PEMBUATAN SIMULATOR SIRKULASI AIR PADA ALAT UJI TURBIN CROSSFLOW DAN PELTON
AIR CIRCULATION IN THE MANUFACTURE SIMULATOR TEST EQUIPMENT CROSS FLOW AND PELTON TURBINE
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan
Diploma III Program Studi Teknik Konversi Energi
Jurusan Teknik Konversi Energi
Oleh :
Donny Dwi Prayogo 091711011
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
i
LEMBAR PERSEMBAHAN
Yang Utama Dari Segalanya...
Sembah sujud serta syukur kepada Allah SWT. Taburan cinta dan kasih sayang-Mu telah
memberikanku kekuatan, membekaliku dengan ilmu serta memperkenalkanku dengan cinta. Atas
karunia serta kemudahan yang Engkau berikan akhirnya Tugas Akhir yang sederhana ini dapat
terselesaikan. Sholawat dan salam selalu terlimpahkan keharibaan Rasullah Muhammad SAW. Kupersembahkan karya sederhana ini kepada orang yang sangat kukasihi dan kusayangi.
Ibunda dan Ayahanda Tercinta
Sebagai tanda bakti, hormat, dan rasa terima kasih yang tiada terhingga kupersembahkan karya kecil ini kepada Ibu dan Ayah yang telah memberikan kasih sayang, segala dukungan, dan cinta kasih yang tiada terhingga yang tiada mungkin dapat kubalas hanya dengan selembar kertas yang bertuliskan kata cinta dan persembahan. Semoga ini menjadi langkah awal untuk membuat Ibu dan Ayah bahagia karna kusadar, selama ini belum bisa berbuat yang lebih. Untuk Ibu dan Ayah yang selalu membuatku termotivasi dan selalu menyirami kasih sayang, selalu mendoakanku, menasehatiku menjadi lebih baik, Terima Kasih Ibu.... Terima Kasih Ayah... My Brother’s Untuk kakak (Alm) dan adikku tiada yang paling mengharukan saat kumpul bersama kalian, walaupun sering bertengkar tapi hal itu selalu menjadi warna yang tak akan bisa tergantikan, terima kasih atas doa dan bantuan kalian selama ini, hanya karya kecil ini yang dapat aq persembahkan. Maaf belum bisa menjadi panutan seutuhnya, tapi aq akan selalu menjadi yang terbaik untuk kalian semua... Tugas kita bukanlah untuk berhasil. Tugas kita adalah untuk mencoba, karena di dalam mencoba disitulah kita menemukan dan belajar membangun kesempatan untuk berhasil (Mario Teguh)
”Plan your work, work your plan and Lead, don't follow"
ii
DONNY DWI PRAYOGO, A.Md.
BIODATA PENULIS
Nama
: Donny Dwi Prayogo
TTL
: Karawang, 22 Maret 1991
Agama
: Islam
Alamat
: Kp. Baru Bunisari No.27 RT/ RW 06/ 05 Desa Gadobangkong Kec. Ngamprah Kab. Bandung Barat 40552.
Email
:
[email protected]
Tel/Hp
: 08996116916
Pendidikan
:
2009 – 2012
Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Bandung.
2006 – 2009
SMK Taruna Mandiri, Cimahi.
2003 – 2006
SMP Negeri 1, Padalarang.
1997 – 2003
SD Negeri Gunung Bentang II, Padalarang.
Organisasi
:
2009 – 2010
Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Energi.
2006 – 2008
Anggota OSIS SMK Taruna Mandiri, Cimahi.
2003 – 2005
Anggota OSIS SMP Negeri 1, Padalarang.
2000 – 2002
Anggota Pramuka SD Negeri Gunung Bentang II, Padalarang.
iii
ABSTRAK sebuah sistem sirkulasi pada sebuah sistem instalasi membutuhkan peralatan Pembuatan
yang sesuai dengan sistem yang akan dibuat. Perlunya membuat rancangan yang tepat
agar sistem yang dibuat sesuai dengan yang diharapkan. Peralatan utama yang dibutuhkan adalah pompa jenis sentrifugal, manometer, dan watermeter yang saat ini sudah banyak dan mudah didapatkan dipasaran. Dalam sebuah sistem instalasi pemipaan tentu terdapat adanya rugi-rugi yang dapat menghambat kerja sistem. Pada pengujian ini
membahas tentang pengujian pengukuran debit dan kecepatan air yang digunakan untuk
memutar turbin air jenis crossflow dan pelton. Dari data yang didapat untuk debit dan kecepatan air maksimal diperoleh pada ketinggian 8,5 mka dengan besar debit 0,000363 m3/s dan kecepatan air 0,000717 m/s. Putaran turbin yang dihasilkan untuk turbin crossflow adalah 331,2 rpm dan putaran turbin pelton adalah 804,2 rpm. Kata Kunci : Sistem sirkulasi, debit, kecepatan
iv
ABSTRACT Making a circulation system in a system requires the installation of equipment in accordance with a system that will be created. The need to make the right design for the
system are made as expected. The main equipment is a pump type centrifugal need, manometer, and watermeter which are now widely and easily available in the market. In a system of piping installation surely there is a loss that could hamper the system works. In the testing is about testing the water velocity and discharge measurements are used to turn turbines and Pelton water crossflow type. From the data obtained for the discharge and
maximum water velocity is obtained at a height of 8.5 mka with debit 0.000363 m3 / s and velocity of water 0.000717 m / s. The resulting spin turbines for crossflow turbine is 331.2 rpm and rotation Pelton turbine is 804.2 rpm. Keywords: circulation systems, flow, speed
v
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas Rahmat, Hidayah dan
Inayah Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul " PEMBUATAN SIMULATOR SIRKULASI AIR PADA ALAT UJI TURBIN CROSSFLOW DAN PELTON".
Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang wajib dibuat oleh mahasiswa Politeknik Negeri Bandung sebagai syarat kelulusan Program Diploma III Jurusan Teknik
Konversi Energi, Politeknik Negeri Bandung.
Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis menyadari atas segala kekurangan yang ada mengingat keterbatasan pengetahuan dan pengalaman yang dimiliki penulis. Oleh
karena itu, dengan lapang hati penulis bersedia menerima segala kritikan dan saran yang membangun untuk kemajuan dimasa yang akan datang.
Bandung, Juli 2012
Penulis
vi
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas Rahmat, Hidayah dan Inayah Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Dalam penyusunan tugas akhir
ini, tidak sedikit bantuan dan dorongan yang penulis terima. Untuk itu penulis ingin
menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah
membantu sehingga terselesaikannya tugas akhir ini. Ucapan terima kasih penulis
sampaikan kepada :
1.
Bapak Aceng Daud, M.Eng, selaku Ketua Jurusan Teknik Konversi Energi.
2.
Bapak Ir. S.P. Mursid, M.Sc, selaku pembimbing yang dengan ikhlas dan sabar
membimbing dan mensuport penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Segenap Dosen Teknik Konversi Energi POLBAN yang telah memberikan ilmu dan bimbingan kepada penulis selama masa perkuliahan. 4.
Para teknisi Laboratorium Teknik Konversi Energi POLBAN.
5.
Ibu dan Ayah tercinta yang selalu memberikan do'a dan dukungan baik materil maupun spiritual. Berkat kasih sayang dan do'anya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
6. Kakakku tersayang Mas Doddy Suprayogi (alm) dan adikku tersayang Dorry Septian Tri Prayoga yang selalu memberikan do'a, semangat dan motivasi. 7.
Partner satu bimbingan M.Galih Maulana, Imam R.H, dan Andri Faizal.
8.
Partner Wirus PT. Fire Fly Green Energy, Hesti Lestari (Bebong) dan Mariza Fitri.
9. Teman-teman seperjuangan tingkat 3 angkatan 2009 Teknik Konversi Energi, Jalinan Kasih (JK) dan Utilitas Yeah (Util). "We Are The Best". 10. Serta semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Semoga Allah SWT membalas atas segala kebaikan yang telah mereka berikan kepada penulis, baik berupa bimbingan ataupun hal lainnya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat. Bandung, Juli 2012
vii
Penulis
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ...........................................................................................
i
LEMBAR PERSEMBAHAN ........................................................................................
ii
BIODATA PENULIS ....................................................................................................
iii
ABSTRAK ....................................................................................................................
iv
ABSTRACT ..................................................................................................................
v
KATA PENGANTAR ...................................................................................................
vi
UCAPAN TERIMA KASIH .........................................................................................
vii
DAFTAR ISI .................................................................................................................
viii
DAFTAR TABEL .........................................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................................
xi
PENDAHULUAN .........................................................................................
1
1.1 Latar Belakang ..........................................................................................
1
1.2 Tujuan .......................................................................................................
2
1.2.1 Tujuan Umum ..................................................................................
2
1.2.2 Tujuan Khusus .................................................................................
2
1.3 Rumusan Masalah ....................................................................................
2
1.4 Batasan Masalah .......................................................................................
2
1.5 Metodologi ...............................................................................................
2
1.6 Sistematika Penulisan ...............................................................................
3
LANDASAN TEORI ....................................................................................
4
2.1 Sistem Perpipaan .....................................................................................
4
2.2 Valve / Katup ...........................................................................................
4
2.2.1 Globe Valve ....................................................................................
5
2.2.2 Gate Valve ......................................................................................
5
2.2.3 Ball Valve .......................................................................................
6
2.2.4 Elbow ..............................................................................................
7
2.2.5 Percabangan (Tee) ..........................................................................
8
2.3 Head Loss ...............................................................................................
8
BAB I
BAB II
viii
2.3.1 Head Loss Mayor (Hl) ....................................................................
9
2.3.2 Head Loss Minor (Hlm) ..................................................................
10
2.3.3 Pengecilan (Sudden Contraction) ..................................................
11
2.4 Pompa ....................................................................................................
12
2.4.1 Pemilihan Pompa Sentrifugal .......................................................
12
2.4.2 Head Pompa ..................................................................................
13
2.4.3 Daya Poros (Input) .......................................................................
15
2.4.4 Daya Hidrolik (Output) ................................................................
16
2.4.5 Efisiensi ........................................................................................
16
2.4.6 Torsi ..............................................................................................
17
2.4.7 Kurva Karakteristik Pompa Sentrifugal .......................................
18
2.5 Metoda Pengujian Pompa (Metoda Pencekikan) ...................................
19
PEMBUATAN SIMULATOR SIRKULASI AIR ...................................
21
3.1 Sistem Simulator Sirkulasi Air ...............................................................
21
3.2 Peralatan Yang Dibutuhkan ....................................................................
17
3.2.1 Peralatan Utama ............................................................................
17
3.2.2 Peralatan Pendukung .....................................................................
26
3.3 Langkah Pengujian ................................................................................
26
PENGUJIAN DAN ANALISA DATA .....................................................
28
4.1 Metoda Pengujian ..................................................................................
28
4.2 Data Pengujian .......................................................................................
28
4.3 Data Perhitungan ...................................................................................
29
4.4 Hubungan Antara Putaran Turbin Dengan Debit ..................................
34
4.5 Hubungan Antara Head Total Pompa Dengan Debit ............................
35
4.6 Hubungan Antara Daya Input Pompa Dengan Debit ............................
36
4.7 Hubungan Antara Efisiensi Pompa Dengan Debit ................................
37
PENUTUP ...................................................................................................
38
5.1 Kesimpulan ............................................................................................
38
5.2 Saran ......................................................................................................
38
BAB III
BAB IV
BAB V
ix
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................
39
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Nilai K untuk sambungan flange ...................................................................
10
Tabel 4.1 Data Pengujian................................................................................................
28
Tabel 4.2 Data Perhitungan rugi-rugi pada instalasi ......................................................
29
Tabel 4.3 Data Perhitungan karakteristik pompa ..........................................................
30
x
DAFTAR GAMBAR Globe valve ................................................................................................. Gambar 2.1
5
Gambar 2.2 Gate valve ...................................................................................................
6
Gambar 2.3 Ball valve ....................................................................................................
6
Gambar 2.4 Elbow 900 ...................................................................................................
7
Gambar 2.5 Flange elbow 900 ........................................................................................
7
Thread elbow 900 ........................................................................................ Gambar 2.6
7
Gambar 2.7 Flange tee ....................................................................................................
8
Gambar 2.8 Thread tee ...................................................................................................
8
Gambar 2.9 Diagram moody .........................................................................................
9
Gambar 2.10 Sudden contraction ..................................................................................
11
Gambar 2.11 Bagian-bagian pompa sentrifugal .............................................................
13
Gambar 2.12 Head fluida disuatu titik tertentu dalam aliran pipa..................................
14
Gambar 2.13 Instalasi head pompa ................................................................................
14
Gambar 2.14 Diagram aliran sebuah energi pada pompa ...............................................
16
Gambar 2.15 Kurva karakteristik pompa sentrifugal .....................................................
18
Gambar 2.16 Instalasi pengujian metoda pencekikan ....................................................
19
Gambar 3.1 Sistem simulator sirkulasi air .....................................................................
20
Gambar 3.2 Pompa sentrifugal .......................................................................................
21
Gambar 3.3 PVC, valve, tee, dan elbow .........................................................................
22
Gambar 3.4 Watt meter ..................................................................................................
23
Gambar 3.5 Reservoir .....................................................................................................
23
Gambar 3.6 Manometer gauge pressure .........................................................................
24
Gambar 3.7 Manometer vacum pressure ........................................................................
24
Gambar 3.8 Tachometer digital .....................................................................................
25
Gambar 3.9 Dinamometer .............................................................................................
25
Gambar 3.10 Simulator sirkulasi air ..............................................................................
27
Gambar 4.1 Grafik putaran turbin terhadap debit .........................................................
34
Gambar 4.2 Grafik head total sebagai fungsi debit ........................................................
35
Gambar 4.3 Grafik daya input pompa sebagai fungsi debit ...........................................
36
Gambar 4.4 Grafik efisiensi sebagai fungsi debit ..........................................................
37 xi
DAFTAR PUSTAKA
A.J. Stepanoff. 1940 ”Pumping Viscous Oils with Centrifugal Pumps,” Oil and Gas
Journal. A.R Holowenko, John Wiley & Son 1955." Dynamics of Machinery". Austine H.Church, Zulkifli Harahap. 1944 “Pompa dan Blower Sentrifugal,” Erlangga. Copper, Paul, 1999. ”Centrifugal Pump Handbook".New York.
Ferdinand P. Beer, E. Russell Jonston. 1987 ."Mechanics for Engineers", Mc. Graw-Hill.
J.Lichtenstein, 1927.”A Method of Analyzing the Performance of Centrifugal Pump”
A.S.M.E. Maridjo. 1995. Petunjuk Praktikum Mesin Konversi. Bandung : Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik. M.D. Aisenstein. “Characteristics of Performance of Centrifugal Pumps when Pumping Oil,” Gouls Pumps, Inc., Buletin 126. R.L. Daugherty. 1926 “A Further Investigation of the Performance of Centrifugal Pumps when Pumping Oil,” Goulds Pumps, Inc. Buletin 130. Sularso, Haruo Tahara. 2000. " Pompa & Kompresor" PT. Pradnya Paramita. Jakarta.
39
