contoh

KARYA TULIS ILMIAH

TURBIN AIR PORTABEL TIPE PROPELLER VERTIKAL DENGAN SUKU

CADANG PENDUKUNG KARET BAN DAUR ULANG SEBAGAI

OPTIMASI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PICO HIDRO

BIDANG KEGIATAN :

DESIGN INOVATION

Disusun oleh :

1. Hanif Margono I8611021 Tahun Angkatan 2011

2. Deby Eko Hidayat I8111018 Tahun Angkatan 2011

3. Niat Sulih Utami I8612036 Tahun Angkatan 2012

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2014

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ............................................................................. i

HALAMAN PENGESAHAN .................................................................. ii

DAFTAR ISI ............................................................................................... iii

DAFTAR TABEL ...................................................................................... iv

DAFTAR DIAGRAM ............................................................................... iv

DAFTAR GAMBAR ................................................................................. iv

A. BAB I PENDAHULUAN I.1 LATAR BELAKANG .................................................................. 1

I.2 RUMUSAN MASALAH ............................................................. 2

I.3 TUJUAN ...................................................................................... 3

I.4 MANFAAT .................................................................................. 3

B. BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 TURBIN AIR .............................................................................. 4

II.2 PRINSIP KERJA TURBIN AIR ................................................. 6

II.3 HASIL PENELITIAN TURBIN AIR ......................................... 7

II.4 PICO HIDRO .............................................................................. 10

II.5 KARAKTERISTIK TURBIN AIR ............................................. 11

II.6 SEGITIGA KECEPATAN SUDU TURBIN .............................. 13

C. BAB III METODE PERANCANGAN III.1 METODE ILMIAH ................................................................... 15

III.2 METODE PERANCANGAN TURBIN .................................... 16

D. BAB IV PEMBAHASAN IV.1 PEMILIHAN JENIS TURBIN AIR .......................................... 19

IV.2 HASIL PERHITUNGAN KARAKTERISTIK TURBIN ......... 25

IV.3 DESAIN TURBIN .................................................................... 30

IV.4 HASIL SIMULASI.................................................................... 31

IV.5 RENCANA ANGGARAN BIAYA PEMBUATAN TURBIN

DAN JADWAL KEGIATAN ............................................................

33

E. BAB V KESIMPULAN V.1 KESIMPULAN ........................................................................... 34

V.2 SARAN ....................................................................................... 35

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................... 36

DAFTAR TABEL Tabel 1. Kapasitas Terpasang (MW) PLN menurut jenis pembangkit listrik tahun

2007 2011 .............................................................................................................

1

Tabel 2. Peneltian Turbin Air .................................................................................. 9

Tabel 3. Jenis Turbin Air dan Kisaran Kecepatan Spesifiknya (Ns) ...................... 20

Tabel 4. Perbandingan dari teknologi turbin untuk pemilihan jenis turbin .............. 23

Tabel 5. Hasil Perhitungan Karakteristik Turbin ..................................................... 29

Tabel 6. Anggaran Biaya Kegiatan ......................................................................... 33

Tabel 7. Jadwal Kegiatan ......................................................................................... 33

DAFTAR DIAGRAM Diagram 1. Jenis Jenis Turbin Air ........................................................................ 5 Diagram 2. Proses Kerja Ilmiah (diadaptasi dari Gott dan Johnson, 2001) ..... 16

Diagram 3. Tahap Perancangan Turbin .................................................................... 18

DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Turbin Impuls ........................................................................................ 5

Gambar 2. Turbin Reaksi ........................................................................................ 6

Gambar 3. Skema Pembangkit Listrik Skala Kecil .......................................... 6

Gambar 4. Bagian Bagian Turbin Kaplan ........................................................ 7

Gambar 5. Turbin Kaplan Tipe Vertikal .......................................................... 7

Gambar 6. Segitiga kecepatan sudu bergerak turbin reaksi ..................................... 13

Gambar 7. Karakteristik geometri dan notasi sudu turbin ....................................... 14

Gambar 8. Pemilihan tipe turbine berdasarkan kecepatan spesifik dan head air. ... 20

Gambar 9. Karakteristik dan aplikasi turbin (H vs Q) ............................................. 21 Gambar 10. model turbin pico hydro, (a) desain sudu plat puntir (b) desain sudu

flat plat ....................................................................................................................

27

Gambar 11. Spiral Guide .......................................................................................... 24

Gambar 12. Guide Vane ........................................................................................... 24

Gambar 13. Tutup Guide Vane ................................................................................ 24

Gambar 14. Blade..................................................................................................... 24

Gambar 15. Draft Tube ............................................................................................ 25

Gambar 16. Susunan Lapisan Ban Bekas dengan Komponen .................................. 25

Gambar 17. Diagram kecepatan .............................................................................. 27

Gambar 18. model turbin pico hydro, (a) desain sudu plat puntir (b) desain sudu

flat plat ...................................................................................................................

28

Gambar 19. a) Tampak Isometrik b) Tampak Samping .......................................... 30

Gambar 20. Tampak Atas........................................................................................ 30

Gambar 21. Assy Turbin Propeller.......................................................................... 31

Gambar 22. Exploded Turbin .................................................................................. 31

Gambar 23. Exploded Vane & Turbin .................................................................... 32

Gambar 24. Exploded Generator & Yoke ............................................................... 32

1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

1. Kurangnya Pemenuhan Energi Listrik Di Indonesia

Pemenuhan kebutuhan energi listrik di Indonesia masih terlampau kurang. Hal

ini seperti yang dilansir oleh Perusahaan Listrik Negara (PLN) pada situs

resminya www.pln.co.id disebutkan situsnya bahwa terdapat beberapa daerah

yang pasokan listriknya masih belum stabil , bahkan ada yang belum bisa

menikmati energi listrik, diantaranya :

Di Kabupaten Tanggamus masih ada 160 desa yang masyarakatnya

belum menikmati listrik.

Di Kabupaten Nabire, listrik berasal dari PLTD yang tidak bekerja

sepanjang hari dan bila pasokan BBM terlambat, pemadaman listrik

berlangsung lama.

Di Kabupaten Banyumas baru 59% dari jumlah kk yang menikmati listrik.

Di daerah pegunungan tengah Provinsi Papua masih > 90%

masyarakatnya belum menikmati energi listrik PLN.

Selain itu, kebutuhan energi listrik Indonesia yang tiap tahun yang kian

meningkat menjadikan daerah-daerah terpencil menjadi terabaikan dan tidak

terurus pemenuhan energi listriknya.

sumber : www.pln.go.id

2. Data Statistik Energi Pembangkit Listrik Di Indonesia

Data yang diterbitkan oleh BPS (Badan Pusat Statistik) menunjukan

Kapasitas Terpasang (MW) Perusahaan Listrik Negara (PLN) menurut Jenis

Pembangkit Listrik tahun 2007-2011 dapat dilihat sebagai berikut :

Tabel 1. Kapasitas Terpasang (MW) PLN menurut jenis pembangkit listrik tahun 2007 2011

Jenis Pembangkit Listrik

2007 2008 2009 2010 2011

Tenaga Air 3,501.5 3,504.4 3,508.6 3,682.6 3,844.7

Tenaga Uap 7,114.0 8,764.0 8,764.0 13.045.5 15,775.5

Tenaga Gas 7,114.0 8,764.0 8,764.0 13,045.5 15,775.5

2

lanjutan Tabel 1

Tenaga Gas Uap 1,885.6 2,496.7 2,570.6 3,634.7 3,250.4

Tenaga Panas Bumi 415.0 830.0 415.0 1,130.0 1,131.3

Tenaga Diesel 2,956.2 3,020.8 2,980.8 3,327.8 2,633.0

Jumlah 22,153.3 25,986.9 25,609.6 32,849.9 35,253.9

(www.bps.go.id)

Berdasarkan Tabel 1. pemanfaatan tenaga air sebagai pembangkit listrik

mengalami peningkatan yang kurang signifikan. Hal ini dapat dilihat dari tahun

2007 2011 energi listrik yang dihasilkan masih berkisar pada angka tiga ribu

megawatt. Oleh karena itu perlu adanya upaya lebih lanjut untuk

memanfaatkan tenaga air sebagai pembangkit listrik mengingat potensi aliran

arus air sungai di Indonesia yang cukup besar .

3. Potensi Energi Aliran Air Di Indonesia

JAKARTA - Kondisi geografis Indonesia yang memiliki banyak sumber air

mengandung potensi listrik sangat besar. Diperkirakan, potensi listrik yang

berasal dari tenaga air saja bisa mencapai 75.000 megawatt (MW) atau 75

gigawatt (GW). Namun, potensi yang saat ini memungkinkan untuk

dikembangkan baru mencapai 22.000 MW.

Potensi besar tersebut disampaikan Menteri Pekerjaan Umum Djoko Kirmanto

usai penandatanganan MoU pembangunan PLTA Muaro Julai di Kantor

Kementerian PU kemarin (1/4). Potensi tersebut memang sangat besar, dan

ironisnya masih banyak masyarakat yang belum bisa menikmati listrik.

Hinga akhir tahun 2012, masih ada sekitar 20 persen masyarakat Indonesia

yang belum menikmati listrik. Selebihnya telah menikmati listrik dengan

kondisi yang beragam. Untuk memompa potensi tersebut, Kementerian PU

menggandeng investor asing untuk membangun PLTA.

www.jpnn.co

I.2 Rumusan Masalah

1. Seperti apakah purwarupa Turbin Air Portabel Tipe Propeller Vertikal

Berbahan Karet Ban Daur Ulang Dengan Sudu Setengah Silinder ?

3

2. Bagaimana kinerja Turbin Air Portabel Tipe Propeller Vertikal Berbahan

Karet Ban Daur Ulang Dengan Sudu Setengah Silinder ?

Kinerja turbin air pada system pico hidro berubah jika ada perubahan pada

bentuk sudu dan karakteristik aliran air. Pada penelitian ini akan menguji

secara simulasi kinerja turbin air pico hidro yang meliputi daya keluaran

turbin dan efisiensi yang dihasilkan,. Dari hasil pengujian ini akan

didapatkan unjuk kerja yang optimal dari tipe sudu yang diujikan.

I.3 Tujuan

Adapun tujuan yang diharapkan dapat terwujud dan akan dicapai dengan

adanya pelaksanaan kegiatan ini yaitu :

1. Membuat pembangkit listrik yang hemat energi, terbarukan dan

ramah lingkungan.

2. Memanfaatkan energi aliran air sungai sebagai sumber pembangkit listrik

tenaga picohidro.

3. Mendesain turbin air portabel.

4. Membuat desain turbin air yang mudah dalam pembuatan, pengoprasian,

dan perawatan serta memiliki effisiensi dan efektivitas yang tinggi.

5. Mengembangkan dan merintis pemanfaatan turbin air di Indonesia.

I.4 Manfaat

Manfaat penelitian ini secara umum memberikan pengetahuan tentang :

1. Mengolah secara optimal sumber daya air di Indonesia, sehingga dapat

mengurangi daerah tidak terdapat energi listrik terutama pada daerah daerah

terpencil yang sulit diakses.

2. Menghemat bahan bakar fosil sebaga sumber energi listrik, sehingga dapat

mengurangi effek pemanasan global.

3. Meningkatkan taraf ekonomi masyarakat karena terwujudnya energi listrik

yang terbarukan dan ramah lingkungan,

4. Memanfaatkan material alternatif yang menggunakan limbah karet ban

bekas sebagai suku cadang pendukung.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Turbin Air

Sumber energi potensial air dapat dimanfaatkan dengan cara mengubah

energi tersebut ke dalam bentuk energi listrik melalui teknologi sistem

pembangkit listrik tenaga air (PLTA) yang terdiri dari komponen utama

reservoir, turbin air, generator listrik, dan instalasi perpipaan.

Turbin air merupakan mesin fluida yang mengubah energi potensial air

menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros. Biasanya putaran poros

turbin dimanfaatkan untuk memutar mekanisme generator untuk menghasilkan

energi listrik. Sebelum melakukan perancangan dan pemilihan turbin air,

diperlukan uji kelayakan dan analisis terhadap sumber daya air yang akan

dimanfaatkan energi potensialnya. Terutama ketersediaan head dan debit air

dari sumber aliran air untuk beban yang dirancang. Kategori head yang tersedia

dari sumber aliran air diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Head tinggi (lebih dari 100 m)

2. Head sedang (30 sampai 100 m)

3. Head rendah (kurang dari 30 m)

Setelah mengetahui potensi head yang ada pada sumber aliran air,

selanjutnya menentukan jenis turbin dan beban yang direncanakan. Dimana

beban rencana tersebut tidak boleh melampaui ketersediaan potensi energi dari

sumber aliran air, karena akan berakibat tidak tercapainya efisiensi maksimum

operasional dan merugikan secara ekonomis. Menurut Diliph Singh (2009),

klasifikasi turbin air ditinjau dari jenis pembangkit dan daya keluaran turbin

yaitu:

1. Large-Hidro (daya keluaran lebih dari 100 MW)

2. Medium-Hidro (daya keluaran mulai 15 MW sampai 100 MW)

3. Small-Hidro (daya keluaran mulai 1 MW sampai 15 MW)

4. Mini-Hidro (daya keluaran mulai 100 kW sampai 1 MW)

5. Micro-Hidro (daya keluaran mulai 5 kW sampai 100 kW)

6. Pico-Hidro (daya keluaran sampai 5 kW)

5

Ditinjau dari cara turbin air merubah energi potensial aliran menjadi

energi putar atau aksi air terhadap sudu jalan turbin, dapat digolongkan dalam

dua kategori yaitu : Turbin impuls dan Turbin reaksi. Turbin impuls adalah

turbin dimana proses penurunan tekanan dari air hanya terjadi pada sudu

pengarahnya saja dan pengisian air pada roda turbin dilakukan pada sebagian

dari keliling roda turbin. Sehingga turbin impuls juga disebut turbin pengisian

sebagian (partial admission turbine) atau disebut juga turbin aksi (action

turbine).

Diagram 1. Jenis Jenis Turbin Air

Yang termasuk jenis turbin impuls yaitu : Turbin Pelton, Kincir Air,

Turbin Ossberger (cross flow turbine), dan Turbin Turgo

Gambar 1. Turbin Impuls

Sedangkan pada turbin reaksi, proses penurunan tekanan air terjadi

6

pada sudu-sudu pengarah maupun pada sudu-sudu jalannya. Pada turbin reaksi

ini pemasukan/pengisian air terhadap roda turbin dilakukan pada sekeliling

penuh dari roda turbin tersebut. Sehingga turbin jenis ini juga disebut turbin

pengisian penuh (full admission turbine). Yang termasuk jenis turbin reaksi

yaitu : Turbin Francis, Turbin Kaplan, dan Turbin Propeler.

Gambar 2. Turbin Reaksi

II.2 Prinsip Kerja Turbin Air

Gambar 3. Skema Pembangkit Listrik Skala Kecil

7

Gambar 4. Bagian Bagian Turbin Kaplan

Gambar 5. Turbin Kaplan Tipe Vertikal

Pada dasarnya prinsip kerja turbin Kaplan dijelaskan sebagai berikut :

1. Aliran air diarahkan oleh Spiral Casing sehingga membentuk aliran spiral

2. Aliran Spiral diarahkan oleh Guide Vane ke blade untuk meningkatkan

effisiensi

3. Aliran menghantam Blade (Sudu Miring) dan Runner (Sudu Tegak) yang

menyebabkan energy aliran fluida diubah menjadi energy mekanik dalam

bentuk putaran poros.

4. Poros menggerakan generator listrik yang menghasilkan energy listrik.

5. Air keluar melalui Draft Tube (Saluran Pelepasan)

6. Energi Listrik selanjutnya dialirkan ke Controller untuk diatur menjadi

arus AC/DC

II.3 Hasil Penelitian Turbin Air

1. (Date dan Akbarzadeh 2009) mendesain turbin reaksi dengan material

terbuat dari PVC. Pada proposal ini kami berencana membuat desain yang

8

sama dengan penambahan sudu stator pada inlet masuk air dan turbin rotor

terbuat dari karet daur ulang ban bekas yang sudah tidak dapat dipakai.

2. Razak et all(2010) mendesain, membuat dan menguji sebuah turbin cross

flow untuk aplikasi pembangkit listrik ber head rendah di Universitas

Kebangsaan Malaysia. Pada system ini diintegrasikan transmisi gear

dengan rasio 12:108 untuk menghubungkan turbine dengan generator.

Dimensi turbin cross flow berbentuk silider dengan ukuran diameter 450

mm dan lebar 300 mm.

3. Beberapa turbin pico hydro telah di produksi di China, Vietnam dan

Indonesia. Biaya pembuatannya ditekan rendah tetapi tanpa

mempertimbangakan ketidakefisienann dan kesulitan dalam proses

pembuatan (Rijssenbeek, n.d.). Perkembangan system pico hydro mampu

memajukan system kelistrikan pada daerah terpencil di Asia Tenggara

(Williams, Upadhyay, Demetriades & Smith, 2000). Smits (2010)

mengestimasi hampir 60.000 unit pico hydro telah dipasang di Laos dan

hingga 130.000 unit di Vietnam dengan laju pertumbuhan pemasangan

yang relative tinggi.

4. Turbin propeller 5 kW dengan head rendah mencapai efisiensi

keseluruhan hinggan 67% telah didesain untuk beroperasi pada 850 rpm

dan head 5 m. system ini dikembangkan oleh Departemen Teknik Sipil

Indian Institute of science di Bangalore ( Rao, 1986; Rao, Prasad dan

Kulkarni, 1988). Turbin propeller yang dikembangkan terdiri dari 8 sudu

helik dengan ketebalan yang sama. Kekurangan dari desain ini adalah

turbin bekerja pada kecepatan putaran yang rendah, kesulitan dalam

prosen pembuatan dengan kompleksnya bentuk sudu heliks dan dimensi

yang tidak standard (Williams et al., 2000)

5. Teknik mesin universitas teknologi Papua New Guinea mengembangkan

prototype pico hydro dengan type turbin propeller (Ranatunga & Indrus,

1991). Sudu turbin berjumlah 8 buah dibuat dengan menggunakan mesin

CNC. Sistem transmisi yang menggunakan gearbox untuk

menghubungkan turbin dengan generator (Williams et al., 2000)

9

Tabel 2. Peneltian Turbin Air

No Turbin Debit

L/s

Head

m

rpm Eff

(%)

Outpu

t W

keteranga

n

Reference

1 reaksi 10 - 28 2 - 5 52-

56

100-

500

Material

PVC

Date dan

Akbarzadeh,

2009

2 cross flow 20 1.2 100 Diameter

turbin 400

mm, tebal

350 mm

Razak et all,

2010 di

Universiti

Kebangsaan

Malaysia.

3 Jet turgo 3.5 304 1300

4 Propeller 5 850 67 5000 Indian Institute

of science di

Bangalore, Rao,

1986;

5 Propeller 60 1.5 200 200W universitas

teknologi Papua

New Guinea

Ranatunga &

Indrus, 1991

6 Vanes 400 612 37 3700 Baja roll The Department

of Mechanical

Engineering of

the University of

Canterbury

(Parker,

Faulkner, &

Giddens, 1993)

7 Vanes 60 2.9 2100 1000 Plat baja, 5

vane & 4

sudu turbin

Heitz (1993),

with Nottingham

Trent University

8 Vanes 60 2.9 650 24 Transmisi

belt, 6 sudu

turbin

(Williams &

Holmes, 1995)

di London, UK

9 propeller 40 2.4 200 20

Development

Technology Unit

(DTU) (2010) of

the University of

Warwick

1

0

Axial,

radial mix

flow

4-12 >68 Alexander et al.

(2009a; 2009b)

10

II.4 Pico Hidro

Pembangkit listrik tenaga air diklasifikasikan berdasarkan energi yang

dihasilkan, seperti pada table 1. Pembangkit listik tenaga air skala paling kecil

disebut pico hidro, listrik yang dapat dibangkitkan menggunakan sistem ini

kurang dari 5 kW. Pembangkit listrik pico hidro tidak membutuhkan

bendungan, penampung air dan dapat di integrasikan langsung pada aliran

sungai.

II.5 Karakteristik Turbin Air

Karakteristik suatu turbin air secara umum dinyatakan oleh enam buah

konstanta yaitu :

1. Rasio Kecepatan ()

Rasio Kecepatan () adalah perbandingan antara kecepatan keliling linier

turbin pada ujung diameter nominalnya dibagi dengan kecepatan teoritis air

melalui curat dengan tinggi terjun sama dengan tinggi terjun (Hnetto) yang

bekerja pada turbin.

dan maka : ........................................ (1)

dimana :

N = adalah putaran turbin [rpm]

D = adalah diameter karakteristik turbin [m]

H = adalah tinggi terjun netto/efektif [m]

2. Kecepatan Satuan (Nu)

Kecepatan satuan (Nu) adalah kecepatan putar turbin yang mempunyai

diameter (D) satu satuan panjang dan bekerja pada tinggi terjun (Hnetto) satu

satuan panjang.

Dari persamaan rasio kecepatan diperoleh korelasi :

.......................................................................................................... (2)

11

Dengan memasukan nilai D = 1 m dan H = 1 m, maka :

dan didapat persamaan : ........................................... (3)

3. Debit satuan (Qu)

Debit yang masuk turbin secara teoritis dapat diandaikan sebagai debit yang

melalui suatu curat dengan tinggi terjun sama dengan tinggi terjun (Hnetto) yang

bekerja pada turbin. Oleh karena itu debit yang melalui turbin dapat dinyatakan

sebagai :

............................................................................................. (4)

dengan Cd = koefisien debit

Debit satuan (Qu) adalah debit turbin yang mempunyai diameter (D) satu

satuan panjang dan bekerja pada tinggi terjun (Hnetto) satu satuan panjang.

maka : ............................................................. (5)

4. Daya satuan (Pu)

Daya (P) yang dihasilkan turbin dapat dinyatakan sebagai :

............................................................................................................... (6)

dimana : adalah Q (debit)

Maka :

Dengan adalah efisiensi turbin, adalah berat jenis air

Daya satuan (Pu) adalah daya turbin yang mempunyai diameter (D) satu satuan

panjang dan bekerja pada tinggi terjun (Hnetto) satu satuan panjang.

maka : ................................................................................................. (7)

Sedangkan Efisiensi mekanis turbin :

PembangkitAirDaya

TurbinMekanisDaya ................................................................................. (8)

12

Dimana besar Daya air pembangkit (W) :

W = 2

..2c

mp

mzgm

(Nm), atau: .............................................................. (9)

H = g

c

g

pz

2.

2

konstan .................................................................. (10)

dimana : H = tinggi jatuh air atau head total (m)

z = tinggi tempat atau head potensial (m)

g

p

. = tinggi tekan atau head tekan (m)

g

c

2

2

= tinggi kecepatan atau head kecepatan (m)

5. Kecepatan spesifik (Ns)

Elimiasi diameter (D) dari Nu dan Pu menghasilkan korelasi :

maka : ................................................................................................... (11)

Kecepatan spesifik (Ns) adalah kecepatan putar turbin yang menghasilkan daya

sebesar satuan daya pada tinggi terjun (Hnetto) satu satuan panjang. Kecepatan

spesifik (Ns), menunjukkan bentuk dari turbin itu dan tidak berhubungan

dengan ukurannya. Hal ini menyebabkan desain turbin baru yang diubah

skalanya dari desain yang sudah ada dengan performa yang sudah diketahui.

Kecepatan spesifik merupakan kriteria utama yang menunjukkan pemilihan

jenis turbin yang tepat berdasarkan karakteristik sumber air. Kecepatan

spesifik dari sebuah turbin juga dapat diartikan sebagai kecepatan ideal,

persamaan geometris turbin, yang menghasilkan satu satuan daya tiap satu

satuan head. Kecepatan spesifik tubin diberikan oleh perusahaan (dengan

penilaian yang lainnya) dan selalu dapat diartikan sebagai titik efisiensi

maksimum. Perhitungan tepat ini menghasilkan performa turbin dalam

jangkauan head dan debit tertentu.

13

6. Diameter spesifik (Ds)

Dari persamaan Pu diperoleh korelasi :

........................................... (12)

Diameter spesifik (Ds) adalah diameter turbin yang menghasilkan daya sebesar

satuan daya pada tinggi terjun (Hnetto) satu satuan panjang.

maka : ................................................................................................. (13)

II.6 Segitiga Kecepatan Sudu Turbin

Segitiga kecepatan merupakan dasar kinematika dari aliran fluida yang

menumbuk sudu turbin. Dengan pemahaman segitiga kecepatan akan sangat

membantu dalam pemahaman proses konversi pada sudu-sudu turbin. Pada

gambar 2.10 menjelaskan kaitan antara absolut, relative kecepatan fluida dan

kecepatan sudu turbin yang dilambangkan oleh C, W dan U.

Sudut absolut fluida dilambangkan oleh dan sudut relative fluida

dilambangkan oleh . Seluruh sudut diukur relatif terhadap arah aksial. Angka-

angka kecil dibelakang karakter sudut dan kecepatan didefenisikan sebagai:

1. Masuk Stator (sudu pengarah aliran)

2. Keluar stator dan inlet rotor (turbin)

3. Keluar turbin dan masuk pipa keluar.

Gambar 6. Segitiga kecepatan pada sudu turbin reaksi

14

Dari segitiga kecepatan diatas, panjang pendeknya garis adalah

mewakili dari besar kecepatan masing-masing. Sebagai contoh, fluida masuk

sudu dari nosel dengan kecepatan Vs1 kemudian keluar dari nosel sudah

berkurang menjadi Vs2 dengan garis yang lebih pendek, artinya sebagian

energi kinetik fluida masuk sudu diubah menjadi energi kinetik sudu dengan

kecepatan VB, kemudian fluida yang sudah memberkan energinya

meningglkan sudu dengan kecepatanVs2.

Perubahan energi dengan azas reaksi, sudu turbin reaksi berfungsi

seperti nosel. Hal ini berarti, pada sudu turbin reaksi terjadi proses ekspansi,

yaitu penurunan tekanan fluida dengan disertai kenaikan kecepatan. Karena

prinsip reaksi adalah gerakan melawan aksi, jadi dapat dipahami dengan

kenaikan kecepatan fluida pada sudu turbin reaksi, sudu turbin pun akan

bergerak sebesar nilai kecepatan tersebut dengan arah yang berlawanan.

Geometri dari dua sudu sejajar yang digambarkan pada gambar 2.11

dibawah ini berikut notasinya digunakan sebagai karakterisitk geometri sudu.

Gambar 7. Karakteristik geometri dan notasi sudu

turbin

Sym Deskripsi

L Panjang

tembereng

j Luas penampang

b Panjang aksial

sudu

s Jarak antar sudu

Sudut muka sudu Sudut

kelengkungan

Sudut kemiringan

Sudut aliran i Sudut menyerong

Sudut simpangan C Kecepatan fluida

15

BAB III

METODE PERANCANGAN

III.1 Metode Ilmiah

Kerja ilmiah didefinisikan sebagai usaha sistematik untuk

mendapatkan jawaban atas masalah atau pertanyaan dengan ciri khas

menggunakan metode ilmiah melalui penalaran dan pengamatan.

Beberapa sikap lmiah sebagai dampak positif dari Kerja Ilmiah yang

dapat dikembangkan oleh para pendidik kepada anak didiknya, yaitu:

Sikap Ingin Tahu (Coriousity), Bersikap Ulet, Sikap Teliti dan Hati-

Hati, Keyakinan bahwa Tatanan Alam Bersifat Teratur, Menyadari

Kebenaran Ilmu Tidak Mutlak, Sikap Optimis, Bersifat Toleran

Terhadap Orang Lain, Sikap Mencintai Kebenaran, Sikap Tidak

Purbasangka.

Secara garis besar proses kerja ilmiah dapat digambarkan seperti

gambar di bawah ini:

Diagram 2. Proses Kerja Ilmiah (diadaptasi dari Gott dan Johnson, 2001)

16

III.2 Tahap Perancangan Turbin

Diagram 3. Tahap Perancangan Turbin

MULAI

Identifikasi Masalah di Lapangan

Studi Literatur

Pengumpulan Data awal

Perumusan Masalah

Pemilihan Jenis Turbin Air

Perhitungan Karakteristik Turbin

Desain Kontruksi Turbin

17

Lanjutan Diagram 3. Tahap Perancangan Turbin

Jenis penulisan ini adalah jenis penulisan secara normatif. Penulisan

normatif adalah penulisan ilmiah dengan melakukan studi pustaka, atau

penelitian dokumen-dokumen ilmiah yang telah ada dan relevan dengan

penelitian. Sedangkan teknik pengumpulan data dalam penelitian ini adalah

studi dokumen (library research) yaitu mengumpulkan data melalui

Desain Konstruksi Turbin

Simulasi

Assembly /

Disassembly

Uji Mekanis Pada

Poros Turbin

Hasil Simulasi

Gambar Detail

1. Part (Bagian Penyusun)

2. Assembly (Rakitan

Perencanaan Proses Produksi

1. Membuat Daftar Kebutuhan Bahan

2. Menyusun Jadwal Produksi

SELESAI

OK

No OK

18

identifikasi buku referensi dan media massa seperti koran, internet serta bahan

lain yang masih ada hubungannya dengan penelitian ini. Kemudian melakukan

analisis isi terhadap bahan yang dikumpulkan dengan permasalahan penelitian

selanjutnya dikonstruksikan secara sistematis sehingga menjadi data yang siap

pakai. Data yang digunakan dalam penelitian berupa data sekunder. Sumber

data sekunder adalah sejumlah data yang diperoleh melalui studi pustaka

termasuk di dalamnya dokumen, hasil penelitian terdahulu,yang dalam hal ini

berhubungan dengan objek penelitian. Data dalam penulisan yang telah

dikumpulkan dilakukan pengkajian berupa penganalisaan data pustaka

kemudian ditarik sebuah solusi dan kesimpulan sebagai hasil dari

permasalahan yang ada.

19

BAB IV

PEMBAHASAN

IV.1 Pemilihan Jenis Turbin Air

Kontur lingkungan alam yang umum di Indonesia adalah selisih

ketinggian atau jatuh air yang tergolong rendah. Tren penelitian terbaru

disimpulkan untuk memanfaatkan ketingggian head yang rendah dengan

output energi listrik maksimal. Oleh karena itu pada proposal kali ini

diprioritasskan pada rancang bangun dan pengujian performa PLTA-PH

dengan head rendah.

Pemilihan jenis turbin dapat ditentukan berdasarkan kelebihan dan

kekurangan (karakteristik) dari jenis-jenis turbin. Umumnya, turbin impuls

digunakan untuk tempat dengan head tinggi, dan turbin reaksi digunakan untuk

tempat dengan head rendah. Pada tahap awal, pemilihan jenis turbin dapat

diperhitungkan dengan mempertimbangkan parameter-parameter khusus yang

mempengaruhi sistem operasi turbin (Dixon, S. L, 1998), yaitu :

1. Faktor tinggi jatuhan air efektif (Net Head) dan debit yang akan

dimanfaatkan untuk operasi turbin merupakan faktor utama yang

mempengaruhi pemilihan jenis turbin, sebagai contoh : turbin pelton

efektif untuk operasi pada head tinggi, sementara turbin propeller sangat

efektif beroperasi pada head rendah.

2. Faktor daya (Power) yang diinginkan berkaitan dengan head dan debit

yang tersedia.

3. Kecepatan (putaran) turbin yang akan ditransmisikan ke generator.

Sebagai contoh untuk sistem transmisi direct couple antara generator

dengan turbin pada head rendah, sebuah turbin reaksi (propeller) dapat

mencapai putaran yang diinginkan, sementara turbin pelton dan crossflow

berputar sangat lambat (low speed) yang akan menyebabkan sistem tidak

beroperasi.

Tipe turbin yang sesuai untuk suatu daerah dengan debit air dan head

tertentu dapat dipilih berdasarkan kecepatan spesifik (Ns). Kecepatan spesifik

20

(Ns) adalah kecepatan putar turbin yang menghasilkan daya sebesar satuan

daya pada tinggi terjun (Hnetto) satu satuan panjang. Dalam tabel dibawah

disajikan nilai kecepatan spesifik (Ns) untuk berbagai jenis turbin. Tabel

tersebut dapat digunakan sebagai panduan awal pemilihan jenis turbin yang

tepat untuk nilai Ns tertentu.

Tabel 3. Jenis Turbin Air dan Kisaran Kecepatan Spesifiknya (Ns)

Pembangkit Listrik Tenaga Air pada umumnya agar generator dikopel

langsung dengan turbin, namun ada beberapa aplikasi PLTA ini dihubungkan

dengan sistem transmisi sebelum terhubung dengan generator.

Gambar 8. Pemilihan tipe turbine berdasarkan kecepatan spesifik dan head air.

Pemilihan putaran spesifik ini sangat berhubungan dengan dimensi

peralatannya, yang berarti juga mempengaruhi konstruksi dan harga.

Pemilihan turbin didasarkan pada head air yang ada dan debit aliran air.

21

Gambar 9. Karakteristik dan aplikasi turbin (H vs Q)

Kriteria yang harus dimiliki turbin yang akan didesain :

1. Biaya produksi kurang dari Rp.5.000.000,-

2. Menghasilkan daya kebutuhan rumah tanggan 225 Watt

3. Menggunakan material dari domestik

4. Dapat diproduksi pada industri kecil.

5. Membutuhkan sedikit kebutuhan perawatan.

6. Dapat beroprasi pada head 2 m

7. Portabel, mudah untuk dirakit (assembly) dan dibongkar (disassembly)

sehingga mudah pula jika ingin dipindahkan ke tempat yang diinginkan.

Alasan memilih turbin tenaga pico hidro :

1. Potensial, Effektif, dan menghasilkan harga listrik 15% lebih murah

Sistem pico hidro merupakan sistem yang sangat potensial untuk

diaplikasikan dalam pembangkit listrik pada desa mandiri energi,

daerah terpencil maupun pun daerah terluar dekat perbatasan Negara.

Penelitian terbaru oleh bank dunia (The World Bank group energi unit,

energi, transport and water department, 2006) menemukan bahwa harga

22

listrik/kwh. Maher et al (2003) sistem pico hidro menghasilkan harga

listrik 15% lebih rendah per kWh dan efektif berdasarkan konsumsi per

rumah tangga di Kenya dibanding pembangkit listrik tenaga surya.

2. Tingkat pengembalian modal cepat

Biaya investasi energi terbaharukan pada pico hidro per kWh lebih

tinggi dibanding pembangkit listrik tenaga diesel, namun inevestasi

pada pico hidro lebih menguntungkan dengan tingkat pengembalian

modal lebih cepat, Khennas and barnet (2000)

3. Dampak kerusakan lingkungan kecil

Tidak seperti pembangkit listrik skala besar, sistem pico hidro memiliki

dampak lingkungan yang kecil(Gunkel, 2009). Pascal et al. (2011)

membandingkan sebuah sistem pico hidro, generator tenaga diesel pada

desa terpencil di Thailand. Analisa yang telah dilakukan menyimpulan

bahwa sistem pico hidro menghasilkan dampak lingkungan paling kecil

pada semua kategori parameter yang diukuran..

4. Dampak sosial ekonomi yang baik

Sistem pico hidro memiliki dampak sosial yang baik. Sistem ini lebih

berpotensi menggerakkan roda perekonomian yang menguntungkan

baik itu pada massyarakat pembuat maupun pengguna sistem pico hidro

dibanding dengan sistem lain. (Chhetri, Pokhare, & Islam, 2009;

Williams & Porter, 2006)

Alasan memilih turbin jenis Propeller :

1. Head yang dibutuhkan rendah.

2. Debit yang dibutuhkan kecil.

3. Memiliki efisiensi yang tinggi meskipun beroprasi pada head

yang rendah dengan kecepatan spesifik tinggi.

Berikut ini adalah table perbandingan antara beberapa tipe turbin

dengan berbagai kriteria penilaian :

23

Tabel 4. Perbandingan dari teknologi turbin untuk pemilihan jenis turbin

Karakteristik

Tipe Turbin

Pelton turgo Cross-

flow Propeller Francis Kapalan PAT

Efisiensi-

Desain 0 0 - + + + 0

Efisiensi -

Pembuatan 0 0 + - - + -

Kontruksi 0 0 + + - - -

Biaya 0 0 0 + - - -

Perawatan &

Perbaikan 0 0 0 + - - -

Portabilitas 0 0 0 + + 0 0

Kemampuan

Modularitas + + + + + - _

Ket : 0 = Cukup, + = Baik, - = Kurang

Dari tabel diatas dapat disimpulkan bahwa turbin jenis propeller memiliki

sustanbilitas paling tinggi dibandingkan jenis yang lain sehingga kami

memutuskan untuk menggunakan turbin jenis ini.

Alasan Memilih Ban Bekas sebagai suku cadang pendukung :

1. Ban bekas mudah didapat dan harganya terjangkau.

2. Ban bekas tidak mudah terkorosi dan tahan terhadap air.

3. Pemanfaatan ban bekas yang masih minim menyebabkan ban bekas

mencemari lingkungan, sehingga dengan adanya pemanfaatan ban bekas

maka dapat mengurangi pencemaran lingkungan akibat banyaknya ban

bekas yang ada di lingkungan.

4. Tahan terhadap effek kavitasi.

5. Tahan terhadap proses abrasif material yang terbawa arus air.

6. Mudah dalam pencarian sparepart.

7. Mudah dalam penggantian jika dirasa telah aus.

24

Ban bekas akan digunakan sebagai bahan pelapis pada :

1. Spiral Guide

Gambar 11. Spiral Guide

2. Guide Vane

Gambar 12. Guide Vane

3. Tutup Guide Vane

Gambar 13. Tutup Guide Vane

4. Blade

Gambar 14. Turbin

5. Draft Tube

25

Gambar 15. Draft Tube

Susunan pelapisan ban bekas sebagai suku cadang pendukung, sebai berikut :

Gambar 16. Susunan Lapisan Ban Bekas dengan Komponen

IV.2 Hasil Perhitungan Karakteristik Turbin

Bagian terpenting dalam system pembangkit listrik tenaga air adalah

penentuan jenis dan dimensi turbin (runner). Factor yang menentukan desain

turbin antara lain; diameter luar turbin(tip diameter), diameter poros,

kemiringan, kurva kelengkungan, puntiran dan jarak antar sudu turbin.

Kondisi alam yang dimodelkan dalam perhitungan dimensi turbin PLTA-PH

adalah debit aliran 25 lt/s dan ketinggian jatuh air head 2 meter.

Tip diameter

Round (2004) memperkenalkan koeffesien Cround terhadap ketinggian

head yang di peroleh dari percobaan yang panjang. Koeffesien Cround adalah

rasio perbandingan diameter luar turbin terhadap energi yang dibangkitkan.

Dimana Dt adalah diameter luar turbin dengan satuan meter dan P adalah

energy yang dibangkitkan dengan satuan kW. Bila dilakukan extrapolasi pada

kurva Round (2004) dengan ketinggian kerja turbin head 2 meter diperoleh

diameter luar turbin sebesar 100 mm dengan perkiraan energy yang dapat

dibangkitkan sebesar 250 W.

26

Hub-Tip diameter ratio

Hub-tip diameter ratio Dh/Dt, didefinisikan sebagai kecepatan absolut

fluida terhadap penampang turbin Cx. Wright(1999) secara teori

mendefinisikan hub-tip diameter rasio terkecil dengan pertimbangan de

Haller Limit. De Haller limit adalah rasio kecepatan relative aliran keluar

terhadap kecepatan relative aliran masuk. De Haller limit dH didefinisikan

sebagai berikut:

dimana C2 adalah kecepatan absolut aliran fluida masuk turbin dan C3 adalah

kecepatan absolut aliran fluida keluar turbin. Wrights analysis mendekati

panduan design turbin yang diteliti oleh Jorgensen(1983) dan penelitian

terdahulu oleh Balje(1968). Titik-titik data yang diteliti membentuk kurva

kelengkungan oleh Wright(1999) membentuk persamaan sebagai berikut:

Sudut Stagger sudu adalah sudut antara sudu kelengkungan dan arah sumbu

aksial. Stagger angel didefinisikan oleh:

dimana 2 adalah sudut masuk sudu turbin dan 3 adalah sudut keluar sudu

turbin. Pada gambar 51 desain sudu tutbin terdapat sudut relatif aliran masuk

dan keluar didefinisikan dengan 2 dan 3.

27

Gambar 17. Diagram kecepatan

Jumlah sudu dan rasio jarak kelengkungan

Jumlah sudu turbin, jarak antar sudu dan jarak kelengkungan terhubung dan

saling mempengaruhi satu sama lain. Meningkatkan jumlah sudu atau

mengurangi jarak antar sudu dapat meningkatkan laju arah aliran tetapi

meningkatkan kerugian akibat gesekan. Namun disisi lain meningkatkan jarak

antar sudu, mengurangi laju arah aliran mengakibatkan kerugian meningkat

karena pemisahan aliran. Kesetimbangan ini dapat dioptimalisasi

menggunakan kriteria rasio tangensial oleh Zweifel, Z yang dijabarkan dalam

persamaan berikut:

Dimana s adalah jarak antar sudu, b adalah jarak kelengkungan aksial, 2 dan

3 adalah sudut aliran turbin masuk dan keluar. Menurut study empiris yang

dilakukan Zweifel, rasio tangensial untuk meminimalisir kerugian sekitar

Z=0.8. Sehingga rasio jarak kelengkungan optimal dapat didefinisikan

sebagai berikut:

28

Sudut deviasi

Schobeiri (2005) menyarankan penggunaan metode Traupel dimana dalam

metode ini distribusi tekanan dan hisap pada permukaan turbin bertahap dari

pangkal sudu hingga wilayah aliran luar. Deviasi 35 dihitung dengan

persamaan:

Dimana 3c adalah sudut sudu keluar ruang, 3 adalah sudut aliran keluar, a

adalah pangkal sudu, s adalah jarak antar sudu dan a adalah sudut aliran

pada pangkal sudu.

Hothersall (2004) mengaplikasikan persamaan hukum Carter dalam

mendeterminasikan sudut deviasi, 3H sebagai berikut:

Dimana m adalah parameter Carter, adalah sudut ruang, s adalah jarak antar

sudu dan L adalah panjang kelengkungan sudu.

Sudu flat turbin

Proses produksi turbin cukup sulit bila menggunakan tipe sudu plat puntir,

meskipun kinerjanya lebih baik dibanding flat plat. Sehingga dibutuhkan alat

bantu untuk menunjang akurasi dan waktu produksi yang baik. Lihat gambar

10 dibawah ini.

Gambar 18. model turbin pico hydro, (a) desain sudu plat puntir (b) desain sudu flat plat

29

Desain Stator

Stator, berfungsi untuk membentuk aliran putar sebelum fluida masuk

melewati turbin. Ketinggian sudu stator, hGV dan jarak sudu pengarah

terhadap turbin didefinisikan oleh Nechleba (1957) sebagai berikut:

Dimana Dt adalah diameter tip turbin. Sudut pada sudu pengarah GV,

didefinisikan dengan persamaan (Wright, 1999):

Dimana C2 adalah kecepatan tangensial fluida pada aliran masuk turbin dan

Q adalah debit aliran fluida.

Dari hasil perhitungan diperoleh hasil sebagai berikut :

Tabel 5. Hasil Perhitungan Karakteristik Turbin

Spesifikasi Keterangan Turbine tipe propeller Blade shape flat blade Number of blades 4 Tip diameter, Dt 130 mm Hub to tip ratio, Dh/Dt 0.55 Operating head, H 2 m Operating flow rate, Q 25 L/s Target rotation speed, n 1500 rpm Forecasted power (1500 rpm, 25 L/s) 255 W Stagger angle, _ 71.0 Tip chord length 109 mm Hub chord length 74 mm Outer radius of stator guide vanes, rGV 100 mm Height of stator guide vanes, hGV 52 mm Stator guide vane angle, _GV 72.3 Draft tube inlet radius 71 mm Draft tube exit radius 150 mm Draft tube length 1.7 m

30

IV.3 Desain Turbin

Gambar 19. a) Tampak Isometrik b) Tampak Samping

Gambar 20. Tampak Atas

31

Gambar 21. Assy Turbin Propeller

Cara kerja turbin :

1. Air masuk melalui spiral guide.

2. Spiral guide mengarahkan air membentuk aliran spiral kemudian masuk

kedalam lubang guide vane.

3. Guide vane mengoptimalkan daya aliran yang menggerakan blade.

4. Blade berputar, menggerakan poros propeller, poros peropeller

menggerakan generator, generator menghasilkan energy listrik.

Gambar detail ada pada Lampiran 4.

IV.4 Hasil Simulasi

Simulasi Assembly :

Gambar 22. Exploded Turbin

32

Gambar 23. Exploded Vane & Turbin

Gambar 24. Exploded Generator & Yoke

33

IV.5 Rencana Anggaran Biaya Pembuatan Dan Jadwal Kegiatan

Tabel 6. Anggaran Biaya Kegiatan

No Uraian Persentase Biaya (Rp)

1. Peralatan Penunjang 15,2 % 760.000

2. Bahan Habis Pakai 78 % 3.900.000

3. Perjalanan 4,8 % 240.000

5. Administrasi 2 % 100.000

Jumlah 100 % 5.000.000

Tabel 7. Jadwal Kegiatan

No Kegiatan Lokasi Minggu ke-

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1. Observasi Daerah

2. Perancangan Mesin UNS

3. Penyusunan Jadwal Produksi UNS

Proses Produksi UNS

4. Uji coba dan evaluasi mesin UNS

5. Perbaikan mesin UNS

6 Penyusunan Modul Pengoprasian UNS

7. Sosialisasi, Pelatihan operasional

& perawatan mesin Daerah

8. Pendampingan pengelolaan dan

perawatan Daerah

9 Penyusunan Laporan UNS

34

BAB V

PENUIUP

V.1 KESIMPULAN

Berdasarkan pembahasan dan analisa kondisi di lapangan tentang pemenuhan

energi listrik alternatif, dapat disimpulkan beberapa poin sebagai berikut :

1. Potensi pemanfaatan sumberdaya air di Indonesia sangat besar, tetapi

pengembangan pemanfaatan sumber daya energi air masih kurang.

2. Prosentase daerah tidak terdapat energi listrik berada pada daerah terpencil

yang sulit dijangkau oleh PLN.

3. Pemilihan pembangkit listrik tenaga piko hidro tipe propeller vertikal

menjadi solusi nyata dan tepat untuk menanggulangi krisis energi.

4. Penambahan ban bekas meningkatkan masa pakai dari turbin karena dapat

menahan korosi, kavitasi, abrasif.

5. Turbin Air Portabel yang mudah untuk dirakit (assembly) dan dibongkar

(disassembly) mudah untuk dipindahkan dari satu tempat ke tempat yang

lain dapat digunakan didaerah terpencil yang terdapat aliran sungai dengan

head minimal 2m dan debit 25 ltr/s.

6. Turbin Air yang kami desain relatif mudah untuk diproduksi karena

kontruksi sederhana, terdiri dari bahan domestik mudah didapat, serta

proses perencanaan yang singkat.

7. Turbin air yang kami buat memiliki effisiensi yang tinggi serta dapat

menghasilkan daya 255 w.

8. Dibutuhkan biaya sekitar Rp.5.000.000,- untuk membuat turbin air

portable tipe propeller vertikal.

V.2 SARAN

Dalam pengembangan dan pemanfaatan PLT-PH memerlukan sinergi

antara pemerintah selaku penentu kebijakan, perguruan tinggi selaku tenaga

ahli, dan masyarakat selaku pihak yang membutuhkan energy. Dengan adanya

sinergi maka pengembangan dan pemanfaatan PLT-PH dapat berjalan secara

optimal guna bergegas memenuhi kebutuhan energi listrik yang setiap waktu

selalu meningkat.

36

Daftar Pustaka

1. Alexander, K. V., Giddens, E. P., & Fuller, A. M. (2009a). Axial-flow turbines

for low head microhydro systems. Renewable Energy, 34(1), 35-47.

2. Bellis. 2002. Lester Allan Pelton-Water Turbines and the Beginnings of

Hydroelectricity. Inventors Journal.

3. Bono. Gatot Suwoto. Mulyono. 2006. Rekayasa Bentuk Sudu Turbin Pelton

Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Mikro-Hidro. Jurnal Rekayasa Mesin Vol.

3 No. 1, hal: 131-136

4. Date, A., & Akbarzadeh, A. (2009). Design and cost analysis of low head

simple reaction hydro turbine for remote area power supply. Renewable

Energy, 34(2), 409-415.

5. Diliph Singh, (2009). Micro Hydro Power Resource Assesment HandBook.

APCTT.

6. Dixon, S. L., & Hall, C. A. (1998). Fluid mechanics and thermodynamics of

turbomachinery (4th ed.). Amsterdam ; Boston: Butterworth-Heinemann.

7. Fraenkel, P., Paish, O., Bokalders, V., Harvey, A.,Brown, A., & Edwards, R.

(1991). In Fraenkel P., Stockholm Environment Institute. (Eds.), Micro-hydro

power : A guide for development workers. London: Immediate Technology

Publications in assocation with the Stockholm Environment Institute.

8. Finnemore and Franzini,Tenth Edition, Fluid Mechanics with Engineering

Applications,Singapure, Mc Graw-Hill.

9. Kvicinsky S, JL Kueny, F Avellan, E Parkinson. 2002. Experimental and

Numerical Analysis of Free surface flows in A Rotating Bucket. IAHR

Symposium on Hydraulic Machinery and Systems. Lausanne

10. Maher P and N Smith. 2001. Pico Hydro for Village Power. Practical Manual

for Schemes Up To 5 kw in Hilly Areas. Edition 2

11. Nonoshita T K, Takahashi S, Ikeo Y, Matsumoto. 2004. Numerical Analysis

of a Pelton Turbine Jet. Proceedings of ASME/JSME Fluids Engineering

Division Summer Meeting. California.

12. Penche, Celso. (1998). Laymans HandBook On How To Develop A Small

Hydro Site (2nd Edition). Directorate-General for Energy by European Small

Hydropower Association (ESHA), Belgia.

37

13. Razak, J. A., Alghoul, M. A., Zainol, M. S., Zaharim, A., & Sopian, K.

(2010). Application of crossflow turbine in off-grid pico hydro renewable

energy system. Paper presented at the Recent Advances in Applied

Mathematics. American Conference on Applied Mathematics (AMERICAN-

MATH 2010), Cambridge, MA, USA.

14. Sahid, Bono, Sunarwo. 2006. Pengaruh Nosel Berpenampang Segi Empat

terhadap Unjuk Kerja Turbin Pelton Mikro untuk Sistem Pembangkit Listrik

Tenaga Mikro Hidro. Forum Teknik. Vol. 30. No. 1.Hal. 48-55

15. Sahid dan Sunarwo. 2007. Optimasi Sudut outlet Sudu Turbin Pelton Sebagai

Upaya Meningkatkan Kinerja Turbin Pada Pembangkit Listrik Tenaga

Mikrohidro. Jurnal Eksergi Vol 3 nomor 1. hal 8-13.

16. Sahid dan Sunarwo. 2007. Penerapan Nosel Berpenampang Segi Empat Pada

Turbin Michell Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro. Jurnal

Rekayasa Mesin vol III nomor 6. hal 233-244.

17. Sahid, 2009, Optimasi Sudut Outlet Sudu Turbin Pipa Belah Dua untuk

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro, Proseding Seminar Nasional Hasil-

hasil Penelitian dan Pengabdian pada Masyarakat, Politeknik negeri Jakarta,

Jakarta

18. Singh, P., & Nestmann, F. (2009). Experimental optimization of a free vortex

propeller runner for micro hydro application. Experimental Thermal and

Fluid Science, 33(6), 991-1002.

19. Singh, P., & Nestmann, F. (2011). Experimental investigation of the influence

of blade height and blade number on the performance of low head axial flow

turbines. Renewable Energy, 36(1), 272-281.

20. Williamson, S. J., Stark, B. H., & Booker, J. D. (2011). Low head pico hydro

turbine selection using a multi-criteria analysis. World Renewable Energy

Congress, Linkoping, Sweden.

Lampiran 1. Biodata Dosen Pendamping

A. Identitas Diri

1 Nama Lengkap Sukmaji Indro Cahyono, ST., Meng.

2 JenisKelamin Laki-laki

3 NIP 1983081820130201

4 NIDN 0618088301

5 TempatdanTanggalLahir Yogyakarta, 18 Agustus 1983

6 E-mail [email protected]

7 Nomor Telepon/HP 085640017531

B. Riwayat Pendidikan

CURRICULUM

VITAE

Years Education Institution

2012-Now Doctor degree Pukyong National University

2008-2010 Master Program Pukyong National University

2001-2006 Sarjana Universitas Diponegoro

1998-2001 SMU Negeri 4 Tangerang

1995- 1998 SMP NEGERI 12 TANGERANG

1992-1995 SD Negeri Periuk Jaya Tangerang

C. Pemakalah Seminar Ilmiah

No

Nama Seminar Waktu

1 Pelatihan teknis teleconference teaching UT Korea Selatan

2012

2 Peserta pelatihan pengembangan diri dan organisasi

2012

3 Pembicara Blog dan kaskus sebagai jurus pemasaran diinternet

2010

4 Pembicara instalasi bongkar pasang komputer

2009

5 Penyelenggara entrepreneurship di era e-commerce

2006

6 Penyelenggara seminar entrepreneur dikalangan mahasiswa

2005

Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Biaya

Peralatan penunjang

Peralatan Justifikasi

Pemakaian Jumlah Harga Satuan (Rp) Keterangan

Mata Gerinda Potong Minggu 2 1 pack 60.000 60.000

Mata Gerinda Potong

Besar Minggu 2 3 buah 50.000 150.000

Sikat Baja Minggu 2 2 buah 20.000 40.000

Biaya Machining Minggu 2 - - 500.000

Amplas Minggu 2 5 Lembar 2.000 10.000

SUB TOTAL (Rp) 760.000

Bahan Habis Pakai

Material Justifikasi

Pemakaian Jumlah

Harga Satuan

(Rp) Keterangan

Generator 500 Watt Minggu 2 1 1.000.000 1.000.000

Plat Besi 10 mm Minggu 2 30 cm2 - 90.000



Besi Struktur L Minggu 2 12 m - 150.000

Besi Hollow Dia 180 mm Minggu 2 30 cm - 50.000

Besi Hollow Dia 70 Minggu 2 100 cm - 100.000



Mika Minggu 2 50 cm2 - 50.000

Lem Minggu 2 5 Kaleng 20.000 100.000

Ban Bekas Minggu 2 - - 100.000

Elektroda RD 2.5 mm 1 60.000 60.000

Elektroda RD 2 mm 2 60.000 120.000

ISO 15 ABB - 4920 -

Full,SI,NC,Full_68 Minggu 2 1 15.000 15.000

SEAL Minggu 2 1 25.000 25.000

JIS B 2804 Shaft use 19 Minggu 2 2 15.000 30.000

JIS B 1252 1H 16 Minggu 2 2 15.000 30.000

ISO 15 ABB - 4920 -

14,SI,NC,14_68 Minggu 2 1 15.000 15.000

JIS B 1301 4x4-A Minggu 2 3 15.000 45.000

Hexagon Nut M8 Minggu 2 9 2.000 18.000

Washer 5 Minggu 2 1 500 5.000

Hexagon Nut M5 - Minggu 2 5 2.000 10.000

Washer 8 Minggu 2 7 5.00 3.500

M5 Minggu 2 1 2.000 20.000

M4 Minggu 2 6 1.500 9.000

AM-M16-N Minggu 2 1 15.000 15.000

Kontroller Minggu 2 1 700.000 700.000

Kopling Minggu 2 1 100.000 100.000

Kabel Minggu 2 20 5.000 100.000

Semen Minggu 2 2 Karung 90.000 180.000

Pasir Minggu 2 - 124.500 124.500

Batu Minggu 2 - 100.000 100.000

Batu Bata Minggu 2 - 100.000 100.000

SUB TOTAL (Rp) 3.900.000

Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Biaya

Perjalanan

Perjalanan Ke Justifikasi

Perjalanan Jumlah Harga Satuan (Rp) Keterangan

Bensin Minggu 2 - - 60.000

Parkir Minggu 2 - - 30.000

Jasa Paket Barang Minggu 2 - - 50.000

Jasa Angkut Material Minggu 2 - - 100.000


Administrasi

Keperluan Justifikasi

Perjalanan Jumlah Harga Keterangan

HVS 70 gram Minggu 2 1 30.000 30.000

Buku Minggu 2 1 10.000

Print & Photo copy Minggu 2 - 50.000

Alat Tulis Kantor Minggu 2 1 pack 10.000 10.000


Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Pelaksana dan Pembagian Tugas

No Nama/NIM Program Studi Alokasi

Waktu

Uraian Tugas

1 Hanif Margono

I8611021

D3 Teknik

Mesin

Otomotif

25

jam/minggu

- Membuat

skema/alur/urutan

pembuatan

- Membagi tugas pada

setiap anggota

- Berkoordinasi secara

aktif dengan dosen

pembimbing

- Mengatur justifikasi

penggunaan biaya

- Melakukan pembuatan

bersama anggota yang

lain.

- Membuat perencanaan

proses produksi

2 Debi Eko Hidayat

I8111018

D3 Teknik

Mesin

Produksi

25

jam/minggu

- Mendesain Turbin

pada software

solidworks

- Menganalisa design

yang telah dibuat

- Membuat gambar 2D

- Membuat daftar

komponen yang

diperlukan.

- Menyusun manual

book

- Membuat daftar alat

dan bahan penunjang

yang diperlukan

3 Niat Sulih Utami

I8612036

D3 Teknik

Mesin

Otomotif

15

jam/minggu

- Melakukan pendataan

administratif

pengeluaran dan

pemasukan

- Membuat laporan

harian

- Membantu pembuatan

bersama anggota yang

lain

- Melakukan pengadaan

bahan dan komponen

Lampiran 4. Desain Turbin Propeller Tipe Vertikal

1. TURBIN AIR

2. TURBIN AIR BOM 1

3. TURBIN AIR BOM 2

4. TURBIN AIR BOM 3

5. TURBIN

6. TUTUP VANE

7. VANE

8. YOKE

9. POROS

10. GUARD UNIT

11. SPIRAL GUIDE

12. RANGKA

13. DRAFT TUBE

14. COVER GENERATOR

750

1300

1946 1296

B

C

D

1 2

A

321 4

B

A

5 6

DRAWN

CHK'D

APPV'D

UNLESS OTHERWISE SPECIFIED:DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERSSURFACE FINISH:TOLERANCES: LINEAR: ANGULAR:

NAME SIGNATURE DATE

MATERIAL:

REVISION

TITLE:

DWG NO.

SCALE: SHEET 1 OF 1

A4

C

WEIGHT:

TURBIN AIRSolidWorks Educational Edition. For Instructional Use Only.

3 2 16 18 14 4 17 7

* *23

1311*216*8

5

ITEM NO. PART NUMBER QTY.

1 RANGKA 1

2 COUPLING 1

3 JIS B 1301 4x4-A 3

4 GUARD UNIT 1

5 GENERATOR 16 ISO 4762 M5 x 35 --- 22N 47 Washer ISO 8738 - 8 68 ISO 4162 - M8 x 30 x 30-N 6

9 VANE 1

10 TURBIN 1

11 Tutup Vane 1

12 ISO 15 ABB - 4920 - Full,SI,NC,Full_68 113 GB_SEALS_TYPE3 FB 30X18.5X7 1

14 Poros 1

15 JIS B 1252 1H 16 2

16 JIS B 2804 Shaft use 19 2

17 Yoke 1

18 ISO 15 ABB - 4920 - 14,SI,NC,14_68 1

19 Draft Tube 1

20 Washer ISO 7093 - 8 1

21 Washer ISO 7090 - 5 1

22 ISO 4017 - M8 x 20-N 1

23 ISO 4017 - M8 x 16-N 1

24 Hexagon Nut ISO - 4034 - M8 - N 125 Hexagon Nut ISO - 4034 - M5 - N 126 ISO 7045 - M5 x 6 - Z --- 6N 127 ISO 7045 - M4 x 5 - Z --- 5N 6

28 Cover Motor 1

29 AM-M16-N 1

30 Pin 1

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

TURBIN AIR BOM 1

WEIGHT:

A3

SHEET 1 OF 1SCALE:1:10

DWG NO.

TITLE:

REVISION

MATERIAL:

DATESIGNATURENAME


APPV'D

CHK'D

DRAWN

SolidWorks Educational Edition. For Instructional Use Only.

54

6

1

7

8

3

2

ITEM NO. PART NUMBER QTY.1 RANGKA 12 COUPLING 13 JIS B 1301 4x4-A 34 GUARD UNIT 15 GENERATOR 16 ISO 4762 M5 x 35 --- 22N 47 Washer ISO 8738 - 8 68 ISO 4162 - M8 x 30 x 30-N 6

B

C

D

1 2

A

321 4

B

A

5 6

DRAWN

CHK'D

APPV'D


NAME SIGNATURE DATE

MATERIAL:

REVISION

TITLE:

DWG NO.

SCALE: SHEET 1 OF 1

A4

C

WEIGHT:

TURBIN AIR BOM 2SolidWorks Educational Edition. For Instructional Use Only.

15

14

24

18

17

19

*

30

29

9

3

2

4

5

20

25

10

7

11

13

8

12

ITEM NO. PART NUMBER QTY.

1 RANGKA 1

2 VANE 1

3 TURBIN 1

4 Tutup Vane 1

5 ISO 15 ABB - 4920 - Full,SI,NC,Full_68 1

6 GB_SEALS_TYPE3 FB 30X18.5X7 1

7 Poros 1

8 JIS B 2804 Shaft use 19 2

9 JIS B 1252 1H 16 2

10 Yoke 1

11 ISO 15 ABB - 4920 - 14,SI,NC,14_68 1

12 COUPLING 1

13 JIS B 1301 4x4-A 3

14 GUARD UNIT 1

15 GENERATOR 1

16 Draft Tube 1

17 Washer ISO 7093 - 8 1

18 Hexagon Nut ISO - 4034 - M8 - N 1

19 ISO 4017 - M8 x 16-N 1

20 ISO 4017 - M8 x 20-N 1

21 ISO 4762 M5 x 35 --- 22N 4

22 Washer ISO 7090 - 5 1

23 Hexagon Nut ISO - 4034 - M5 - N 1

24 Washer ISO 8738 - 8 6

25 ISO 4162 - M8 x 30 x 30-N 6

26 ISO 7045 - M5 x 6 - Z --- 6N 1

27 ISO 7045 - M4 x 5 - Z --- 5N 6

28 Cover Motor 1

29 AM-M16-N 1

30 Pin 1

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

TURBIN AIR BOM 3

WEIGHT:

A3

SHEET 1 OF 1SCALE:1:20

DWG NO.

TITLE:

REVISION

MATERIAL:

DATESIGNATURENAME


APPV'D

CHK'D

DRAWN

SolidWorks Educational Edition. For Instructional Use Only.

50

R102.50

50

R7.50

B

C

D

1 2

A

321 4

B

A

5 6

DRAWN

CHK'D

APPV'D


NAME SIGNATURE DATE

MATERIAL:

REVISION

TITLE:

DWG NO.

SCALE: SHEET 1 OF 1

A4

C

WEIGHT:

TURBINSolidWorks Educational Edition. For Instructional Use Only.

350

R154

8 x Bohr7

A

6 B

R42.50

4 x Bohr8 70

60

40

30

23

DETAIL A SCALE 1 : 3

10

45.00

10

25

DETAIL B SCALE 2 : 5

B

C

D

1 2

A

321 4

B

A

5 6

DRAWN

CHK'D

APPV'D


NAME SIGNATURE DATE

MATERIAL:

REVISION

TITLE:

DWG NO.

SCALE: SHEET 1 OF 1

A4

C

WEIGHT:

Tutup VaneSolidWorks Educational Edition. For Instructional Use Only.

408

208

A

208

131.50

150

100 15

8


B

C

D

1 2

A

321 4

B

A

5 6

DRAWN

CHK'D

APPV'D


NAME SIGNATURE DATE

MATERIAL:

REVISION

TITLE:

DWG NO.

SCALE: SHEET 1 OF 1

A4

C

WEIGHT:

VANESolidWorks Educational Edition. For Instructional Use Only.

10 10

700

120

37

32 10

B

C

D

1 2

A

321 4

B

A

5 6

DRAWN

CHK'D

APPV'D


NAME SIGNATURE DATE

MATERIAL:

REVISION

TITLE:

DWG NO.

SCALE: SHEET 1 OF 1

A4

C

WEIGHT:

YokeSolidWorks Educational Edition. For Instructional Use Only.

1065

1.50

55.50 697.50

1.50

45

174

78

20 B

C

D

1 2

A

321 4

B

A

5 6

DRAWN

CHK'D

APPV'D


NAME SIGNATURE DATE

MATERIAL:

REVISION

TITLE:

DWG NO.

SCALE: SHEET 1 OF 1

A4

C

WEIGHT:

PorosSolidWorks Educational Edition. For Instructional Use Only.

180

153

6

250 R110

152

6 X TAP M 10

B

C

D

1 2

A

321 4

B

A

5 6

DRAWN

CHK'D

APPV'D


NAME SIGNATURE DATE

MATERIAL:

REVISION

TITLE:

DWG NO.

SCALE: SHEET 1 OF 1

A4

C

WEIGHT:

GUARD UNITSolidWorks Educational Edition. For Instructional Use Only.

R372 925

R372

220

6 x Bohr5

744

347 B

C

D

1 2

A

321 4

B

A

5 6

DRAWN

CHK'D

APPV'D


NAME SIGNATURE DATE

MATERIAL:

REVISION

TITLE:

DWG NO.

SCALE: SHEET 1 OF 1

A4

C

WEIGHT:

Spiral GuideSolidWorks Educational Edition. For Instructional Use Only.

820 A

1000

600

1035 1077.03

330

200

250


6 x TAP M8

B

C

D

1 2

A

321 4

B

A

5 6

DRAWN

CHK'D

APPV'D


NAME SIGNATURE DATE

MATERIAL:

REVISION

TITLE:

DWG NO.

SCALE: SHEET 1 OF 1

A4

C

WEIGHT:

RANGKASolidWorks Educational Edition. For Instructional Use Only.

300 218

835

A


6x Bohr 6mm

B

C

D

1 2

A

321 4

B

A

5 6

DRAWN

CHK'D

APPV'D


NAME SIGNATURE DATE

MATERIAL:

REVISION

TITLE:

DWG NO.

SCALE:1:10 SHEET 1 OF 1

A4

C

WEIGHT:

Draft TubeSolidWorks Educational Edition. For Instructional Use Only.

277.17

1067.12

DO

WN

90

R 1

0

DOWN 90 R 10

DO

WN

90

R 1

0

DOWN 90 R 10

10

B

C

D

1 2

A

321 4

B

A

5 6

DRAWN

CHK'D

APPV'D


NAME SIGNATURE DATE

MATERIAL:

REVISION

TITLE:

DWG NO.

SCALE: SHEET 1 OF 1

A4

C

WEIGHT:

Cover MotorSolidWorks Educational Edition. For Instructional Use Only.

contoh

Documents