SKRIPSI
PERANCANGAN TURBIN PROPELLER DIBENDUNGAN
GERAK BABAT DENGAN KAPASITAS 70 m
3/dt DAN
HEAD 4.2 m
Diajukan kepada
Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam
Menyelesaikan Program Sarjana Teknik (S1)
Disusun oleh:
JUNED ABDILLAH 201010120311062
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
ii
LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI
PERANCANGAN TURBIN PROPELLER DIBENDUNGAN
GERAK BABAT DENGAN KAPASITAS 70 m3/dt DAN HEAD 4.2 m
Ditulis Oleh: Juned Abdillah Nim: 201010120311062
Mengetahui
Dosen pembimbing I Dosen pembimbing II
Ir.Hery Supriyanto, MT Ir. Ali Mokhtar, MT
NIP :10887090049 NIP : 10891090125
Ketua jurusan teknik mesin
iii
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 : Juned Abdillah
Nim : 201010120311062
Bidang Keahlian : Konversi Energi
No. ST. Pem. TA : E.2/188/FT/UMM/V/2014 1 Persetujuan Judul Dan Konsultasi Bab I
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 : Juned Adillah
Nim : 201010120311062
Bidang Keahlian : Konversi Energi
No. ST. Pem. TA : E.2/188/FT/UMM/V/2014 1 Persetujuan Judul Dan Konsultasi Bab I
2 Konsultasi Bab I dan ACC Bab I
Malang, 20 Januari 2015 Dosen pembimbing II
v
LEMBAR SURAT PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Juned Abdillah
Nim : 201010120311062
Tempat/Tanggal Lahir : Lamongan, 14 Februari 1990
Fakultas : Teknik
Instansi : Universitas Muhammadiyah Malang
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :
Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul “PERANCANGAN TURBIN PROPLLER DIBENDUNGAN GERAK BABAT DENGAN KAPASITAS 70 m3/dt DAN HEAD 4.2 m” 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, 20 Januari 2015 Yang menyatakan,
vi ABSTRAK
Mengingat kebutuhan tenaga listrik merupakan bagian mendasar di bumi dan salah satu bentuk energy yang paling banyak digunakan. Listrik sendiri salah satu roda perputaran perkonomian yang sedang tumbuh, Pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH) adalah suatu pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan tenaga air sebagai tenaga penggeraknya seperti, saluran irigasi, sungai atau air terjun alam dengan cara memanfaatkan tinggi terjunan (head) dan jumlah debit air.
Untuk mendapatkan sebuah rancangan turbin air, kita menggunakan metode perancangan dari assessment pengumpulan data awal, concept design metode perhitungan data berdasarkan data awal perancangan, design,prototype gambar yang dihasilkan dan mengahasilkan detail design gambar detaile perancangan
Dalam perancangan turbin propeller sumbu horizontal dengan debet 70 ��3 dan tinggi jatuh efektif air 4.2 m. Dari hasil perhitungan didapat diameter luar sudu (D1) =0.468 m, diameter hub/leher poros (Dn) = 0.12 m, jumlah sudu (Z) = 5 buah, jumlah sudu guidevane (ZGV) = 6 buah dan diameter poros (ds) = 215.11 mm.
Kata kunci : PLTMH, turbim, propeller,
ABSTRACT
Given the need for electricity is a fundamental part of the earth and one of the most widely used energy. Electrical own one wheel rotation interconnected economy growing, micro hydro power plant (MHP) is a small-scale power plants that use water power as its driving force, such as irrigation canals, rivers or waterfalls nature by utilizing high waterfall (head) and the amount of water flow.
T o obtain a water turbine design, we use the design method of assessment beginning data collection, concept design calculation method of data based on preliminary data design, design, prototype images produced and result in detailed design drawings of the design detaile
In the design of the horizontal axis propeller turbines with a debit of 70 m ^ 3 / s and effective high water fall 4.2 m. The research result shows the outer diameter of the blade (D1) = 0468 m, the diameter of the hub / shaft neck (Dn) = 0:12 m, the number of blades (Z) = 5 pieces, the number of blade guidevane (ZGV) = 6 pieces and shaft diameter (ds) = 215.11 mm.
vii
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan rahmat dan bimbingannya penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir yang berjudul PERANCANGAN TURBIN PROPLLER DIBENDUNGAN GERAK BABAT DENGAN KAPASITAS 70 m/dt DAN HEAD 4.2 m
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang turut membantu dalam penyusunan laporan ini, yaitu:
1. Allah SWT yang telah memberikan rahmat, bimbingan serta kemampuan dan kesehatan sehingga terselesaikan laporan tugas akhir ini.
2. Bapak Ibu dan keluargaku terkasih, terima kasih atas semua dorongan, nasehat, dan doa yang telah diberikan kepada penulis.
3. Bpk. Ir. Daryono, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Industri yang senantiasa berupaya memajukan jurusan TM.
4. Bpk Ir. Hery suprianto,MT, dan selaku dosen pembimbing I yang selalu sabar meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membimbing penulis menyelesaikan laporan ini serta mengoreksi segala kesalahan.
5. Bpk Ir. Ali Mokhtar, MT selaku dosen pembimbing skripsi II yang selalu memberikan saran, nasehat, semangat dan perbaikan selama penyusunan tugas akhir ini.
6. Semua teman-teman yang senang tiasa menyemagati penulis agar laporan cepat terselesaikan.
7. Semua pihak-pihak yang membantu dalam pengerjaan laporan ini yang tidak mungkin disebutkan satu persatu.
Kiranya allah SWT membalas budi baik yang telah beliau lakukan.
Penulis menyadari bahwa kemampuan penulis dalam pembuatan dan penyusunan laporan Tugas Akhir ini terbatas dan masih banyak kekurangan, sehingga penulis menerima saran dan kritik yang sifatnya membangun.
Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan ini bisa bermanfaat bagi pembaca.
Malang, 20 Januari 2015
viii
DAFTAR ISI
Cover ... i
Poster ... ii
Lembar pengesahan skripsi ... iii
Lembar asistensi tugas akhir pembimbing I ... iv
Lembar asistensi tugas akhir pembimbing II ... v
Lembar pernyataan ... vi
Abstrak ... vii
1. BAB I (Pendahuluan) ...1
1.1.latar belakang... ...1
1.2.rumusan masalah... 3
1.3.tujuan...3
1.4.batasan masalah ...3
1.5.Manfaat perancangan... ...4
2. BAB II (dasar teori) ...5
2.1. Turbin Air ...5
2.1.1 Klasifikasi turbin air ...5
2.1.2 Jenis jenis turbin impuls ...6
1. Turbin pleton ………...6
2. Turbin turgo ………...8
3. Turbin cros flow ………...…8
2.1.3 Jenis jenis turbin reaksi ...8
1. Turbin Kaplan ………...8
2. Tubin propeller ………...9
ix
2.3 Teori dasar aliran (Hidrinamik) ……...10
2.4 Kecepatan pada sudu turbin ...14
2.5 Gaya gaya pada sudu turbin ...18
2.6 Pasak ...19
2.7 Bantalan ...20
3 BAB III (metododologi penelitian) ...22
3.1 Tujuan umum ...22
3.2 Perancangan gambar desain srtuktur turbin ...22
3.3 Diagram alir perancangan ...23
4 BAB IV (Perhitungan dan pembahasan)...26
4.1 Data teknis tentang bendungan ...26
4.2 Kecepatan spesifikasi daya turbin...26
4.3 Pemilihan jenis turbin ………...27
4.4 Perancangan pipa pesat (penstock) dan perlengkapanya ...28
4.5 Kecepatan aliran ………..……29
4.6 Diameter pipa pesat ………..…30
4.7 Perencanaan tebal pipa pesat ………..30
4.8 Perencanaan dimensi roda jalan ………..31
4.9 Perencanaan guide vane ………..34
4.10Perencanaan poros………..36
4.11Perencanaan pasak ………..…39
4.12Perencanaan bantalan ………..41
4.13Desaine rumah turbin ………..42
4.14Desain pipa hisap (draft tube) ………..43
5 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ………..45
5.1 Kesimpulan ………..45
5.2 Saran ………..47
x
DAFTAR GAMBAR
1. BAB I (pendahuluan) ...1
2. BAB II (Dasar teori) ...5
2.1. Grafik hubungan antara head (m) dengan kapasitas (m3/detik)……..10
2.2. Cara kerja PLTMH secara sederhana ...11
2.3. Grafik menentukan u1 ...17
2.4. Gambar macam macam bantalan glinding ………...21
3. BAB III (metodologi penenelitian) ...23
4. BAB IV (perhitungan dan pembahasan) ...26
xi
DAFTAR TABEL
1. BAB I (pendahuluan) ...1
1.1Debit air pada tahun 2010 dibendingan gerak Babat ………….2
2. BAB II (Dasar teori) ...5
2.1 Pengelompokan turbin air ………. .8
2.2 Aplikasi penggunaan turbin berdasarkan tinggi head………..12
2.3 Tabel standart pasak menurut IS:2292 dan 2203-196 ……….19
3. BAB III (metodologi penenelitian) ...23
4. BAB IV (perhitungan dan pembahasan) ...26
xii
DAFTAR PUSTAKA
Sunyoto. (2013). BAB 21 KLASIFIKASI TURBIN AIR. Retrieved February 30, 2013,from:http://www.crayonpedia.org/mw/BAB_21_KLASIFIKASI_TU
RBIN_AIR_SUNYOTO
Nechleba, M. (1957). Hydraulic turbines: Their design and equipment. London: ARTIA-PRAGUE.
Sularso, I. M. (1997). Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen,Cetakan Kesembilan. Jakarta: Pradnya Paramita.
Dietzel, P. D. (1980). Turbin, Pompa dan Kompresor. Wurzburg: Erlangga. Pedoman study kelayakan Sipil pembangunan PLTMH. (2009:03)
BLUEPRINT PENGELOLAAN ENERGI NASIONAL2006 – 2025. (1akarta, 2006)
Anonim. Pltmh sumber maron 27, 2013, (2013, April 01) from http://ft.umm. ac.id/ id/umm-
news-1611-dosen-ft-umm-menjadi-perintis-dibangunnya-pltmh-di-sumber-maron.html
Anonim. Pembangkit Listrik Tenaga MikroHydro ( PLTMH ), (2013Apri01), from http://sky-technical.blogspot .com /2012/02/pembangkit-listrik-tenaga-mikrohydro.html
Anonim.( 2013, April 01) Semua tentang pltu plta pltmh pltp pltn pltg pltgu, Sabtu, 26 Maret 2011. From http:// perkembanganpltu. blogspot.com/
1
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Pada saat ini dunia sedang mengalami krisis energi, dan khususnya Indonesia mengalami krisis energi listrik secara nasional. Energi listrik sudah merupakan kebutuhan pokok dalam berbagai segi kehidupan manusia. Berdasarkan alasan tersebut berbagai kesibukan dilakukan untuk menjejaki pemanfaatan berbagai energi alternatif , salah satu diantarnya adalah sumber daya air alam yang dapat dimanfaatkan menjadi sumber tenaga untuk pembangkit energi listrik. Pada kota Babat kabupaten Lamongan terdapat bendungan, yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.
Pemanfaatan air yang merupakan sumber daya alam sebagai energi terbarukan untuk pembangkit listrik adalah salah satu solusi alternatif untuk menggantikan kebutuhan akan bahan bakar minyak. Pemanfaatan energi tenaga air (hydropower) di Indonesia juga sangat minim. Turbin propeller merupakan salah satu jenis turbin air yang prinsip kerjanya memanfaatkan energi potensial air sebagai energi listrik tenaga air. Prinsip kerja Turbin propeller adalah memanfaatkan daya fluida dari air untuk menghasilkan daya pada poros.
Pada umumnya bendungan yang ada dijawa timur Indonesia dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan air yang kurang pada saat musim kemarau, pada kesempatan ini saya bemaksud untuk lebih dalam lagi memanfaatkan bendungan tersebut untuk memenuhi kebutuhan listrik yang semakin lama semakin besar, masyarakat babat dan skitarnya juga sering kali kekurangan listrik dari PLN.
2
untuk perumahan mencapai 21.129 KVA. Untuk perdagangan dibutuhkan 8.452 KVA. Untuk fasilitas umum dibutuhkan 639 KVA.
Sedangkan menurut Kepala Biro Kerjasama, Hukum dan Humas Badan Tenaga Atom Nasional (batana) Dr.Ferhat Aziz, PLN saat ini hanya mampu melayani 56% kebutuhan listrik nasional. Dengan perkembangan kebutuhan listrik nasional pertahun 7,1%. Maka pada tahun 2025 akan terjadi krisis kebutuhan listrik di Indonesia. Jika memang perkiraan itu benar maka perkembangan kota babat menjadi kota industri akan terganggu. Oleh karena itu diperlukan sumber energy listrik baru untuk mendukung perkembangan kota babat.
Solusi yang dapat kita lakukan adalah dengan memanfaatkan aliran sungai bengawan solo sebagai penggerak turbin air. Saat ini telah dikembangkan bendungan yang berfungsin untuk meninggikan permukaan air sungai pada musim kemarau. Bendungan gerak Babat dibangun dengan menggunakan tipe pintu air radial.
Tabel. 1.1 Debit air pada tahun 2010 di Bendungan Gerak Babat
3
Tinggi muka air H 4,22 m
Lebar bendungan 140,4 m
Elevasi dasar sungai 360 m
Elevasi dasar bendungan 320 m
Bendungan ini dibangun khusus untuk meninggikan elevasi muka air sehigga terdapat debit air yang terkumpul dipintu bendungan tersebut.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan pada latar belakang yang diuraikan, maka rumusan masalah yang telah dirumuskan sebgai berikut :
a) Berapa dimensi yang digunakan setiap komponen Turbin. b) Berapa daya yang dihasilan turbin tersebut.
1.3 Tujuan
Dari rumusan masalah diatas maka tujuan perancangan turbin ini adalah :
a) Dapat menentukan dimensi komponen turbin. b) Dapat menentukan daya turbin
1.4 Batasan Masalah
Dalam perancangan ini ditetapkan batasan batasan masalah sebagai berikut
a) Debit air minimum yang dihasilkan oleh bendungan gerak babat adalah 70,19 m³/dt.
b) Massa jenis air adalah 1000kg/m³
c) Perancangan tidak termasuk generator dan perangkat pelengkap yang digunakan.
4
1.5 Manfaat Perancangan
Adapun manfaat dari perancangan turbin pleton di bendungan gerak Babat adalah :
1. Memanfaatkan debit air yang ada di bendungan gerak babat untuk energy listrik.
