perancangan pltm kapasitas 0,90 m3/s pada bendungan tugu …
Post on 31-Oct-2021
13 Views
Preview:
TRANSCRIPT
i
PERANCANGAN PLTM KAPASITAS 0,90 m3/s PADA
BENDUNGAN TUGU KABUPATEN TRENGGALEK
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin
OLEH
VIKY RIZQI AWALIA
NIM: 201510120311023
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH
MALANG
OKTOBER 2019
iii
iv
v
vi
vii
viii
UCAPAN TERIMA KASIH
Dengan memanjatkan puji syukur ke hadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat
dan hidayahNya penulis dapat menyelesaikan naskah tugas akhir ini. Penulis dalam
menyusun naskah tugas akhir ini tidak lepas dari dukungan berbagai pihak. Oleh
karena itu, penulis tidak lupa menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
Bapak Ir. Mulyono, MT, selaku Ketua Komisi Pembimbing yang telah
memberikan pengarahan, wawasan dan bimbingan dalam penyusunan naskah
tugas akhir ini.
Bapak Ir. Daryono, MT, selaku Anggota Komisi Pembimbing yang telah
memberikan pengetahuan, pengarahan dan koreksi dalam penyusunan naskah
tesis ini.
Bapak Murjito, ST., MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin yang telah
memberikan kesempatan dan fasilitas dalam memperlancar penelitian dan
penyusunan naskah tugas akhir ini.
Ucapan terima kasih secara khusus penulis sampaikan kepada kedua orang tua
tercinta Imam Wahyudin dan Tutik Paryati yang telah mendukung dan
memberikan motivasi kepada penulis dalam penyelesaian penyusunan naskah
tugas akhir ini.
Rekan-rekan penulis, terutama Adi , Ridho, Agung Reza, dan Irfan yang telah
banyak memberikan bantuan berupa buku, jurnal maupun artikel yang
diperlukan dalam penelitian dan penyusunan naskah tugas akhir ini.
Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada Ika Dwi Martanti, yang
telah memberi dukungan dan motivasi kepada penulis dalam penyelesaian
penulisan naskah tugas akhir ini.
Akhirnya semoga Allah SWT memberikan balasan yang baik kepada semua
pihak yang membantu dalam penyusunan naskah tugas akhir ini.
Malang, 7 Oktober 2019
Penulis,
Viky Rizqi Awalia
NIM:201510120311023
ix
ABSTRAK
Rizqi, Viky. Awalia. 2019. Perancangan PLTM Kapasitas 0,90 m3/s pada
Bendungan Tugu Kabupaten Trenggalek. Tugas Akhir, Jurusan Teknik Mesin,
Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang. Pembimbing: I. Ir.
Mulyono, MT., II. Ir. Daryono, MT.
Kata kunci: Perancangan, PLTM, pipa pesat, turbin pelton,
Bendungan Tugu yang berada di Kabupaten Trenggalek merupakan salah satu lokasi
yang memiliki pontensi untuk dimanfaatkan sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro
(PLTM). Dari hasil observasi atau pengamatan lapangan, debit yang dapat dimanfaatkan
sebagai pembangkit adalah 0,90 m3/s dengan total elevasi atau head mencapat 76,2 m.
Dalam perancangan PLTM ini turbin yang digunakan adalah turbin pelton. Turbin pelton
merupakan jenis turbin implus yang cocok untuk debit tidak terlalu besar tetapi memiliki
head yang tinggi. Tujuan perancangan ini untuk mendapat dimensi komponen PLTM yaitu
pipa pesat, turbin pelton, dan generato listrik. Untuk mendapatkan hasil rancangan PLTM
metode yang digunakan meliputi perencanaan dan penjelasan tugas, perencanaan konsep
PLTM bendungan tugu, perencanaan bentuk PLTM dan perencanaan detail PLTM. Dari
metode tersebut didapat hasil diameter pipa pesat 680 mm, tebal pipa pesat adalah 4 mm.
Daya yang dihasilkan turbin sebesar turbin sebesar 297,45 Kw dengan effisiensi 50%. Pitch
diameter runner adalah 580 mm dengan jumlah bucket 18 buah, diameter pancaran air
sebesar 100 mm, daya keluaran generator adalah 267,97 dengan effisiensi generatior sbesar
90%.
x
ABSTRACT
Rizqi, Viky. Awalia. 2019. Perancangan PLTM Kapasitas 0,90 m3/s pada
Bendungan Tugu Kabupaten Trenggalek. Tugas Akhir, Jurusan Teknik Mesin,
Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang. Pembimbing: I. Ir.
Mulyono, MT., II. Ir. Daryono, MT.
Key word: Design, PLTM, Penstock, pelton turbine,
Tugu Dam in Trenggalek Regency is one of the locations that has the potential to
be used as a Minyhidro Power Plant (PLTM). From the results of observations or field
observations, flow rate that can be used as a generator is 0.90 m3/s with a total height or
head reaching 76,2 m. In this PLTM design the turbine used is the pelton turbine. Pelton
turbine is a type of impulse turbine which is suitable for discharge not too large but has a
high head. The purpose of this design is to get the dimensions of PLTM components, namely
rapid pipe, pelton turbine, and electricity generator. To get the results of the design of
PLTM, the method used includes planning and clarification of tasks, planning the concept
of PLTM tugu dam, planning the shape of PLTM and PLTM detail planning. From this
method the results obtained pipe diameter rapidly 680 mm, thick penstock thickness is 4
mm. The power generated by the turbine is 297.45 Kw with a efficiency of 50%. Runner
pitch diameter is 580 mm with 18 buckets, water jet diameter is 100 mm, generator output
power is 267.97 with generator efficiency of 90%.
xi
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur ke hadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat
dan hidayahNya penulis dapat menyelesaikan naskah Tugas Akhir yang berjudul:
Perancangan PLTM Kapasitas 0,90 m3/s Pada Bendungan Tugu Kabupaten
Trenggalek
Dalam tulisan naskah Tugas Akhir ini disajikan pokok-pokok bahasan yang
meliputi:
Bab I Pendahuluan, menjelaskan latar belakang perancangan, rumusan masalah
perancangan, tujuan perancangan dan manfaat perancangan.
Bab II Tinjauan Pustaka, menjelaskan beberapa penelitian terdahulu yang telah
dilakukan, beberapa teori yang digunakan dalam pembahasan perancangan ini.
Bab III Metodologi Perancangan, menjelaskan urutan perancanga. Dalam
perancangan urutan metode prancangan adalah Perencanaan dan Penjelasan Tugas,
Perencanaan Konsep PLTM, Perancangan bentuk PLTM, Perencanaan Detail
PLTM
Bab IV Analisa dan Perhitungan Data, menjelaskan pengolahan data
perancangan, penyajian data hasil perancangan, dan perhitungan komponen dari
PLTM .
Bab V Kesimpulan dan Saran, menjelaskan kesimpulan dari hasil perhitungan
data perancangan serta saran-saran yang dapat dikemukakan.
Sangat disadari bahwa naskah tesis ini masih banyak kekurangannya, oleh
karena itu penulis sangat mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini
lebih sempurna dan bermanfaat bagi yang memerlukannya
Penulis,
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................... i
POSTER .............................................................................................................. ii
HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... iv
LEMBAR KONULTASI/ASISTENSI ............................................................. v
LEMBAR KONULTASI/ASISTENSI ............................................................ vi
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN ................................. vii
HALAMAN UCAPAN TERIMAKASIH ..................................................... viii
ABSTRACK ...................................................................................................... xi
ABSTRACT ......................................................................................................... x
KATA PENGANTAR ....................................................................................... xi
DAFTAR ISI ..................................................................................................... xii
DAFTAR TABEL ........................................................................................... xiv
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xv
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah................................................................................ 3
1.3 Tujuan Penulisan ................................................................................. 3
1.4 Manfaat Penulisan ............................................................................... 4
1.5 Batasan Masalah .................................................................................. 4
1.6 Konsep Desain ..................................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 6
2.1 Kajian Penelitian Terdahulu ................................................................ 6
2.2 Bendungan Tugu.................................................................................. 7
2.3 Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro (PLTM) .................................. 8
2.4 Teori Dasar Aliran (Hidrolika) .......................................................... 11
2.5 Turbin Air .......................................................................................... 19
2.6 Perhitungan Pipa Pesat ...................................................................... 21
2.7 Pemilihan Tipe Turbin ....................................................................... 24
2.8 Turbin Pelton ..................................................................................... 25
xiii
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ...................................................... 44
3.1 Tinjauan Umum ................................................................................. 44
3.2 Alur Perancangan Metode Phal Baitz ................................................ 44
3.3 Diagram Alir Metode Phal Baitz ....................................................... 54
BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISA DATA ...................................... 56
4.1 Data Umum PLTM ............................................................................ 56
4.2 Perhitungan Konstruksi Pipa ............................................................. 56
4.3 Perhitungan Daya Fluida ................................................................... 64
4.4 Pemilihan Tipe Turbin ....................................................................... 64
4.5 Perhitungan Turbin Pelton ................................................................. 65
4.6 Perhitungan Komponen Turbin ......................................................... 73
4.7 Pemilihan Generator Listrik .............................................................. 91
4.8 Perhitungan Daya Keluaran Turbin ................................................... 91
BAB V KESIMPULAN DAN SARA .............................................................. 92
5.1 Kesimpulan ........................................................................................ 92
5.2 Saran .................................................................................................. 93
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 95
LAMPIRAN – LAMPIRAN ............................................................................ 97
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Tabel Propertis Fluida .......................................................................... 15
Tabel 2. 2 Tabel koefisien kerugian KL pada minor losses .................................. 19
Tabel 2. 3 Tabel penentuan tipe turbin berdasarkan kecepatan spesifik .............. 25
Tabel 2. 4 Nilai Km dan Kt pada perancangan poros ............................................ 34
Tabel 2. 5 Standar pasak menurut standart IS 2292 dan 2293-1974 ..................... 36
Tabel 2. 6 Tabel Jumlah baut berdasarkan standart IS : 3653 – 1966 ................. 41
Tabel 3. 1 Spesifikasi Konsep Rancangan ............................................................ 46
Tabel 3. 2 Tabel morfologi komponen ................................................................. 47
Tabel 3. 3 Matriks Pengambilan Keputsan Untuk PLTM Tugu ........................... 52
Tabel 4. 1 Data Umum Perhitungan ...................................................................... 56
Tabel 4. 2 Data perhitungan intake ....................................................................... 57
Tabel 4. 3 Data Perhitungan Losses Pada Pipa ..................................................... 61
Tabel 4. 4 Data Perhitungan Turbine Pleton ......................................................... 65
Tabel 4. 5 Data perhitungan poros ........................................................................ 73
Tabel 4. 6 Data perancangan transmisi ................................................................. 79
Tabel 4. 7 Data perhitungan umur bantalan .......................................................... 84
Tabel 4. 8 Spesifikasi generator ............................................................................ 91
xv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. 1 Konsep desain PLTM ......................................................................... 5
Gambar 2. 1 Denah lokasi Bendungan Tugu Trenggalek (Sumber: Google Eart) . 7
Gambar 2. 2 Komponen PLTM (Sumber: kajianpustaka.com) .............................. 9
Gambar 2. 3 Aliran pada lubang reservoir (Sumber: Hussian et al., 2008) .......... 12
Gambar 2. 4 Skema instalasi turbin (Sumber: Hussian et al., 2008) .................... 13
Gambar 2. 5 Aliran fluida pada penampang beda ................................................. 14
Gambar 2. 6 aliran pada pipa bercabang (riandamesin13.blogspot.com) ............. 14
Gambar 2. 7 Aliran laminar (Sumber: learningfluidmechanics.blogspot.com) ... 16
Gambar 2. 8 Aliran Turbulrn (Sumber: learningfluidmechanics.blogspot.com) .. 16
Gambar 2. 9 Gambar diagram Moody (Sumber: Munson et al., 2003) ................ 18
Gambar 2. 10 Klasifikasi turbin ............................................................................ 20
Gambar 2. 11 Tegangan Sirkumferensial pada Pipa (www.idpipe.com) .............. 22
Gambar 2. 12 Tegangan Longitudinal Pada Pipa (Sumber: slideplayer.info) ...... 23
Gambar 2. 13 Grafik pemilihan turbi grafik pemilihan turbin berdasarkan head (H)
dan kapasitas aliran (Q) .................................................................. 24
Gambar 2. 14 Runner turbin pelton (Sumber: indonesian.hydrotu.com) .............. 26
Gambar 2. 15 Segitiga kecepatan turbin pelton (Sumber: Hussian et al., 2008) .. 28
Gambar 2. 16 Model bucket turbin pelton (Sumber: Eisenring, 1991) ................. 29
Gambar 2. 17 Dimensi nozzle turbin pelton (Sumber: Theint & Myo, 2018) ...... 32
Gambar 2. 18 Gambar pasak berbentuk kotak (Rectangular sunk key) (Sumber: R.S.
Khurmi, 2005) ................................................................................ 35
Gambar 2. 19 Desain flange coupling (Sumber: R.S. Khurmi, 2005) .................. 38
Gambar 3. 1 Diagram Blok Fungsi Komponen PLTM ......................................... 45
Gambar 3. 2 Turbin Pleton (Sumber: Indonesian.alibaba.com)............................ 48
Gambar 3. 3 Turbin Francis (Sumber: cink-hydro-energy.com) ......................... 48
Gambar 3. 4 Turbin Kaplan (Sumber: cink-hydro-energy.com) ......................... 49
Gambar 3. 5 Transmisi (Sumber: Belt indonesian.alibaba.com) .......................... 49
Gambar 3. 6 Kopling Flange (Sumber: indonesian.alibaba.com) ......................... 49
Gambar 3. 7 Transmisi Roda Gigi (Sumber: dokumen.tips) ................................ 50
xvi
Gambar 3. 8 Pipa Galvanis (Sumber: asiatoko.com) ........................................... 50
Gambar 3. 9 Pipa Tembaga (Sumber: www.lancarsaranasukses.com) ................. 51
Gambar 3. 10 Pipa Baja Biasa (Sumbaer: www.indotrading.com )...................... 51
Gambar 3. 11 Diagram alir peracangan ................................................................ 55
Gambar 4. 1 Tegangan tangensial pada pipa ........................................................ 59
Gambar 4. 2 Tegangan Longitudinal Pada Pipa.................................................... 60
Gambar 4. 3 Skema hukum kontinuitas ................................................................ 62
Gambar 4. 4 Grafik pemilihan turbin .................................................................... 64
Gambar 4. 5 Skema turbin pelton (Sumber: yokealjauza.wordpress.com) ........... 65
Gambar 4. 6 Dimensi nozzle turbin pelton ........................................................... 67
Gambar 4. 7 Dimensi bucket ................................................................................. 69
Gambar 4. 8 DBB Bucket .................................................................................... 71
Gambar 4. 9 Kontruksi Poros Turbine .................................................................. 73
Gambar 4. 10 Beban pada runner .......................................................................... 75
Gambar 4. 11 DBB beban pada poros ................................................................... 75
Gambar 4. 12 DBB potongan poros pada titik C .................................................. 76
Gambar 4. 13 Notasi kopling flange ..................................................................... 79
Gambar 4. 14 DBB Pasak ..................................................................................... 83
Gambar 4. 15 Dimensi Bantalan ........................................................................... 85
Gambar 4. 16 Sketsa casing turbin pelton (tampak samping) ............................... 87
Gambar 4. 17 Sketsa casing turbin pelton (tampak atas) ...................................... 87
Gambar 4. 18 DBB pembebanan casing ............................................................... 89
Gambar 4. 19 DBB potongan casing .................................................................... 89
Gambar 4. 20 Potongan casing.............................................................................. 90
Gambar 4. 21 Gambar generator firstall (Sumber: www.xindaenergy.com) ........ 91
95
DAFTAR PUSTAKA
Atono, V. (2016). PERANCANGAN PLTMH KAPASITAS 30 kW, DESA
GIRITIRTA, KEC. PEJAWARAN, BANJARNEGARA, JAWA TENGAH.
Jurnal Power Plane, 4(9), 1689–1699. Retrieved from
http://202.159.8.148:8002/ojs/index.php/powerplant/article/download/151/14
2/
Carson, J. L. (1984). Hydropower Egineerig (1st ed.; Barbara H. PAlubo, ed.). New
Jersey: Pretice Hall, Inc.
DIRJEN KETENAGA LISTRIKAN. (2018). STATISTIK KETENAGALISTRIKAN
2017.
Eisenring, M. (1991). Mikro Peltone Turbines. In Micro Pelton Turbines.
Switzerland: SKAT.
Harinaldi. (2015). Sistem Fluida. jakarta: Penerbit Erlangga.
Hussian, Z., Abdullah, Z., & Alimuddin, Z. (2008). Basic Fluid Mechanics and
Hydraulic Machines. Retrieved from
https://books.google.com/books?id=FABEAQAAIAAJ&pgis=1
Mahendra, B. (2013). Perancangan Pipa Pesat, Dan Daya Keluaran Pembangkit
Listrik Tenaga Air Kokok Putih Desa Bilok Petung Kecamatan Sembalun
Kabupaten Lombok Timur. Dinamika Teknik Mesin, 3(2).
https://doi.org/10.29303/d.v3i2.80
Mantiri. (2018). Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Listrik Minihidro Sungai
Moayat Desa Kobo Kecil Kota Kotamobagu. Jurnal Teknik Elektro Dan
Komputer, 7(3), 227–238.
Munson, B. R., Young, D. F., & Okishi, T. H. (2003). Mekanika Fluida (4th ed.).
Jakarta: Penerbit Erlangga.
Nusyirwan, N. (2017). Kajian Perancangan dan Evaluasi PLTMH Jorong Patamuan
Kabupaten Pasaman dalam Mengatasi Kekurangan Listrik Pedesaan. METAL:
96
Jurnal Sistem Mekanik Dan Termal, 1(1), 40.
https://doi.org/10.25077/metal.1.1.40-46.2017
Pytel, A. (2003). Mechanic of Material. Pacific Grove: Thomson Learning.
R.S. Khurmi. (2005). Machine design. In Handbook of Machinery Dynamics. New
Delhi: Eurasia Publishing House.
Sularso, & Suga, K. (2004). Dasar Perancangan dan Pemilihan Elemen Mesin.
Jakarta: Pradnya Paramita.
Theint, K., & Myo, L. (2018). Design of Speed Control System for Pelton Turbine.
International Journal of Scientific and Research Publications (IJSRP), 8(7),
312–319. https://doi.org/10.29322/ijsrp.8.7.2018.p7950
victor L Streeter. (1996). Mekanika Fluida (8th ed.). Jakarta: Penerbit Erlangga.
Wahyuningdyah, M., Juwono, P. T., & Rispiningtati. (2012). Kajian Peningkatan
Manfaat Pada Bendungan Tugu Kabupaten Trenggalek. Jurnal Teknik
Pengairan, 3(2), 153–163. Retrieved from
https://jurnalpengairan.ub.ac.id/index.php/jtp/article/view/160
Wibowo, Tedi. (2014). PERANCANGAN BENDUNGAN TUGU KABUPATEN
TRENGGALEK. JURNAL KARYA TEKNIK SIPIL, 3, 630–637.
top related