Perancangan Turbine Propeller dengan Kapasitas 0,58m3/s

dan Head 15m di Desa Wlingi, Kecamatan Ploso,

Kabupaten Blitar

Diajukan kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam

Menyelesaikan Program Sarjana Teknik (S1)

Disusun oleh

Yudha Puspita Jaya

201410120311023

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2019

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur ke hadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat

dan hidayahNya saya dapat menyelesaikan naskah tugas akhir ini . Dalam menyusun

naskah tugas akhir ini tidak lepas dari dukungan berbagai pihak. Oleh karena itu, Saya

tidak lupa menyampaikan ucapan terima kasih kepada:

1. Allah subhanahuwata'ala yang telah memberikan kelancaran dalam

menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Kedua orang tuaku Ibu Aspiah dan bapak Sabaryanto yang senantiasa tanpa

lelah mendoakan, memberikan dukungan, dan menjadi pendengar yang baik

sehingga termotivasi untuk segera menyelesaikan skripsi ini.

3. Drs.Fauzan,M.Pd Selaku rector Universitas Muhammadiyah Malang, para wakil

rector dan jajarannya.

4. Dr Ahmad Mubin, ST. MT Selaku dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Malang

5. Bapak Murjito ST, MT Selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Universitas Muhammadiyah Malang.

6. Ir Sudarman ST, MT dan Ir. Ali Mokhtar, MT Selaku dosen pembimbing I

dan dosen pembimbing II yang telah yang telah meluangkan waktu untuk

memberikan bimbingan dan motivasi serta masukan sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi ini dengan baik.

7. Kakak dan sahabat saya, Efi Sulistyowati ,S.p , Eva Sulistyowati ,S.E , Evud

Sulistyowati S.K. Intan Fitri Yunita. Terimakasih telah menjadi teman yang

selalu ada untuk mendukung dari awal kuliah sampai selesai perkuliahan

Malang, 17 Juli 2019

Yudha Puspita Jaya

NIM: 201410120311023

DAFTAR ISI

POSTER ..................................................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................ iiii

LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR 1 ................................................ iv

LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR 2 ................................................ v

LEMBAR SURAT PERNYATAAN .......................................................... vi

ABSTRAK ................................................................................................... vii

ABSTRACT ................................................................................................. viii

KATA PENGANTAR ................................................................................. ix

DAFTAR ISI ................................................................................................ x

DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ....................................................................................... xiv

DAFTAR PERSAMAAN ............................................................................ xv

BAB I ........................................................................................................... 1

PENDAHULUAN ......................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1

1.2. Rumusan Masalah ........................................................................ 2

1.3. Batasan Masalah ........................................................................... 2

1.4. Tujuan Perancangan ..................................................................... 3

1.5. Manfaat Perancangan ................................................................... 3

BAB II .......................................................................................................... 4

TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................... 4

2.1 Pengertian Dasar tentang Turbin Air ............................................. 4

2.2 Jenis-jenis Turbin Air ................................................................... 6

2.3 Klasifikasi Turbin Air .................................................................... 7

2.4 Putaran Spesifikasi Pada Turbin ................................................... 13

2.5 Diameter pipe ................................................................................ 15

2.6 Perancangan tebal pipe .................................................................. 15

2.7 Kecepatan aliran ............................................................................ 15

BAB III ......................................................................................................... 20

METODE PERANCANGAN ...................................................................... 20

3.1 Tinjauan Umum .................................................................................... 20

3.2 Langkah Perancangan Turbin Kaplan .................................................. 20

3.3 Diagram Alir Perancangan ................................................................... 22

3.4 Langkah Realisasi Perancangan Turbin Kaplan ................................... 22

BAB IV ......................................................................................................... 24

PERHITUNGAN DAN PERANCANGAN ................................................ 24

4.1 Data Sungai Desa Gogodeso, Kecamatan Kanigoro, Kabupaten

Blitar ..................................................................................................... 24

4.2 Pemilihan Jenis Turbin Air ................................................................... 24

4.3 Perhitungan Kecepatan Spesifik Turbin dan Daya Turbin ................... 25

4.4 Kecepatan Turbin (Ns) ......................................................................... 26

4.5 Perancangan .......................................................................................... 26

4.5.1. Lokasi Perancangan .................................................................. 26

4.5.2. Perancangan forbay, pipe dan turbine ....................................... 27

4.5.3. Menentukan Hf dan diameter optimum pipa ........................... 27

4.5.4. Perencanaan tebal pipa .............................................................. 28

4.6 Perhitungan Head Efektif ..................................................................... 32

4.6.1. Kecepatan sudu ......................................................................... 33

4.6.2. Kecepatan tangensial masuk sudu pada leher poros ( սN ) ....... 33

4.6.3. Kecepatan median pengaruh (CM pengaruh) ........................... 34

4.6.4. Kecepatan tangensial masuk sudu pada sisi luar (u1 ) ............... 34

4.6.5. Luas Penampang sudu (A) ........................................................ 35

4.6.6. Kecepatan keluar sudu (C2m ) .................................................... 35

4.6.7. Kecepatan T pada tengah sudu (UM) ......................................... 36

4.6.8. Diameter tengah-tengah pada sudu (DM) .................................. 36

4.6.9. Kecepatan mutlak sudu masuk pada arah u (CU1 ) .................... 36

4.6.10. Kecepatan mutlak sudu masuk pada tengah sudu ..................... 36

4.6.11. Kecepatan relative keluar sudu pada tengah sudu .................... 37

4.7 Perancangan Pada Poros ....................................................................... 37

4.7.1. Momen Torsi Turbine ............................................................... 38

4.7.2. Tegangan geser ijin ................................................................... 38

4.7.3. Tegangan yang terjadi pada poros ............................................ 39

4.8 Perencanaan Pasak ............................................................................... 39

4.8.1 Tegangan geser yang diijinkan pada pasak ............................... 40

4.8.2 Gaya tangensial T ...................................................................... 41

4.8.3 Menentukan gaya T pada pasak ................................................ 41

4.8.4 Panjang pasak ........................................................................... 41

BAB V ........................................................................................................... 42

KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................... 42

5.1. Kesimpulan ........................................................................................... 42

5.2. Saran ..................................................................................................... 44

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 45

LAMPIRAN .................................................................................................. 48

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Grafik hubungan antara head (m) dengan flow rate (m3/s) ... 4

Gambar 2.2. Runner Turbin Pelton ............................................................. 8

Gambar 2.3. Turbin Pelton dengan Banyak Nozzle .................................... 9

Gambar 2.4 Sudu turbin Turgo dan Nozzle .............................................. 9

Gambar 2.5. Instalasi Turbin Crossflow .................................................... 10

Gambar 2.6. Instalasi Turbin Francis ......................................................... 11

Gambar 2.7. (a) Instalasi Pembangkit dengan Turbin Kaplan dan (b) Bagian-

Bagian Turbin Kaplan, (b) Bagian-Bagian Turbin Kaplan .... 12

Gambar 2.8 Grafik mencari Un, U1, Cm, dan Cm2 ................................... 19

Gambar 3.1 Diagram alir Perancangan ..................................................... 22

Gambar 4.1. Skema Spillway Sungai Desa Gogodeso ............................... 24

Gambar 4.2. Lokasi Perancangan ............................................................... 26

Gambar 4.3 Perancangan Forbay, Pipe, Turbine dan denah ..................... 27

Gambar 4.4 Diagram Moody ..................................................................... 29

Gambar 4.5 Grafik mencari Un, U1, Cm, dan Cm2 (Dietzel ,1980).............. 33

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Pengaplikasian turbin air terhadap tinggi head ................. 5

Tabel 2.2 Spesifikasi kecepatan pada turbin ..................................... 6

Tabel 2.3. Spesifikasi Turbin Pelton .................................................. 13

Tabel 2.4. Spesifikasi Turbin Francis ................................................. 13

Tabel 2.5. Spesifikasi Turbin Kaplan ................................................. 13

Tabel 4.1. Variasi Head sesuai dengan Jenis Turbin .......................... 25

Tabel 4.2 Viskositas pada air ............................................................. 30

Tabel 4.3 Perhitungan Head Losses .................................................. 32

Tabel 4.4 Standart pasak melintang ISO : 2292 dan 2293-1963 ....... 40

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1: Gambar Tampak Turbin Kaplan .......................................... 47

Lampiran 2: Gambar Potongan Turbin Kaplan ........................................ 48

Lampiran 3: Housing Turbin .................................................................... 49

Lampiran 4: Pipa Output .......................................................................... 50

Lampiran 5: Detail Turbin dan Poros ....................................................... 51

DAFTAR PUSTAKA

Dietzel,P.D. (1980). Turbine, Pompa dan Kompresor.wurzburg:Erlangga.

Layman’s (1998). Guidebook on how to develop a small hydro site:CelsoPenche

Patty,O(1995). Tenaga air. Jakarta :Erlangga.

IR.Zainun Achmad,Msc(1999). ElemenMesin 1. Bandung:PTRefikaAditama

Sularso dan Suga K,. 1978, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta:

PT Pradnya Paramita

V.Dobrovolsky. 1972.Machine Elements. Moscow: Peace Publieshers