Subido por faramis make ulti

14385-42183-1-PB

Anuncio
INFO TEKNIK
Volume 23 No. 2 Desember 2022 (193-202)
PEMILIHAN JENIS AIRFOIL NACA UNTUK PERENCANAAN
TURBIN ANGIN DI GEDUNG BARU FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ISLAM KALIMANTAN BANJARMASIN
Rendi
Program Studi Teknik Mesin,Universitas Islam Kalimantan
E-mail : [email protected]
ABSTRACT
Energy needs continue to increase in Indonesia, while the availability of energy is
running low, so efforts are needed to find other alternative energy that is renewable and
environmentally friendly. The new building of the Faculty of Engineering, Islamic
University of Kalimantan, Banjarmasin, has good wind energy potential and allows it to
be used for wind power generation. This study aims to determine the type of NACA
Airfoil that is suitable for Wind Turbine Planning in the New Building of the Faculty of
Engineering, Islamic University of Kalimantan Banjarmasin. The method used in this
study is to find references related to the NACA Airfoil then simulated with q-blade
software to determine the best value based on environmental conditions around the
campus. From the simulated airfoils, namely NACA 5412, NACA 6409, NACA 4412,
NACA 3410 and NACA 2414, the most suitable Airfoil is NACA 5412 because it has
the highest Cl value compared to other NACA types, namely Cl of 1.65 at Alpha 15.2.
Keywords: Planning, Simulation, NACA, Q-Blade
1. PENDAHULUAN
Kerisis energi fosil yang terus menerus melanda Indonesia memaksa pemerintah
untuk mencari sumber energi baru. Sumber energi baru tersebut adalah energi
terbarukan yang kesediannya melimpah dan raham lingkungan. Salah satu energi
terbarukan
tersebut adalah nergi angin. enrgi angin dapat dimanfaatkan sebagai
penganti energi posil asalkan memiliki kecepatan aliran angin yang cukup untuk
memutar sebuah turbin angin.
Uniska adalah salah satu kampus yang ada di wilayah Banjarmasin kemudian
dalam beberapa tahun terahkir membangun kampus baru yang berlokasi di Handil Bakti
Kabupaten Baroto Kuala Kalimantan Selatan. Berdasarkan hasil kajian sementara yang
dilaksanakan pada bulan Juni, Juli dan Angustus 2022 kecepatan angin pada waktu
waktu tertentu mencapai 3-6 m/s hal ini tentu berpotensi untuk diterapkannya turbin
angin.
Turbin angin adalah peralatan mekanik yang dipergunakan untuk meekstrak
energi angin menjadi energi mekanik. Berdasarkan posisi sumbu, turbin angin
194 INFO TEKNIK,Volume 23 No. 2 Desember 2022
diklasifikasikan kedalam dua jenis yaitu turbin angin dengan sumbu horizontal yang
disebut dengan turbin TASH dan turbin dengan sumbu vertikal yang disebut dengan
turbin VAWT. Turbin sumbu horizontal dan turbin angin sumbu vertikal memiliki
komponen utama yaitu generator, rotor, tranmisi, dan menara.
Rotor merupakan salah satu komponen paling penting pada turbin angin. rotor
terdiri dari serangkayan bilah-bilah yang sisebut dengan sudu. Sudu bekerja
memanfaatkan energi kinetik aliran angin kemudian energi tersebut diteruskan ke poros
kemudian oleh poros diubah menjadi energi mekanik. Pada turbin angin jenis
horizontal, sudu dibuat dari bahan kayu atau fiber berpenampang Airfoil. Penampang
dengan bentuk Airfoil di pilih karena memiliki keunggulan yaitu sifat aerodinamiknya
yang paling baik bila dibandingkan dengan penampang bentuk lain.
Pemilihan bentuk Airfoil yang tepat adalah salah satu parameter keberhasilan
dalam membuat sebuah turbin. Airfoil memiliki prinsif kerja memberikan gaya angkat
(lift) dan dapat memberikan gaya hambat (drag).
Salah satu parameter yang
menentukan besarnya gaya angkat dan gaya hambatan ketebalan maksimumnya Airfoil.
Semakin besar gaya angkatnya maka akan semakin besar pula energi angin yan dapat
dibangkitknnya.
Oleh sebab itu, studi ini bertujuan untuk menentukan jenis Airfoil NACA yang
sesuai denan karakteristik di gedung baru Fakultas Teknik Universitas Islam
Kalimantan Banjarmasin. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi terkait
jenis Airfoil NACA yang akan di terapkan.
2. METODE PENELITIAN
Untuk menyelesaikan permasalahan penelitian, penelitian dilakukan dengan
beberapa tahapan penelitian. Tahapan penelitian ditunjukan pada gambar 1. Pada
kajian ini, metode penelitian yang digunakan adalah mperncangan yaitu melalui
pehitungan matematis dan simulasi pada perangkat lunak Q-Blade. Pada kajian ini data
kecepatan angin pada gedung baru Fakultas Teknik Universitas Islam Kalimantan
Banjarmasin di peroleh dari hasil pengukuran langsung dilapangan. Pada proses
simulasi, parameter yang telah tetapkan akan di simulasikan dengan menggunakan
aplikasi Q-Blade hingga diketahui bentuk airfoil yang sesuai untuk gedung baru
Fakultas Teknik Universitas Islam Kalimantan Banjarmasin.
Rendi … Pemilihan Jenis Airfoil 195
Mulai
Studi Lapangan
Studi Literatur
Pemilihan Airfoil
Sesuai
Analisa Data
Gambar Desain
Selesai
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
2.1. Identifikasi Masalah
Turbin angin dirancang untuk dapat digunakan pada gedung baru Fakultas
Teknik Universitas Islam Kalimantan Banjarmasin sehingga kecepatan angin yang ada
di sekitar Gedung di Indetifikasi terlebih dahulu kemudian identifikasi jenis-jenis
Airfoil NACA (National Advisory Committe for Aeronauthics) pada penelitianpenelitian sebelumnya menjadi referensi dalam pemilihan jenis airfoil.
2.2. Desain NACA
Setelah melakukan identifikasi masalah, selanjutnya dilakukan penentuan jenis
NACA yang akan digunakan pada pada gedung baru Fakultas Teknik Universitas Islam
Kalimantan Banjarmasin. Desain NACA ditunjukan pada gambar 2
196 INFO TEKNIK,Volume 23 No. 2 Desember 2022
Gambar 2. Perbandingan 5 jenis NACA
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil pengukuran yang dilakukan pada gedung baru Fakultas
Teknik Universitas Islam Kalimantan Banjarmasin pada Juli – Agustus 2022 kecepatan
angin di gedung baru Fakultas Teknik Universitas Islam Kalimantan Banjarmasin cukup
berpariasi, kecepatan angin berkisar antara 3 – 6 m/s
kecepatan angin tertinggi
mencapai 8 m/s pada kondisi-kondisi tertentu sehingga berpotensi untuk di bangun
turbin angin jenis sumbu Horizontal yang memiliki efesiensi tertinggi di bandingkan
jenis turbin lain dan sudah mampu beroperasi pada kecepatan angin sedang yaitu
anatara 3-5 m/s. Bentuk profil dari NACA dapat dilihat pada gambar 3 sampai gambar
7.
Gambar 3 NACA 2414
Gambar 4 NACA 3410
Rendi … Pemilihan Jenis Airfoil 197
Gambar 5 NACA 2414
Gambar 6 NACA 5412
Gambar 7 NACA 6409
Hasil simulasi dari masing masing NACA yaitu NACA 2414, 3410, 4412, 5412 dan
6409 dengan menggunakan software q-Blade diperoleh data seperti yang ditunjukan
pada tabel 1
Tabel 1. Karakteristik NACA
Chamber
Terletak Pada
Ketebalan
Terletak
(%)
(%)
(%)
Pada (%)
2414
2
39.50
14
29.10
3410
3
39.5
12
29.10
4412
4
39.5
12
29.10
5412
5
39.5
12
29.10
6409
6
39.5
9
29.10
Jenis NACA
198 INFO TEKNIK,Volume 23 No. 2 Desember 2022
Tabel 2. Nilai Cl/Cd, Cl dan Alpha setiap airfoil
Airfoil
Cl/Cd
Alpha
Cl
NACA 2414
108
16.5
1.56
NACA 3410
120
14.1
1.52
NACA 4412
133
15
1.62
NACA 5412
141
15.2
1.65
NACA 6409
154
11
1.61
Tabel 2 menunjukan karakteristik Airfoil NACA dari beberapa jenis NACA yang
disimulasikan dengan software q-Blade. Hasil simulasi menggambarkan nilai Cl/Cd,
Alpha dan Cl sebagai parameter penentu dalam pemilihan jenis NACA yang sesuai
untuk gedung baru Fakultas Teknik Universitas Islam Kalimantan Banjarmasin. Tabel 2
dan gambar 8 juga menunjukan bahwa bahwa NACA 5412 adalah yang terbaik dimana
memiliki nilai Cl tertinggi yaitu 1.65 pada Alpa 15.2 dengan spesifikasi camber 5%
terletak pada 39.5% dan ketebalan sebesar 12% terletak pada 29.10. Hasil ini dapat
menjadi rekomendasi untuk Untuk Perencanaan Turbin Angin di Gedung Baru Fakultas
Teknik Universitas Islam Kalimantan Banjarmasin
Rendi … Pemilihan Jenis Airfoil 199
Gambar 8. Grafik CL/CD dari 5 jenis NACA
200 INFO TEKNIK,Volume 23 No. 2 Desember 2022
Gambar 8. Grafik CL dan Alpha dari 5 jenis NACA
4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa
NACA terbaik yang digunakan adalah jenis NACA 5412 yang memiliki nilai Cl
tertinggi yaitu 1.65 pada Alpa 15.2 dengan spesifikasi camber 5% terletak pada 39.5%
dan ketebalan sebesar 12% pada 29.10. Hasil penelitiaan ini dapat digunakan untuk
Untuk Perencanaan Turbin Angin di Gedung Baru Fakultas Teknik Universitas Islam
Kalimantan Banjarmasin.
Rendi … Pemilihan Jenis Airfoil 201
DAFTAR PUSTAKA
Alfaridzi, M.A., 2020. Analisis Performa Bilah Taperless Dengan Airfoil NACA 4412
Pada Horizontal Axis Wind Turbine TSD 500 Di PT Lentera Bumi
Nusantara. Jurnal Teknik Mesin dan Pembelajaran, 3(2), pp.64-73.
Arifin, J., 2019. Desain Diffuser Turbin Air Arus Sungai untuk Meningkatkan Laju
Arus Sungai. Al Jazari: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin, 4(2).
Arifin, J., 2020. Prototip Oscillating Water Columb (Owc). Al Jazari: Jurnal Ilmiah
Teknik Mesin, 5(1).
Hartadi, B., 2022. Pengaruh Kelengkungan Deflektor Turbin Savonius Modifikasi
Untuk Turbin Hidrokinetik. Al Jazari: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin, 7(1).
Hartadi, B., 2018. Pengaruh Gerak Bebas Sudu pada Rotor Savonius Modifikasi untuk
Turbin Air. AL JAZARI: JURNAL ILMIAH TEKNIK MESIN, 3(1).
Hartadi, B., 2018. Pengaruh Penambahan Nozzle Guide Vane Pada Rotor Savonius
Modifikasi untuk Turbin Air. Al Jazari: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin, 3(1).
Rendi, R. and Sidiq, A., 2018. Pengaruh Twist Angle Blade Turbin Savonius
Berpengarah Aliran Aplikasi Pada Turbin Air. INFO-TEKNIK, 19(2), pp.203210.
Rendi, R., 2017. Analisa Distribusi Tekanan dan Aliran Disekitar Rotor Savonius Water
Turbine. AL JAZARI: JURNAL ILMIAH TEKNIK MESIN, 2(1).
Rendi, R., Hartadi, B., Firman, M. and Irfansyah, M., 2022. Peningkatan Kinerja Rotor
Savonius Dengan Mengembangkan Sudu Baru Berbasis Airfoil. Jurnal Engine:
Energi, Manufaktur, dan Material, 6(2), pp.08-15.
Rendi, R., Ihsan, S. and Ma'arif, S., 2020. Turbin Air Arus Sungai Model Sudu
Propeller Menggunakan Nozzel-Diffuser. Jurnal Engine: Energi, Manufaktur,
dan Material, 4(1), pp.27-33.
Rendi, R. and Herlina, F., 2019. Penambahan Lingkaran Pelindung Pada Turbin Air
Rotor Savonius. INFO-TEKNIK, 20(2), pp.237-254.
Rendi, R., Hartadi, B., Firman, M. and Irfansyah, M., 2022. Peningkatan Kinerja Rotor
Savonius Dengan Mengembangkan Sudu Baru Berbasis Airfoil. Jurnal Engine:
Energi, Manufaktur, dan Material, 6(2), pp.08-15.
202 INFO TEKNIK,Volume 23 No. 2 Desember 2022
Halaman ini sengaja dikosongkan
Descargar