Perancangan Penstock Pada Pltm Ciherang Beres Res

(1)

DI DESA CIAWI

DI DESA CIAWI KECAMATAN WANAYASA

KECAMATAN WANAYASA

KABUPATEN PURWAKARTA

SKRIPSI SKRIPSI

untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana Terapan D4 pada untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana Terapan D4 pada

Program Studi Teknologi Pembangkit Tenaga Listrik Program Studi Teknologi Pembangkit Tenaga Listrik

Jurusan Teknik Konversi Energi Jurusan Teknik Konversi Energi

(2)

KABUPATEN PURWAKARTA

SKRIPSI SKRIPSI

(3)

DI DESA CIAWI

DI DESA CIAWI KECAMATAN WANAYASA

KECAMATAN WANAYASA

KABUPATEN PURWAKARTA

SKRIPSI SKRIPSI

(4)

Judul :

Judul : ““PerancanganPerancangan Penstock Penstock pada PLTM Ciherang di pada PLTM Ciherang di Desa Ciawi KecamatanDesa Ciawi Kecamatan Wanayasa Kabupaten Purwakarta

Wanayasa Kabupaten Purwakarta”” Nama

Nama :: Rifki Nurul ShadikinRifki Nurul Shadikin NIM

NIM :: 091724024091724024

Telah dipertahankan di hadapan dewan penguji pada tanggal 4 Juli 2013 dan Telah dipertahankan di hadapan dewan penguji pada tanggal 4 Juli 2013 dan dinyatakan

dinyatakan LULUS,LULUS, sebagai syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Sains Terapan disebagai syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Sains Terapan di Program Studi Teknologi Pembangkit Tenaga Listrik Jurusan Teknik Konversi Energi Program Studi Teknologi Pembangkit Tenaga Listrik Jurusan Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Bandung.

Politeknik Negeri Bandung.

Penguji

Penguji I I : : Ir. Ir. Teguh Teguh Sasono, Sasono, M.T.M.T.

Penguji

(5)

DAFTAR RIWAYAT HIDUP DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Nama

Nama : Rifki Nurul Shadikin: Rifki Nurul Shadikin Tempat

Tempat Tanggal Tanggal Lahir Lahir : : Bandung Bandung 16 16 September September 19911991 Jenis

Jenis Kelamin Kelamin : : LakiLaki – – Laki Laki Agama

Agama : : IslamIslam

Alamat

Alamat : : Jalan Jalan Terusan Terusan Derwati Derwati No. No. 187 187 04/03 04/03 BandungBandung No Telepon

No Telepon : 0856 5907 69: 0856 5907 690707

E-mail :

E-mail : iqiwvikers@yahoo.comiqiwvikers@yahoo.com

Pendidikan : Pendidikan :

2009

(6)

Penstock adalah pipa bertekanan dan mengarahkan aliran air langsung menuju turbin. Pemilihan dan perancangan penstock yang optimal akan mendapatkan hasil yang optimum untuk memutarkan turbin sehingga dapat menekan biaya yang dipakai untuk modal pembuatan PLTM. Tujuan khusus skripsi ini adalah melakukan perancangan penstock pada PLTM Ciherang. Pada perancangan ini tahapannya adalah sebagai berikut: persiapan perancangan menentukan debit desain menentukan bahan penstock menentukan layout penstock menentukan jumlah belokan menentukan panjang penstock menentukan diameter penstock menentukan tebal penstock menghitung rugi – rugi penstock menggambar desain. Selanjutnya akan menghasilkan data dari perhitungan tersebut. Data yang diperoleh dianalisa agar mendapatkan hasil perancangan yang layak direalisasikan. Setelah melakukan tahapan tersebut maka menghasilkan data dimensi penstock . Data tersebut diantaranya bahan yang digunakan terbuat dari baja galvanize, diameternya sebesar 1,34 m dengan tebal 0,024 m, panjang lintasannya sebesar 580 m, memiliki dua

(7)

The steady depletion of non-renewable energy reserves it is required to take advantage of renewable energy / non fossil one potential micro power / MHP has the potential of 458.75 MW, with an abundance of potential then the design of micro power reduction of non-renewable energy reserves. Discuss more about the design of penstock. Penstock pipe is pressurized and direct the flow of water directly to the turbine serves to withstand the pressure caused by water hammer. The selection and design of optimal penstock will get optimum results for turbines rotate so as to reduce the cost of capital

used for the manufacture of micro power plants. The specific objective of this thesis is to design the micro power penstock Ciherang. This thesis preparation methodology used is as follows: determine the design discharge preparation materials penstock design to determine determine determine the amount of the bend penstock layout determines the

(8)

Puji dan syukur penyusun panjatkan kehadirat ALLAH SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan sripsi ini, penyusunan skripsi yang berjudul “PERANCANGAN PENSTOCK PADA PLTM CIHERANG DI DESA CIAWI KECAMATAN WANAYASA KABUPATEN PURWAKARTA” dapat terselesaikan. Penyusunan skripsi ini adalah salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Sains Terapan di Program Studi Teknologi Pembangkit Tenaga Listrik, Jurusan Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Bandung.

Semoga hasil penulisan skripsi ini dapat bermanfaat bagi penyusun khususnya dan pembaca pada umumnya. Penyusun sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang

(9)

Penyusun menyampaikan ucapan terima kasih terhadap pihak - pihak yang membantu dalam pelaksanaan dan penyusunan Skripsi:

1. Kepada Alloh SWT yang selalu memberikan kesehatan, kemudahan dan kelancaran.

2. Orang tua Bapak Ajab Kosmara dan Ibu Euis Kartini yang selalu mendoakan dan memberi dukungan moral maupun materi.

3. Kakak dan adik tiada hentinya memberi motivasi dan saran dalam penyusunan skripsi ini.

4. Bapak Ir. Sri Paryanto Mursid, M.T. sebagai dosen pembimbing I yang selalu membimbing memberi masukan dan materi dalam skripsi ini.

5. Bapak Ir. Wahyu Budi Mursanto, M.Eng sebagai dosen pembimbing II telah memberikan bimbingan dan memberikan ilmu untuk kelancaran skripsi

(10)

Saya yang bertanda tangan dibawah ini menyatakan bahwa, skripsi ini merupakan karya saya sendiri (ASLI), dan isi dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademis di suatu Institusi Pendidikan, dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis dan/atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka

(11)

COVER LEMBAR JUDUL ...i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

DAFTAR RIWAYAT HIDUP ... iii

ABSTRAK ... iv

KATA PENGANTAR ... vi

UCAPAN TERIMA KASIH ... vii

PERNYATAAN KEASLIAN ... viii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiii

(12)

3.2 Penentuan Bahan Penstock ... 25

3.3 Penentuan Katup ... 25

3.4 Diameter Penstock ... 26

3.5 Penentuan Tebal Penstock ... 26

3.6 Menghitung Kecepatan Aliran ... 27

3.7 Rugi – Rugi Pada Penstock ... 27

3.8 Menghitung Head net ... 29

3.9 MenentukanSurge Pressure... 29

3.10 Sambungan pada Penstock ... 31

3.11 Perhitungan Anchor Blockdan Slide Block ... 31

3.12 Perhitungan Gaya yang Terjadi Anchor BlockdanSlide Block pada Penstock ... 32

3.12.1 Gaya pada Anchor Block 1 ... 33

(13)

Gambar 1.1 Diagram Alir Perancangan ... 5

Gambar 2.1 Prinsip Kerja PLTM ... 7

Gambar 2.2 Komponen Penstock ... 8

Gambar 2.3 Sambungan Flanged ... 12

Gambar 2.4 Sambungan Spigot dan Socket ... 12

Gambar 2.5 Sambungan Mekanik ... 13

Gambar 2.6 Sambungan Las ... 13

Gambar 2.7 Katup ... 15

Gambar 2.8 Diagram Moody untuk Faktor Friksi pada Pipa ... 17

Gambar 2.9 Hubungan Viskositas Air dengan Suhu ... 17

Gambar 2.10 Rugi – rugi Turbulensi pada penstock ... 18

Gambar 2.11 Self-Berat Pada Bagian Penstock Antara Dua Anchor Block ... 20

(14)

Tabel 1.1 Potensi Energi Terbarukan di Indonesia... 1

Tabel 2.1 Jenis Bahan ... 9

Tabel 2.2 Karakteristik fisik bahan ... 11

Tabel 2.3 Nilai Koefisien Roughness ... 16

Tabel 3.1 Jarak Ekspansion Joint ... 31

Tabel 3.2 Data Gaya Proyeksi Sumbu x dan z Negatif ... 41

Tabel 3.3 Data Gaya Proyeksi Sumbu x dan z Positif ... 42

(15)

Lampiran A Kondisi Daerah PLTM CIHERANG ... L-1 Lampiran B LAYOUT PENSTOCK ... L-16

(16)

A base = Luas area base

a = Kecepatan rambat gelombang d = Diameter

E = Modulus young elastisitas e = Esentrisitis

F = Gaya

f = Bilangan friksi FDC = Flow diagram curve g = grafitasi

GGL = Gaya gerak listrik h = ketinggian

(17)

m = Meter

m2 = Meter persegi m3 = Meter kubik m/s = Meter per detik

m3/s = Meter kubik per detik m/s2 = Meter per detik kuadrat MW = Mega watt

N = Newton

Nm = Newton meter

N/m2 = Newton per meter persegi

(18)

1.1 Latar Belakang

Era globalisasi banyak manusia yang membutuhkan energi listrik, karena semakin berkembangnya teknologi khususnya peralatan elektronik yang membutuhkan energi listrik. Listrik dapat dihasilkan dari Gaya Gerak Listrik (GGL) yang ditimbulkan putaran generator. Generator diputarkan oleh penggerak berupa turbin, yang mengubah energi potensial menjadi energi kinetik. Salah satu pembangkit listrik yang ramah lingkungan

adalah PLTA, karena tidak menghasilkan limbah berbahaya bagi lingkungan di sekitar pembangkit. PLTA adalah pembangkit listrik yang memanfaatkan energi air dan head

(ketinggian). Skala kecil dari PLTA adalah PLTM kependekan dari Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro.

Upaya menghambat penurunan jumlah energi tak-terbarukan dengan memanfaatkan energi terbarukan salahsatunya adalah energi air untuk PLTM, berdasarkan Departemen

(19)

pembawa) yang menuju ke head pound (bak penenang) kemudian masuk ke dalam penstock (pipa pesat), setelah itu menggerakkan turbin yang dikopel dengan generator sehingga menghasilkan listrik, sedangkan air dari turbin dikeluarkan melalui tail race (saluran pembuangan) untuk dikembalikan ke sungai.

Semakin menurunnya energi cadangan tak terbarukan maka dituntut untuk memanfaatkan energi terbarukan/ non fosil salah satunya potensi PLTM/PLTMH, dengan potensi yang berlimpah maka dilakukan perancangan PLTM untuk menghambat penurunan energi cadangan tak terbarukan. Pembahasan ditekankan pada perancangan penstock. Penstock adalah pipa bertekanan dan mengarahkan aliran air langsung menuju

turbin Pemilihan dan perancangan penstock yang optimal akan mendapatkan hasil yang optimun untuk memutarkan turbin sehingga dapat menekan biaya yang dipakai untuk modal pembuatan PLTM.

1.2 Tujuan

(20)

Parameter yang diperlukan dalam perancangan adalah penentuan panjang lintasan, jumlah lintasan, diameter, tebal, antisipasi terjadi water hammer , jumlah bend (belokan), penentuan jumlah anchor dan support serta jaraknya. Hal yang harus diperhatikan pada sambungan dalam desain ini jenis sambungannya diantaranya flange, socket, sleeve type expansion joint, dan drain valve. Joint (sambungan) dipilih berdasarkan bahan penstock yang digunakan. Pemilihan material perlu diperhatikan.

1.4 Batasan Masalah

Pada skripsi ini ada pembatasan masalah yaitu:

 Pada bidang sipil hanya dilakukan pemilihan komponennya.  Gaya tekanan yang terjadi pada penstock dibahas secara umum.  Sambungan dilakukan pemilihan yang paling optimal.

 Metoda pengelasan sambungan tidak dilakukan. 1.5 Metodologi

(21)

5. Menentukan Jumlah Belokan

Menentukan jumlah belokan dapat dilakukan dengan cara melihat bagaimana layout penstock tersebut akan dirancang.

6. Menentukan Panjang Penstock

Perhitungan panjang penstock yang diperoleh dari selisih elevasi intake dan outlet penstock maka diperoleh panjangnya dan jumlah belokan.

7. Menentukan Diameter Penstock

Menentukan diameter membutuhkan data kecepatan aliran (V) dan debit desain (Qd) maka diperoleh diameter penstock- nya.

8. Menentukan Tebal Penstock

Tebal penstock diperlukan daya hidro, effisiensi sambungan, diameter penstock, dan tegangan bahan penstock dapat diperoleh tebal penstock tersebut.

9. Menghitung Rugi – Rugi Penstock

Menghitung rugi – rugi yang terjadi pada penstock diantaranya rugi – rugi gesekan akibat belokan dan sambungan, rugi – rugi .

(22)

Cari friksi pada tabel moody

Pengambilan Data Potensi / Data Kriteria

Desain

Menghitung V, Re No, Penentuan Diameter

(23)

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro (PLTM)

2.1.1 Definisi PLTM

Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro (PLTM), 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. Minihidro merupakan sebuah istilah yang terdiri dari kata mini yang berarti kecil dan hidro yang berarti air. Secara teknis, PLTM memiliki tiga komponen

utama yaitu air (sebagai sumber energi), turbin, dan generator.

Minihidro mendapatkan energi dari aliran air yang memiliki perbedaan ketinggian tertentu. Pada dasarnya, minihidro memanfaatkan energi potensial jatuhan air (head ). Semakin tinggi jatuhan air maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik. Disamping faktor geografis (tata letak sungai), tinggi jatuhan air

(24)

Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro (PLTM) pada prinsipnya memanfaatkan beda ketinggian dan jumlah debit air per detik yang ada pada aliran air saluran irigasi, sungai atau air terjun. Aliran air ini akan memutar poros turbin sehingga menghasilkan energi mekanik. Energi ini selanjutnya menggerakkan generator dan menghasilkan listrik. Gambar 2.1 memperlihatkan prinsip kerja PLTM.

(25)

2.2

2.2 Penstock Penstock [2][2] 2.2.1

2.2.1 PengertianPengertian Penstock Penstock

Gambar 2.2 Komponen

(26)

Tabel 2.1 Jenis Bahan Tabel 2.1 Jenis Bahan

(27)

pemakaiannya

pemakaiannya bisa bisa mencapai mencapai 20 20 tahun. tahun. Sanbungan Sanbungan yang yang digunakan digunakan adalahadalah flanges, flanges,

pengelasan di lokasi, dan sambungan m

pengelasan di lokasi, dan sambungan mekanik.ekanik. 

 Unplasticized polyvinyl chlorideUnplasticized polyvinyl chloride (uPVC)(uPVC)

Bahan uPVC jarang digunakan untuk pembangkit listrik tenaga air di dunia. Bahan uPVC jarang digunakan untuk pembangkit listrik tenaga air di dunia. Harganya relatif mahal, memiliki diameter antara 25 mm sampai 500 mm, dan cocok Harganya relatif mahal, memiliki diameter antara 25 mm sampai 500 mm, dan cocok untuk tekanan tinggi. Secara umum diameter luarnya konstan untuk range

untuk tekanan tinggi. Secara umum diameter luarnya konstan untuk range pressure pressure rating

rating menggunakan diameter yang ada di pasaran. Memiliki gaya gesek yang rendah menggunakan diameter yang ada di pasaran. Memiliki gaya gesek yang rendah tahan terhadap korosi, transportasi menuju lokasi mudah, namun umurnya pendek tahan terhadap korosi, transportasi menuju lokasi mudah, namun umurnya pendek antara 5 sampai 10 tahun.

antara 5 sampai 10 tahun. Penstock Penstock jenis rentan jenis rentan terhadap suhu titerhadap suhu tinggi maka lenggi maka lebih baikbih baik ditempatkan di dalam permukaan tanah karena agar terhindar dari panas matahari ditempatkan di dalam permukaan tanah karena agar terhindar dari panas matahari secara langsung.

secara langsung. 

 High density pyethylene High density pyethylene (HDPE) (HDPE)

HDPE adalah alternatif dari uPVC tetapi lebih mahal. Diameter yang tersedia HDPE adalah alternatif dari uPVC tetapi lebih mahal. Diameter yang tersedia di pasaran mulai dari 25 mm sampai lebih dari 1 m. HDPE memiliki rugi gesekan di pasaran mulai dari 25 mm sampai lebih dari 1 m. HDPE memiliki rugi gesekan

(28)

Tabel 2.2 Karakteristik fisik bahan Tabel 2.2 Karakteristik fisik bahan [2][2]

2.2.3

2.2.3 SambunganSambunganPenstockPenstock [2][2] Sambungan pada

Sambungan pada penstock penstock perlu perlu dilakukan pipa dilakukan pipa yang digunakan yang digunakan merupakanmerupakan gabungan dari beberapa pipa yang memiliki panjang disesuaikan kondisi di lokasi gabungan dari beberapa pipa yang memiliki panjang disesuaikan kondisi di lokasi perancangan.

(29)

Gambar 2.3 Sambungan Flanged [2] 2. Sambungan s pigot dan socket

Sambungan Spigot dan socket secara umumnya terbuat dari kerah, biasanya digunkaan untuk meningkatkan diameter selama pembuatan. Sambungan s pigot dan socket ini biasanya digunakan untuk material pipa jenis uPVC. Ada dua jenis

(30)

bahannya berbeda. Contohnya sambungan antara baja dengan uPVC. Contoh gambar sambungan mekanik ada pada gambar 2.5 seperti di bawah ini.

Gambar 2.5 Sambungan Mekanik [2] 4. Sambungan Las

(31)

5. Expansion joint

Pada penstock umumnya akan terdapat perbedaan suhu. Perbedaan suhu yang dimana pada suatu saat terjadi perbuahan suhu pada penstock . Expansion joint merupakan sambungan yang didesain karena akibat dari pemuaian karena perubahan suhu yang ekstrim pada pipa. Sehingga terjadi perubahan panjang pada ujung-ujung pipa. Expansion joint biasanya diperhitungan di awal atau akhir sambungan dari penstock . Tetapi expansion joint juga bisa didesain di setiap atau sebelum anchor block . Berikut perhitungan dalam menentukan expansion joint seperti yang tertera pada persamaan (1).

X = a (Thot – Tcold) L [m] (1)

Dimana: x = panjang expansion pipa (m)

A = coefficient of expansion dapat dilihat pada tabel 2.1 (m/m ) L = panjang penstock (m)

Thot = Temperatur tertinggi pada pipa (

(32)

Gambar 2.7 Katup[2]

(33)

3. Kecepatan AliranPenstock [2]

Menentukan kecepatan aliran menggunakan persamaan (4) yang ada pada persamaan di bawah ini.

v = (4)

Dimana : v = kecepatan aliran (m/s) d = diameter penstock(m)

Menghitung faktor friksi ini dibutuhkan data dengan melihat faktor friksi dari diagram moody pada gambar 2.9 dengan menentukan terlebih dulu nilai nilai roughness dapat dilihat pada gambar 2.8 di bawah ini. Setelah mendapat nilai k maka dilanjutkan pada perhitungan mencari nilai k/d dan Q/d agar dapat menemukan nilai friksi.

(34)

(35)

4. Menghitung hfriction[2]

Menghitung hfriktion dapat menggunakan persamaan (5)

hfriction loss= hwall loss+ hturb loss (5) Dimana : hfriction loss = rugi gesekan (m)

hwall loss = rugi pada dinding penstock (m) hturb loss = rugi pada aliran turbulensi (m)

(36)

Rugi - rugi yang terjadi pada penstock dapat dilihat pada gambar 2.10, meliputi rugi pada jenis entrance profile yang dipilih, belokan, penyempitan pipa, dan katup yang dipilih. Persamaan (6) dan (7) memperlihatkan persamaan untuk menghitung losses di beberapa tempat.

hwall loss= (6)

Dimana : Q = debit (m3/s)

L = panjang penstock (m) d = diameter (m)

f = konstanta friksi (dari diagram moody)

hturb loss= (K entrance + K bend + K contraction 1+ ... + K valve) (7)

Dimana : v = kecepatan aliran (m/s) g = gaya gravitasi (m/s2)

(37)

Dimana : SF = safety factor

t = ketebalan dinding penstock (m) S = kekuatan bahan (N/m2)

d = diameter (m)

htotal= Rugi – rugi total (m)

2.2.6 Suppotsdan Anchors

1. Pencangan slide dan anchor bl ock [4]

Penstock harus tetap aman ketika diletakan di atas permukaan tanah. penstock berada pada posisi di bak penenang, air masuk ke dalam penstock . anchor blok ditempatkan pada tikungan penstock , slide block berada pada antara sambungan penstock untuk menahan kekuatan penstock tersebut. Pada gambar 2.11 dapat dilihat gaya yang terjadi pada dua anchor block .

(38)

semakin besar gaya aksial dan semakin besar massa beton yang dibutuhkan. Gambar 2.12 memperlihatkan gaya yang menekan penstock pada slide block .

(39)

 Kekuatan gaya horizontal pada penstock

Kekuatan gaya horizontal dapat dihitung menurut persamaan (14), (15) dan (16).

Fpen x= Fpen . sin (14)

Ffriction X = Ffrictioncos (15)

F X= Fpen x +Ffriction X (16)

 Kekuatan gaya vertikal pada penstock

Kekuatan gaya vertikal dapat dihitung menurut persamaan (17), (18) dan (19).

Fpen z= Fpen .. cos (17)

Ffriction z = Ffrictioncos (18)

Fz = - Fpen z + Ffriction z- W b (19)

(40)

Gambar 2.13 Gaya Anchor Bl ock padaPenstock [4]

(41)

A B

Gambar 2.14 Gaya yang Bekerja A. Pada Lengkungan Hidrostatis. B. Oleh Momentum Linier [4]

(42)

3.1 Penentuan Lintasan Penstock

Gambar 3.1 Potongan Memanjang Lintasan Penstock

Lintasan Penstock ditentukan menggunakan satu lintasan kemudian di ujung lintasan yang akan masuk turbin bercabang menjadi dua. Hal tersebut dipilih karena untuk megoptimalkan lintasannya. Panjang lintasan mengikuti kontur pada peta topografi yang cenderung rata agar pada memudahkan saat pemasangan. Panjang

(43)

berfungsi untuk mengatur jumlah air yang mengalir di penstock dan berfungsi untuk menutup aliran air ketika akan dilakukan overhaul .

3.4 DiameterPenstock [3]

Menentukan diameter penstock dengan mengetahui terlebih dahulu Qd yang

telah ditentukan. Qd tersebut sebesar 3,5 m3/s. Diameter penstock ditentukan

menurut persamaan (2):

Qd = 3,5 m3/s

D = 0,72 x Qd0,5

= 0,72 x 3,5 m3/s = 1,34 m

Diameter penstock dihitung menggunakan persamaan (2). Diameter

penstock yang digunakan adalah 1,346 m.

3.5 Penentuan TebalPenstock [2]

(44)

= 0,00462 m = 0,46 cm

Bahan penstock yang dipakai adalah baja (steel). Dari hasil perhitungan di atas maka diperoleh tebal penstock 0,024 m. Tebal minimum yang dijinkan adalah 0,00463 m.

3.6 Menghitung Kecepatan Aliran[2]

Menghitung kecepatan aliran pada penstock menggunakan persamaan berikut (4). Kecepatan aliran ini membutuhkan data debit dan diameter untuk

mendapatkan nilai kecepatan aliran yang mengalir pada penstock. D = 1,34 m

V =

= 2,45 m/s

(45)

h wall loss =

= 4,87 m

Koefisien nilai Roughness untuk bahan Mild Steel dari tabel adalah 0,15 dipilih pada keadaan normal umur bahan sekitar 5 – 15 tahun. Faktor friksi didapat dari grafik Moody pada gambar 2.9, mencari nilai k/D dan Q/D maka diperoleh nilai faktor friksi sebesar 0,038. Setelah dilakukan perhitungan maka nilai gesekan pada dinding penstock adalah 4,87 m.

 Menghitung rugi – rugi gesekan pada belokan, katup, konstruksi dan saluran masuk jumlah total K enterance = 0,2 1 0,2 K bend 1 = 0,01 1 0,01 <5 K bend 2 = 0,02 1 0,02 <10 K bend 3 = 0,185 1 0,185 <60 K bend 4 = 0,36 1 0,36 <20 K contraction = 0,35 1 0,35 d1/d2=2

(46)

 Menghitung rugi – rugi friksi h friction = hwall loss + hturb loss

= 5,33 M

Mendapatkan nilai hfriction , parameter yang dibutuhkan adalah hwall loss dan hturb loss. Nilainya adalah 4,87 m dan 0,46 m. Setelah dilakukan perhitungan maka diperoleh nilai h frictionadalah 5,33 m.

3.8 MenghitungH ead net [2]

Headnet adalah beda ketinggian jatuh air bersih yang digunakan untuk menghitung daya yang dibangkitkan oleh pembangkit. Headnet diperoleh dari Hgross dikurangi dengan rugi – rugi yang terjadi pada penstock.

h gross = 70 m

h net = h gross – h friction

= 64,6 m

Setelah dilakukan perhitungan diperoleh nilai hnet sebesar 64,6 m dibulatkan 65 m.

(47)

=

1110,5 m/s

Menggunakan persamaan Surge pressure hsurge =

=

= 278,4 m

Hsurge yang diperoleh dari perhitungan adalah 278,4 m. Data ini digunakan untuk menghitung htotal.

 Menghitung Rugi Rugi Total

(48)

Thot = 35 L = 50 m a = 12 x 10-6 m/m maka : x = 12 x 10-6 m/m . (35 - 20 ). 50 m x = 9 mm

X sebesar 9 mm ini dipasang di setiap sambungan awal dari pipa penstock. X tersebut adalah jarak expansion joint . Perhitungan di atas adalah contoh perhitungan yang digunakan untuk mencari jarak expansion joint yang digunakan menggunakan expansion joint pertama dengan panjang penstock 50 m. Data yang diperoleh untuk masing – masing jarak expansion joint dapat dilihat pada tabel 3.1 di bawah ini.

Tabel 3.1 Jarak Expansion Join t

(49)

anchor block akan dihitung agar memenuhi kriteria. Menentukan jumlah anchor block dapat dilakukan dengan pendekatan sebagai berikut.

Kebutuhan beton untuk setiap anchor block menggunakan pendekatan sebagai berikut[4]

Kebutuhan beton = d/ 300 mm x 2 m3

= 1340 mm/ 300 mm x 2 m3 = 8,93 m3

Dari perhitungan di atas maka diperoleh volume beton anchor block adalah 8,93 m3. Volume tersebut untuk satu anchor block pada satu tikungan. Jumlah anchor block adalah berjumlah 4 buah untuk menahan tumpuan penstock .

Slide block ditempatkan pada setiap sambungan pipa. Pada sisi slide block untuk menahan penstcok dapat ditentukan dengan persamaan berikut.

Kebutuhan slide block = (jumlah panjang penstock / panjang tiap pipa) – jumlahanchor block

(50)

3.12.1 Gaya pada Anchor B lock1[4]

Gambar 3.2 Gaya yang Terjadi pada Belokan 1 1. Gaya pada Penstock Anchor Block

(51)

cos βup = 1

β = 0

Fpen⏊_up = up (qw  qp) cos βup

= 536356,1936 N

Diketahui:

Ldown = 3 m

cos βdown = 0,996

β = 5

Fpen⏊ down = up (qw  qp) cos βdown

= 534210,7688 N

2. Berat pipa di sepanjang gerak (pipa) aksial Diketahui:

(52)

Vup = 2,4573406 m/s Vdown = 2,4573406 m/s Cos α = 1

α = 0

Fv = ρw.Q (Vup2 + Vdown2 – 2 . Vup .V down . Cos α)0,5 = 0 N

4. Lengkungan yang Diakibatkan Oleh Momentum Linier Diketahui: Q = 3,5 m3/s Vup = 2,4573406 m/s Vdown = 2,4573406 m/s Cos α = 1 α = 0

(53)

F8 = 2,5 . 103 (Q2/d in2)sin (α-β/2) = 793,758129 N

7. Gaya Akibat Expansion joint Diketahui:

E = 2E+11 N/m2

A = 0,000012 m/m0C T cold = 200C

T out = 32 0C

F5 = E . a (Thot - Tin) π d t wall = 5865058,168 N

(54)

3.12.2 Gaya yang Terjadi pada Slide Block 1

Gaya yang terjadi pada slide block dapat dijelaskan dengan bantuan gambar 3.3 dan penjelasannya sebagai berikut.

(55)

V block = 0,48 m3 ρ block = 2300 kg/m3 g = 9,81 m/s2

Wb = V block . ρ block . g. = 10830,24 N

3. Gaya Horizontal dari Penstock Diketahui:

Fpen⏊ = 1068421,538 N

β = 5

in β = 0,087

Fpen⏊ x = Fpen⏊ . in β = 92952,67378 N

(56)

Fpen⏊ z = Fpen⏊ . Cos β

= 1064147,852 N

Diketahui:

F friction = 534210,7688 N

in β = 0,087

F friction z = F friction . in β

= 46476,33689 N Diketahui: Fpen⏊ z = 1064147,852 N F friction z = 46476,33689 N Wb = 10830,24 N F z = .-Fpen⏊_{z +F friction z Wb}

(57)

 Wp = π . d. t wall . ρsteel . g. = 3,14 x 1,34 x 0,006 x 7800 x 9,8 = 1929,7 N  Ww = π. (d2/4) .ρ water .g. = 3,14 x (1,34 /4) x 1000 x 9,8 = 13813,5 N

Dari perhitungan di atas maka diperoleh hasil nilai Wp adalah 1929,7 N dan Ww adalah 13813,5 N. Nilai berat penstock (Wp) dan berat air (Ww) ini digunakan untuk menghitung gaya F1 dan F2. Untuk lebih jelasnya dapat melihat uraiannya di bawah ini. L disini adalah panjang penstock antara dua slide block dan alfa (α)

adalah sudut kemiringan penstockitu sendiri.  F1 = (Wp+Ww) L . Cos α

= (1929,7 + 13813) x 6 x 0,7071 = 66792,6 N

(58)

 Wb = Slide area x w x ρ concrete x g = 0,8 x 0,8 x 2300 x 9,8

= 119011 N

Dari uraian di atas diperoleh bahwa nilai berat slide block (Wb) adalah 14425,6 N.

 b = (0.33 x 0.3) + (0.5 x 0.5) 0,8

= 0,4 m

Gaya yang terjadi pada penstock adalah gaya F1, F2, dan Wb. Gaya tersebut diproyeksikan pada sumbu x dan z, dimana sumbu x bernilai negatif. Sudut kemiringan (α) adalah 450. Gaya pada penstock tersebut dapat dilihat pada tabel 3.2 sebagaimana dijelaskan di bawah ini.

Tabel 3.2 Data Gaya Proyeksi Sumbu x dan z Negatif

F (N) x (N) z (N)

(59)

Nilai yang diperoleh dari perhitungan vertical vorce adalah 0,41 m. Nilai tersbut masih dalam ambang normal.

Gaya yang terjadi pada penstock adalah gaya F1, F2, dan Wb. Gaya tersebut diproyeksikan pada sumbu x dan z, dimana sumbu x bernilai positif. Sudut kemiringan (α) adalah 450. Gaya pada penstock tersebut dapat dilihat pada tabel 3.3 seperti di bawah ini.

Tabel 3.3 Data Gaya Proyeksi Sumbu x dan z Positif

F (N) x (N) z (N)

F1 = 66792,6 F1 in α = -47229 F1 Cos α = +47229 F2 = 33396,3 F2 Cos α = +23615 F2 Sin α = +23615

Wb = 119011 0 +119011

Total ∑H = -23614,53 ∑V = +189854,8

Dari tabel di atas dapat dijelaskan bahwa nilai Wb pada sumbu x adalah 0 karena tidak ada gaya yang terjadi pada posisi tersebut sehingga nilainya adalah 0.

(60)

(30)

Dari uraian di atas maka diperoleh nilai P base adalah 393331 N/m2. Psoilnya adalah 200000-300000 . P base< Psoil maka kondisinya stabil. Pada analisis ini P base= 393331< Psoil = 200000-300000 kondisinya adalah stabil.

(61)

 e pada kondisi pipa saat ekspanding, nilai e = 0,4

e <

0,4 < 2 / 6 0,4 > 0,33

Pada uraian diatas dapat dijelaskan bahwa pada kondisi penstock konstruksi e lebih besar dari Lbase/6 dengan nilai 0,1 < 0,33, maka kondisinya stabil. Pada kondisi pipa saat ekspanding e lebih besar dari Lbase/6, namun pada uraian diatas e lebih kecil dari Lbase/6 dengan nilai 0,4 > 0,33. Maka kondisi slide blok tidak stabil ketika ekspanding.

(62)

4.1 Pendahuluan

Perancangan ini dimulai dengan jumlah tersedianya air yang menjadi sumber utama pembangkit listrik tenaga air dalam skala kecil disebut Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro. Sumber air tersebut diperoleh dari sungai yang memiliki beda ketinggian relatif tinggi dan memiliki jumlah debit yang tinggi pula. Mengingat Pembangkit ini memanfaatkan kedua hal tersebut agar dapat memperoleh daya yang optimal.

Perancangan penstock telah dilakukan pada bab sebelumnya meliputi perancangan penentuan bahan , kemudian dimensi dari penstock itu sendiri terdiri dari penentuan panjang penstock , diameter penstock , tebal dinding penstock yang diizinkan agar bisa menghindari terjadinya korosi dan dapat menahan tekanan pukulan air ketika katup keluaran penstock ditutup secara tiba – tiba. Menentukan jumlah belokan dan sudut kemiringannya. Menentukan jumlah katup dan jenis katup yang digunakan pada

(63)

6 Jumlah belokan 4 belokan

7 Belokan Pertama 50

8 Belokan Ke-dua 10

9 Belokan Ke-tiga 60

10 Belokan Ke-empat 20

11 Jumlah Katup 2 katup

12 Gate Valve 1 katup

13 Butterfly Valve 1 katup

14 Jumlah Anchor Block 4 buah

15 Jumlah Slide Block 92 buah

(64)

slide block ini sudah memenuhi kriteria, karena ∑ H lebih kecil dari ∑ V. Maka

kondisi sliding dalam kondisi stabil.

Pada uraian Bab III mengenai Toppling dapat dijelaskan bahwa pada kondisi

penstock konstruksi e lebih besar dari Lbase/6 dengan nilai 0,1 < 0,33, maka kondisinya stabil. Pada kondisi pipa saat ekspanding e lebih besar dari Lbase/6, namun pada uraian di atas e lebih kecil dari Lbase/6 dengan nilai 0,4 > 0,33. Maka kondisi

(65)

PENUTUP 5.1 Kesimpulan

Setelah dilakukan perancangan maka dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

 Bahan penstock yang digunakan adalah penstock yang terbuat dari baja.

 Panjang lintasannya adalah 580 m dengan jumlah belokan sebanyak dua buah dan satu cabang dengan sudut belokan 50, 100, 600, 150.

 Jumlahanchor block pada penstockini adalah 4 buah.

 Jumlah slide block 92 buah

 Diameter penstock nya adalah 1,34 m dengan tebal 0,024 m.

 Jarak renggang ada 4 Expansion Joint masing – masing sejauh 9 mm, 45 mm,

33,3 mm, 0,9 mm.

(66)

[1] Departemen ESDM, Blueprint Pengelolaan Energi Nasional 2005-2025: jakarta.

[2] Harvey, Adam. 1993. Micro-Hydro Design Manual , Intermediate Technology Publications: London.

[3] Warnick, C.C. 1984. Hydropower Engineering,Prentice-Hall, Inc: America. [4] Arduser dan Leif, Civil Work for Micro Hydro Unit.University os Applied

Sciences Northwestern Switzerland: Swiss.

[5] Sulasno. 1990. Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga, Mikro edisi pertama. Satya Wacana: Semarang.

(67)

KONDISI DAERAH PLTM CIHERANG

Pada perancangan penstock ini dilakukan di PLTM Ciherang,

Deskripsi proyek PLTM Ciherang – Kabupaten Purwakarta ini dapat dideskripsikan sebagai berikut :

 Nama Sungai : Ciherang

 Desa : Ciawi, Bungur Jaya dan Pondok Bungur  Kecamatan : Wanayasa dan Pondok Salam

 Kabupaten : Purwakarta  Propinsi : Jawa Barat

 Letak geografis : 107009’ 36.1” BT – 07o 10’ 35.5” LU

(68)

(69)

Analisa Data Debit Sungai Ciherang

PLTM ini akan mengandalkan ketersediaan debit sungai karena skema PLTM ROR (Run off River) tidak memiliki waduk genangan, sehingga sangat bergantung kepada prakiraan distribusi debit yang tersedia sepanjang tahun di sungai tempat PLTM dibangun. Di sinilah besaran "debit optimal" berperan. Debit optimal dapat diperoleh dari dat a debit langsung, apabila tersedia dalam jangka waktu yang panjang, atau dari simulasi debit andalan berdasarkan data klimatologi, yang dalam hal ini dilakukan dengan Metoda Mock.

FLOW DURATION CURVE (FDC) PLTM CIHERANG

14.00 16.00

(70)

(%) (m3/dt) (m3/dt) (m3/dt) 1 5 10.69 12.21 10.95 2 10 9.61 10.81 9.71 3 15 8.69 10.03 8.86 4 20 7.77 9.46 8.11 5 25 6.60 8.51 7.05 6 30 5.75 7.89 6.32 7 35 5.37 7.55 5.96 8 40 5.09 7.12 5.61 9 45 4.59 6.69 5.14 10 50 4.04 6.27 4.65 11 55 3.66 5.76 4.21 12 60 3.19 4.94 3.57 13 65 2.61 4.55 3.08 14 70 2.35 4.21 2.78 15 75 2.16 3.79 2.47 16 80 1 98 3 55 2 27

(71)

selisih terhadap rata-rata relatif yang terkecil yaitu metoda Mononobe. Selanjutnya hasil analisis tersebut ditampilkan dalam bentuk tabulasi sebagai berikut :

Tabel L 2 Rekapitulasi Perhitungan Debit Banjir

N o Nama sungai Nama Embun g Luas DPS (km2 ) Panjan g Sungai (km)

Debit Banjir Periode Ulang (m3/detik) Q2 Q5 Q10 Q25 Q50 Q100 1 Ciheran g Desa Ciawi, Bungur Jaya dan Pondok Bungur 68,0 0 20,00 164,2 1 253,5 7 312,7 3 387,4 8 442,9 4 497,9 9

(72)

untuk perhitungan saluran pembawa digunakan perhitungan hasil modifikasi. Metoda ini meskipun masih sangat kasar, dinilai masih dapat digunakan pada tahap optimasi ini. Pada tahap selanjutnya, biaya akan disusun dengan berdasarkan atas hasil desain dasar.

Penentuan Jumlah Turbin

Jumlah unit turbin yang digunakan untuk PLTM ini adalah 2 unit, dengan masing-masing daya 2 x 900 kW. Penggunaan 2 unit turbin ini didasarkan atas pertimbangan :

(73)

Tabel L 3

Debit Desain dan Biaya Energi yang Dibangkitkan

1 5% 65 10.949011 5604.509 2 10% 65 9.5494256 4888.098 3 15% 65 8.8626749 4536.569 4 20% 65 7.9127762 4050.341 5 25% 65 6.9314368 3548.019 6 30% 65 6.2577784 3203.191 7 35% 65 5.9598508 3050.690 8 40% 65 5.6066336 2869.887 9 45% 65 5.1381282 2630.072 10 50% 65 4.6505988 2380.518 11 55% 65 4.2099471 2154.961 12 60% 65 3.5657362 1825.206 13 65% 65 3.0787731 1575.942 14 70% 65 2.7770918 1421.520 15 75% 65 2.4748672 1266.819 16 80% 65 2.2654113 1159.604 17 85% 65 1 8741933 959 350 No Prob (%) Debit (m3/det) Daya (kW) Energi Pembangkit (kWh) 9,409,712.93 8,809,905.95 7,553,916.41 14,543,717.37 14,462,753.83 13,363,079.21 12,713,149.26 11,733,957.37 10,789,344.30 10,115,370.58 14,363,082.82 13,944,854.01 14,023,886.22 14,395,340.71 Head (m) 11,660,659.58 12,843,564.50 13,468,659.76

(74)

persen dari luas wilayah Provinsi Jawa Barat. Jenis penggunaan tanah yang paling luas adalah untuk Tanaman Tahunan/ Perkebunan dengan luas 27.806 Ha. Kemudian untuk Hutan Produksi seluas 18.558 Ha. Kabupaten Purwakarta terdiri dari 17 kecamatan dan 119 pedesaan.

Potensi PLTM Ciherang berada di Sungai Ciherang yang termasuk di wila yah Kabupaten Purwakarta. Secara lebih detail, pencapaian lokasi di tampilkan pada tabel L 4.

Tabel L 4 Pencapaian Lokasi Rencana PLTM Ciherang

Rute Jalan Jarak Waktu

Tempuh

Moda

(75)

dengan ketinggian 500 sampai dengan 1.000 m dpl, meliputi 33,8 % dari total luas wilayah.

3. Wilayah Daratan. Wilayah ini terletak di utara dengan ketinggian 35 sd 499 m dpl, meliputi 36,47 % dari total luas wilayah.

Sedangkan, gambaran kondisi topografi lokasi studi dapat dibagi dalam 3 (tiga) macam bahasan dataran yaitu :

a. Dataran di hulu bendung

Kondisi topografi di sebelah kiri dan kanan bantaran sungai merupakan lereng perbukitan yang relatif landai. Bagian di sebelah kiri dan kanan sungai dikelilingi pesawahan milik masyarakat. Bagian bibir sungai merupakan batuan, dengan lebar sungai yang tidak terlalu besar yaitu sekitar 15 – 25 m. Bila dibandingkan dengan lebar sungai dan debit hasil pengukuran, maka kedalaman

(76)

perlukan pengecekan kondisi tanah untuk pondasi turbin dan gedung sentral agar kuat.

KLIMATOLOGI

Dari data sekunder berupa Peta Klimatologi maka diketahui bahwa angka curah hujan daerah lokasi berkisar antara 3000 – 4000 mm/thn.

Data hidroklimatologi yang diambil dari stasiun meteorologi yang terdekat dengan lokasi studi PLTM Ciherang adalah seperti terlihat pada tabel di bawah ini.

(77)

(78)

Bila didasarkan atas peta geologi yang dikeluarkan oleh Direktorat Jendral Geologi (skala 1: 250.000) diperoleh posisi lokasi studi dibawah ini.

Lokasi

(79)

diatas :

1) Formasi Cilanang (Pt) : Lapisan-lapisan napal tufaan berselingan dengan batupasir tufaan dan breksi tufaan.

2) Aluvium (Qa) : Lempung, lanau, pasir dan kerikil.

3) Formasi Subang, Anggota Batulempung (Msc) : Umumnya

batulempung yang mengandung lapisan-lapisan dan nodula

batugamping napalan keras, napal dan lapisan-lapisan batugamping abu-abu tua setebal 2 atau 3 m, kadang-kadang mengandung sisipan batupasir glaukonit hijau.

Tanah dan Batuan

Sebagian besar daerah Purwakarta memiliki litologi batuan vulkanik. Untuk mengetahui jenis nya secara visual dan mempelajari sifat fisik tanah dan

(80)

(81)

Neraca Daya Sistem Interkoneksi Jawa - Madura - Bali

C. Rencana Tambahan Infrastruktur Ketenagalistrikan

Asumsi pertumbuhan penduduk di Jawa Madura Bali diperkirakan 1% per tahun dan pertumbuhan PDRB untuk periode yang sama diproyeksikan sebesar

(82)

(83)

(84)

(85)

Mengingat bahwa energi listrik yang dihasilkan oleh pembangkit ini akan dijual kepada PT.PLN (Persero), maka perlu jaringan untuk menginterkoneksikan

(86)

kependudukan Desa Ciawi, Bungur Jaya dan Pondok Bungur bulan Februari 2013.

Tabel L 9 Kependudukan

No Desa Jumlah Penduduk

Laki-laki Perempuan Total

1 Ciawi 1.539 1.444 2.983

2 Bungur Jaya 1.017 1.008 2.025

3 Pondok Bungur 1.566 1.466 3.032

Pada lokasi PLTM Ciherang ini sosialisasi pada masyarakat sangat diperlukan karena pada lokasi PLTM Ciherang ini ada hal tentang tanah

(87)

4 Peternak 86 29 57 5 Pegawai Negeri Sipil 15 10 16 6 Pensiunan 7 2 4 3. Penggunaan Lahan

Survey dilakukan dengan mencari data statistik di tingkat kecamatan. Tabel L 11 Penggunaan Lahan

No Uraian Ds. Ciawi

Ds. Bungur Jaya

Ds. Pondok Bungur

(88)

Ketersediaan sarana kesehatan yang ditunjang oleh kemudahan dan terjangkaunya pelayanan kesehatan, merupakan faktor utama dalam menunjang perbaikan kualitas hidup masyarakat. Data mengenai kesehatan dilakukan dengan peninjauan langsung ke lapangan dan data dari instansi terkait, diketahui bahwa di

Desa Ciawi, Bungur Jaya dan Pondok Bungur terdapat sarana kesehatan seperti posyandu dan bidan.

6. Pendidikan

Data mengenai sarana pendidikan dilakukan dengan peninjauan langsung ke lapangan dan data dari instasi terkait. Diketahui bahwa sarana dan prasarana pendidikan :

(89)

L-23