perancangan turbin propeller poros horizontal … · perancangan turbin propeller poros horizontal...
TRANSCRIPT
PERANCANGAN TURBIN PROPELLER POROS
HORIZONTAL KAPASITAS 100 kW
BENDUNGAN BENING SARADAN MADIUN
TUGAS AKHIR
BIDANG KONVERSI ENERGI
Diajukan kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan
Program Sarjana Teknik (S1)
Oleh :
M. SYAFRIAL HIDAYAT
09510003
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2014
ii
Poster
iii
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Satu Syarat Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Mesin
Disusun Oleh :
M. Syafrial Hidayat
NIM : 09510003
Yang telah disahkan oleh :
Dosen Pembimbing I Pembimbing II
(Ir. Sudarman, MT) (Ir. Ali Mokhtar, MT)
NIP : 108.8909.132 NIP : 108.9109.0234
Mengetahui
Ketua Jurusan Teknik Mesin
(Ir. Daryono, MT)
NIP : 108.8909.0124
iv
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
JL. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127
Fax. (0341) 460782 Malang 65144
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR
Nama : M. Syafrial Hidayat
Nim : 09510003
Bidang Keahlian : Bidang Konversi Energi
No. ST. Pemb. TA : E.2/ 188/ FT/ UMM/ V/ 2014
Judul : Perancangan Turbin Air Propeller Sumbu Horizontal
Pembimbing I : Ir. Sudarman, MT
No. Catatan Asistensi Paraf
Dosen Pembimbing I
1 Persetujuan Judul dan Konsultasi Bab I
2 ACC Bab I
3 Konsultasi Bab II
4 ACC Bab II
5 Konsultasi Bab III
6 ACC Bab III
7 Konsultasi Bab IV dan Seminar Hasil
8 ACC Bab IV dan Seminar Hasil
Malang, 28 Oktober 2014
Dosen Pembimbing I
Ir. Sudarman, MT
NIP: 108.8909.132
v
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
JL. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127
Fax. (0341) 460782 Malang 65144
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR
Nama : M. Syafrial Hidayat
Nim : 09510003
Bidang Keahlian : Bidang Konversi Energi
No. ST. Pemb. TA : E.2/ 188/ FT/ UMM/ V/ 2014
Judul : Perancangan Turbin Air Propeller Sumbu Horizontal
Pembimbing II : Ir. Ali Mokhtar, MT
No. Catatan Asistensi Paraf
Dosen Pembimbing II
1 Persetujuan Judul dan Konsultasi Bab I
2 ACC Bab I
3 Konsultasi Bab II
4 ACC Bab II
5 Konsultasi Bab III
6 ACC Bab III
7 Konsultasi Bab IV dan Seminar Hasil
8 ACC Bab IV dan Seminar Hasil
Malang, 28 Oktober 2014
Dosen Pembimbing II
Ir. Ali Mokhtar, MT
NIP : 108.9109.0234
vi
LEMBAR SURAT PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah :
Nama : M. Syafrial Hidayat
Nim : 09510003
Tempat/Tanggal Lahir : Rantau, 30 September 1989
Jurusan : Teknik Mesin
Fakultas : Teknik
Instansi : Universitas Muhammadiyah Malang
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :
Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul “Perancangan Turbin Air Propeller
Sumbu Horizontal” Yang diajukan untuk memperoleh gelar sarjana S1 pada
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang,
sejauh yang saya ketahui bukan merupakan duplikasi (“PLAGIASI”) dari skripsi
yang sudah dipublikasikan dan / atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar
kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Malang atau instansi
manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya kutipan dan daftar
pustaka sebagaimana mestinya.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk
digunakan sebagaimana mestinya.
Malang, 28 Oktober 2014
Yang menyatakan,
M. Syafrial Hidayat
vii
ABSTRAK
Mengingat kebutuhan tenaga listrik merupakan bagian mendasar di bumi
dan salah satu bentuk energi yang paling banyak digunakan. Listrik sendiri salah
satu roda perputaran perekonomian yang sedang tumbuh, meningkatkan pasokan
kebutuhan pasokan energi listrik bagi masyarakat akan terus diupayakan
pemerintah khususnya untuk wilayah kabupaten. Potensi sumber energi terbarukan
di Indonesia, khususnya tenaga air hingga saat ini baru di manfaatkan sebesar 4,2
GW (5,55%) dari seluruh potensi yang ada sebesar 75,67 GW, mikrohidro yang
termanfaatkan sebesar 0,008 GW dari seluruh potensi 0,045 GW. (ESDM, 2006)
Pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH) pada dasarnya
memanfaatkan energi air. Semakin tinggi jatuh air maka semakin besar energi
potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik. Disamping faktor geografis
yang memungkinkan untuk dibangun pembangkit. Tinggi jatuh air dapat pula
diperoleh dengan membendung aliran air sehingga permukaan air menjadi tinggi.
(Anonim, 2008)
Pembangit listrik ini dirancang dengan memanfaatkan potensi di
bendungan saradan madiun. Potensi air yang tersedia 21.4 meter. Namun untuk
menggunakan turbin jenis propeller head dan kapasitas yang dapat dimanfaatkan
adalah 6 meter dengan kapasitas aliran 2 m3/detik. Dengan kapasitas dan head
tersebut dapat menghasilkan kapasitas listrik sebesar 100 kW.
Katakunci : Turbin, propeller, horizontal
Given the need for electricity is a fundamental part of the earth and one of
the most widely used energy. Electricity itself one cycle in which the economy is
growing, increasing the supply of electrical energy to supply the needs of the
community will continue to be pursued, especially for the district government. The
potential of renewable energy sources in Indonesia, particularly hydropower until
now only in use by 4.2 GW (5.55%) of the existing potentials of 75.67 GW, micro
hydro utilized by 0,008 GW of the entire potential of 0,045 GW. (EMR 2006)
Micro hydro power plant (MHP) basically harness the energy of water. The
higher the water falls, the greater the potential energy of water that can be
converted into electrical energy. In addition to geographical factors that allow
plants to be built. High water falls can also be obtained by stemming the flow of
water so that the water level is high. (Anonymous, 2008)
Power Plant is designed by utilizing the potential in dam Saradan madiun.
Potential available water 21.4 meters. However, to use a propeller type turbine
head and capacity that can be utilized is 6 meters with flow capacity of 2 m3 / sec.
With the capacity and the head can result in electrical capacity of 100 kW.
Keywords : Turbine, propeller, horizontal
viii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada kehadirat Allah SWT yang
mana hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahNya laporan tugas
akhir dengan judul “Perancangan Turbin Air Bendungan Bening Madiun” ini
akhirnya dapat terselesaikan.
Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan dan rintangan yang
dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa
ringan dan dapat teratasi. Oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih
atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran, serta
bimbingan berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan sekripsi ini.
Ungkapan terimaksih tersebut disampaikan kepada :
1. Kedua orang tua yang selalu memberikan bantuan materiil maupun non
materiil, mendo’akan, mengingatkan akan pesan-pesannya yang tak akan
terlupakan.
2. Bapak Sudarman, Ir. MT. Selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan
bimbingan serta arahan secara intensif selama penyusunan sekripsi ini
dilakukan.
3. Ibu Ir. Ali Mokhtar, MT. Selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan
masukan ide, serta saran dan cara-cara penulisan sehingga terselesaikannya
skripsi ini.
4. Ibu Dini Kurniawati, ST, MT. Selaku pembimbing saya pada bidang kimia
oraganik yang mendukung data skripsi saya.
ix
5. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan
teoritis seara langsung maupun tidak langsung.
6. Teman-teman sebimbingan, rekan-rekan laboraturium di lingkungan Teknik
Mesin, serta teman-teman seangkatan Teknik Mesin 2009 A,B, C dan D.
7. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terimakasih banyak atas bantuan
kalian semuannya.
Dalam penyusunan sekripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak
terbahas. Oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan
sangat diharapkan untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga ALLAH SWT
memberikan sifat rahim Nya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan
penyusun berharap semoga sekripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.
Malang, 21 Oktober 2014
M. Syafrial Hidayat
x
DAFTAR ISI
COVER ................................................................................................................ i
POSTER ............................................................................................................... ii
LEMBARAN PENGESAHAN SKRIPSI .......................................................... iii
LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR .................................................... iv
LEMBARAN PERYATAAN ............................................................................. v
BERITA ACARA ................................................................................................ vi
ABSTRAK ........................................................................................................... vii
KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii
DAFTAR ISI ........................................................................................................ ix
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiv
BAB I .................................................................................................................... 1
PENDAHULUAN ................................................................................................ 1
1.1.Latar Belakang .......................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ..................................................................................... 2
1.3 Tujuan Perancangan .................................................................................. 2
1.4. Batasan Masalah....................................................................................... 2
1.5 Metode Pengumpulan Data ....................................................................... 2
BAB II .................................................................................................................. 3
TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................................... 3
2.1.Pengertian PLTMH .................................................................................. 3
2.2.Prinsip kerja ............................................................................................. 4
2.3.Desain PLTMH ........................................................................................ 6
2.4.Turbin Air ................................................................................................ 11
2.5.Jenin Turbin Air ....................................................................................... 16
xi
2.6.Pemilihan Turbin ...................................................................................... 21
2.7.Gaya Pada Sudu ....................................................................................... 22
2.8.Pasak ........................................................................................................ 23
BAB III ................................................................................................................. 27
METODE DESAIN ............................................................................................. 27
3.1.Tinjauan Umum ....................................................................................... 27
3.2.Pengukuran data ....................................................................................... 27
3.3.Langkah Perancangan Turbin ................................................................. 28
3.4.Flow Chart ................................................................................................ 29
BAB IV ................................................................................................................. 30
PERANCANGAN ............................................................................................... 30
4.1.Data Awal Perancangan ........................................................................... 37
4.2.Perancangan Dimensi Ruang Bakar ......................................................... 37
4.3.Perhitungan Daya yang disuplai ke Generator ......................................... 38
4.4.runer ......................................................................................................... 38
4.5.poros ......................................................................................................... 39
4.6.Perencanaan Pasak ................................................................................... 42
BAB V ................................................................................................................... 44
KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 44
5.1.Kesimpulan .............................................................................................. 44
5.2.Saran ......................................................................................................... 45
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Skema Prinsip Kerja PLTMH .......................................................... 4
Gambar 2.2. Mekanisme energi ............................................................................ 5
Gambar 2.3. Bangunan Penyadap ......................................................................... 7
Gambar 2.4. Saluran Pembawa ............................................................................. 8
Gambar 2.5. Bak Pengendap ................................................................................. 9
Gambar 2.6. Saluran Pelimpah.............................................................................. 10
Gambar 2.7. Rumah Pembangkit .......................................................................... 10
Gambar 2.8. Tair Race .......................................................................................... 11
Gambar 2.9. Turbin Impuls ................................................................................... 12
Gambar 2.10. Sudu Pengarah ................................................................................ 14
Gambar 2.11 Pipa Pesat ........................................................................................ 15
Gambar 2.12. Turbin Kaplan ................................................................................ 17
Gambar 2.13. Prinsip Kerja Kaplan/Propeller ...................................................... 19
Gambar 2.14. Roda Jalan ...................................................................................... 20
Gambar 2.15. Karakteristik turbin ........................................................................ 21
Gambar 2.16 Macam-Macam Bearing .................................................................. 25
Gambar 4.1. Grafik Pemilihan Turbin .................................................................. 31
Gambar 4.2. Segitiga Kecepatan Masuk ............................................................... 34
Gambar 4.3. Model runner turbin propeller .......................................................... 34
Gambar 4.4. Harga perkiraan untuk menentukan ukuran ..................................... 35
Gambar 4.5. : Sudut masuk dan keluar aliran ....................................................... 36
Gambar 4.6. grafis ................................................................................................. 37
Gambar 4.7. Segitiga kecepatan ............................................................................ 37
Gambar 4.8. Poros ................................................................................................. 39
Gambar 4.9. Pasak................................................................................................. 42
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Pengelompokan Turbin Air .................................................................. 12
Tabel 2.2. Pengelompokan turbin ......................................................................... 13
Tabel 2.3. Standar pasak melintang .......................................................................... 23
Tabel 2.4. Kecepatan Spesifik .................................................................................... 26
Tabel 4.1. Representasi dimensi runner ................................................................ 38
Tabel 5.1. Main Characteristic .............................................................................. 44
Tabel 5.2. Spesifikasi Turbin ................................................................................ 44
xiv
DAFTAR PUSTAKA
ESDM, K. (2006). Potensi Pembangkit Tenaga Air . p. 2.
Hartoyo. (2012). Jenis-jenis Valve. Retrieved from
http://eryhartoyo.wordpress.com/2012/08/14/jenis-jenis-valve/
Sularso. (1983). Dasar Perancangan Elemen Mesin. Jakarta: Pradnya Paramita.
Taty, A. (2009). Bangunan Turbin.
Tirta, J. (2011). Potensi Energi Air.
http://id.wikipedia.org/wiki/Energi_potensial
http://www.hydropowerinternational.com/images/640/0/6-im-channel-and-
forbay.jpg