MANUFACTURING AND TESTING OF CROSSFLOW TURBINE WITH 0.1 M OF RUNNER DIAMETER AT SIMULATOR OF WATER CIRCULATION SYSTEM

Transkripsi

1 PEMBUATAN DAN PENGUJIAN TURBIN AIR TIPE CROSSFLOW DENGAN DIAMETER LUAR RUNNER 0.1 M PADA SISTEM SIMULATOR SIRKULASI AIR MANUFACTURING AND TESTING OF CROSSFLOW TURBINE WITH 0.1 M OF RUNNER DIAMETER AT SIMULATOR OF WATER CIRCULATION SYSTEM Laporan ini disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Oleh : Imam Rahman Hakim JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

2 i Tugas Akhir

3 LEMBAR PERSEMBAHAN Dari semua yang telah ditulis, aku hanya mencintai apa yang ditulis seseorang dengan darahnya. Menulsilah dengan darah dan aku akan dapati bahwa darah itu Roh. (Nietzche dalam Zarathustra) Orang boleh pandai setinggi langit, tapi selama ia tak menulis, ia akan hilang di dalam masyarakat dan sejarah. (Pramoedya Ananta Toer) Menulis memang menyenangkan, tapi seperti membuat cawan yang tidak sekedar praktis untuk dipakai, menulis pada dasarnya sebuah pekerjaan resah. Proses pemikiran hanyalah satu tahap. Tahap selanjutnya duduk, membesut, mengoreksi, menatah, menguji kata dalam kalimat. (Gunawan Mohammad) Tulisanku ini telah menjadi satu goresan di dalam hidupku Suka dan duka, semua telah menjadi bagiannya Kupersembahkan tulisanku ini untuk Keluargaku Bapak, Ibu dan Kakak tercintaku Dan Teman-teman seperjuangan ku yang sangat membanggakan Kutinggalkan lembaran lamaku ini untuk mereka Dan Ku buka lembaran baru untuk menatap masa depanku Menulis adalah sebuah tanggung jawab seorang penulisnya Menulislah! Maka engkau akan abadi. ii

4 BIODATA PENULIS Nama : Imam Rahman Hakim NIM : Tempat, tanggal lahir : Serang, 20 Februari 1991 Alamat : PCI Blok C 43 No. 24 RT 01 RW 07 Ds. Harjatani Kec. Kramatwatu Kab. Serang Nomor Kontak : imamrahmanhakim@gmail.com Riwayat Pendidikan Lembaga Pendidikan Tahun TK Pondok Indah PCI SDN 4 Cilegon Kota Cilegon SMPN 1 Cilegon Kota Cilegon SMAN 1 Cilegon Kota Cilegon Politeknik Negeri Bandung Jurusan Pengalaman Organisasi Organisasi Jabatan Periode Kepengurusan Himpunan Mahasiswa Teknik Energi (HMTE) Anggota Akustik SMAN Negeri 1 Cilegon Pengajar Paskibra SMPN 1 Cilegon Anggota Paskibra SDN 4 Cilegon Anggota iii

5 UCAPAN TERIMAKASIH Atas sebuah nikmat dan hidayah-nya disertai do a dan dorongan yang tulus ikhlas dari orang-orang di sekitar penulis, akhirnya penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Untuk itu penulis inigin mengucapkan terimakasih kepada Ayahanda Machdar dan Ibunda Iis Aisyah, kedua orang tua penulis atas segala pengorbanan beliau, Kakakku, Risma Ratna Dewi atas semua motivasi dan do a nya. Terimakasih, semoga Allah menyertai kita semua dalam tali kasih-nya. Penulis juga mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada: 1. Ir. S.P. Mursid, M.Sc. sebagai Pembimbing Tugas Akhir yang senantiasa memberikan waktu dan pikirannya untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini, terimakasih banyak pak. 2. Bapak Maridjo, ST., MT. selaku teman diskusi penulis yang telah membantu dalam terselesaikannya tugas akhir ini. 3. Bapak Rusmana, ST. selaku teman diskusi penulis juga yang telah memberikan masukanmasukan untuk memperbaiki tugas akhir penulis. 4. Bapak Aceng Daud, M.Eng. selaku Ketua Jurusan Politeknik Negeri Bandung. 5. Bapak Drs. Dj afar Sodiq, M.Eng. dan Bapak Wahyu Budi Mursanto, M.Eng selaku penguji yang telah memberikan kata lulus untuk penulis. 6. Para Panitia Tugas Akhir Politeknik Negeri Bandung yang telah membantu penulis selama menyelesaikan seminar dan sidang tugas akhir. 7. Para Dosen Politeknik Negeri Bandung yang telah memberikan ilmunya kepada penulis selama berkuliah di Politeknik Negeri Bandung. 8. Para Teknisi Laboratorium Politeknik Negeri Bandung yang telah banyak memberikan bantuannya kepada penulis dalam menyelasaikan tugas akhir ini. 9. Partner penulis, Donny Dwi Prayogo dan Muhammad Galih Maulana I yang telah banyak membantu penulis selama penulis menyelesaikan tugas akhir ini. 10. Geng CK dan Bober yang telah memberikan keceriaan selama penulis berada dalam tingkat kepenatan yang tinggi dalam mengerjakan tugas akhir yang melelahkan ini. iv

6 11. Teman-teman Energi 2009 yang telah menjadi bagian terindah dalam hidup penulis. v

7 KATA PENGANTAR Alhamdulillahirrabil alamin, puji dan syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah Subhanahu Wata ala yang telah melimpahkan rahmat serta hidayah-nya kepada penulis. Sehingga penulis akhirnya dapat menyelesaikan Tugas Akhir dan laporan Tugas Akhir dengan judul Pembuatan dan Pengujian Turbin Air Tipe Crossflow dengan Diameter Luar Runner 0.1 m pada Sistem Simulator Sirkulasi Air tepat pada waktunya tanpa menghadapi hambatan yang berarti. Laporan ini disusun berdasarkan hasil Tugas Akhir yang dilaksanakan penulis pada rentang waktu dari bulan Maret 2012 sampai Juli Laporan Tugas Akhir ini disusun sebagai syarat kelulusan mata kuliah Tugas Akhir pada semester VI Jurusan Politeknik Negeri Bandung. Selain itu, penyusunan laporan Tugas Akhir ini sebagai bentuk pertanggungjawaban atas apa yang telah penulis lakukan dan temukan selama Tugas Akhir. Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir yang penulis susun ini jauh dari kata sempurna. Untuk itu, penulis sangat menerima sekali kritik dan masukan agar di kemudian hari penulis dapat menyusun sebuah laporan yang lebih mendekati sempurna. Walaupun laporan Tugas Akhir yang penulis susun ini banyak kekurangannya, mudah-mudahan dapat memberikan sedikit manfaat bagi kita semua. Amin. Bandung, 13 Juli 2012 Penulis vi

8 ABSTRAK Seiring dengan meningkatnya kebutuhan akan listrik bagi masyarakat maupun industri, kita sebagai mahasiswa dan kaum intelektual diharuskan mencari solusi untuk menyediakan listrik yang murah dan dapat dijangkau oleh semua kalangan. Karena semakin berkurangnya jumlah sumber energi fosil, kita dituntut untuk mencari energi lain selain energi fosil. Salah satu energi lain yang bisa kita manfaatkan adalah energi air. Biasanya untuk skala rumahan, energi air yang dipakai menggunakan skala mikrohidro atau pikohidro. Dalam sistem PLTMH turbin merupakan komponen utamanya, dan saya memiliki turbin air tipe crossflow dengan diameter luar sebesar 0.1 m. Turbin berputar berdasarkan variasi debit dari bukaan katup pada sistem simulator sirkulasi air. Debit maksimum yang dihasilkan sistem adalah m 3 /s dan mampu memutarkan turbin sebesar 310 rpm tanpa beban. Debit air yang dihasilkan adalah semburan dari pompa sentrifugal. Efisiensi yang dihasilkan turbin pada debit maksimum sebesar %. vii

9 ABSTRACT Along with the increasing demand of electricity for the community and industry, we as students and intellectuals are required to find a solution to provide cheap electricity and can be reached by all circles. Due to the decreasing amount of fossil energy sources, we are required to seek other than fossil fuel energy. One of the other energies that we can use is the energy of water. Usually for home-scale, energy-using water used pico hydro scale or micro hydro. At the MHP system, the turbine is the main component, and I have a crossflow type of the water turbine with an outer diameter of 0.1 meters. The turbine rotates based on the variation on of the discharge valve opening on the water circulating system simulator. The result of maximum discharge from system is m 3 /s and capable to rotated a turbine in 310 rpm with no load. Water discharge is produced by a centrifugal pump in that system. The resulting efficiency of the turbine at maximum discharge is percent. viii

10 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR.. LEMBAR PERSEMBAHAN... BIODATA PENULIS... UCAPAN TERIMAKASIH. KATA PENGANTAR.. ABSTRAK ABSTRACT... DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1.2 Tujuan Tujuan Umum Tujuan Khusus 1.3 Rumusan Masalah Batasan Masalah. 1.5 Metodologi Sistematika Penulisan Laporan... BAB II... LANDASAN TEORI 2.1 Turbin Air Jenis-Jenis Turbin Air Desain dan Aplikasi... i ii iii iv vi vii viii ix xii xiv ix

11 2.1.3 Kecepatan Spesifik. 2.2 Turbin Crossflow Prinsip Kerja Turbin Crossflow Kelebihan Turbin Crossflow. 2.3 Daya Hidraulis Turbin Air Daya Mekanik Trubin Air Efisiensi Turbin Air. 2.6 Hal-Hal Penting Dalam Perencanaan Poros Kekuatan Poros Kekakuan Poros Putaran Kritis Korosi Poros Dengan Beban Puntir.. BAB III.. DESKRIPSI ALAT Perencanaan Pembuatan Turbin Crossflow Runner Turbin Poros Turbin Nosel Rumah Turbin (Casing) 3.2 Bahan-Bahan Proses Pembuatan Turbin Crossflow Pembuatan Turbin Runner Pembuatan Poros Pembuatan Nosel Pembuatan Rumah Turbin (Casing) Alat-Alat Yang Digunakan Spesifikasi Turbin Crossflow Spesifikasi Nosel Spesifikasi Rumah Turbin (Casing). 3.7 Performa Teknis Alat x

12 3.7.1 Spesifikasi Pompa Maksimum Daya Hidraulis Kecepatan Air Kecepatan Putaran Turbin Daya Output Turbin Daerah Operasi Alat. 3.9 Pengujian Alat Ukur Yang Digunakan... BAB IV.. PENGUJIAN DAN ANALISA DATA. 4.1 Prosedur Pengujian Metoda Perhitungan. 4.3 Efisiensi Turbin 4.4 Data Pengukuran Data Pengujian Perhitungan Pengujian Rabu 5 Juli 2012 (Debit Maksimum = m 3 /s dan beban = 0.2 kg Analisa Pengujian... BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran. DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 (a) Turbin Francis, (b) Trubin Kaplan, (c) Turbin Tyson, dan (d) Kincir Air (Sumber: google.com) Gambar 2.2 (a) Turbin Pelton, (b) Trubin Turgo, (c) Turbin crossflow (Sumber: google.com) Gambar 2.3 Skema Pemilihan Turbin (HvsF) (Sumber: google.com).. Gambar 2.4 Turbin Crossflow (Sumber: google.com).. Gambar 2.5 Effisiensi Beberapa Turbin dengan Pengurangan Debit Sebagai Variabel (Sumber: Haimerl, L.A., 1960).. Gambar 2.6 Dua Tipe Turbin Crossflow (Sumber: Haimerl, L.A., 1960). Gambar 3.1 Diagram Aliran Pembuatan Turbin Air Tipe Crossflow Gambar 3.2 Dimensi Runner Turbin Crossflow Gambar 3.3 Poros Turbin.. Gambar 3.4 Nosel.. Gambar 3.5 Dimensi Rumah Turbin (Casing).. Gambar 3.6 Prototype Turbin crossflow Gambar 3.7 Flow Chart Pembuatan Runner.. Gambar 3.8 Flow Chart Pembuatan Poros. Gambar 3.9 Flow Chart Pembuatan Nosel. Gambar 3.10 Flow Chart Pembuatan Casing. Gambar 3.11 Turbin Crossflow Hasil Pembuatan. Gambar 3.12 Nosel Hasil Pembuatan Gambar 3.13 Rumah Turbin hasil Pembuatan... Gambar 3.14 Pressure Gauge. Gambar 3.15 Water Meter. Gambar 3.16 Tachometer.. Gambar 3.17 Timbangan Pegas. Gambar 4.1 Instalasi Turbin pada Sistem.. Gambar 4.2 Kurva Karakteristik Antara Bukaan Katup dan Debit xii

14 Gambar 4.3 Kurva Karakteristik Antara Bukaan Katup dan Putaran Poros. Gambar 4.4 Kurva Karakteristik Antara Bukaan Katup dan Daya Output.. Gambar 4.5 Kurva Karakteristik Antara Bukaan Katup dan Efisiensi xiii

15 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Kisaran Kecepatan Spesifik Beberapa Turbin Air. Tabel 2.2 Faktor-Faktor Koreksi Daya Yang Akan Ditransmisikan (f c ) Tabel 4.1 Tabel Data Pengujian. Tabel 4.2 Tabel Data Perhitungan. Tabel 4.3 Perbandingan Data Teknis dengan Data Hasil Pengujian xiv

16 DAFTAR PUSTAKA Haimerl, L.A., The Crossflow Turbine Water power Version 12 No. 1 Sinaga, B. Jofri Perancangan Turbin Air Untuk Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air Tenaga Mikro Hidro. Universitas Lampung. Lampung Barat. Sunarto, Edy M dkk Pedoman Rekayasa Tenaga Air. Niedermann. St. Gallen Mockmore, C. A., and Field, M The Banki Water Turbine. Buletin Series No. 25 Hadi, Candra Purnama Kinerja Turbin Crossflow Kapasitas 6000 watt Sebagai Penggerak Pompa Air (Studi Kasus di PLTMH Nanggeleng).Bandung. Sularso Dasar Prencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Kiyokatsu Suga Wikipedia ( diakses tanggal, 12 Maret 2012). Turbin Air. Karakteristik Turbin Crossflow (diakses tanggal, 19 Maret 2012). Penjelasan lengkap tentang turbin crossflow ( diakses tanggal, 22 April 2012). Pelaksanaan Turbin Air (diakses tanggal, 13 juli 2012) pelaksanaan-turbin-air.html