ESHA Penche,2004 : e = PD2σkf+es
Barl ow’s Formulae Varshney,1971:
H = 0,002+σ x tD+0,002 t Dimana:
H: Tinggi tekan maksimum m : tekanan statis + tinggi tekan akibat pukulan
air
σ : tegangan baja yang digunakan tonm
2
D : diameter pipa pesat m t : tebal pipa pesat m
P : tekan hidrostatis pipa kNmm
2
kf : efisiensi ketahanan es : tebal jagaan untuk sifat korosif mm
3. Kedalaman minimum pipa pesat Kedalaman minimum akan berpengaruh
terhadap gejala vortex, kedalaman minimum dapat
dihitung dengan
persamaan Penche,2004:
Ht s s = c V
D Dimana:
c : 0,7245 untuk inlet asimetris 0,5434 untuk inlet simetris
V : kecepatan masuk aliran mdt D: diameter inlet pipa pesat m
3.
Tangki Gelombang Surge Tanks Tangki gelombang adalah pipa tegak
di ujung hilir saluran air tertutup untuk menyerap kenaikan tekanan mendadak
serta dengan cepat memberikan air selama
penurunan singkat
dalam tekanan.
Surge tanks
biasanya disediakan pada PLTA besar atau
menengah ketika ada jarak yang cukup jauh antara sumber air dengan unit daya,
sehingga diperlukan sebuah penstock panjang.
1.
Luas dan diameter Surge tanks Thoma
A
st
=
� � 2
� �
D
st
=
� 0,25
�
Dimana : A
st
= Luas Surge Tanks m
2
D
st
= Diameter Surge Tanks m Lt= panjang terowongan m
A
t
= Luas Terowongan m
2
H = Gross Head m g = gravitasi m
2
s c = koefisien thoma
2. Tinggi air dalam Surge tanks
Zst : v
� � �
0,5
Dimana : Z
st
= Tinggi muka air m V= kecepatan terowongan ms
Lt = panjang terowongan m A
t
= Luas Terowongan m
2
g = gravitasi m
2
s A
st
= Luas Surge Tanks m
2
3. Kebutuhan
terhadap tangki
gelombang Pipa pesat membutuhkan tangki
gelombang jika L 4H Dengan :
L
: panjang total pipa pesat m H
: tinggi jatuh m
D. Bangunan Pelengkap Saluran pembuang
tailrace cannal
Bangunan pembuang
digunakan untuk mengalirkan debit air yang keluar dari
turbin untuk kemudian dibuang ke sungai, saluran irigasi atau ke laut. Saluran
pembuangan dimensinya harus sama atau lebih besar daripada saluran pengambilan
mengingat adanya kemungkinan perubahan mendadak dari debit turbin air.
Rumah pembangkit
Power House
Rumah pembangkit
merupakan bangunan tempat diletakannya seluruh
perangkat konversi energi, mulai dari turbin air lengkap dengan governornya, sebagai
pengatur tekanan air, system transmisi mekanik,
generator, dan
perangkat pendukung lainnya. Bangunan ini yang
melindungi turbin, generator dan peralatan pembangkit lainnya.
Tinggi Jatuh Efektif Net Head
Tinggi jatuh efektif adalah selisih antara elevasi muka air pada bangunan
pengambilan atau waduk EMAW dengan
tail water level TWL dikurangi dengan total kehilangan tinggi tekan Ramos, 2000.
Persamaan tinggi jatuh efektif adalah: H
eff
= EMAW – TWL – hl
dimana: H
eff
: tinggi jatuh efektif m EMAW: elevasi muka air waduk atau hulu
bangunan pengambilan m TWL : tail water level m
hl : total kehilangan tingi tekan m
Gambar 1. Sketsa Tinggi Jatuh Effektif Kehilangan
tinggi tekan
digolongkan menjadi 2 jenis yaitu kehilangan pada
saluran terbuka dan kehilangan pada saluran tertutup.
Kehilangan tinggi tekan pada saluran terbuka
biasanya terjadi
pada intake
pengambilan, saluran transisi dan penyaring. Kehilangan tinggi pada saluran
tertutup dikelompokkan menjadi 2 jenis yaitu kehilangan tinggi mayor gesekan dan
kehilangan tinggi minor. Kehilangan tinggi mayor dihitung dengan persamaan Chezy-
Manning Penche,2004:
hf =
n
2
v
2
R
4 3
sedangkan kehilangan
minor dihitung dengan persamaanRamos, 2000:
hf = ξ
V
2
2g
dimana: hf : kehilangan tinggi tekan
V : kecepatan masuk mdt g : percepatan gravitasi mdt
2
L : panjang saluran tertutup pipa m D : diameter pipa m
f : koefisien kekasaranmoody diagram ξ : keofisien berdasarkan jenis kontraksi
Perencanaan Peralatan Mekanik Dan Elektrik
Perencanaan peralatan mekanik dan elektrik meliputi:
A. Turbin Hidraulik Turbin dapat diklasifikasikan berdasarkan
tabel berikut Ramos,2000: Tabel 1. Klasifikasi Jenis Turbin
Dalam perencanan turbin parameter yang mendasari adalah kecepatan spesifik
turbin Ns dan kecepatan putarsinkron n dimana kedua parameter tersebut dihitung
dengan persamaan Anonim, 1976::
N
s
= n
P H
54
n=
120 f
dimana: Ns :Kecepatan spesifik turbin mkW
n : kecepatan putarsinkron rpm P : daya kW
H : tinggi jatuh effektif m f : frekuensi generator Hz
p : jumlah kutub generator
Nilai n bisa didapatkan dengan melakukan
nilai coba-coba
dengan persamaan:
Untuk turbin francis: n’ =
2334 H
atau n’ =
1553 H
Untuk turbin propeller: n’ =
2088 H
atau n’ =
2702 H
Setelah didapatkan nilai parameter tersebut maka dapat ditentukan parameter
lain seperti: 1. Titik Pusat Dan Kavitasi Pada Turbin
Titik pusat perlu diletakkan pada titik yang aman sehingga terhindar dari
bahaya kavitasi kavitasi akan terjadi bila
nilai σaktual σkritis, dimana σdapat dihitung dengan persamaan Anonim, 1976:
σc =
Ns
1 .64
50327
Hs = Ha – Hv – H.σ
Sedangkan titik pusat turbin dapat dihitung dengan persamaan:
Z = twl + Hs + b dimana:
Ns :Kecepatan spesifik turbin mkW
σc : koefisien thoma kritis σ : koefisien thoma
Ha : tekanan absolut atmosfer Pag ρ
Hv: tekanan uap jenuh air Pwg ρ
H : tinggi jatuh effektif m Hs : tinggi hisap turbin m
Z : titik pusat tubrin twl: elevasi tail water level
b : jarak pusat turbin dengan runnerm 2. dimensi turbin
Dimensi turbin reaksi meliputi:
Dimensi runner turbin, dimensi wicket gate, dimensi spiral case dan dimensi
draft tube. 3. effisiensi turbin
Effisiensi turbin sangat tergantung pengaruh dari debit aktual dalam turbin
dengan debit desain turbin QQd, effisiensi turbin ditunjukkan pada gambar berikut
MECH7350,214:6:
Gambar 2. Grafik Effisiensi Turbin B. Peralatan Elektrik
Peralatan elektrik PLTAberfungsi sebagai
pengaturan kelistrikan
setelah dilakukan proses pembangkitan listrik,
peralatan elektrik
meliputi generator,governor,
speed increaser,
transformer, switchgear
dan auxiliary
equipment.
Analisa Pembangkitan Energi
Produksi energi tahunan dihitung berdasarkan tenaga andalan. Tenaga and-
alan dihitung berdasarkan debit andalan yang tersedia untuk pembangkitan energi
listrik yang berupa debit outflow dengan periode n harian.Arismunandar,2005
E = 9,8 x H x Q x g x t x 24 x n Dimana:
E : Energi tiap satu periode kWh H : Tinggi jatuh efektif m
Q : Debit outflow m3dtk
g : effisiensi generator t : efisiensi turbin
n : jumlah hari dalam satu periode. Analisa Kelayakan Ekonomi
Analisa ekonomi dilakukan untuk mengetahui kelayakan suatu proyek dari
segi ekonomi. Dalam melakukan analisa ekonomi dibutuhkan dua komponen utama
yaitu: a.
Cost komponen biaya Meliputi
biaya langsung
biayakonstruksi dan biaya tak langsung OP, contingencies dan engineering
b. Benefit komponen manfaat
Manfaat didapatakan dari hasil penjualan listrik berdasarkan harga tarif
yang berlaku dan pendapatan dari reduksi emisi gas karbon CER.
Parameter kelayakan ekonomi meliputi: 1. Benefit Cost Ratio
BCR = PV dari manfaat
PV dari biaya capital dan O 2. Net Present Value
NPV = PV Benefit – PV Cost
3. Internal Rate Of Return IRR = I
′
+ NPV
′ NPV
′
− NPV′′ I
′′
− I′ 4. analisa sensitivitas
Analisa sensitivitas dilakukan pada 3 kondisi yaitu:
Cost naik 20, benefit tetap Cost tetap, benefit turun 20
Cost naik 20, benefit turun 20 3. Hasil dan Pembahasan
Konsep perencanaan PLTA adalah dengan memanfaatkan debit yang berlebih
pada sungai Brantas khususnya pada bendungan Karangkates. Debit yang tidak
digunakan akan dialirkan melalui intake yang
berbeda dengan
intake PLTA
sebelumnya, kemudian debit akan dialirkan menuju
sistem PLTA
secara sistem
pengaliran aliran diversion dan akan dialirkan kembali menuju sungai Brantas.
Konsep PLTA ditunjukkan pada gambar berikut:
Gambar 3. Konsep Dasar PLTA Lodoyo II
Berdasarkan analisa inflow harian digunakan debit desain rencana untuk desain
PLTA dengan keandalan tertentu seperti pada kurva durasi aliran FDC seperti
berikut:
Gambar 4. Kurva Durasi Aliran Outflow
Dari kurva
maka dilakukanlah
simulasi waduk untuk menentukan daya terpasang. Debit yang dapat digunakan
untuk perencanaan PLTA adalah sebagai berikut :
Tabel 2. Alternatif Debit Desain
Alternatif Debit
m
3
det Daya
MWh 1
11,99 10.598
2 23,53
15.365 3
36,94 20.597
4 61,27
28.237 5
74,77 30.960
Maka dari perencanaan alternatif tersebut direncanakan komponen bangunan
sipil, pada studi ini digunakan alternatif 4 sebagai acuan debit desain bangunan sipil,
bangunan sipil yang direncanakan meliputi:
1. Bangunan Pengambilan