INSTALASI RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN POMPA SENTRIFUGAL SEBAGAI TURBIN DENGAN HEAD (H) 5,18 M DAN HEAD (H) 9,29 M SKRIPSI Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik ALBERT STEVEN CHU NIM. 060401061 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011
ABSTRAK Penggunaan turbin air didalam sistem pembangkit tenaga listrik saat ini masih sangat dominan karena hanya memanfaatkan aliran air yang tersedia di alam. Dalam pemakaiannya kita harus memilih dan menentukan karakteristik turbin sesuai dengan kondisi dan tempat di mana turbin air dipasang agar dihasilkan energi yang optimal. Biasanya pompa digerakkan oleh motor listrik untuk menaikkan sejumlah air sampai pada ketinggian tertentu. Pada aplikasi pompa sebagai turbin (PAT), prinsip kerja pompa dibalik - yaitu diberi jatuhan air dari ketinggian tertentu untuk memutar impeller pompa. Putaran impeller ini akan diteruskan untuk memutar generator sehingga dihasilkan tenaga listrik. Instalasi Pump As Turbin ini merupakan salah satu instalasi turbin air yang mempunyai kapasitas lebih kecil daripada turbin-turbin yang lazim digunakan pada pembangkit listrik. Hasil pengujian menunjukkan bahwa pompa sentrifugal dengan total head (H) 8,2 m dan kapasitas (Q) 0,8 m3/menit lebih effisien dioperasikan sebagai turbin daripada pompa sentrifugal dengan head (H) 12m dan kapasitas (Q) 1,25 m3/menit. Pompa ini dapat diandalkan dengan effisiensi yang cukup tinggi (46,66 %) dan menghasilkan daya 501,75 Watt pada head 9,29 meter (diukur dari poros pompa) dengan ketinggian air dalam tempat penampungan atas (TPA) 50 cm.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan anugrah-nya yang telah diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan buku skripsi ini tepat pada waktunya. Skripsi merupakan salah satu persyaratan untuk menyelesaikan program studi strata satu (S1) pada Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik,. Adapun judul skripsi ini adalah Rancang Bangun Instalasi dan Pengujian Pompa Sentrifugal sebagai Turbin dengan Head (H) 5,18 m dan Head (H) 9,29 m Dalam mengerjakan skripsi ini, penulis mendapat bantuan dan dukungan berupa materil dan spiritual dari berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih setulus-tulusnya kepada: 1. Bapak Tulus B. Sitorus, ST. MT, selaku dosen pembimbing skripsi yang telah banyak memberikan arahan, bimbingan, dan nasehat serta banyak meluangkan waktunya membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi. 2. Bapak Dr. Himsar Ambarita ST. MT, selaku dosen yang telah banyak memberikan arahan, bimbingan, dan nasehat serta banyak meluangkan waktu dan tenaganya untuk membantu penulis menyelesaikan skripsi. 3. Orangtua dan keluarga yang telah memberikan dukungan moril ataupun materi selama penulis melaksanakan skripsi. 4. Bapak Dr. Ing. Ikhwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik.
5. Bapak/Ibu staf pengajar pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Sumatera Utara. 6. Seluruh pegawai Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dalam hal akademis maupun nonakademis. 7. Seluruh Asisten Laboratorium di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik, terutama kepada Bang Sarjana ST. yang telah membantu dalam instalasi dudukan tong. 8. Rekan-rekan mahasiswa Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik, khususnya angkatan 2006 yang telah mendukung dan membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 9. Untuk semua pihak yang ikut membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi, yang tidak dapat disebutkan oleh penulis satu persatu. Terima kasih penulis ucapkan atas perhatian dan dukungan dari semua pihak sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Medan, 7 Maret 2011 Penulis, Albert Steven Chu NIM. 060401061
DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR SIMBOL... vi AKSARA YUNANI... vii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 BAB II 1.2 Maksud dan Tujuan Penelitian... 5 1.3 Batasan Masalah... 5 1.4 Metodologi Penelitian... 6 1.5 Keluaran Skripsi... 7 1.6 Sistematika Penulisan... 7 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Peng ertian Pompa... 2.2 9 Klasi fikasi Pompa... 2.3 11 Turbi n air... 2.4 16 Peng gunaan Pompa Sebagai Turbin... 2.5 29 Gene rator... 2.6 31 Daya PAT (Pump As Turbine)... 37
2.7 Daya Air... 2.8 Effisi ensi PAT... BAB III BAB IV 38 METODOLOGI DAN ALAT PENELITIAN 3.1 Umum... 39 3.2 Pengujian Pompa Sebagai Turbin... 40 3.3 Rancang Bangun Instalasi... 43 3.4 Peralatan Pengujian... 44 3.5 Pelaksanaan Pengujian... 50 HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN 4.1 Perhitungan Efisiensi Pengujian PAT Dengan Pompa Sentrifugal 4 (Empat) Inchi... 4.2 4.3 BAB V 37 55 Perhitungan Efisiensi Pengujian PAT Dengan Pompa Sentrifugal 3 (Tiga) Inchi... 62 Grafik Hasil Pengujian... 71 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 74 5.2 Saran... 75 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR SIMBOL SIMBOL ARTI SATUAN A Luas Penampang m2 D Diameter mm f Koefisien Gesekan - g Percepatan Gravitasi m/s2 Heff Head Effektif m hf Head Loses Mayor m hm Head Loses Minor m I Kuat Arus ampere L Panjang Pipa m n Putaran rpm PPAT Daya PAT watt Pair Daya Air watt Q Kapasitas Aliran/Debit Air m3/s
V Tegangan Listrik volt v Kecepatan m/s AKSARA YUNANI LAMBANG ARTI SATUAN Effisiensi % (rho) Massa Jenis kg/m3 Berat Jenis N/m3 Viskositas Kinematik m2/s (gamma)