PENGARUH VARIASI DIAMETER NOZZLE DAN HEAD TERHADAP HASIL OUTPUT DAYA TURBIN PELTON
PENGARUH VARIASI DIAMETER NOZZLE DAN HEAD TERHADAP HASIL OUTPUT DAYA TURBIN PELTON SKRIPSI Oleh : NUR KHOLIFAH K2513051 FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Juli 2017
i
PENGARUH VARIASI DIAMETER NOZZLE DAN HEAD TERHADAP
HASIL OUTPUT DAYA TURBIN PELTON
SKRIPSI
Oleh :
NUR KHOLIFAH
K2513051
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
Juli 2017
PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN
Saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Nur Kholifah
NIM : K2513051 Program Studi : Pendidikan Teknik Mesin Menyatakan bahwa skripsi saya berjudul “PENGARUH VARIASI DIAMETER
NOZZLE DAN HEAD TERHADAP HASIL OUTPUT DAYA TURBIN PELTON
” ini benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri. Selain itu, sumber informasi yang dikutip dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka. Apabila pada kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan skripsi ini hasil jiplakan saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan saya.
Surakarta, Juli 2017 Yang membuat pernyataan
Nur Kholifah
PENGARUH VARIASI DIAMETER NOZZLE DAN HEAD TERHADAP
HASIL OUTPUT DAYA TURBIN PELTON
Oleh :
NUR KHOLIFAH
K2513051
Skripsi
diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar
Sarjana Pendidikan pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
Juli 2017
ABSTRAK
Nur Kholifah. K2513051. PENGARUH VARIASI DIAMETER NOZZLE
DAN HEAD TERHADAP HASIL OUTPUT DAYA TURBIN PELTON.
Skripsi, Surakarta: Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta, Juli 2017.Tenaga listrik di Indonesia sebagian besar masih menggunakan energi fosil, dimana dampak dari penggunaan energi fosil adalah menghasilkan emisi gas buang yang cukup besar. Tenaga air merupakan sumber energi terbarukan ramah lingkungan yang memiliki potensi besar, namun pemanfaatannya belum maksimal. Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisis pengaruh variasi head dan diameter nozzle terhadap daya listrik yang dihasilkan turbin Pelton. Penelitian ini menggunakan mikrohidro jenis turbin Pelton dengan jumlah sudu 22 buah. Generator yang digunakan adalah tipe PMG 200 Watt dengan sistem transmisi pulley 1 : 2.
Metode yang digunakan adalah metode eksperimental dengan memvariasikan head dan diameter nozzle. Variabel yang diambil dalam penelitian ini adalah variasi head, variasi diameter nozzle, dan daya listrik yang dihasilkan turbin Pelton . Variasi Head yang digunakan adalah 1,6 m, 2,6 m, 3,6 m, dan 4,6 m, sedangkan variasi diameter nozzle yang digunakan adalah 5 mm, 7 mm, 9 mm, dan 11 mm. Alat ukur pengujian menggunakan tachometer, flowmeter, ampere dan voltmeter digital.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa daya yang dihasilkan turbin Pelton berbanding lurus dengan head yang digunakan. Sedangkan untuk variasi nozzle daya turbin mengalami kenaikan secara linier dengan peningkatan sampai diameter nozzle 9 mm, tetapi kemudian terjadi penurunan pada diameter nozzle 11
mm. Variasi head 4,6 m dengan nozzle berdiameter 9 mm menghasilkan daya
- 3
3
listrik terbesar yakni 16,89 watt pada keluaran debit air 0,88 x 10 m /s dengan putaran generator 320 rpm. Upaya peningkatan daya listrik suatu turbin Pelton dapat diperoleh dari head, diameter nozzle, sistem transmisi, dan generator.
Kata Kunci : mikrohidro, turbin Pelton, head, diameter nozzle, daya listrik.
ABSTRACT
EFFECT OF NOZZLE DIAMETER AND HEAD Nur Kholifah. K2513051.
VARIATION ON RESULT OF PELTONE TURBINE POWER OUTPUT.
Thesis, Surakarta: Faculty of Teacher Training and Education, Sebelas Maret
University Surakarta, July 2017.Electric power in Indonesia most still use fossil energy, where the impact
of the use of fossil energy is to produce gas emissions large enough. Water power
is renewable energy source environmentally friendly which has great potential,
however its use not maximum. The purpose of this research is to analyze the
influence of head variation and a nozzle diameter to the electrical power
produced by Pelton turbine. This research used Pelton turbine type microhydro
with 22 pieces of bucket. The generator that used is a PMG 200 watts type with
transmission system of pulley 1 : 2.The method used was experimental method with varying head and
diameter of a nozzle. Variable taken in this research was head variation, nozzle
diameter variation, and electric power generated by Pelton turbine. Head
variation used was 1,6 m, 2,6 m, 3,6 m, and 4,6 m, while nozzle diameter variaton
used was 5 mm, 7 mm, 9 mm, and 11 mm. An instrument for testing used
tachometer, flowmeter, ampere and digital voltmeter.The results showed that the head variable was directly proportional to
power, whereas for the nozzle variation there was a linear increase with an
increase of 9 mm nozzle diameter, but then there was a decrease in 11 mm
diameter nozzle. Head variation 4,6 m with a 9 mm nozzle diameter resulted the
- -3
3
largest electric power of 16.89 watts at the output of 0,88 x 10 m /s with a 320
rpm generator turn. The efforts to improve the electric power of a pelton turbine
can be obtained from head, nozzle diameter, transmission system, and the
generator.Keywords: microhydro, Pelton turbine, head, nozzle diameter, electric power.
MOTTO
MAN JADDA WAJADA
“Siapa bersungguh-sungguh pasti berhasil.”
MAN SHABARA ZHAFIRA
“Siapa yang bersabar pasti beruntung.”
MAN SARA ALA DARBI WASHALA
“Siapa menapaki jalan-Nya akan sampai ke tujuan.”
PERSEMBAHAN
Segala puji bagi Allah SWT kupanjatkan rasa syukur karena dengan izin dan kuasa-Nya, saya persembahkan karya ini untuk : Bapak Muji, Ibu Tasmi, dan Keluarga Tercinta
“Terimakasih atas kerja keras, doa, kasih sayang dan pikiran yang telah di limpahkan kepada ananda tercinta.”
Mas Didik Setiawan “Kakak yang menjadi teman ngobrol dan selalu memberi inspirasi dalam setiap menghadapi masalah.”
Aira Eka Andira dan Ajla Nisa Maliha “Keponakan-keponakan yang selalu memberi semangat dengan kelucuan mereka”.
Nur Hexa Yogi Hastomo “Sahabat terbaik yang menemani dalam situasi suka dan duka.”
Indriana, Avif, Putri, Linda, Ary “Sahabat seperjuangan yang telah membantu dalam doa, dukungan dan semangat
.” Keluarga Besar PTM 2013
“Terima kasih atas semangat, perjuangan dan kerjasamanya.”
KATA PENGANTAR
Puji bagi Allah Yang Maha Pengasih dan Penyayang, yang memberi ilmu, inspirasi, dan kemuliaan. Atas kehendak-Nya peneliti dapat menyelesaikan skripsi dengan judul
”PENGARUH VARIASI DIAMETER NOZZLE DAN HEAD TERHADAP HASIL OUTPUT DAYA TURBIN PELTON”.
Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian dari persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Peneliti menyadari bahwa terselesaikannya skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, dan pengarahan dari berbagai pihak. Untuk itu, peneliti menyampaikan terima kasih kepada: 1.
Prof. Dr. Joko Nurkamto, M.Pd., Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Dr. Suharno, ST., MT., Kepala Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Danar Susilo Wijayanto, ST., M.Eng., selaku Pembimbing I, yang selalu memberikan bimbingan dalam penyusunan skripsi.
4. Dr. Indah Widiastuti, ST., M.Eng., selaku Pembimbing II, yang selalu memberikan pengarahan dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.
5. Semua pihak yang turut membantu dalam penyusunan skripsi ini yang tidak mungkin disebutkan satu persatu.
Peneliti menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan karena keterbatasan peneliti. Meskipun demikian, peneliti berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca dan pengembangan ilmu.
Surakarta, Juli 2017 Penulis
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL ........................................................................................... i HALAMAN PERNYATAAN ............................................................................ ii HALAMAN PENGAJUAN ............................................................................... iii HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................... iv HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................ v HALAMAN ABSTRAK .................................................................................... vi HALAMAN ABSTRACT ................................................................................. vii HALAMAN MOTTO ........................................................................................ viii HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................................ ix KATA PENGANTAR ....................................................................................... x DAFTAR ISI ....................................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiii DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiv DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah ......................................................................... 1 B. Identfikasi Masalah ................................................................................. 4 C. Pembatasan Masalah ................................................................................ 4 D. Perumusan Masalah ................................................................................ 5 E. Tujuan Penelitian .................................................................................... 5 F. Manfaat Penelitian .................................................................................. 5 BAB II KAJIAN PUSTAKA, KERANGKA BERPIKIR DAN HIPOTESIS A. Kajian Pustaka ....................................................................................... 7 B. Kerangka Berpikir ................................................................................. 16 C. Hipotesis ................................................................................................ 17 BAB III METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................... 18
B.
Desain Penelitian .................................................................................. 18 C. Rancangan Eksperimen ........................................................................... 19 D. Teknik Pengambilan Sampel. ................................................................. 19 E. Teknik Pengumpulan Data .................................................................... 19 F. Teknik Analisis Data .............................................................................. 24 G.
Prosedur Penelitian ................................................................................ 26 H. Diagram Alir Penelitian. ......................................................................... 29
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian ....................................................................................... 30 B. Pembahasan ............................................................................................ 35 BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN A. Simpulan ................................................................................................. 42 B. Implikasi ................................................................................................. 42 C. Saran ...................................................................................................... 43 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 44 LAMPIRAN . ........................................................................................................ 46
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1. Aplikasi Turbin . ............................................................................................ 11
2.2. Turbin Pelton . ................................................................................................ 12
3.1. Diameter nozzle 5 mm . .................................................................................. 20
3.2. Diameter nozzle 7 mm . .................................................................................. 20
3.3. Diameter nozzle 9 mm . .................................................................................. 20
3.4. Diameter nozzle 11 mm . ................................................................................ 21
3.5. Mikrohidro Turbin Pelton . ............................................................................ 22
3.6. Tachometer . ................................................................................................... 23
3.7. Multimeter . .................................................................................................... 23
3.8. Flowmeter . .................................................................................................... 23
3.9. Pompa Air . .................................................................................................... 23
3.10. Diagram Alir Penelitian . ............................................................................. 29
4.1. Skema Pengujian . .......................................................................................... 30
4.2. Nozzle Turbin . ............................................................................................... 31
4.3. Hasil Putaran Turbin terhadap Diameter Nozzle . .......................................... 32
4.4. Hasil Putaran Generator terhadap Diameter Nozzle . ..................................... 33
4.5. Hasil Tegangan terhadap Diameter Nozzle . .................................................. 34
4.6. Hasil Arus Listrik terhadap Diameter Nozzle ................................................ 35
4.7. Hubungan Daya Listrik terhadap Diameter Nozzle . ...................................... 36
4.8. Hubungan Daya Listrik terhadap Kecepatan Putaran . .................................. 38
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1.1. Potensi Energi Fosil Indonesia . ...................................................................... 1
1.2. Potensi Energi Terbarukan Nasional .............................................................. 2
3.1. Rancangan Eksperimen . ................................................................................ 19
3.2. Spesifikasi Turbin Pelton . ............................................................................. 22
3.3 Spesifikasi Pompa Air . ................................................................................... 24
4.1. Data Debit Air . .............................................................................................. 31
4.2. Ringkasin Hasil Hipotesis Variasi Nozzle ..................................................... 39
4.3. Ringkasin Hasil Hipotesis Variasi Head . ...................................................... 39
4.4. Uji Post Hoc . ................................................................................................. 40
4.5. Ringkasan Hasil Statistik Deskriptif .............................................................. 40