RANCANG BANGUN RUNNER TURBIN KAPLAN UNTUK TURBIN AIR KAPASITAS DAYA 16 KW

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN RUNNER TURBIN KAPLAN UNTUK TURBIN AIR KAPASITAS DAYA 16 KW Design and manufacturing of 16kW Kaplan Turbine Runner Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Mesin Di Jurusan Teknik Mesin Oleh: Asep Arif Nurahman NIM: Derry Medriansyah NIM: POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

2

3 KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur tercurah kepada Allah Subhanahu Wa Ta ala sang khaliqul alam yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini, baik itu dalam bentuk penulisan laporan maupun pembuatan alat yang berjudul Rancang Bangun Runner Turbin Kaplan Untuk Turbin Air Kapasitas Daya 16 kw tepat pada waktu yang telah ditentukan Laporan Tugas Akhir ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Mesin di Politeknik Negeri Bandung. Selama penyelesain tugas akhir ini penulis tidak lepas dari bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun secara tidak langsung. Oleh karena itu penulis memberikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada kedua orang tua penulis yang telah memberi dorongan kepada kami untuk menyelesaikan tugas akhir ini baik moril maupun materil dan dengan tulus ikhlas berjuang demi keberhasilan dan kebahagiaan anak-anaknya. Dan pada kesempatan ini juga penulis tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada : 1. Yth. Bapak Ir. Mei Sutrisno, Ph.D selaku Direktur Politeknik Negeri Bandung. 2. Yth. Bapak Ir. Ali Mahmudi, M.Eng. selaku ketua Jurusan Teknik Mesin. 3. Yth. Bapak Rudy Y. Widiatmoko, M.Sc. selaku ketua Program Studi Teknik Mesin 4. Yth. Bapak. Dr. Ir. H. Haryadi, MT selaku pembimbing I. 5. Yth. Bapak. Deni Mulyana, SST selaku pembimbing II. 6. Yth. Bapak Duddy Yanpurnadi, MT. selaku koordinator Tugas Akhir.

4 7. Yth. Ibu Ninien Scholastika, M.Eng selaku ketua Laboratorium Fabrikasi. 8. Yth.Bapak Waluyo, M.Eng. selaku ketua Laboratorium CNC. 9. Semua pihak terkait yang telah membantu kami yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu. 10. Teman-teman seperjuangan Teknik Mesin yang telah membantu dan memberikan semangat. Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis membutuhkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca. Penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis, pembaca, dan mahasiswa jurusan Teknik Mesin khususnya. Bandung, Juli 2012 Penulis

5 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN... 3 KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... 5 DAFTAR LAMPIRAN... 7 DAFTAR GAMBAR... 8 DAFTAR TABEL... 9 ABSTRAKSI ABSTRACT BAB I PENDAHULUAN... I Latar Belakang Masalah... I Perumusan Masalah... I Tujuan... I Ruang Lingkup dan Batasan Masalah... I Metodologi... I Sistematika Penulisan... I-3 BAB II LANDASAN TEORI... II Turbin Air... II Klasifikasi Turbin Air... II Kriteria Pemilihan Jenis Turbin... II Head (H)... II Debit (Q)... II Kecepatan Putaran (n)... II Kecepatan Spesifik (n q )... II Daya Turbin... II Kapasitas Aliran... II Turbin Kaplan... II Konstruksi Runner Turbin Kaplan... II-15 BAB III METODOLOGI DAN PROSES PENYELESAIAN... III-20

6 3.1 Metoda Pengambilan Data... III Pengkajian Literatur... III Perancangan... III Perhitungan... III Proses Pembuatan... III Alat yang Digunakan... III Proses Perakitan (Assembly)... III Masalah yang Sering Dihadapi... III-22 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... IV Proses Perhitungan... IV Penentuan Jenis Turbin... IV Bentuk Konstruksi Turbin Kaplan... IV Hasil Perancangan... IV Hasil Pembuatan... IV-35 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... V Kesimpulan... V Saran... V-39 DAFTAR PUSTAKA... 40

7 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A Gambar Kerja LAMPIRAN B Working Plan... 42

8 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Instalasi Turbin Air... II-5 Gambar 2.2 Turbin Pelton... II-7 Gambar 2.3 Hubungan antara D 1 dan b 1 pada perencanaan luas penampang... II-10 Gambar 2.4 Daerah penggunaan jenis turbin... II-12 Gambar 2.5 Harga perkiraan untuk menentukan ukuran utama turbin kaplan... II-12 Gambar 2.6 Instalasi turbin Kaplan... II-14 Gambar 3.1 Metodologi penyelesaian masalah... III-20 Gambar 4.1 Segitiga kecepatan pada leher poros... IV-31 Gambar 4.2 Segitiga kecepatan pada bagian tengah... IV-31 Gambar 4.3 Segitiga kecepatan pada bagian luar... IV-31 Gambar 4.4 Hub... IV-32 Gambar 4.5 Airfoil NACA IV-33 Gambar 4.6 Blade... IV-34 Gambar 4.7 Tutup Hub... IV-34 Gambar 4.8 Assembly runner Turbin Kaplan... IV-35 Gambar 4.9 Hasil pembuatan Hub... IV-35 Gambar 4.10 Hasil pembuatan Tutup Hub... IV-36 Gambar 4.11 Hasil pembuatan Blade... IV-36 Gambar 4.12 Hasil assembly runner turbin Kaplan... IV-36

9 DAFTAR TABEL Tabel 2-1 Tabel 2-2 Tabel 4-1 Pengaruh head terhadap jenis turbin... II-10 Jenis turbin... II-13 Hasil perhitungan... IV-30

10 ABSTRAKSI Dewasa ini kebutuhan akan listrik semakin meningkat. Sementara itu masih banyak dari penduduk pedesaan yang belum menikmati aliran listrik. Untuk itu, perlu dilakukan usaha untuk memanfaatkan energi terbarukan selain energi fosil yang terbatas jumlahnya. Turbin Kaplan merupakan kelompok axial dengan kondisi kerja putaran spesifik yang tinggi dengan head rendah dan debit yang besar. Runner turbin Kaplan 16kW ini diharapkan mempunyai karakteristik yang lebih baik dari mikrohidro yang dibuat secara konvensional karena yang akan kita buat menggunakan CNC. Secara umum dapat digambarkan tahap pelaksanaan yang meliputi : (i) perencanaan : Perhitungan dan pemilihan bahan, (ii) pemodelan desain runner (iii) Eksekusi dengan menggunakan mesin CNC Tugas akhir ini menunjukan bahwa pembuatan runner turbin Kaplan mikrohidro bisa dilakukan dengan menggunakan CNC. Proses teknologi ini diharapkan mampu menghasilkan turbin mikrohidro yang lebih baik dibanding dengan turbin yang dibuat secara konvensional juga waktu pembuatan relatif singkat dan harganya lebih murah dibandingkan dengan yang dibuat secara konvensional. Kata kunci : Runner, Desain, Turbin, Turbin Air.

11 ABSTRACT Demand for electricity is increasing. While it is still a lot of rural residents who do not have power. Therefore, there should be efforts to harness renewable energy other than fossil fuels are limited in number. Kaplan turbines are axial with the working conditions of the high specific rotation with low head and large discharge. Kaplan turbine runner is expected to have better characteristics of the micro hydro created manually because we will make use of CNC. Can generally be described the implementation phase which includes: (i) planning: Calculation and selection of materials, (ii) modeling the design of the runner (iii) The execution by using a CNC machine This thesis shows that the manufacture of micro hydro Kaplan turbine runners can be done using CNC. The process technology is expected to produce a better micro-hydro turbine compared with turbines manually created also making a relatively short time and are cheaper. Key words: Runner, Design, Turbine, Water Turbine.

12 DAFTAR PUSTAKA 1. Paryatmo, Wibowo. Turbin Air. Graha Ilmu. Yogyakarta Arismunandar, Wiranto. Penggerak Mula Turbin. penerbit ITB. Bandung Dietzel, Fritz. Turbin, Pompa, dan Kompresor. Erlangga. Jakarta Mahardhika D.R., Atmaji M.T.D. Pembuatan Ulang Propeller Turbin Kaplan Di Lab. Fluida Thermal Menggunakan CNC. POLBAN