LAPORAN KERJA PRAKTEK ANALISIS HEAD LOSSES PADA PENSTOCK 1 DI PT INDONESIA POWER UNIT BISNIS PEMBANGKIT SAGULING
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan untuk mata kuliah Kerja Praktek pada semester V Program Studi Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin
Oleh :
Ibnu Moulan Imam Ridwan Rukmana
: 101211019 : 101211080
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
LEMBAR PENGESAHAN Laporan Praktek Kerja Lapangan ini telah diterima dan disahkan pada hari Jumat, tanggal 30 Desember, Tahun 2012.
Disahkan Oleh:
Pembimbing I :
Pembimbing II:
Duddy Yan Purnadi, MT NIP.19760 12800812 1 003
Asep Kusnandi NIP. 578267K3
Mengetahui: Kepala Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin Polban
Rudi Yuni W, B.Eng, M.Sc NIP.19640626 1992203 1002
KATA PENGANTAR Alhamdulillah dan syukur kepada Allah Subhanahu wa Ta’ala kami ucapkan dengan ikhlas, karena berkat nikmat dan kekuasaan-Nya kami mampu menyusun dan menyelesaikan laporan Kerja Praktek ini. Shalawa dan salam semoga selalu dicurahkan bagi Rasulullah SAW, para keluarganya, para sahabatnya, dan pengikut mereka hingga akhir jaman. Setelah selama sebulan kami melakukan bimbingan, maka berikut ini kami menghadirkan laporan hasil Kerja Praktek yang kami lakukan. Laporan ini disusun sebagai salah satu syarat mengikuti mata kuliah Kerja Praktek yang dijadwalkan deprogram studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung. Kami sangat bersyukur bahwa selama pembuatan laporan ini mendapatkan berbagai bantuan baik moril maupun materil dari berbagai pihak. Karena itu penulis sampaikan ucapan terimakasih yang sebesarbesarnya kepada: 1.
Allah SWT, tuhan semesta alam atas kehendaknya telah menghendaki atas terselesaikannya laporan ini.
2.
Orang tua, terutama untuk ibu dan seluruh anggota keluarga yang telah memberikan dukungan secara moril dan materil.
3.
Bapak Duddy Yan Purnadi,ST.,MT selaku dosen pembimbing Kerja Praktek, terima kasih atas semua masukan dan bimbingannya selama ini.
4.
Bapak Ir. Ali Mahmudi, M.Eng, selaku ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung.
5.
Bapak Rudi Y. Widiatmoko, MSc, selaku ketua Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung.
6.
Bapak Asep Kusnandi yang senantiasa memberikan bimbingan ketika dalam masa Kerja Praktek di UBP Saguling.
7.
Rekan-rekan seperjuangan, Gultom T.D Mario dan Hadi Fami Wijaya yang selalu embantu ketika saat masa masa Kerja Praktek.
8.
Rekan-rekan di HMM yang senantiasa memberi bantuan dan motivasi dalam berbagai hal.
9.
Dan kepada semua pihak yang telah membantu dalam proses pembuatan laporan ini. Walaupun penulis tidak bisa menyebutkan satu persatu. Tetapi, percayalah bahwa kontribusi Anda sekalian begitu berarti.
Dalam hal ini kami sadar bahwa masih banyak kekurangan dalam laporan Kerja Praktek ini, karena keterbatasan yang ada pada diri kami. Oleh karena itu, kami mengharapkan adanya kritik dan saran yang membangun untuk perbaikan dimasa yang akan datang. Akhir kata kami berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat umumnya bagi para pembaca khususnya bagi kami.
Bandung, Agustus 2012
Penyusun
ii
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ..........................................................................
i
DAFTAR ISI .........................................................................................
ii
DAFTAR GAMBAR DAN TABEL ....................................................
vi
BAB I PENDAHULUAN ..................................................................... I-1 1.1
Latar Belakang ........................................................................... I-2
1.2
Batasan Masalah ......................................................................... I-2
1.3
Tujuan ......................................................................................... I-2
1.4
Metode pengambilan Data .......................................................... I-3
1.5
waktu dan tempat pelaksanaan ................................................... I-3
1.6
Sistematika Penulisan ................................................................. I-4
BAB II TINJAUAN UMUM PERUSAHAN ...................................... II-1 2.1
Pengenalan PT Indonesian Power .............................................. II-1 2.1.1 Profil PT. Indonesian Power ............................................. II-1 2.1.2 Visi, Misi, Motto, Tujuan Perusahaan, dan Lingkungan . II-2 2.1.3 Aset Perusahaan dan Bisnis Utama ................................. II-4
2.2
Pengenalan Unit Bisnis Pembangkitan Saguling ....................... II-5 2.2.1 Sejarah Singkat UBP Saguling ....................................... II-6 2.2.2 Struktur Organisasi UBP Saguling ................................... II-9 2.2.3 Periode Pengembangan PLTA Saguling .......................... II-10 2.2.4 Peristiwa Selama Pembangunan PLTA Saguling ............. II-11 2.2.5 Bisnis Penunjang PLTA Saguling .................................. II-12
iii
2.2.6 Keunggulan Manajemen ................................................. II-12 2.2.7 Peralatan Umum PLTA Saguling ................................... II-13 2.2.8 Peralatan Bantu PLTA Saguling ..................................... II-27 BAB III LANDASAN TEORI ............................................................ III-1 3.1
Pembangkit Listrik Tenaga Air Secara Umum ......................... III-1 3.1.1 Jenis-jenis Pembangkit Listrik Tenaga Air ..................... III-2
3.2
Sistem pemipaan di PLTA ......................................................... III-5 3.2.1 Komponen pada Sistem Pemipaan .................................. III-6
3.3
Aliran Air Dalam Pipa (Water Flow in Pipes) .......................... III-9 3.3.1 Karakteristik Aliran Air Pada Pipa ................................. III-10 3.3.2 Persamaan yang Digunakan Pada Aliran Air Pada Pipa .III-11
3.4
Parameter Perhitungan Head Losses di Dalam Pipa ................. III-12 3.4.1 Menghitung Kecepatan Aliran Fluida, V = ( ) ............. III-12 3.4.2 Menghitung Bilangan Reynold (Reynold Number) ........ III-12 3.4.3 Mencari Darcy Friction Factor (f ) ................................ III-13 3.4.4 Mencari Nilai Head Losses Pada Pipa ............................ III-13
BAB IV PEMBAHASAN DAN PERHITUNGAN HEAD LOSSES DAN EFISIENSI PENSTOCK 1 DI PLTA SAGULING .................... IV-1 4.1
Data Spesifik Penstock 1 ........................................................... IV-1
4.2
Menghitung Parameter Head Losses Pada Penstock 1 .............. IV-4
4.3
Menghitung Head Losses pada Penstock 1 ................................ IV-7
4.4
Menghitung Efisiensi Penstock 1 ............................................... IV-13
iv
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................
V-1
5.1 Kesimpulan ...................................................................................
V-1
5.2 Saran .............................................................................................
V-1
5.2.1 Saran Untuk Polban ..........................................................
V-1
5.2.2 Saran Untuk Perusahaan ...................................................
V-2
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
v
DAFTAR GAMBAR DAN TABEL DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Power House Unit Bisnis Pembangkit Saguling ..............
II-6
Gambar 2.2 Struktur Organisasi UBP Saguling .................................... II-10 Gambar 2.3 Bendungan Saguling .......................................................... II- 13 Gambar 2.4 Waduk/Reservoir ............................................................... II-14 Gambar 2.5 Pusat Pengendali Bendungan ............................................ II-15 Gambar 2.6 Saluran Pelimpah ............................................................... II-16 Gambar 2.7 Intake Gate ........................................................................ II-17 Gambar 2.8 Surge Tank ......................................................................... II-18 Gambar 2.9 Penstock ............................................................................. II-19 Gambar 2.10 Gedung Pusat Pembangkit Listrik ................................... II-20 Gambar 2.11 Serandang Hubung .......................................................... II-20 Gambar 2.12 Turbin .............................................................................. II-21 Gambar 2.13 Generator ......................................................................... II-24 Gambar 2.14 Transformator .................................................................. II-25 Gambar 3.1 PLTA Parakan Kondang yang menggunakan sistem run off river ........................................................................... III-3 Gambar 3.2: PLTA Bengkok/Dago yang menggunakan sistem Regulatoring Pond ................................................................. III-4 Gambar 3.3: PLTA Saguling yang menggunakan sistem Reservoir ..... III-5 Gambar 3.4 Rangkaian Sistem Pemipaan ............................................ III-6 Gambar 3.5 Elbow 90o ........................................................................... III-7 Gambar 3.6 Elbow 450 ........................................................................... III-8 Gambar 3.7: Tee .................................................................................... III-8 Gambar 3.8 Reducer .............................................................................. III-9 Gambar 4.1 Elbow 490 ........................................................................... IV-1 Gambar 4.2 Elbow 300 ........................................................................... IV-2 Gambar 4.3 Elbow 30 ............................................................................. IV-2 Gambar 4.4 Elbow 50 ............................................................................. IV-2
vi
Gambar 4.5 Elbow 40 ............................................................................. IV-3 Gambar 4.6 Elbow 130 ........................................................................... IV-3 Gambar 4.7 Elbow 150 ........................................................................... IV-3
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 kemampuan daya per unit bisnis pembangkitan PT Indonesia Power ......................................................................................
II-1
Tabel 2.2 Kemampuan Daya Per Unit PLTA Sub UBP Saguling .........
II-9
vii
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Energi listrik dibutuhkan untuk kehidupan manusia. Dengan semakin berkembangnya teknologi maka kebutuhan manusia akan listrik semakin meningkat, dan dengan meningkatnya kebutuhan listrik ini harus diiringi dengan penyediaan energi listrik yang memadai. Keberadaan energi listrik sangat penting dan harus dimanfaatkan dengan sebaik-baiknya. Energi listrik bersumber dari beberapa energi yang mengubah atau mengkonversikan energi tersebut
menjadi energi listrik yang
melalui dari beberapa proses. Di PT Indonesia Power UBP Saguling memproduksi listrik yang dihasilkan dari mengkonversi energi potensial air. Energi potensial air ini digunakan untuk menggerakan turbin air yang kemudian turbin tersebut terhubung dengan generator, yang kemudian dengan beberapa proses yang terjadi, generator yang berputar menghasilkan energi listrik. Keunggulan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan pembangkit listrik dengan menggunakan sumber energi yang lain. PLTA merupakan pembangkit listrik dengan mengeluarkan biaya yang murah dibandingkan dengan menggunakan energi lainnya yang harus mengeluarkan biaya yang tinggiuntuk menghasilkan listrik, karena PLTA memaanfaatkan dari energi air sebagai energi utama untuk menghasilkan listrik. Di sebuah PLTA dibutuhkan sistem pemipaan. Sistem pemipaan adalah suatu sistem yan digunakan untuk memindahkan fluida (baik cair maupun gas) dari suatu tempat ke tampat lainnya.
I-1
I-2
Di dalam sebuah sistem instalasi pemipaan pasti akan terjadi head losses (kerugian akibat adanya gesekan), adapun faktor yang mempengaruhi kerugian aliran fluida di dalam pipa adalah kecepatan aliran, luas penampang (pipa), friction factor, viskositas dan massa jenis fluida. Selain itu juga head losses akan berdampak pada daya turbin yang menurun.
1.2 Batasan Masalah Dalam penyusunan laporan ini maka dilakukan pembatasanpembatasan masalah, pembatasan masalah tersebut adalah : 1. Analisis dan menghitung head losses pada penstock 1 UBP Saguling. 2. Menghitung daya efisiensi penstock 1 UBP Saguling.
1.3 Tujuan Tujuan dari kerja praktek ini adalah : 1. Melaksanakan dengan baik salah satu mata kuliah wajib yakni Kerja Praktek pada semester V untuk mahasiswa spesialisasi produksi dan perawatan, Program Studi Teknik Mesin. 2. Memberikan pengalaman nyata tentang kondisi industri secara kongkrit, sehingga memperluas wawasan mahasiswa tentang dunia kerja secara riil. 3. Melatih kemampuan beradaptasi dalam lingkungan kerja industri dan dan dapat berkomunikasi dengan baik. 4. Melatih memecahkan masalah yang timbul dalam bekerja dalam menganalisis Head Losses dan Efisiensi Penstock 1.
1.4 Metode Pengumpulan Data
I-3
Dalam penulisan ini penulis menggunakan metode pengumpulan data untuk memperoleh data yang lengkap dan objektif. Metodemetode terebut adalah : 1. Studi Pustaka Metode ini dilakukan dengan melakukan pencarian informasi melalui buku-buku bacaan dan buku manual yang berada di PT Indonesia Power UBP Saguling. 2. Studi Lapangan Metode ini dilakukan dengan melakukan pengamatan langsung ke lapangan bersama dengan pembimbing dengan melakukan pengamatan proses kerja dari peralatan dan mesin yang berada di PT Indonesia Power UBP Saguling. 3. Wawancara Metode ini dilakukan dengan cara mengadakan tanya jawab secara langsung kepada para staf di PT Indonesia Power UBP Saguling.
1.5
Waktu dan Tempat Pelaksanaan Kegiatan Kerja Praktik ini dilaksanakan mulai tanggal 1 Agustus 2012 sampai dengan 31 Agustus 2012 di Power House PT Indonesia Power Saguling, Jawa Barat.
I-4
1.6 Sistematika Penulisan Dalam Laporan Kerja Praktik ini terdapat beberapa bab, yaitu : BAB I PENDAHULUAN Bab I pada laporan ini membahas tentang latar belakang masalah, identifikasi masalah, tujuan penulisan laporan baik secara umum maupun secara khusus, metode pengumpulan data, waktu dan tempat pelaksanaan serta sistematika penulisan laporan kerja praktik ini.
BAB II TINJAUAN UMUM PERUSAHAAN Bab II pada laporan ini membahas tentang pengenalan industri atau perusahaan tempat kerja praktik dilakukan, yaitu PT Indonesia Power secara umum, dan secara khusus juga membahas Unit Bisnis Pembangkitan (UBP) Saguling yang merupakan salah satu unit bisnis pembangkitan di PT Indonesia Power, baik mengenai profilnya, proses produksi listrik hingga peralatan utama yang ada di PLTA Saguling.
BAB III LANDASAN TEORI BAB III pada laporan ini membahas tentang Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) secara umum, Jenis PLTA, sistem pemipaan yang terdapat pada PLTA, aliran air di dalam pipa, karakteristik fluida, persamaan yang digunakan pada aliran dalam pipa, parameter perhitungan head losses, menghitung kecepatan aliran air, menghitung bilangan reynold, mencari nilai darcy friction factor dan mencari nilai head losses pada pipa.
I-5
BAB IV PEMBAHASAN ANALISIS DAN PERHITUNGAN HEAD LOSSES PADA PENSTOCK UBP SAGULING BAB IV pada laporan ini membahas perhitungan head losses major, minor dan total pada penstock 1, serta menghitung efisiensi penstock 1.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN BAB V ini membahas tentang kesimpulan dari laporan yang telah dikerjakan dan saran-saran untuk perbaikan dari laporan Kerja Praktik
BAB II TINJAUAN UMUM PERUSAHAAN 2.1` Profil PT Indonesia Power PT Indonesia Power adalah salah satu anak dari perusahaan listrik milik PT PLN (Persero) yang didirikan tanggal 3 Oktober 1995 dengan nama PT PLN Pembangkit Tenaga Listrik Jawa Bali I (PT PLN PJB I) dan pada tanggal 3 Oktober 2000 PT PLN PJB resmi berganti nama menjadi PT Indonesia Power. PT Indonesia Power merupakan perusahaan pembangkit tenaga listrik di Indonesia dengan delapan unit bisnis pembangkitan utama di beberapa lokasi strategis di pulau Jawa dan di Pulau Bali serta satu unit bisnis yang bergerak di bidang jasa pemeliharaan yang disebut Unit Bisnis Jasa Pemeliharaan (UBJP). Unit-unit bisnis pembangkitan tersebut adalah unit pembangkitan Suralaya, Priok, Saguling, Kamojang, Mrica, Semarang, Perak dan Grati, Bali serta unit jasa pemeliharaan. Berikut tabel kemampuan daya masing-masing unit pembangkitan tersebut. Tabel 2.1 kemampuan daya per unit bisnis pembangkitan PT Indonesia Power Unit Bisnis Pembangkitan PT Indonesia Power PLTU Suralaya PLTA Saguling PLTA Mrica PLTP Kamojang PLTGU Priok PLTGU Semarang PLTGU Perak-Grati PLTD Bali Total
Daya mampu (MW) 3900 797,36 306,64 360 293 930 687 92 8978
Sumber : data dari PT Indonesia Power UBP Saguling
II-1
II-2
Kiprah PT Indonesia Power dalam pengembangan di bidang pembangkit tenaga listrik PT Cigondo daya perkasa (saham 99,9 %) yang bergerak dibidang jasa pelayanan dan manajemen energi dengan penetapan konsep cogeneration and distributed genereation. PT Indonesia Power juga mempunyai saham 60 % di PT Arta Daya Coalindo yang bergerak di bidang usaha perdagangan batu bara. Aktivitas kedua anak perusahaan ini diharapkan dapat lebih menunjang peningkatan pendapatan perusahaan di masa mendatang.
2.2
Visi, Misi, Motto, Tujuan Perusahaan, dan Lingkungan 1. Visi Menjadi perusahaan public dengan kinerja kelas dunia dan bersahabat dengan lingkungan 2. Misi Melakukan
usaha
dalam
bidang
ketenagalistrikan
dan
mengembangkan usaha-usaha lainnya yang berkaitan berdasarkan kaidah industry dan niaga yang sehat, guna menjalin keberadaan dan pengembangan perusahaan dalam jangka panjang. 3. Motto Bersama….kita maju. 4. Tujuan Tujuan didirikannya PT Indonesia Power adalah : a)
Menciptakan mekanisme peningkatan efisiensi yang terus menerus dalam penggunaan sumber daya perusahaan.
b)
Meningkatkan
pertumbuhan
perusahaan
secara
berkesinambungan dengan bertumpu pada usaha penyediaan tenaga listrik dan sarana penunjang yang berorientasi pada permintaan pasar yang berwawasan lingkungan.
II-3
c)
Menciptakan kemampuan dan peluang untuk memperoleh pendanaan dari berbagai sumber yang saling menguntungkan.
d)
Mengoperasikan pembangkit tenaga listrik secara kompetitif serta mencapai standar kelas dunia dalam hal keamanan, keandalan, efisiensi maupun kelestarian lingkungan.
e)
Mengembangkan budaya perusahaan yang sehat dan saling menghargai antar karyawan dan mitra kerja, serta mendorong terus kekokohan integritas pribadi dan profesionalisme.
5. Lingkungan Ruang lingkup lingkungan kehidupan PT Indonesia Power meliputi: a)
Semua Unit Pembangkitan di PT Indonesia Power sudah dilengkapi dengan dokumen AMDAL dan diimplementasikan melalui Rencana Pengelolaan Lingkungan (RKL) dan Rencana Pemantauan Lingkungan (RPL).
b)
PT Indonesia Power secara bertahap menerapkan ISO 14001 (Sertifikat Sistem Manajemen Lingkungan) di seluruh unit pembangkitannya, mulai dari UBP Saguling dan disusul UBP Mrica.
c)
PT Indonesia Power merupakan prioritas yang sama terhadap perlindungan lingkungan, pembangunan masyarakat, kemanan maksimum, produk berkualitas tinggi dan efisien komersial yang optimal. Kegiatan tersebut merupakan aktifitas yang mencerminkan perhatian terhadap masa depan.
d)
PT Indonesia Power juha secara terus menerus menerus berusaha memanfaatkan energi terbarukan yang ramah lingkungan, mengingat semakin menipisnya sumber daya minyak.
II-4
e)
PT Indonesia Power sangat memperhatikan aspek manajemen lingkungan, serta senantiasa berupaya mengelola aktifitas unitunit pembangjitnya sejalan dengan prinsip-prinsip lingkungan.
f)
Upaya untuk mengatasi pencemaran lingkungan dipasang perangkat Continuous Emission Monitorys Sistem (CEMS). Perusahaan mengantisipasi pencemaran udara yang berlebihan akibat
gas
buang
dan
menyesuaikan
operasional
pembangkitnya serta meredam atau mengurangi tingkat kebisingan pembangkit. g) Upaya pemeliharaan di Daerah Aliran Sungai (DAS), berkoordinasi dengan Departemen Kehutanan dan Pemerintah Daerah setempat untuk mengurangi sedimentasi waduk yang dapat mempengaruhi produktivitas instalasi PLTA. h) Pengembangan teknologi gasifikasi sekam padi sebagai bahan bakar alternative bagi instlasi PLTD dan dapat mengurangi tambahan bagi para petani setempat. i)
Yayasan pendidikan dan kesejahteraan PT Indonesia Power sebagai
wahana
menyalurkan
penyakuran
beasiswa
dan
kontribusi bantuan
sosial
dana
aktif
operasional
pendidikan kepada putra-putri karyawan dan masyarakat umum, serta kepada berbagai lembaga pendidikan.
2.3
Aset Perusahaan dan Bisnis Utama Sesuai dengan tujuan pembentukannya, Indonesia Power menjalankan bisnis pembangkit tenaga listrik sebagai bisnis utama di Jawa-Bali. Saat ini Indonesia Power memasok lebih dari separuh 54% kebutuhan pangsa pasar tenaga listrik sistem Jawa-Bali. Kemampuan tersebut didukung oleh kenyataan bahwa Indonesia Power merupakan perusahaan yang memiliki 132 unit pembangkit dan fasilitas
II-5
pendukung lainnya dengan kapasitas terpasang total sebesar 9.040 MW. Ini merupakan kapasitas terbesar yang dimiliki perusahaan di Indonesia atau yang ketiga terbesar di dunia. Pola operasi unit pembangkit PT Indonesia Power adalah base load, medium load dan peak load. Pembangkit base load (sebanyak 81% dari keseluruhan pembangkit) merupakan pembangkit dengan bahan bakar termurah (seperti PLTU batu bara). Pembangkit medium load merupakan pembangkit dengan menggunakan bahan bakar yang lebih mahal dari pembangkit base load seperti PLTU minyak dan PLTG minyak. Pada tahun 1998 jenis pembangkit medium load mencapai 12%, sedangkan jenis pembangkit peak load memakai bahan bakar yang cukup mahal seperti PLTG minyak dan PLTD. Jenis ini hanya 7% dari keseluruhan pembangkit. Pembangkit-pembangkit yang dimiliki PT Indonesia Power berjenis Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU), Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP), Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG), dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD). Secara keseluruhan PT Indonesia Power memiliki 132 pembangkit dengan kapasitas total 9.040 MW yang dioperasikan oleh 8 Unit Bisnis Pembangkit.
II-6
2.4
Pengenalan Unit Bisnis Pembangkitan Saguling
2.4.1 Sejarah Singkat UBP Saguling Karena pertumbuhan ekonomi dan industri di Pulau Jawa, maka kebutuhan tenaga listrik di seluruh Pulau Jawa diperkirakan naik menjadi 2849 MW pada tahun 1985/1986. Untuk itu, pada agustus 1981 dimulai pembangunan proyek PLTA Saguling yang dimaksudkan sebagai salah satu pemasok utama bagi kebutuhan beban tenaga listrik seluruh Jawa , yang melalui satu jaringan interkoneksi pada tahun 1985 dan dibangun atas kerjasama antara Perusahaan Umum Listrik Negara dan Mitsubishi Coorporation. UBP Saguling dapat dilihat pada gambar 2.1.
Gambar 2.1 Power House Unit Bisnis Pembangkit Saguling
(Sumber : Dokumnetasi dari industri) PLTA Saguling terletak sekitar 30 km sebelah Kota Bandung dan 100 km sebelah tenggara Kota Jakarta dengan kapasitas terpasang 4 x 175,18 MW dan produksi listrik rata-rata per tahun 2,158 GWH (CF = 35,12%). PLTA Saguling terletak di area pegunungan pada hulu daerah aliran sungan (DAS) Citarum di Desa Rajamandala, Kecamatan Cipatat Kota Cimahi. Aliran Sungai Citarum mempunyai debit tahunan sebesar 80 m3/s sehingga berpotensi besar untuk dimanfaatkan sebagai
II-7
pembangkit listrik. Sepanjang sungai Citarum terdapat PLTA lainnya yang terletak antara PLTA Saguling dengan bendungan atau PLTA Jatiluhur, yaitu proyek PLTA Cirata. Unit pembangkit Saguling adalah salah satu unit pembangkit yang berada di bawah PT Indonesia Power. Unit Pembangkit Saguling adalah unit pembangkitan yang menggunakan tenaga air sebagai penggerak utama (prime mover). Pengembangan Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA) merupakan perwujudan upaya pemerintah untuk melakukan diversifikasi tenaga listrik dan konversi minyak bumi. Beberapa kelebihan PLTA Saguling adalah : 1. Waktu pengoperasian relatif lebih cepat (15 menit) 2. Sistem operasinya mudah mengikuti dengan frekuensi yang diinginkan oleh sistem penyaluran. 3. Biaya produksi relative lebih murah, karena menggunakan air dan tidak perlu membeli. 4. Putaran turbin relative rendah dan kurang menimbulkan panas, sehingga tingkat kerusakan peralatan lebih kecil. 5. PLTA adalah jenis pembangkit yang ramah lingkungan, tanpa melalui proses pembakaran sehingga tidak menghasilkan limbah bekas pembakaran. 6. PLTA yang dilengkapi dengan waduk yang dapat digunakan secara multiguna. Sampai ssat ini telah beroperasi 3 PLTA sistem kaskade di aliran sungai Citarum dan salah satunya dalah PLTA Saguling yang lokasinya berada paling hulu. Sedangkan bagian hilirnya berturut-turut adalah PLTA Cirata dan PLTA Jatiluhur. PLTA Saguling dioperasikan untuk mensuplai beban saat keadaan jam-jam beban dikarenakan karakteristik PLTA yang mampu beroperasi dengan cepat (untuk unti pembangkit di Saguling mampu beroperasi ± 15 menit sejak start sampai masuk jaringan interkoneksi).
II-8
Selain itu, berfungsi sebagai pengatur frekuensi sistem dengan menerapkan peralatan Load Frequency Control (LFC) dan dapat melakukan pengisian tegangan (Line Charging) pada saat terjadi Black Out pada saluran interkoneksi 500 kV Jawa-Bali. Energi listrik yang dihasilkan PLTA Saguling disalurkan melalui GITET Saguling dan diinterkoneksikan sistem se-Jawa dan Bali melalui Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTET 500 kV) untuk selanjutnya melalui GIGI dan GARDU distribusi ke konsumen. Generator di PLTA Saguling terdiri dari 4 unit generator berkapasitas 175,18 MW/unit dan dapat menghasilkan jumlah energi listrik 2,56 x 103 MWH pertahunnya. Total produksi unit-unit PLTA Saguling adalah 700,72 MW atau 9,3% dari total produksi PT Indonesia Power (8.470 MW). Dengan adanya perubahan struktur organisasi dalam rangka menuju ke arah spesialisasi, maka keluar surat keputusan Pemimpin PLN Pembangkit dan Penyalur ar Jawa Bagian Barat No.001.K/030/DIR/1995 tanggal 16 Oktober 1995, yaitu yang semula mengelola satu Unit PLTA, ditambah tujuh unit PLTA. Sekarang Unit Bisnis Pebangkit Saguling mengelola delapan unit PLTA. Berikut tabel kemampuan daya masing-masing unit PLTA yang dikelola UBP Saguling. (tabel 2.2)
Tabel 2.2 Kemampuan Daya Per Unit PLTA Sub UBP Saguling
No
PLTA
Tahun Operasi
Daya Terpasang
Total (MW)
(MW)
1.
Saguling
1985, 1986
4 x 175,18
700,72
2.
Kracak
1827, 1958
3 x 6,30
18,90
3.
Ubrug
1924
2 x 5,94
1950
1 x 6,48
1922
3 x 1,08
1982
1 x 2,02
4.
Plengan
18,36
6,87
II-9
1996
1 x 1,61
5.
Lamajan
1925, 1934
3 x 6,52
19,56
6.
Cikalong
1961
3 x 1,05
19,20
7.
Bengkok
1923
3 x 1,05
dan Dago 8.
P. Kondang
3,85
1 x 0,70 1955
2 x 2,49 2 x 2,46
JUMLAH DAYA TERPASANG
9,90 797,36
Sumber : Data dari PT Indonesia Power UBP Saguling
2.4.2 Struktur Organisasi UBP Saguling Unit Bisnis Pembangkitan (UBP) Saguling memiliki struktur organisasi tersendiri. Gambar 2.2 memperlihatkan struktur organisasi UBP Saguling. General Manager adalah puncak pimpinan yang membawahi manager – manager, yaitu SDM dan HUMAS (MSH), Manager Teknik (MTEK), Manager Keuangan dan Sistem (MKS) dan Manager Sipil dan Lahan (MSL). Pelaksanan Kerja Praktikan dilakukan pada wilayah kerja manager.
General Manager
Manager SDM dan Humas (MSH)
Manager Teknik (MTEK)
Manager Keuangan dan Sistem (MKS)
Gambar 2.2 Struktur Organisasi UBP Saguling (Sumber : Data dari UBP Saguling)
Manager Sipil dan Lahan (MSL)
II-10
2.4.3 Periode Pengembangan PLTA Saguling PLTA Saguling Dibangun pada tahun 1981, telah dapat beroperasi dengan kapasitas penuh sebesar 700 MW pada akhir Mei 1986. Secara garis besar lingkup pekerjaan pembangunan terdiri atas : 1. Pekerjaan Prasarana Meliputi Pembuatan jalan hantar, base camp, jalan-jalan untuk konstruksi, dan fasilitas air minum. 2. Pekerjaan Utama 1. Meliputi Pekerjaan Utama Sipil, terdiri dari pembuatan terowongan pengelak Dam, Bangunan Pelimpah, Bangunan Pengambilan Air, Terowongan Tekan, Tangki Pendatar, Pipa Pesat dan Gedung Pusat Pembangkit. 2. Pekerjaan Utama Mekanik dan Listrik, terdiri dari pemasangan turbin dan peralatan bantu, generator serta trafo utama. 3. Pekerjaan lainnya meliputi pemuatan pintu-pintu air, saringan air, alat berat, sistem pengukuran hidrologi jarak jauh dan sistem peringatan pelepasan air. Peralatan konstruksi tersebut dilaksanakan oleh Kontraktor Asing bekerjasama dengan Kontraktor Swasta Nasional. Dengan adanya kerjasama itu diharapkan
akan
didapat
keuntungan-keuntungan
seperti
menghemat devisa Negara, memacu pertumbuhan kontraktor swasta nasional.
2.4.4 Peristiwa Selama Pembangunan PLTA Saguling Adapun peristiwa penting yang terjadi selama pembangunan PLTA Saguling adalah sebagai berikut: Agustus 1981
Pekerjaan utama dimulai
25 Januari 1981
Pengalihan aliran sungan citarum melalui
II-11
tenaga pengelak 31 Mei 1983
Peletakan batu abdi oleh presiden soeharto, tanda dimulainya pekerjaan penimbunan bendungan utama
9 November 1984
Pekerjaan penimbunan bendungan utara selesai
15 Februari 1984
Pengenangan ditandai
waduk
dengan
saguling
penutupan
dimulai,
terowongan
pengelak oleh bapak gubernur DT1 Jawa barat aang kunaefi 13 Mei 1985
Waduk terisi penuh oleh air pertama kalinya
27 Juli 1985
Pekerjaan terowongan tekan no. 2 selesai
28 Juli 1985
Pekerjaan pipa pesat no. 1 dan no. 2 selesai
12 Oktober 1985
Unit 1 sebesar 175 mw mulai beroperasi
28 November 1985
Unit 2 sebesar 175 mw mulai beroperasi
3 April 1986
Unit 3 sebesar 175 mw mulai beroperasi
29 Mei 1986
Unit 4 sebesar 175 mw mulai beroperasi
24 Juli 1986
Peresmian
mulai
berfungsinya
PLTA
Sagulingoleh Presiden Soeharto
2.4.5 Bisnis Penujang PLTA Saguling Memalsimalkan
pengolahan
sumber
daya
seperti
tanah,
bangunan, fasilitas bengkel/tools dan SDM untuk memperoleh pendapatan lain di luar bisnis dengan mengembangkan usaha-usaha komersial antara lain : Pengelolaan pemberdayaan asset dengan dikelola sendiri. Bekerjasama dengan pihak kedua dengan cara bagi hasil maupun kemitraan.
II-12
2.4.6 Keunggulan Manajemen Berdasarkan komitmen dan kebijakan yang dicanangkan di tahun 1999 di dalam Strategi Rencana Panjang Tahun 2001 s.d 2005 dan ditindaklanjuti pada Rencana Kerja dan Anggaran Kerja serta Kontrak Manajemen Tahun berjalan didapat hasil dengan diraihnya sertifikat: 1. Sertifikat I Zero Accident (Nihil Kecelakaan periode tahun 1996 s.d 2001) 2. Sistem Manajemen Keselamatan dan Kesehatan Kerja-Bendera Emas Tahun 2001. 3. Penerimaan sertifikat Sistem Manajemen Mutu ISO 9002 di awal tahun 2000. 4. Penerimaan sertifikat Sistem Manajemen Lingkungan ISO 14001 Tahun 2001. 5. Penghargaan Forum efficiency drive program Terbaik 1 tahun 2001. 6. Penghargaan terbaik 1 Kategari “Bersahabat Dengan Lingkungan” Tahun 2001.
II-13
2.4.7 Peralatan Umum PLTA Saguling PLTA Saguling terdiri dari empat unit pembangkit dengan total kapasitas daya terpasang 700,72 MW yang beroperasi untuk memenuhi permintaan listrik pada saat beban puncak. Bangunan PLTA Saguling terdiri atas angunan sipil, peralatan listrik, dan gedung, serta fasilitas perlengkapannya yang semuanya saling mendukung dalam menjalankan fungsinya sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Peralatan Utama PLTA Saguling: 1. Bendungan Bendungan berfungsi membendung aliran sungai sehingga terkumpul sejumlah air dan digunakan sesuai kebutuhan. Fasilitas bendungan semuanya diawasi dan docontrol melalui Dam Control Center. (gambar 2.3)
Gambar 2.3 Bendungan Saguling
(Sumber : Data dari UBP Saguling) Data teknik Bendungan : 1.
Tipe
: Urugan Batu inti kedap air
2.
Tinggi
: 99,00 m
3.
Elevasi Puncak Bendungan
: 650,20 m
4.
Panjang Puncak
: 301,40 m
II-14
5.
Isi Tubuh Bendungan
: 2,79 juta m3
2. Waduk/Reservoir Waduk berfungsi untuk mengumpulkan air dari aliran sungai, mengumpulkan air pada musim hujan untuk persediaan dan pemakaian air pada musim kemarau atau waduk beban puncak. (Gambar 2.4)
Gambar 2.4 Waduk/Reservoir
(Sumber : Data dari UBP Saguling) Data Teknik Waduk: 1. Luas Waduk
: 5.340 Ha
2. Duga muka air banjir
: 645 m
3. Duga muka air efektif normal
: 643 m
4. Duga muka air efektif rendah
: 623 m
5. Isi Seluruhnya
: 982 juta m3
6. Efektif
: 609 juta m3
II-15
3. Pusat Pengendali Bendungan Pusat pengendali bendungan adalah suatu tempat yang berfungsi untuk mengontrol debit air pada bendungan. (Gambar 2.5)
Gambar 2.5 Pusat Pengendali Bendungan
(Sumber : Data dari UBP Saguling) Data teknik pusat pengendali bendungan: Tipe
: concrete
1. Panjang
: 18 m
2. Lebar
: 18 m
3. Tinggi
: 18,70 m
Peralatan / instalasi : 1. Sistem pengukuran hidrologi jarak jauh 2. Sistem peringatan pelepasan air 3. Sistem telekomunikasi 4. Sistem pemrosesan dalam Dam 5. Perlengkapan pengamatan metrology 6. Sistem pengoperasian pintu-pintu pengambilan air dan pelimpah
II-16
4. Saluran Pelimpah/Spillway Fungsi dari bangunan ini untuk menyalurkan air yang melebihi kapasitas penampungan. Perkiraan air yang harus dibuang adalah 1,2 kali debit pada saat banjir. (Gamabr 2.6)
Gambar 2.6 Saluran Pelimpah
(Sumber : Data dari UBP Saguling) Data teknik saluran pelimpah :
5.
1.
Tipe
: Pelimpah sapung
2.
Kapasitas
: 2.400 m3/s
3.
Pintu
: 3 pintu dengan lebar 10 m dan tinggi 8,3 m
Bangunan Pengambil Air/ Intake Gate Bangunan ini digunakan untuk pengambilan air dari tempat penampungan air ke dalam saluran air yang terletak terpisah dengan bendungan yang dilengkapi pintu air untuk pengaturan dan saringan untuk mencegah masuknya kotoran-kotoran yang terbawa oleh air. (Gambar 2.7)
II-17
Gambar 2.7 Intake Gate
(Sumber : Data dari UBP Saguling) Data teknik Bangunan Pengambilan Air : 1.
Tipe
: Menara
2.
Panjang
: 29 m
3.
Lebar
: 50 m
4.
Kapasitas air masuk
: Max. 224 m3/s
5.
Pintu
: 2 buah pintu dengan lebar dan tinggi 5,8 m
6.
Terowongan Tekan/Head Race Tunnel Saluran ini menyalurkan air dari bangunan pengambilan air ke tangki pendatar dan pipa pesat. Data teknik Terowongan tekan: a.
Tipe
: Terowongan tekan dengan circular section
b.
Jumlah
: 2 buah dan diameter 5,8 m
c.
Panjang terowongan 1
: 4.689,182 m
d.
Panjang terowongan 2
: 4.639,261 m
e.
Debit
: Max. 224 m3/s
II-18
7. Tangki Pendatar Air/Surge Tank Merupakan suatu tanki atau pipa yang dipasang pada pipa pesat untuk melindungi saluran pipa pesat dari fluktuasi tekanan air pada saat jumlah air yang disuplaikan ke turbin berubah dengan tiba-tiba akibat gerakan yang cepat dari pintu-pintu turbin. Disamping itu surge tank befungsi untuk meredam guncangan pipa pesat yang disebabkan oleh perhentian turbin secara tiba-tiba. (Gambar .8)
Gambar 2.8 Surge Tank (Sumber : Data dari UBP Saguling) Data teknik tangki pendatar : 1.
Tipe
: Reinforced concentrate Differential
2.
Diameter : 12 m
3.
Tinggi
: 89,1 m (no.1) dan 84,1 ((no.2)
8. Pipa Pesat/Penstock Tipe dari pipa pesat adalah pipa baja terbuka dengan cincin penyangga yang dipasang dari dua tangki pendatar ke hulu gedung pusat pembangkit listrik. Katup pipa pesat (penstock valve) bertipe kupu-kupu (butterfly valve) yang dipasang pada saluran keluar terowongan pipa pesat. (Gambar 2.9)
II-19
Gambar 2.9 Penstock
(Sumber : Data dari UBP Saguling) Data teknik pipa pesat : 1. Tipe
: Reinforced concentrate differential
2. Jumlah
: 2 buah
3. Panjang pipa 1
: 1.868 m
4. Panjang pipa 2
: 1.768 m
5. Diameter dalam
: 4,3 m sebelum percabangan
6. Diameter dalam
: 2,54 m sebelum percabangan
7. Diameter nominal katup : 4,3 m 8. Tipe katup pesat
: Butterfly valve
9. Gedung Pusat Pembangkit Listrik Gedung ini terletak 6 km dari bendungan. Pada gedung ini terdapat turbin, generator,trafo utama, reuang kendali dan peralatan bantu lainnya. (Gambar 2.10) Data teknik gedung pusat pembangkit listrik : a.
Tipe
: semi underground indoor (2 lantai di atas tanah dan 5 lantai di bawah tanah)
b.
Panjang
: 104,4 m
c.
Lebar
: 32,5 m
d.
Tinggi
: 42,5 m
II-20
Gambar 2.10 Gedung Pusat Pembangkit Listrik
(Sumber : Data dari UBP Saguling) 10. Serandang Hubung Serandang hubung merupakan terminal dari enegi yang keluar dari transformator pada level tegangan ekstra tinggi untuk kemudian ditranmisikan. (Gambar 2.11)
Gambar 2.11 Serandang Hubung
(Sumber : Data dari UBP Saguling)
II-21
Data teknik Serandang hubung 1. Tipe
: 500 kV Full GIS (Gas Insulated Switchger)
2. Kapasitas
: 550 kV – 4000 A
3. Frekuensi
: 50 Hz
4. Withstand Voltage 1) Power Frekuensi Voltage
: 620 kV
2) Lighting Arrester
: 1.550 kV
3) Switchhing surge
: 1.175 kV
4) Distribusi jaringan
: 2 crt ke Gandul, 2 crt ke Bandung Selatan, 2 crt ke Cirata
11. Turbin Turbin ini adalah penggerak mula yang memanfaatkan energi potensial (ketinggian air) menjadi energi kinetik.jenis turbin pada PLTA Saguling adaah tipe turbin Francis yaitu suatu turbin reaksi yang aliran air masuknya arah radial yang keluarannya aksial. (Gambar 2.12)
Gambar 2.12 Turbin
(Sumber : Data dari UBP Saguling)
II-22
Data teknik turbin: 1. Pihak manufaktur
: Toshiba Coorporation
2. Tipe
: Francis dengan vertical shaft
3. Jumlah
: 4 unit
4. Kecepatan normal
: 333 rpm
5. Kecepatan jenis
: 91,2 m – kW
6. Faktor kavitasi kritis
: 0,03
7. Debit maksimum
: 54,8 m3/s
8. Nilai getaran maksimum 9. Gaya dorong hidrolik 1. Kondisi transien
: 500 T
2. Kondisi kontinu
: 259 T
10. Tingkat kebisingan
: 90 dB (1 meter dari barrel)
11. Kapasitas maksimum
: 178.800 kW
12. Efectif head
: Max. 263,6 m
13. Pembuangan air (discharge)
: max. 56 m3/s
14. Inlet valve
: rotary valve dengan diameter 2,25 m
15. Governor
: electro hydraulic
16. Efisiensi 1. 93,2% untuk output 178,800 MW 2. 92,5% untuk output 143,040 MW 3. 89,1% untuk output 107,280 MW 4. 82,7% untuk output 71,520 MW Komponen komponen turbin diantaranya : 1. Poros turbin Poros dipasang sejajar dengan turbin, apabila turbin berputar maka poros akan berputar untuk menggerakan alternator. Poros turbin terbuat dari baja tempa yang dilengkapi dengan protection sleeve. Protection sleeve ini berfungsi sebagai sekat bagian poros yang berhubungan dengan air terhadap atmosfer,poros ini juga
II-23
berfungsi untuk meneruskan daya yang diperoleh dari runner ke poros alternator. 2. Runner Runner ditempatkan secara vertikal di pusat turbin sejajar dengan poros dan merupakan bagian yang berputar dari turbin. Fungsi runner adalah mengubah energi kinetik dan potensial menjadi energi mekanik berupa poros turbin. Runner terbuat dari baja tuang stain less yang tingkat korosif dan kehilangan bahan akibat kavitasinya sangat kecil. 3. Guide vane Guide vane berporos pada bushing. Fungsi guide vane adalah mengatur aliran air ke dalam runner. Pembukaan guide vane diatur oleh governor. 4. Spiral case Spiral case (rumah keong) berfungsi sebagai pendistribusi air pada sekeliling sudu pengatur kecepatan dan tekanan yang sama dan mengarahkan pancaran air yang lepas dari sudu jalan dan diteruskan ke saluran pembuang. Spiral case terbuat dari besi tuang yang dipasang dan ditanam pada ring dan guide vane. 5. Turbin bearing Turbin bearing berfungsi sebagai bertumpunya poros turbin agar poros dapat berputar dan tetap pada posisinya. Jenis bearing yang digunakan sliding bearing tipe segmen. 6. Head cover dan Bottom Ring Head cover berfungsi sebagai tutup turbin bagian atas dan bagi tempat bertumpunya guide vane bagian atas dan komponen lainnya (shaft seal dan bak oli) Bottom ring berfungsi sebagai tutup turbin bagian bawah dan sebagai dudukan guide vane bagian bawah.
II-24
7. Draft Tube Draft Tube berfungsi sebagai saluran buang air setelah memutarkan runner. 8. Shaft Seal Turbin Shaft seal turbin berfungsi sebagai perapat turbin dengan menggunakan media air yang berasal dari draft tube/tail race lalu dipompakan ke head tank selanjutnya air menekan ke shaft seal turbin. 9.
Governor Governor berfungsi sebagai pengatur kecepatan turbin air atau mengatur besar kecilnya daya yang dibangkitkan generator.
12. Generator Generator adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsi mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik. Janis arah poros generator turbin air yang dipakai PLTA Saguling adalah golongan poros vertikal, yaitu untuk
pembangkit yang mempunyai daya
besar atau untuk pembangkit yang mempunyai putaran rendah. (Gambar 2.13)
Gambar 2.13 Generator
(Sumber : Data dari UBP Saguling)
II-25
Data teknik generator 1.
Merk
: Mitsubishi Corporation
2.
Tipe
: AC sinkron 3 Phase
3.
Kapasitas
: 206,1 MVA
4.
Kecepatan putar
: 333 rpm
5.
Frekuensi
: 50 Hz
6.
Jumlah Generator
: 4 unit
7.
Jumlah kutub
: 18 kutub (9 pasang kutub)
8.
Tegangan
: 16,5 KVA/525 KV
9.
Arus
: 7.212 A
10. Eksitasi
: Statik
11. PF
: 0,85 lagging
13. Transformator Transformator adalah suatu alat listrik untuk memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik lainnya melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip-prinsip induksi elektromagnetik. (Gambar 2.14)
Gambar 2.14 Transformator
(Sumber : Data dari UBP Saguling)
II-26
Data teknik transformator : 1. Merk
: MELCO
2. Jumlah
: 2 unit
3. Tipe
: ourdoor, 3 phase
4. Frekuensi
: 50 Hz
5. Kapasitas
: 412,2 MVA/unit
6. Ratio Tegangan
: 16,5 kV/500 k0V
2.4.8 Peralatan Bantu PLTA Saguling Peralatan bantu adalah peralatan yang berfungsi untuk mendukung bekerjanya atau operasinya peralatan utama. Peralatan itu sendiri antara lain : 1. Katup utama 2. Sistem suplai minyak tekan governor 3. Sistem suplai udara bertekanan 4. Sistem pendinginan 5. PMG (Permanent Magnetic Generator) 6. MWSP (Main Water Supply Pump) 7. Sistem Pelumasan 8. Sistem drainage 9. Diesel dan generator set dan sebagainya.
BAB III PEMBAHASAN DAN PERHITUNGAN HEAD LOSSES DAN EFISIENSI PENSTOCK 1 DI PLTA SAGULING
3.1
Pembangkit Listrik Tenaga Air Secara Umum Pembangkit listrik tenaga air adalah suatu pembangkit yang menggunakan media air sebagai pengerak utama (prime mover) untuk menggerakan turbin. Pembangkit ini secara umum mengkonversi bentuk perubahan dari tenaga air dengan ketinggian dan debit menjadi energi listrik dengan proses tertentu dan mengunakan peralata utama seperti water way, turbin air, generator dan tranformator tenaga. Dan lebih lengkapnya PLTA dengan mekanisme kerja dengan urutan dari aliran sungai dengan sejumlah anak sungainya dibendung dengan sebuah Dam. Airnya ditampung dalam waduk yang kemudian dialirkan melalui Pintu Pengambilan Air (Intake Gate) yang selanjutnya masuk ke dalam Terowongan Tekan (Headrace Tunnel). Sebelum memasuki Pipa Pesat (Penstock), air harus melewati Tangki Pendatar (Surge Tank) yang berfungsi untuk mengamankan pipa pesat apabila terjadi tekanan kejut atau tekanan mendadak yang biasa disebut sebagai pukulan air (water hammer) saat Katup Utama (Inlet Valve) ditutup seketika. Setelah Katup Utama dibuka, aliran air memasuki Rumah Keong (Spiral Case). Aliran air yang bergerak memutar Turbin dan dari turbin, air mengalir keluar melalui Pipa Lepas (Draft Tube) dan selanjutnya dibuang ke Saluran Pembuangan (Tail Race). Poros turbin yang berputar tersebut dikopel dengan poros Generator sehingga menghasilkan energi listrik. Melalui Trafo Utama (Main Transformer), energi listrik disalurkan melewati Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 70 kV ke konsumen melalui Gardu Induk.
III-1
III-2
3.1.1 Jenis-jenis Pembangkit Listrik Tenaga Air PLTA dapat dikelaompokan menjadi beberapa jenis, yaitu : 1.
PLTA Berdasarkan Tinggi Terjun. a) PLTA Jenis Terusan Air (Water Way) PLTA jenis ini adalah pusat listrik yang mempunyai tempat ambil air (intake) di sungai dan mengalirkan air ke hilir melalui terusan air dengan kemiringan (gradient) yang agak kecil. Tenaga listrik yang dibangkitkan dengan cara ini memanfaatkan tinggi terjun dan keiringan sungai. b) PLTA Jenis DAM/Bendungan PLTA jenis adalah pembangkit listrik dengan bendungan yang melintang di sungai, pembuatan bendungan ini dimaksudkan untuk menaikkan permukaan air dibagian hulu sungai untuk membakitkan energi potensial yang lebih besar sebagai pembangkit listrik. c) PLTA Jenis Terusan dan DAM (Campuran) PLTA jenis ini adalah pembangkit listrik yang menggunakan gabungan dari dua jenis PLTA sebelumnya, jadi energi potensial yang diperoleh dari bendungan dan terusan.
2.
PLTA Berdasarkan Aliran Sungai a)
PLTA Jenis Aliran Sungai Langsung (Run of Water) PLTA jenis ini banyak dipakai dalam PLTA saluran air/terusan, jenis ini membangkitkan listrik dengan memanfaatkan aliran sungai itu sendiri secara alamiah. (Gambar 3.1)
III-3
Gambar 3.1 PLTA Parakan Kondang yang menggunakan sistem run off river ( Sumber : dari www.google.com ) b)
PLTA dengan Kolam Pengatur (Regulatoring Pond) PLTA jenis ini mengatur aliran sungai mengguanakan kolam pengatur yang dibangun melintang sungai dan membangkitkan listrik sesuai dengan beban. Disamping itu juga dibangun kolam pengatur di hilir untuk dipakai waktu beban puncak (peaking power plat) dengan suatu waduk yang mempunyai kapasitas besar yang akan mengatur perubahan air pada waktu beban puncak sehingga energi yang dihasilkan lebih maksimal.
III-4
Gambar 3.2: PLTA Bengkok/Dago yang menggunakan sistem Regulatoring Pond ( Sumber : dari www.google.com )
c)
PLTA Waduk (Resevoir) PLTA jenis ini dibuat dengan cara membangun suatu waduk yang melintang sungai, sehingga terbentuk seperti danau buatan atau dapat dibuat dari danau asli sebagai penampung air hujan sebagai cadangan untuk musim kemarau.
Gambar 3.3: PLTA Saguling yang menggunakan sistem Reservoir ( Sumber : dari www.google.com )
III-5
Selain jenis yang disebutkan di atas, pembankit juga terdapar bebrapa kategori berdasarkan head yang diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Head tinggi (lebih dari 240 m) 2. Head sedang (30 m sampai 240 m) 3. Head rendah (kurang dari 30 m) 3.2
Aliran Air Dalam Pipa (Water Flow in Pipes) Aliran fluida terbagi menjadi beberapa jenis aliran, antara lain : 1.
Steady atau tidak steady Steady jika kecepatan aliran tidak merupakan fungsi waktu (dv/dt=0)
2.
Aliran Laminer atau Turbulen a) Aliran Laminer Aliran ini adalah aliran yang tanpa arus turbulen (pusaran air) partikel fluida mengalir atau bergerak dengan bentuk garis lurus dan sejajar. Aliran laminer ini biasanya merupakan jenis aliran yang memiliki arus aliran yang rendah. b) Turbulen Aliran jenis ini merupak aliran acak yang memiliki aliran yang beraneka ragam. Aliran ini terjadi pada aliran air dan juga udara.
3.
Aliran satu, dua atau tiga dimensi a) Aliran satu dimensi ini terjadi jika arah dan besar kecepatan di semua titik sama. b) Aliran dua dimensi terjadi jika fluida mengalir pada sebuah bidang (sejajar suatu bidang) dan pola garis aliran sama untuk semua bidang.
III-6
3.2.1 Karakteristik Aliran Air Pada Pipa Aliran di dalam suatu saluran/pipa selalu disertai friksi, dan aliran yang terlalu cepat akan menimbulkan pressure drop yang tinggi, sedangkan jika aliran yang terlalu lambat akan menimbulkan pressure drop-nya menjadi rendah akan tetapi menjadi tidak efisien. a. Faktor yang mempengaruhi kerugian aliran fluida di dalam pipa adalah : 1. Kecepatan aliran 2. Luas penampang saluran 3. Faktor friksi 4. Viskositas 5. Densitas fluida b. Kecepatan aliran fluida perlu dibatasi dengan memperhatikan : 1. Besarnya daya yang dibutuhkan 2. Masalah erosi pada dinding pipa 3. Masalah pembentukan endapan 4. Tingkat kebisingan yang terjadi
3.3
Persamaan yang Digunakan Pada Aliran Air Pada Pipa Pada aliran air dalam pipa dapat ditemui beberapa persamaan yang dapat digunakan untuk menganalisa aliran tersbut, antara lain : 1. Persamaan Kontinuitas Persamaan kontinuitas ini diperoleh dari Hukum Kelestarian Massa: ṁ1 = ṁ2 ......................................... (1) ρ1.A1.V1 = ρ2.A2.V2 ................................. (2) Untuk fluida inkompresibel : ρ1 = ρ2 ........................................... (3) A1.V1 = A2.V2 ..................................... (4)
III-7
Keterangan : ρ1 = Massa jenis fluida (kg/m3) A = Luas penampang (m2) V = Kecepatan aliran fluida (m/s2)
2. Persamaan Bernoulli Persamaan Bernaoulli ini merupakan salah satu penerapan dari Hukum Kelestarian Massa, dan pada prinsipnya adalah energi pada dua titik yang dianalisa harus sama. Untuk aliran steady dan fluida inkompresibel (energi di dalam pipa diabaikan) menggunakan persamaan : (
)
(
) ............................. (5)
Dimana : P = Tekanan (Pa)
γ = Berat Jenis Fluida (N/m3) V = Kecepatan Aliran Fluida (m/s) g
= Percepatan Gravitasi (m/s2)
z
= Ketinggian (m)
HL = Head Losses dari titik 1 ke titik 2 (m)
3.4
Parameter Perhitungan Head Losses di Dalam Pipa
3.4.1 Menghitung Kecepatan Aliran Fluida, V = ( ) Karena adanya perbedaan diameter pada setiap pipa pesat maka kecepatan aliran yang terjadi berbeda-beda sesuai dengan adanya perubahan diameter tersebut. Dibawah ini nilai kecepatan aliran air akibat beda diameter:
Q=
.......................................................... (6)
III-8
Maka : V=
.......................................................... (7)
Dimana : Q = Debit Air (m3/s) V = Kecepatan Aliran Fluida (m/s) A = Luas Penampang Pipa (m2)
3.4.2 Menghitung Bilangan Reynold (Reynold Number) Fungsi dari bilangan Reynold itu sendiri adalah untuk mengetahui jenis suatu aliran fluida yang ada di dalam pipa. Dibawah ini merupakan batasan nilai/harga bilangan Reynold untuk aliran internal flow dan disertai dengan jenis alirannya : Re < 2300 maka alirannya adalah laminar 2300 < Re > 4000 maka alirannya adalah transisi Re > 4000 maka alirannya adalah turbulen Adapun persamaan untuk mendapatkan bilangan Reynold itu sendiri adalah : ............................................ (8) Dimana : Re = Bilangan Reynold
ρ = Massa Jenis Fluida (kg/m3) V = Kecepatan Aliran Fluida (m/s) D = Diameter Pipa (m)
µ = Viskositas Dinamik (N.s/m2)
III-9
3.4.3 Mencari Nilai Darcy Friction Factor ( f ) Setelah melakukan perhitungan bilangan Reynold, maka dapat dicari harga Darcy Friction Factor (f), dengan cara menggunakan diagram Moody.
3.4.4 Mencari Nilai Head Losses pada Pipa Dalam perhitungan head losses ini perlu diperhatikan beberapa faktor, karena dalam perhitungan head losses ini akan mempengaruhi daya yang akan dihasilkan oleh turbin. Dibawah ini merupakan persamaan yang digunakan untuk menghitung head pada turbin : HT = Headstatic – Headlosses (m) ................................ (9) Keterangan : Head static merupakan tinggi air jatuh dengan satuan meter (m), yaitu dihitung dari permukaan air atas sampai permukaan air bawahnya. Head losses merupakan rugi-rugi energi yang diakibatkan dari sistem pipa-pipa yang terpasang dengan satuan meter (m).
Pada head losses ini terdapat dua jenis, yaitu head losses major dan head losses minor. Head losses itu sendiri merupakan penjumlahan dari head losses major dan head losses minor, seperti pada persamaan : Ht = HL Major + HL Minor ............................................. (10) Dimana : Ht
= Head Losses Total (m)
HL Major
= Head Losses Major (m)
HL Minor
= Head Losses Minor (m) Head Losses Major, yaitu rugi- rugi energi yang diakibatkan
dari gesekan fluida terhadap kekasaran permukaan bahan pipanya. Rumusan untuk menghitung Head Losses Major tersebut adalah :
III-10
HL.Major
.............................................. (11)
Dimana : HL.Major = Head Losses Major (m) f
= Koefisien gesekan
L
= Panjang pipa (m)
D
= Diameter pipa (m)
V
= Kecepatan rata-rata fluida (m/s)
g
= Percepatan gravitasi (m/s2) Head Losses Minor, yaitu rugi-rugi energi yang diakibatkan
karena terdapat belokan-belokan atau sambungan-sambungan pada sistem perpipaannya. Dengan persamaan untuk menghitung Head Losses Minor adalah : HL.Minor
............................................... (12) atau,
HL.Minor
......................................... (13)
Dimana ; HL.Minor = Head Losses Minor (m) K
= Nilai koefisien gesekan dari belokan atau sambungan
f
= Koefisien gesekan
Le
= Panjang ekivalen pipa (m)
D
= Diameter pipa (m)
V
= Kecepatan rata-rata fluida (m/s)
g
= Percepatan gravitasi (m/s2)
III-11
3.5
Data Spesifik Penstock 1 Data Pengamatan Ada data yang menjadi acuan dasar dalam melakukan perhitungan untuk mencari head losses pada pipa pesat (penstock) di PLTA Saguling, yaitu : Data teknis untuk sistem pemipaan yang gunanya sebagai bahan parameter menghitung head losses mayor dan minor Dalam menganalisis dan menghitung Head Losses Penstock 1 harus mendapatkan data-data yang dapat dimasukkan dalam proses perhitungan, yaitu : 1. Debit (Q) air yang mengalir pada Penstock 1 adalah 168 m3/s 2. Temperatur air 25o C 3. Temperatur lingkungan 29,5o C 4. Bahan Penstock 1 adalah HT60 5. Panjang (L1) Penstock 1 adalah 1868 m 6. Diameter (D1) Penstock 1 adalah 4,3 m 7. Elbow 490 sebanyak 3 buah 8. Elbow 33o sebanyak 2 buah 9. Elbow 3o sebanyak 1 buah 10. Elbow 5o sebanyak 1 buah 11. Elbow 4o sebanyak 1 buah 12. Elbow 13o sebanyak 1 buah 13. Elbow 15o sebanyak 1 buah 14. Tee join sebanyak 1 buah 15. Reducer sebanyak 2 buah
Gambar belokan belokan (Elbow), reducer, dan Tee Join dapat dilihat pada gambar 3.4 – 3.11.
III-12
Gambar 3.4 Elbow 490
Gambar 3.5 Elbow 300
Gambar 3.6 Elbow 30
Gambar 3.7 Elbow 50
III-13
Gambar 3.8 Elbow 40
Gambar 3.9 Elbow 130
Gambar 3.10 Elbow 150
Gambar 3.11 Pipa Penstock Menuju turbin
III-14
Sebelum melakukan perhitungan dari data yang telah didapat, maka dilakukan beberapa asumsi. Asumsi yang digunakan adalah : 1. Aliran yang terjadi adalah steady flow 2. Head Losses pada join diabaikan. 3. Head Losses elbow denagan derajat kecil diabaikan. 4. .Head Losses minor elbow koefisien gesekannya disamakan
3.6
Menghitung Parameter Head Losses pada Penstock 1 Untuk mencari nilai dari head losses maka dilakukan tahapan tahapan perhitungan tahapan tersebut adalah : 1.
Fluid Density ( ) Dari data pengamatan diketahui bahwa temperatur air adalah 25oc. maka dari besarnya temperatur air tesebut dapat dicari nilai Fluid Density ( ), dengan menggunakan tabel Tabel Density of Water . Tabel 3.1 Tabel Density of Water o
3
Temperature, t ( C)
Density , ρ (kg/m )
10
999,7
20
998,2
30
995,7
40
992.2
50
988,1
60
983,2
70
977,8
80
971,8
90
965,3
100
958,4
( Sumber http://www.engineeringtoolbox.com )
III-15
Gambar 3.12 Kurva Density of Water - Temperature Berdasarkan tabel dan kurva di atas maka diperoleh
air pada
temperatur 25o C adalah 996,9 kg/m3
2. Viskositas Dynamic (µ) Dari data pengamatan diketahui bahwa temperatur air adalah 25oC. maka dari besarnya temperatur air tersebut dapat dicari nilai viskositas dynamic-nya dari tabel Dynamic Viscocity of Water. Tabel 3.2 Dynamic Viscocity Of Water Temperature, t o ( C)
Dynamic, µ 2 -3 (Ns/m ) x 10
10
1,307
20
1,002
30
0,798
III-16
40
0,653
50
0,547
60
0,467
70
0,404
80
0,355
90
0,315
100
0,282
( Sumber http://www.engineeringtoolbox.com )
Viskositas Dynamic (µ) vs Temperature (t) 1.4 1.2 1 0.8
Viskositas Dynamic (µ)
0.6 0.4 0.2 0 10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Gambar 3.13 Kurva Viskositas Dinamic - Temperature Berdasarkan tabel dan kurva di atas maka diperoleh µ air pada temperatur 25o C adalah 0,9 x 10-3 Ns/m2 3. Kecepatan Aliran (V) Karena adanya perbedaan diameter apda pipa maka kecepatan aliran yang terjadi berbeda beda sesuai dengan perubahan diameter pipa tersebut. Untuk menghitung Kecepatan aliran fluida pada penstock 1 mengunakan persamaan 7.
III-17
v=
=
11,57
⁄
Jadi, kecepatan aliran fluida yang terjadi pada penstock 1 adalah 11,57
⁄
4. Reynold Number (Re) Dari hasil perhitungan kecepatan aliran maka didapatkan bilangan reynold untuk tiap beda kecepatan. Batasan nilai/harga bilangan reynold untuk aliran internal flow disertai dengan jenis alirannya : a. Re < 2300 maka alirannya adalah laminer b. 2300 < Re < 4000 maka alirannya adalah jenis transisi c. 4000 < Re maka alirannya adalah jenis turbulen
Untuk mencar Bilangan Reynold digunakan persamaan 8.
Re1 =
= 55129017.92 = 5,51 x 107
Jadi ,Bilangan Reynoldnya adalah 5,51 x 107, karena Bilangan Reynold lebih dari 4000 maka alirannya berjenis aliran turbulen.
5. Mencari Nilai Relative Roughness ( ) Diketahui bahan pipa adalah HT60 dengan nilai
= 0,15 mm
Penstock 1. Maka
= 0.000035
Jadi, Relative Roughness Penstock 1 adalah 0.000035. 6. Darcy Friction Factor (f) Dari perhitungan bilangan reynold tersebut maka dapat dicari harga Darcy Friction Factor, dengan cara menggunakan diagram moody. Di
III-18
bawah ini adalah hasil Darcy Friction Factor untuk setiap bilangan reynold dan nilai Relative Roughness yang telah didapatkan.
Gambar 3,14 Diagram Moody (sumber : www.drbratland.com/friction/index.html) Darcy Friction Factor (f) untuk Re pipa Penstock 1 adalah 0,0095, ini dilihat dari diagram moody di atas menunjukan aliran bersifat turbulen dan garis menunjukan ke skala 0,0095.
III-19
3.7
Menghitung Head Losses Penstock 1 1. Mencari Head Losses Major (HLmaj) Untuk mencari Head Losses Major yang terjadi pada Penstock 1 maka digunakan persamaan 11 HL.Major
2
.
No
L (m)
D (m)
g (m/s )
f
v (m/s)
Hlmaj (m)
1
71.232
4.3
9.81
0.0095
11.57451
1.074574459
2
53.424
4.3
9.81
0.0095
11.57451
0.805930844
3
118.72
4.3
9.81
0.0095
11.57451
1.790957432
4
421.395
4.3
9.81
0.0095
11.57451
6.356978665
5
532.253
4.3
9.81
0.0095
11.57451
8.029333441
6
318.847
4.3
9.81
0.0095
11.57451
4.809984875
7
233.577
4.3
9.81
0.0095
11.57451
3.523639354
8
32.615
4.3
9.81
0.0095
11.57451
0.49201547
HLma total
26.88341454
Dari hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan 11 didapat hasil hasil Head Losses Major yang tertera di tabel di atas. Jadi, Head Losses Major total yang terjadi pada Penstock 1 sebesar 26.88 m
III-20
2. Mencari Head Losses Minor (HLmin) a. HLmin reducer Untuk mencari Head Losses Minor reducer yang terjadi menggunakan persamaan 12.
k = 0,8 v = 11,57 m/s g = 9,81 m2/s
HLmin
= ∑( =
)
(
)
= 10.92 m b. HLmin elbow Untuk mencari Head Losses Minor belokan (elbow) yang terjadi menggunakan persamaan 13. HL.Minor No
Le
D
g (m/s2)
f
v (m/s)
HLmin el (m)
1
19.225
4.3
9.81
0.0095
11.57451
0.29001985
2
17.6233
4.3
9.81
0.0095
11.57451 0.265857312
3
14.588
4.3
9.81
0.0095
11.57451
0.220068118
4
32.919
4.3
9.81
0.0095
11.57451
0.49660148
5
35.1507
4.3
9.81
0.0095
11.57451
0.53026792
6
34.8665
4.3
9.81
0.0095
11.57451 0.525980604
7
32.1436
4.3
9.81
0.0095
11.57451 0.484904138
8
38.3867
4.3
9.81
0.0095
11.57451 0.579084785
III-21
9
25.9695
4.3
9.81
0.0095
11.57451 0.391764395
HLma total
3.784548603
Dari hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan ke 13 didapat hasil Head Losses Minor elbow yang tertera di tabel atas dengan Head Losses Minor elbow total sebesar 3.78 m.
c. HLmin Tee Join Untuk mencari Head Losses Minor belokan (elbow) yang terjadi menggunakan persamaan 13. 1. Le
= 8,192 m
2. f
= 0,0095
3. D
= 4,3 m
4. v
= 11,57 m/s
5. g
= 9,81 m2/s
HLmin T
= = = 0.12 m
d. HLmin Total Mencari Head Losses Minor total didapat dengan menjumlahkan semua Losses Minor yang terjadi. HLmin Tot
= HLmin Reducer + HLmin elbow total + HLmin Tee Join = 10.92 m + 3.78 m + 0.12 m = 14.88 m
Jadi, Head Losses Minor yang terjadi pada Penstock 1 sebesar 14.88 m.
III-22
3. Head Losses Total Untuk Mencari Head Losses Total yang terjadi pada Penstock 1 menggunakan persamaan 10 dengan menjumlahkan Head Losses Major total dengan Head Losses Minor total. HL
= HLmajor total + HLminor total = 26,88 m + 14,88 m = 41,76 m
Jadi, Head Losses Total yang terjadi di Penstock 1 sebesar 41,76 m
3.8
Menghitung Efisiensi Penstock 1 1. Menghitung Daya Hidrolis Air PH = Daya hidrolis air (watt) ρ
= Massa jenis air (kg/m3)
= 996,9 kg/m3
g
= Percepatan gravitasi (m/s2)
= 9,81 m2/s
Q
= Debit air yang masuk (m3/s)
= 168 m3/s
H
= Tinggi jatuh air (elevasi) (m)
= 590,05 m
PH = ρ x g x Q x H = 996,9 x 9,81 x 168 x 590,05 = 969435010 W = 969.43 MW Jadi, daya Hidrolisisnya sebesar 969,43 MW
2. Menghitung Daya Losses Penstock 1 PH = Daya hidrolis air (watt) ρ
= Massa jenis air (kg/m3)
= 996,9 kg/m3
g
= Percepatan gravitasi (m/s2)
= 9,81 m2/s
Q
= Debit air yang masuk (m3/s)
= 168 m3/s
HL = Head Loasses Penstock (m)
= 41,76 m
III-23
P L = ρ x g x Q x HL = 996,9 x 9,81 x 168 x 41,76 = 68610466 W = 68,61 MW Jadi, daya Losses Penstock 1 sebesar 68,61 MW 3. Menghitung Day Masuk Turbin (PT) PH = 969,43 MW PL = 68,61 MW PT = PH - P L = 969,43 MW – 68,61 MW = 900,82 MW Jadi, daya masuk turbin sebesar 900,82 MW
4. Menghitung Efisiensi Penstock (ɳp) PT =
watt
PH =
ɳp =
x 100%
=
x 100%
= 92.92 % Jadi efisiensi dari Penstock 1 sebesar 92,92%
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan Kesimpulan dari laporan Kerja Praktek ini adalah : 1.
Mendapatkan wawasan dan mengetahui lingkungan dunia kerja khususnya lingkungan dan kondisi kerja di Pembangkit Listrik Tenaga Air di PT. Indonesia Power UBP Saguling.
2.
Kerja Praktek Di PT. Indonesia Power UBP Saguling mendapatkan informasi tentang sistem proses maintenance yang dilakukan untuk setiap mesin-mesin yang dipergunakan untuk proses produksi listrik.
3.
Untuk analisis Head Losses, didapatkan nilai Head Losses Total yang terjadi pada penstock 1 adalah 41,76 m, hasil ini didapat dari hasil penjumlahan Head Losses Major Total sebesar 26,88 m dan Head Losses Minor Total sebesar 14,88 m.
4.
Efisiensi Penstock 1 adalah 92,92%, efisiensi ini didapat dari daya hidrolisis sebesar 969,43 MW yang dibagi oleh daya masuk turbin sebesar 900,82 MW.
4.2
Saran 1.
Perlu adanya peningkatan kualitas dan kuantitas mutu pendidikan bagi mahasiswa agar lebih siap menghadapi dunia kerja sebagai persiapan juga dalam Kerja Praktek.
2.
Memperpanjang waktu
pelaksanaan Kerja Praktek untuk
memberikan waktu kepada mahasiswa supaya lebih memahami dan mengenal dunia kerja secara lebih menyeluruh.
IV-1
DAFTAR PUSTAKA 1. Chicago Bridge and Iron Company, Agency of Ministry of Mines and Energy Government of the Republic of Indonesia Saguling Hydroelectric Power Project, Chicago, 1985 2. The New Japan Engineering Consultants INC, Saguling Plant Operation and Maintenance Manual for Generating Volume I, Osaka, 1985. 3. www.drbratland.com/friction/index.html 4. http://www.engineeringtoolbox.com
LAMPIRAN
