i
PERANCANGAN TURBIN PROPELLER POROS
HORIZONTAL Q = 0.450 m³/s DAN Head = 10 m DI SUNGAI
KALIDUNGMALANG
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana (S-1) Teknik Mesin
Oleh :
ARDI SETIAWAN
201010120311087
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
x DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
POSTER ... ii
LEMBAR PENGESAHAN SEKRIPSI ... iii
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING I ... iv
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING II ... v
LEMBAR PERNYATAAN ... vi
ABSTRAK ... vii
ABSTRACT ... viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan masalah ... 3
1.3 Tujuan perancangan ... 3
1.4 Batasan masalah ... 3
1.5 Manfaat perancangan ... 4
BAB II LANDASAN TEORI ... 5
2.1 Turbin Air ... 5
2.1.1 Klasifikasi Turbin Air ... 5
1. Turbin Pelton ... 7
2. Turbin Turgo ... 8
3. Turbin Cross Flow ... 9
2.1.3 Jenis- jenis Turbin Reaksi ... 10
1. Turbin Kaplan ... 10
2. Turbin Propeller ... 10
2.2 Prinsip Kerja Pembangkit Listrik ... 11
2.3 Teori Dasar Aliran (Hidronamik) ... 11
2.4 Perencanaan Pipa Pesat (Penstock) ... 15
2.4.1 Diameter Pipa Pesat ... 16
2.4.2 Perencanaan Tebal Pipa Pesat ... 16
2.5 Perencanaan Roda Jalan (Runner) ... 17
2.6 Poros ... 25
2.7 Pasak ... 27
2.8 Bantalan ... 29
2.8.1 Klasifikasi Bantalan ... 29
BAB III METODOLOGI PERANCANGAN ... 30
3.1 Tinjauan Umum ... 30
3.2 Perencanaan Gambar Desain Setruktur Turbin ... 30
3.3 Diagram Alir Perancangan ... 31
BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ... 34
4.1 Data Teknis Aliran Sungai ... 34
4.2 Perhitungan Daya dan Kecepatan Spesifik Turbin ... 34
4.3 Pemilihan Jenis Turbin Air ... 35
4.4 Perancangan Pipa Pesat (Penstock) dan Perlengkapannya ... 37
4.4.1 Diameter Pipa Pesat ... 38
4.4.2 Perencanaan Tebal Pipa Pesat ... 38
4.5 Perencanaan Dimensi Roda Jalan (Runner) ... 39
4.6 Kecepatan Pada Sudu Turbin (Kecepatan Aliran) ... 39
4.8 Perencanaan Pasak ... 47
4.9 Perencanaan Bantalan ... 49
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 52
5.1 Kesimpulan ... 52
5.2 Saran ... 53
DAFTAR PUSTAKA ... 54
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 : Cara kerja PLTMH secara sederhana ...11
Gambar 2.2 : Pipa penstock ...14
Gambar 2.3 : Segitiga kecepatan masuk dan segitiga kecepatan keluar....16
Gambar 2.4 : Grafik menentukan� ∗,��∗ dan ��∗ , ��∗pengaruh...21
Gambar 2.5 : Model runner turbin propeller poros horizontal...22
Gambar 2.6 : Sudut masuk dan keluar aliran ...22
Gambar 2.7 : Pasak ...25
Gambar 2.8 : macam-macam bantalan gelinding ...28
Gambar 3.1 : Diagram Alir perancangan PLTMH ...30
Gambar 4.1 : Pipa penstock ...36
Gambar 4.2 : Grafik menentukan� ∗,��∗ dan ��∗ , ��∗pengaruh ...38
Gambar 4.3 : nilai cu1 yang digambarkan secara grafis ...42
Gambar 4.4 : dimensi poros ...43
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 : Pengelompokan turbin air...9
Tabel 2.2 : Aplikasi penggunaan turbin berdasarkan tinggi head ...12
Tabel 2.3 : Material untuk pipa ...15
Tabel 2.4 : standart pasak menurut IS:2292 dan 2203-196 ...27
Tabel 4.1 : Aplikasi penggunaan turbin berdasarkan tinggi head ...35
Tabel 4.2 : Material untuk pipa ...36
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
KarangGandu adalah salah satu desa terpencil yang berada di selatan Kabupaten Trenggalek, terletak di daerah pesisir dan berhadapan langsung dengan Samudra Hindia, Desa Karanggandu terletak di kecamatan Watu Limo Kabupaten Trenggalek, Desa ini memiliki luas wilayah sekitar 2.537,5 Ha dan jumlah penduduk sekitar 2.469 KK,
(Data01-november-2015) Sebagian besar Desa Karanggandu di kelilingai
oleh tanah pegunungan sesuai dengan ciri khas Kabupaten Trenggalek yaitu kota SERIBU BUKIT yang dimana 2/3 bagian luas wilayah adalah tanah pegunungan. Maka tidaklah heran jika potensi sumberdaya alam dan pariwisata sangatlah melimpah di Kabupaten Trenggalek khususnya di desa Karanggandu. Mayoritas mata pencaharian masarakat desa adalah petani sekitar 65% baik persawahan ataupun perkebunan, sekitar 25% adalah nelayan tangkap ikan dan sekitar 25% lagi adalah petani sekaligus menjadi nelayan ikan. Selain itu Desa Karanggandu memiliki potensi wisata bahari yang cukup bagus karena memiliki dua pantai yaitu Pantai Cengkrong dan Pantai Damas serta memiliki Wisata Mangrove yang terletak tepat di Pancer Pantai Cengkrong.
2
kemarau dan musim penghujan. Pada bulan september hingga bulan april adalah musim penghujan sedangkan pada bulan mei hingga bulan agustus adalah musim kemarau oleh sebab itu tidaklah heran jika di Kabupaten ini banyak di temui aliran sungai yang cukup besar dan berpotensi untuk di kembangkan menjadi sumber pembangkit listrik sekala mikro.
Desa Karanggandu memiliki potensi aliran sungai yang cukup besar yaitu aliran sungai KaliDung malang yang terdapat di Dusun Gading, Aliran sungai Kalidung malang mempunya ketersediaan air yang cukup sepanjang tahun dan debit yang dapat dihandalkan, di sungai kali dungmalang terdapat air terjun alam yang memiliki ketinggian sekitar 8-10 M. selama ini aliran sungai hanya di manfaatkan sebagai saluran irigasi untuk memenuhi kebutuhan pengairan persawahan masyarakat Desa Karanggandu.
3
1.2Rumusan Masalah
Berdasarkan pada latar belakang yang diuraikan, maka rumusan masalah dalam tugas akhir ini adalah :
1. Ada potensi pembangunan PLTMH (Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro)
2. Berapa daya yang dihasilan turbin tersebut.
3. Berapa dimensi yang digunakan setiap komponen Turbin.
1.3Tujuan Perancangan
Dari rumusan masalah diatas maka tujuan perancangan turbin ini adalah:
1. Untuk menghasilkan desain turbin yang sesuai dengan potensi yang ada di Sungai Kali Dungmalang Desa Karanggandu.
2. Dapat menentukan daya turbin
3. Dapat menentukan dimensi komponen turbin.
1.4Batasan Masalah
Dalam perancangan ini ditetapkan batasan masalah sebagai berikut: 1. Turbin di desain berdasarkan potensi yang ada, tinggi rendahnya
titik jatuh air
4
3. Perancangan ini tidak termasuk sistem transmisi, sitem pelumasan, bendungan, Sistem pengatur kecepatan turbin, dan analisa pembiayaan pembangunan.
1.5Manfaat Perancangan
Adapun manfaat dari perancangan turbin propeller di Sungai Kalidung Malang ini adalah :
1. Memanfaatkan debit air yang ada di Sungai Kalidungmalang untuk energi listrik.
