i

REDESAIN TURBIN PADA PEMBANGKIT LISTRIK

MIKROHIDRO DENGAN Q 0,0086 m3/dt

TUGAS AKHIR

Diajukan kepada Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk memenuhi syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin

Disusun Oleh :

Nama : BAKHTIAR RIFAI

NIM : 01510081

JURUSAN MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2007

ii

LEMBAR PERSETUJUAN

Redesai Turbin

Pada Pembangkit Mikrohidro

Dengan Q 0,0086

TUGAS AKHIR

OLEH :

Bakhtiar Rifai

01510081

Kepala Jurusan

(Ir. Daryono M.T)

iii

BERITA ACARA

BIMBINGAN TUGAS AKHIR

Nama : Bakhtiar Rifai

Nim : 01510081

Jurusan : Tek. Mesin

Program Studi : S-1

Judul Tugas Akhir : REDESAIN TURBIN PADA PEMBANGKIT LISTRIK

MIKROHIDRO DENGAN Q 0,0086 m3/dt

Tanggal Pengajuan : 28 – 02 – 2007

Dosen Pembimbing I : Ir. Ali Muktar M.T

Dosen Pembimbing II : Ir. Mulyono M.T

Uraian Bimbingan

iv

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Wr.Wb

Alhamdulilah, segala puji syukur dipanjatkan atas kehadirat Allah SWT,

Yang telah memberikan rahmat dan hidayah – Nya, serta nikmatnya sehingga

penyusunan tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan sebaik-baiknya. Dan shalawat

serta salam selalu terlimpahkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW, Yang

telah menerangi hati dan jalan kita.

Adapun tujuan tujuan penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai syarat dan

salah satu kriteria dalam mencapai kelulusan di Unuversitas Muhammadiyah Malang,

Selain itu tugas akhir ini merupakan bentuk dari aktualisasi dari mata kuliah yang

telah diberikanoleh para dosen. Dan dalam tugas akhir kali ini saya menulis dengan

judul “Redesain Turbin Pada Pembangkit Listrik Tenaga mikro Hidro Dengan Debit

0,0086 m3/dt”, pada pipa keluaran air kolam kampus Universitas Muhammadiyah

Malang, dibawah jembatan gantung – Warjem. Dan tujuan dasar dari perancangan

kali ini adalah memperbaiki desain turbin yang telah di desain oleh teman kami dari

jurusan Tek. Elektro, agar mendapatkan desain turbin yang efisien, dan bisa

menghasilkan listrik semaksimal mungkin.

Tidak lepas dari semua ini disertakan ucapan terima kasih kepada semua pihak

yang telah membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini, untuk itu ucapan terima

kasih yang sebesar - besarnya kepada:

- Bapak Ir. Daryono,MT. Selaku ketua jurusan Teknik Mesin Universitas

Muhammadiyah Malang.

- Bapak Ir. Ali Muktar, MT. Selaku dosen pembimbing I dalam tugas akhir

ini.

v

- Bapak Ir. Mulyono, MT. Selaku dosen pembimbing II dalam tugas akhir

ini.

- Seluruh pihak keluarga terutama, bapak dan ibu serta adik kami tercinta.

Terima kasih banyak atas bantuan do’a serta fasilitas yang telah diberikan.

- Terima kasih kepada Bapak dan ibu luluk yang di warung yang telah

banyak membantu kami.

- Terima kasih juga kepada teman-teman : Odis, Alto, Agus (entus),

Lukman (tegex), Eko (ahunx), Satrio (pak Yo), wahyu (bEdjO), Majid,

Ary, BROO, Fajrin, DOyox, Imron, KoKo, Shuteam, Odis dan seluruh

teman – teman yang tidak dapat kami sebutkan namanya satu persatu.

- Teman-teman ’01 B Jurusan Mesin Universitas Muhammadiyah Malang

atas seluruh bantuan yang diberikan dalam penyelesaian tugas akhir ini.

Dengan kerendahan hati, penyusun menyadari dalam perencanaan Turbin

Crossflow ini masih banyak kekurangan – kekurangan. Sehingga penting bagi kami

untuk menerima baik kritik maupun saran yang bersifat membangun dan dapat

menambah kesempurnaan dari alat ini.

Semoga Turbin Crossflow ini dapat membantu bagi yang memerlukannya,

khususnya dalam hal kelistrikan yang menggunakan tenaga air dengan aliran air

kecil, sehingga mendapat hasil yang efisien dan bermanfaat.

Wassalamualaikum Wr. Wb..............

Hormat Kami

Penyusun

vi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL………………………………………………………… i

LEMBAR PERSETUJUAN………………………………………………… ii

BERITA ACARA BIMBINGAN TUGAS AKHIR……………………….. iii

ABSTRAKSI ………………………………………………………………... iv

KATA PENGANTAR ……………………………………………………… vi

DAFTAR ISI ………………………………………………………………... viii

DAFTAR GAMBAR DAN TABEL.………………………………………... x

BAB I PENDAHULUANG......................................................................... 1

1.1 RUMUSAN MASALAH ................................................................ 1

1.2 TUJUAN PERANCANGAN.......................................................... 2

1.3 BATASAN MASALAH.................................................................. 2

1.4 MANFAAT PERANCANGAN....................................................... 3

BAB II DASAR TEOR................................................................................. 4

2.1 Pengertian Umum Tentang Turbin Air................................................ 4

2.2 Prinsip Kerja PLTMH ......................................................................... 5

2.3. Teori Dasar Aliran (Hidrodinamik).................................................... 6

2.4. Turbin Cross Flow ............................................................................. 9

2.5. Kavitasi............................................................................................... 12

2.6 Perencanaan Poros, Bantalan, dan Pasak............................................. 12

2.6.1. Poros.......................................................................................... 12

2.6.2. Pasak.......................................................................................... 17

2.6.3. Bantalan..................................................................................... 20

2.6.4. Roda Gigi................................................................................... 24

BAB III ANALISA PERHITUNGAN......................................................... 32

3.1 Diameter Pipa Pesat....................................................................... 33

3.2 Water Hammer............................................................................... 34

3.3 Tekanan Dalam Pipa...................................................................... 35

3.4 Karakteristik Turbin....................................................................... 35

3.5 Perencanaan Mesin Turbin............................................................. 37

3.5.1 Diameter Turbin.............................................................. 37

3.5.2 Perhitungan Segitiga Kecepatan..................................... 39

3.5.3 Perhitungan Aliran yang Masuk Kedalam Runner......... 43

3.5.4 Cara Melukis Sudu......................................................... 46

3.5.5 Menghitung Kelengkungan Sudu................................... 47

3.5.6 Perhitungan Berat Runner.............................................. 49

3.5.6.1 Tegangan geser yang diizinkan...................... 51

3.5.6.2 Tegangan geser yang terjadi........................... 51

vii

3.5.6.3 Tebal Plat Yang Diizinkan.............................. 51

3.5.6.4 Berat Disc....................................................... 52

3.6 Perencanaan Poros........................................................................ 55

3.7 Perencanaan Pasak........................................................................ 58

3.8 Perencanaan Bantalan................................................................... 59

3.9 Perencanaan Roda gigi.................................................................. 62

BAB IV Dimensi Hasil Perhitungan............................................................... 67

4.1 Dimensi pada rancangan pertama Turbin Cross Flow.................. 67

4.2 Hasil perhitungan pada redesain Turbin Cross Flow.................... 69

BAB V PENUTUP......................................................................................... 71

5.1 Kesimpulan.................................................................................... 71

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

viii

DAFTAR GAMBAR DAN TABEL

Gambar 2.1. Turbin Air................................................................................. 4

Gambar 2.2 Pusat tegangan tinggi tekanan tinggi......................................... 7

Gambar 2.3 Bentuk turbin crossflow............................................................ 9

Gambar 2.4 Penampang turbin cross flow.................................................... 10

Gambar 2.5 Kontruksi Turbin Cross Flow.................................................... 11

Gambar 2.6 Macam-macam Pasak................................................................ 17

Gambar 2.7 Pasak benam.............................................................................. 18

Gambar 2.8 Macam – macam bantalan gelinding......................................... 20

Gambar 2.9 Macam-macam roda gigi........................................................... 24

Gambar 3.1 Aliran air.................................................................................... 32

Gambar 3.2 Generator AC (Alternator)........................................................ 35

Gambar 3.3 Jalan air pada turbin Crossflow................................................. 39

Gambar 3.4 Cara mencari sudu dengan metode grafis................................ 46

Gambar 4.1 Rancangan Turbin Crosflow yang pertama............................... 67

Gambar 4.2 Redesain Turbin Crosflow........................................................ 69

Tabel 2.1 Penggolongan Baja Secara Umum............................................... 14

Tabel 2.2 Nominal bantalan radial................................................................ 23

Tabel 3.1 Hasil pengukuran rata-rata kecepatan air...................................... 33

Tabel 3.2 Klasifikasi bantalan gelinding...................................................... 59

Tabel 3.3 Faktor – faktor V, X, Y dan Xa, Ya............................................ 60

ix

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran I, Gambar Redesain Turbin……………………………………. 74

Lampiran II, Asembly lengkap…………………………………………… 75

Lampiran III, Turbin Crossflow………………………………………….. 76

Lampiran IV, Sket Runner……………………………………………….. 77

Lampiran V, Bearing Holder…………………………………………….. 78

Lampiran VI, Rumah Runner Turbin……………………………………. 79

Lampiran VII, Rangka Turbin…………………………………………… 80

Lampiran VIII, Gear Besar………………………………………………. 81

Lampiran IX, Gear Kecil………………………………………………… 82

x

Daftar pustaka

Fritz Dietzel, 1980, Turbin Pompa Dan Kompresor .Erlangga,

Jakarta.

Miroslav Neclaba, 1957, Hidaraulic Turbine And Their Design And

Equipment . Artia Fraque, Chekoslovakia.

Masduki, 1984, Diktat Turbin Air . Fakultas Teknik Unibraw, Malang.

Sunarto M . Edy, 1991, Seri Manfaat Tenaga Air Segala Kecil . BPP

Teknologi, Jakarta.

Dandekar M . M, Sharma K.M, 1991, Water Power Engineering .

Vickes Publising House PVT, LTD, New Delhi.

Patty O.F, 1995, Tenaga Air . Erlangga, Jakarta.

Joko Luknanto, 27-3-2007, Bangunan Tenaga Air, Diktat Kuliah.

Raya Net Jetis, Malang.

Joe Cole, 9-4-2007, Cross Flow Trbine Abstrak. Raya Net Jetis, Malang.

Seminar Nasional Teknik Ketenaga Listrikan. 24-25 Nopember 2005 Tek .Elektro-Universitas Diponegoro, Semarang.

Andhi M, 2003, Perencanaan Turbin Cross Flow. Tek – Mesin, Fak – Teknik, UMM, Malang.

Sularso, 1991, Elemen Mesin