daya 45 watt. Berdasarkan data dari perancangan turbin angin tipe helix

sebelumnya, rooftop didesain dengan memilih pipa besi dengan diameter 60 mm dengan

pertimbangan rooftop ini dapat dibuat dan bahan mudah untuk didapat serta lebih ringan dari

penumpu turbin angin yang ada dipasaran. rooftop dipasang dengan alas permukaan yang di cor

seperti atap gedung, atap rumah atau bahkan halaman rumah.

Pengumpulan data dari turbin angin tipe helix yang diperlukan : tinggi, diameter serta

berat turbin angin ; perancangan desain meliputi : dimensi rooftop, kekuatan dan keamanan bahan ;

pemilihan komponen meliputi : pipa besi, plat dan bantalan.

Penumpu turbin angin jenis rooftop yang memilki 4 kaki didesain untuk memperkuat

berdirinya turbin angin saat terkena angin, rooftop juga didesain untuk mempermudah pengguna

karena tidak memerlukan orang terlalu banyak dalam perakitan dan tidak memerlukan lahan

terlalu luas untuk rooftop bahkan mempermudah dalam hal pengangkutan. Dalam pembuatannya

beberapa asumsi digunakan untuk merancang penumpu jenis rooftop, karena keterbatasan data.

Tidak hanya untuk turbin, pembuatan rooftop juga mendesain tempat generator dengan tipe fluksi

aksial 3 fasa (AFPMG – Axial Flux Permanent Magnet Generator). Generator ini sesuai dengan

turbin angin tipe helix karena memiliki poros utama yang dapat dihubungkan langsung dengan

poros utama turbin angin yang dengan baut dan mur, sehingga menghilangkan kerugian akibat

tranmisi.

Kata kunci: Rooftop, Penumpu Turbin Angin, TASV, Helix

“PRODUCTION FULCRUM TURBIN TYPE HELIX WIND

OF 45 WATT ROOFTOP”

By : Puja Kharisma

Email : Puja_kharisma@yahoo.com

Advisor I : Ir.Trihono Sewoyo,MT, Advisor II : Ir.Herry Supryanto, MT

Faculty of Engineering Department of Mechanical Engineering University of Muhammadiyah

Malang

Tlogomas roadway Number. 246 phone . (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang 65144

ABSTRACT

Leverage wind turbine types Rooftof with 4 feet designed for Axis Wind Turbine Type

Vrtikal Helik with 45 watts of power. Based on data from the design of wind turbine helix type

previously, rooftop designed by choosing an iron pipe with a diameter of 60 mm with a

consideration of this rooftop and materials can be made easier to obtain and lighter than the

fulcrum of wind turbines in the market. rooftop mounted to the base surface in the cast such as the

roof of the building, the roof of a house or even the home page.

The collection of data from wind turbine helix type required: height, diameter and weight

of the wind turbines; design planning include: rooftop dimensions, strength and material security;

selection of components including: an iron pipe, plate and bearing.

Fulcrum type of rooftop wind turbines that have 4 legs are designed to strengthen the

establishment of wind turbines when exposed to wind, rooftop also designed to simplify the user

because it does not require too many people in the assembly and does not require a land too large

for the rooftop even easier in terms of transportation. In its design some of the assumptions used to

design the fulcrum type of rooftop, because of data limitations. Not only for the turbine, rooftop

design also design a generator with axial flux type 3 phase (AFPMG - Axial Flux Permanent

Magnet Generator). These generators correspond to the type of helix wind turbine because it has a

main shaft that can be connected directly to the main axis wind turbine with a bolt and nut, thereby

eliminating transmission losses.

Keywords: Rooftop, Leverage Wind Turbine, TAVS, Helix

KATA PENGANTAR

Assalammu’alaikum Wr. Wb.

Segala puji dan syukur bagi Allah SWT yang senantiasa memberikan

rahmat serta hidayah-Nya kepada kita semua. Sholawat serta salam selalu

tercurahkan kepada Rasulullah Muhammad SAW. Dengan rahmat dari Allah

S.W.T penulisan dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul "PENUMPU

TURBIN ANGIN TIPE HELIX 45 WATT JENIS ROOFTOP." Dengan baik dan

sesuai dengan yang diharapkan..

Dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini, banyak pihak yang telah

membantu,baik secara materi, moral, maupun spiritual. Untuk itu, pada

kesempatan ini penulis mengucapkan rasa terima kasih dan hormat yang sebesar-

besarnya kepada :

1. Ayahku “ Lalu Ahmad Junadi” Dan Ibuku “Rahma”yang telah memberi

bantuan doa,material dan semangat.

2. Bapak Ir. Trihono Sewoyo, MT selaku pembimbing satu yang telah memberi

bantuan dan semangat sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir

ini.Tidak lupa permintaan maaf saya apabila telah mengecewakan dalam

bimbingan dan ujian tugas akhir. Semoga Allah SWT membalas semua

amalan dan memberinya kesehatan lahir dan batin agar terus mendidik para

penerus bangsa, amin…

3. Bapak Ir.Herry Supriyanto, MT selaku pembimbing dua yang yang telah

Membimbing dengan sabar,memberi banyak masukan yang dapat mendukung

terselesaikannya tugas akhir ini.

4. Bpk. Ir. Mulyono, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin UMM.

5. Ibu. Rr.Heni Hendaryati ,Dra.MT. selaku dosen wali Teknik Mesin kelas A

angkatan 2007.

6. Buat Mbah google yang selalu memberikan banyak pertolongan .

7. Buat kaka tingkat angkatan 2006/2005 trimasih banyak atas saran-saran dan

informasinya .

8. Teman-teman yang banyak membantu di tempat kost ataupun di kampus dan

teman satu perjuangan angkatan 2007 yang tak bisa penulis sebut satu persatu.

9. Teman –teman di lab CNC (anak -anak angkatan 2007/2006) terima kasih atas

bantuannya. Kesempurnaan mutlak hanya milik Allah SWT, inilah karya

terbaik yang dapat penulis persembahkan, namun demikian tentunya

penyusunan Tugas Akhir ini terdapat ketidaksempurnaan sehingga kami

mengharapkan kritik saran yang konstruktif untuk perbaikan agar menjadi

lebih baik. Semoga karya tulis ini dapat bermanfaat dan berguna bagi para

pembaca.

Malang, Januari 2012

Penulis,

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL………………………………………………………………..i

LEMBAR PENGESAHAN……………………………………………………..ii

LEMBAR KONSULTASI/ASISTENSI………………………………….……iii

LEMBAR SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT…………………….iv

ABSTRAKSI INDONESIA…………………………………………………….v

ABSTRAKSI INGGRIS………………………………………………………..vi

KATA PENGANTAR………………………………………………………….vii

DAFTAR ISI…………………………………………………………………..viii

DAFTAR TABEL……………………………………………………………....ix

DAFTAR GAMBAR. ………………………………………………………..…x

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang………………………………………………….1

1.2 Rumusan Masalah………………………………………………2

1.3 Tujuan Penelitian……………………………………………….2

1.4 Manfaat Penulisan……………………………………………...3

1.5 Batasan Masalah………………………………………………..3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Umum Penumpu Turbin Angin…………………….5

2.2 Kecepatan Angin………………………………………………..6

2.2.1 Bentuk Permukaan Bumi………………………………....6

2.2.2 Tinggi Dari Permukaan Tanah…………………………....7

2.3 Kekuatan Angin………………………………………………...7

2.4 Daya Angin Total…………………………………………….…8

2.5 Turbin Angin…………………………………………………..10

2.5.1 Turbin Angin Sumbu Horizontal (TASH) ……………...11

2.5.2 Turbin Angin Sumbu Vertikal (TASV) ………………...12

2.5.3 Berdasarkan Kapasitas Pembangkitan Listriknya……….14

2.6 Perbedaan Penumpu Jenis Rooftop Dengan Tower………...…15

2.7 Pemilihan Penumpu Jenis Rooftop…………………………....16

2.8 Bahan Penumpu Turbin Angin Jenis Rooftop………………...19

2.8.1 Pipa……………………………………………………...20

2.8.2 Bantalan (Bearing)……………………………………....21

2.8.3 Flange…………………………………………………....23

BAB III KONSEP PERANCANGAN

3.1 Gambar Umum Penumpu Turbin Angin Jenis Rooftop………26

3.2 Daftar Persyaratan……………………………………………..27

3.3 Ukuran Dasar Rooftop………………………………………...29

3.4 Perumusan Desain Penumpu Turbin Angin Jenis Rooftop.......30

3.4.1 Badan utama Rooftop……………………………….......31

3.4.2 Meja panyangga………………………………………...32

3.5 Komponen-Komponen rooftop……………………………......32

3.5.1 Pipa besi….…………………………………………......32

3.5.2 Tangan rooftop………………………………………….33

3.5.3 Fitting…………………………………………………...33

3.5.4 Alas Meja penyangga…………………………………...34

3.5.5 kaki-kaki roftop…………………………………………34

3.5.6 Pipa Sambungan………………………………………...35

3.6 Diagram Alir Proses Perancangan dan Pembuatan……….......37

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBUATAN PENUMPU TURBIN

ANGIN HELIX JENIS ROOFTOP

4.1 Data Blade……………………………………………………..38

4.2 Data Perencanaan………………………………………….......39

4.3 Gaya Yang Berkerja Pada Rooftop……………………………40

4.4 Perancangan Pipa Rooftop…………………………………….43

4.4.1 Momen Inersia…………………………………………..43

4.4.2 Tegangan ijin…………………………………………....44

4.4.3 Reaksi Tumpuan Pada Tangan Rooftop………………..45

4.4.4 Tegangan Geser Pada Rooftop………………………….48

4.4.5 Perbebanan Bending Tiang Rooftop……………………51

4.5 Umur Bantalan………………………………………………..52

4.6 Pengaruh Tekanan Angin Dengan Program Bantuan

Komputer……………………………………………………...55

4.7 Pembuatan Tiang Penyangga Rooftop………………………...59

4.7.1 Pemotongan Pipa Tiang dan Kaki Rooftop……………..59

4.7.2 Pengeboran Flange……………………………………...60

4.7.3 Pembuatan meja penyangga…………………………….60

4.7.4 Pemilihan bantalan……………………………………...61

4.7.5 Proses pengelasan……………………………………….62

4.7.6 Proses penyambungan pipa tiang bagian atas…………..63

4.7.7 Proses Pengelasan Sambungan Flange Penahan tiang….64

4.7.8 Peroses Pengecatan……………………………………...65

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan…………………………………...……………….67

5.2 Saran…………………………………………………………..68

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

GAMBAR DESAIN

CURRICULUM VITAE

NASKAH PUBLIKASI

POSTER

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1. Kecepatan Dan Fenomena Angin…………………….………………………..8

3.1 Daftar Persyaratan (Requirement List)………………………………………..28

4.1 Karakteristik dinamika beban bantalan………………………………….……53

4.2 Basic Capacities in kg…………………………………………………………...54

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1.Anemometer ………………………………………………………………..........…6

2.2 Aliran angin pada permukaan bumi ….……………………………...……...........6

2.3 Grafik hubungan antara kecepatan ujung, tipe sudu dan koefisien kincir

angin…....................................................................................................................9

2.4 Turbin Angin Sumbu Horisontal…………………………………………….........11

2.5. Turbin Angin Sumbu Vertikal.........................................................................13

2.6. Perbandingan arah angin yang diterima TASH dan TASV……………………........…13

2.7 windaus-carbon-fiber-three-blade-helix-turbine.rooftop………………………….........16

2.8 CTturbine VH Model roof top wind turbine……………………………………….......…17

2.9 windaus-100-foot-vertical-wind-turbine-.rooftop………………………………….....…17

2.10 turbin angin helix jenis rooftop………………………………………………………......18

2.11 penumpu turbin angin jenis rooftop………………………………………………......…19

2.12 bantalan glinding roll dan tapper bearing………………………………………….......21

2.13 Blind Flange…………………………………………………………………......………….23

2.14 Lap Joint Flange……………………………………………………………….......……….24

2.15 Slip-On Flange…………………………………………………………………….......……24

2.16 Socket Flange………………………………………………………………………….........24

2.17 Threaded Flange………………………………………………………………………........25

2.18 Weld Neck Flange…………………………………………………….....…………………25

3.1 Turbin angin tipe helix, generator dan rooftop..............................................26

3.2 tinggi dan lebar blade……………………………………………………………...30

3.3 Badan utama rooftop………………………………………………….....…………31

3.4 Meja Penyangga………………………………………………………………….…32

3.5 Tangan Rofftop……………………………………………………………………...33

3.6. Fitting……………………………………………………………………………….34

3.7 Alas Meja Penyangga………………………………………………………...……34

3.8 Kaki rooftop……………………………………………………………………….....35

3.9 Flange sambungan…………………………………………………………….....…36

3.10 Diagram alir perancangan penumpu turbin angin tipe helih jenis roofto…37

4.1 Turbin angin helix 2 sudu……………………………………………………….....38

4.2 Tinggi rooftop……………………………………………………………….....……39

4.3 panjang tangan rooftop……………………………………………………....….…39

4.4 Blade helix ketika terkena beban angin……………………………………….….41

4.5 Gaya akibat beban blade pada rooftop……………………………………….….42

4.6 Momen Inersia pada pipa berdinding tipis……………………………………...43

4.7 Reaksi tumpuan pada tangan rooftop………………………….……………...…45

4.8 Tegangan geser pada rooftop…………………………………………………......49

4.9 Tegangan bending tiang rooftop…………………………………....…………….51

4.10 Simulasi tekanan angin pada pipa tangan penumpu…………………….……56

4.11 . Simulasi tekanan angin pada tiang penumpu………………………....……..56

4.12 Simulasi tekanan angin pada pipa tangan penumpu…………………….……57

4.13 simulsi keseluruhan rooftop dengan Program Ansys……………….………..58

4.14 Proses pemotongan pipa…………………………………………….……………59

4.15 Proses pengeboran plat flang dan Hasil pemotongan……………….…….….60

4.16 Meja penyangga di potong menyeruapai huru T……………………….….…..61

4.17 Bantalan jenis gelinding roll dan jenis tapper bearing………………….……62

4.18 Proses pengelasan pipa tiang dan kaki pada meja penyangga……………...63

4.19 Hasil pengelasan kaki dengan meja penyangga…………………………….…63

4.20 Proses penyambungan pipa tiang bagian atas……………………….………..64

4.21 Proses penyambungan pipa tiang bagian atas…………………………….…..64

4.22 proses pengecatan………………………………………………………………...65

4.23 Proses perakitan tiang rooftop…………………………………………..……….65

4.24 Hasil perakitan tiang rooftop dengan turbin helix………..…………………..66

4.25 Hasil perakitan rooftop tanpa generator……………………...…………….….66

DAFTAR PUSTAKA

1. Adam. Ferry, dkk“Perancangan, Pembuatan Dan Pengujian Turbin Angin

Tipe Helix Sebagai Lampu Penerangan Jalan” 2010.

2. Daryanto, Drs. (2000), Teknik Pekerjaan Pipa, Jakarta.,(2008)

3. Khurmi R.S “A Textbook Of Machine Desain” New Delhi 2005

4. Modul Praktikum ANSYS UMM, 2007.

5. Popov, E.P. “Mekanika Teknik (Mechanics of Material)”, Erlangga,

Jakarta. 1996.

6. Ramdani. “Analisa Tower Jenis Guyed Tilt Up Pada Turbin Angin Sumbu

Vertikal Sudu Tipe Helix Dengan Program Berbasis F.E.M” 2011.

7. Timoshenko & Gere, “ Mekanika Bahan “, Edisi 2, Erlangga, Jakarta,

1996.

8. (http://www.energy.iastate.edu,Iowa Energy Center, 2008)

9. (http://www.rise.org.au, 2008).

10. (http://www.Wikipedia, The free encyclopedia, 2010)

11. (http://www.aerostellar.quasar.co.id/php/perkiraan-kecepatan-angin)

12. (http://www.google.com/Betz limit)

13. (http://id.wikipedia.org/wiki/Kincir_angin, 2008).

14. (http://www.aerolapan.com)

15. (http://www.helixwind.com).

16. (http://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_angin)

17. (http;//www.helixwindturbinenergy.com)

18. (http;//www.ctturbin.com)

19. (http;//www.helixwindturbinenergy.com)

20. (http;//www.wikimedia.com)

21. (http://www.windcube.com)

22. (http://www.scribd.com)