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 i
LEMBAR PERSETUJUAN
Redesai Turbin Pada Pembangkit Mikrohidro Dengan Q 0,0086
TUGAS AKHIR OLEH : Bakhtiar Rifai 01510081
Kepala Jurusan
(Ir. Daryono M.T)
ii
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
iii
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 m 3/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.
iv
-
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
v
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL………………………………………………………… LEMBAR PERSETUJUAN………………………………………………… BERITA ACARA BIMBINGAN TUGAS AKHIR……………………….. ABSTRAKSI ………………………………………………………………... KATA PENGANTAR ……………………………………………………… DAFTAR ISI ………………………………………………………………... DAFTAR GAMBAR DAN TABEL.………………………………………...
i ii iii iv vi viii x
BAB I PENDAHULUANG......................................................................... 1.1 RUMUSAN MASALAH ................................................................
1 1
1.2 TUJUAN PERANCANGAN..........................................................
2
1.3 BATASAN MASALAH..................................................................
2
1.4 MANFAAT PERANCANGAN.......................................................
3
BAB II DASAR TEOR................................................................................. 2.1 Pengertian Umum Tentang Turbin Air................................................ 2.2 Prinsip Kerja PLTMH ......................................................................... 2.3. Teori Dasar Aliran (Hidrodinamik).................................................... 2.4. Turbin Cross Flow ............................................................................. 2.5. Kavitasi............................................................................................... 2.6 Perencanaan Poros, Bantalan, dan Pasak............................................. 2.6.1. Poros.......................................................................................... 2.6.2. Pasak.......................................................................................... 2.6.3. Bantalan..................................................................................... 2.6.4. Roda Gigi................................................................................... BAB III ANALISA PERHITUNGAN......................................................... 3.1 Diameter Pipa Pesat....................................................................... 3.2 Water Hammer............................................................................... 3.3 Tekanan Dalam Pipa...................................................................... 3.4 Karakteristik Turbin....................................................................... 3.5 Perencanaan Mesin Turbin............................................................. 3.5.1 Diameter Turbin.............................................................. 3.5.2 Perhitungan Segitiga Kecepatan..................................... 3.5.3 Perhitungan Aliran yang Masuk Kedalam Runner......... 3.5.4 Cara Melukis Sudu......................................................... 3.5.5 Menghitung Kelengkungan Sudu................................... 3.5.6 Perhitungan Berat Runner.............................................. 3.5.6.1 Tegangan geser yang diizinkan...................... 3.5.6.2 Tegangan geser yang terjadi...........................
vi
4 4 5 6 9 12 12 12 17 20 24 32 33 34 35 35 37 37 39 43 46 47 49 51 51
3.5.6.3 Tebal Plat Yang Diizinkan.............................. 3.5.6.4 Berat Disc....................................................... 3.6 Perencanaan Poros........................................................................ 3.7 Perencanaan Pasak........................................................................ 3.8 Perencanaan Bantalan................................................................... 3.9 Perencanaan Roda gigi.................................................................. BAB IV Dimensi Hasil Perhitungan............................................................... 4.1 Dimensi pada rancangan pertama Turbin Cross Flow.................. 4.2 Hasil perhitungan pada redesain Turbin Cross Flow.................... BAB V PENUTUP......................................................................................... 5.1 Kesimpulan.................................................................................... DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
vii
51 52 55 58 59 62 67 67 69 71 71
DAFTAR GAMBAR DAN TABEL
Gambar 2.1. Turbin Air................................................................................. Gambar 2.2 Pusat tegangan tinggi tekanan tinggi......................................... Gambar 2.3 Bentuk turbin crossflow............................................................ Gambar 2.4 Penampang turbin cross flow.................................................... Gambar 2.5 Kontruksi Turbin Cross Flow.................................................... Gambar 2.6 Macam-macam Pasak................................................................ Gambar 2.7 Pasak benam.............................................................................. Gambar 2.8 Macam – macam bantalan gelinding......................................... Gambar 2.9 Macam-macam roda gigi........................................................... Gambar 3.1 Aliran air.................................................................................... Gambar 3.2 Generator AC (Alternator)........................................................ Gambar 3.3 Jalan air pada turbin Crossflow................................................. Gambar 3.4 Cara mencari sudu dengan metode grafis................................ Gambar 4.1 Rancangan Turbin Crosflow yang pertama............................... Gambar 4.2 Redesain Turbin Crosflow........................................................
4 7 9 10 11 17 18 20 24 32 35 39 46 67 69
Tabel 2.1 Penggolongan Baja Secara Umum............................................... Tabel 2.2 Nominal bantalan radial................................................................ Tabel 3.1 Hasil pengukuran rata-rata kecepatan air...................................... Tabel 3.2 Klasifikasi bantalan gelinding...................................................... Tabel 3.3 Faktor – faktor V, X, Y dan Xa, Ya............................................
14 23 33 59 60
viii
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
ix
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
x
