1 BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kebutuhan energi di Indonesia terus meningkat mengingat karena pertambahan penduduk, pertumbuhan ekonomi dan pola konsumsi energi itu sendiri yang senantiasa meningkat, sedangkan energi fosil yang selama ini merupakan sumber energi utama, ketersediaannya sangat terbatas dan terus mengalami deplesi (menipis). Berdasarkan data Blueprint Pengelolaan Energi Nasional 2005-2025 yang dikeluarkan oleh Kementrian ESDM pada tahun 2006. Menyebutkan bahwa cadangan minyak bumi di Indonesia pada tahun 2005 diperkirakan akan habis dalam kurun waktu 23 tahun dengan ratio cadangan / produksi pada tahun tersebut, sedangkan gas diperkirakan akan habis dalam kurun waktu 62 tahun dan batu bara 146 tahun. (ESDM, 2006)
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)
2
tidak ikut berputar bersama poros, dan berfungsi mengarahkan aliran fluida. Sedangkan sudu putar atau rotary blade, mengubah arah dan kecepatan aliran fluida sehingga timbul gaya yang memutar poros. Air biasanya dianggap sebagai fluida yang tak kompresibel, yaitu fluida yang secara virtual masa jenisnya tidak berubah dengan tekanan. (Paryatmo, 2007)
Tenaga yang dapat dibangkitkan dari sumber tenaga air, dapat berasal dari gaya berat air tersebut, dari tekanan air, dari kecepatan aliran air atau kombinasi dari ketiganya. Dilihat dari cara bagaimana energy air diubah oleh turbin, dikenal ada (1) turbin impuls, misalkan turbin Pelton dan turbin flow through, dan (2) turbin reaksi, misalkan turbin Francis, turbin Propeller dan turbin Kaplan. (Paryatmo, 2007)
Dalam perancangan ini ditujukan untuk mendesain sudu pengarah atau guide vane pada perancangan turbin air propeller poros horizontal di bendungan bening saradan madiun. Dalam perancangan ini akan didapatkan desain guide vane yang akan memberi pengaruh terhadap gaya tangensial yang diterima runner.
1.2. Rumusan Masalah
Dari latar belakang tersebut maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut:
1. Merancang guide vane Turbin Propeller Poros Horizontal yang menghasilkan gaya tangensial besar untuk efisiensi daya turbin yang maksimal.
3
1.3. Tujuan
Berdasarkan pada rumusan masalah maka tujuan perancangan ini adalah : 1. Untuk mengetahui secara spsifik dari rancangan Guide Vane Pada Turbin
Propeller Horizontal.
2. Untuk mendapatkan desain Guide Vane Turbin Propeller Poros Horizontal.
1.4. Manfaat Penulisan
Manfaat penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Sebagai acuan perancangan turbin dalam pengembangan serta penelitian selanjutnya dalam mendesain Guide Vane Turbin Propeller Poros Horizontal.
2. Sebagai sumber referensi mahasiswa sebagai bahan pembelajaran tentang rancangan Guide Vane Turbin Propeller Poros Horizontal di Bendungan Bening Saradan Madiun.
1.5. Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dari penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Guide vane dirancang pada turbin propeller poros horizontal dengan head 6 m dan kapasitas air 2 m3/s.
PERANCANGAN GUIDE VANE TURBIN PROPELLER
POROS HORISONTAL DI BENDUNGAN BENING SARADAN
MADIUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh : TEGAR ABADI 201010120311010
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
LEMBAR PENGESAHAN
PERANCANGAN GUIDE VANE TURBIN PROPELLER
POROS HORISONTAL DI BENDUNGAN BENING SARADAN
MADIUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh : TEGAR ABADI 201010120311010
Telah diperiksa, disetujui, dan disahkan oleh :
Dosen Pembimbing I
Drs. M. Jufri, ST. MT 196311101990101001
Dosen Pembimbing II
Ir. Herry Supriyanto, MT 108.8709.0049
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin UMM
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kepada Allah SWT, karena atas berkat rahmat dan hidayah-Nya maka penulisan skripsi dengan judul “PERANCANGAN
GUIDE VANE TURBIN PROPELLER POROS HORISONTAL DI
BENDUNGAN BENING SARADAN MADIUN” ini dapat terselesaikan. Penulisan Skripsi ini merupakan salah satu Syarat Wajib bagi mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang sebagai salah satu syarat akademis untuk dapat menyelesaikan studi di Universitas Muhammadiyah Malang.
Dengan segala usaha penulis mencoba untuk menggapai suatu karya tulis terbaik, namun demikian penulis menyadari sepenuhnya tugas akhir ini belumlah sempurna, oleh karena itu dengan segala kerendahan hati penulis sangat mengharapkan kritik dan saran-saran yang bersifat membangun dari semua pihak. Adapun terselesainya Skripsi ini tidak lepas dari dukungan berbagai pihak yang telah membantu dalam penyusunannya,
Karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar - besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Sudarman, MT selaku Dekan Fakultas Teknik 2. Bapak Ir. Daryono, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
3. Bapak Drs. M. Jufri, ST. MT selaku Dosen Pembimbing I dan Ir. Herry Supriyanto, MT selaku dosen pembimbing II
5. Kedua orang tua dan keluarga yang telah memberikan dukungan baik
moral maupun materil serta do’anya.
6. Teman – teman Mahasiswa di Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang.
Tiada dapat penulis membalas segala kebaikan kecuali dengan harapan semoga Allah SWT membalas dengan yang lebih baik. Besar harapan, semoga skripsi ini bisa bermanfaat bagi pembaca, khususnya bagi penulis sendiri guna menambah ilmu pengetahuan.Sekian dan terimakasih.
Malang, 15 Januari 2015 Penulis
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL... i
POSTER... ii
LEMBAR PENGESAHAN... iii
LEMBAR ASISTENSI... iv
LEMBAR PERNYATAAN... vi
ABSTRASI... vii
KATA PENGANTAR... ix
DAFTAR ISI... xi
DAFTAR GAMBAR... xiv
DAFTAR TABEL... xv
BAB I ... 1
PENDAHULUAN... 1
1.1. Latar Belakang... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 2
1.3. Tujuan ... 3
1.4. Manfaat Penulisan ... 3
1.5. Batasan Masalah ... 3
BAB II ... 4
2.1. Teori Dasar Aliran (Hidrodinamik) ... 4
2.2. Aliran Zat Cair dan Bentuk Energinya ... 5
2.3. Pengertian Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) ... 6
2.4. Turbin Air ... 7
2.4.1. Pengertian Turbin Air ... 7
2.4.2. Fungsi Turbin ... 10
2.4.3. Bagian-bagian dari Turbin ... 11
2.4.4. Jenis Turbin Air... 13
2.4.5. Turbin Kaplan/Propeller... 14
2.5. Perbandingan Karakteristik Turbin ... 19
2.6. Pemilihan Jenis Turbin ... 20
2.7. Gaya-gaya pada Sudu Turbin ... 20
BAB III... 23
METODOLOGI PERANCANGAN ... 23
3.1. Diagram alir perancangan... 23
3.2. Studi Literatur ... 24
3.3. Metode Pengumpulan Data ... 24
3.4. Penentuan Jenis Turbin... 24
3.5. Penentuan Kecepatan Aliran Air Yang Masuk Sudu Pengarah ... 25
3.6. Perhitungan Segitiga Kecepatan Dan Dimensi Guide Vane ... 25
BAB IV ... 26
PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ... 26
4.1. Data Awal Perancangan ... 26
4.2. Analisa Grafis Penentuan Tipe Turbin ... 26
4.3. Kecepatan Spesifik ... 27
4.3.1. Perhitungan daya terbangkit/ daya turbin ... 27
4.3.2. Kecepatan Aliran ... 28
4.3.3. Putaran Spesifik Turbin (nq)... 29
4.4. Perhitungan Pipa Pesat (Penstock) ... 29
4.5. Perhitungan Segitiga Kecepatan Pada Runner ... 30
4.6. Perhitungan dimensi runner ... 35
4.7. Perhitungan gaya tangensial T dan gaya geser aksial S ... 37
4.7.1. Gaya tangensial T; ... 37
4.7.2. Gaya geser aksial S : ... 38
4.8. Desain Sudu Pengarah (Guide Vane) ... 38
BAB V ... 43
PENUTUP ... 43
5.1. Kesimpulan ... 43
5.2. Saran ... 44
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pusat tenaga air tekanan tinggi di pegunungan ... 4
Gambar 2.2 Bentuk energi pada aliran air ... 5
Gambar 2.3 Turbin Impuls ... 9
Gambar 2.4 Penentuan jenis turbin berdasarkan Head dan Putaran Spesifik ... 10
Gambar 2.5 Sudu Pengarah (guide vane) ... 11
Gambar 2.6 Runner atau sudu jalan ... 12
Gambar 2.7 Pipa Pesat (Penstok) ... 13
Gambar 2.8 Kaplan/Propeller Horisontal ... 15
Gambar 2.9 Turbin kaplan dengan sudu jalan yang dapat diatur ... 16
Gambar 2.10 Prinsip Kerja Kaplan/Propeller ... 17
Gambar 2.11 Roda Jalan Turbin Kaplan ... 18
Gambar 2.12 Grafik Perbandingan Karakteristik Turbin ... 19
Gambar 3.1 Diagram Alir Desain ... 23
Gambar 4.1 Grafik pemilihan jenis turbin ... 27
Gambar 4.2 Harga perkiraan untuk menentukan ukuran utama turbin Kaplan ... 30
Gambar 4.3 Segitiga Kecepatan Bagian Tengah... 33
Gambar 4.4 Segitiga Kecepatan Bagian Leher ... 34
Gambar 4.5 Segitiga Kecepatan Bagian Luar ... 34
DAFTAR TABEL
DAFTAR PUSTAKA
Andi. (2013). Perancangan PLTMH Turbin Propeller Sumbu Horisontal.
Malang.
Arifin, J. (1986). Perencanaan Turbin Air Tipe Francis Poros Horisontal.
Malang.
Dietzel, F. (1980). Turbin, Pompa dan Kompresor. Jakarta: Penerbit Erlangga.
ESDM, K. (2006).
Hidayat, S. (2014). Perancangan Turbin Air Propeller Poros Horisontal Kapasitas 100 kW. Malang.
Hoiruddin, A. K. (2012). Perancangan Turbin Francis. Malang: Universitas Muhammadiyah Malang.
http://adienergy.wordpress.com/2013/11/13/pembangkit-listrik-tenaga-mini-hidro-pltm/.
http://andiyusufmasalan.blogspot.com/2011/12/prinsip-kerja-plta.html.
http://mprabowo19.blogspot.com/2013/06/turbin-impuls.html.
http://www.hydrohrom.cz/Obr/photo/029.jpg.
Paryatmo, W. (2007). Turbin Air. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Patty, O. Tenaga Air.
