BAB IV DESAIN STRUKTUR MEKANIKAL ELEKTRIKAL PLTMH JORONG AIA ANGEK Perangkat elektro mekanik merupakan salah satu komponen utama yang diperlukan oleh suatu PLTMH untuk menghasilkan energi listrik Proses konversi energi dari energi potensial menjadi energi kinetik yang nantinya akan diubah menjadi energi makanik oleh turbin melalui pemanfaatan potensi air dari bak penenang harus melewati suatu penstock (pipa pesat) menuju turbin yang terdapat pada rumah turbin (power house) untuk menghasilkan daya yang diinginkan. Untuk itu diperlukan data-data penunjang seperti yang terlihat pada gambar 4.1 yang diperoleh dari pengukuran dilapangan. Pada survei ini data debit air diperoleh dengan cara pengukuran menggunakan metode pelampung [3]: s=4m
0,3 m
(t) = 2,95 detik Gambar 4.1 Gambar Penampang Saluran Air
Dari pengukuran diperoleh data-data berikut ini : •
Kecepatan air (v) = s / t = 4 m / 2,95 detik = 1,356 m/detik
•
Luas penampang air (A) = 1 m x 0,3 m = 0,3 m2 Jadi diperoleh debit air sebesar Q = vxA
= 1,356 x 0,3 = 0,407 m3/detik = 407 liter/detik
Untuk menjamin ketersedian air sepanjang tahun, perhitungan daya suatu lokasi dilakukan pada 80% - 90 % dari debit terukur. Maka debit pakai atau rencana hanya 325 liter/detik = 0,325 m3/detik.
4.1 Turbin
Pemilihan turbin didasarkan pada grafik yang ditunjukkan pada gambar 4.2 dengan melihat titik perlilangan garis hitam. Untuk debit yang direncanakan sebesar 0,325 m3/detik dengan tinggi jatuh air 16 m, maka jenis turbin yang dapat digunakan adalah Cross-flow, H-shaft Propeller, H-shaft Francis dan Turgo Impuls. Namun turbin impuls aliran radial yaitu turbin Crossflow mempunyai harga lebih murah, mudah dalam perawatan dan pengoperasian dan sudah diproduksi dalam negeri. Pemilihan tipe Crossflow didasarkan pada muatan lokal dan tingkat efisiensi. Setidaknya ada empat macam tipe turbin crossflow yaitu T12, T13, T14 dan T15. Tipe T12 tidak lagi dipakai karena merupakan generasi lama dan tidak efisien. T15 belum banyak dibuat di Indonesia. Sedangkan T13 dan T14 dibuat dan banyak dipakai di Indonesia. T14 merupakan updating dari T13, oleh sebab itu T14 lebih efisien dan lebih baik dari T13. Dengan pertimbangan ini diusulkan untuk menggunakan turbin Crossflow T14 untuk PLTMH Jorong Aia Angek Kenagarian Saniang Baka Kabupaten Solok.
Gambar 4.2 Pemilihan jenis turbin a. Kecepatan putaran turbin dihitung sesuai persamaan 2.8 maka di dapat kecepatan turbin untuk head efektifnya 16meter yaitu:
n = 133 16 = 532 rpm b. Diameter runner dihitung dengan mengunakan persamaan 2.37 maka di dapat diameter runner dengan kecepatan 532 rpm dan heat efektinya 16 meter yaitu: Drunner = 40
16 = 0,300 m 532
c. Lebar pemasukan dihitung dengan mengunakan persamaan 2.43 setelah didapatkan diameter runner 0,300m: bo =
0,325 0,9 x 16 x 0,3
= 0,3001 m
d. Tebal pancaran dihitung dengan mengunakan persamaan 2.23 maka di dapat tebal pancaran : So = 0,077 x 0,300 = 0,0231 m
dimana k = 0,075 sampai 0,10 Jadi tebal pancaran dalam runner adalah : y = 1,89 x 0,0231 y = 0,044 m
e.
Jarak Antar Sudu Dihitung dengan mengunakan persamaan 2.20 maka di dapat Jarak antara sudu setelah diketahui tebal pancaran dengan nilai β1 300: t = 0,0231 / sin 300= 0,0231 / 0,5 = 0,0462 m
f.
Jumlah Sudu Dihitung dengan mengunakan persamaan 2.8 maka di dapat kecepatan turbin : N = 3,14 x 0,300 / 0,0462=20, 39 buah Jadi dibulatkan menjadi 20 buah
g. Lebar keliling radial Dihitung dengan mengunakan persamaan 2.29 maka di dapat Lebar keliling radial : a = 0,17 x 0,300= 0,051 m h. Kelengkungan Sudu Dihitung dengan mengunakan persamaan 2.42 maka di dapat Kelengkungan sudu: rb = 0,326 R1 = 0,326 x 0,15 = 0,0449 m i.
Jarak pancaran dari pusat poros dihitung dengan mengunakan persamaan 2.35 maka di dapat Jarak pancaran dari pusat poros dengan diameter 0,3 m adalah: y1 = (0,1986 − 0,945 x k )D1 = (0,1986 − 0,945 x 0,075) x 0,3 = 0,038 m
j.
Jarak pancaran dari tepi dalam runner dihitung dengan mengunakan persamaan 2.36
maka
di
dapat
jarak
pancaran
dari
tepi
dalam
runner: y 2 = (0,1314 − 0,945 x k ) D1 = (0,1314 − 0,945 x 0,075) x 0,3 = 0,181 m k. Daya output turbin berdasarkan persamaan 2.7 dapat ditentukan efisiensi turbin crossflow di Indonesia sebesar 70 % maka diperoleh daya output turbin sebesar : Pt = 9,8 x Q x H x η = 9,8 x 0,325 x 16 x 0,7 = 35,672 kW
Dimana Pt = daya output turbin (kW) H = heat (m) Q = debit (m3/detik) η = efisiensi (%) Dari perhitungan diatas maka spesifikasi teknis peralatan elektro mekanisnya dapat dilihat pada table 4.1. Tabel 4.1 Spesifikasi teknis peralatan elekto mekanikal aia angek DATA TEKNIK
HEAD Head bersih
m
TURBIN Aliran rancangan Daya output
Pendekatan m3/s
0,325
kW
35,67
jenis turbin effisiensi
16
banki T14 %
70
kecepatan turbin
rpm
532
kecepatan spesifik
rpm
56,6
m
0,3
diameter runner
PESTOCK material
St 37
σ material
N/m2
diameter
m
Tebal dinding panjang
370.106 0,45
mm
4
m
49
BELT Jenis
V-belt 490 dan
diameter puli
mm
175
putaran puli
rpm
532:1500
Jarak poros efisiensi transmisi
inci
60
%
95
bahan
polymiade
spesifiksi
A4
lebar belt
mm
22 mm
