TUGAS AKHIR BIDANG STUDI KONVERSI ENERGI

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR BIDANG STUDI KONVERSI ENERGI PERANCANGAN ULANG TURBIN FRANCIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO (PLTMH) STUDI KASUS DI SUNGAI SUKU BAJO, DESA LAMANABI, KECAMATAN TANJUNG BUNGA, KABUPATEN FLORES TIMUR, NTT. OLEH : AGI NOTO BAWONO Dosen Pembimbing Dedy Zulhidayat Noor ST, MT, Ph.D PROGRAM STUDI D3 TEKNIK MESIN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOVEMBER

2 1 PEMILIHAN CONTENTS JENIS TURBIN... Pendahuluan 2...Diagram Alir Tugas Akhir 3...Data Awal Perhitungan 4...Perancangan dan Pembuatan Turbin 5...Kesimpulan 2

3 PENDAHULUAN Latarbela kang Manfaat Penulisa n Perumus an Masalah Tujuan Perancan gan Batasan Masalah 3

4 LATAR BELAKANG

5 LATAR BELAKANG 1. Desa Lamanabi merupakan sebuah Desa di Pulau Flores NTT, di desa ini masih belum terlayani kebutuhan listriknya oleh PLN sehingga banyak warganya yang masih menikmati energi listrik..

6 LATAR BELAKANG 2. Desa Lamanabi memiliki sumber energi potensial yang dapat dikembangkan sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) yakni di Sungai Suku Bajo yang berada di sekitar desa..

7 LATAR BELAKANG 3. Berdasarkan potensi yang ada PT PLN melalui unit penunjangnya PT. PLN PUSHARLIS UWP VI Surabaya mengadakan proyek pembangunan PLTMH Lamanabi..

8 LATAR BELAKANG 4. Saat proyek ini tengah dalam tahap pengerjaan, bersamaan dengan kegiatan Kerja Praktek (KP) yang kami lakukan di PT. PLN PUSHARLIS UWP VI SBY dan itu saya jadikan rujukan dalam pembuatan Tugas Akhir ini..

9 PERUMUSAN MASALAH Permasalahan yang akan dibahas adalah perancangan turbin francis mikrohidro power (MHP) yang sesuai untuk sungai suku bajo di desa Lamanabi, Kecamatan Tanjung Bunga, Kabupaten Flores Timur, NTT. Dengan head 50 meter dan debit 0,15 m3 s 6

10 BATASAN MASALAH 1. Steady Flow 2. Incompresible Flow 3. Data diperoleh dari pengamatan hasil survey oleh tim PLN PUSHARLIS, dengan data: Head = 50 meter dan debit air = 0,15 m3 s 4. Efisiensi turbin (η t ) sebesar 0,84 5. Agar memudahkan sistem transmisi, dibutuhkan putaran turbin (n) sebesar 1500 rpm 7

11 TUJUAN PERANCANGAN 1. Merancang turbin francis yang dapat dioperasikan dengan debit desain sebesar 0,15 m 3 s dan head 50 m dimana komponen utama turbin yang dirancang adalah: a. Runner (roda turbin) b. Spiral casing (rumah turbin) c. Guide Vane (Sudu diam) d. Draft tube 2. Membuat gambar susunan turbin hasil rancangan 8

12 MANFAAT PENULISAN 1. Dihasilkan desain turbin francis dengan berbagai kelebihannya serta sesuai bagi kondisi daerah jauh dari perkotaan khususnya untuk potensi air di sungai suku bajo, Desa Lamanabi. 2. Menambah wacana dan literatur bagi mahasiswa mengenai turbin francis mikrohidro yang digunakan untuk membangkitkan listrik. 3. Mendorong mahasiswa lain mengembangkan teknologi turbin kaitannya dengan usaha pengurai krisis energi dan pemanfaatan potensi energi terbarukan di indonesia. 9

13 DIAGRAM ALIR TUGAS AKHIR 10

14 DATA AWAL PERHITUNGAN Kapasitas (Q) = 0,15 m3 s Head (H) = 48,37 m Massa jenis air (ρ) = 998 kg m 3 Putaran turbin = 1500 rpm PERANCANGAN DAN PERENCANAAN TURBIN Efisiensi turbin = 84% 11

15 1 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN TURBIN... Pemilihan Jenis Turbin 2...Perancangan Runner (Roda Turbin) 3...Perancangan Spiral Casing 4...Perancangan Draft Tube 5...Perancangan Pasak 12

16 PEMILIHAN JENIS TURBIN Perhitungan Daya Air P = ρ g H Q Perhitungan Daya Turbin N = ρ g Q H η t Watt Watt Perhitungan Kecepatan Spesifik n q = n Q 31,68 rpm Perhitungah Putaran Spesifik Turbin N s = n N (H) rpm 13

17 PEMILIHAN JENIS TURBIN Putaran Spesifik Jenis Turbin 4 s/d 35 Pelton dengan 1 nozzle 17 s/d 50 Pelton dengan 2 nozzle 24 s/d 70 Pelton dengan 4 nozzle N s = 91 rpm 80 s/d 120 Franciss kecepatan rendah 120 s/d 220 Franciss kecepatan normal 220 s/d 350 Franciss kecepatan tinggi 350 s/d 430 Franciss Ekspress 300 s/d 1000 Propeler dan Kaplan Turbin francis kecepatan rendah (Sumber : Nechleba, Miroslav.1957.Hydraulic Turbine Their Design and Equipment. Czeckoslovakia: Artia Pragu) 14

18 PERANCANGAN RUNNER N s = 91 rpm Q max = 0,25 Ds = Q 1 Q H 330mm 15

19 PERANCANGAN RUNNER Kecepatan aksial air keluar runner (C 2m ) C 2m = ε 2gH 5,853 m/s Diameter Rim Pada Sisi Keluar (D 2a ) D 2a = 4Q πc 2m 0,1807 m Kecepatan meridian air masuk runner C 1m = C 1m C 2m C 2m 5,853 m/s U 1i C C 1m 1m h Tan Tan 2 gh 1/ 2 21,297 m/s 16

20 PERANCANGAN RUNNER Diameter Hub Runner D 1i 60U 1i π n 0,2712 m Diameter Rim Pad Sisi Masuk (D 1a ) 1 D2a D 1a D 2a 0,1754 m Tinggi masukan Diameter Hub Runner Pada Sisi Keluar (D 2i ) Q πd 1a C 1m 60 U 2i π n 0,4651 m 0,4651 m Menentukan jumlah sudu (Z) Z min = 2 π tan α 2 12 buah 17

21 PERANCANGAN SPIRAL CASING Dimensi Spiral Casing Ds = Q 1 Q H 330mm N s = n N (H) rpm 18

22 PERANCANGAN SPIRAL CASING A = 1,2 19,5 N s D s 326 mm G = 0, ,5 N s 330 mm 674 mm B = 1,1 + 54,8 N s D s 562 mm I = (0,1 + 0, N s ) D s 53 mm C = 1, ,25 N s 330 mm 615 mm L = (0,88 + 0,00049.N s ) D s 306 mm D = 1,5 + 48,8 N s 330 mm 672 mm M = (0,6 + 0, N s ) D s 199 mm E = 0, ,6 N s 330 mm 554 mm F = ,4 N s 330 mm 807 mm 19

23 PERANCANGAN DRAFT TUBE Ds = Q 1 Q H 330mm N s = 91 rpm Grafik Q 1 Fungsi Putaran Spesifik (Sumber: Patty, O.F. 1995) 20

24 PERANCANGAN DRAFT TUBE Putaran Spesifik N s = n N (H) rpm Dimensi Draft Tube 21

25 PERANCANGAN DRAFT TUBE N = 1, ,3 N s D s 1245 mm T = (1,5 + 0,00019.N S ) D S 501 mm O = 0, ,7 N s D s 785 mm U = (0,51 0,0007.N s ) D s 148 mm P = (1,37 0,00056.N s ) D s 436 mm V = 1,1 + 53,7 N s D s 558 mm Q = 0, ,6 N s D s 274 mm Z = 2, ,8 N s D s 991 mm R = 1,6 0,0013 N s D s 528 mm S = N s ;9,28:0,25.N s D s 2230 mm 22

26 PERANCANGAN PASAK Torsi Torque = N 60 2 π n D sh = N sf τ n 380 Nm 100 mm. Gaya yang DiakibatkanTorsi F = Torque D sh N 23

27 PERANCANGAN PASAK Torsi Torque = N 60 2 π n D sh = N sf τ n 380 Nm 100 mm. Gaya yang DiakibatkanTorsi F = Torque D sh N 24

28 PERANCANGAN PASAK W=H= 1 inch = 2,54 cm (berdasarkan tabel) Suharianto, Hadi Syamsul 2011.Diktat Elemen Mesin I.Surabaya:Progam Studi DIII Teknik Mesin ITS. 25

29 KESIMPULAN Dari serangkaian perhitungan yang telah dilakukan sebelumnya, diambil kesimpulan: A. Kontruksi a) Roda Turbin (Runner) 1. Diameter poros (D sh ) = 100 mm 2. Diameter hub (D h ) =271,2 mm 3. Diameter Keluaran runner (D s ) = 330 mm 4. Diameter rim pada sisi keluar (D 2a ) = 180,7 mm 5. Diameter rim pada sisi masuk (D 1a ) = 175,4 mm 6. Diameter hub runner pada sisi keluar (D 2i ) = 145 mm 7. Tinggi pemasukan b 1 = 46,51mm 8. Lebar roda turbin = 41,85 mm 9. Jumlah sudu turbin (Z) = 12 buah d) Poros 1. Panjang = 100 cm 2. Diameter (D sh ) = 10 cm b) Rumah Turbin (Spiral Casing) A = 326 mm F = 807 mm B = 562 mm G = 674 mm C = 615 mm I = 53 mm D = 672 mm L = 306 mm E = 554 mm M = 199 mm c) Sudu Diam (Guide Vane) 1. Jumlah guide blades (Z 1 ) = 11 buah 2. Outlate blade angle (α 0 ) = 18,2 o 3. Diameter range peletakan guide vane (D 0 ) = 423,3 mm e) Pasak 1. Panjang (L) = 6 cm 2. Lebar (W) = 1 inch = 2,54 c 3. Tinggi (H) = 1 inch = 2,54 cm 4. Tipe Square key 26

30