Pengaruh Bukaan Sudu Pengarah Terhadap Kerugian Head Dan Performansi Turbin FrancisVertikal PLTA TanggaUnit 4 PT. Inalum Power Plant (Persero)
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Energi merupakan hal vital yang dibutuhkan oleh seluruh dunia untuk
melakukan berbagai proses kerja atau kegiatan. Energi memiliki banyak bentuk
yaitu seperti energi panas, energi angin, energi air, energi fosil, dan sebagainya.
Energi tersebut berasal dari alam yang dapat dimanfaatkan menjadi sumber energi
baik secara langsung maupun tidak langsung.
Adapun sumber energi secara umum dibagi dua, yaitu sumber energi
terbarukan dan tak terbarukan. Sumber energi tak terbarukan seperti minyak, gas
bumi, batu bara, dan lain-lain apabila dieksploitasi terus menerus maka suatu saat
akan habis. Selain itu dampak negatifnya terhadap lingkungan juga menjadi
pertimbangan dan alasan yang penting untuk beralih ke sumber energi terbarukan.
Kebutuhan tenaga listrik di dunia terkhususnya di Indonesia terus
mengalami peningkatan sesuai dengan laju pertumbuhan ekonomi dan industri
serta pertambahan penduduk. Untuk memenuhi kebutuhan energi yang terus
meningkat tersebut dikembangkan berbagai untuk memenuhi kebutuhan tersebut,
salah satunya dengan memanfaatkan energi air.
Energi air adalah salah satu sumber energi dengan daya terbesar yang saat
ini digunakan di belahan dunia. Keadaan ini menyebabkan pembangunan pusat
tenaga air sebagai penghasil energi alternatif menjadi pilihan yang menarik dan
dampak dari pembangkit yang dibangkitkan oleh PLTA sudah terbuktitidak
merusak lingkungan, menunjang diversifikasi energi dengan memanfaatkan energi
air tersebut dan menunjang program pengurangan pemanfaatan. Besar potensi
energi air di Indonesia adalah 74.976 MW, sebanyak 70.776 MW ada di
luar Jawa, yang sudah termanfaatkan adalah sebesar 3.105,76 MW sebagianbesar
berada di Pulau Jawa.
Universitas Sumatera Utara
Energi air tersebut dapat dimanfaatkan secara maksimal dengan
menggunakan mesin fluida yaitu turbin air. Turbin air adalah mesin penggerak
mula yang mengubah energi potensial dan kinetik yang berasal dari aliran air
menjadi energi mekanik yang menggerakan generator untuk menghasilkan listrik.
PLTA pertama dikembangkan di Amerika pada tahun 1882 dan berkembang
dengan sangat cepat hingga saat ini. Adapun turbin dibagi menjadi dua
berdasarkan aksi air pada sudu turbin yaitu turbin impuls dan turbin reaksi. Turbin
impuls contohnya yaitu turbin Pelton dan turbin Cross Flow sedangkan turbin
reaksi contohnya turbin Francis, Turbin Kaplan dan propeller.
Pada pengoperasian sebuah PLTA digunakan berbagai variabel agar PLTA
tersebut dapat beroperasi optimal dan mencapai tingkat efisiensi yang maksimal.
Diantara variabel tersebut diantaranya adalah pengaturan bukaan sudu pengarah
yang akan mempengaruhi besarnya nilai kerugian head yang pada akhirnya akan
mempengaruhi performansi dari turbin tersebut.
1.2 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Mengamati pengaruh bukaan sudu pengarah (Guide Vane Opening/GVO)
terhadap besarnya kerugian head pada Turbin Francis Vertikal.
b. Menganalisa hasil perhitungan kerugian head teoritis dengan simulasi
menggunakan program Pipe Flow Expert.
c. Untuk mendapatkan bukaan sudu pengarah yang menghasilkan daya dan
efisiensi maksimum Turbin Francis Vertikal (Guide Vane Opening/GVO).
1.3 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini, penulis membatasi masalah pada perhitungan Turin
Francais yang meliputi perhitungan pengaruh bukaan sudu pengarah terhadap
kerugian head dan performansi Turbin Francis Vertikal PLTA Tangga PT. Inalum
Power Plant (PERSERO). Perhitungannya mencakup kerugian head mayor,
kerugian head minor, kerugian head total, daya air (Water Horse Power), daya
turbin (Brake Horse Power) dan Efisiensi Turbin
Universitas Sumatera Utara
1.4 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penilitian ini yaitu sebagai berikut:
a. Bagi peneliti dapat menerapkan teori Turbin Francis yang didapat selama
perkuliahan dengan terjun langsung meneliti pengaruh bukaan sudu
pengarah (Guide Vane Opening/GVO) terhadap performansi Turbin
Francais.
b. Bagi akademik dapat memberi pengetahuan tentang hasil penelitian yang
telah dilakukan guna referensi penelitian selanjutnya.
c. Bagi masyarakat sebagai pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi
bidang Konversi Energi khususnya Mesin Fluida yang memanfaatkan
tenaga air.
1.5 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah
sebagai berikut :
a. Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku dan
tulisan-tulisan yang terkait.
b. Browsing internet, berupa studi artikel-artikel, gambar-gambar dan buku
elektronik (e-book) serta data-data lain yang berhubungan.
c. Metode studi lapangan, yaitu dengan mengambil data yang dibutuhkan
untuk
analisis
pengaruh
bukaan
sudu
pengarah
(Guide
Vane
Opening/GVO) terhadap kerugian Head dan Performansi Turbin Francis
Vertikal Unit 4 PLTA Tangga PT.Inalum Power Plant (PERSERO).
d. Diskusi, berupa tanya-jawab antara mahasiswa dengan dosen pembimbing
menyangkut hal-hal yang berkaitan dengan skripsi ini serta memecahkan
permasalahan yang dihadapi secara bersama.
1.6 Sistematika Penulisan
Tugas akhir ini dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab
adalah sebagai berikut:
a. Bab I : Pendahuluan
Universitas Sumatera Utara
Bab ini berisi latar belakang, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat
penelitian, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan.
b. Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisi landasan teori yang digunakan yaitu Mekanika Fluida,
Mesin Fluida (dalam hal ini menyangkut turbin air),dan Pipe Flow Expert.
c. Bab III : Metodologi Penelitian
Bab ini memberikan informasi mengenai waktu dan tempat, alat dan
bahan, instalasi, metode pengolahan data, serta prosedur penelitian.
d. Bab IV : Hasil dan Analisis Penelitian
Bab ini berisi mengenai data yang diambil, pembahasan perhitungan, dan
analisis hasil perhitungan dalam bentuk tabel dan grafik.
e. Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisi kesimpulan dan saran yang diperoleh dalam penelitian.
f. Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun
laporan.
g. Lampiran
Pada lampiran dapat dilihat hasil data yang diperoleh dari analisis hasil
perhitungan dalam bentuk tabel, grafik, dan dan gambar.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Energi merupakan hal vital yang dibutuhkan oleh seluruh dunia untuk
melakukan berbagai proses kerja atau kegiatan. Energi memiliki banyak bentuk
yaitu seperti energi panas, energi angin, energi air, energi fosil, dan sebagainya.
Energi tersebut berasal dari alam yang dapat dimanfaatkan menjadi sumber energi
baik secara langsung maupun tidak langsung.
Adapun sumber energi secara umum dibagi dua, yaitu sumber energi
terbarukan dan tak terbarukan. Sumber energi tak terbarukan seperti minyak, gas
bumi, batu bara, dan lain-lain apabila dieksploitasi terus menerus maka suatu saat
akan habis. Selain itu dampak negatifnya terhadap lingkungan juga menjadi
pertimbangan dan alasan yang penting untuk beralih ke sumber energi terbarukan.
Kebutuhan tenaga listrik di dunia terkhususnya di Indonesia terus
mengalami peningkatan sesuai dengan laju pertumbuhan ekonomi dan industri
serta pertambahan penduduk. Untuk memenuhi kebutuhan energi yang terus
meningkat tersebut dikembangkan berbagai untuk memenuhi kebutuhan tersebut,
salah satunya dengan memanfaatkan energi air.
Energi air adalah salah satu sumber energi dengan daya terbesar yang saat
ini digunakan di belahan dunia. Keadaan ini menyebabkan pembangunan pusat
tenaga air sebagai penghasil energi alternatif menjadi pilihan yang menarik dan
dampak dari pembangkit yang dibangkitkan oleh PLTA sudah terbuktitidak
merusak lingkungan, menunjang diversifikasi energi dengan memanfaatkan energi
air tersebut dan menunjang program pengurangan pemanfaatan. Besar potensi
energi air di Indonesia adalah 74.976 MW, sebanyak 70.776 MW ada di
luar Jawa, yang sudah termanfaatkan adalah sebesar 3.105,76 MW sebagianbesar
berada di Pulau Jawa.
Universitas Sumatera Utara
Energi air tersebut dapat dimanfaatkan secara maksimal dengan
menggunakan mesin fluida yaitu turbin air. Turbin air adalah mesin penggerak
mula yang mengubah energi potensial dan kinetik yang berasal dari aliran air
menjadi energi mekanik yang menggerakan generator untuk menghasilkan listrik.
PLTA pertama dikembangkan di Amerika pada tahun 1882 dan berkembang
dengan sangat cepat hingga saat ini. Adapun turbin dibagi menjadi dua
berdasarkan aksi air pada sudu turbin yaitu turbin impuls dan turbin reaksi. Turbin
impuls contohnya yaitu turbin Pelton dan turbin Cross Flow sedangkan turbin
reaksi contohnya turbin Francis, Turbin Kaplan dan propeller.
Pada pengoperasian sebuah PLTA digunakan berbagai variabel agar PLTA
tersebut dapat beroperasi optimal dan mencapai tingkat efisiensi yang maksimal.
Diantara variabel tersebut diantaranya adalah pengaturan bukaan sudu pengarah
yang akan mempengaruhi besarnya nilai kerugian head yang pada akhirnya akan
mempengaruhi performansi dari turbin tersebut.
1.2 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Mengamati pengaruh bukaan sudu pengarah (Guide Vane Opening/GVO)
terhadap besarnya kerugian head pada Turbin Francis Vertikal.
b. Menganalisa hasil perhitungan kerugian head teoritis dengan simulasi
menggunakan program Pipe Flow Expert.
c. Untuk mendapatkan bukaan sudu pengarah yang menghasilkan daya dan
efisiensi maksimum Turbin Francis Vertikal (Guide Vane Opening/GVO).
1.3 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini, penulis membatasi masalah pada perhitungan Turin
Francais yang meliputi perhitungan pengaruh bukaan sudu pengarah terhadap
kerugian head dan performansi Turbin Francis Vertikal PLTA Tangga PT. Inalum
Power Plant (PERSERO). Perhitungannya mencakup kerugian head mayor,
kerugian head minor, kerugian head total, daya air (Water Horse Power), daya
turbin (Brake Horse Power) dan Efisiensi Turbin
Universitas Sumatera Utara
1.4 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penilitian ini yaitu sebagai berikut:
a. Bagi peneliti dapat menerapkan teori Turbin Francis yang didapat selama
perkuliahan dengan terjun langsung meneliti pengaruh bukaan sudu
pengarah (Guide Vane Opening/GVO) terhadap performansi Turbin
Francais.
b. Bagi akademik dapat memberi pengetahuan tentang hasil penelitian yang
telah dilakukan guna referensi penelitian selanjutnya.
c. Bagi masyarakat sebagai pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi
bidang Konversi Energi khususnya Mesin Fluida yang memanfaatkan
tenaga air.
1.5 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah
sebagai berikut :
a. Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku dan
tulisan-tulisan yang terkait.
b. Browsing internet, berupa studi artikel-artikel, gambar-gambar dan buku
elektronik (e-book) serta data-data lain yang berhubungan.
c. Metode studi lapangan, yaitu dengan mengambil data yang dibutuhkan
untuk
analisis
pengaruh
bukaan
sudu
pengarah
(Guide
Vane
Opening/GVO) terhadap kerugian Head dan Performansi Turbin Francis
Vertikal Unit 4 PLTA Tangga PT.Inalum Power Plant (PERSERO).
d. Diskusi, berupa tanya-jawab antara mahasiswa dengan dosen pembimbing
menyangkut hal-hal yang berkaitan dengan skripsi ini serta memecahkan
permasalahan yang dihadapi secara bersama.
1.6 Sistematika Penulisan
Tugas akhir ini dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab
adalah sebagai berikut:
a. Bab I : Pendahuluan
Universitas Sumatera Utara
Bab ini berisi latar belakang, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat
penelitian, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan.
b. Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisi landasan teori yang digunakan yaitu Mekanika Fluida,
Mesin Fluida (dalam hal ini menyangkut turbin air),dan Pipe Flow Expert.
c. Bab III : Metodologi Penelitian
Bab ini memberikan informasi mengenai waktu dan tempat, alat dan
bahan, instalasi, metode pengolahan data, serta prosedur penelitian.
d. Bab IV : Hasil dan Analisis Penelitian
Bab ini berisi mengenai data yang diambil, pembahasan perhitungan, dan
analisis hasil perhitungan dalam bentuk tabel dan grafik.
e. Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisi kesimpulan dan saran yang diperoleh dalam penelitian.
f. Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun
laporan.
g. Lampiran
Pada lampiran dapat dilihat hasil data yang diperoleh dari analisis hasil
perhitungan dalam bentuk tabel, grafik, dan dan gambar.
Universitas Sumatera Utara