skripsi rancang bangun pipa pesat - eprints.umk.ac.ideprints.umk.ac.id/8367/1/hal._judul.pdf ·...
TRANSCRIPT
i
SKRIPSI
RANCANG BANGUN PIPA PESAT
TURBIN KAPLAN 750 W
PUGUH ARY WIBOWO
NIM. 201354084
DOSEN PEMBIMBING
Ir.Masruki Kabib,MT.
Rianto W , ST, M.Eng
TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MURIA KUDUS
2017
v
RINGKASAN
RANCANG BANGUN PIPA PESAT
TURBIN KAPLAN 750 W
Nama mahasiswa : Puguh Ary Wibow
NIM : 2013 54 084
Pembimbing :
1. Ir.Masruki Kabib,MT
2. Rianto W , ST., M.Eng
RINGKASAN
Mikrohidro atau yang dimaksud dengan Pembangkit Listrik Tenaga
Mikrohidro (PLTMH), adalah suatu pembangkit listrik skala kecil yang
menggunakan tenaga air sebagai tenaga penggeraknya seperti, saluran irigasi,
sungai atau air terjun alam dengan cara memanfaatkan tinggi terjunan (head) dan
jumlah debit air. Pada rancang bangun pipa pesat bertujuan untuk membuat pipa
pesat yang digunakan pada turbin kaplan mikrohidro kapasitas 750 W dengan
tinngi jatuh air 6 m
Metode yang digunakan untuk merancang bangun pipa pesat turbin
Kaplan 750 W menggunakan tower air sebagai sumber air dengan tinggi head 5
meter dengan kemiringan sudut pipa pesat 35o
Kata kunci : Air, Kaplan, Pen stock, dan Turbin Air
ABSTRACK
DESIGN OF PIPE PESAT TURBIN KAPALAN 750 W
vi
Student Name : Puguh Ary Wibowo
Student Identity Number : 201354084
Supervisor :
1. Ir.Masruki Kabib,MT
2. Rianto W , ST., M.Eng
.
ABSTRACT
Micro hydro or micro hydro power plant (PLTMH), is a small-scale
power plant that uses hydro power as its driving force such as irrigation channels,
rivers or natural waterfalls by utilizing the head height and the amount of water
discharge. The method used to design the construction of a Kaplan 750 W turbine
pipeline using a water tower, as a water source with a 5 meter head height with a
slope of a fast pipe angle 350. In the design of a rapid pipe aims to make a rapid pipe
used on the Kaplan micro hydro turbine capacity of 750 W With high fall of water 6
m
Keywords: Water, Kaplan, Pen stock, and Water Turbine
vii
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah, akhirnya penulis berhasil menyelesaikan Tugas Akhir
ini, yang berjudul ” Rancang bangun pipa pesat turbin Kaplan 750 W”.
Penyusunan Skripsi/Tugas Akhir ini ditujukan untuk memenuhi salah satu
syarat memperoleh gelar sarjana teknik (ST)
Pelaksanaan tugas akhir ini tak lepas dari bantuan dan dukungan beberapa pihak,
untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Allah SWT yang telah memberi kesehatan dan kekuatan untuk menyelesaikan
tugas akhir ini.
2. Kedua orang tua dan saudara-saudara yang telah memberikan dukungan, do’a,
nasehat, motivasi, semangat dalam hidupku sehinggga skripsi ini dapat
diselesaikan dengan baik.
3. Bapak pembimbing Bpk,, Ir. Masruki Khabib, MT. dan Bpk, Rianto W , ST.,
M.Eng yang telah melibatlkan dalam penelitain ini serta memberikan motifasi,
memberikan nasehat dan mencarikan solusi-solusi terbaik dalam penyelesaian
tugas akhir ini.
4. Kepada tim penguji Bpk, Rochmad Winarso, ST., MT . dan Qomaruddin, ST., MT,
ST., MT. Yang telah banyak membantu dalam pemahaman dan tambahan-
tambahan pada skripsi ini.
5. Tim Turbin Kapaln dan tim – tim skripsi lainnya yang selalu memberi motivasi
dan bimbingan,
Penulis menyadari adanya kekurangan dan ketidak sempurnaan dalam penulisan
tugas akhir ini, karena itu penulis menerima kritik, saran dan masukan dari pembaca
sehingga penulis dapat lebih baik di masa yang akan datang. Akhirnya penulis
berharap semoga buku tesis ini bisa bermanfaat khususnya bagi penulis dan
umumnya bagi para pembaca.
Kudus, Agustus 2017
Puguh Ary Wibowo
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... iii
PERNYATAAN KEASLIAN ........................................................................... iv
RINGKASAN .................................................................................................... v
ABSTRACK ...................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii
DAFTAR ISI ...................................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ............................................................................................. x
DAFTAR SIMBOL DAFTAR LAMPIRAN .................................................. xi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang ........................................................................................ 1
1.2 Perumusan Masalah ................................................................................ 2
1.3 Batasan Masalah ..................................................................................... 3
1.3 Tujuan ..................................................................................................... 3
1.5 Manfaat ................................................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Pembangkit Listrik Pico - Hydro ............................................... 4
2.1.1 Potensi Tenaga Air ................................................................................. 6
2.1.2 Sistem Turbin kaplan .............................................................................. 8
2.1.3 Sistem Pipa Pesat .................................................................................... 10
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Pengumpulan data. ................................................................................ 12
3.2 Analisa Kebutuhan .................................................................................. 13
3.2.1 Konsep Desain ......................................................................................... 14
3.2.2 Pemilihan Konsep ................................................................................... 17
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Perancangan tinggi jatuh air ................................................................... 20
4.1.1 Merancang kapasitas bak penenang ........................................................ 21
4.1.2 Menghitung Rangka Tower Bak Penenang ............................................. 21
4.2 Menghitung Daya Turbin ........................................................................ 28
4.3 Menghitung Debit Air 3 ............................................................................ 28
4.4 Kecepatan Air Didalam pipa ..................................................................... 29
4.5 Menghitung Perancangan pipa Pesat ........................................................ 30
4.5.1 Menghitung Diameter Pipa Pesat ............................................................. 31
4.5.2 Menghitung Panjang Pipa Pesat ............................................................... 31
ix
4.6. Perancangan Bak Penampung Serta Pompa .............................................. 33
4.6.1 Perancangan bak Penampung ................................................................... 33
4.6.2 Perhitungan Pompa .................................................................................. 34
4.7 Perancangan Manufaktur ......................................................................... 38
4.7.1 Kebutuhan Material dan Alat ................................................................... 38
4.7.2 Pemilihan Proses Pembuatan Pipa Pesat Turbin Kaplan 750 W.............. 40
4.8 Proses Pembuatan Pipa Pesat Turbin Kaplan .......................................... 42
4.8.1 Pembuatan Rangka ................................................................................... 42
4.8.2 Pembuatan Pipa Pesat .............................................................................. 48
4.9 Proses Perakitan ....................................................................................... 50
4.10 Hasil Pengujian Mesin Pipa Pewsat Turbin kaplan ................................. 51
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 52
5.2 Saran ............................................................................................................. 52
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................
LAMPIRAN ......................................................................................................
BIODATA PENULIS
x
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Layout Prinsip Kerja Pembangkit Listrik .................................. 5
Gambar 2.2 Gambar 2.2. Perbandingan head dengan flow ............................. 6
Gambar 2.3 Komponen Utama Turbin Air Jenis Kaplan .............................. 9
Gambar 2.4 Grafik pemilihan turbin ............................................................... 10
Gambar 2.5 Pengaruh sudut pipa pesat terhadap efisiensi pembangkit listrik
mikro hydro ................................................................................. 11
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ................................................................ 12
Gambar 3.2 Pipa pesat turbin Kaplan dengan nozel kerucut .......................... 14
Gambar 3.3. Ujung nozel pipa pesat bentuk kerucut ........................................ 15
Gambar 3.4 Pipa pesat turbin Kaplan dengan nozel berbentuk pipih, Gambar
3.5. Ujung nozel pipa pesat bentuk pipih .................................... 16
Gambar 3.6 Pipa pesat turbin Kaplan dengan nozel kerucut .......................... 18
Gambar 4.1 Tower dan head ........................................................................... 20
Gambar 4.2 Bentuk dan dimensi bak penenang .............................................. 21
Gambar 4.3 Perhitungan Pembebanan ............................................................ 22
Gambar 4.4 SFD Dan BMD profil penyangga bak penenang ......................... 23
Gambar 4.5 Perhitungan Tower air ................................................................. 24
Gambar 4.6 Penempatan pembebanan ............................................................ 25
Gambar 4.7 Penempatan tumpuan beban Gambar 4.8 Hasil analisa dengan
pembebanan pada 8 titik rangka atas ........................................... 26
Gambar 4.9 Kecepatan semburan .................................................................... 29
Gambar 4.10 Bentuk dan dimensi pipa pesat .................................................... 30
Gambar 4.11 Elevasi pipa 350 Gambar 4.12 perhitungan panjang pipa pesat .. 31
Gambar 4.13 Bentuk dan dimensi bak penampung ........................................... 33
Gambar 4.14 Pompa Air Jenis Sentrifugal ........................................................ 34
Gambar 4.15 Operasi pararel dari pompa dengan karakteristik berbeda Gambar
4.16 operasi seri dari pompa dengan karaktleristik berbeda ....... 35
Gambar 4.17 Rencana instalasi pompa pararel ................................................. 36
Gambar 4.18 Layout workshoop proses pembuatan pipa pesat turbin Kaplan
kapasitas 750 W ........................................................................... 39
Gambar 4.19 Gambar 4.19 Rangka tampak depan ............................................ 42
Gambar 4.20 Desain rangka dan tabel kebutuhan bahan .................................. 43
Gambar 4.21 Rangka plrofi L 70 x 70 mm ....................................................... 45
Gambar 4.22 Diagram Pohon Proses Perakitan mesin carton sealer ................ 46
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Daftar analisa kebutuhan ............................................................... 13
Tabel 3.2 Pemilihan konsep ........................................................................... 17
Tabel 4.1 Proses pembuatn rangka ................................................................ 40
Tabel 4.2 Urutan pengerjaan .......................................................................... 41
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Kekuatan Bahan Untuk Baja (Ceraken, 2010)
Lampiran 2 klasifikasi tebal bahan arus dan diameter elektroda (Terheijden,1971)
Lampiran 3 Tabel kekuatan bahan untuk baja (N/mm2) (Helmiaja ramli, 2014)
Lampiran 4 Pedoman untuk Kecepatan Sayat (v) mm/menit pada penyayatan
Lampiran 5 Kecepatan Keliling Roda Gerinda (Anonim, 2005)