PERANCANGAN HOLLOW JET VALVE PADA BENDUNGAN PANDANDURI NUSA TENGGARA BARAT TUGAS AKHIR BIDANG KONSTRUKSI Diajukan kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik (S1) Oleh : AKHMAD FAISAL 201010120311004 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2014
POSTER ii
iii
iv
v
Yang bertanda tangan di bawah : LEMBAR SURAT PERNYATAAN Nama : Akhmad Faisal Nim : 201010120311004 Tempat/Tanggal Lahir : Pemangkih Seberang, 27 September 1990 Jurusan Fakultas Instansi : Teknik Mesin : Teknik : Universitas Muhammadiyah Malang Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa : Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul Perancangan Hollow Jet Valve Yang diajukan untuk memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan duplikasi ( PLAGIASI ) dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan / atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Malang atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya kutipan dan daftar pustaka sebagaimana mestinya. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk digunakan sebagaimana mestinya. vi
ABSTRAK Bendungan Pandan duri sendiri memiliki fungsi untuk mendukung sistem high level diversion (HLD), selain Bendungan Batujai dan Bendungan Penggak yang sudah dibangun lebih dulu. Pembangunan bendungan itu diharapkan mampu memenuhi sekitar 60 ribu hectare lahan pertanian yang membujur dari barat ketimur NTB. Selain manfaat langsung untuk menyediakan air irigasi, Bendungan Pandan duri mempunyai manfaat tidak langsung yaitu mampu meredam debit banjir di sungai bagian hilir bendungan. Selain untuk meningkatkan produksi pertanian, bendungan juga dapat dimanfaatkan untuk pembangkit listrik tenaga air (PLTA) atau sebagai pengendali banjir daerah sekitar. Adapun tujuan perancangan ini untuk mendapatkan kontruksi hollow jet yang sesuai dengan kondisi bendungan PandanDuri. Dalam perancangan ini sebagian data sudah didapatkan sesuai dengan kondisi yang sebenarnya. Dan dari perhitungan-perhitungan yang telah dilakukan dalam perancangan hollow jet valve yang bekerja pada tinggi tekanan air 37,5 m dari pemukaan air laut dengan elevasi 281,5-244 dari center line hollow jet valve. Hollow jet valve ini bisa menghasilkan debit maksimum 17,9 m 3 /s dengan tekanan hidrostatis 37,5 ton/m serta mendapatkan beban operasi untuk membuka valve 65830,0468 kg dan menutup valve 66638,6332 kg Katakunci : Hollow Jet Valve, Debit Pandanduri dam itself has the function to support the high-level system of diversion (HLD), In addition to Dam and Dam Penggak Batujai already built first. Construction of the dam is expected to meet about 60 thousand hectares of agricultural land stretching from the west to the east NTB. In addition to direct benefits to provide water for irrigation, dam Pandanduri have indirect benefits that can reduce flood discharge in the river downstream of the dam. In addition to increasing agricultural production, dams can also be used for hydroelectric power plant (HEPP) or as a flood control area. The purpose of this design to get the hollow jet construction in accordance with the conditions of the dam Pandanduri. In the design of this portion of the data has been obtained in accordance with the actual conditions. And from the calculations that have been done in the design of the hollow jet valve that works on 37.5 meter high pressure water from sea water surface elevation of 281.5 to 244 hollow jet valve center line. Hollow jet valve can produce a maximum discharge of 17.9 m 3 /s by the hydrostatic pressure of 37.5 ton/m and get a load operation to open and close the valve valve 65830.0468 66638.6332 kg Keywords: : Hollow Jet Valve, Debit vii
KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada kehadirat Allah SWT yang mana hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahnya laporan tugas akhir dengan judul Perancangan Hollow Jet Valve ini akhirnya dapat terselesaikan. Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan dan rintangan yang dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa ringan dan dapat teratasi. Oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan sekripsi ini. Ungkapan terimaksih tersebut disampaikan kepada : 1. Kedua orang tua yang selalu memberikan bantuan materi maupun non materi, mendo akan, mengingatkan akan pesan-pesannya yang tak akan terlupakan. 2. Bapak Ir. Eko Hariyadi, MT. Selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan serta arahan secara intensif selama penyusunan sekripsi ini dilakukan. 3. Bapak Ir. Ali Saifullah Selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan masukan ide, serta saran dan cara-cara penulisan sehingga terselesaikannya sekripsi ini. 4. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan teoritis seara langsung maupun tidak langsung. 5. Sahabat-sahabat memberi semangat Zainuddin,ST, Koko Tri Wahyudi,ST, Selly Riansyah,ST, Nazzaruddin Seriansyah, Syafrial Hidayatullah, dan juga My beloved Amelia Desy Tristanti,SE yang memberi bantuan dalam proses penyusunan tugas akhir ini viii
6. Teman-teman sebimbingan, rekan-rekan laboraturium di lingkungan Teknik Mesin, serta teman-teman seangkatan Teknik Mesin 2010 A,B dan C. 7. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terimakasih banyak atas bantuan kalian semuannya. Dalam penyusunan sekripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak terbahas. Oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan sangat diharapkan untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga ALLAH SWT memberikan sifat rahim Nya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan penyusun berharap semoga sekripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca. Malang, 10 November 2014 Akhmad Faisal ix
DAFTAR ISI COVER... i POSTER... ii LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI... iii LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR... iv LEMBAR PERNYATAAN... vi ABSTRAK... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... x DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiii I. PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar belakang... 1 1.2 Rumusan masalah... 3 1.3 Tujuan perancangan... 3 1.4 Batasan masalah... 3 1.5 Konsep desain... 4 1.6 Cara kerja... 7 II. TINJAUAN PUSTAKA... 9 2.1 Katup (Valve)... 9 2.2 Hollow jet velve... 10 2.3 Koreksi kecepatan, Luas Arus dan Debit... 13 2.3.1 Koefisien konstraksi.. 14 2.3.2 Koefisien kecepatan.. 14 2.3.3 Koefisien debit.. 15 2.4 Tekanan hidrostatis... 17 2.5 Tekana pada bidang horizontal... 17 2.6 Gaya gesek... 18 2.7 Poros ulir pendorong... 19 2.7.1 Tegangan pada ulir 21 2.7.2 Tegangan geser akibat gaya aksial 22 2.7.3 Tekanan permukaan.. 22 2.8 Roda gigi... 25 2.8.1 Roda gigi lurus.. 26 2.8.2 Roda gigi miring... 26 2.8.3 Roda gigi cacing... 27 2.8.4 Roda gigi kerucut..27 2.9 Profile roda gigi kerucut lurus... 27 2.10 Pasak... 30 2.11 Kopling... 34 2.12 Kopling Flens... 36 III. MOTODELOGI PERANCANGAN... 41 3.1 Studi Literatur... 41 3.2 Metode pengumpulan data... 41 3.3 Memilih spesifikasi bahan... 44 3.4 Perhitungan perancangan... 44 3.5 Flowchart perancangan... 45 x
IV. PERANCANGAN... 46 4.1 Kondisi perancangan... 46 4.2 Debit maksimum... 46 4.3 Beban Operasi hollow jet velve... 47 4.3.1 Tekanan Hidrostatis... 47 4.3.2 Gaya tekan hollow jet valve.. 48 4.3.3 Gaya gesek 50 4.3.4 Beban total.52 4.4 Mekanisme penggerak hollow jet valve... 53 4.4.1 Poros ulir pendorong. 54 4.4.2 Menentukan daya penggerak 61 4.4.3 Perencanaan roda gigi kerucut.. 65 4.4.4 Perencanaan pasak 71 4.4.5 Kopling flens 74 V. KESIMPULAN DAN SARAN... 79 4.1 Kesimpulan... 79 4.2 Saran... 81 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 : Konsep desain hollow jet valve... 4 Gambar 1.2 : Chassing depan... 4 Gambar 1.3 : Plunyer (Valve)... 5 Gambar 1.4 : poros ulir pendorong... 5 Gambar 1.5 : Roda gigi kerucut... 6 Gambar 1.6 : chasing belakang... 6 Gambar 1.7 : Tutup roda gigi kerucut... 7 Gambar 1.8 : Tata letak hollow jet di bendungan... 7 Gambar 1.9 : Sekema letak hollow jet valve... 8 Gambar 2.1 : Hollow jet valve... 11 Gambar 2.2 : Air melalui lubang... 14 Gambar 2.3 : Tekanan Hidrostatis... 17 Gambar 2.4 : Tekanan pada luasan... 17 Gambar 2.5 : Gaya gesek (F) dari benda yang bergerak di atas suatu papan permukaan... 18 Gambar 2.6 : Bidang ulir yang dibuka dan gaya-gaya yang bekerja waktu menaikkan beban..19 Gambar 2.7 : Bidang ulir yang dibuka dan gaya-gaya yang bekerja waktu menaikkan beban..19 Gambar 2.8 : Klasifikasi Roda Gigi... 26 Gambar 2.9 : Nama Bagian-bagian Roda Gigi Kerucut... 28 Gambar 2.10 : Roda gigi kerucut istemewa... 28 Gambar 2.11 : Roda Gigi Dan Pinyon Kerucut Lurus... 29 Gambar 2.12 : Pasak memanjang... 30 Gambar 2.13 : Distribusi tekanan bidang antara pasak dan poros... 32 Gambar 2.14 : Kopling-kopling kaku... 35 Gambar 2.15 : Kopling flens terbuka... 37 Gambar 2.16 : Kopling flens tertutup... 37 Gambar 2.17 : kopling marine type... 38 Gambar 3.1 : Flowchart perancangan... 45 Gambar 4.1 : diameter lubang masuk aliran hollow jet valve... 47 Gambar 4.2 : Tekanan Hidrostatis... 48 Gambar 4.3 : Diameter silender... 49 Gambar 4.4 : Gaya tekan pada bidang silinder... 49 Gambar 4.5 : gaya gesek yang hollow jet valve... 50 Gambar 4.6 : dimensi plunyer... 51 Gambar 4.7 : properties plunyer... 51 Gambar 4.8 : mekanisme penggerak... 53 Gambar 4.9 : Putaran ulir pada saat membuka... 54 Gambar 4.10 : Putaran ulir pada saat menutup... 54 Gambar 4.11 : Ulir pendorong... 56 Gambar 4.12 : panjang ulir yang masuk pada plunnyer... 58 Gambar 4.13 : Jarak ulir membuka dan menutup katup (plunnyer)... 65 Gambar 4.14 : Sistem penggerak... 60 Gambar 4.15 : Pasak pada poros... 72 Gambar 4.16 : kopling flens... 74 xii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 : koefisien kosntraksi... 15 Table 2.2 : Harga Cd khusus untuk lubang lingkaran... 16 Table 2.3 : tekanan permukaan... 24 Tabel 2.4 : Tekanan permukaan dan kecepatan... 24 Tabel 2.5 : Klasifikasi Roda Gigi... 25 Tabel 2.6 : Bahan untuk flens dan baut kopling tetap... 36 Tabel 2.7 : jumlah baut dan d poros marine type flange coupling... 39 Table 4.1 : Beberapa nilai koefisien gesekan antara dua permukaan... 50 xiii
DAFTAR PUSTAKA Andrijanto, R. S. (2009, Desember 14). jatiluhurdam's blog. Retrieved from http://jatiluhurdam.wordpress.com/: http://jatiluhurdam.wordpress.com/2009/12/14/hollow-jet-valve/ K.Gieck. (n.d.). Kumpulan Rumus Teknik. Maryono, D. I., Muth, P. I., & Eisenhauer, P. D. (2003). Hidrolika Teapan ( Applied Hydraulics ). Jakarta: PT. Pradnya Paramita. Niemann, G. (1992). Elemen mesin, jilid 1 : disain dan kalkulasi dari sambungan, bantalan dan poros. Jakarta: Erlangga, 1986. Sangsoro, D. (1990). Teknik Sumber Daya Air Jilid 1 Edisi Ketiga. Jakarta. Soedibyo, I. (2003 ). Teknik Bendungan. Pradnya Paramita. Soedradjat, A. (1983). Mekanika Fluida dan hidrolika. In A. S. S, Mekanika Fluida dan hidrolika. Bandung: Nova, Bandung. Soomil, E. Y. (1957). California Patent No. 2.784.730. Sularso. (1987). Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. Bandung, Indonesia: PT. Pertja. Timoshenko, S. (1987). Mekanika Teknik. Jakarta: Erlangga. Yowono, I. N. (1997). Hidrolika 1. Yogyakarta: PT. Hanindita. xiv