tugas akhir teknik mesin

42
1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG Wilayah Sumatera Barat terkenal berelief kasar yang terdiri dari pegunungan (perbukitan) serta adanya lembah. Lembah ini umumnya merupakan daerah aliran sungai (DAS) yang bisa dimanfaatkan untuk pembangkit energi listrik, untuk mengganti energi alternatif PLTN yang sudah mengalami defisit dalam beberapa tahun terakhir karena adanya permintaan akan energi listrik yang terus meningkat. Ada beberapa daerah aliran sungai yang sudah dimanfaatkan oleh masyarakat hanya untuk sekledar kebutuhan penerangan dengan memakai teknologi sederhana. Selain itu beberapa PLTMH (pembangkit listrik mini hidro) juga telah dibangun, namun demikian sekitar 80% PLTMH yang ada sudah tidak beroperasi lagi karena sudah masuknya jaringan PLN dan teknologi secara sederhana. Kapasitas pembangkit energi listrik sampai tahun 2028 diperkirakan sebesar 9.757.507.038 KVA terdiri untuk kebutuhan domestik sebesar 7.392.050.786 KVA dan untuk prasarana umum 2,36 MW. Untuk bahan pertimbangan ada beberapa potensi energi listrik tenaga air yang tersebar di Sumatera Barat seperti tabel 1.1. dibawah ini : 0810017211008 Muhamad Sauki

Upload: muhamad-sauki

Post on 12-Apr-2017

129 views

Category:

Education


7 download

TRANSCRIPT

Page 1: Tugas Akhir Teknik Mesin

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG

Wilayah Sumatera Barat terkenal berelief kasar yang terdiri dari

pegunungan (perbukitan) serta adanya lembah. Lembah ini umumnya merupakan

daerah aliran sungai (DAS) yang bisa dimanfaatkan untuk pembangkit energi

listrik, untuk mengganti energi alternatif PLTN yang sudah mengalami defisit

dalam beberapa tahun terakhir karena adanya permintaan akan energi listrik yang

terus meningkat.

Ada beberapa daerah aliran sungai yang sudah dimanfaatkan oleh

masyarakat hanya untuk sekledar kebutuhan penerangan dengan memakai

teknologi sederhana.

Selain itu beberapa PLTMH (pembangkit listrik mini hidro) juga telah

dibangun, namun demikian sekitar 80% PLTMH yang ada sudah tidak beroperasi

lagi karena sudah masuknya jaringan PLN dan teknologi secara sederhana.

Kapasitas pembangkit energi listrik sampai tahun 2028 diperkirakan

sebesar 9.757.507.038 KVA terdiri untuk kebutuhan domestik sebesar

7.392.050.786 KVA dan untuk prasarana umum 2,36 MW.

Untuk bahan pertimbangan ada beberapa potensi energi listrik tenaga air

yang tersebar di Sumatera Barat seperti tabel 1.1. dibawah ini :

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 2: Tugas Akhir Teknik Mesin

2

Tabel 1.1. Potensi Energi Listrik Air Yang Tersebar Di Sumatera Barat

No Kabupaten Jumlah

(Unit)

Daya (KVA) Total Daya

(KVA)

1 Agam 27 3-60 317

2 50 Kota 8 3-10 51

3 Pasaman 30 2-60 280

4 Solok 14 3-60 338

5 Pesisir Selatan 8 2-40 85

6 SWL Sijunjung 2 5-30 35

7 Tanah Datar 4 3-15 26

Total 93 2-60 1.132

Dalam hal ini kita akan memakai istilah Pembangkit Listrik Tenaga Air

yang dipergunakan untuk instalasi pembangkit listrik yang menggunakan energi

air. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber daya (resources)

penghasil listrik adalah memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu dan

instalasi. Semakin besar kapasitas aliran maupun ketinggian dari instalasi maka

semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.

Biasanya pembangkit listrik tenaga air yang dibangun berdasarkan kenyataan

bahwa adanya air yang mengalir di suatu daerah dengan kapasitas dan ketinggian

yang memadai. Istilah kapasitas mengacu kepada jumlah volume aliran air

persatuan waktu (flow capacity), sedangkan beda ketinggian daerah aliran sampai

ke instalasi dikenal dengan istilah heed.

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 3: Tugas Akhir Teknik Mesin

3

Ada beberapa daerah yang memiliki sungai dan dapat dimanfaatkan untuk

pembangkit listrik tenaga air seperti dibawah ini :

Tabel 1.2. Lokasi, Nama Sungai, Luas dan Besar Kapasitas Energi Listrik Yang

Dihasilkan Yang Tersebar Di Sumatera Barat

No Lokasi Nama Sungai

Luas (Km2)

Tipe (MW) M (M/Sec) Koordinat Kecamatan/Desa

1 Pasaman Bt. Pasaman

414.40 ROR 21,17 100 29 0o19,3’ LU, 99o BT

Pasaman, Talamau

2 Sinamar-2 Bt. Sinamar

1,840.30 ROR 13,07 89 20 0o25’ LS, 100o45 BT

Tanah Datar, Lintau Buo

3 Masang-2 Bt. Masang

- ROR 14,48 100 20 0o9’ LS, 100o14’ BT

Agam, Palupuh

4 Tuik Bt. Tuik 103.80 ROR 3,88 80 7 1o25,2’ LS, 100o43’ BT

Pesisir Selatan, Koto Gunung

5 Lanajan-2 Bt. Lengayang

94.00 ROR 3,06 80 5 01o33’ LS, 100o51’ BT

Pesisir Selatan, Koto Pulai

6 Lubuk-2 Bt. Rokan 159.00 ROR 4,63 100 6 0o40’ LU, 99o52’ BT

Pasaman, Batang Samo

7 Asik Bt. Asik 186.90 RSV 1,68 29 8 0o41’ LU, 100o0’ BT

Pasaman, Kota Raja

8 Lubuk-4U Bt. Lubuk 310.00 ROR 4,77 59 11 0o50,2’ LU, 99o57’ BT

Pasaman, Batang Samo

9 Sumpur-1U Bt. Sumpur

1,510.00 RSV 2,72 29 13 0o33’ LS, 100o9,5’ BT

Pasaman, Curanting

10 Kampar KN-1

Bt. Kampar Kanan

546.00 RSV 29,39 86 47 0o20’ LU, 100o20’ BT

50 Koto, Galugur

11 Kampar KN-2

Bt. Kampar Kanan

645.00 RSV 8,57 53 22 0o24’ LU, 100o26’ BT

50 Kota, Galugur

12 Kapur-1 Bt. Kapur 187.50 RSV 10,62 85 17

0o14,5’ LU, 100o24,5’ BT

50 Kota, Kampung Harapan

13 Mahat-10 Bt. Mahat 401.90 RSV 12,58 62 28

01o14,5’ LU, 100o24,5’ BT

50 Kota, Batu Belah

14 Mahat-2U Bt. Mahat 943.00 RSV 2,19 14 21 0o8’ LU, 100o46,2’ BT

50 Kota, Pasar Buyuh

15 Sumpur-K1 Bt. Sumpur

240.00 RSV 8,10 65 17 0o35’ LS, 100o55’ BT

S. Sijunjung, Curantiang

16 Palangki-1 Bt. Palangki

446.30 RSV 11,84 129 13 0o55,3’ LS, 100o54’ BT

S. Sijunjung, Kabun

17 Palangki-2 Bt. Palangki

120.60 RSV 17,90 93 26 0o47’ LS, 100o54’ BT

S. Sijunjung, Kabun

18 Sikabur Bt. Sikabur

386.30 RSV 5,47 48 16 0o47’ LS, 100o5’ BT

S. Sijunjung, Taratak Baru

19 Sukam Bt. Sukam 4,918.00 RSV 19,37 49 54 0o44’ LS, 100o1’ BT

S. Sijunjung, Curantiang

20 Kuantan-1 Batanghari 5,908.00 ROR 3,42 11 44 0o37,5’ LS, 100o59,5’ BT

S. Sijunjung, Muaro

21 Batanghari- Batanghari 3,865.00 ROR 6,74 10 89 1o11’ LS, Solok Selatan,

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 4: Tugas Akhir Teknik Mesin

4

No Lokasi Nama Sungai

Luas (Km2)

Tipe (MW) M (M/Sec) Koordinat Kecamatan/Desa

5 101o20’ BT Dusun Tengah

22 Batanghari-6

Batanghari 4,295.00 ROR 10,07 14 100 1o4’ LS, 101o25’ BT

Solok Selatan, Sungai Kambah

23 Batanghari-7

Batanghari 5,500.00 ROR 6,88 9 100 0o57’ LS, 101o36’ BT

Dharmasraya, Koto Tua

24 Fatimah Fatimah 142.00 ROR 0,76 35 3

0o0’50” LS, 100o04’12” BT

Pasaman Barat, Ladang Panjang

25 Sikarbau Sikarbau 115.00 ROR 0,68 31 3

0o24’06” LS, 100o34’32” BT

Pasaman Barat, Ujung Gading

26 Balangir Balangir 142.00 ROR 0,44 30 2

1o35’55” LS, 101o13’46” BT

Solok Selatan, Muaro Labuh

27 Landai-1 Bt. Langir 141.00 ROR 6,81 94 10 1o43,3’ LS, 101o1’ BT

Pesisir Selatan, Silarendang

28 Guntung Bt. Guntung

147.00 ROR 0,58 26 3

00o09’00” LS, 100o04’22” BT

Agam, Palupuh

29 Sungai Puih Bt. Lumpo 52.00 ROR 1,69 51 5 1o20’ LS, 100o30’ BT

Pesisir Selatan, Lumpo

30 Kerambil Bt. Bayang Janiah

- ROR 1,55 80 3

1o6’32” LS, 100o36’9” BT

Pesisir Selatan, Bayang Koto Tanah

31 Muaro Sako Bt. Muaro Sako

102.00 ROR 2,40 60 5

1o07’02” LS, 100o14’34” BT

Pesisir Selatan

32 Induring Bt. Jalamu

45.00 ROR 2,22 67 5

01o25’38” LS, 00o13’48” BT

Pesisir Selatan

33 Palangai-3 Bt. Palangai

300.60 ROR 4,12 80 7

01o42’03” LS, 00o54’5” BT

Pesisir Selatan, Balai Selasa

34 Kambang-1 Bt. Kambang

136.9 ROR 5,47 80 9 01o31’ LS, 100o48’ BT

Pesisir Selatan, Balai Selasa

35 Kapas-1 Bt. Tumpatih

117.00 ROR 8,11 80 14 01o17’ LS, 100o43’ BT

Pesisir Selatan, Taratak Tumpah

36 Landai-2 Bt. Air Haji

383.00 ROR 7,06 80 12

01o50’02” LS, 100o02’15” BT

Pesisir Selatan, Bukik Kacik

37 Sumpur-K2 Bt. Sumpur

142.00 ROR 4,23 72 8 0o31’ LS, 100o28’ BT

Tanah Datar, Curantiang

38 Lawas-1D Bt. Lawas 160.00 RSV 11,18 84 18 0o45’ LS, 100o49,3’ BT

S. Sijunjung, Lubuk Sipayang

Sumber : Data Dinas ESDM Provinsi Sumatera Barat, 2012

Dilihat dari tabel diatas, akan dilakukan study pemanfaatan sumber energi

yang menjadi energi alternatif nantinya yaitu pembangkit listrik tenaga air. Dari

data yang ada daerah yang dipilih adalah Kabupaten Sijunjung dengan alasan

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 5: Tugas Akhir Teknik Mesin

5

Feseability study ini nantinya akan digunakan untuk rencana pembangunan

pembangkit listrik tenaga air, dimana kapasitas debit air yang dihasilkan akan

membedakan apa yang akan dibangun nantinya seperti dibawah ini, antara lain :

a. Large Hydro : diatas 100 MW.

b. Medium Hydro : 15 MW – 100 MW.

c. Small Hydro : 1 MW – 15 MW (klasifikasi ini sudah termasuk PLTA).

d. Mini Hydro : 100 KW – 1 MW.

e. Micro Hydro : 5 KW – 100 KW.

f. Pico Hydro : ratusan Watt – 5 KW.

Dilihat dari klasifikasi diatas yang akan diusulkan untuk dilakukan dalam

Feseability Study adalah dalam Kategori Mini Hydro dengan kapasitas listrik

yang akan dihasilkan berkisar 100 KW – 1 MW.

Kabupaten Sijunjung adalah salah satu kabupaten di Sebelah Timur

Propinsi Sumatera Barat, di sebelah Barat Negara Kesatuan Republik Indonesia

dengan sebagian besar penduduknya bersuku minangkabau dengan falsafah adat,

pola pikir, tatanan budaya serta norma yang khas.

Kabupaten Sijunjung memiliki luas wilayah 3.130,80 Km2 atau sekitar

313.080 Hektar. Kabupaten Sijunjung terbentang pada posisi geografis 0o 18’ 43”

LS – 1o 41’ 46” LS & 101o 30’ 52” BT – 100o 37’ 40” BT.

Di sebelah Utara, Kabupaten Sijunjung berbatasan dengan Kabupaten

Tanah Datar dan Kota Sawahlunto, di sebelah selatan berbatasan dengan

Kabupaten Dharmasraya, di sebelah Timur berbatasan dengan Kabupaten Kuantan

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 6: Tugas Akhir Teknik Mesin

6

Singingi, Propinsi Riau dan di sebelah barat dengan Kabupaten Solok. Kabupaten

Sijunjung berada pada ketinggian sekitar 118 meter sampai 1.335 meter dari

permukaan laut.

Kondisi dan topografi Kabupaten Sijunjung bervariasi antara bukit,

bergelombang dan dataran. Kabupaten Sijunjung memiliki sekitar 8 sungai besar

dan kecil. Dari pantauan alat pengukur pada sejumlah daerah, curah hujan pada

tahun 2008 rata-rata sebesar 231,81 mm. Curah hujan paling tinggi terjadi pada

bulan Januari, sebesar 431,00 mm. Berdasarkan hasil dari stasiun pemantauan,

Sungai Lansek merupakan daerah dengan rata-rata curah hujan tertinggi mencapai

320 mm rata-rata selama tahun 2008.

1.2. RUMUSAN MASALAH

Dengan adanya latar belakang yang telah diuraikan di atas, maka beberapa

rumusan masalah dalam penyusunan perencanaan ini adalah :

• Kecamatan Kuantan Kabupaten Sijunjung mempunyai banyak potensi

tenaga air. Dengan demikian, bagaimana upaya yang digunakan untuk

memanfaatkan sumber daya air yang melimpah di Kecamatan Kuantan

Kabupaten Sijunjung.

• Secara nasional terjadi krisis energi, terutama tenaga listrik, bahkan

Kabupaten Sijunjung terkena imbasnya. Maka, bagaimana agar krisis

listrik tersebut bisa dijawab.

• Kecamatan Kuantan di Kabupaten Sijunjung yang tidak Semua

mendapatkan suplai listrik dari pemerintah pusat atau Pemerintah

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 7: Tugas Akhir Teknik Mesin

7

Kabupaten, bagaimana agar kecamatan tersebut dapat disuplai energi

listrik.

• Sistim pembangkit tenaga listrik yang dibangun bagaimana kemudian

harus memenuhi standar perencanaan yang telah ditetapkan.

1.3. TUJUAN

Adapun tujuan dari penelitian ini dapat mengatasi permasalahan yang ada,

dengan memanfaatkan potensi energi alam untuk menghasilkan sumber energi

listrik, untuk menghasilkan sumber energi listrik di perlukan sebuah mesin yaitu

turbin sebagai pesawat pembangkit energi listrik, dalam hal ini di perlukan konsep

atau perancangan sebuah turbin sesuai data di lapangan :

• Merencanakan pusat listrik tenaga air yang sesuai dengan standar

bangunan air.

a) Perhitungan penyediaan air dan kapasitas reservoir yang

diperlukan.

b) Kriteria yang mendasari desain dari bendungan, bangunan

pelimpah dan bangunan pemasok air (intake).

c) Perencanaan dari bangunan penyalur air (waterway).

d) Perhitungan kapasitas daya PLTA

e) Perencanaan jenis Turbin

f) Desain Turbin

1.4. BATASAN MASALAH

Pada prinsipnya, dalam pelaksanaan perencanaan maupun pembangunan

pusat listrik tenaga air pekerjaannya sangat kompleks. Pada tulisan ini hanya akan

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 8: Tugas Akhir Teknik Mesin

8

dibahas mengenai perhitungan serta kriteria-kriteria yang mendasari desain dari

suatu bangunan pusat listrik tenaga air dan turbin air. Pembahasan tersebut

meliputi :

• Perhitungan penyediaan air dan kapasitas reservoir yang diperlukan.

• Perhitungan kapasitas daya PLTA.

• Kriteria yang mendasari desain sebuah turbin air

• Desain / Gambar turbin air sesuai dengan standar

1.5. LOKASI PERENCANAAN

Bangunan pusat pembangkit listrik tenaga air ini terletak pada Daerah

Aliran Sungai Kuantan yang berada pada :

Nagari : Durian Gadang

Kecamatan : Sijunjung

Kabupaten : Sijunjung 08

1001

7211

008

Muham

ad Sau

ki

Page 9: Tugas Akhir Teknik Mesin

9

Gambar 1.1 Peta Kabupaten Sijunjung

1.6. SISTEMATIKA PENULISAN

Tugas Akhir ini disusun dalam 3 (tiga) bagian yang mencakup bagian

pendahuluan, bagian pembahasan dna bagian Penutup. Bagian pendahuluan terdiri

dari halaman judul, halaman pengesahan, halaman persembahan, kata pengantar,

daftar isi, daftar gambar, daftar tabel dan daftar lampiran. Sedangkan bagian

pembahasan terdiri dari studi pustaka, metodologi penelitian dan perencanaan.

Sementara bagian penutup terdiri dari kesimpulan, saran serta daftar pustaka.

Tiga bagian tersebut akan disistematiskan dalam 5 (lima) bab, dengan

susunan sebagai berikut :

LOKASI PLTMH

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 10: Tugas Akhir Teknik Mesin

10

BAB I adalah pengenalan yang menjelaskan pentingnya penelitian. Yang

menyajikan latar belakang penelitian, masalah penelitian, tujuan penelitian,

metodologi penelitian ruang lingkup, serta system matik penulisan.

BAB II menyajikan tinjauan literatur. Tinjauan tersebut berfokus pada

penelitian dan perancangan instalasi pembangkit listrik tenaga air kapasitas 260

liter / destik di Kecamatan Kuantan, Kabupaten Sijunjung.

BAB III menyajikan prosedur perencanaan sistim pembangkit listrik

tenaga air. Bab ini menjelaskan peralatan yang digunakan dalam dan variabel-

variabel dalam melakukan perencanaan. Berbagai instrumen yang diperlukan dan

menjelaskan instrumen yang digunakan.

BAB IV menyajikan hasil perencanaan dan perancangan dalam bentuk

sebuah gambar kerja dengan dimensi yang tepat dari hasil analisa dan perhitungan

BAB V menyajikan kesimpulan dari perencanaan dan perancangan, dan

rekomendasi untuk selanjutnya di lakukan proses pembutan dan pengujian.

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 11: Tugas Akhir Teknik Mesin

11

BAB II

TEORI DASAR

2.1. Umum

Pembangkitan listrik tenaga air adalah suatu bentuk perubahan energi dari

air dengan ketinggian dan debit tertentu (energi potensial menjadi energi

mekanik) dengan bantuan turbin. Dengan bantuan turbin air dan generator daya

yang di hasilkan adalah suatu persentase hasil perkalian tinggi terjun air dan debit

air. Oleh karena itu keberhasilan dalam perencanaan sistim pembangkitan listrik

tenaga air tergantung dengan debit dan tinggi jatuh nya potensi air sebagai

pembangkit secara produktiv.

Sebagai perbandingan dengan pemanfaatkan potensi yang ada maka

sebuah sungai pada umumnya kemiringan di hulu sungai lebih curam dan

memiliki tinggi terjun yang besar, sedangkan di hilir sungai tinggi terjun rendah

dan memiliki debid yang besar. Adapun faktor yang menentukan ukuran, dimensi

dan peralatan mesin adalah debit air. Sedangkan untuk tinggi terjun air tinggi dan

debit kecil memerlukan peralatan, permesinan dan dimensi yang kecil pula, dan

untuk tinggi terjun air yang rendah dan debit besar memerlukan peralatan,

permesinan dan dimensi yang besar. Maka dari itu bagian hulu sungai sebagai

lokasi yang efektif dan ekonomis di bandingkan hilir sungai.

Sistim pembangkitan listrik tenaga air yang di dapat dari sebuah

bendungan pada prinsipnya sebgai peneyedia tekanan yang cukup untuk

membangkitkan tenaga listrik juga sebagai penyedia aliran air yang cukup dan

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 12: Tugas Akhir Teknik Mesin

12

konstan untuk waktu tertentu. Oleh karena itu perlu adanya sebuah waduk sebagi

penampung air dari sungai yang dapat di manfaatkkan secara optimal.

2.2. Data Hidrologi

Pada perencanaan pembangunan PLTM ini, data hidrologi digunakan

untuk memperhitungkan daya dan dimensi struktur bangunan sipil yang

diperlukan. Data hidrologi yang diperlukan guna merencanakan PLTM antara

lain:

data curah hujan

data klimatologi

perhitungan debit jangka panjang (longterm run off)

perhitungan tinggi banjir.

Sehubungan dengan pemanfaatan sumber daya air sungai Batang Kuantan

ini, Data yang digunakan berupa data sekunder yang di peroleh dari kantor Badan

Pusat Statistik (BPS) Sumatera Barat.

2.2.1. Data Curah Hujan

Semua air yang bergerak di dalam bagian daur hidrologi secara langsung

maupun tidak langsung berasal dari hujan (presipitasi). Udara yang diserap oleh

air membawa air yang diuapkan dan bergerak hingga air tersebut mendingin

sampai di bawah titik embun dan mempresipitasikan uap air sebagai hujan

maupun bentuk presipitasi yang lain.

Suatu DAS adalah daerah yang dianggap sebagai wilayah dari suatu titik

tertentu pada suatu sungai dan dipisahkan dari DAS-DAS di sebelahnya oleh

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 13: Tugas Akhir Teknik Mesin

13

suatu pembagi, atau punggung bukit/gunung yang dapat ditelusuri pada peta

topografi.

Daerah aliran disebut juga sebagai cathment area atau drainage basin.

Data hujan dari beberapa stasiun hujan digunakan dalam analisa data hujan untuk

mencari curah hujan rata-rata daerah aliran.

Curah hujan yang diperlukan untuk penyusunan suatu rancangan

pemanfaatan air adalah curah hujan rata-rata di seluruh daerah yang bersangkutan,

bukan curah hujan pada suatu titik tertentu. Curah hujan ini disebut curah hujan

wilayah/daerah dan dinyatakan dalam mm. Beberapa cara perhitungan untuk

mencari curah hujan rata-rata daerah aliran, yaitu :

R = 1/n ( R1 + R2 + R3 + ... + R.................................................. (2.1)

Dimana :

R = Curah hujan rata-rata (mm)

Rn = Tinggi hujan tiap stasiun n (mm)

n = Banyaknya stasiun penakar hujan

Ini merupakan cara yang paling sederhana dan diperoleh dengan

menghitung rata-rata arithmatic dan semua total penakar hujan di suatu kawasan.

Cara ini sesuai pada daerah yang datar dan mempunyai banyak penakar hujan

yang didistribusikan secara merata pada lokasi-lokasi yang mewakili.

2.2.2. Debit Andalan

Guna mendapatkam kapasitas PLTM, tidak terlepas dari perhitungan

berapa banyak air yang dapat diandalakan untuk membangkitkan PLTM. Debit

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 14: Tugas Akhir Teknik Mesin

14

anadalan adalah debit minimum (terkecil) yang masih dimungkinkan untuk

keamanan operasional suatu bangunan air, dalam hal ini adalah PLTM.

Debit minimum sungai dianalisis atas dasar debit hujan sungai. Dalam

perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro debit andalan harus mencapai

85-90 %. Berikut adalah data-data yang digunakan dalam perhitungan debit

andalan metode F.J.Mock :

a. Evapotranspirasi Terbatas (Et)

b. Faktor Karakteristik Hidrologi

c. Keseimbangan air di permukaan tanah

d. Aliran dan Penyimpangan Air Tanah

Dengan data diatas maka untuk menentukan debit andalan dan debit rata –

rata sebuah aliran sungai sebagai berikut :

Aliran Dasar = infiltrasi - Perubahan aliran air dalam tanah

Aliran permukaan = volume air lebih - infiltrasi

Aliran sungai = aliran permukaan + aliran dasar

(Liter/Sec).........(2.2)

2.3. Bangunan PLTM

Dalam sebuah instalasi sistim PLTM tidak terlepas dari bangunan – bangunan

yang berhubungan dengan ilmu sipil, peran bangunan itu sendiri sangat

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 15: Tugas Akhir Teknik Mesin

15

berpengaruh bagi PLTM dan tidak dapat dipisahkan keduanya, bangunan yang

berhubungan dengan ilmu sipil itu sendiri antara lain :

1. Dam atau Weir

2. Bangunan Pelimpah

3. Intake

4. Pipa Pesat/Penstock

5. Blok Angker

6. Power House

2.3.1. Dam/Weir

Dam dibangun melintang sungai dengan fungsi dalam PLTM untuk

menahan aliran air sehingga memperoleh debit dan ketinggian yang besar yang di

gunakan untuk penggerak turbin, bendungan dibangun sesuai kontruksi yang ber

beda dengan bahan dan material yang ber beda sesuai dengan fungsi dan

kegunaan, berikut konstruksi, bahan dan jenis bendungan.[ Linsley, K. Ray dkk

1990].

Tabel 2.1 Klasifikasi Dam/Weir berdasarkan jenis bahan bagunan

JenisBahan

Bangunan

Penampang

Melintang

Umum

Denah

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 16: Tugas Akhir Teknik Mesin

16

Gaya beratBeton,

pasangan batu

Busur Beton

Berpeno-

pang

Beton

(juga kayu dan

baja)

Urugan Tanah, batu

Gambar 2.1. Dam/Weir

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 17: Tugas Akhir Teknik Mesin

17

2.3.2. Bangunan Pelimpah

Bangunan pelimpah dalam sebuah PLTM di peruntukan sebagai bangunan

pengaman dari sebuah bendungan, pada dasrnya bangunan pelimpah ini menjaga

volume air yang ada pada bendungan tetap setabil, juga mencegah kerusakan pada

bendungan itu sendiri. Debit pelimpah dapat dihitung dengan rumus pelimpah

pendek, yaitu :

Q = Cd . L . H3/2 ………………………………………......... (2.3)

Di mana :

Q = debit air yang melalui pelimpah (m3/detik)

Cd = koefisien debit

L = panjang mercu (meter)

H = tinggi tekanan di atas pelimpah (meter)

Besarnya koefisien Cd tergantung dari bentuk pelimpah, kekasaran

pelimpah dan hubungan antara muka air hulu dan hilir dan biasanya berkisar

antara 1,7 – 2,3 atau ditentukan dari hasil percobaan di laboratorium.

2.3.3. Intake

Bangunan pemasok air atau intake berfungsi sebagai bangunan pengambil

air dari bendungan dan diteruskan ke pipa pesat (penstock) selanjutkan di teruskan

ke turbin, dalam perencanaan bangunan intake di rancang sesempurna mungkin

yang bertujuan untuk memperkecil hilangnya energi air saat akan masuk k turbin.

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 18: Tugas Akhir Teknik Mesin

18

Dalam perencanaan pipa pesat (penstock) di rancang sesuai dengan kemiringan

dan secara benar,

2.3.4. Penstock

Pipa tekan yang dipakai untuk mengalirkan air dari tangki atas (head tank)

atau langsung dari bangunan ambil air disebut pipa pesat (penstock). Fungsi dari

pipa pesat adalah sebagai alat pengantar air ke turbin, jadi syaratnya harus rapat

atau kedap air dan harus kuat menahan atau mengimbangi tekanan air dalam pipa.

Pada ujung permulaan pipa pesat ini disediakan katub (valve) untuk

menutup aliran air dalam pipa dan mengosongkannya. Pada suatu PLTM

sederhana dan kecil, katub di permulaan pipa pesat hanya satu, yaitu katub tangan

(manual operated valve) dan pipa PLTM yang besar di samping katub tangan

tersebut juga dilengkapi dengan katub otomatis.

Selanjutnya di depan pipa pesat dipasang saringan untuk menghindarkan

masuknya benda-benda yang tidak diinginkan ke dalam pipa dan terus ke turbin

yang dapat menimbulkan kerusakan-kerusakan.[Patty, O.F, (ibid), halaman 79].

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 19: Tugas Akhir Teknik Mesin

19

Gambar 2.2 Penstock

Macam-macam bahan dari pipa pesat adalah :

2. Pipa pesat dari kayu

3. Pipa pesat dari baja

4. Pipa pesat dari beton bertulang

5. Pipa pesat dari aluminium

6. Pipa pesat dari baja dengan beton bertulang (pipa golang) atau pipa

Prof. Ir. Soedijatmo

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 20: Tugas Akhir Teknik Mesin

20

Gambar 2.3 Skema Pipa Pesat

Kehilangan energi (headloss) yang terjadi pada pipa pesat adalah sebagai

berikut :

a. Kehilangan valve tinggi energi pada katub (hg). Kehilangan ini dicari

dengan persamaan (2.7).

b. Kehilangan tinggi energi karena perubahan penampang (he)

Besarnya kehilangan tinggi energi pada perubahan penampang

dipengaruhi oleh panjangnya peralihan (daerah transisi) serta sudut peralihan.

Untuk mencari koefisien kehilangan energi pada peralihan dapat digunakan grafik

koefisien kehilangan energi pada perubahan profil.

gvKehe2

.2

…………………………………………….. (2.4)

Ke adalah koefisien kehilangan tinggi energi karena perubahan penampang

a. Kehilangan tinggi energi pada belokan (bends) (kb). Kehilangan ini dapat

dicari dengan persamaan (2.11). Kehilangan energi ini tergantung dari

sudut belok pipa.

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 21: Tugas Akhir Teknik Mesin

21

b. Kehilangan tinggi energi karena gesekan (hf). Kehilangan energi ini dapat

dicari dengan persamaan (2.9)

c. Kehilangan tinggi energi pada pengeluaran

gvKoho2

.2

……………………………………………. (2.5)

Ko adalah koefisien kehilangan tinggi energi pada pengeluaran

Dengan demikian, total kehilangan tinggi energi (ht) pada pipa pesat

adalah :

ht = hg + hb + ht + ho + hf .............................................. (2.6)

2.3.5. Blok Anker

Fungsi blok angker adalah untuk memegang pipa pesat pada tanah

pondasi, agar titik perpotongan sumbu pipa pesat tidak bergerak (pipa pesat harus

tetap dapat bergerak axial). Umumnya diletakkan pada tiap-tiap sudut atau

belokan pipa pesat dan pada pipa pesat yang lurus pada jarak > 100 meter. Pelana

(saddle atau sochell) dipasang pada sela blok angker dengan jarak 6 – 12 meter.

Jadi keduanya menyangga berat pipa dan air. Blok angker dapat dibuat dari :

a. Pasangan batu bata

b. Pasangan batu pecah/kali

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 22: Tugas Akhir Teknik Mesin

22

c. Beton bertulang

Pada skema perencanaan ini digunakan blok angker yang terbuat dari

beton bertulang.

Gambar 2.4 Skema Blok Angker

Sambungan pada pipa pesat dapat di atas, di bawah atau di tengah.

Sambungan di atas sangat menguntungkan bagi blok angker dan soal pemsangan

(montage) lebih mudah yaitu dari bawah ke arah atas dari tempat turbin. Jadi

setelah sampai, maka tidak terjadi apa-apa, karena kolam pengumpul atau

bendungan sangat luas. Pada sambungan ini diperhitungkan gaya pada blok

angker. Sifat-sifat dari tanah atau batu pondasi adalah sangat penting bagi

stabilitas blok angker (tegangan tanah harus cukup kuat menahan gaya-gaya)

Syarat kestabilan pada blok angker adalah resultan gaya-gaya yang bekerja

pada blok angker harus terletak pada inti (1/3 bagian tengahnya). Beban-beban

Blok Angker

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 23: Tugas Akhir Teknik Mesin

23

yang bekerja pada blok angker ini adalah berat sendiri dari pipa pesat yang terdiri

dari berat beton dan berat baja serta berat air yang melewati pipa pesat.

Sedangkan gaya-gaya yang bekerja pada blok angker adalah :

1. Gaya hidrostatis

tonHAk dynw ..1 ……………………………………... (2.7)

Dimana :

A = luas penampang pipa pesat dalam blok angker (m2)

γw = berat jenis air (t/m3)

Hdyn = tinggi gaya hidrostatis (m)

2. Gaya hidrodinamis

gvQk w ..

2

…………………………………………….. (2.8)

Dimana :

Q = debit air yang melewati pipa (m3/detik)

g = gaya gravitasi bumi

v = kecepatan air (m2/detik)

3. Gaya akibat pipa kosong setelah hulu

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 24: Tugas Akhir Teknik Mesin

24

k3 = P sin β (ton) ……………………………………..... (2.9)

Dimana :

P = berat pipa kosong (sepanjang L1) (ton)

4. Gaya akibat pipa kosong setelah hilir

k4 = P sin β (ton) ……………………………………...... (2.10)

P = berat pipa kosong (sepanjang L2) (ton)

5. Gaya akibat geseran pipa pesat (hulu) dengan sochell

k5 = f cos β (½ (p + w)) ………….................................. (2.11)

Dimana :

f = gaya geser pipa – sochell

p + w = berat pipa dan air dari blok angker sampai sochell

di atasnya

6. Gaya akibat geseran pipa pesat (hilir) dengan sochell

k6 = f cos β (½ (p + w)) …………………………….... (2.12)

7. Gaya geseran pada sambungan (hulu) akibat muai atau susut

k7 = f ‘ . π (D + 2t) (ton) …………………………….... (2.13)

Dimana :

f’ = keliling pipa

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 25: Tugas Akhir Teknik Mesin

25

t = tebal pipa (m)

D = diameter dalam pipa (m)

8. Gaya geseran pada sambungan (hilir) akibat muai atau susut

k8 = f ‘ . π (D + 2t) (ton) …………………………….... (2.14)

9. Gaya tekanan hidrostatis pada ujung pipa pesat pada sambungan (hulu)

k9 = ahulu . γw . Hdyn (ton) …………………….................... (2.15)

Dimana :

a = luas cincin (m2)

10. Gaya tekanan hidrostatis pada ujung pipa pesat pada sambungan (hilir)

k10 = ahilir . γw . Hdyn (ton) …………………………….. (2.16)

2.3.6. Power House

Sesuai posisinya, rumah pembangkit ini dapat diklasifikasikan kedalam

tipe di atas tanah, semi di bawah tanah, di bawah tanah. Sebagian besara rumah

pembangkit PLTM adalah di atas tanah. Untuk pertimbangan desain rumah

pembangkit, perlu dipertimbangkan :

a. Lantai rumah pembangkit dimana peralatan PLTM ditempatkan,

perlu memperhatikan kenyamanan selama operasi, mengelola,

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 26: Tugas Akhir Teknik Mesin

26

melakukan perawatan dimana terjadi pekerjaan pembongkaran

dan pemasangan peralatan.

b. Memiliki cukup cahaya masuk untuk penerangan di siang hari dan

adanya ventilasi udara.

c. Kenyamanan jika operator berada didalamnya seperti untuk

melakukan pengendalian ataupun pencatatan secara manual

Konstruksi untuk desain rumah pembangkit PLTM juga tidak terlepas dari skema

system PLTMH yang bergantung [Tugas Akhir Ramli Kadi 2010].

2.4. Tinjauan Kapasitas PLTM

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah suatu bentuk perubahan

tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentu menjadi tenaga listrik, dengan

menggunakan turbin air dan generator. Daya (power) yang dihasilkan dapat

dihitung berdasarkan rumus berikut (Arismunandar dan Kuwahara, 1991) :

P = 9,8 x Heff x Q (kW) ................................................................. (2.17)

Dimana :

P = Tenaga yang dikeluarkan secara teoritis

H = Tinggi air jatuh efektif (m)

Q = Debit Pembangkit (m3/det)

9,8 = Percepatan grafitasi = 9,81m/s2

Sebagaimana dapat dipahami dari rumus tersebut di atas, daya yang

dihasilkan adalah hasil kali dari tinggi jatuh dan debit air, oleh karena itu

berhasilnya pembangkitan tenaga air tergantung dari pada usaha untuk

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 27: Tugas Akhir Teknik Mesin

27

mendapatkan tinggi jatuh air dan debit yang besar secara efektif dan ekonomis.

Pada umumnya debit yang besar membutuhkan fasilitas dengan ukuran yang besar

misalnya, bangunan ambil air (intake), saluran air dan turbin (Arismunandar dan

Kuwahara, 1991).

2.5. Klasifikasi Turbin Air

Berdasarkan momentum fluida kerjanya turbin dapat di bedakan menjadi

dua tipe.

1) Turbin Impuls

2) Turbin Reaksi

2.5.1. Turbin Impuls

Dimana energi potensial air pada turbin tersebut di ubah menjadi energi

kinetis dimana air tersebut sebelum masuk dan mendorong sudu-sudu runer oleh

alat yang di namakan nozel. Yang termasuk dalam tipe turbin ini adalah : Turbin

Pelton, dan Turbin Cross Flow.

2.5.2. Turbin Reaksi

Pada turbin reaksi ini air yang melewati sudu-sudu turbin, dimana energi

potensial yang di timbulkan air di ubah menjadi energi kinetis, dengan demikian

momentum air akibatnya runer akan berputar. Yang termasuk dalam turbin reaksi

inia dalah Turbin Prancis, Turbin Kaplan, Turbin Propeler.

2.6. Klasifikasi Turbin Air

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 28: Tugas Akhir Teknik Mesin

28

Seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan di bidang Mekanika

Fluida dan Hidrolika para ilmuan semakin aktif untuk melakukan eksperimen atau

penelitian untuk pengembangan turbin, alam yang menyimpan banyak potensi

sebagai sumber energi yang ramah lingkungan dan hemat salah satunya

pemanfaatan sumber daya air, dengan memanfaatkan debit, tinggi (head) yang

tersedia. Maka dari itu masalah turbin menjadi salah satu objek penelitian yang

tepat untuk mencari sistim, ukuran, dan bentuk yang tepat untuk mendapatkan

efisiensi turbin yang yang maksimal. Dari uraian tersebut akan menjelaskan

klasifikasi turbin yang tepat bedasarkan kriteria.

2.6.1. Bedasarkan Model Aliran Air

Berdasarkan model aliran fluida masuk kedalam runer turbin di bedakan

menjadi tiga tipe sesuai dengan klasifikasinya.

1. Turbin Aliran Tangensial

2. Turbin Aliran Aksial

3. Turbin Aliran Aksial – Radial

2.6.1.1. Aliran Tangensial

Pada prinsipnya turbin aliran tangensial bekerja dimana air yang masuk

kedalam rumah turbin dan mendorong sudu-sudu turbin sehingga runner akan

berputar, adapun turbin yang prinsip kerjanya seperti pembahasan ini adalah

Turbin Cross Flow dan Turbin Pleton. [Haimerl, L.A., 1960].

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 29: Tugas Akhir Teknik Mesin

29

Gambar 2.5 Turbin Aliran Tangensial

2.6.1.2. Turbin Aliran Aksial

Pada turbin ini prinsip kerjanya adalah dimana air yang masuk kedalam

runer sejajar dengan poros turbin itu sendiri, begitu juga air yang keluar runer

sejajar dengan poros turbin tersebut, yang termasuk dalam prinsip kerja seperti ini

adalah Turbin Kaplan. [Haimerl, L.A., 1960].

Gambar 2.6 Turbin Aliran Aksial

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 30: Tugas Akhir Teknik Mesin

30

2.6.1.3. Turbin Aliran Aksial – Radial

Pada turbin ini prinsip kerjanya adalah dimana air yang masuk kedalam

runer secara radial, dan air yang keluar runer bergerak secara aksial, turbin yang

prinsip kerjanya seperti ini yaitu Turbin Prancis. [Haimerl, L.A., 1960].

Gambar 2.7 Turbin Aliran Aksial & Radial

2.6.2. Berdasrkan Kecepatan Spesifik

Yang dimaksud dengan kecepatan spesifik dari suatu turbin ialah

kecepatan putaran runner yang dapat dihasilkan daya effektif 1 BHP untuk setiap

tinggi jatuh 1 meter atau dengan rumus dapat ditulis.[Lal, Jagdish, 1975.]

…………………………….. (2.18)

Diketahui :

ns : Kecepatan Spesifik Turbin (rpm)

n : Kecepatan Putaran Turbin (rpm)

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 31: Tugas Akhir Teknik Mesin

31

Hefs : Tinggi Jatuh Spesifik (m)

N : Daya Turbin Efektif (HP)

Untuk setiap turbin air memiliki nilai kecepatan spesifik, tabel 2.2 Pada

tabel tersebut menjelaskan batasan kecepatan spesifik sebuah turbin konvensional.

[Lal, Jagdish, 1975].

Tabel 2.2. Kecepatan Spesifik Turbin Konvensional

No Jenis Turbin Kecepatan Spesifik1 Pelton dan kincir air 10-35 rpm

2 Francis 60-300 rpm

3 Cross-Flow 70-80 rpm

4 Kaplan dan propeller 300-1000 rpm

2.6.3. Berdasarkan Head dan Debit

Dalam pengaplikasianya turbin akan di sesuaikan dengan potensi yang ada

di sekitar, seperti debit air, dan head hal tersebut bertujuan agar turbin berfungsi

secara maksimal dan sesuai dengan hal yang di inginkan. Adpun klasifikasi turbin

berdasarkan Head dan Debit sebagai berikut.

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 32: Tugas Akhir Teknik Mesin

32

Grafik 2.1 Effisiensi Turbin Berdasarkan Debit Sebagai Variabel

Head yang rendah yaitu dibawah 40 meter tetapi debit air yang besar,

maka Turbin Kaplan atau propeller cocok digunakan untuk kondisi seperti

ini.

Head yang sedang antara 30 sampai 200 meter dan debit relatif cukup,

maka untuk kondisi seperti ini gunakanlah Turbin Francis atau Cross-

Flow.

Head yang tinggi yakni di atas 200 meter dan debit sedang, maka

gunakanlah turbin impuls jenis Pelton.

Adapun bentuk kontruksi empat macam runner turbin konvensional.

Seperti gambar di bawah ini : [Haimerl, L.A., 1960].

Sedangkan menurut Keller pada dasarnya daerah kerja operasi turbin

dikelompokkan menjadi tiga yaitu :

1. Low head powerpalnt dengan tinggi jatuhan air (head)

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 33: Tugas Akhir Teknik Mesin

33

2. Medium head powerplant dengan tinggi jatuhan antara low head

dan high head.

3. High head powerplant dengan tinggi jatuhan air yang memenuhi

persamaan

H > 100 (Q) ........................................................................ (2.19)

Dimana :

H = Tinggi terjunan (head)

Q = Debit desain (m3/det)

Gambar 2.8. Bentuk Rner Turbin Konvensional

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 34: Tugas Akhir Teknik Mesin

34

2.7. Pemilihan Jenis Turbin

Pada tahap awal, pemilihan jenis turbin dapat diperhitungkan dengan

mempertimbangkan parameter – parameter khusus yang mempengaruhi system

operasi turbin yaitu :

1. Tinggi jatuh air efektif (net head) dan debit yang akan

dimanfaatkan untuk operasi turbin

2. Daya (Power) yang diinginkan berkaitan dengan head dan debit

yang tersedia

3. Kecepatan putaran turbin

Ketiga faktor diatas dinyatakan sebagai kecepatan spesifik turbin (Ns),

dari, kecepatan spesifik dapat diketahui jenis turbin : [Patty, O.F 1994].

1. Ns = 9 s/d 25 untuk turbin Pelton dengan satu pancaran

2. Ns = 25 s/d 60 untuk turbin Pelton dengan lebih dari satu pancaran

3. Ns = 40 s/d 400 untuk turbin Francis

4. Ns = 260 s/d 860 untuk turbin Kaplan

5. Ns = 340 s/d 860 untuk turbin Propeller

Tabel 2.3. Hubungan turbin untuk berbagai variasi head

Jenis Turbin Variasi Head (m)

Kaplan dan Propeller 2 < H < 40

Francis 10 < H < 350

Pelton 50 < H < 1300

Crossflow 3 < H < 250

Turgo 50 < H < 250

(Sumber : Bangunan Tenaga Air, O.F.Patty)

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 35: Tugas Akhir Teknik Mesin

35

Dari ketiga faktor diatas dapat didefinisan sdengan persamaan sebagai

berikut :

Ns = N x P0,51 x H0,21......................................................... (2.20)

Dimana :

N = Kecepatan putaran turbin ( rpm)

P = Maksimum turbin output (kW)

H = Head efektif (m)

Output turbin dihitung dengan formula :

P = 9,81 x Q x H x qt ............................................................ (2.21)

Dimana :

Q = Debit air (m3/dtk)

H = Head efektif (m)

qt = Efisiensi turbin

Tabel 2.4 Efisiensi Turbin (Wiratman,1975, dlm Rustiati,1996)

Turbin ns (epm) μT (%) H (m)

Pelton

Francis

Kaplan

Propeler

10 – 40

40 – 50

60 – 660

350 – 1050

89 – 90

90 – 94

89 – 91

85 – 94

1800 – 300

350 – 25

100 – 15

50 – 5

Dengan mengetahui kecepatan spesifik turbin maka perencanaan dan

pemilihan jenis turbin akan menjadi lebih mudah. Beberapa formula yang

dikembangkan dari data eksperimental berbagai jenis turbin dapat digunakan

untuk melakukan estimasi perhitungan kecepatan spesifik turbin, yaitu :

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 36: Tugas Akhir Teknik Mesin

36

Turin Pelton Ns = 85.49 / H0.243

(Siervo & Lugaresi, 1978)

Turbin Francis Ns = 3763 / H0.854

(Schweiger & Gregory, 1989)

Turbin Kaplan Ns = 2283 / H0.486

(Schweiger & Gregory, 1989)

Turbin Crossflow Ns = 513.25 / H0.505

(Kpordze & Wamick, 1983)

Turbin Propeller Ns = 2702 / H0.5

(USBR, 1983)

Dengan mengetahui besaran kecepatan spesifik maka dimensi dasar turbin

dapat diestimasi (diperkirakan).

Gambar 2.9 Diagram Aplikasi Berbagai Jenis Turbin (Head Vs Debit)

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 37: Tugas Akhir Teknik Mesin

37

2.8. Generator

Pada prinsipnya pembangkit tenaga air adalah suatu bentuk perubahan

tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentu menjadi tenagalistrik dengan

menggunakan turbin air dan generator. Daya (power) teoritis yang dihasilkan

dapat dihitung berdasarkan persamaan empiris berikut (Arismunandar dan

Kuwahara, 1991) :

P = 9,8 x Q x H eff (kW) ............................................. (2.22)

Dimana :

P = Tenaga yang dihasilkan secara teoritis (kW)

Q = Debit pembangkit (m³/det)

Heff = Tinggi jatuh efektif (m)

9,8 = Percepatan gravitasi (m/s2)

Seperti telah dijelaskan bahwa daya yang keluar merupakan hasil

perkalian dari tinggi jatuh dan debit, sehingga berhasilnya suatu usaha

pembangkitan tergantung dari usaha untuk mendapatkan tinggi jatuh air dan debit

yang besar secara efektif dan ekonomis.

Selain itu pembangkitan tenaga air juga tergantung pada kondisi geografis,

keadaan curah hujan dan area pengaliran (catchment area) (Arismunandar dan

Kuwahara, 1991).

Penentuan tinggi jatuh efektif dapat diperoleh dengan mengurangi tinggi

jatuh total (dari permukaan air sampai permukaan air saluran bawah) dengan

kehilangan tinggi pada saluran air. Tinggi jatuh penuh adalah tinggi air yang kerja

efektif saat turbin air berjalan (Arismunandar dan Kuwahara, 1991).

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 38: Tugas Akhir Teknik Mesin

38

Adapun debit yang digunakan dalam pembangkit adalah debit andalan

yang terletak tepat setinggi mercu yaitu debit minimum. Karena pembangkit ini

direncanakan beroperasi selama 24 jam sehari semalam (Arismunandar dan

Kuwahara, 1991)

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 39: Tugas Akhir Teknik Mesin

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Dalam perencanaan sebuah PLTM (Pembangkit Listrik Mini Hidro)

penulis mencoba tahapan – tahapan dan yang harus di lakukan dalam penelitian

dalam perencanaan sebuah PLTM.

3.1. Lokasi

Wilayah studi dari penyusunan Investasi Pembangkit Listrik Tenaga Air

(Mini Hydro) ini adalah Batang Batang Sukam Kuantan di Kabupaten Sijunjung –

Sumatera Barat.

3.2. Alat dan Bahan

1. GPS

2. Caren Meter

3. Meteran

4. Teodolit

5. Stopwat

6. Kamera

3.3. Langkah – Langkah Penelitian

a. Pengumpulan data

Pengumpulan data dilakukan dari semua sumber yang terkait dengan

perencanaan,serta referensi – referensi yang mendukung.

a. Survei lokasi

b. Menentukan debit, tinggi jatuh, kecepatan, dan luas penampang sungai

b. Menentukan letak posisi intake pengambilan air masuk pada sungai

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 40: Tugas Akhir Teknik Mesin

2. Perhitungan

Menghitung debit andalan pada sungai

Menentukan daya turbin

Perhitungan Perencanaan Turbin

3. Rekomendasi

Dari hasil perhitungan serta analisa data yang di lakukan penelitian ini

berujung pada rekomendasi gambar teknik sesuai dengan hasil yang di dapat.

3.4. Pengumpulan Data

1. Survei

Survei dilakukan untuk mengetahui gambaran awal pada lapangan

yang menentukan layak atau tidak layaknya sebuah perencanaan PLTM

sebelum di lakukan pengambilan data.

2. Pengumpulan Data

Adapun data yang digunakan dalam penulisan ini adalah data

primer, dan data sekunder. Data-data yang dikumpulkan terdiri atas:

a. Data Primer, yaitu data yang diperoleh dengan melakukan observasi

langsung di lokasi perencanaan serta Tanya Jawab dengan stekholder

terkait. Data ini berupa :

Data dimensi sungai

Data kondisi sungai, seperti : Kedalaman sungai, tinggi terjunan

(head)

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 41: Tugas Akhir Teknik Mesin

b. Data sekunder. Data sekunder merupakan data yang diambil dari

instansi terkait seperti kantor Balai Wilayah Sungai 3 Sulawesi

Tengah dan Badan Pembangunan Daerah Sulawesi Tengah. Adapun

data sekunder meliputi :

Peta Lokasi Perencanaan.

Data Curah Hujan.

Peta Cathment Area.

Peta Topografi.

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki

Page 42: Tugas Akhir Teknik Mesin

Gambar : 3.1 Bagan Alir Penelitian

MULAI

Survei, Pengumpulan Data

Data Primer Data Skunder

Data Klimatologi danCurah Hujan, Peta(Topografi, DAS)

PerhitunganDebit Andalan

Data Sungai

Input Data Primer &

Skunder

Perencanaan Cofferdam, Bendung, Intake,Headrace, Sedimen trap, Pipa Pesat, HeadLoss, House Power dan Tail Race, Daya,Turbin, Gambar Teknik

Memenuhi

Tidak

PenyusunanLaporan

Ya

Selesai

0810

0172

1100

8

Muham

ad Sau

ki