Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

36
PROYEK DISAIN TEAM I UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG FAKULTAS TEKNIK - JURUSAN TEKNIK MESIN PERANCANGAN TURBIN AIR TURBIN AIR TIPE PROPELLER POROS HORISONTAL FORZA TANGGAL SELESAI <MOCH. RIZKY FEBRIAN> /201010120311137 <WITRIANTO> /201010120311132 <ALFADIN RIZKI FIRDAUS> /201010120311131 Disusun untuk memenuhi syarat lulus matakuliah Proyek Disain Team I dan sebagai persyaratan untuk mengikuti matakuliah Proyek Disan Tim II di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang

description

PLTMH Propeller

Transcript of Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

Page 1: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

PROYEK DISAIN TEAM I UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

FAKULTAS TEKNIK - JURUSAN TEKNIK MESIN

PERANCANGAN TURBIN AIR

TURBIN AIR TIPE PROPELLER POROS HORISONTAL

FORZA

TANGGAL SELESAI

<MOCH. RIZKY FEBRIAN> /201010120311137

<WITRIANTO> /201010120311132

<ALFADIN RIZKI FIRDAUS> /201010120311131

Disusun untuk memenuhi syarat lulus matakuliah Proyek Disain Team I dan sebagai persyaratan untuk mengikuti matakuliah Proyek Disan Tim II di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Malang

Page 2: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

PENGESAHAN

Nama TIM : Forza

PERANCANGAN : Turbin Air

JUDUL DISAIN :

No Nama NIM Telp/HP/email1 Moch. Rizky Febrian 2010101203111372 Witrianto 2010101203111323 Alfadin Rizki Firdaus 201010120311131

e-mail: [email protected]

RINGKASAN SPESIFIKASI DISAIN

Telah diperiksa dan disyahkan pada tanggal, 10 Juni 2013

Pembimbing

Sudarman, Ir. MTNIDN: 07115106001

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 2

Page 3: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

0.0

+15.0

+16.0

+26.0+24.0

+12.0

POT A-A

A A

SUNGAI BESAR

Q = 1800 l/s

Q = 1200 l/s

Saluran irigasi memerlukan debit Q = 1200 l/s, sedangkan dari hulu dapat ditingkatkan debitnya hingga 1800 l/s

DENAH LOKASI

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 3

Page 4: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Illaahi Robbi, Zat Yang Maha Indah dengan segala keindahan-Nya,

zat yang Maha Pengasih dengan segala kasih sayang-Nya, yang terlepas dari segala sifat lemah

semua makhluk-Nya sehingga Tugas Proyek Disain Tim 1 dapat kami selesaikan tepat waktu.

Shalawat serta salam semoga senantiasa dilimpahkan kepada Nabi Muhammad SAW, sebagai

pembawa risalah Allah terakhir dan penyempurna seluruh risalah-Nya.

Akhirnya dengan segala kerendahan hati izinkanlah penulis untuk menyampaikan terima

kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada semua pihak yang telah berjasa

memberikan motivasi dalam rangka menyelesaikan laporan ini.

Untuk itu pemulis mengucapkan terima kasihkepada :

1. Bapak Ir. Sudarman, MT yang telah memberikan bimbingan

2. Orang tua yang telah memberi motivasi sehingga dapat terselesaikan

Proyek disain ini bertujuan untuk memberikan suatu gambaran kepada masyarakat akan

teknologi pembangkit listrik tenaga mikro hidro (PLTMH), untuk memenuhi tugas mata kuliah.

Untuk mengimplementasikan proyek disain ini akan dilakukan melalui pembuatan model

pembangkit listrik yang dibuat berdasarkan gambar disain.

Akhir kata, penulis menyadari masih terdapat kekurangan dalam laporan ini, untuk itu

saran dan kritik yang sifatnya membangun sangat kami harapkan agar kedepannya dapat

diperbaiki.

Malang, 3 Juli 2013

Penyusun

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 4

Page 5: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

DAFTAR ISI

isiPENGESAHAN.............................................................................................................................................................................. 2

KATA PENGANTAR....................................................................................................................................................................4

DAFTAR ISI................................................................................................................................................................................... 5

BAB I IDENTIFIKASI POTENSI.............................................................................................................................................6

BAB II DESAIN BANGUNAN UTAMA..................................................................................................................................9

2.1. Perhitungan Kasar Potensi Energy Air Dan Listrik.................................................................................9

BAB III DESAIN TURBIN.......................................................................................................................................................15

BAB IV GAMBAR DETAIL..................................................................................................................................................... 25

DAFTAR PUSTAKA..................................................................................................................................................................26

LAMPIRAN-LAMPIRAN.........................................................................................................................................................27

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 5

Page 6: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

BAB I IDENTIFIKASI POTENSI

2.1. Umum

Pembangkit listrik adalah bagian dari alat yang dipakai untuk memproduksi dan

membangkitkan tenaga listrik dari berbagai sumber tenaga, seperti PLTU, PLTN, PLTA,

dan lain-lain.

Bagian utama dari pembangkit listrik adalah generator, yakni mesin berputar yang

mengubah energi mekanis menjadi energi listrik dengan menggunakan prinsip medan

magnet dan penghantar listrik. Mesin generator ini diaktifkan dengan menggunakan berbagai

sumber energi yang sangat bemanfaat dalam suatu pembangkit listrik. Indonesia mungkin

semasa jaman penjajahan masih belum membutuhkan listrik. Tetapi waktu terus berjalan

teknologi ikut beerkembang kebutuhan akan energi istrik meningkat sejalan dengan

perkembangan teknologi. Dari yang awalnya masyarakat desa mendengarkan radio

berkumpul pada suatu kantor kelurahan sesuai dengan berjalannya waktu kini semua telah

mempunyai radio sendiri,dari yang awalnya nonton tv di saturumah tetangga kini sesuai

perkembangan teknologi yang semakin murah maka di setiap rumah hamper semuanya

memiliki TV. PLN adalah lembaga yang dibentuk pemerintah yang bertugas untuk

mensuplai kebutuhan listrik diIndonesia. Kini tahun 2013 sering sekali terjadi pemadaman

listrik yang dilakukan oleh PLN untuk menanggulani permasalahan krisis listrik. Ini terjadi

karena produksi pasokan listrik sudah tidak lagi dapat memenuhi kebutuhan listrik di

Indonesia yang masyarakatya konsumtif akan listrik dikarenakan laju perkembangan

teknologi yang sangat pesat.

2.2. Pemanfaatan Sumber Daya Air

Sumber daya alam nonhayati ialah sumber daya alam yang dapat diusahakan kembali

keberadaannya dan dapat dimanfaatkan secara terus-menerus, contohnya: air, angin, sinar

matahari, dan hasil tambang. (2)

Sumber daya air adalah sumber daya berupa air yang berguna atau potensial bagi

manusia. Kegunaan air meliputi penggunaan di bidang pertanian, industri, rumah tangga,

rekreasi, dan aktivitas lingkungan. Sangat jelas terlihat bahwa seluruh manusia

membutuhkan air tawar.

97% air di bumi adalah air asin, dan hanya 3% berupa air tawar yang lebih dari 2 per tiga

bagiannya berada dalam bentuk es di glasier dan es kutub. Air tawar yang tidak membeku

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 6

Page 7: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

dapat ditemukan terutama di dalam tanah berupa air tanah, dan hanya sebagian kecil berada

di atas permukaan tanah dan di udara.

Air tawar adalah sumber daya terbarukan, meski suplai air bersih terus berkurang.

Permintaan air telah melebihi suplai di beberapa bagian di dunia dan populasi dunia terus

meningkat yang mengakibatkan peningkatan permintaan terhadap air bersih. Perhatian

terhadap kepentingan global dalam mempertahankan air untuk pelayanan ekosistem telah

bermunculan, terutama sejak dunia telah kehilangan lebih dari setengah lahan basah

bersama dengan nilai pelayanan ekosistemnya. Ekosistem air tawar yang tinggi

biodiversitasnya saat ini terus berkurang lebih cepat dibandingkan dengan ekosistem laut

ataupun darat.

(http://id.wikipedia.org/wiki/Sumber_daya_air#Penggunaan_air_tawar)

Di Indonesia terdapat banyak sekali potensi air yang masih belum dimanfaatkan. Seperti

sungai-sungai besar maupun kecil yang terdapat di berbagai daerah. Hal ini merupakan

peluang yang bagus untuk pengembangan energi listrik di daerah khususnya daerah yang

belum terjangkau energi listrik. Pengembangan dapat dilakukan dalam bentuk mikrohidro

ataupun pikohidro yang biayanya relatif kecil.

(http://konversi.wordpress.com/2010/05/01/sekilas-mengenai-pembangkit-listrik-tenaga-air-

plta/)

2.3. Pembangkitan Tenaga Air

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah pembangkit yang mengandalkan energi

potensial dan kinetik dari air untuk menghasilkan energi listrik. Energi listrik yang

dibangkitkan ini biasa disebut sebagai hidroelektrik.

Sistem tenaga air mengubah energi dari air yang mengalir menjadi energi mekanik dan

kemudian dirubah menjadi energi listrik. Air yang mengalir melalui kincir air atau turbin

dimana air akan menabrak sudu-sudu yang menyebabkan kincir air atau turbin berputar.

Ketika dibutuhkan untuk membangkitkan energi listrik, perputaran turbin menyebabkan

perputaran poros pada generator. Energi yang di bangkitkan dapat digunakan secara

langsung atau disimpan dalam baterai.

( http://id.wikipedia.org/wiki/Pembangkit_listrik_tenaga_air)

Pembangkit listrik yang ramah lingkungan serta tidak menimbulkan pencemaran udara

mulai banyak digunakan, salah satu contoh dengan memanfaatkan aliran sungai sebagai

sumber energi utamanya. PLTMH (Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro) merupakan

instalasi pembangkit yang menggunakan energi air. PLTMH berbeda dengan PLTA yang

banyak digunakan saat ini, yang membedakan ialah dari daya yang dihasilkan. PLTMH

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 7

Page 8: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

menghasilkan daya hanya dalam Kilo Watt (KW) sedangkan PLTA menghasilkan daya

mencapai Mega Watt (MW).

(http://library.gunadarma.ac.id)

Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber daya (resources) penghasil listrik

adalah memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu dari instalasi(pemasangan).

Semakin besar kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari instalasi maka semakin besar

energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Pembangunan PLTA

berskala besar membutuhkan biaya awal yang besar sementara biaya operasinya sangat

kecil. Hal ini berbeda dengan pembangkit listrik berbahan bakar fosil seperti batu bara dan

diesel.

( Abdul Wahid, Muh.,”Perbandingan Biaya Pembangkitan Pembangkit Listrik di

Indonesia”.)

Pembangkitan listrik tenaga air (PLTA) memiliki ketergantungan pada jumlah air yang

tersedia. Sebab debit air inilah yang menentukan pergerakan kincir yang menghasilkan

energi listrik yang dinikmati masyarakat. Jika debit air cukup banyak, maka energi yang

diciptakan / dihasilkan listrik juga besar. Demikian pula sebaliknya jika debit air berkurang

atau surut, maka berakibat pasokan listrik ke masyarakat juga berkurang atau terbatas.

Dampaknya masyarakat sering mengalami pemadaaman demi menjaga pasokan listrik,

maka perncanaan awal pembangkitan ini sangat penting.

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 8

Page 9: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

BAB II DESAIN BANGUNAN UTAMA

2.1. Perhitungan Kasar Potensi Energy Air Dan Listrik

Potensi Air dari diagram debit rata-rata tahunan maka kami menetapkan debit air yang dapat dipergunakan dan dipercayai yaitu sebesar 1200 l/s atau 1.2 m/s3, karena kesetabilan debit air untuk jangka 1 tahun lebih stabil dan pasti, tidak kekurangan air.

Rumus perhitungan daya yang dihasilkan:

(Patty, 1995: 62)

dimana:

P= daya(W)

q =debit (m3/s)

H = selisih ketinggian (m)

rair = massa jenis air

P=r air × g ×Q × H

¿1000 ×9,81 × 0,6× 8

= 47088 W = 47,088KW

Untuk memperkirakan daya yang hilang dari efisiensi 100 % kita ambil 50 %.

Jadi P=47,0882

=23,544 KW

Perkiraanbiayabeban listrik yang diperuntukkan oleh konsumen dibuat 900 Watt per rumah

Daya pertahun = 23,544 KW x 24 jam x 365 hari = 206245,44 KWh/tahun

Daya perumah pertahun = 0,9KW x 24 jam x 365 hari = 7884 kWh/tahun

Berati PLTA yang dikerjakan dapat digunakan adalah

¿ daya per tahundaya perrumah

=206245,447884

=26,16 = 26 rumah

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 9

Page 10: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

2.2. Pemilihan Jenis Turbin Air

Pemilihan jenis turbin berdasarkan tinggi jatuh efektif dan jumlah debit :

Head yang rendah (h<40 m) tetapi debit air besar, maka turbin Kaplan atau Propeller cocok digunakan pada kondisi ini.

Head yang sedang (30<h<200 m) dan debit relatif cukup, maka digunakan turbin Francis atau Cross Flow.

Head yang tinggi (h>200 m) dan debit sedang, maka digunakan turbin Pelton

Pada saat merencanakan jenis turbin,factor yang paling menentukan adalah besar debit dan beda tinggi yang tersedia. Dengan debit andalan sebesar 1,2 m3/dt dan tinggi jatuh efektif 26 meter. Maka jenis turbin yang digunakan adalah cross flow yang memiliki spesifikasi dengan tinggi jatuh efektif 5 – 100 m dan debit 0,2 – 2000 m3/dt.

Konsep Desain Bangunan (site plan)

Bak Pelimpah

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 10

Page 11: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

15

8

5

Bak Pelimpah

2.3. Penstock Dan Kelengkapannya2.3.1. Perencanaan pipa pesat (penstock)

Penggunaan pipa pesat dalam perencanaan mikrohidro selain untuk mengarahkan debit air menuju turbin, juga untuk menjaga besarnya debit yang mengalir. Ada beberapa besaran yang harus dicari untuk memastikan agar pipa pesat dapat bekerja secara optimal.

2.3.2. Desain Aliran Air

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 11

Page 12: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

a. Perencanaan Diameter Pipa Pesat

\

dimana:

= kecepatan aliran (m3/s)

g = grafitasi(m2/s)

H = head (m)

dimana:

D = diameter pipa pesat

Q = debit andalan (m3/dt)

= material

H = head (m)

m = 700 mm

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 12

Page 13: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

b. Perencanaan Tebal Pipa Pesat

Tebal plat pipa pesat

Dimana :

tp = Tebal plat (mm)

H = Tinggi terjun desain (m)

P = Tekanan air dalam pipa pesat (kg/cm2)

= 0,1*Hdyn=0,1*(1,2*12)= 1,44(kg/cm2)

Hdyn = 1,2*H (m)

σ = Tegangan ijin plat (kg/cm2)=16*106(kg/m2) = 160 (kg/cm2)

η = Efisiensi sambungan las (0,9 untuk pengelasan dengan inspeksi x-ray

dan 0,8 untuk pengelasan biasa )

ε = Korosi plat yang diijinkan (1-3 mm)

c. Perencanaan Posisi Pengambilan

Viskositas kinematik air pada suhu normal (27oC)

v= 8,7x10-7= 0,0000061 m2/s

Bilangan reynold :ℜ=dVv

= 0,66 x11,720,0000061

= 1268065,6

Dimana:

Re = Bilangan Reynold

d = Diameter dalam pipa (m)

V = Kecepatan aliran dalam pipa (m3/s)

v = Viskositas kinematik fluida (m2/s)

Faktor gesekan : f=64ℜ = 64

1268065,6=0,0000505

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 13

Page 14: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

Hlosses = fLd

xV 2

2 g=¿0,0000505

16,50,66

x11,722

2.9,81=¿0,009 m

Hbruto adalah = 8 meter

Hlosses = 10% x Hbruto

= 10% x 8

= 0,8 meter

Sehingga didapat tinggi jatuh efektif sebesar

Heff = Hbruto - Hlosses

= 8 - 0,8 = 7,2 meter

2.4. Rumah Pembangkit Dan Tailrace

2.10.1 Bangunan rumah pembangkit

Bangunan rumah pembangkit direncanakan berupa bangunan permanen dengan ukuran panjang x lebar x tinggi = 3 m x 3 m x 4 m; memakai atap seng gelombang, pondasi batu kali, dinding batu bata, pintu tripleks, dan lantai beton rabat diaci.

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 14

Page 15: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 15

Page 16: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

BAB III DESAIN TURBIN

3.1. Desain Runner dan Guide Vane

Jenis turbin yang kita pakai disini adalah turbin kaplan.

Jenis turbin Putaran nominal (N)

Semi kaplan, single regulator 75-100

Kaplan, doubleregulated 75-150

Small-medium kaplan 250-700

Francis (medium & high

head)500-1500

Francis(low head) 250-500

Pelton 500-1500

Crossflow 100-1000

Turgo 600-1000

Ns=N √PH 5 /4

Ns=600 x √23,547,25 /4

Ns = 600 x 4,8511,8

Ns = 246,61 Rpm

Menghitung diameter luar runner

D= (66,76+0,136 . Ns ) √ HeffN

D= (66,76+0,136 .246,61 ) √7,2600

D = 100,3 x 0,004

D= 0,4012 m =401,2 mm

(ITS non degree-13237.pdf)

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 16

Page 17: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

Menghitung tinggi guide vane (B)Q = V * A0,6 m3/s=√2g h .A

A=0,6

√2 g h =

0.6

√2.9,81 .8 = 0,047 m = 47 mm

Menghitung diameter hub (d)d hD

= 0,5

d h = 0,5*D= 0,5*0,4851= 0,24255 m = 242,55 mm

Segitiga Kecepatan Pada Runner dan Guide Vane

Menghitung jari-jari potongan ke-1

R1 = [ D−rX ]

= [ 0 , 4851−0,242551 ]

= 0,24255 m = 242,55 mm

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 17

Page 18: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

Menghitung kecepatan sudut

ω = N∗2∗π

60

= 600∗2∗3,14

60

= 62,8 ≈ 62 m/dt

Menghitung kecepatan kelilingU1 = ω*R1

= 62*0,24255

= 15,038 ≈ 15 m/dt

Menghitung kecepatan keliling spesifik

u1 =U 1

√2∗g∗H eff

= 15

√2∗9,81∗7,2

= 1,26 m/dt

Menghitung kecepatan meridian

Cm = Q

π∗( D−r )

= 0.6

3,14∗(0 , 4851−0,24255)

= 0,78 m/dt

Menghitung kecepatan meridian spesifik

cm = Q

π∗( D2−r2 )

= 0.6

3,14∗(0,48512−0,242552)

= 1,08 m/dt

Menghitung kecepatan indikatif spesifik

Ci2 = ηh+C22

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 18

Page 19: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

= 0,108+(2,792)

= 7,89 m/dt

Penentuan profil potongan blade

Dari gambar segitiga kecepatan potongan ke-1 didapat data sebagai berikut :

N R₁ (m)

u₁=u₂

(m/dt)

Cm

(m/dt)

Cm

(m/

dt

ω

(m/

dt)

60

0

0,2425

51,26 0,78 1,08 62

Menentukan sudut bilah

β = (90 -β⁰ ͚)+α͚⁰= (90-25)+35= 100⁰

Menghitung panjang chord

l = 2∗π∗R1

(ω+1 )∗sinβ

= 2∗3,14∗0,24255(62+1 )∗sin 100

= 0,024 m = 24 mmMenghitung jarak antar blade

t’ = 2∗π∗R1

ω

= 2∗3,14∗0,24255

62= 0,024 m =24 mm

Perancangan guide vane

Data awal yang digunakan untuk merancang guide vane antara lain :

- Putaran spesifik (Ns) = 246,61rpm

- Diameter runner (D) = 0,36 m = 360 mm

- Debit (Q) = 0.6 m/dt

- Head efisiesi (Heff) = 7,2 m

- Tinggi guide vane (B) = 47 mm

- Menentukan jumlah blade guide vane

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 19

Page 20: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

ZGV = ( 14∗√1000∗D+4)

= ( 14∗√1000∗0,36+4 )

= 4,76 ≈ 5

Menghitung diameter inlet guide vane

F1 = (1,45+72,17

N s)∗D

= (1,45+ 72,17246,61 )∗0,36

= 0.6 m

Menghitung diameter outlet guide vane

G1 = (1,29+41,63

N s)∗D

= (1,29+ 41,63246,61 )∗0,36

= 0.52 m

Menghitung jarak antara guide vane pada sisi inlet guide vane

t’inlet = π∗F1

ZGV

= π∗0.6

5

= 0,37

Menghitung jarak antara guide vane pada sisi outlet guide vane

t’outlet =

π∗G1

ZGV

= π∗0.53

5

= 0,33

Menghitung kecepatan keliling runner pada diameter terluar

U = 2∗π∗N

60∗R

= 2∗π∗600

60∗0,18

= 11,3 m/dt

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 20

Page 21: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

Dinyatakan dalam kecepatan spesifik

u = u

√2∗g∗H eff

= 11,3

√2∗9,81∗7,2

= 0,95 m/dt

Menghitung kecepatan tangential inlet runner

Cu =ηt∗g∗H eff

u

= 0,5∗9,81∗7,2

0,95

= 37,17 m/dt

Menghitung kecepatan tangential outlet guide vane

Cuo = Cu∗D

G1

= 37,17∗0,36

0.52

= 25,73 m/dt

Menghitung kecepatan tangential inlet guide vane

Cui = Cu∗D

F1

= 37,17∗0,36

0,6

= 22,3 m/dt

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 21

Page 22: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

Menghitung kecepatan meridional inlet

Cmi =Q

π∗F1∗B

= 0.6

π∗0.6∗0,047

= 6,77 m/dt

Menghitung kecepatan meridional outletlet

Cmo = Q

π∗G1∗B

= 0,6

π∗0.52∗0 ,047

= 7,81 m/dt

Menghitung sudut inlet guide vane

αi = tan−1( Cui

Cmi)

= tan−1( 22,36,77 )

= 73,1°

Menghitung sudut outlet guide vane

αi = tan−1( Cuo

Cmo)

= tan−1( 25,737,81 )

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 22

Page 23: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

= 73,1°

3.2. Poros Utama

Sebagaimana yang telah dijelaskan di atas bahwa poros turbin berfungsi untuk

memindahkan daya dari putaran turbin. Beban yang diterima oleh poros turbin antara lain

beban puntir, sehingga dengan adanya beban ini maka akan terjadi tegangan puntir sebagai

akibat dari adanya momen puntir(Sularso, 1994 1 Momen puntir pada turbin dapat

dinyatakan dengan persamaan :

Mp =

Pw

Dimana :

Mp = Momen puntir (N.mm)

P = Daya yang ditransmisikan (Hp)

w = Kecepatan sudut (Hp)

N = Kecepatan putaran turbin (Hp)

w = 2*π*N

= 2*π*600

= 3768 Hp

Mp = 55,263768

= 0,01466 kNm/s

4. (Stolk,1993 :170)

Tegangan puntir dapat dinyatakan dengan persamaan :

τ a=σ b

Sf 1 Sf 2

Dimana :

τ a = Tegangan izin poros (N/mm2)

σ b = Tegangan tarik bahan poros (N/mm2)

= Poros dibuat dari baja C-45 dengan ultimate tensile stress

7000 kg/cm2

Sf1 = Faktor kelelahan puntir

Sf2 = Faktor keamanan karena poros dibuat bertingkat dan diberi pasak

τa=

σ b

Sf 1∗Sf 2

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 23

Page 24: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

τa= 7000

6∗1 ,3

= 1489N.mm²

Harga Sf1 untuk bahan poros SF = 5,6 dan untuk bahan poros S-C = 6, sedangkan harga

dariSf2berkisar sekitar 1,3 sampai 3 (Sularso,1994 :8).

Untuk diameter poros turbin dapat dinyatakan dalam persamaan :

d =[ 5,1 K t M p

τa]1

3

Dimana :

d = Diameter poros (m)

τ a = Tegangan izin poros (N/mm2)

Mp = Momen torsi yang diterima poros (N.mm)

Kt = Faktor koreksi untuk momen puntir

(Sularso,1994 :8)

d=[ 5,1∗K t∗M p

τa ]13

d=[ 5,1∗3∗0,014661489 ]

13

= 0,05m = 50 mm

Untuk beban yang dikenakan secara halus harga Kt = 0,1 untuk beban yang digunakan

sedikit kejutan dan tumbukan harga Kt = 1,0 – 1,5 dan jika beban yang dikenakan dengan

kejutan atau tumbukan harga Kt = 1,3 – 3,

Disamping hal–hal diatas, pemilihan bahan poros juga merupakan hal yang sangat penting dalam perencanaan poros.

3.3. Disain Rumah Turbin

3.4. System Pengaturan (Pilihan)

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 24

Page 25: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

Fungsi Guide vane (sudu antar)

Fungsi guide vane (sudu antar) adalah untuk mengatur kapasitas air munuju runner turbin

dengan arah dan kecepatan tertentu. Untuk arah kecepatan dan kapasitas air yang munuju

runner sepangjang busur jatuhnya tegak lurus. Perencanaan ini pada dasarnya untuk

menentukan sudu antar. Bagian terpenting sudu antar adalah bagian sisi keluarnya, walaupun

demikian bagian yang lain harus memenuhi persyaratan didalam perencanaan, agar kerugian

yang ditimbulkan sekecil mungkin. Sebagai dasar perencanaan ditentukan oleh bentuk dan

dimensi sudu antar tersebut. Untuk sisi permukaan dari sudu antar (guide vane) dibuat

sehalus mungkin dan dipilih bahan yang betul – betul sesuai dengan kriteria yang telah

ditentukan diantaranya yaitu kekuatan bahanya.

Perhitungan Dimensi Guide Vane

Sistem pengendali untuk mengatur jalanya runner dan banyaknya air yang dialirkan

menggunakan sudu antar yang diatur secara manual karena turbin ini diusahakan

sesederhana mungkin. Karena itu jumlah sudu antar dari turbin hanya 1 buah.

3.5. Pemilihan Generator

No Merk Type Power AC

Voltage

Harga Speed

1 Daewo Troly 105 kW 400 - 1000 rpm Korea

Utara

2 Toshiba Drip Proof 90 kW 400 - 375 rpm Japan

3 Zijiang SWF 160-6/650 160 kW 400 - 1000 rpm China

4 Kobuta 140 kw 400 - 500 rpm Japan

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 25

Page 26: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

3.6. Transmisi Mekanikal

i=n2

n1

Dimana;

i = perbandingan putaran (rpm)

n1 = putaran poros pada turbin (rpm) = 253 rpm

n2 = putaran poros pada generator (rpm) = 375 rpm

i=n2

n1

=375253

=1,4 rpm

Maka perbandingan putaran (i)

i=d p

dr

=nr

np

Dimana;

i = perbandingan putaran (rpm)

dp = diameter poros pada turbin (rpm)

dr = diameter poros generator (rpm)

nr = putaran poros pada generator (rpm)

np = putaran poros pada turbin (rpm)

i=d p

dr

=nr

np

=375253

=32

(Perbandingan puli )3 :2

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 26

Page 27: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

BAB IV GAMBAR DETAIL

Site Plan PLTMH

Bak Pelimpah

Bendungan Penyaring Kotoran

Penstock

Power House

Tailrace

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 27

Page 28: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

DAFTAR PUSTAKAA Harvey & A Brown, Micro-hydro Design Manual, ITDG Publishing, 1992. Arismunandar, W, Turbin, Penerbit ITBArthur Williams, Pumps as Turbines - A users guide, ITDG Publishing, 1995. Deutschman, Aaron D., Michels, Walter J. and Wilson, Charles E. Machine Design theory and practice. Dietzel, Fritz. 1996. Turbin,Pompa dan Kompressor. Jakarta: Erlangga. El-Wakil, M.M, Powerplant Technology, McGraw-HillITDG Publishing, 1985. Small hydro Power in China, Khurmi R.S. Hydraulic Machines, S & Chand Co, New DelhiJeremy Thake, The Micro-hydro Pelton Turbine Manual: Design, Manufacture and Installation for Small-scale Hydropower, ITDG Publishing, 2000. Nechleba, Miroslav. 1957. Hydraulic Turbine Their Design and Equipment. Czeckoslovakia: Artia Pragu. P Fraenkel, O Paish, V Bokalders, A Harvey & A Brown,Micro-hydro power: A guide for development workers, ITDG Publishing, IT Power, Stockholm Environment Institute, 1991. Paryatmo, Wibowo.2002. Turbin Air. Jakarta: Graha Ilmu Sularso. Suga, Kiyokatsu.1991. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin 10th edition. Jakarta : PT. Pradnya Paramita Warnick,C.C. 1984. Hydropower Engineering. New Jersey: Prentice Hall Inc, Englewood Cliffs www.matweb.com.2009.MechanicalProperties.(http://www.matweb.com/mechanicalproperties): 1 Juli 2009 www.chinaeastwell.com/enchinaeastwell/ecpxl_to.asp?id=54www.owlnet.rice.edu/~mech401/Shigley8th%20Gears%20Chp13.doc

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 28

Page 29: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

LAMPIRAN-LAMPIRAN

Dapat dilampirkan gambar-g

ambar lainnya seperti daftar spesifikasi motor, bearing dll

PROYEK DISAIN TEAM I | BAB I IDENTIFIKASI POTENSI 29