PERANCANGAN HOLLOW JET VALVE

PADA BENDUNGAN PANDANDURI

NUSA TENGGARA BARAT

TUGAS AKHIR

BIDANG KONSTRUKSI

Diajukan kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan

Program Sarjana Teknik (S1)

Oleh :

AKHMAD FAISAL

201010120311004

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2014

ii

POSTER

iii

iv

v

vi

LEMBAR SURAT PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah :

Nama : Akhmad Faisal

Nim : 201010120311004

Tempat/Tanggal Lahir : Pemangkih Seberang, 27 September 1990

Jurusan : Teknik Mesin

Fakultas : Teknik

Instansi : Universitas Muhammadiyah Malang

Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :

Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul “Perancangan Hollow Jet Valve” Yang

diajukan untuk memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Malang, sejauh yang saya ketahui bukan

merupakan duplikasi (“PLAGIASI”) dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan / atau

pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas

Muhammadiyah Malang atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber

informasinya saya kutipan dan daftar pustaka sebagaimana mestinya.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk digunakan

sebagaimana mestinya.

vii

ABSTRAK

Bendungan Pandan duri sendiri memiliki fungsi untuk mendukung sistem high

level diversion (HLD), selain Bendungan Batujai dan Bendungan Penggak yang sudah

dibangun lebih dulu. Pembangunan bendungan itu diharapkan mampu memenuhi

sekitar 60 ribu hectare lahan pertanian yang membujur dari barat ketimur NTB. Selain

manfaat langsung untuk menyediakan air irigasi, Bendungan Pandan duri mempunyai

manfaat tidak langsung yaitu mampu meredam debit banjir di sungai bagian hilir

bendungan. Selain untuk meningkatkan produksi pertanian, bendungan juga dapat

dimanfaatkan untuk pembangkit listrik tenaga air (PLTA) atau sebagai pengendali

banjir daerah sekitar. Adapun tujuan perancangan ini untuk mendapatkan kontruksi

hollow jet yang sesuai dengan kondisi bendungan PandanDuri.

Dalam perancangan ini sebagian data sudah didapatkan sesuai dengan kondisi

yang sebenarnya. Dan dari perhitungan-perhitungan yang telah dilakukan dalam

perancangan hollow jet valve yang bekerja pada tinggi tekanan air 37,5 m dari

pemukaan air laut dengan elevasi 281,5-244 dari center line hollow jet valve. Hollow

jet valve ini bisa menghasilkan debit maksimum 17,9 m3/s dengan tekanan hidrostatis

37,5 ton/m serta mendapatkan beban operasi untuk membuka valve 65830,0468 kg dan

menutup valve 66638,6332 kg

Katakunci : Hollow Jet Valve, Debit

Pandanduri dam itself has the function to support the high-level system of

diversion (HLD), In addition to Dam and Dam Penggak Batujai already built first.

Construction of the dam is expected to meet about 60 thousand hectares of agricultural

land stretching from the west to the east NTB. In addition to direct benefits to provide

water for irrigation, dam Pandanduri have indirect benefits that can reduce flood

discharge in the river downstream of the dam. In addition to increasing agricultural

production, dams can also be used for hydroelectric power plant (HEPP) or as a flood

control area. The purpose of this design to get the hollow jet construction in accordance

with the conditions of the dam Pandanduri.

In the design of this portion of the data has been obtained in accordance with

the actual conditions. And from the calculations that have been done in the design of

the hollow jet valve that works on 37.5 meter high pressure water from sea water surface

elevation of 281.5 to 244 hollow jet valve center line. Hollow jet valve can produce a

maximum discharge of 17.9 m3/s by the hydrostatic pressure of 37.5 ton/m and get a

load operation to open and close the valve valve 65830.0468 66638.6332 kg

Keywords: : Hollow Jet Valve, Debit

viii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada kehadirat Allah SWT yang mana

hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahnya laporan tugas akhir dengan

judul “Perancangan Hollow Jet Valve” ini akhirnya dapat terselesaikan.

Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan dan rintangan yang dihadapi,

namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa ringan dan dapat

teratasi. Oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih atas jasa baik yang

selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan berupa

apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan sekripsi ini. Ungkapan terimaksih

tersebut disampaikan kepada :

1. Kedua orang tua yang selalu memberikan bantuan materi maupun non materi,

mendo’akan, mengingatkan akan pesan-pesannya yang tak akan terlupakan.

2. Bapak Ir. Eko Hariyadi, MT. Selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan

bimbingan serta arahan secara intensif selama penyusunan sekripsi ini dilakukan.

3. Bapak Ir. Ali Saifullah Selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan

masukan ide, serta saran dan cara-cara penulisan sehingga terselesaikannya sekripsi

ini.

4. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan

teoritis seara langsung maupun tidak langsung.

5. Sahabat-sahabat memberi semangat Zainuddin,ST, Koko Tri Wahyudi,ST, Selly

Riansyah,ST , Nazzaruddin Seriansyah, Syafrial Hidayatullah, dan juga My

beloved Amelia Desy Tristanti,SE yang memberi bantuan dalam proses

penyusunan tugas akhir ini

ix

6. Teman-teman sebimbingan, rekan-rekan laboraturium di lingkungan Teknik Mesin,

serta teman-teman seangkatan Teknik Mesin 2010 A,B dan C.

7. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terimakasih banyak atas bantuan kalian

semuannya.

Dalam penyusunan sekripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak terbahas.

Oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan sangat diharapkan

untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga ALLAH SWT memberikan sifat rahim

Nya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan penyusun berharap semoga sekripsi

ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.

Malang, 10 November 2014

Akhmad Faisal

x

DAFTAR ISI

COVER ............................................................................................................................. i

POSTER ............................................................................................................................ ii

LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI .............................................................................. iii

LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR ......................................................................... iv

LEMBAR PERNYATAAN .............................................................................................. vi

ABSTRAK ........................................................................................................................ vii

KATA PENGANTAR ...................................................................................................... viii

DAFTAR ISI ..................................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ xii

DAFTAR TABEL ............................................................................................................. xiii

I. PENDAHULUAN ................................................................................................ 1

1.1 Latar belakang ........................................................................................... 1

1.2 Rumusan masalah...................................................................................... 3

1.3 Tujuan perancangan .................................................................................. 3

1.4 Batasan masalah ........................................................................................ 3

1.5 Konsep desain ........................................................................................... 4

1.6 Cara kerja .................................................................................................. 7

II. TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................................... 9

2.1 Katup (Valve) ............................................................................................ 9

2.2 Hollow jet velve ........................................................................................ 10

2.3 Koreksi kecepatan, Luas Arus dan Debit .................................................. 13

2.3.1 Koefisien konstraksi…………………………………………….. 14

2.3.2 Koefisien kecepatan…………………………………………….. 14

2.3.3 Koefisien debit………………………………………………….. 15

2.4 Tekanan hidrostatis ................................................................................... 17

2.5 Tekana pada bidang horizontal ................................................................. 17

2.6 Gaya gesek ................................................................................................ 18

2.7 Poros ulir pendorong ................................................................................. 19

2.7.1 Tegangan pada ulir……………………………………………… 21

2.7.2 Tegangan geser akibat gaya aksial……………………………… 22

2.7.3 Tekanan permukaan…………………………………………….. 22

2.8 Roda gigi ................................................................................................... 25

2.8.1 Roda gigi lurus………………………………………………… .. 26

2.8.2 Roda gigi miring………………………………………………. .. 26

2.8.3 Roda gigi cacing………………………………………………. .. 27

2.8.4 Roda gigi kerucut………………………………………………. .27

2.9 Profile roda gigi kerucut lurus................................................................... 27

2.10 Pasak ......................................................................................................... 30

2.11 Kopling ...................................................................................................... 34

2.12 Kopling Flens ............................................................................................ 36

III. MOTODELOGI PERANCANGAN ..................................................................... 41

3.1 Studi Literatur ........................................................................................... 41

3.2 Metode pengumpulan data ........................................................................ 41

3.3 Memilih spesifikasi bahan......................................................................... 44

3.4 Perhitungan perancangan .......................................................................... 44

3.5 Flowchart perancangan ............................................................................. 45

xi

IV. PERANCANGAN ................................................................................................ 46

4.1 Kondisi perancangan ................................................................................. 46

4.2 Debit maksimum ....................................................................................... 46

4.3 Beban Operasi hollow jet velve ................................................................ 47

4.3.1 Tekanan Hidrostatis……………………………………………... 47

4.3.2 Gaya tekan hollow jet valve…………………………………….. 48

4.3.3 Gaya gesek……………………………………………………… 50

4.3.4 Beban total……………………………………………………….52

4.4 Mekanisme penggerak hollow jet valve .................................................... 53

4.4.1 Poros ulir pendorong……………………………………………. 54

4.4.2 Menentukan daya penggerak…………………………………… 61

4.4.3 Perencanaan roda gigi kerucut………………………………….. 65

4.4.4 Perencanaan pasak……………………………………………… 71

4.4.5 Kopling flens…………………………………………………… 74

V. KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 79

4.1 Kesimpulan ............................................................................................. 79

4.2 Saran ........................................................................................................ 81

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 : Konsep desain hollow jet valve............................................................................. 4

Gambar 1.2 : Chassing depan ..................................................................................................... 4

Gambar 1.3 : Plunyer (Valve) ..................................................................................................... 5

Gambar 1.4 : poros ulir pendorong ............................................................................................. 5

Gambar 1.5 : Roda gigi kerucut .................................................................................................. 6

Gambar 1.6 : chasing belakang ................................................................................................... 6

Gambar 1.7 : Tutup roda gigi kerucut ......................................................................................... 7

Gambar 1.8 : Tata letak hollow jet di bendungan ....................................................................... 7

Gambar 1.9 : Sekema letak hollow jet valve .............................................................................. 8

Gambar 2.1 : Hollow jet valve .................................................................................................. 11

Gambar 2.2 : Air melalui lubang............................................................................................... 14

Gambar 2.3 : Tekanan Hidrostatis ............................................................................................ 17

Gambar 2.4 : Tekanan pada luasan ........................................................................................... 17

Gambar 2.5 : Gaya gesek (F) dari benda yang bergerak di atas suatu papan permukaan ......... 18

Gambar 2.6 : Bidang ulir yang dibuka dan gaya-gaya yang bekerja waktu menaikkan beban..19

Gambar 2.7 : Bidang ulir yang dibuka dan gaya-gaya yang bekerja waktu menaikkan beban..19

Gambar 2.8 : Klasifikasi Roda Gigi .......................................................................................... 26

Gambar 2.9 : Nama Bagian-bagian Roda Gigi Kerucut ........................................................... 28

Gambar 2.10 : Roda gigi kerucut istemewa ................................................................................ 28

Gambar 2.11 : Roda Gigi Dan Pinyon Kerucut Lurus ................................................................ 29

Gambar 2.12 : Pasak memanjang ................................................................................................ 30

Gambar 2.13 : Distribusi tekanan bidang antara pasak dan poros .............................................. 32

Gambar 2.14 : Kopling-kopling kaku ......................................................................................... 35

Gambar 2.15 : Kopling flens terbuka .......................................................................................... 37

Gambar 2.16 : Kopling flens tertutup ......................................................................................... 37

Gambar 2.17 : kopling marine type............................................................................................. 38

Gambar 3.1 : Flowchart perancangan ....................................................................................... 45

Gambar 4.1 : diameter lubang masuk aliran hollow jet valve .................................................. 47

Gambar 4.2 : Tekanan Hidrostatis ............................................................................................ 48

Gambar 4.3 : Diameter silender ................................................................................................ 49

Gambar 4.4 : Gaya tekan pada bidang silinder ......................................................................... 49

Gambar 4.5 : gaya gesek yang hollow jet valve........................................................................ 50

Gambar 4.6 : dimensi plunyer ................................................................................................... 51

Gambar 4.7 : properties plunyer................................................................................................ 51

Gambar 4.8 : mekanisme penggerak ......................................................................................... 53

Gambar 4.9 : Putaran ulir pada saat membuka ......................................................................... 54

Gambar 4.10 : Putaran ulir pada saat menutup ........................................................................... 54

Gambar 4.11 : Ulir pendorong .................................................................................................... 56

Gambar 4.12 : panjang ulir yang masuk pada plunnyer.............................................................. 58

Gambar 4.13 : Jarak ulir membuka dan menutup katup (plunnyer) ........................................... 65

Gambar 4.14 : Sistem penggerak ................................................................................................ 60

Gambar 4.15 : Pasak pada poros ................................................................................................. 72

Gambar 4.16 : kopling flens ........................................................................................................ 74

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 : koefisien kosntraksi ............................................................................................ 15

Table 2.2 : Harga Cd khusus untuk lubang lingkaran .......................................................... 16

Table 2.3 : tekanan permukaan ............................................................................................. 24

Tabel 2.4 : Tekanan permukaan dan kecepatan .................................................................... 24

Tabel 2.5 : Klasifikasi Roda Gigi ......................................................................................... 25

Tabel 2.6 : Bahan untuk flens dan baut kopling tetap ........................................................... 36

Tabel 2.7 : jumlah baut dan d poros marine type flange coupling ........................................ 39

Table 4.1 : Beberapa nilai koefisien gesekan antara dua permukaan ................................... 50

xiv

DAFTAR PUSTAKA

Andrijanto, R. S. (2009, Desember 14). jatiluhurdam's blog. Retrieved from

http://jatiluhurdam.wordpress.com/:

http://jatiluhurdam.wordpress.com/2009/12/14/hollow-jet-valve/

K.Gieck. (n.d.). Kumpulan Rumus Teknik.

Maryono, D. I., Muth, P. I., & Eisenhauer, P. D. (2003). Hidrolika Teapan ( Applied

Hydraulics ). Jakarta: PT. Pradnya Paramita.

Niemann, G. (1992). Elemen mesin, jilid 1 : disain dan kalkulasi dari sambungan,

bantalan dan poros . Jakarta: Erlangga, 1986.

Sangsoro, D. (1990). Teknik Sumber Daya Air Jilid 1 Edisi Ketiga. Jakarta.

Soedibyo, I. (2003 ). Teknik Bendungan. Pradnya Paramita.

Soedradjat, A. (1983). Mekanika Fluida dan hidrolika. In A. S. S, Mekanika Fluida

dan hidrolika. Bandung: Nova, Bandung.

Soomil, E. Y. (1957). California Patent No. 2.784.730.

Sularso. (1987). Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. Bandung,

Indonesia: PT. Pertja.

Timoshenko, S. (1987). Mekanika Teknik. Jakarta: Erlangga.

Yowono, I. N. (1997). Hidrolika 1. Yogyakarta: PT. Hanindita .