## KAJIAN OPTIMASI MAGNETIC GRAFITY FAN FREE ENERGY TERHADAP SUDUT TOLAK DAN JARAK TOLAK MAGNET
Joko Yunianto Prihatin Program Studi Teknik Mesin Akademi Teknologi Warga Surakarta Email: joko_ype@yahoo.com
Heri Kustanto Program Studi Teknik Mesin Akademi Teknologi Warga Surakarta Email: herikustanto81@yahoo.com

## Farit Ardiyanto
Program Studi Teknik Elektronika Akademi Teknologi Warga Surakarta Email: raytheo9@gmail.com

## Rizki Bobby Syahputra
Program Studi Teknik Mesin Akademi Teknologi Warga Surakarta Email: yunantoraja@gmail.com

## ABSTRAK
Magnet merupakan komponen utama yang digunakan dalam penelitian ini. Pemakaian 2 Magnet yang sejenis didekatkan secara vertikal akan mengakibatkan gaya tolak menolak [2]. Gaya tersebut dioptimalkan untuk menggerakkan sirip pada konstruksi kipas angin secara berkesinambungan konstan. Rumusan dan tujuan dari penelitian ini dititik beratkan pada kemampuan optimal magnet dalam menghasilkan jarak tolak yang maksimal dan menghasilkan sudut tolak yang minimal. Pertimbangan kemampuan magnet tersebut berdasarkan  faktor  berat  beban  engkol  kipas,  jumlah  putaran  awal,  jari-jari  lengan  engkol  dan  jumlah magnet  yang  dipasangkan.  Dengan  menggunakan  analisa  statistik  taguchi,  maka  diperoleh  nilai  optimal jarak tolak antar magnet sebesar 20,133mm dan sudut tolak antar magnet sebesar 93,912 o .
Kata kunci: magnet; kipas angin; jarak tolak; sudut tolak.

## ABSTRACT
Magnets are the main components used in this research. Usage 2 Similar magnets are held vertically and will cause repulsion. The refusal style is optimized to move the fin in constant fan construction [2]. The formulation and objectives of this study emphasize the optimal ability of the magnet to produce a maximum repulsion distance and produce a minimal repulsion angle. Consideration of the ability of the magnet is based on the weight factor of the fan crank load, the number of initial turns, the radius of the crank arm and  the  number  of  magnets  paired.  By  using  taguchi  statistical  analysis,  then  the  optimal  value  of  the magnetic repulsion distance is 20,133mm and the magnetic repulsion angle is 93,912 o .
Keywords: magnet; fan; repulsion distance; repulsion angle.

## 1. PENDAHULUAN
Pembangkit  energi  listrik  dewasa  ini  mengalami  problematika,  ini  disebabkan  karena  menipis  nya fosil maupun batu bara yang di gunakan sebagai bahan bakar pembangkit listrik. Sehingga banyak yang beralih  menggunakan  pembangkit  tenaga  air  seperti  PLTU  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Uap  dan  PLTA Pembangkit Listrik Tenaga Air [1].
Pada masa yang akan datang teknologi kendaraan berkembang menggunakan kecepatan cahaya dan menggunakan sistem magnetik sebagai gaya dorong utama. Kendaraan tersebut menerapkan gaya angkat dan gaya dorong dari medan magnet alami dan juga menggunakan prinsip eddy current pada setiap kondisi di daratan ataupun di permukaan air [3].
Pengembangan teknologi kendaraan tersebut menggunakan prinsip gaya tarik-menarik antara kutub magnet  yang  berbeda  dan  gaya  tolak  menolak  antara  kutub  magnet  yang  sejenis.  Kemudaan  dilakukan penggantian posisi arus yang melalui kumparan pembangkit medan magnet tersebut seperti pada penerapan kereta api supercepat. Gaya elektromagnetik tersebut akan terbentuk ketika muatan listrik melewati suatu medan magnet [4].
Kipas angin bertenaga listrik pertama kali ditemukan oleh Schuyler Skaats Wheeler pada tahun 1882. Kipas  angin  ini  hanya  memilki  dua  buah  sudu  dan  tanpa  menggunakan  pelindung.  Kemudian dikembangkan lagi oleh Philip H. Diehl dengan menetapkan hak paten terkait kipas angin yang menempel pada atap rumah [6].
Penelitian  ini  menggunakan  energi  mekanis  putaran  yang  ditimbulkan  dari  magnet  tolak  menolak yang  diberikan  stik  untuk  memutar fly  wheel .  Dari  sistem  energi  mekanis  itu  bisa  menghasilkan  energi mekanis. Setelah itu di salurkan ke kipas, fungsi magnet tersebut untuk menciptakan suatu energi mekanis dari  sifat  tolak  menolak  dari  kesamaan  satu  kutub  pada  magnet  tersebut.  Sehingga  dengan  potensi  gaya tolak antar 2 kutub magnet yang sejenis tersebut dikombinasikan dengan gaya grafitasi akan menghasilkan gerakan  naik  dan  turun  atau  mampu  menghasilkan  gerakan  berputar  konstan  pada  kipas.  Penelitian  ini menerapkan mekanisme konstruksi kipas berpenggerak magnet sesuai dengan penjelasan pada gambar 1 ” magnetic grafity fan free energy ”.

## Gambar 1. Konstruksi ”Magnetic Grafity Fan Free Energy”
Berdasarkan latar belakang dan potensi kipas angin berpenggerak magnet tersebut, maka bisa diambil rumusan sebagai berikut :
a. Berapakah jarak tolak maksimal dan sudut tolak minimal yang dihasilkan pada konstruksi magnet tersebut.?
b. Terdiri dari komposisi faktor level apa saja yang mampu menghasilkan nilai optimasi konstruksi magnet tersebut.?
Dengan  demikian  diharapkan  penelitian  ini  bermanfaat  bagi  perkembangan  teknologi  yang  ramah lingkungan. Sehingga penggunaan bahan bakar fosil akan berkurang, bahkan bisa digantikan.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi  penelitian  ini terdiri  dari  beberapa  tahapan, dan dikerjakan  menerapkan  skala laboratorium  fluida  pada  program  studi  teknik  mesin  Akademi  Teknologi  Warga  Surakarta.  Sumber pendanaan  didominasi  dari  LPPM  Akademi  Teknologi  Warga  Surakarta  pada  program  penelitian  dosen pemula  skala lokal kelembagaan. Dalam penggunaan alat  ukur dan alat bantu  mempergunakan aset dari laboratorium tersebut, sehingga ketelitiannya bisa terkendali dengan baik.

## 2.1 Penentuan Faktor dan Tingkat dalam Pengujian Magnetic Grafity Fan
Fariabel  terikat pada  penelitian  ini  terdiri  dari  jarak  tolak  dan  sudut  tolak  antar  magnet  dalam konstruksi tersebut. Sedangkan fariabel bebas dalam pencapaian nilai optimal dari kedua fariabel terikat tersebut sesuai dijelaskan dalam tabel 1 Variabel Bebas uji Magnetic Grafity Fan dibawah ini.
Tabel 1. Variabel bebas uji  magnetic grafity fan No Faktor Tingkat 1  Tingkat 2  Tingkat 3 1 Jumlah Beban Fly Wheel (kg) 1 0.75 0.5 2 Jumlah Putaran Awal (putaran) 1 1.5 2 3 Jari-jari Beban (mm) 10 13 16 4 Jumlah Magnet pada Beban (pcs) 1 2 3
Tabel 1 diatas menjelaskan bahwa jika faktor jumlah beban fly wheel yang digunakan tersebut semakin besar,  maka  kemampuan  kelembaman  berputar  secara  berkesinambungan  juga  semakin  kecil.  Faktor jumlah putaran awal sangat diperlukan dalam menghasilkan gaya kelembaman memutar fly wheel secara berkesinambungan.  Jika  putaran  awal  semakin  lama,  maka  berakibat  semakin  besar  pula  nilai  gaya kelembamannya. Sedangkan faktor pemasangan lengan pada jarak jari-jari fly wheel semakin pendek, maka beban akan meningkat dan mengurangi putaran yang dihasilkan. Dalam pemasangan jumlah magnet pada beban semakin banyak, maka berakibat meningkatnya gaya tolak magnet tersebut.

## 2.2 Penentuan Sistematika Pelaksanaan Pengujian Magnetic Grafity Fan
Tahapan  urutan  pelaksanaan  kegiatan  penelitian magnetic  grafity  fan ini  sesuai  dijelaskan  pada gambar 2 diagram alir penelitian “Magnetic Grafity Fan Free Energy” berikut ini :
Gambar 2. Diagram Alir Penelitian ”Magnetic Grafity Fan Free Energy”
Sistematika pelaksanaan penelitian Magnetic Grafity Fan ini bertumpu pada tujuan dan rumusan awal yaitu mencapai nilai optimasi, diantaranya terdiri dari :
a. Mempelajari sumber referensi terkait magnet, kipas angin, dan sistem mekanik
b. Penentuan  desain  eksperimen  L9  yaitu  menggunakan  komposisi  4  faktor  dan  masing-masing memiliki 3 tingkatan disertai dengan penentuan 2 respon jarak dan sudut tolak magnet.
c. Pembuatan  konstruksi  Magnetic  Grafity  Fan  terdiri  dari  sistem  magnet  pada  kedua  kutubnya, gerak lurus pipa, gerak putar fly wheel dan kipas.
d. Pengujian dan pengambilan data jarak dan sudut tolak magnet sesuai desain eksperimen tersebut sebanyak masing-masing 4 kali.
e. Pengolahan data statistik taguchi.
f. Penentuan nilai optimal berdasarkan efek tiap faktor kedua respon fariabel terikat tersebut.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada pengujian ini menghasilkan data sesuai dengan kedua respon pada desain eksperimen, yaitu jarak dan sudut tolak magnet pada konstruksi kipas angin tersebut. Tabel komposisi yang sudah ditentukan dalam desain  eksperimen  statistik  taguchi  lebih  ringkas  dan  tanpa  harus  menguji  semuanya  [7].  Pengambilan datanya disesuaikan dalam 3 kali dengan jarak kisar 5 menit.

## START
Permasalahan Free Energy pada Fan
Studi Pustaka (Fan, Magnet, Mekanis)
Pembuatan Model Magnetic Grafity Fan Analisa Data dan Pembahasan “taguchi” Pengujian jarak dan sudut tolak magnet Kesimpulan FINISH
Berdasarkan tabel desain eksperimen statistik taguchi pada pengujian jarak tolak magnet, maka menghasilkan data rerata. Selanjutnya dilakukan perhitungan SNR Signal to Noise Ratio sesuai dijelaskan dalam tabel dibawah ini.
Tabel 2. Hasil pengujian jarak tolak magnet pada magnetic grafity fan
No Faktor Jarak Tolak Magnet (LTB-mm) 1 2 3 4 1x 2x 3x Rerata SNR 1 1 1 1 1 19 19.2 18.8 19.000 20.803 2 1 2 2 2 19.6 19.8 20 19.800 21.161 3 1 3 3 3 19.4 19 19.2 19.200 20.894 4 2 1 2 3 19 19.8 19.2 19.333 20.951 5 2 2 3 1 19.4 19.8 19.6 19.600 21.073 6 2 3 1 2 18.8 19.2 18.8 18.933 20.772 7 3 1 3 2 20.4 20.2 19.8 20.133 21.305 8 3 2 1 3 19.2 19 18.8 19.000 20.803 9 3 3 2 1 18.8 19 19 18.933 20.773
Berdasarkan tabel 2 diatas terdapat nilai SNR maksimal senilai 21,305mm pada komposisi ke 7 yaitu pada beban 0,5kg, jumlah putara 1 kali, pada jari-jari beban 16mm dan menggunakan 2 magnet. Kemudian nilai SNR minimal senilai 20,772mm berada pada komposisi ke 6 jumlah beban 0,75kg, jumlah putaran awal 2 kali dan jari-jari beban 10mm dengan jumlah 2 magnet. Kualitas hasil jarak tolak magnet semakin besar  adalah  semakin  baik,  sehingga  menggunakan  persamaan  SNR  LTB  ( Larger  The  Better ).  Seperti dijelaskan berikut ini :
803 , 20 8 , 18 1
2 , 19 1 19 1 log 10 log 10 . 2 2 2 2 2 2 10 2 2 10 =       + + =       =   LTB SNR (1)
Sedangkan  untuk  kualitas  hasil  sudut  tolak  magnet  semakin  kecil  adalah  semakin  baik,  sehingga menggunakan persamaan SNR STB ( Smaller The Better ). Seperti dijelaskan berikut ini :
( ) 95 , 39 216 , 106 635 , 96 642 , 96 3 1 log 10 . 2 2 2 10 − =     + + − = STB SNR
(2)
Berdasarkan  tabel  desain  eksperimen  statistik  taguchi  pada  pengujian  sudut  tolak  magnet,  maka menghasilkan data rerata. Selanjutnya dilakukan perhitungan SNR Signal to Noise Ratio sesuai dijelaskan dalam tabel 3 hasil pengujian sudut tolak magnet pada magnetic Grafity fan dibawah ini.
Tabel 3. Hasil pengujian sudut tolak magnet pada magnetic grafity fan
No Faktor Sudut Tolak Magnet (STB- o ) 1 2 3 4 1x
2x 3x Rerata SNR 1 1 1 1 1 96.642 96.6355 106.2165 99.831 -39.9506 2 1 2 2 2 104.546 104.3575 105.391 104.765 -40.3607 3 1 3 3 3 102.661 104.832 104.234 103.909 -40.2898 4 2 1 2 3 104.416 104.6825 104.8385 104.646 -40.3508 5 2 2 3 1 109.6095 103.9675 90.7595 101.446 -40.1073 6 2 3 1 2 105.8525 100.0415 96.7135 100.869 -40.0376 7 3 1 3 2 96.746 94.4125 90.5775 93.912 -39.414 8 3 2 1 3 109.4015 109.2195 108.121 108.914 -40.6981 9 3 3 2 1 105.755
103.0575 104.0715 104.295 -40.3221
Berdasarkan tabel 3 diatas terdapat nilai SNR maksimal senilai -39,414mm pada komposisi ke 7 yaitu pada beban 0,5kg, jumlah putara 1 kali, pada jari-jari beban 16mm dan menggunakan 2 magnet. Kemudian nilai SNR minimal senilai -40,6981mm berada pada komposisi ke 8 jumlah beban 0,5kg, jumlah putaran awal 1,5 kali dan jari- jari beban 10mm dengan jumlah 3 magnet.

## Gambar 3. Konstruksi ”magnetic grafity fan free energy”
Berdasarkan hasil pengujian dan hasil pengukuran statistik data tersebut bisa diartikan bahwa energi tolak dari kedua magnet sejenis yang didekatkan tersebut harus mampu melawan gaya grafitasi bumi dan gesekan [5]. Sehingga bisa dijelaskan dengan rangkaian susunan gerakan lurus beraturan dari kedua megnet sejenis tersebut berubah menjadi gerakan putar berkesinambungan sesuai gambar 3 diatas.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan latar belakang dan potensi kipas angin berpenggerak magnet tersebut, maka bisa diambil kesimpulan sebagai berikut :
a. Jarak  tolak  maksimal  yang  dihasilkan  pada  konstruksi  magnet  tersebut  adalah  20,133mm  dan sudut tolak minimal yang dihasilkan pada konstruksi magnet tersebut adalah 93,912 o .
b. Terdiri dari komposisi faktor level pada komposisi ke 7 yaitu pada beban 0,5kg, jumlah putara 1 kali, pada jari-jari beban 16mm dan menggunakan 2 magnet tersebut mampu menghasilkan nilai optimasi konstruksi magnet tersebut.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Puji Syukur ucapkan sebagai rasa terima kasih kepada Tuhan YME sehingga diberi kemudahan dalam segala  aktifitas  penelitian  ini.  Selanjutnya  disampaikan  ucapan  terima  kasih  kepada  seluruh  segenap pengelola LPPM AT-Warga Surakarta atas dukungannya sehingga penelitian ini dapat dikerjakan dengan penuh semangat dan akurat.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Yani  A,  Mihdar,  Erianto  R,  2016,  “Pengaruh  Variasi  Bentuk  Sudu  Terhadap  Kinerja  Turbin  Air Kinetik”, TURBO, Vol. 5 No. 1  Jurnal Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Metro, p-ISSN: 2301-6663, pp 8-13.
[2]  Nugroho  A  K,  2010,  “Penentuan  Gaya  Tolak  Menolak  Magnet  Antar  Dua  Magnet  Permanen Menggunakan  Metode  Kesetimbangan  Benda”,  Berkala  Fisika,  Edisi  Khusus  April,  FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta, Vol 13, No 2, ISSN-1410-9662, pp.39-44.
[3]  Sumardjati,  2012,  “Motor  Magnet  Permanen  Sebagai  Penghasil  Gaya  dan  Putaran  Tanpa  Energi Listrik”,  Industrial  Research  Workshop  and  Nation  Seminar,  Teknik  Elektro  Politeknik  Negeri Bandung, ISBN-978-979-3541-25-9, pp 154-163.
[4]  Astuti  IAD,  (2012), Penentuan  Kuat  Kutub  Magnet  Batang  dengan  Metode  Simpangan  Kumparan Solenoida Berarus Listrik, Skripsi Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta.
[5]  Arnandi  W,  Iswahyudi  S,  2013,  “Pemanfaatan  Magnetism  Sebagai  Sumber  Gaya  Gerak”,  Jurnal Fakultas Teknik Universitas Tidar Magelang, Vol 39 No2, Agustus, pp76-93.
[6]  Anonimus, diakses bulan mei 2018, Bab II Tinjauan Pustaka, Universitas Sumatera Utara, pp6-29.
[7]  Athreya  S,  Venkatesh  Y.D,  2012,  “Application  of  Taguchi  Method  For  Optimaization  of  Process Parameters In Improving The Surface Roughness of Lathe Facing Operation”, International Refereed Journal of Engineering and Schience IRJES, University of  Mumbai India, ISSN-2319-1821, Vol 1 issue 1, pp 13-19.