37
BAB IV ANALISA DAN PERENCANAAN ENERGI DAYA LISTRIK
4.1 Debit air yang digunakan
Pengukuran debit aliran sungai dilakukan dengan menggunakan alat pelampung gabus. Pengukuran dilakukan di beberapa titik tertentu. Dari tabel 3.3 dapat
disimpulkan : Kedalam h rata-rata
=
m
Debit air Q rata-rata = s
Tinggi jatuh air yang digunakan adalah 5 m. Debit air yang tersedia berdasarkan hasil pengukuran pada pengukuran terakhir = 1,514
s. Debit air yang akan digunakan direncanakan 50 dari debit air pada hasil pengukuran terakhir. Jadi
debit air yang dipergunakan sebesar 0,7 s.
4.2 Perhitungan Pipa Pesat
Sebelum menentukan jenis turbin yang akan dirancang terlebih dahulu harus dihitung diameter pipa pesat, kecepatan air dan panjang pipa pesat, kerugian energi
sepanjang pipa pesat, tinggi jatuh air efektif dan kecepatan spesifik turbin. Material pipa pesat menggunakan plat baja welded rolled steel. Hal ini dipilih
sebagai alternatif terbaik untuk mendapatkan biaya terkecil. Material yang digunakan adalah mild steel st 37.
38
4.2.1 Diameter Pipa Pesat
Diameter minimum pipa pesat depat dihitung dengan persamaan 4.1: ……………………………………………..4.1
Dimana: n
= koefisien kekesaran untuk welded steel 0,012 Q
= debit desain s
L = panjang penstock m
H = tinggi jatuhan air m
Tabel 4.1 Properti Teknis Material Pipa Pesat
Maka didapat:
=
0,6765 m
39
1. Tebal plat
Pendekataan paling sederhana menggunakan rekomendasi ASME untuk tebal penstock minimum mm adalah 2,5 kali diameter pipa m di tambah
1,2 mm. t min = 2,5 x D + 1,2 mm……………………………………………4.2
Dari rumus di atas didapat tebal plat yang digunakan: 3 mm
4.2.2 Perhitungan Kehilangan Tinggi Tekanan Akibat Pemasukan
Kehilangan tinggi tekan pada pemasukan disebabkan oleh perubahan arah aliran juga karena adanya kontraksi mendadak dari luar daerah pembelokan.
Kehilangan tinggi tekan akibat pemasukan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
……………………………………………………………….4.3
Dimana : =
koefisien kehilangan tinggi tekan karena pemasukan = 0,04 sesuai data dilapangan
V = Kecepatan aliran pada pemasukan
= 1,948 ms g
= gravitasi bumi = 9,81 m
40
Maka:
0,0077 m
4.2.3 Perhitungan Kehilangan Tinggi Tekanan Akibat Gesekan
Kehilangan tinggi tekan akibat gesekan friction loss dihitung dengan menggunakan
rumus :
f.
....................................................................................4.4
Dimana: L
= panjang pipa pesat = 45 m
V = Kecepatan aliran
= 1,948 ms g
= gravitasi bumi = 9,81 m
d = diameter pipa pesat
= 0,6765 m f
= koefisien gesek
41
Besarnya koefisien gesek f tergantung terhadap bilangan raynold, bilangan reynold dapat dihitung dengan rumus :
…………………………………………………………..4.5
Dimana : R
= bilangan reynold V
= 1,948 ms D
= diameter pipa = 0,6765 m
v =
Vikositas kinematik air pada temperatur 21 C
= 0,985 . 10
-6
ms Bilangan reynold :
1,33 x Material head race dipakai beton, dimana kekasaran absolut: 2,0
0,002956
Sehingga dengan menggunakan diagram moddy diperoleh harga koefisien gesek f = 0,026. Dengan demikian diperoleh head loss karena gesekan sebesar:
0,026 0,33 m
42
Total kerugian yang terjadi pada saluran arus adalah : Σhl = 0,0077 + 0,33 = 0,3377 m
Maka tinggi tekan efektif head efektif adalah : Hef = head -
Σhl = 5 – 0,3377
= 4,66 m
4.3 Perencanaan Turbin
Pemilihan jenis turbin dilakukan dengan menghitung kecepatan spesifik. Kecepatan spesif ns didefinisikan sebagai kecepatan putaran per menit dari turbin.
Spesific Speed ditentukan dengan rumus pada persamaan 4.5 …………………………………………………..4.6
Dimana: Ns
= Kecepatan spesifik N
= Kecepatan putaran turbin rpm P
= Output turbin kW He
= Head efektif m Q
= Debit s
Maka didapat :
= 443,4 rpm
43
Kecepatan spesifik dari setiap turbin adalah dikhususkan dan dikisarkan menurut kontruksi dari setiap tipe dengan berdasarkan pada percobaan contoh-contoh
pembuktian nyata. Dengan didapatnya harga kecepatan spesifik maka jenis turbin yang cocok digunakan adalah Turbin Crossflow.
Keterangan singkat tentang karakteristik, penjelasan dan gambar dari setiap jenis tipe turbin ditunjukkan pada Gambar 4.1. Mengacu pada tabel dan gambar
tersebut, kita dapat memilih jenis turbin, mana yang paling sesuai untuk kondisi tinggi jatuhan air dan debit aliran.
Pada saat ini, bagaimanapun kondisi jatuh air dan debit aliran air untuk skala kecil sangat dianjurkan menggunakan Turbin Cross Flow, dimana disain dan
pembuatannya di Indonesia.
Gambar 4.1 Jenis Penggunaan seleksi Turbin
44
4.4 Transmisi Sabuk
Untuk meneruskan daya dari poros turbin ke generator maka diperlukan komponen transmisi tambahan. Komponen transmisi yang digunakan adalah sabuk.
Jarak yang cukup jauh yang memisahkan antara dua buah poros mengakibatkan tidak memungkinkannya mengunakan transmisi langsung dengan roda gigi. Sabuk-V
merupakan sebuah solusi yang dapat digunakan. Sabuk-V adalah salah satu transmisi penghubung yang terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapezium.
Sabuk-V banyak digunakan karena sabuk-V sangat mudah dalam penangananya dan murah harganya. Selain itu sabuk-V juga memiliki keungulan lain dimana sabuk-
V akan menghasilhan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah serta jika dibandingkan dengan transmisi roda gigi dan rantai, sabuk-V bekerja lebih
halus dan tak bersuara. Sabuk-V selain juga memiliki keungulan dibandingkan dengan transmisi-transmisi yang lain, sabuk-V juga memiliki kelemahan dimana
sabuk-V dapat memungkinkan untuk terjadinya slip. Transmisi sabuk-V dapat dilihat pada gambar 4.2.
Gambar 4.2 Transmisi Sabuk-V
45
4.5 Generator
Kategori