TUGAS SARJANA BIDANG KONVERSI pdf'

TUGAS SARJANA BIDANG KONVERSI PERENCANAAN INSTALASI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR KAPASITAS........KEC. KUANTAN KAB. SIJUNJUNG

Diajukan Untuk Memenuhi persyaratan Dalam Menyelesaikan Program Strata Satu (S1) Pada Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta

Oleh :

MUHAMAD SAUKI 0810017211005

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS BUNG HATTA PADANG 2013

BAB I PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG

Wilayah Sumatera Barat terkenal berelief kasar yang terdiri dari pegunungan (perbukitan) serta adanya lembah. Lembah ini umumnya merupakan daerah aliran sungai (DAS) yang bisa dimanfaatkan untuk pembangkit energi listrik, untuk mengganti energi alternatif PLTN yang sudah mengalami defisit dalam beberapa tahun terakhir karena adanya permintaan akan energi listrik yang terus meningkat.

Ada beberapa daerah aliran sungai yang sudah dimanfaatkan oleh masyarakat hanya untuk sekledar kebutuhan penerangan dengan memakai teknologi sederhana.

Selain itu beberapa PLTMH (pembangkit listrik mini hidro) juga telah dibangun, namun demikian sekitar 80% PLTMH yang ada sudah tidak beroperasi lagi karena sudah masuknya jaringan PLN dan teknologi secara sederhana.

Kapasitas pembangkit energi listrik sampai tahun 2028 diperkirakan sebesar 9.757.507.038 KVA terdiri untuk kebutuhan domestik sebesar 7.392.050.786 KVA dan untuk prasarana umum 2,36 MW.

Untuk bahan pertimbangan ada beberapa potensi energi listrik tenaga air yang tersebar di Sumatera Barat seperti tabel 1.1. dibawah ini :

Tabel 1.1. Potensi Energi Listrik Air Yang Tersebar Di Sumatera Barat

No Kabupaten

Jumlah

Daya (KVA)

Total Daya

5 Pesisir Selatan

8 2-40

6 SWL Sijunjung

2 5-30

7 Tanah Datar

Dalam hal ini kita akan memakai istilah Pembangkit Listrik Tenaga Air yang dipergunakan untuk instalasi pembangkit listrik yang menggunakan energi air. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber daya (resources) penghasil listrik adalah memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu dan instalasi. Semakin besar kapasitas aliran maupun ketinggian dari instalasi maka semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Biasanya pembangkit listrik tenaga air yang dibangun berdasarkan kenyataan bahwa adanya air yang mengalir di suatu daerah dengan kapasitas dan ketinggian yang memadai. Istilah kapasitas mengacu kepada jumlah volume aliran air persatuan waktu (flow capacity), sedangkan beda ketinggian daerah aliran sampai ke instalasi dikenal dengan istilah heed.

Ada beberapa daerah yang memiliki sungai dan dapat dimanfaatkan untuk pembangkit listrik tenaga air seperti dibawah ini :

Tabel 1.2. Lokasi, Nama Sungai, Luas dan Besar Kapasitas Energi Listrik Yang

Dihasilkan Yang Tersebar Di Sumatera Barat

No Lokasi Nama

(M/Sec)

Koordinat Kecamatan/Desa

1 Pasaman Bt. 0 o 19,3’ Pasaman, Pasaman

BT Talamau 2 Sinamar-2

89 20 0 25’ LS, Tanah Datar, 100 o

45 BT Lintau Buo 3 Masang-2

20 0 o Masang 9’ LS, 100 o 14’ BT

Agam, Palupuh 4 Tuik

80 7 1 o 25,2’ LS, o Pesisir Selatan, 100 43’ BT

Koto Gunung 5 Lanajan-2

Bt. Tuik

80 5 01 o 33’ LS, Pesisir Selatan, Lengayang

Bt.

51’ BT 6 Lubuk-2

94.00 ROR

100 o Koto Pulai

6 0 40’ LU, o Pasaman, Batang

Samo 7 Asik

Bt. Rokan

29 8 0 41’ LU, o Pasaman, Kota 100 o 0’ BT

Raja 0 50,2’ 8 Lubuk-4U

Bt. Asik

Bt. Lubuk

59 11 LU, 99 o 57’ Pasaman, Batang

BT

Samo 0 o 33’ LS,

9 Sumpur-1U Bt. Sumpur

29 13 100 o 9,5’ Pasaman,

Curanting Bt.

BT

86 47 0 KN-1 20’ LU, 100 o 20’ BT 50 Koto, Galugur Kanan Bt.

10 Kampar Kampar

11 Kampar Kampar

53 22 0 KN-2 24’ LU, Kanan

100 o 26’ BT 50 Kota, Galugur 0 o 14,5’

50 Kota, 12 Kapur-1

Bt. Kapur

85 17 LU, 100 o 24 ,5’ Kampung

Harapan 01 o 14,5’ 13 Mahat-10

BT

Bt. Mahat

62 28 LU, 100 o 50 Kota, Batu 24,5’

Belah

BT

0 o 8’ LU, 14 Mahat-2U

Buyuh Bt.

Bt. Mahat

14 21 100 o 46,2’ 50 Kota, Pasar

BT

0 15 o Sumpur-K1 240.00 35’ LS, Sumpur

RSV

65 17 100 o S. Sijunjung, 55’ BT

Curantiang 16 Palangki-1

Bt. 55,3’ LS, S. Sijunjung, Palangki

13 0 100 o o

54’ BT Kabun 17 Palangki-2

Bt. Palangki

93 26 0 47’ LS, o S. Sijunjung, 100 Bt.

54’ BT Kabun 18 Sikabur

48 16 100 47’ LS, o S. Sijunjung,

5’ BT Taratak Baru 19 Sukam

49 54 0 44’ LS, o S. Sijunjung, 100

1’ BT Curantiang 37,5’ LS, 20 Kuantan-1

Bt. Sukam

Muaro 21 Batanghari- Batanghari

11 44 100 o 59,5’ S. Sijunjung,

10 89 1 o 11’ LS, Solok Selatan,

No Lokasi Nama

(M/Sec)

Koordinat Kecamatan/Desa

20’ BT 22 Batanghari-

5 101 o Dusun Tengah

Solok Selatan, 6 Batanghari

Sungai Kambah

23 Batanghari- 7 Batanghari

0 57’ LS, o Dharmasraya, 101 o 36’ BT

Koto Tua 0 0’50”

24 Fatimah Fatimah

35 3 LS, o Pasaman Barat, 100 04’12”

Ladang Panjang

BT

0 o 24’06” 25 Sikarbau

Pasaman Barat, 100 o 34’32”

Ujung Gading

BT

1 o 35’55” 26 Balangir

Solok Selatan, 101 o 13’46”

Muaro Labuh

BT

1 27 o Landai-1 Bt. Langir 141.00 ROR 6,81 94 10 43,3’ LS, 101 o

Pesisir Selatan, 1’ BT

Silarendang 00 o 09’00”

28 Guntung Bt.

26 3 Guntung LS, 100 o 04’22”

Agam, Palupuh

BT

51 5 1 20’ LS, o Pesisir Selatan, 100

29 Sungai Puih Bt. Lumpo

30 Kerambil Bt. Bayang Pesisir Selatan,

80 3 LS, 100 o 36’9” Bayang Koto

Tanah 1 o 07’02” 31 Muaro Sako

BT

Bt. Muaro Sako

60 5 LS, 100 o 14’34” Pesisir Selatan

BT

01 o 25’38” 32 Induring

67 5 00 o 13’48” Pesisir Selatan

BT

01 o 42’03” 33 Palangai-3

Bt.

Pesisir Selatan, Palangai

80 7 00 o 54’5” Balai Selasa

BT

Bt. 01 34 o Kambang-1 Pesisir Selatan, Kambang

80 9 100 31’ LS, o o 48’ BT

Balai Selasa 35 Kapas-1

Bt. Pesisir Selatan, Tumpatih

43’ BT Taratak Tumpah 50’02”

36 Landai-2 Bt. Air

80 12 100 Pesisir Selatan, o 02’15” Bukik Kacik

BT o

37 Sumpur-K2 Bt. Sumpur

72 8 0 100 31’ LS, o Tanah Datar, 28’ BT

Curantiang 0 o 45’ LS, 38 Lawas-1D

Bt. Lawas

84 18 100 o 49,3’ S. Sijunjung,

BT

Lubuk Sipayang

Sumber : Data Dinas ESDM Provinsi Sumatera Barat, 2012 Dilihat dari tabel diatas, akan dilakukan study pemanfaatan sumber energi

yang menjadi energi alternatif nantinya yaitu pembangkit listrik tenaga air. Dari data yang ada daerah yang dipilih adalah Kabupaten Sijunjung dengan alasan

Feseability study ini nantinya akan digunakan untuk rencana pembangunan pembangkit listrik tenaga air, dimana kapasitas debit air yang dihasilkan akan membedakan apa yang akan dibangun nantinya seperti dibawah ini, antara lain :

a. Large Hydro

: diatas 100 MW.

b. Medium Hydro : 15 MW – 100 MW.

c. Small Hydro : 1 MW – 15 MW (klasifikasi ini sudah termasuk PLTA).

d. Mini Hydro

: 100 KW – 1 MW.

e. Micro Hydro

: 5 KW – 100 KW.

f. Pico Hydro

: ratusan Watt – 5 KW.

Dilihat dari klasifikasi diatas yang akan diusulkan untuk dilakukan dalam Feseability Study adalah dalam Kategori Mini Hydro dengan kapasitas listrik yang akan dihasilkan berkisar 100 KW – 1 MW.

Kabupaten Sijunjung adalah salah satu kabupaten di Sebelah Timur Propinsi Sumatera Barat, di sebelah Barat Negara Kesatuan Republik Indonesia dengan sebagian besar penduduknya bersuku minangkabau dengan falsafah adat, pola pikir, tatanan budaya serta norma yang khas.

Kabupaten Sijunjung memiliki luas wilayah 3.130,80 Km2 atau sekitar 313.080 Hektar. Kabupaten Sijunjung terbentang pada posisi geografis 0 o 18’ 43”

LS o –1 41’ 46” LS & 101 30’ 52” BT – 100 37’ 40” BT.

Di sebelah Utara, Kabupaten Sijunjung berbatasan dengan Kabupaten Tanah Datar dan Kota Sawahlunto, di sebelah selatan berbatasan dengan Kabupaten Dharmasraya, di sebelah Timur berbatasan dengan Kabupaten Kuantan

Singingi, Propinsi Riau dan di sebelah barat dengan Kabupaten Solok. Kabupaten Sijunjung berada pada ketinggian sekitar 118 meter sampai 1.335 meter dari permukaan laut.

Kondisi dan topografi Kabupaten Sijunjung bervariasi antara bukit, bergelombang dan dataran. Kabupaten Sijunjung memiliki sekitar 8 sungai besar dan kecil. Dari pantauan alat pengukur pada sejumlah daerah, curah hujan pada tahun 2008 rata-rata sebesar 231,81 mm. Curah hujan paling tinggi terjadi pada bulan Januari, sebesar 431,00 mm. Berdasarkan hasil dari stasiun pemantauan, Sungai Lansek merupakan daerah dengan rata-rata curah hujan tertinggi mencapai 320 mm rata-rata selama tahun 2008.

1.2. RUMUSAN MASALAH

Dengan adanya latar belakang yang telah diuraikan di atas, maka beberapa rumusan masalah dalam penyusunan perencanaan ini adalah :

1. Kecamatan Kuantan Kabupaten Sijunjung mempunyai banyak potensi tenaga air. Dengan demikian, bagaimana upaya yang digunakan untuk memanfaatkan sumber daya air yang melimpah di Kecamatan Kuantan Kabupaten Sijunjung.

2. Secara nasional terjadi krisis energi, terutama tenaga listrik, bahkan Kabupaten Sijunjung terkena imbasnya. Maka, bagaimana agar krisis listrik tersebut bisa dijawab.

3. Kecamatan Kuantan di Kabupaten Sijunjung yang tidak Semua mendapatkan suplai listrik dari pemerintah pusat atau Pemerintah

Kabupaten, bagaimana agar kecamatan tersebut dapat disuplai energi listrik.

4. Sistim pembangkit tenaga listrik yang dibangun bagaimana kemudian harus memenuhi standar perencanaan yang telah ditetapkan.

1.3. TUJUAN

Penelitian ini dilakukan dengan tujuan mengatasi permasalahan yang ada seperti krisis energi listrik, dengan memanfaatkan potensi sumber daya alam yang ada di daerah tersebut, dalam hal ini di perlukan suatu konsep yang akan di aplikasikan dalam perencanaan penelitian ini, adapun tujuan penelitian di bedakan menjadi dua kategori;

1. Tujuan Umum

a. Merencanakan pusat listrik tenaga air.

b. Memanfaatkan potensi alam yang tersedia di daerah tersebut.

c. Mengatasi krisis energi listrik yang sedang terjadi

2. Tujuan Khusus

a. Tinjauan kapasitas PLTM

b. Perencanaan bangunan sipil

i. Bangunan Pengambil (Intake)

ii. Bangunan pengendap

iii. Saluran pembawa dan pembuang iv. Bak penenang

c. Pipa pesat (Penstock)

d. Perencanaan Turbin d. Perencanaan Turbin

1.4. BATASAN MASALAH

Pada prinsipnya, dalam pelaksanaan perencanaan maupun pembangunan pusat listrik tenaga air pekerjaannya sangat kompleks. Pada tulisan ini hanya akan dibahas mengenai perhitungan serta kriteria-kriteria yang mendasari desain dari suatu bangunan pusat listrik tenaga air dan turbin air. Pembahasan tersebut meliputi :

1. Perhitungan kapasitas penyediaan air.

2. Perencanaan tinggi jatuh efektif

3. Perhitungan daya turbin

4. Perencanaan bangunan sipil

a. Bangunan Pengambil (Intake)

b. Bangunan pengendap

c. Saluran pembawa dan pembuang

d. Bak penenang

5. Perencanaan pipa pesat (penstock)

6. Perencanaan turbin

7. Perencanaan draftub/rumah turbin

8. Perencanaan poros turbin

9. Perencanaan generator

10. Desain / Gambar sesuai hasil perencanaan

1.5. LOKASI PERENCANAAN

Bangunan pusat pembangkit listrik tenaga air ini terletak pada Daerah Aliran Sungai Kuantan yang berada pada :

Nagari

: Durian Gadang

LOKASI PLTMH

Gambar 1.1 Peta Kabupaten Sijunjung

1.6. SISTEMATIKA PENULISAN

Tugas Akhir ini disusun dalam 3 (tiga) bagian yang mencakup bagian pendahuluan, bagian pembahasan dna bagian Penutup. Bagian pendahuluan terdiri dari halaman judul, halaman pengesahan, halaman persembahan, kata pengantar, Tugas Akhir ini disusun dalam 3 (tiga) bagian yang mencakup bagian pendahuluan, bagian pembahasan dna bagian Penutup. Bagian pendahuluan terdiri dari halaman judul, halaman pengesahan, halaman persembahan, kata pengantar,

Tiga bagian tersebut akan disistematiskan dalam 5 (lima) bab, dengan susunan sebagai berikut :

BAB I adalah pengenalan yang menjelaskan pentingnya penelitian. Yang menyajikan latar belakang penelitian, masalah penelitian, tujuan penelitian, metodologi penelitian ruang lingkup, serta system matik penulisan.

BAB II menyajikan tinjauan literatur yang mendasari suatu tujuan dalam perencanaan, Tinjauan tersebut berfokus pada penelitian dan perancangan instalasi pembangkit listrik tenaga air yang berkapasitas 1 (satu) MW di Kecamatan Kuantan, Kabupaten Sijunjung.

BAB III menyajikan prosedur perencanaan sistim pembangkit listrik tenaga air. Bab ini menjelaskan peralatan yang digunakan dalam dan variabel- variabel dalam melakukan perencanaan. Berbagai instrumen yang diperlukan dan menjelaskan instrumen yang digunakan.

BAB IV menyajikan hasil analisa perencanaan dan perancangan dengan dasar teori teori yang mendukung dan menuangkan dalam bentuk sebuah gambar kerja dengan dimensi yang tepat dari hasil analisa perencanaan.

BAB V menyajikan kesimpulan dari penelitian dan hasil pengolahan data perencanaan, gambar rancangan, dalam instalasi sistim pembangkit listrik. Dan BAB V menyajikan kesimpulan dari penelitian dan hasil pengolahan data perencanaan, gambar rancangan, dalam instalasi sistim pembangkit listrik. Dan

BAB II TEORI DASAR

2.1. Tinjauan Umum Sistem Pembangkit

Pembangkitan listrik tenaga air adalah suatu bentuk perubahan energi dari air dengan ketinggian dan debit tertentu (energi potensial menjadi energi mekanik) dengan bantuan turbin. Dengan bantuan turbin air dan generator daya yang di hasilkan adalah suatu persentase hasil perkalian tinggi terjun air dan debit air. Oleh karena itu keberhasilan dalam perencanaan sistim pembangkitan listrik tenaga air tergantung dengan debit dan tinggi jatuh nya potensi air sebagai pembangkit secara produktiv.

Sebagai perbandingan dengan pemanfaatkan potensi yang ada maka sebuah sungai pada umumnya kemiringan di hulu sungai lebih curam dan memiliki tinggi terjun yang besar, sedangkan di hilir sungai tinggi terjun rendah dan memiliki debid yang besar. Adapun faktor yang menentukan ukuran, dimensi dan peralatan mesin adalah debit air. Sedangkan untuk tinggi terjun air tinggi dan debit kecil memerlukan peralatan, permesinan dan dimensi yang kecil pula, dan untuk tinggi terjun air yang rendah dan debit besar memerlukan peralatan, permesinan dan dimensi yang besar. Maka dari itu bagian hulu sungai sebagai lokasi yang efektif dan ekonomis di bandingkan hilir sungai.

Sistim pembangkitan listrik tenaga air yang di dapat dari sebuah bendungan pada prinsipnya sebgai peneyedia tekanan yang cukup untuk membangkitkan tenaga listrik juga sebagai penyedia aliran air yang cukup dan Sistim pembangkitan listrik tenaga air yang di dapat dari sebuah bendungan pada prinsipnya sebgai peneyedia tekanan yang cukup untuk membangkitkan tenaga listrik juga sebagai penyedia aliran air yang cukup dan

Dalam perencanaaya sistem pembangkit listrik tenaga air dapat di golongkan berdasarkan daya yang di bangkitkan, adapun kriteria sistem pembangkit di golongkan sebagai berikut :

a. Large Hydro : diatas 100 MW.

b. Medium Hydro

: 15 MW – 100 MW.

c. Small Hydro : 1 MW – 15 MW (klasifikasi ini sudah termasuk PLTA).

d. Mini Hydro

: 100 KW – 1 MW.

e. Micro Hydro

: 5 KW – 100 KW.

f. Pico Hydro

: ratusan Watt – 5 KW.

Dari kriteria di atas sebuah sistem pembangkit di tentukan berdasrkan besar kecilnya daya yang di bangkitkan oleh potensi yang ada, oleh karan itu perlu dilakukanya survei untuk mendapatkan data – data yang dapat di olah dalam perencanaan sitem pembangkit itu sendiri, sehingga dapat di tentukan kriteria sistem pembangkit berdasarkan kapasitas yang di bangkitkan.

Besarnya tenaga air yang tersedia dari suatu sumber tenaga air bergantung pada besarnya head dan debit air. Dalam hubungan dengan reservoir air maka head adalah beda tinggi antara muka air pada reservoir dengan muka air keluar pada turbin. Total daya yang terbangkitkan dari suatu turbin air adalah merupakan reaksi antara head dan debit air seperti di tunjukan pada persamaan berikut:

P= Q x g x h x ηturbin x ηgenerator ................................................ (2.1) Dengan:

P = daya (watt) Q = Debit (m3/s)

g = gaya gravitasi

h = tinggi jatuh efektif (m) η = efisiensi (%)

2.2. Data Hidrologi

Pada perencanaan pembangunan sistem pembangkit listrik tenaga air ini, data hidrologi digunakan untuk memperhitungkan daya dan dimensi struktur bangunan sipil yang diperlukan. Data hidrologi yang diperlukan guna merencanakan PLTM antara lain:

2.2.1. Debit Andalan

Guna mendapatkam kapasitas PLTM, tidak terlepas dari perhitungan berapa banyak debid air yang dapat diandalakan untuk membangkitkan sistem pembangkit listrik tenaga air. Debit andalan adalah debit minimum (terkecil) yang masih dimungkinkan untuk keamanan operasional suatu bangunan air, dalam hal perencanaan sistem pembangkit listrik tenaga air.

Teori diatas di anggap teori sedehana dalam perencanaan sistem pembangkit listrik tenaga air untuk mendapatkan debid, kecepatan aliran, yang di manfaatkan untuk menghasilkan daya yang di bangkitkan.

2.3. Bangunan Sipil

Dalam sebuah instalasi sistim PLTM tidak terlepas dari bangunan – bangunan yang berhubungan dengan ilmu sipil, peran bangunan itu sendiri sangat berpengaruh bagi PLTM dan tidak dapat dipisahkan keduanya, bangunan yang berhubungan dengan ilmu sipil itu sendiri antara lain :

1. Dam atau Weir

2. Saluran Pengambil (Intake)

3. Saluran Penegendap (Sedimen trap)

4. Saluran Pembawa

5. Bangunan Pelimpah

6. Bak Penenang (Forebay)

7. Pipa Pesat/ Penstock Pipe

8. Power House

2.3.1. Bendungan (Weir)

Bendungan didefinisikan sebagai bangunan yang berada melintang sungai yang berfungsi untuk membelokan arah aliran air. Konstruksi bendungan bertujuan untuk menaikkan dan mengontrol tinggi air dalam sungai secara signifikan sehingga elevasi muka air cukup untuk dialihakan kedalam Intake pembangkit itu sendiri.

Konstruksi bendungan di lengkapi dengan bangunan pengambil (intake) yang berfungsi mengarahkan air dari sungai masuk kedalam saluran pembawa Headrace channel).

Sumber : Jurnal Ari Wibisono 1 , Pitojo Tri Juwono 2 , Prima Hadi Wicaksono 2

Gambar 2.1 Skema Bendungan

2.3.2. Bangunan Pengambil I (Intake)

Dalam perencaan nya bangunan pengambil Intake berfungsi mengambil air sungai atau kolam untuk di alirkan ke saluran, bak penampungan dan pipa pesat. Masalah utama dari bangunan intake adalah ketersediaan debid air, baik dari kondisi debid rendah maupun banjir dan seringkali adanya lumpur, pasir dan kerikil atu dahan/ranting pohon tumbang dari sekitar sungai yang terbawa aliran.

Penentuan lokasi Bangunan intake pada pedoman studi kelayakan sipil Direktorat Jendral Listrik dan Pemanfaatan Energi (buku 2B) bangunan Intake direncanakan dibuat disebelah kanan aliran sungai dan sejajar.

Besarnya luas bukaan intake (A) diperoleh dari formula berikut;

........................................................................................... (2.2) Dimana Q adalah debit rencana sebesar 30% dari debit yang

tersedia. Untuk keperluan pembilasan di bak Pengendap debit air yang masuk ke intake ditambah sebesar 20% dari debit rencana. Konstanata

merupakan koefisien debit yang berfungsi untuk mengakomodir pengaruh penyempitan arus

masuk pada intake. Dalam keperluan praktis nilai diambil 0.8. Untuk menghalangi sedimen dan benda-benda yang melayang dipermukaan sungai

masuk kesaluran pengarah maka dasar intake direncanakan sesuai dengan kondisi lapangan atau kontur sungai tersebut. Pada bukaan dilengkapi dengan saringan kasar yang terbuat dari batang baja seperti pada (Gambar 2.2) dibawah ini.

Sumber : Jurnal Ari Wibisono 1 , Pitojo Tri Juwono 2 , Prima Hadi Wicaksono 2

Gambar 2.2 Bangunan Pengambil (Intake)

Dalam perencanaanya lokasi bangunan pengambilan (Intake) selalu pada posisi luar dari lengkungan sungai sebagaimana di perlihatkan pada Gambar 2.3.nhal ini di lakukan untuk memper kecil pengendapan sedimen di dalam saluran pembawa. Konstruksi Intake umumnya di buat pintu air untuk melakukan pembilasan sedimen.

Sumber :Pedoman Study Kelayakan Sipil Dirjen ESDM 2009 Gambar 2.3. Contoh free intake dengan bendungan sederhana

2.3.3. Bak Pengendap ( Sedimen Trap )

Walaupun telah ada usaha untuk mencegah masuknya sedimen kedalam saluran pembawa, masih ada banyak partikel – partikel halus yang masuk pada system saluran. Untuk mencegah agar sedimen ini tidak mengendap diseluruh saluran pembawa maka perlu sebuah bak pengendap. Bak pengenap berfungsi untuk mengendapkan sedimen-sedimen yang terbawa oleh aliran air dari intake.

Sumber :Kriteria Perencanaan Bangunan utama (KP-02)

Gambar 2.4 Bentuk Saluran Pengendap

Untuk ukuran sedimen minimum yang harus diendapkan pada bak sangat berfariasi seperti, pasir, tanah, dan partikel – partikel lainya, untuk ukuran ukuran sedimen yang di endapkan pastinya memiliki ukuran dan yang berbeda beda, dalam menentukan ukuran sedimen tersebut di tentukan pada grafik di bawah ini.

Sumber :Kriteria Perencanaan Bangunan utama (KP -02)

Gambar 2.5 Standar Ukuran Sedimen

Arah vektor kecepatan endap (w) adalah kebawah sehingga luas permukaan bak pengendap (Ah) dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut ;

dan .......................................................... (2.3) Dimana Q adalah debit rencana dan Ah = panjang bak (L) x Lebar rata-

rata bak (B).Untuk mencegah terjadinya aliran meander pada bak, maka diisyaratkan L=8B Kecepatan aliran air dibak pengendap saat eksplorasi normal (Vn) diambil sebesar 0.3 m/s. Jika kecepatan terlalu lambat maka akan dapat tumbuh vegetasi, Sebaliknya jika terlalu cepat maka sedimen akan melayang dalam bak. Arah vektor kecepatan air dibak adalah kehilir sehingga luas basah penampang melintang (Av) dapat ditentukan sebagai berikut ;

dan ........................................................ (2.4) Dimana Q adalah debit rencana dan Av adalah air di Bak (h) x Lebar rata-

rata bak (B). Untuk keperluan pembilasan maka debit air yang masuk ke bak harus ditambah 20 % agar kebutuhan air di turbin tetap terjaga .Kantong Bak didisain berdsarkan kecepatan pembilasan dalam hal ini kecepatan pembilasan di rencanakan. Kecepatan pembilasan yang efektif ini harus dibawah kecepatan kritis yaitu sebesar 3 m/s, sehingga tidak terjadi aliran yang sangat deras sekali.Kemiringan dasar bak (Sn) dan kemiringan kantong lumpur (Ss) masing- masing dapat ditentukan dengan formula Manning berikut;

2.3.4. Saluran Pembawa Dan Pembuang

Saluran pembawa berfungsi mengalirkan air dari saluran pengendap dan pembilas ke bak penenang (forebay) . Dalam perencanaanya saluran pembawa mengunakan saluran terbuka yang terbuat dari pasangan batu, untuk dimensi saluran pembawa dan pembuang di tentukan dengan kondisi topografi atau kondisi lapangan,

Sumber :Pedoman Study Kelayakan Sipil Dirjen ESDM 2009

Gambar 2.6 Saluran pembawa

Untuk panjang saluran pada saluran pembawa ini dapat di rencanakan sesuai dengan perencanaan dan kondisi tropografi. Penampang saluran pada saluran pembawa direncanakan berupa saluran terbuka berbentuk trapesium terbuat dari pasangan batu. Lebar dan tinggi air disaluran diperoleh dengan mengunakan formula Manning berikut ;

dan Q = A . V.............................................................. (2.6)

Untuk mencegah tumbuhnya vegertasi dan aliran yang terlalu deras di Bak penenang maka kecepatan air disaluran harus rendah dan dijaga berkisar antara

0.3 – 2 m/s. Tabel 2.1 Nilai Kecepatan Saluran Pembawa NO Tipe Saluran

Kecepatan maksimum Kecepatan Minimum (m/s)

(m/s)

1 Soil

2 Stone Masonry

Kriteria untuk mendapatkan penampang saluran yang paling ekonomis maka haruslah keliling basah saluran (P) bernilai minimium atau;

Dimana:

H : Tinggi air disaluran.(m) P : Keliling basah saluran (m 2 )

Untuk saluran berbentuk trapesium maka proses differensialisasi diatas akan menghasilkan aturan, ” panjang sisi miring = ½ kali lebar atas trapesium dari penampang saluran.

2.3.5. Bak Penenang

Bak Penenang direncanakan untuk mereduksi arus turbin sebelum aliran masuk kedalam pipa pesat (penstock). Kolam penenang juga berfungsi sebagai saringan akhir sebelum air masuk kedalam penstock dan akhirnya masuk turbin.

Sumber :Pedoman Study Kelayakan Sipil Dirjen ESDM 2009

Gambar 2.7 Contoh rencana bak penenang (forebay) Beberapa kriteria yang perlu diperhatikan dalam perhitungan dimensi bak penenang sebagai berikut:

1. Untuk mendapatkan tinggi air dibak penenang, dilakukan terlebih dahulu perhitungan jarak sisi atas pipa pesat ke muka air normal (y). Perhitungan jarak (y) ini diperlukan untuk mengantisipasi positif dan negative surge akibat penutupan dan pembukaan pipa pesat diturbin. Formula emperis yang digunakan adalah sebagai berikut :

 Untuk pipa pesat yang tegak lurus aliran air ................................................ (2.10)  Untuk pipa pesat yang searah aliran air .................................................. (2.8)

Diamana :

D = Diameter pipa pesat (m), Q = debit desain (m 3 /s)

y = diameter dalam (m)

2. Secara Praktis nilai y berkisar sekitar 2 kali diameter pipa pesat. Selanjutnya kapasitas bak penenang (vol) ditentukan dengan formula berikut ini ;

3. Untuk menentukan tinggi air di bak penenang dengan mengunakan hubungan persamaan berikut ; H= y + dia pipa pesat + 0.6 (m)....................................................... (2.10) Konstanta 0.6 berasal dari perkiraan 2 x lebar penstock + jarak sisi bawah

penstock ke dasar bak (sekitar 1 m).

4. Lebar bak diambil minimum sebesar 2 kali lebar rata-rata saluran pembawa. Lebar bak harus sama dengan saringan halus yang dipasang didepan lubang masuk pipa pesat. Bak penenang direncanakan terbuat dari beton bertulang. Panjang bak penenang 3 X lebarnya.

5. Kecepatan partikel sedimen di Bak Penenang ditetapkan 0.03 m/s

6. Untuk keperluan pembuangan endapan sedimen , kolam penenang dilengkapi dengan pintu penguras

7. Kolam penenang juga dilengkapi dengan pelimpah yang direncanakan untuk membuang kelebihan debit pada saat banjir.

8. Kontruksi kolam penenang dan sand trap berupa pasanangan batu diplester dengan dasar bak berupa coran beton.

2.4. Pipa Pesat (Penstock) Pipa pesat adalah pipa yang berfungsi untuk mengalirkan air dari kolam penenang ( forebay ). Perencanaan pipa pesat mencakup pemilihan material, diameter pipa, tebal dan jenis sambungan. Pemilihan material didasarkan pada pertimbangan operasi, aksesbility, berat, sistim penyambungan, dan biaya.

Diameter pipa pesat dipilih dengan pertimbangn keamanan, kemudahan proses pembuatan, ketersediaan material dipasaran dan friksion losses seminimal mungkin. Ketebalan pipa dipilih untuk menahan tekanan hidrolik dan surge pressure yang terjadi dalam pipa.

Dalam menentukan suatu material dalam perencanaan pipasat ( penstock) harus mempertimbangkan beberapa faktor yang mendasari dalam perencanaan pipa pesat, adapun jenis material dan nilai kekasaran pipa pesat di tunjukan pada tabel di bawah ini.

Tabel 2.2 Material & Nilai Kekasaran Pipa

Sumber :Mekanika Fluida Bruce R. Muson dkk 2003 Dalam perencanaan instalasi pipa penstock di rancang dan di sesuaikan dengan

kondisi topografi karna hal tersebut akan mempengaruhi tipe pipa yang akan di rencanakan, adapun contoh instalasi pipa penstock di tunjukan pada gambar di bawah .

Sumber :Pedoman Study Kelayakan Sipil Dirjen ESDM 2009

Gambar 2.8 Contoh Pipa Pesat (penstock pipe)

2.4.1 Diameter Penstock

Diameter penstock ditentukan berdasarkan sudut rata-rata penstock dan debit rencana dengan mengunakan hubungan persamaan sebagai berikut:

Dimana : D=Diameter penstock (m) Q=Debit rencana (m3/s) Vopt=kecepatan optimum air (m/s) Kecepatan optimum diambil dari table dibawah ini:

Gambar 2.9 Penentuan Kecepatan Optimum

Sudut rata-rata penstock diperoleh dengan membagi beda tinggi antara forebay dengan rumah turbin dengan panjang penstock , atau ditulis :

.......................................................................................... (2.12) Dimana : Ap= sudut rata-rata penstock Hp= beda ketinggian antara forebay dengan powerhouse

Lp= panjang pipa penstock

2.4.2. Tebal Pipa Pesat (Penstok Pipe)

Ketebalan pipa perlu ditambah dengan faktor korosi (fk). Ketebalan korosi yang diizinkan untuk pipa pesat 1-3 mm, sehingga tebal pipa adalah ; t min = t + fk........................................................................................ (2.16) Standar Tebal minimum pipa pesat adalah

 Sampai dengan diameter 0.8 m, tebal minimum adalah 5 mm  Sampai dengan diameter 1.5 m, tebal minimum adalah 6 mm  Sampai dengan diameter 2.1 m, tebal minimum adalah 12 mm

Menurut standar ASME ketebalan minimum pipa dapat dihitung dengan mengunakan hubungan 2.5 kali diameter pipa ditambah 1.2 mm: tmin =2.5D+1.2. Standar minimum yang diambil adalah 12 mm.

2.4.3. Rugi Aliran Sepanjang Pipa Pesat (Penstock Pipe Losses)

Kerugian energi ( head losses ) yang terjadi di dalam pipa dapat di kelompokkan atas dua bagian :

1. Kerugian terjadi sebagai akibat dari gesekan air disepanjang pipa ( Head losses mayor ), menurut Strickler kerugian ini dapat dihitung dengan persamaan

Hlf = 10 , 249 2 5 , 33 .............................................................. (2.17)

Dimana : Hlf = Head losses mayor (m)

Q = Debit air (m 3 /s) k = Angka gesek Strickler

D = Diameter dalam pipa (m)

(Suryono, 1991:34)

Tabel 2.3 Angka Gesek Stricker

Macam bahan

Angka Gesek, k

Pipa Pesat

Beton Baja bersambungan keling

Besi tuang dilapisi tir Baja bersambungan las

Asbes semen Plastik

Sumber : Suryono, 1991 :39 Secara empiris head losses mayor ini dapat dicari dengan persamaan 2.18

Hazen – Williams :

1 , 10 85 , 666 Q Hlf = 1 , 85 4 , 85 L ...................................................................... (2.18)

Dimana : Q = Debit air (m 3 /s)

D = Diameter dalam pipa (m) L = Panjang pipa (m)

C = Koefisien kekasaran (Sularso,1987 :31)

Tabel 2.4 Angka koefisien (C) Hazen – Wiliams

No Bahan Pipa

1 Beton (tidak terpengaruh oleh umur) 130

2 Besi Tuang Baru

130 Umur 5 Tahun

120 Umur 20 Tahun

3 Baja Las, Baru, Papan Kayu (tidak terpengaruh oleh 120

4 umur) 110

5 Lempung, Baja Keling, baru 100

6 Gorong – gorong Beton 140 Semen asbes Sumber : Ray K. Linsley,1985: 270

2. Kerugian yang terjadi diawal pipa, belokan pipa, perubahan penampang, dan lain – lain ( Head losses minor ). Kerugian ini dapat dinyatakan dengan persamaan 2.12:

Hlm = Head losses minor (m)

V = Kecepatan air dalam pipa

(m/s)

f = Total koefisien kerugian

(Suryono,1991:40)

Sumber : Sularso, 1987 : 34

Gambar 2.10 Koefisien kerugian di ujung masuk pipa

(i) f = 0.5 (ii) f = 0.25 (iii) f = 0.06 (untuk r kecil) sampai 0.005 (untuk r besar) (iv) f = 0.56

(v) f = 3.0 (untuk sudut tajam) sampai 1.3 (untuk sudut 45 0 ) (vi) f = f 2

1 + 0.3 cos θ+ 0.2 cos θ

Sambungan Jumlah

sambungan

Sumber: Suryono, 1991 :41

Gambar 2.11 Koefisien kerugian pada belokan pipa

2.5. Pemilihan Jenis Turbin

Jenis turbin yang digunakan sangat tergantung dari besarnya debit air (Q) dan tinggi jatuh air yang tersedia, besarnya harga dari debit dan tinggi jatuh air ini didapat dari hasil survey ke lapangan. Secara teoritis dalam perencanaan pemilihan jenis turbin ditentukan berdasarkan kecepatan spesifik (n s ) dan tinggi jatuh air efektif (He).

2.5.1. Berdasarkan Kecepatan Spesifik

Yang dimaksud dengan kecepatan spesifik dari suatu turbin ialah kecepatan putaran runner yang dapat dihasilkan daya effektif 1 BHP untuk setiap tinggi jatuh 1 meter atau dengan rumus dapat ditulis.(Lal, Jagdish, 1975).

Dimana

n s : Kecepatan Spesifik Turbin (rpm)

n : Kecepatan Putaran Turbin (rpm)

H efs : Tinggi Jatuh Spesifik (m)

Sumber :Turbin Pompa dan Kompresor. Fritz Dietzel 1980.

Gambar 2.12 Jenis Turbin Berdasarkan Kecepatan Spesifik

Untuk setiap turbin air memiliki nilai kecepatan spesifik, tabel 2.5 Pada tabel tersebut menjelaskan batasan kecepatan spesifik sebuah turbin konvensional. (Lal, Jagdish, 1975).

Tabel : 2.5 Batas Kecepatan Spesifik Pada Turbin

No

Jenis Turbin

Kecepatan Spesifik

1 Pelton dan kincir air 10-35 rpm

2 Francis

60-300 rpm

3 Cross-Flow

70-80 rpm

4 Kaplan dan propeller 300-1000 rpm

2.5.2. Berdasarkan Head dan Debit

Dalam pengaplikasianya turbin akan di sesuaikan dengan potensi yang ada di sekitar, seperti debit air, dan head hal tersebut bertujuan agar turbin berfungsi secara maksimal dan sesuai dengan hal yang di inginkan. Adpun klasifikasi turbin berdasarkan Head dan Debit sebagai berikut.

Grafik 2.13 Effisiensi Turbin Berdasarkan Debit Sebagai Variabel

 Head yang rendah yaitu dibawah 40 meter tetapi debit air yang besar, maka Turbin Kaplan atau propeller cocok digunakan untuk kondisi seperti ini.

 Head yang sedang antara 30 sampai 200 meter dan debit relatif cukup, maka untuk kondisi seperti ini gunakanlah Turbin Francis atau Cross-

Flow.  Head yang tinggi yakni di atas 200 meter dan debit sedang, maka gunakanlah turbin impuls jenis Pelton.

Adapun bentuk kontruksi empat macam runner turbin konvensional . Seperti gambar di bawah ini. (Haimerl, L.A., 1960). Sedangkan menurut Keller pada dasarnya daerah kerja operasi turbin

dikelompokkan menjadi tiga yaitu :

1. Low head powerpalnt dengan tinggi jatuhan air ( head )

2. Medium head powerplant dengan tinggi jatuhan antara low head dan high head.

3. High head powerplant dengan tinggi jatuhan air yang memenuhi persamaan

H > 100 (Q) ........................................................................ (2.21) Dimana :

H = Tinggi terjunan (head) Q = Debit desain (m3/det)

2.6. Komponen Transmisi Daya

Komponen transmisi daya ini berfungsi untuk mentransmisikan daya yang dihasilkan oleh roda turbin ke generator pembangkit listrik. Komponen tersebut antara lain poros turbin, dimana putaran yang dihasilkan oleh roda turbin diteruskan ke poros turbin, untuk memindahkan daya dari poros turbin ke poros generator pembangkit dibutuhkan komponen tambahan seperti Pully, kopling, Komponen transmisi daya ini berfungsi untuk mentransmisikan daya yang dihasilkan oleh roda turbin ke generator pembangkit listrik. Komponen tersebut antara lain poros turbin, dimana putaran yang dihasilkan oleh roda turbin diteruskan ke poros turbin, untuk memindahkan daya dari poros turbin ke poros generator pembangkit dibutuhkan komponen tambahan seperti Pully, kopling,

2.6.1. Poros Turbin Sebagaimana yang telah dijelaskan di atas bahwa poros turbin berfungsi untuk memindahkan daya dari putaran turbin. Beban yang diterima oleh poros turbin antara lain beban puntir dan beban lentur, sehingga dengan adanya beban ini maka akan terjadi tegangan puntir dan tegangan lentur sebagai akibat dari adanya momen puntir dan momen lentur (Sularso, 1994 17) . Momen puntir pada turbin dapat dinyatakan dengan persamaan.

.............................................................................................. (2.22) w

Dimana : M p = Momen puntir (N.mm)

P = Daya yang ditransmisikan (KW)

w = Kecepatan sudut (rpm)

w = 2. π.n ............................................................................................ (2.23)

n = Kecepatan putaran turbin (rpm) Sumber : Stolk,1993 :170

2.6.2. Pemilihan Bahan Poros Penggerak

Pemilihan suatu bahan yang akan digunakan dapat ditentukan dengan menghitung momen puntir (momen torsi rencana) yang dialami poros. Setelah di ketahui harga dar momen puntir, untuk material dapat di tentukan dengan teabel dibawah :

Dalam pemilihan bahan perlu diperhatikan beberapa hal seperti pada tabel berikut, dan kita dapat menyesuaikan dengan yang kita butuhkan.

Tabel 2.6 Batang baja karbon yang difinis dingin (Standar JIS)

Kekerasan Perlakuan

(N/mm )

S35C-D

Tabel 2.7. Batang baja karbon yang difinis dingin (Lanjutan)

Lamban Perlakua Diamete Kekuatan Kekerasan

H R C H B Panas 2 (mm) (N/mm )

Tarik

(H R B)

S45C-D Dilunakk

(89) – 27 - an

12 – 30 - Dilunakk kurang

S55C-D Dilunakk

14 – 31 - an

20 atau 72 – 93

kurang

Tidak

19 – 34 - Dilunakk kurang

(Sularso, “Dasar -dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradya Pramita, Jakarta 1994)

2.6.3. Diameter Poros Perencanaan untuk diameter poros dapat diperoleh dari rumus:

Dimana :

d p = diameter poros (mm) τ 2

a = tegangan geser izin (N/mm )

K t = faktor koreksi tumbukan, harganya berkisar 1,5 – 3,0

M p = momen puntir yang ditransmisikan (Nm).

C b = faktor koreksi untuk terjadinya kemungkinan terjadinya beban lentur, dalam perencanaan ini diambil 1,2-2,2 karena diperkirakan tidak akan terjadi beban lentur

2.7. Rumah Turbin (Power House)

Rumah pembangkit ( powerhouse ) berfungsi untuk menyediakan tempat bagi peralatan elektrikal dan mekanikal yang akan dipasang.Turbin beserta sistim Rumah pembangkit ( powerhouse ) berfungsi untuk menyediakan tempat bagi peralatan elektrikal dan mekanikal yang akan dipasang.Turbin beserta sistim

Selain sebagai tempat yang menyediakan peralatan elektrikal dan mekanikal rumah pembangkit juga di fungsikan sebagai pelindung perelatan elektrikal dan mekanikal. Beberapa pertimbangan dalam memilih lokasi dan bangunan rumah pembangkit, antara lain:

a. Konstruksi harus berada diatas struktur tanah yang sangat stabil, tidak di lereng yang curam dan umumnya di pinggir badan sungai yang relatif rendah dan rendah untuk mempermudah aliran di tail race.

b. Memiliki jalan yang cukup untuk transportasi peralatan elektrikal mekanikal yang akan di pasang dan mempermudah akses untuk perawatan sesuai penjadwalan.

c. Lokasi yang relatif rata, kering dan relatif luas sehingga dapat di gunakan untuk tempat kerja seperti perbaikan dan perawatan.

d. Elevasi lantai harus berada diatas elevasi muka air saat banjir yang paling besar.

e. Harus memiliki ventilasi udara, dan jendela untuk pencahayaan yang senantiasa untuk menjaga kenyamanan dalam rumah pembangkit.

f. Ruangan yang di bangun harus menyediakan ruangan yang di pergunakan untuk penyimpanan peralatan (tools) serta suku cadang perelatan elektrikal dan mekanikal.

g. Kondisi pondasi harus cukup kuat untuk menahan pemasangan beberapa peralatan yang memiliki berat cukup besar.

Sumber :Pedoman Study Kelayakan Sipil Dirjen ESDM 2009

Gambar 2.14 Contoh Rumah Pembangkit (Power House)

2.8. Generator

Dalam hal ini, putaran generator turbin adalah merupakan fungsi hubungan daripada frekuwensi dengan jumlah pasang kutub dari generator itu sendiri. Sedangkan frekwensi yang umumnya dipakai di Indonesia adalah 50 hz maka dalam bentuk persamaan dapat di tulis :

Ng = 120 x F/P ................................................................................ (2.25) Dimana : Ng = Putaran Generator (rpm)

F = Frequensi (hz)

P = Pole Kecepatan putar generator untuk beberapa kondisi dapat dilihat pada table

.3. berikut; Tabel 2.8 Scedule generator berdasarkan Julah Kutub (Pole) dan Putaran Jumlah Kutub

50 ( Hz )

60 ( Hz )

Putaran (rpm)

Putaran (rpm)

Dari table di atas terlihat bahwa makin banyak jumlah kutub makin rendah putaran generator, sebaiknya jumlah kutub sedikit putaran generator makin tinggi. Putaran generator perlu dipertimbangkan didalam pemilihan sebagai berikut ;

Jika Putaran Tinggi : o Jumlah kutub sedikit, maka generator akan semakin

ringan/kecil dan lebih kompak dan ekonomis. o Turbin akan lebih kecil.

o Jika turbin dan generator kecil maka, pembuatannya akan lebih mudah namun membutuhkan bahan material yang

lebih kuat. Jika Putaran Rendah ; o jumlah kutub banyak maka, generator akan lebih berat dan

tidak ekonomis. o Turbin dan generator relative besar, maka pasangan kutub

akan lebih banyak. o Gaya centrifugal yang timbul kecil

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Prosedur Penelitian

Dalam perencanaan sebuah PLTM (Pembangkit Listrik Mini Hidro) penulis mencoba tahapan – tahapan yang harus di lakukan dalam penelitian perencanaan sebuah PLTM, dimana thapan - tahapan itu mencakup berbagai aspek.

1. Mulai

2. Studi literatur

3. Peralatan

4. Survei lokasi & Pengumpulan data  Pengumpulan data Primer  Pengumpulan data skunder

5. Pengolahan data

6. Perencanaan  Perencanaan Bangunan Sipil

 Perencanaan Peralatan Mekanikal (Turbin) & Elektrikal

(generator)

7. Penyusunan Laporan

8. Selesai

3.2. Studi literatur

Studi literatur ini di siapkan pada saat konsep penelitian perencanaan Studi literatur ini di siapkan pada saat konsep penelitian perencanaan

3.3. Peralatan

Sebelum melakukan survei pada sebuah lokasi yang telah di tetapkan pada perencanaan sistim pembangkit ada beberapa peralatan yang di gunakan untuk pengumpulan data, adapun alat yang di gunakan sebagai berikut :

1. Curent Meter Fungsi curent meter digunakan untuk mengukur kecepatan aliran fluida pada saluran terbuka

Gambar 3.2 Current meter

2. Teodolit Sebuah alat yang di gunakan untuk menentukan, ketinngian, kedataran dan beda ketinggian permukaan tanah.

Gambar 3.3 Theodolit

3. Stopwat Stop wat digunakan sebagai penentuan waktu saat menentukan pengukuran kecepatan rata – rata aliran sungai

Gambar 3.4 Stopwatt

4. Mistar Gulung Mistar gulung digunakan untuk menentukan nilai panjang, lebar suatu 4. Mistar Gulung Mistar gulung digunakan untuk menentukan nilai panjang, lebar suatu

Gambar 3.5 Mistar Gulung

3.4. Survei Lokasi

Dalam pelaksanaan perencanaan PLTM dalam suatu wilayah sebaiknya harus dilakukan survei dimana lokasi tersebut berpotensi untuk di bangun sebuah pembangkit, beberapa foktor yang sangat perlu di perhatikan dalam penentuan lokasi sebuah sisitim pembangkit di suatu wilayah, diantaranya potensi alam, sosial, ekonomi, dan yang terpenting kebutuhan energi listrik di suatu daerah itu sendiri.

Adapun pengumpulan data yang harus di lakukan saat survei lokasi yang akan di lakukan perencanaan PLTM sebagai berikut :

3.4.1. Data Sungai

 Debid Sungai  Tinggi Jatuh Head  Kecepatan Aliran Sungai  Luas Sungai  Kedalaman Sungai

3.4.2. Data Topografi

Data topografi di perlukan dalam perencanaan PLTM dimana dalam perencanaan PLTM tidak terlepas dari bangunan – bangunan sipil, bangunan tersebut membutuhkan perencanaan yang matang dan penempatan yang sesui dengan kondisi di lapangan, data topografi antaralain meliputi perencanaan dan penempatan bangunan sipil yang digunakan pada sisitem PLTM.

3..5. Pengolahan Data

Setelah mendapatkan sejumlah data hasil survei, yang telah memenuhi persyaratan yang di rancang dalam konsep perencanaan PLTM tersebut, selanjutnya data – data yang di peroleh tersebut, baik itu data Sungai maupun data topografi, utuk dilakukan pengolahan data. Dalam pengolahan data tersebut dibagi menjadi dua kategori :

1. Perencanaan bangunan sipil

Dalam perencanaanya bangunan sipil yang digunakan dalam perencanaan PLTM ini meliputi: i.

Bangunan Pengambil (Intake)

ii.

Saluran Penegendap Saluran Penegendap

Saluran Pembawa & Pembuang

iv.

Bank Penenang

v.

Perencanaan pipa penstock

2. Perencanaan Peralatan Mekanikal & Elektrikal

a) Perencanaan Turbin

i. Daya Turbin

ii. Putaran Turbin

iii. Kecepatan Spesifik Turbin iv. Diameter Runner Turbin

v. Jumlah Sudu (Blade) Turbin vi. Diameter Poros Turbin

b) Perencanaan Peralatan Elektrikal

i. Perencanaan Putaran Generator

ii. Perencanaan Daya Generator

iii. Perencanaan Jumlah Pole Generator Setelah melui tahapan – tahapan yang di laksanakan dalam perencanaan PLTM baik itu, studi literatur, survei lokasi, peralatan yang digunakan, pengolahan data, setelah semua hasil perencanaan tersebut di anggap memenuhi kriteria, langkah selanjutnya menuangkan hasil analisa tersebut dalam sebuah tulisan.

3.6. Flowchart Prosedur Perencanaan

Mulai

Studi Literatur

Peralatan

Survei, Pengumpulan Data

Data Sungai

Data Topografi

Debid, Head, Kecepatan Perencanaan Penempatan Aliran,Luas, Kedalaman Lokasi Bangunan Sipil

Input Data :

Perencanaan Peralatan Mekanikal (Turbin) Perencanaan Fasilitas Sipil Daya Turbin,Putaran Spesifik,Diameter Bangunan Pengambil,Bangunan Pengendap,

Runner,Jumlah Sudu, Diameter Poros Saluran Pembawa, Bak Penenang,Pipa Pesat

Memenuhi

Persyaratan

Penyusunan Laporan

Selesai

Gambar : 3.1 Bagan Alir Penelitian

BAB IV ANALISA PERENCANAAN

4.1 Data Lapangan

4.1.1 Perencanaan Debid (Q)

Seperti kita ketahui sunagai batang kuantan yang terletak di desa Kuantan Kab. Seijunjung memiliki potensi yang cukup dalam perencanaan sistim pembangkit, dari data survey di peroleh data sebagai berikut :

4.1 Tabel perhitungan Debid,Luas,dan Kecepatan Aliran Air

Data

Formula

Nilai

Q=A*V

Debid

26.93 m3/s Hasil pengukuran

dengan Teodolit

Head H 15.00 m

V= (2*g*H)½

keceptan Aliran V 17.16 m/s

A=Q/V

Luas Permukaan Sungai A 1.57 m

satuan

Grafitasi G 9.81 kg/s2

Dari hasil perhitungan di atas debid sungai yang sudah di dapatkan tidak digunakan sepenuhnya dalam perencanaan sisitim pembangkit, dalam perencanaan sistim pembangkit ini debid yang ada di manfaatkan sebesar 30% dari debid sungai, selebihnya digunakan sebagai keperluan pertanian dan masyarakat lainya.

Jadi dalam perencanaan instalasi sistim pembangkit di dapat debid perencanaan sebagai berikut :

Tabel 4.2 Tabel Perencanaan Debid

Data Perencanaan Debid Rencana Masuk Saluran Pengambil

Data

Formula

Nilai

Debid

30% * Q

8.08 m3/s

4.1.2 Perncanaan Head (H)

Head diukur sebagai tinggi jatuh air dari bak penenang sampai keposisi rumah turbin. Pada bagian sebelumnya tinggi jatuh head diukur dengan menggunakan GPS dan koreksi data sekunder, namun pengkuran tinggi jatuh ( head ) dilakukan kembali guna mendapatkan hasil yang lebih akurat. Pengukuran tinggi jatuh tersebut dilakukan dengan mengunakan theodolit, dan diperoleh head aktual sebesar 15 meter. Panjang saluran penghantar terukur lebih kurang 100 m hingga sampai ke bak penenang.

Tabel 4.3. Perencanaan Head dan Panjang Saluran Pembawa

Data Perencanaan

Data

Formula

Nilai

Debid

15 m3/s Panjang Saluran

H menggunakan Teodolit

Rencana

100 m

4.2 Perencanaan Fasilitas Sipil

4.2.1 Perencanaan Bangunan Pengambil (Intake)

Bangunan intake direncanakan dibuat disebelah kanan aliran sungai. Besarnya luas bukaan intake (A) diperoleh dari formula berikut;

Dimana Q adalah debit rencana diambil 8,1 m 3 /s. Untuk keperluan pembilasan di bak Pengendap debit air yang masuk ke intake ditambah sebesar 20% dari debit

rencana. Konstanata merupakan koefisien debit yang berfungsi untuk

mengakomodir pengaruh penyempitan arus masuk pada intake. Dalam keperluan praktis nilai diambil 0.8. Untuk menghalangi sedimen dan benda-benda yang

melayang dipermukaan sungai masuk kesaluran pengarah maka dasar intake direncanakan setinggi 2.5 m dari dasar sungai (lihat gambar dibawah ini). Pada bukaan dilengkapi dengan saringan kasar yang terbuat dari batang baja.

Gambar 4.1 Desain Bangunan Pengambil

Adpun perencanaan luas bukaan pengambil ( intake) di berikan pada analisa sebagai berikut :

Tabel 4.4 Tabel Perencanaan (Intake)

Perencanaan luas bukaan pengambil (intake)

Data

Formula

Nilai

Luas Bukaan

1.08 m Debid

A A=Q/V

8.28 m3/s Kecepatan Aliran

Q+20%

7.67 m/s Penambahan debid

V V=(2*9.81*h)½

20 m konstanta

0.8 Ketinggian

h Direncanakan

4.2.2 Perencanaan Bak Pengendap ( Sedimen Trap )

Walaupun telah ada usaha untuk mencegah masuknya sedimen kedalam saluran pembawa, masih ada banyak partikel – partikel halus yang masuk pada system saluran. Untuk mencegah agar sedimen ini tidak mengendap diseluruh saluran pembawa maka perlu sebuah bak pengendap. Bak pengenap berfungsi untuk mengendapkan sedimen-sedimen yang terbawa oleh aliran air dari intake.

Sumber :Kriteria Perencanaan Bangunan utama (KP-02)

Gambar 4.2 Kriteria Bak Pengendap

Untuk PLTM Seijunjung dengan tekanan sedang (heat 15 m), ukuran sedimen minimum yang harus diendapkan pada bak adalah 0.2 mm. Kecepatan Untuk PLTM Seijunjung dengan tekanan sedang (heat 15 m), ukuran sedimen minimum yang harus diendapkan pada bak adalah 0.2 mm. Kecepatan

Gambar 4.3 Standar Ukuran Sedimen

Arah vektor kecepatan endap (w) adalah kebawah sehingga luas permukaan bak pengendap (Ah) dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut ;

dan