RE - DESAIN RUNNER TURBIN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PICO HYDRO DENGAN METODE REVERSE ENGINEERING
MELALUI PENDEKATAN TEORITIS
HALAMAN JUDUL
SKRIPSI
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Disusun Oleh :
ABDILLAH ZUHUD SUPRABA
I 1413001
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
MOTTO
“Sebaik Apapun Perbuatan Kita Pasti Ada Yang Mencela, ABAIKAN”
(AZS)
“Sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan.”
(Q.S. Al Insyirah : 6)
“Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kemampuannya”
(Q.S. Al Baqarah : 86)
“Dan aku tidak menciptakan jin dan manusia kecuali hanya untuk beribadah kepada-Ku.”
PERSEMBAHAN
Dengan segala kerendahan hati seraya mengucapkan syukur kehadirat Illahi,
kupersembahkan tulisan ini kepada:
1. Allah SWT, Pemilik segala keagungan, kemuliaan, kekuatan dan keperkasaan. Segala yang kualami adalah kehendak-Mu, semua yang kuhadapi adalah
kemauan-Mu, segala puji hanya bagi-Mu, Ya Allah, Pengatur alam semesta,
tempat bergantung segala sesuatu, tempatku memohon pertolongan.
2. Junjungan Nabi besar Muhammad SAW, Manusia terbaik di muka bumi, uswatun hasanah, penyempurna akhlak, sholawat serta salam semoga selalu
tercurah padanya, keluarga, sahabat dan pengikutnya yang istiqomah sampai
akhir zaman.
3. Kasih sayang dan cinta yang tak pernah putus dari kedua orang tua, adik dan kamu serta keluarga tercinta. Kasih sayang kalian tak akan pernah kulupakan
sepanjang hidupku.
4. Bapak Prof. Dr. Dwi Aries Himawanto, ST, MT, Bapak D. Danardono, ST, MT, PhD dan Bapak Sukmaji Indro Cahyono, ST, MEng yang tak pernah lelah
untuk membimbing tugas akhir saya.
5. Seluruh dosen, karyawan, dan mahasiswa Teknik Mesin UNS.
6. Henanto Pandu Dewanto, Aip Pradipta Farhan, Akhmad Nurdin, Awak Sigit Wibowo serta rekan-rekan seperjuangan Non Reg 13 yang telah memberikan
ABSTRAK
Abdillah Zuhud Supraba
Daerah terpencil merupakan daerah terisolir secara geografisnya sehingga tingkat aksesbilitasnya sangat rendah. Sebagian besar daerah ini berpenduduk sedikit dan tingkat elektrifikasi daerahnya masih sangat kecil karena aksesnya yang jauh dari jaringan listrik nasional. Masalah listrik di daerah terpencil dapat dipecahkan dengan pembangunan PLTA skala pico hydro. Salah satu komponen penting dalam PLTA adalah runner turbin. Berdasarkan proses perancangan secara teoritis yang mengacu pada variabel tetap berupa debit aliran air 25l/s dan tinggi jatuh 2 m serta target putaran turbin 1500 rpm didapat diameter terluar
runner turbin propeller 0,103m, diameter hub 0,515m, jumlah sudu 4 dengan profil plat datar, effisiensi hidrolis 76% dan ditargetkan dapat membangkitkan daya sebesar 490W.
ABSTRACT
Abdillah Zuhud Supraba
Remote area is a geographically isolated area which has a very low accessibility. Most of its area has a low level both population and electrification due to its accessibility is so far from National power grid. The electrical problem in remote area can be solved by building a Pico hydropower. One of the important components of Pico hydro is a runner turbine. Based on theoretical design process that refers to the fixed variable flow rate 25 l/s, head 2m and number of turbine rotation 1500 rpm then to be obtained outer diameter runner turbine propeller is 0,103m, hub diameter is 0,515m, number of blade is 4 with flat blade profile, hydraulic efficiency is 76% and it is targeted to raise 490 Watt electrical power.
DAFTAR ISI
BAB I ... Error! Bookmark not defined.
1.1 Latar Belakang Masalah ... Error! Bookmark not defined.
1.2 Perumusan masalah ... Error! Bookmark not defined.
1.3 Batasan masalah ... Error! Bookmark not defined.
1.4 Tujuan Penelitian ... Error! Bookmark not defined.
1.5 Sistematika Penulisan ... Error! Bookmark not defined.
BAB II ... Error! Bookmark not defined.
2.1 Tinjauan Pustaka ... Error! Bookmark not defined.
2.2 Dasar Teori... Error! Bookmark not defined.
2.2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Pico Hydro (PLTPH) . Error! Bookmark not defined.
2.2.2 Komponen Turbin dan Prinsip Kerja Turbin Air ... Error! Bookmark not defined.
2.2.3 Kriteria Perancangan dan Pemilihan Jenis Turbin Air ... Error! Bookmark not defined.
2.2.4 Metode Reverse Engineering ... Error! Bookmark not defined.
BAB III ... Error! Bookmark not defined.
3.1 Peralatan yang digunakan ... Error! Bookmark not defined.
3.2 Garis besar pelaksanaan penelitian ... Error! Bookmark not defined.
3.2.1. Mengumpulkan literature dan mempelajari hasil-hasil penelitian sebelumnya. ... Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Menentukan jenis turbin yang sesuai berdasarkan head, debit dan kecepatan putaran turbin. ... Error! Bookmark not defined.
kemudian mendesain PLTA menggunakan SolidWorks. ... Error! Bookmark not defined.
3.2.4. Mengevaluasi hasil desain dilanjutkan membuat kesimpulan. . Error! Bookmark not defined.
BAB IV ... Error! Bookmark not defined.
4.1. Perhitungan Dimensi Runner ... Error! Bookmark not defined.
4.1.1. Daya Dibangkitkan ... Error! Bookmark not defined.
4.1.2. Perhitungan Kecepatan Spesifik (Ns) ... Error! Bookmark not defined.
4.1.3. Perhitungan Diameter Runner Turbin Propeller ... Error! Bookmark not defined.
4.1.4. Perhitungan Jarak Runner Turbin Propeller dengan Sudu Pengarah ( ) ... Error! Bookmark not defined.
4.1.5. Perhitungan Jarak antar Sudu Runner Turbin propeller ... Error! Bookmark not defined.
4.2. Perhitungan Segitiga Kecepatan runner .. Error! Bookmark not defined.
4.2.1. Perhitungan Efisiensi Hidrolik runner (h) .... Error! Bookmark not defined.
4.2.2. Perhitungan Kecepatan Gerak Sudu propeller (U) Error! Bookmark not defined.
4.2.3. Perhitungan Proyeksi Kecepatan Absolut terhadap U ( Cu) ... Error! Bookmark not defined.
4.2.4. Perhitungan Kecepatan Aksial (Cx) . Error! Bookmark not defined.
4.2.5. Perhitungan Sudut Relatif Masuk (β2) ... Error! Bookmark not defined.
4.2.6. Perhitungan Sudut Relatif Keluar (β3) ... Error! Bookmark not defined.
4.2.7. Perhitungan Sudut dan Kecepatan Relatif Rata-Rata (βinf dan Winf) Error! Bookmark not defined.
4.2.8. Segitiga Kecepatan ... Error! Bookmark not defined.
4.3. Rincian Desain ... Error! Bookmark not defined.
4.3. Perhitungan Kekuatan ... Error! Bookmark not defined.
BAB V ... Error! Bookmark not defined.
5.1 Kesimpulan ... Error! Bookmark not defined.
5.2 Saran ... Error! Bookmark not defined.
Daftar Pustaka ... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Turbin Impuls ... 8
Gambar 2.2 Turbin Reaksi ... 9
Gambar 2.3 Komponen turbin air ... 9
Gambar 2.4 Skema Pembangkit Listrik Skala Kecil ... 11
Gambar 2.5 Hubungan antara tinggi jatuh net dan debit aliran ... 12
Gambar 2.6 Sketsa parameter turbin kaplan ... 14
Gambar 2.7 Grafik Penentuan Parameter Awal ... 15
Gambar 2.8 sketsa turbin kaplan dan diagram segitiga kecepatan sisi masuk dan keluar runner ... 16
Gambar 2.9 Tahapan dalam pelaksanaan reverse engineering ... 18
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ... 21
Gambar 4.1 Parameter desainsudu ... 24
Gambar 4.2 Segitiga kecepatan masuk dan keluar tip ... 28
Gambar 4.3 Segitiga kecepatan masuk dan keluar hub... 29
Gambar 4.4 Perhitungan Properti Geometri dengan SolidWork ... 30
Gambar 4.5 Gaya-gaya yang terjadi pada sudu runner turbin propeller ... 30
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Range of Head ... 13
Tabel 2.2 Kisaran Kecepatan Spesifik Turbin Air (Ns) ... 14
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan satuan
g Percepatan gravitasi m/s2
Q Laju Aliran air m3/s
H Tinggi Jatuh m
Ns Kecepatan spesifik rpm
n putaran turbin rpm
Dt Diameter terluar runner m
dh Diameter terluar hub m
dh/dt hub to tip ratio -
Cx kecepatan aksial m/s
s jaran antar sudu runner m
U kecepatan gerak sudu runner m/s
cu2 proyeksi kecepatan absolut terhadap U spesifik -
Cx kecepatan aksial m/s
Cm Kecepatan aksial spesifik -
l panjang chord sudu runner m
u kecepatan gerak sudu runner spesifik -
winf kecepatan relatif spesifik rata-rata -
V Volume m3
M Momen lengkung/bending Nm
massa Jenis kg/m3
Jarak antara runner dengan sudu pengarah m
Cu Selisih proyeksi kecepatan absolut terhadap U m/s
hasumsi effsiensi hidrolis asumsi %
h effisiensi hidrolis %
Specific gravity kg/m2.s2
b Tegangan bending MPa
s Tegangan geser kPa
t Tegangan tarik kPa
2 Sudut serang sisi masuk runner o
