JURNAL
PERENCANAAN TURBIN AIR PLTMH DAN SIMULASI STATIK STRUKTUR RUNNER AISI 1045 DENGAN SOLIDWORKS 2019
DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SALAH SATU SYARAT MENDAPAT GELAR STRATA I (S1) DALAM BIDANG TEKNIK PADA FAKULTAS TEKNIK MESIN UNIVERSITAS 17
AGUSTUS 1945 JAKARTA
Oleh :
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK DAN INFORMATIKA
UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 JAKARTA
2023
GOTTLIEB MAROLOP HARTAWAN
1970010013
Available online at JKTM Website :
http://journal.uta45jakarta.ac.id/index.php/jktm/index
JURNAL KAJIAN TEKNIK MESIN
Jurnal Artikel
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Kebutuhan akan tenaga listrik dalam pembangunan suatu daerah sangat tinggi apalagi ditengah peningkatan produktivitas suata masyarakat perkotaan. Saat ini pemakaian tenaga listrik dari pertahun terus mengalami
peningkatan cukup signifikan dengan pertumbuhan rata-rata sekitar 6,5% per tahun. Sementara itu pengembangan sarana dan prasarana ketenagalistrikan khususnya penambahan kapasitas pembangkit listrik dalam kurun waktu hanya tumbuh rata-rata sebesar 3,4%
per tahun (Kementrian ESDM, 2021).
1.2 Identifikasi Masalah
Kebijakan dan pembangunan pada PERENCANAAN TURBIN AIR PLTMH DAN SIMULASI STATIK STRUKTUR
RUNNER AISI 1045 DENGAN SOLIDWORKS 2019
Muktar Sinaga, S.T., M.T 1*, Gottlieb Marolop Hartawan2
1Fakultas Tenik, Teknik Mesin
2[email protected], [email protected]
Universitas 17 Agustus 1945 Jakarta Jl. Sunter Permai Raya No.1 Jakarta Utara, DKI Jakarta, Indonesia https://www.uta45jakarta.ac.id/, [email protected]., 085891604734
Abstrak
Program decommissioning atau pensiun dini PLTU batu bara secara bertahap dengan bantuan internasional serta koordinasi nasional yang terencana akan mendukung pencapaian target bebas emisi Indonesia direncanakan akan dijalankan pada 2045 dimulai dari PLTU Indramayu 3 x 330 MW. Berkaitan dengan itu maka diperlukan sumber Energi Baru dan Terbarukan untuk dapat menjembatani transisi energi tersebut. Pada penelitian ini dilakukan studi kelayakan dan optimasi turbin air pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro di sungai Karawang Jawa Barat. Hasil penelitian potensi daya listrik PLTMH di Sungai Cigentis Purwakarta mencapai 105,4 kW. Tegangan 3-D von-misses runner cross flow akibat pembebanan hidrolik pada struktur tercatat 03 MPa dengan yield point AISI 1045 530 MPa dengan displacement maksimum yang dicatat adalah 63 x 10-4 mm di bagian poros.
Kata kunci: roda turbin, turbin air, titik hasil, PLTMH Abstract
The decommissioning or early retirement program for coal-fired power plants in stages with international assistance and planned national coordination will support the achievement of Indonesia's emission-free target planned to be implemented in 2045 starting from PLTU Indramayu 3 x 330 MW. In this regard, new and renewable energy sources are needed to be able to bridge the energy transition. In this research, a feasibility and optimization study was carried out on a water turbine at a Microhydro Power Plant on the Karawang river, West Java. The results of research into the potential electrical power of PLTMH on the Cigentis River in Purwakarta reached 105.4 kW. The 3-D von-misses runner cross flow stress due to hydraulic loading on the structure was recorded at 1.03 MPa with an AISI yield point of 1045 530 MPa with a recorded maximum displacement of 1.63 x 10-4 mm in the shaft section
Keywords: runner, water turbine, yield point, PLTMH
pengelolaan sumber tenaga air di Indonesia didasarkan pada pemenuhan kebutuhan air, pangan, dan ketenagaan.
Energi Milenial Indonesia Raya memasang Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) untuk 25 rumah di
Dusun Cilele, Desa Wanajaya, Kecamatan Teluk Jambe Barat, Kabupaten Karawang, menjelang Idul Fitri 1443 H, Selasa (24/4/2022).
Sejumlah rumah di desa tersebut diketahui belum merasakan penerangan hampir selama 24 tahun, meski berada tidak jauh dari Pusat Kawasan Industri terbesar di Indonesia.
1.3 Rumusan Masalah
Berdasarkan identifikasi diatas, maka muncul pertanyaan masalah sebagai berikut :
1. Bagaimana tahapan perancangan dalam PLTMH?
2. Berapa daya potensi listrik yang dihasilkan oleh PLTMH sungai Cigentis Karawang?
1.4 Batasan Masalah
Studi potensial dan pemanfaatan air sungai Cigentis di Kabupaten Karawang ini terdapat batasan-batasan masalah yaitu :
1. Tahapan perancangan dan studi kelayakan dalam PLTMH.
2. Impelentasi dalam perancangan komponen turbin air dengan menggunakan aplikasi solidworks 2019.
1.5 Tujuan Penelitian
Studi kelayakan PLTMH ini mempunyai tujuan yaitu :
1. Menghasilkan suatu rancangan
potensial energi listrik yang terkandung pada aliran sungai Cigentis di Kabupaten Karawang, Jawa Barat.
2. Optimasi dari bagian komponen turbin air yang diperlukan dengan menggunakan Solidworks 2019.
1.6 Sistematika Penulisan
Berikut adalah sistematika penulisan dalam penelitian ini. Berdasarkan pokok – pokok permasalahannya penelitin ini dapat dibagi menjadi lima bab sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Pada bagian bab ini membahas tentang latar belakang identifikasi masalah yang diangkat dalam penelitian, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, rumusan atau batasan masalah dan model operasional penelitian.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini membahas mengenai dasar- dasar pengembangan energi baru terbarukan, pemanfaatan turbin air pada pembangkit listrik bertenaga air dan potensi sumber energi yang belum dieksplor sebagai cadangan energi besar.
BAB III METODE PENELITIAN Pada bagian ini dijelaskan tentang alur perencanaan dan optimasi turbin air yang didukung oleh flowchart dari pengumpulan informasi data primer dan sekunder sampai pada analisa statik stuktur dengan simulasi Solidworks 2019.
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini berisikan pembahasan tentang hasil dan perencanaan turbin air dan analisis optimasi struktur cross flow dan hasil simulasi tengangan, displacement dan deformasi pada turbin.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bagian bab ini merupakan bab kesimpulan dan saran berdasarkan penelitian dan hasil pengolahan data serta saran-saran pengembangan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Energi Baru Terbarukan
Indonesia memiliki potensi energi terbarukan yang tersebar di seluruh wilayah Indonesia, meliputi sumber energi surya, sember energi air dan mikrohidro, sumber energi angin, sumber energi panas bumi, sumber energi gelombang laut, dan sumber energi biomassa. Dalam konteks pembangunan berkelanjutan, konsumsi energi saat ini juga memiliki potensi untuk efisiensi dan konservasi energi.
2.2 Pembangunan EBT
Tertuang dalam Rencana Umum Energi Nasional (RUEN), Indonesia memiliki target penggunaan EBT di bauran
energi nasional sebesar 23% di tahun 2025 dan 31% di tahun 2050. Target ini setara dengan 45,2 GW pembangkit listrik. EBT di tahun 2025, sisanya merupakan kontribusi dari biofuel, biomassa, biogas, dan coal bed methane. Di sektor ketenagalistrikan, Indonesia memiliki tantangan yang besar. Per Maret 2017, kapasitas terpasang pembangkit listrik EBT baru 8,80 GW, hanya 2% terhadap 443 GW total potensi EBT di Indonesia. Dengan target RUEN, jenis pembangkit listrik EBT yang harus dibangun adalah sebagai berikut :
Tabel 2.1Target pembangunan sumber energi EBT 2026
2.3 Potensi Tenaga Air
Air merupakan sumber energi yang efektif dan relatif mudah didapat, karena pada air tersimpan energi potensial (pada air jatuh) dan energi kinetik (pada air mengalir). Tenaga air adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Besarnya tenaga air yang tersedia dari suatu sumber air bergantung pada besarnya head dan debit air. Dalam hubungan dengan reservoir air maka head adalah beda ketinggian antara muka air pada reservoir dengan muka air keluar dari kincir air/turbin air.
2.4 Teknologi PLTMH
Pedoman ini memberikan pengetahuan minimal tentang desain sistem mikrohidro di negara-negara kawasan.
Sebuah sistem hidro biasanya diklasifikasikan berdasarkan ukuran (kapasitas pembangkit) dan jenis skema
(run-of-river, penyimpanan, dll). Secara keseluruhan, mikrohidro dapat menyediakan alternatif ekonomis untuk jaringan listrik, karena skema mikrohidro mandiri menghemat biaya jaringan listrik saluran transmisi dan peralatan bantu lainnya yang mahal.
Secara umum, skema pembangkit listrik tenaga air dapat dimasukkan ke dalam kategori berikut:
1. Model run-of-river, mengalihkan sebagian dari aliran sungai yang mengalir ke saluran pipa dan kemudian melalui turbin
2. Model Storage , yaitu dengan cara memanfaatkan bendungan atau waduk untuk menyimpan aliran sungai
Komponen utama dari skema
mikrohidro (PLTMH) dapat
dikategorikan sebagai berikut dibawah ini yaitu adalah:
• Bendung: penghalang buatan manusia melintasi sungai yang dibangun untuk menjaga ketinggian air pada titik tersebut pada tingkat konstan untuk mempertahankan aliran terus menerus melalui intake.
• Intake: Intake tenaga air dirancang untuk mengalihkan hanya sebagian dari aliran sungai atau aliran lengkap tergantung pada kondisi aliran dan persyaratan. Intake biasanya dilindungi oleh rak batang logam yang menyaring kotoran yang terbawa air seperti rumput
atau potongan kayu.
Gambar 2.1 Skema PLTMH (Penche dan Minas, 1998)
• Forebay: memungkinkan air melambat cukup untuk partikel tersuspensi mengendap di dasar.
• Penstock: rongga atau saluran pipa yang menghubungkan storage ke power house.
Gravitasi mengalirkan air melalui penstock ke turbin.
• Turbin: Air menumbuk bilah turbin dan memutar turbin, yang terhubung ke generator oleh sebuah poros. Ada beberapa jenis turbin, masing-masing berbeda dalam penggunaan berdasarkan kepala dan laju aliran.
• Generator: Mengubah energi mekanik pada rotor menjadi energi listrik melalui aliran elektromagnetik.
2.5 Sistem PLTMH
Prinsip fisik dasar pembangkit listrik tenaga air adalah jika air dapat dialirkan dari tingkat tertentu ke tingkat yang lebih rendah tinggi, maka tekanan air yang dihasilkan dapat digunakan untuk melakukan usaha. Net Head adalah tekanan yang tersedia di turbin saat air mengalir, yang akan selalu lebih kecil dari tekanan saat aliran air dimatikan (head statis), karena gesekan antara air dan pipa. Aliran desain adalah aliran maksimum untuk sistem hidro yang dirancang. Kemungkinan akan kurang maksimal aliran sungai (terutama pada musim hujan), lebih dari aliran minimum, dan kompromi antara output Klasifikasi Power Output
Besar > 100 [MW]
Kecil 1 – 10 [MW]
Mikro 5 - 100 [KW]
Piko < 5 [KW]
listrik potensial dan biaya sistem. Untuk skema sebuah PLTMH dapat diberikan seperti pada gambar dibawah ini.
2.6 Daya Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH)
Pada prinsipnya sebuah pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) adalah pembangkit listrik berskala kecil yang memanfaatkan tenaga (aliran) air sebagai sumber penghasil energi.
PLTMH termasuk sumber energi terbarukan dan layak disebut clean energy karena ramah lingkungan. Aliran air ini akan memutar poros turbin sehingga menghasilkan energi mekanik.
Energi ini selanjutnya menggerakkan generator dan menghasilkan listrik.
Klasifikasi pembangkit listrik tenaga mikro hidro berdasarkan Power Output yang dapat di hasilkan seperti terlihat pada tabel.
Tabel 2.2 Penggolongan PLTMH 2.7 Klasifikasi Turbin Air
Berdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis, turbin air dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin impuls dan turbin reaksi :
1. Turbin Impuls
Prinsipnya yaitu dengan mengalirkan energi tekanan seluruhnya diubah menjadi energi kinetik, air menumbuk sudu pada tekanan atmosfer sehingga tidak ada perubahan tekanan antara inlet dan outlet. Semua energi memiliki tinggi tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi kecepatan. Contoh turbin impuls adalah turbin Pelton.
a. Turbin Pelton Turbin Pelton
merupakan turbin impuls. Turbin Pelton terdiri dari satu set sudu jalan yang diputar oleh pancaran air yang disemprotkan dari satu atau lebih alat yang disebut. Turbin Pelton adalah salah satu dari jenis turbin air yang paling efisien. Turbin Pelton adalah turbin yang cocok digunakan untuk head tinggi.
b. Turbin Turgo. Pada Turbin Turgo dapat beroperasi pada head 30 s/d 300m. Seperti turbin pelton, turbin turgo merupakan turbin impuls tetapi sudunya berbeda. Pancaran air dari nosel membentuk sudu pada sudut 200 . Kecepatan putar turbin turgo lebih besar dari turbin pelton.
c. Turbin Crossflow. Turbin ini salah satu turbin konvensional dan mudah diproduksi. Salah satu jenis turbin impuls ini juga dikenal dengan nama Turbin Michell-Banki yang merupakan penemunya. Turbin ini dapat dioperasikan dalam debit 20 liter/detik hingga 10 m3/detik dan tekanan antara 1 s/d 200m. Turbin crossflow menggunakan nozzle persegi panjang yang lebarnya sesuai dengan lebar runner. Pancaran air masuk turbin mengenai sudu sehingga terjadi konversi energi (lebih rendah saat masuk) kemudian meninggalkan turbin.
Runner turbin terbuat dari beberapa sudu yang dipasang pada sepasang piringan paralel.
2. Turbin reaksi
Turbin reaksi disebut juga turbin Klasifikasi Turbin Range
Head [m]
Kaplan dan Propeller 2<H<40 Francis 10<H<350
Pelton 50<H<1300 Michel Banki atau
Crossflow
3<H<250 Turgo 50<H<250
tekanan lebih, karena tekanan air masuk roda turbin lebih besar dari pada tekanan air saat keluar roda turbin. Jenis turbin reaksi yang sering digunakan antara lain, turbin francis, turbin propeler atau kaplan.
a. Turbin Francis Turbin francis merupakan salah satu turbin reaksi.
Turbin dipasang diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian luar.
Turbin francis menggunakan sudu pengarah. Sudu pengarah mengarahkan air masuk secara tangensial.
2.8 Pemilihan Jenis Turbin
Pemilihan jenis turbin didasarkan pada kondisi debit (Q) dan head (H) yang terjadi pada sungai ataupun aliran debit air. Jenis turbin tertera pada gambar dibawah ini yaitu :
1. Faktor tinggi jatuh aliran air efektif (Net Head) dan debit air yang akan dimanfaatkan untuk operasi turbin harus yang melalui pemilihan jenis turbin.
2. Faktor daya yang diinginkan berkaitan dengan debit dan head yang
tersedia.
Gambar 2.2 Pemilihan turbin pada head dan debit air (m3/s)
Dari grafik diatas pemilihan jeni turbin dapat melalui data tinggi jatuh (head) dan debit aliran air sungai, pada penelitian ini dengan debit air.
Aplikasi penggunaan turbin berdasarkan tinggi head yang didapatkan berdasarkan Tabel 2.3 dibawah ini.
Tabel 2.3 Turbin berdasarkan head
2.9 Generator
Daya listrik yang dikeluarkan oleh PLTMH akan disalurkan melalui generator. Generator adalah sebuah mesin yang dapat mengubah energi gerak (mekanik) menjadi energi listrik (elektrik).
2.10 Poros
Definisi poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin, Hampir semua masin meneruskan gaya bersama-sama dengan putaran. Peranan utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros.
Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Poros transmisi
Poros macam ini mendapatkan beban puntir murni atau puntir dan lentur.
Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli sabuk atau sproket rantai, dll.
2. Spindle
Poros transmisi yang relatif pendek seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindle.
3. Gandar
Poros seperti ini dipasang di antara roda-roda kereta barang, dimana tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang- kadang tidak boleh berputar, disebut gardar.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Metode Penelitian
Dalam penelitian ini penulis mendapatkan data dengan berbagai cara yang dapat dilakukan pada penelitian ini antara lain sebagai berikut :
1. Metode Observasi dan Studi literatur, untuk memperoleh bahan acuan sebagai dasar teori dan metode perhitungan yang digunakan sesuai dengan materi bahasan
2. Pengukuran Lapangan.
Pengujian terhadap runner pada turbin PLTMH untuk mendapatkan data-data aktual berdasarkan survey lokasi penulis mendapati bahwa Sungai Cigentis adalah sebuah sungai di kabupaten Karawang, Jawa Barat. Sungai ini berhulu di Gunung Sanggabuana wilayah perbatasan antara Jonggol dengan Karawang. Sungai ini adalah satu dari dua anak sungai utama Sungai Cibeet selain Sungai Cipamingkis.
Anak sungainya meliputi: Ci Katulampa, Ci Butik, Ci Lantis, Ci Batutuang, Ci Rangkong, Ci Jayanti, Ci Tangkil. Lokasi titik kordinat pada Sungai Cigentis terletak pada 6°34'47"S 107°13'48"E
3.2 Flowchart Penelitian
Flowchart penelitian PLTMH pada Sungai Cigentis diberikan pada gambar dibawah ini.
Gambar 3.1 Alur Kerja Penelitian
3.3 Pengukuran Debit Air Sungai Daerah dalam melakukan penelitian untuk PLTMH Sungai Cigentis dilakukan dengan cara debit air dan head harus diukur untuk menentukan potensi daya yang bisa dibangkitkan.
Untuk menghitung kecepatan v (m/detik) ukur waktu T (detik) yang diperlukan oleh sebuah pengapung untuk menempuh jarak L (biarkan pengapung mempercepat jalannya sebelum titik pengukuran dimulai), lalu bagi jarak L dengan waktu T:
Gambar 3.2 Metode kecepatan luasan aliran
3.3.1 Metode bendung (persegi panjang) Pengukuran debit yang lebih akurat bisa dilakukan dengan menggunakan atau membangun bendung bibir tajam.
Prosedur:
1. Bangun bendung dengan takik berbibir tajam (contoh: gunakan lembaran besi sebagai takik)
Mulai
Studi Literatur
Survey Potensi Daya Listrik
Revisi Pengukuran Head, Debit,
Kecepatan, Lebar Air
Perancangan Turbin Air
Selesai Simulasi Aerodynamic Aliran Fluida
2. Bangun bendung di lokasi dimana aliran cukup seragam dan hampir tidak ada pergolakan
3. Pasang tonggak pengukur tepat sama ketinggian dengan bibir bendung 4. Ukur ketinggian H (cm)
5. Ukur lebar B (m)
6. Cek debit Q (liter/detik) dari tabel berikut:
Gambar 3.3 Metode bendung 3.3.2 Metode current meter (meteran arus)
Untuk mendapatkan hasil pengukuran yang akurat, tenaga professional di bidang survey hidrologi, dinas pengairan, universitas atau institusi lain menggunakan current meter untuk mengukur.
Prosedur:
1. Bagi penampang sungai menjadi bagian-bagian yang kurang lebih sama.
2. Ukur kecepatan di setiap bagian.
3. Kalikan dan hitung kecepatan rata- rata aliran.
Gambar 3.4 Metode current meter
3.4 Pengukuran Head
Pada pola pengukuran head jatuh air
yang dibutuhkan untuk menghasilkan
power house sebagai tenaga mekanik yang akan memutar turbin generator.
Ketinggian jatuh air (head) merupakan penjumlahan nilai ketinggian titik pengamatan debit dan nilai ketinggian tempat bagunan pembangkit listrik dan tinggi maksimum sungai setelah dibendung.
Gambar 3.5 Penentuan Head pembangkit listrik mikro hidro
BAB IV
ANALISIS DATA DAN HASIL PENELITIAN
4.1 Pengukuran Lebar Sungai
Tahapan dalam penentuan ukuran debit air dari sungai wajib perlu diketahui terlebih dahulu ukuran sungai yang mengalirkan air kepadanya. Pengukuran lebar dan kedalaman ini diperoleh dari serangkaian pengukuran pada area sampel dari sungai tersebut. Dalam pengukuran demi mendapatkan data lebar sungai, dilakukan enam kali pada area sungai sepanjang satu meter.
Tabel 4.1 Data hasil pengukuan lebar sungai Cigentis
Titik Lebar Sungai
1 1,3
2 2,7
3 3,5
4 3,6
5 3,8
6 3,1
Rata-rata 3,0
4.2 Pengukuran Kedalaman Sungai Sampling ini dilakukan pada daerah terata dengan cara pada panjang 5 meter di 6 titik berbeda. Cara pengukuran dimulai dari titik paling pojok kiri, dan kemudian perlahan maju bergerak ke kanan.
Tabel 4.2 Data hasil pengukuran kedalaman sungai Cigentis Titik Kedalaman Sungai
1 1,2
2 1,4
3 1,3
4 1,1
5 0,9
6 1,3
Rata-rata 1,2
4.3 Pengukuran Kecepatan Air Sungai
Pengukuran dilakukan dengan cara pengambilan data sebanyak 10 kali dalam sampling sungai sepanjang 1 meter. Cara ini dilakukan dengan menghanyutkan bola pimpong benda di atas sungai untuk dilihat berapa waktu dari benda tersebut melalui sampling panjang sungai yang ditentukan.
Tabel 4.3 Data hasil pengukuran kecepatan pelampung air Titik Waktu (detik)
1 0,18
2 0,18
3 0,18
4 0,17
5 0,16
6 0,17
7 0,18
8 0,17
9 0,17
10 0,18
4.4 Pengukuran Debit Air Sungai Mengacu pada tabel diatas maka pengukuran debit air sungai dapat dilakukan pada tabel kecepatan dan luas aliran sungai.
Tabel 4.4 Data hasil pengukuran debit air
Titi
k Kecepatan
air (m/detik) Debit air (m3/detik)
1 0,18 0,53
2 0,18 0,55
3 0,18 0,54
4 0,17 0,52
5 0,16 0,48
6 0,17 0,51
7 0,18 0,55
8 0,17 0,50
9 0,17 0,51
10 0,18 0,53
4.5 Pengukuran Head PLTMH
Pada pengukuran ketinggian (head) dilaksanakan dengan memakai Theodolite merk TOPCON tipe TL-20 DP. Pengukuran dilakukan di sepanjang sungai dari hulu sungai, dari pengukuran tersebut dapat diperoleh hasil:
Tabel 4.5Pengukuran head dengan Theodolite TOPCON
Titik Head (m) Total (m)
P1 0 0
P1>P2 1,433 1,433
P2>P3 7,183 8,616
P3>P4 5,564 14,8
P4>P5 10,461 24,641 Total ketinggian Head 24,641
Gambar 4.1 Desain rancangan turbin Cross Flow
Gambar 4.2 Runner assembly 4.6 Material Selection Simulai Turbin Cross Flow
Bahan runner cross flow digunakan baja mild steel AISI 1045 dengan data- data sebagai berikut :
Tabel 4.6 Data teknik AISI 1045 Apply Material
No Property AISI Units
1045
1 Yield
strength 530 N/mm2 2 Tensile
strength 625 N/mm2 3 Elastic
modulus 20500 N/mm2 4 Poisson's
ratio 0,29 -
5 Mass
density 7850 kg/m3
6 Shear
modulus 80000 N/mm2 7
Thermale expansio
n coefficien
t
1,15x1
0-5 /K Gambar 4.3 Mesh runner
Gambar 4.4 Von Mises Stress runner assembly stress
Gambar 4.5 Von Mises Stress runner assembly displacement
Gambar 4.6 Runner assembly deformasi maksimum
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
Berdasarkan pengukuran, perhitungan data dan analisa maka pada penelitian ini dapat disimpulkan beberapa hal
sebagai berikut :
1. Sungai Cigentis Karawang memiliki potensi daya listrik yang besar 105,4 kW dengan debit 0.52 [m3/s].
2. Perancangan PLTMH Sungai Cigentis memberikan tipe turbin Cross Flow kecepatan turbin 550 rpm, diameter outer runner 364 mm, diameter inner runner 236 mm, jumlah sudu 18, jarak antar sudu = 64 mm, lebar radial rim = 64 mm, panjang runner = 230 mm.
3. Berdasarkan analisa tegangan pada sudu dengan simulasi statis Solidworks 2019 pada tegangan 3-D von-misses turbin cross flow tegangan maksimum akibat pembebanan hidrolik pada struktur adalah 03 MPa dan yield point AISI 1045 bahan adalah 530 MPa dan tegangan maksimum yang mungkin terjadi pada turbin adalah 03 MPa yang jauh lebih kecil dari 250 MPa apabila safety factor sehingga keseluruhan struktur rancangan turbin aman.
4. Displacement maksimum pada turbin dicatat adalah 63 x 10-4 mm di bagian ujung poros yang sangat kecil untuk menyebabkan distorsi atau menyebabkan masalah selama pengoperasian turbin.
5.2 Saran
Adapun beberapa saran untuk studi kelayakan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) :
1. Pastikan bahwa analisis potensial energi listrik yang dihasilkan dari aliran sungai Cigentis telah dilakukan secara komprehensif. Ini termasuk pengukuran aliran sungai, perubahan musiman dalam aliran air, dan potensi energi listrik yang dapat dihasilkan. Hasil analisis ini akan menjadi dasar untuk menentukan kelayakan PLTMH.
2. Lakukan studi dampak lingkungan
sebelum memulai proyek PLTMH. Ini melibatkan penilaian dampak terhadap ekosistem sungai, populasi ikan, dan masyarakat sekitar. Pastikan bahwa proyek ini tidak merusak lingkungan.
DAFTAR PUSTAKA
1. Mockmore, CA dan Merryfield, F.:
"Turbin air Banki", Seri Buletin Stasiun Percobaan Rekayasa, No. 25, Februari 1949
2. Sammartano, V., C. Aricò, A.
Carravetta, O. Fecarotta and T.
Tucciarelli, 2013. Banki-michell optimal design by computational fluid dynamics testing and hydrodynamic analysis. Energies, 6: 2362-2385.
3. Sinaga, Muktar, and Jeremy Marcelino. "STUDI POTENSI
PEMBANGKIT LISTRIK
MIKROHIDRO (PLTMH) SUNGAI CIKULUWUNG DI DESA BOGOR."
JURNAL KAJIAN TEKNIK MESIN 8.1 (2023): 55-63.
4. Negara, K. M. T., Wardana, I. N. G Widhiyanuriyawan, D., & Hamidi, N.
(2018). Harvesting Energi Pada Permukaan Daun Colocasia Esculenta L . Dengan Water Droplet. Prosiding Konferensi Nasional Engineering Perhotelan IX - 2018, 189–194.
5. Trisno, M Dwi et al. 2012.
“PERANCANGAN TURBIN
MIKROHIDRO TIPE PROPELER VANES KAPASITAS 1000 WATT.” : 3–8.
6. Iswanjono, Y. B. Lukiyanto, Budi Setyahandana, and Rines. 2018. “A Couple of Generator and Motor as Electric Transmission System of a Driving Shaft to Long Distance Driven Shaft.” E3S Web of Conferences 67: 1–
4.
7. Indonesia, Standar Nasional, and Badan Standardisasi Nasional. 2015.
“314827465-14334-Sni-8066-2015.”
8.
http://www.ossberger.de/cms/en/hydro/t he-ossberger-turbine-for- asynchronous- and-synchronous-water-plants/
