PERANCANGAN 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 :

MASHUD BADARUDIN

07510007

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2012

LEMBAR PENGESAHAN

PERANCANGAN 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 :

MASHUD BADARUDIN

07510007

Telah diperiksa, disetujui, dan disahkan oleh :

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

(Ir. Trihono Sewoyo, MT.) (Ir. Daryono, MT.)

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Mesin UMM

( Ir. Mulyono, MT )

LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR (SKRIPSI) NAMA : Mashud Badarudin

NIM : 07510007

DOSEN PEMBIMBING I : Ir. Trihono Sewoyo, MT.

DOSEN PEMBIMBING II : Ir. Daryono, MT.

JUDUL TUGAS AKHIR :Perancangan 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

12

13

Persetujuan Judul TA

ACC BAB I

Konsultasi BAB II

Tinjauan pustaka disesuaikan

dengan topik

ACC BAB II

Konsultasi BAB III

flow char diperbaiki

Konsultasi BAB III

Perbaiki ulang flow char

ACC BAB III

Konsultasi BAB IV

Cek perhitungan yang ditandai

Konsultas BAB IV

Cek perhitungan tegangan

Konsultasi BAB IV

Cari/hitung tegangan ijin pipa

ACC BAB IV

Konsultasi BAB V

ACC BAB V

Malang ,01-02-2012

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

(Trihono S, Ir. MT.) (Daryono, Ir. MT.)

LEMBAR PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Mashud Badarudin

Nim : 07510007

Tempat / Tanggal Lahir : Sampit, 23 juli 1989

Jurusan : Teknik Mesin

Fakultas : Teknik

Instansi : Universitas Muhammadiyah Malang

Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :

1. Tugas Akhir dengan Judul :

“Perancangan 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, September 2012

Dengan Hormat,

Mashud Badarudin

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahi Rabbil Alamin, Segala Puji Bagi-Mu Ya Rabb, Pemberi

Cinta Paling Hakiki, Yang Senantiasa Menyiapkan Rencana Sempurna untuk

hamba-Mu ini, tak ada yang bisa hamba ucapkan selain kalimat terindah di atas

untuk segala pemberian terbaik : orangtua terbaik, adik terbaik, sahabat - sahabat

terbaik, pembimbing skripsi terbaik, dan pacar tersayang. Puji syukurku atas-Mu

yang telah memudahkan segala kesulitan, melapangkan segala kesempitan,

menenangkan segala kegundahan, serta memberi petunjuk atas segala kebuntuan.

Tak ada habisnya jika diri ini mengingat seluruh cinta dan kebaikan yang Engkau

berikan, Ya Rabb

Penulis merasa bersyukur dengan terselesaikannya tugas akhir ini

dengan tema “Perancangan Penumpu Turbin Angin Tipe Helix 45 Watt Jenis

Rooftop” setelah hampir setahun waktu berlalu. Satu pelajaran penting yang

penulis dapatkan adalah “Dalam menggapai harapan untuk sebuah keberhasilan

tidak jarang menempuh kesulitan.”

Harapan penulis adalah perancangan konseptual ini bisa menjadi langkah

awal guna menjadi seorang engineering yang bisa memberikan jalan keluar dari

masalah yang dihadapi khususnya yang berkaitan dengan bidang perancangan

konseptual produk.

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih setulus -

tulusnya atas segala dukungan, bantuan, dan bimbingan dari beberapa pihak

selama proses studi dan juga selama proses penyusunan skripsi ini.

Penghargaan sudah selayaknya diberikan pada kedua orangtua penulis di

Sampit (Kalimantan Tengah), Mama ku (Badriah), ibu yang tidak ada duanya dan

ibu yang sangat pengertian akan seorang anak, dan Bapa ku (Sudarsono), figur

seorang Guru dan kepala keluarga yang tegas dalam mendidik dan memberikan

pengajaran tentang kedisiplinan waktu dan rasa tanggung jawab yang kuat secara

pribadi. Terima kasih atas segala doa, cinta, perhatian, serta pengertian yang

kalian diberikan untuk ku.

Selanjutnya, penghargaan penulis sampaikan kepada ( Ir. Trihono

Sewoyo, MT. ) dan ( Ir. M. Daryono, MT ) pembimbing skripsi terbaik yang

pernah ada. Di tengah kebingungan penulis, dialah yang paling berperan dalam

penentuan tema skripsi ini, sehingga sudah sepatutnya, penulis mengucap syukur

atas ketentuan-Nya mempertemukan saya dalam penulisan skripsi ini. Terima

kasih banyak untuk waktu, tenaga, pikiran, serta curahan perhatian yang bapak

berikan pada penulis.

Selanjutnya, penulis berikan penghargaan kepada ( Ir. Mulyono, MT )

selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin, ( Ir. Sudarman, MT ) selaku Dosen

pembimbing akademik Jurusan Teknik Mesin angkatan tahun 2007 beserta bapak

dan ibu dosen lainnya atas curahan ilmu pengetahuan selama masa studi dan

bersedia menjadi pendengar atas keluh kesah penulis selama menjalani masa

studi.

Untuk sahabat - sahabat penulis di Jurusan Teknik Mesin UMM, Kera

Nisem ( 07 A) yang lima tahun terakhir menemani penulis di saat senang maupun

sedih, teman – teman se-bimbingan: Puja Kharisma ( Kris ), Enggar

Pramugiatmo ( kriting ), Ulum Oktavianto ( Ewod ), Ananta Dedy Putraf ( Sinyo

), Rizqi Hadi’i ( Pak Tua ), Rica Budi Valianto (Lambe), Wiramartas Rachmat (

Bibir ), Dhita Angga Kusuma ( Bedjo ), Hendy Wahyu Oktavianto (Satpam),

Totok Sardianto, Arif Tri Cahyono ( Arip Helm ), Muhammad Lutfi ( Cacing ),

Candra Fajar Prasetya ( Badron ), Rizka Arif Bachtiar, Nur Aziz Riadi, Awik (

kendor ), teman – teman “ Rong ewu pitu” A, yang lainnya yang tak dapat penulis

sebutkan satu persatu, terima kasih banyak atas kerja samanya dalam

penyelesaiaan tugas akhir ini dan segala bantuan teman – teman selama menjalani

masa studi dan waktu - waktu indah yang kita lalui bersama, serta maafkan segala

sikap saya yang tidak berkenan.

Sekali lagi, terima kasih untuk semua pihak yang secara langsung

maupun tidak langsung telah membantu penulis dalam pengerjaan skripsi ini,

kebaikan yang kalian berikan semoga dibalas-Nya dengan lebih banyak kebaikan.

Penulis sadar bahwa tulisan ini masih sangat sederhana, oleh karena itu

saran - saran demi perbaikan akan diterima dengan senang hati.

Akhirnya penulis berharap, semoga skripsi ini dapat memberikan

manfaat dan dapat menambah wawasan bagi penulis dan bagi pembaca umumnya.

Semoga Allah SWT senantiasa membimbing kita menuju jalan-Nya dan

melimpahkan rahmat serta hidayah-Nya. AMIN...

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……………………………………………………………………..x

DAFTAR TABEL……………………………………………………………...xii

DAFTAR GAMBAR. ………………………………………………………….xiv

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 Perbedaan Penumpu Jenis Rooftop Dengan Tower..................6

2.2 Kecepatan Angin………………………………………………7

2.2.1 Bentuk Permukaan Bumi…………………………………7

2.2.2 Tinggi Dari Permukaan Tanah……………………………8

2.3 Kekuatan Angin……………………………………………….9

2.4 Betz Limit ……………………………….........………………10

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

2.5.1 Macam-Macam dan Jenis Turbin Angin .........................11

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

2.5.1.2 Turbin Angin Sumbu Vertikal (TASV) ………....13

2.5.3 Berdasarkan Kapasitas Pembangkitan Listriknya……….16

2.6 Jenis Penumpu………………….................…………………..17

2.7 Material Pada Komponen Inti Penumpu.......………………..20

2.7.1 Pipa……………………………………………………...21

2.7.2 Bantalan......…………………………………………….22

2.7.3 Flange……………………………………………………24

BAB III KONSEP PERANCANGAN

3.1 Gambar Umum Penumpu Turbin Angin Jenis Rooftop………27

3.2 Daftar Persyaratan………………………….…………………28

3.3 Ukuran Dasar Rooftop………………….……………………..31

3.3.1 Blade Turbin…………………………………………….31

3.3.2 Lay-out Tumpuan……………………………………….32

3.4 Perumusan Desain Penumpu Turbin Angin Jenis Rooftop…...33

3.4.1 Badan utama Rooftop…………………………………...33

3.4.2 Meja panyangga…………………………………………34

3.5 Komponen-Komponen rooftop………………………………..35

3.5.1 Pipa Besi………………………………………………...35

3.5.2 Tangan rooftop…………………………………………..35

3.5.3 Knee …..………………………………………………...36

3.5.4 Alas Meja Penyangga.………………………………….36

3.5.5 Kaki-Kaki Rooftop ……………………………………..37

3.5.6 Pipa Sambungan………………………………………...38

3.6 Diagram Alir Proses Perancangan dan Pembuatan…………40

BAB IV PERANCANGAN PENUMPU JENIS ROOFTOP

4.1 Data Blade…………………………………………………….41

4.2 Data Perencanaan……………………………………………...42

4.3 Gaya Yang Berkerja Pada Rooftop …………………………..43

4.4 Perancangan Pipa Rooftop……………………………………46

4.4.1 Momen Inersia………………………………………….46

4.4.2 Tegangan ijin……………………………………………47

4.4.3 Reaksi Tumpuan Pada Tangan Rooftop………………..48

4.4.4 Tegangan Geser Rooftop………………………………..51

4.4.5 Perbebanan Bending Tiang Rooftop……………………54

4.5 Umur Bantalan………………………………………………...55

4.7 Pengaruh Tekanan Angin Dengan Program Komputer……….58

4.7.1 Analisa Pipa Tangan Penumpu.........................................59

4.7.2 Analisa Tiang Penumpu...................................................59

4.7.3 Analisa Tekanan Serang Angin .......................................60

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan…………………………………...……………….61

5.2 Saran…………………………………………………………..62

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

CURRICULUM VITAE

GAMBAR DESAIN

NASKAH PUBLIKASI

MAKALAH PRESENTASI (POWER POINT)

POSTER

DAFTAR TABEL

2.1 Kecepatan dan fenomena angin (Aerolapan,2008)………………………..8

2.2 Standard baut dan mur…………………………………………………...21

3.1 Daftar Persyaratan (Requirement List) …………………………….........26

4.1 Karakteristik dinamika beban bantalan......................................................56

4.2. Basic dynamic capacity..............................................................................57

DAFTAR GAMBAR

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

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

2.3 Grafik hubungan antara kecepatan ujung………………………………….9

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

2.6. Perbandingan arah angin tipe TASH dan tipe TASV…………………...13

2.7. Windaus-carbon-fiber-three-blade-helix-turbine.rooftop....……………..15

2.8. CTturbine VH Model roof top wind turbine.…………………..………...16

2.9. windaus-100-foot-vertical-wind-turbine-.rooftop ………………..……...16

2.10. turbin angin helix jenis rooftop ………………………………..………...17

2.11. penumpu turbin angin jenis rooftop……………………………………...17

2.12. Mur dan baut……………………………………………………………..20

2.13. Blind Flange……………………………………………………………...22

2.14. Lap Joint Flange………………………………………………………….22

2.15. Slip-On Flange…………………………………………………………...22

2.16. Socket Flange…………………………………………………………….23

2.17. Threaded Flange………………………………………………………….24

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

3.1. Instalasi turbin angin tipe helix…………………………………………..24

3.2. tinggi dan lebar blade…………………………………………………….28

3.3. Lay-out tumpuan…………………………………………………………29

3.4. Badan utama rooftop……………………………………………………..30

3.5. Meja Penyangga………………………………………………………..31

3.6. Tangan Rofftop………………………………………………………...32

3.7. Knee..…………………………………………………...………………..33

3.8. Alas Meja Penyangga…………………………………………………….33

3.9. Kaki rooftop……………………………………………………………...34

3.10. Flange sambungan………………………………………………………..35

3.11. Diagram alir perancangan penumpu jenis rooftop……………………….36

4.1. Blade helix 2 sudu………………………………………………………..37

4.2. Tinggi rooftop……………………………………………………………38

4.3. panjang tangan rooftop…………………………………………………...38

4.4. Blade helix ketika terkena beban angin………………………………….40

4.5. Gaya akibat beban blade pada rooftop…………………………………...41

4.6. Momen Inersia pada pipa berdinding tipis……………………………….42

4.7. Reaksi tumpuan pada tangan rooftop…………………………………….44

4.8. Tegangan geser pada rooftop…………………………………………….48

4.9. Tegangan bending tiang rooftop…………………………………………50

4.10. Sambungan pada rooftop…………………………………………………54

4.11. circular base……………………………………………………………...56

4.12. Simulasi tekanan angin pada pipa tangan penumpu…………………..…59

4.13. Simulasi tekanan angin pada tiang penumpu………………………….…59

4.14. Simulasi tekanan angin pada pipa tangan penumpu……………………..60

DAFTAR PUSTAKA

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

Tipe Helix Sebagai Lampu Penerangan Jalan” 2010.

2. Adi. Doni,dkk”Perancangan, Pembuatan Dan Pengujian Turbin Angin

Tipe Helix Untuk Lampu Penerangan Jalan” 2011.

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

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

5. Modul Praktikum ANSYS UMM, 2007.

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

Jakarta. 1996.

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

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

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

1996.

9. (aerostellar.quasar.co.id/index.php/perkiraan-kecepatan-angin)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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