Pengaruh Bukaan Sudu Pengarah Terhadap Kerugian Head Dan Performansi Turbin FrancisVertikal PLTA TanggaUnit 4 PT. Inalum Power Plant (Persero) Chapter III V
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian dan pengambilan data dilakukan selama 2 hari pada tanggal 1-2
Februari 2016 di PLTA TanggaPT. Inalum Power Plant (IPP) di Paritohan,
Kecamatan Pintu Pohan Meranti, Kabupaten Tobasa, Sumatera Utara.
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Alat ukur yang digunkan untuk memperoleh data yang akan dihitung di
PLTA TanggaPT. Inalum Power Plant (IPP) yaitu sebagai berikut:
Guide Vane Meter, digunakan untuk mengukur besarbukaan sudu
pengarah (Guide Vane Opening/GVO) pada turbin. Pembacaan data
dilakukan secara manual di Turbin Pit yang ditampilkan dalam skala 0-195
mm. Gambar 3.1 di bawah ini menujukkan gambar guide vane meter.
Gambar 3.1Guide Vane Meter
Universitas Sumatera Utara
(Sumber: Foto suvei lapangan PLTA Tangga PT IPP)
Ultrasonic Flowmeter, digunakan untuk mengukur debit airyang masuk ke
turbin.
Besarnya
debit
aliran
yang
dibaca
oleh
Ultrasonic
Flowmeterdisampaikan keDischarge Meter Tunnel yang berfungsi
mengubah data dalam bentuk digital. Ultrasonic Flowmeterditunjukkan
pada Gambar 3.2 di bawah ini.
Gambar 3.2 Ultrasonic Flowmeter
(Sumber: http://www.tokyo-keiki.co.jp/ryutai/e/topics/20090309-ufp-20e.pdf)
Spesifikasi dari alat ini yaitu sebagai berikut:
Tipe
: UFP-700B
Pembuat
: TOKIMEC
No. Manajemen
: 1024R
Frekuensi
: 0,4 MHz
Metode
: Z-Method
Universitas Sumatera Utara
Power Meter, digunakan untuk mengukur besarnya daya yang dihasilkan
oleh generator. Setiap unit turbin memiliki Power Meter dan data yang
dihasilkan akan dibaca di Local Control Room (LCR).
Spesikasi dari alat ini yaitu sebagai berikut:
Tipe
: 3331
Pembuat
: HIOKI
Termometer, digunakan untuk mengukur suhu air yang masuk ke turbin.
Hasil pengukuran dilakukan secara manual dan disampaikan ke Turbin Pit.
Gambar 3.4 berikut ini adalah Precise Mercury Thermometer.
Gambar 3.4 Precise Mercury Thermometer
(Sumber: http://www.novatech-usa.com/Products/Glass-Precision-Thermometers)
Universitas Sumatera Utara
Spesikasi dari alat ini yaitu sebagai berikut:
Tipe
: Precise Mercury Thermometer
No. Manajemen
: IG408
Alat yang digunakan untuk mengolah data dari PLTA TanggaPT. Inalum
Power Plant (IPP) yaitu sebagai berikut:
Laptop, digunakan untuk mengolah data dari alat pengukur dengan
menggunakan software yang sudah dipasang pada laptop. Gambar 3.5
berikut ini adalah laptop yang digunakan penulis.
Gambar 3.5 Laptop
Spesifikasi dari alat ini adalah sebagai berikut:
Tipe
:N43S
Pembuat
: Asus
Sistem Operasi:Windows 7 Ultimate 32-bit (6.1, Build 7600)
CPU
Memory
: Intel Core i5-2450M 2.5 GHz
: 4 GB
Universitas Sumatera Utara
Software Microsoft Office Excel 2010, digunakan untuk mengolah data
yang disajikan dalam bentuk tabel dan grafik. Software ini digunakan
penulis untuk mengolah data penelitian (head losses dan kavitasi) karena
dapat lebih mudah dalam melakukan penghitungan data, terutama dalam
bentuk
tabel
dan
grafik.
Gambar
3.6
ini
adalah
tampilanScreenshotSoftware Microsoft Office Excel 2010 yang dipakai
penulis.
Gambar 3.6 Screenshot Software Microsoft Office Excel 2010
Software Pipe Flow Expert V 6.39, digunakan untuk menghitung head
losses
pada
pipa
dan
komponen-komponen
pendukungnya
pada
\turbin.Adapun metode penghitungan yang digunakan program ini yaitu
sebagai berikut:
a. Memakai prinsip persamaan kontinuitas aliran dan hukum
konservasi energi.
b. Head Losses dihitung dengan menggunakan persamaan DarcyWeisbach
c. Faktor
gesekan
dihitung
dengan
menggunakan
persamaan
Colebrook-White
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.7 berikut ini adalah gambar Screenshot Software Pipe Flow
Expert V 6.39.
Gambar 3.8. Pipe Flow Expert V.6.39
3.2.2 Bahan
Bahan yang digunakan adalah data yang diperoleh dari Departemen
Operasi (Seksi PTE/Power Techincal Development & Engineering) dan
Departemen Maintenance (Seksi PMN/Power Maintenance) di PLTA Tangga
P.T. Inalum Power Plant (IPP) di Paritohan, Kecamatan Pintu Pohan Meranti,
Kabupaten Tobasa, Sumatera Utara, serta pustaka-pustaka yang mendukung
penelitian.
Data yang digunakan dalam pengujian ini terbagi menjadi dua, yaitu:
a.
Data primer, merupakan data yang diperoleh dari di PLTA Tangga P.T.
Inalum Power Plant (IPP), seperti: spesifikasi lengkap turbin Francis
vertikal (gambar kerja), head maksimum, debiat air masuk turbin, suhu,
dan tekanan di sisi masuk pipa isap turbin.
Universitas Sumatera Utara
b.
Data sekunder, merupakan data yang bersumber dari pustaka-pustaka yang
mendukung penelitian, seperti: resistance coefficient untuk penghitungan
kerugian head mayor, roughness coefficient untuk penghitungan kerugian
head minor, tabel physical properties of water untuk memperoleh nilai
massa jenis, viskositas kinematik, tekanan penguapan pada air yang yang
mengalir ke turbin, sertarumus-rumus (Hazen-Williams, rumus kerugian
head minor) yang dipakai untuk perhitungan di penelitian.
3.3 Instalasi Penelitian
Turbin yang diteliti dalam instalasi penelitian ini adalah Turbin Francis
Vertikal Unit-4 PLTA Tangga PT. Inalum Power Plant (IPP). Unit 4 dipilih dari
total 4 unit lainnya dimana unit turbin ini memiliki spesifikasi sebagai berikut:
Permbuat
: Toshiba (2010)
Standarisasi
: JEC-4001-1992
Tipe
: VF-IRS (Vertical Shaft Francis)
Kecepatan Putaran
: 333 rpm
Head Maksimum
: 245,9 m
Head Normal
: 241,4m
Head Minimum
: 214,2 m
Daya Turbin Maksimum
: 83 MW
Daya Turbin Normal
: 81 MW
Daya Turbin Minimum
: 71 MW
Gambar sederhana 3 dimensi instalasi penelitian pada skripsi ini ditunjukan pada
gambar 3.9 berikut ini.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.9. Gambar Sederhana Instalasi Turbin Tangga
3.4 Metode Pengolahan Data
Metode pengolahan data yang dipakai dalam penelitian ini terbagi menjadi
dua, yaitu:
a. Metode Analisis Perhitungan
Metode analisis perhitungan ini menggunakan rumus-rumus yang
bersumber dari pustaka. Adapun rumus yang dipakai seperti: Persamaan
Hazen-Williams, rumus head losses minor, dan persamaan kontinuitas.
Penghitungan dengan menggunakan rumus-rumus tersebut dilakukan di
Software Microsoft Office Excel 2010 sehingga data hasil perhitungan
dapat ditampilkan dalam tabel dan grafik.
b. Metode Simulasi
Metode simulasi dilakukansebagai pembanding dengan hasil dari metode
analisis perhitungan sehingga diperoleh nilai galat. Metode simulasi dalam
Universitas Sumatera Utara
penelitian ini menggunakan dua software, yaitu Software Pipe Flow Expert
V 6.39 (simulasi head losses).
3.5 Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian dalam skripsi ini dibagi menjadi dua diagram alir
(Flow Chart), yaitu sebagai berikut:
a.
Diagram alir penelitian (Metode Analisis Perhitungan)
b.
Diagram alir penelitian (Metode Simulasi dengan Software Pipe Flow
Expert V 6.39.
Gambar 3.10 berikut ini adalah diagram alir penelitian (Metode Analisis
Perhitungan).
Mulai
Survey Lapangan di PLTA Tangga
Unit 4
Pengambilan Data
Besar bukaan sudu pengarah: GVO (mm)
Debit aliran air masuk turbin tiap GVO: Qt (m3/s)
Koefisien kekasaran pipa: C
Diameter pipa: D (m)
Dihitung Roughness Coefficient
tiap komponen pipa: K
Dihitung:
Kerugian head minor tiap GVO: hm(m)
Kerugian head total tiap GVO: h (m)
Universitas Sumatera Utara
Jaringan pipa disimulasikan menggunakan software Pipe flow Expert
Data dianalisa untuk memperoleh ralat
kerugian head
Dihitung daya air (WHP) dan daya turbin (BHP)
Dihitung efisiensi Trbin Francis Vertikal
Unit 4 PLTA Tangga
Kesimpulan
Selesai
Gambar 3.10 Diagram Alir Penelitian (Metode Analisis Perhitungan)
Adapun diagram alir penelitian (Metode Simulasi dengan
Software Pipe Flow
Expert V 6.39) dapat kita lihat pada gambar 3.11 berikut ini
Mulai
Pengaturan satuan (Unit: Metrik)
Suhu fluida: T(oC)
Tekanan fluida: p(bar g)
Massa jenis: ρ (kg/m3)
Tekanan uap jenuh: pv (kPa)
Surface pressure: p
(bar g)
Universitas Sumatera Utara
Pembuatan sistem instalasi pipa (Add Pipes):
Head Race Tunnel, Penstock #1, #2, #3, dan #4
Panjang pipa (Length) (m)
Internal diameter (m)
Pembuatan kelengkapan pipa (Add Fittings):
Entrance, Gate Valve, Wye Branch, Bending 90o,
Elevasi tiap pipa
(Elevation of joint): EL (m)
Debit aliran alir masuk turbin
Klik Calculate
Tidak
Result
Ya
View Result Drawing:
Kerugian Head Mayor: hf(m)
Selesai
Gambar 3.11 Diagram Alir Penelitian Simulasi Software Pipe Flow Expert V 6.39
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
PERHITUNGAN DAN ANALISISHASIL PERHITUNGAN
4.1 Hubungan Antara Bukaan Sudu Pengarah (GVO) Terhadap Debit Air
Masuk Turbin
Data bukaan sudu pengarah (Guide Vane Opening/GVO) terhadap debit air
masuk turbin (QT) di bawah ini merupakan hasil pengujian Turbin Francis
Vertikal Unit-4 PLTA Tanggayang dilakukan oleh P.T. Inalum Power Plant
(Persero) pada tanggal 13 Agustus 2012 (lampiran 2). Bukaan sudu pengarah
(GVO) yang dipakai ada sembilan variasi, yaitu sebesar 102 mm; 132 mm; 161
mm; 168 mm; 176 mm; 183 mm; 186 mm; 191 mm; dan 195 mm.
Adapun angka-angka tersebut didapat dari Guide Vane Meter, dan
pembacaan data dilakukan secara manual di Turbin Pit yang ditampilkan dalam
skala 0-195 mm. Hubungan antara bukaan sudu pengarah (GVO) dengan debit air
masuk turbin (QT) ditunjukkan pada tabel 4.1 di bawah ini.
Tabel 4.1Hubungan bukaan sudu pengarah (GVO)dan debit air masuk turbin
(QT)
GVO (mm)
QT (m3/s)
102
16,136
132
23,136
161
30,11
168
31,933
176
33,746
183
35,58
186
36,53
191
37,385
Universitas Sumatera Utara
195
38,22
Berikut ini adalah grafik hubungan bukaan sudu pengarah (GVO)dan debit
air masuk turbin (QT) yang ditunjukkan pada gambar 4.1.
GVO vs QT
45
40
35
QT (m3/s)
30
25
20
15
10
5
0
0
50
100
150
GVO (mm)
200
250
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Bukaan Sudu Pengarah (GVO) dan
Debit Air Masuk Turbin (QT)
Grafik pada gambar 4.1 menunjukkan bahwa semakin besar bukaan sudu
pengarah (GVO) maka debit air masuk turbin (QT) akan semakin besar. Hal ini
disebabkan oleh semakin besar GVO maka sudu pengarah (guide vane), yang
menutup air yang masuk sebelum masuk ke turbin, semakin terbuka. Jika semakin
besar bukaannya maka semakin banyak air yang masuk (debit air masuk/QT).
4.2
Perhitungan Kerugian Head pada Tiap GVO
Universitas Sumatera Utara
Kerugian head yang dihitung dalam penelitian ini yaitu kerugian head dari
gate valve sampai inlet valve Turbin Francis Vertikal Unit-4PLTA Tangga PT.
Inalum Power Plant (IPP). Penulis menggunakan dua metode untuk menghitung
kerugian head, yaitu menghitung kerugian head dengan metode analisis
perhitungan dari persamaan Hazen-Williams dan dengan metode simulasi dari
Software Pipe Flow Exper V 6.39.
4.2.1
Kerugian Head Mayor (Perhitungan)
Perhitungan kerugian head mayorpada pipa di PLTA TanggaPT. Inalum
Power Plant (IPP) digunakan persamaan Hazen-Williams, seperti yang dituliskan
pada persamaan 2.23. Pada penelitian ini tidak bisa digunakan persamaan DarcyWeisbachkarena pada diagram Moody,yang digunakanuntuk mencari faktor
gesekan dalam persamaan Darcy-Weisbach, tidak mencakup untuk pipa yang
berdiameter sangat besar. Hal tersebut terbukti dari diagram Moody yang terbatas
untuk interpolasi antara nilai relative roughness(ε/D= 0,000001 sampai 0,05),
bilangan Reynolds (Re= 103sampai 108), dan faktor gesekan (f= 0,008 sampai 0,1).
Diagram Moody dapat dilihat pada lampiran 1. Jadi digunakan persamaan HazenWilliamsyang cocok untuk perhitungan kerugian head mayor di pipa di PLTA
TanggaPT. Inalum Power Plant (IPP).
Berikut ini adalah perhitungan untuk nilai bilangan Reynolds dan nilai
relative roughness pada pipa di PLTA TanggaPT. Inalum Power Plant (IPP) yang
diambil dari ukuran pipa terkecil dengan bukaan sudu pengarah (GVO) terkecil
hingga ukuran pipa terbesar dengan GVO terbesar.
Diketahui
: Massa jenis air (ρair @27oC) = 996,5 kg/m3(dari lampiran 4)
Viskositas air (μair @27oC) = 8,88 x 10-4 Ns/m2 (dari lampiran 4)
Nilai kekasaran pipa (εs.steel) = 0,000015 m (dari lampiran 3)
Ditanya
:Redanε/Ddari ukuran pipa terkecil dengan bukaan sudu pengarah
(GVO) terkecil hingga ukuran pipa terbesar dengan GVO terbesar?
Penyelesaian:
Universitas Sumatera Utara
Bilangan Reynolds dan nilai relative roughness pada pipa di PLTA Tangga
dengan diameter terkecil (D = 2,6 m) dan GVO terkecil (102 mm) (di
Penstock #4)
=
�
�
=
,
=
, .
,
,
,
.
,
. ,
. ,
−
= ,
= .
.
,
Bilangan Reynolds dan nilai relative roughness pada pipa di PLTA Tangga
dengan diameter terbesar (D = 6,1 m) dan GVO terkecil (102 mm) (di
Head Race Tunnel)
=
, .
=
�
�
,
,
=
,
,
.
,
. ,
. ,
−
= ,
=
.
,
Bilangan Reynolds dan nilai relative roughness pada pipa di PLTA Tangga
dengan diameter terkecil (D = 2,6 m) dan GVO terbesar (195 mm) (di
Penstock #4)
=
�
=
�
, .
,
=
,
,
.
,
,
. ,
−
. ,
= ,
=
.
.
Bilangan Reynolds dan nilai relative roughness pada pipa di PLTA Tangga
dengan diameter terbesar (D = 6,1 m) dan GVO terbesar (195 mm) (di
Head Race Tunnel)
=
�
=
�
=
,
, .
,
,
,
.
,
.
−
= ,
. ,
=
.
.
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan nilai bilangan Reynolds(Re) dan nilai relative roughness
(ε/D)pada pipa di PLTA Tangga diketahui bahwa untuk GVO terkecil maka nilai
friction factor (f) pada diagram Moody dapat diinterpolasikan, sedangkan untuk
GVO terbesar tidak dapat diinterpolasikan karena tidak tercakup pada diagram
Moody. Jadi dalam metode analisis perhitungan hanya dapat digunakan persamaan
Hazen-Williams yang dapat menghitung kerugian head mayor pada GVO terkecil
dan terbesar. Jika ingin menghitung kerugian head mayor pada GVO terkecil dan
terbesar dengan menggunakan persamaan Darcy-Weisbach dan Colebrook-White
maka dapat digunakan Software Pipe Flow Expert V 6.39.
Persamaan Swamee-Jain, Hardy Cross, Manning dan Chezy tidak
digunakan untuk perhitungan kerugian head mayor karena persamaan-persamaan
tersebut adalah persamaan yang dikenalkan sebelum persamaan Hazen-Williams
dan Darcy-Weisbach sehingga keempat persamaan tersebut belum diperbarui dan
hasilnya tidak sebaik/seakurat dari persamaan Hazen-Williams dan DarcyWeisbach. Selain itu parameter perhitungan dari persamaan Hazen-Williams dan
Darcy-Weisbach lebih lengkap.
Berikut ini adalah tabel-tabel yang menunjukkan perhitungan kerugian
head mayor pada tiap GVO di setiap komponen pipa dengan menggunakan
persamaan Hazen-Williams.
Tabel 4.2 Kerugian Head Mayor pada GVO 102 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
C
D (m)
L (m)
hf (m)
1
Head Race Tunnel
4Qt
64.544
140
6.1
1673
0.6383
2
Penstock #1
2Qt
32.272
140
4.3
52.1
0.0303
3
Penstock #2
2Qt
32.272
140
4.1
228.3
0.1673
4
Penstock #3
2Qt
32.272
140
3.8
175.5
0.1862
5
Penstock #4
Qt
16.136
140
2.6
20
0.0374
∑hf (m)
1.0593
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.3 Kerugian Head Mayor pada GVO 132 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
C
D (m)
L (m)
hf (m)
1
Head Race Tunnel
4Qt
92.544
140
6.1
1673
1.2431
2
Penstock #1
2Qt
46.272
140
4.3
52.1
0.0590
3
Penstock #2
2Qt
46.272
140
4.1
228.3
0.3258
4
Penstock #3
2Qt
46.272
140
3.8
175.5
0.3626
5
Penstock #4
Qt
23.136
140
2.6
20
0.0728
∑hf (m)
2.0632
Tabel 4.4 Kerugian Head Mayor pada GVO 161 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
C
D (m)
L (m)
hf (m)
1
Head Race Tunnel
4Qt
120.44
140
6.1
1673
2.0239
2
Penstock #1
2Qt
60.22
140
4.3
52.1
0.0960
3
Penstock #2
2Qt
60.22
140
4.1
228.3
0.5304
4
Penstock #3
2Qt
60.22
140
3.8
175.5
0.5903
5
Penstock #4
Qt
30.11
140
2.6
20
0.1185
∑hf (m)
3.3591
Tabel 4.5 Kerugian Head Mayor pada GVO 168 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
C
D (m)
L (m)
hf (m)
1
Head Race Tunnel
4Qt
127.732
140
6.1
1673
2.2564
2
Penstock #1
2Qt
63.866
140
4.3
52.1
0.1070
3
Penstock #2
2Qt
63.866
140
4.1
228.3
0.5913
4
Penstock #3
2Qt
63.866
140
3.8
175.5
0.6581
Universitas Sumatera Utara
5
Penstock #4
Qt
31.933
140
2.6
20
∑hf (m)
0.1321
3.7449
Tabel 4.6 Kerugian Head Mayor pada GVO 176 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
C
D (m)
L (m)
hf (m)
1
Head Race Tunnel
4Qt
134.984
140
6.1
1673
2.4991
2
Penstock #1
2Qt
67.492
140
4.3
52.1
0.1185
3
Penstock #2
2Qt
67.492
140
4.1
228.3
0.6549
4
Penstock #3
2Qt
67.492
140
3.8
175.5
0.7289
5
Penstock #4
Qt
33.746
140
2.6
20
0.1463
∑hf (m)
4.1478
Tabel 4.7 Kerugian Head Mayor pada GVO 183 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
C
D (m)
L (m)
hf (m)
1
Head Race Tunnel
4Qt
142.32
140
6.1
1673
2.7562
2
Penstock #1
2Qt
71.16
140
4.3
52.1
0.1307
3
Penstock #2
2Qt
71.16
140
4.1
228.3
0.7223
4
Penstock #3
2Qt
71.16
140
3.8
175.5
0.8039
5
Penstock #4
Qt
35.58
140
2.6
20
0.1613
∑hf (m)
4.5744
Tabel 4.8 Kerugian Head Mayor pada GVO 186 mm
No.
1
Komponen
Head Race Tunnel
Q
Q (m3/s)
C
D (m)
L (m)
hf (m)
4Qt
146.12
140
6.1
1673
2.8939
Universitas Sumatera Utara
2
Penstock #1
2Qt
73.06
140
4.3
52.1
0.1372
3
Penstock #2
2Qt
73.06
140
4.1
228.3
0.7584
4
Penstock #3
2Qt
73.06
140
3.8
175.5
0.8440
5
Penstock #4
Qt
36.53
140
2.6
20
0.1694
∑hf (m)
4.8029
Tabel 4.9 Kerugian Head Mayor pada GVO 191 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
C
D (m)
L (m)
hf (m)
1
Head Race Tunnel
4Qt
149.54
140
6.1
1673
3.0204
2
Penstock #1
2Qt
74.77
140
4.3
52.1
0.1432
3
Penstock #2
2Qt
74.77
140
4.1
228.3
0.7915
4
Penstock #3
2Qt
74.77
140
3.8
175.5
0.8810
5
Penstock #4
Qt
37.385
140
2.6
20
0.1768
∑hf (m)
5.0129
Tabel 4.10 Kerugian Head Mayor pada GVO 195 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
C
D (m)
L (m)
hf (m)
1
Head Race Tunnel
4Qt
152.88
140
6.1
1673
3.1464
2
Penstock #1
2Qt
76.44
140
4.3
52.1
0.1492
3
Penstock #2
2Qt
76.44
140
4.1
228.3
0.8246
4
Penstock #3
2Qt
76.44
140
3.8
175.5
0.9177
5
Penstock #4
Qt
38.22
140
2.6
20
0.1842
∑hf (m)
5.2220
Universitas Sumatera Utara
4.2.2
Kerugian HeadMinor (Perhitungan)
Kerugian head minor dihitung dengan menggunakan persamaan kerugian
head minor seperti yang dituliskan pada persamaan 2.30. Di dalam persamaan
tersebut terdapat nilai resistance coefficent (k), kecepatan aliran air (v), dan
percepatan gravitasi (g). Untuk mendapatkan nilai kerugian head minor
diperlukan ketiga nilai tersebut. Nilai K pada tabel di bawah ini bersumber dari
lampiran 6, 7, 8, 9 dan 10. Tabel 4.11 di bawah ini adalah tabel resistance
coefficent (K) pada kelengkapan pipa di PLTA TanggaPT. Inalum Power Plant
(IPP).
Tabel 4.11 Resistance Coefficent (K) pada Kelengkapan Pipa PLTA Tangga
No. Komponen
1
2
3
4
5
Head
K
Kelengkapan Pipa
Race Entrance
Tunnel
Penstock #1
Penstock #2
0,25
0,4
Gate Valve
0,15
Entrance (Wye Branch)
0,5
Bending 90o (R/D=15/4)
0,17
Gradual Contraction (P#1 - P#2)
0,01
Gradual Contraction (P#2 - P#3)
0,01
Bending 90o (R/D=12,5/3,5)
0,17
Penstock #3
Penstock #4
∑nK
0,68
0,01
0,97
Spherical Branch
0,8
Inlet Valve (Butterfly Valve)
0,5
0,5
Selain nilai K, diperlukan juga nilai kecepatan aliran air (v) pada
kelengkapan pipa untuk menghitung kerugian head minor. Kecepatan aliran air
diperoleh dari persamaan kontinuitas seperti yang dituliskan pada persamaan 2.30.
Berikut ini adalah contoh proses perhitungan kecepatan aliran pada GVO 102 mm
di Head Race Tunnel.
Universitas Sumatera Utara
Berikut ini adalah tabel-tabel hasil perhitungan kecepatan aliran pada tiap
GVO di setiap komponen pipa.
Tabel 4.12 Kecepatan Aliran Air pada GVO 102 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
D (m)
A (m2)
v (m/s)
1
Head Race Tunnel
4Qt
64,5440
6,1
29,236
2,20766
2
Penstock #1
2Qt
32,272
4,4
15,211
2,12156
3
Penstock #2
2Qt
32,272
4,1
13,208
2,44339
4
Penstock #3
2Qt
32,272
3,8
11,346
2,84442
5
Penstock #4
Qt
16,136
2,6
5,311
3,03798
Tabel 4.13 Kecepatan Aliran Air pada GVO 132 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
D (m)
A (m2)
v (m/s)
1
Head Race Tunnel
4Qt
92,544
6,1
29,236
3,16537
2
Penstock #1
2Qt
46,272
4,4
15,211
3,04192
3
Penstock #2
2Qt
46,272
4,1
13,208
3,50337
4
Penstock #3
2Qt
46,272
3,8
11,346
4,07837
5
Penstock #4
Qt
23,136
2,6
5,311
4,35589
Tabel 4.14 Kecepatan Aliran Air pada GVO 161 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
D (m)
A (m2)
v (m/s)
1
Head Race Tunnel
4Qt
120,44
6,1
29,236
4,11952
2
Penstock #1
2Qt
60,22
4,4
15,211
3,95887
3
Penstock #2
2Qt
60,22
4,1
13,208
4,55941
4
Penstock #3
2Qt
60,22
3,8
11,346
5,30773
Universitas Sumatera Utara
5
Penstock #4
Qt
30,11
2,6
5,311
5,66891
Tabel 4.15 Kecepatan Aliran Air pada GVO 168 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
d (m)
A (m2)
v (m/s)
1
Head Race Tunnel
4Qt
127,732
6,1
29,236
4,36893
2
Penstock #1
2Qt
63,866
4,4
15,211
4,19855
3
Penstock #2
2Qt
63,866
4,1
13,208
4,83546
4
Penstock #3
2Qt
63,866
3,8
11,346
5,62909
5
Penstock #4
Qt
31,933
2,6
5,311
6,01213
Tabel 4.16 Kecepatan Aliran Air pada GVO 176 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
D (m)
A (m2)
v (m/s)
1
Head Race Tunnel
4Qt
134,984
6,1
29,236
4,61698
2
Penstock #1
2Qt
67,492
4,4
15,211
4,43693
3
Penstock #2
2Qt
67,492
4,1
13,208
5,10999
4
Penstock #3
2Qt
67,492
3,8
11,346
5,94868
5
Penstock #4
Qt
33,746
2,6
5,311
6,35347
Tabel 4.17 Kecepatan Aliran Air pada GVO 183 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
D (m)
A (m2)
v (m/s)
1
Head Race Tunnel
4Qt
142.32
6.1
29.236
4.86790
2
Penstock #1
2Qt
71.16
4.4
15.211
4.67806
Universitas Sumatera Utara
3
Penstock #2
2Qt
71.16
4.1
13.208
5.38770
4
Penstock #3
2Qt
71.16
3.8
11.346
6.27197
5
Penstock #4
Qt
35.58
2.6
5.311
6.69876
Tabel 4.18 Kecepatan Aliran Air pada GVO 186 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
D (m)
A (m2)
v (m/s)
1
Head Race Tunnel
4Qt
146.12
6.1
29.236
4.99787
2
Penstock #1
2Qt
73.06
4.4
15.211
4.80297
3
Penstock #2
2Qt
73.06
4.1
13.208
5.53156
4
Penstock #3
2Qt
73.06
3.8
11.346
6.43944
5
Penstock #4
Qt
36.53
2.6
5.311
6.87762
Tabel 4.19 Kecepatan Aliran Air pada GVO 191 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
D (m)
A (m2)
v (m/s)
1
Head Race Tunnel
4Qt
149.54
6.1
29.236
5.11485
2
Penstock #1
2Qt
74.77
4.4
15.211
4.91538
3
Penstock #2
2Qt
74.77
4.1
13.208
5.66102
4
Penstock #3
2Qt
74.77
3.8
11.346
6.59015
5
Penstock #4
Qt
37.385
2.6
5.311
7.03860
Tabel 4.20 Kecepatan Aliran Air pada GVO 195 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
D(m)
A (m2)
v (m/s)
1
Head Race Tunnel
4Qt
152.88
6.1
29.236
5.22909
2
Penstock #1
2Qt
76.44
4.4
15.211
5.02517
Universitas Sumatera Utara
3
Penstock #2
2Qt
76.44
4.1
13.208
5.78746
4
Penstock #3
2Qt
76.44
3.8
11.346
6.73735
5
Penstock #4
Qt
38.22
2.6
5.311
7.19580
Tabel-tabel di atas menunjukkan bahwa nilai-nilai kecepatan aliran air
pada tiap kelengkapan pipa akan semakin besar jika GVO semakin besar pula. Hal
ini disebabkan karena nilai debit air masuk turbin (QT) yang semakin besar jika
GVO semakin pula. Tabel-tabel tersebut membuktikan bahwa kecepatan aliran air
(v) berbanding lurus debit air masuk turbin (QT).
Hasil perhitungan nilai K dan v digunakan untuk menghitung kerugian
head minor pada tiap GVO. Nilai percepatan gravitasi (g) yang dipakai yaitu
sebesar 9,7796 m/s2 sesuai dengan keadaan di PLTA Tangga PT. Inalum Power
Plant (IPP). Berikut ini adalah contoh proses perhitungan kerugian head minor
pada GVO 102 mm di
Head Race Tunnel. Tabel-tabel berikut ini akan
menunjukkan hasil perhitungan kerugian head minor pada tiap GVO di setiap
komponen pipa.
Tabel 4.21 Kerugian Head Minor pada GVO 102 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
2.20766
0.24918006
0.099672
2
Penstock #1
0.68
2.12156
0.23012275
0.156483
3
Penstock #2
0.01
2.44339
0.30523512
0.003052
4
Penstock #3
0.97
2.84442
0.41365317
0.401244
5
Penstock #4
0.5
3.03798
0.47186605
0.235933
∑hm (m)
0.896384
Tabel 4.22 Kerugian Head Minor pada GVO 132 mm
Universitas Sumatera Utara
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
3.16537
0.51226877
0.204908
2
Penstock #1
0.68
3.04192
0.47309079
0.321702
3
Penstock #2
0.01
3.50337
0.6275104
0.006275
4
Penstock #3
0.97
4.07837
0.85039786
0.824886
5
Penstock #4
0.5
4.35589
0.97006921
0.485035
∑hm (m)
1.842805
Tabel 4.22 Kerugian Head Minor pada GVO 132 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
3.16537
0.51226877
0.204908
2
Penstock #1
0.68
3.04192
0.47309079
0.321702
3
Penstock #2
0.01
3.50337
0.6275104
0.006275
4
Penstock #3
0.97
4.07837
0.85039786
0.824886
5
Penstock #4
0.5
4.35589
0.97006921
0.485035
∑hm (m)
1.842805
Tabel 4.22 Kerugian Head Minor pada GVO 132 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
3.16537
0.51226877
0.204908
2
Penstock #1
0.68
3.04192
0.47309079
0.321702
3
Penstock #2
0.01
3.50337
0.6275104
0.006275
4
Penstock #3
0.97
4.07837
0.85039786
0.824886
5
Penstock #4
0.5
4.35589
0.97006921
0.485035
Universitas Sumatera Utara
∑hm (m)
1.842805
Tabel 4.23 Kerugian Head Minor pada GVO 161 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
4.11952
0.86764515
0.347058
2
Penstock #1
0.68
3.95887
0.80129308
0.544879
3
Penstock #2
0.01
4.55941
1.06283588
0.010628
4
Penstock #3
0.97
5.30773
1.44034509
1.397135
5
Penstock #4
0.5
5.66891
1.64303962
0.82152
∑hm (m)
3.12122
Tabel 4.24 Kerugian Head Minor pada GVO 168 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
4.36893
0.97588599
0.390354
2
Penstock #1
0.68
4.19855
0.90125476
0.612853
3
Penstock #2
0.01
4.83546
1.19543097
0.011954
4
Penstock #3
0.97
5.62909
1.62003836
1.571437
5
Penstock #4
0.5
6.01213
1.84801562
0.924008
∑hm (m)
3.510607
Tabel 4.25 Kerugian Head Minor pada GVO 176 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
4.61698
1.08984541
0.435938
2
Penstock #1
0.68
4.43693
1.00650067
0.68442
Universitas Sumatera Utara
3
Penstock #2
0.01
5.10999
1.33502381
0.01335
4
Penstock #3
0.97
5.94868
1.80921478
1.754938
5
Penstock #4
0.5
6.35347
2.06381555
1.031908
∑hm (m)
3.920555
Tabel 4.26 Kerugian Head Minor pada GVO 183 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
4.86790
1.21152452
0.48461
2
Penstock #1
0.68
4.67806
1.11887221
0.760833
3
Penstock #2
0.01
5.3877
1.48407457
0.014841
4
Penstock #3
0.97
6.27197
2.0112074
1.950871
5
Penstock #4
0.5
6.69876
2.2942342
1.147117
∑hm (m)
4.358272
Tabel 4.27 Kerugian Head Minor pada GVO 186 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
4.99787
1.27708212
0.510833
2
Penstock #1
0.68
4.80297
1.17942047
0.802006
3
Penstock #2
0.01
5.53156
1.56438689
0.015644
4
Penstock #3
0.97
6.43944
2.12004517
2.056444
5
Penstock #4
0.5
6.87762
2.41838403
1.209192
∑hm (m)
4.594118
Tabel 4.28 Kerugian Head Minor pada GVO 191 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
Universitas Sumatera Utara
1
Head Race Tunnel
0.4
5.11485
1.33756445
0.535026
2
Penstock #1
0.68
4.91538
1.23527345
0.839986
3
Penstock #2
0.01
5.66102
1.63846923
0.016385
4
Penstock #3
0.97
6.59015
2.2204424
2.153829
5
Penstock #4
0.5
7.0386
2.53292006
1.26646
∑hm (m)
4.811686
Tabel 4.29 Kerugian Head Minor pada GVO 195 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
5.22909
1.3979806
0.559192
2
Penstock #1
0.68
5.02517
1.2910719
0.877929
3
Penstock #2
0.01
5.78746
1.71247767
0.017125
4
Penstock #3
0.97
6.73735
2.32074344
2.251121
5
Penstock #4
0.5
7.1958
2.6473239
1.323662
∑hm (m)
4.2.3
5.029029
Kerugian Head Total (Perhitungan)
Kerugian head total dihitung dengan menggunakan persamaan 2.31,
dimana head total merupakan hasil penjumlahan dari Head mayor dan Head
minor.
Tabel 4.30 di bawah ini adalah hasil perhitungan kerugian head total
dengan menggunakan persamaan Hazen-Williams dan persamaan kerugian head
minor pada tiap GVO.
Tabel 4.30Kerugian HeadTotal pada Tiap GVO
GVO (mm)
∑hf (m)
∑hm (m)
hL (m)
Universitas Sumatera Utara
102
1.0593
0.896384
1.955684
132
2.0632
1.842805
3.906005
161
3.3591
3.12122
6.48032
168
3.7449
3.510607
7.255507
176
4.1478
3.920555
8.068355
183
4.5744
4.358272
8.932672
186
4.8029
4.594118
9.397018
191
5.0129
4.811686
9.824586
195
5.222
5.029029
10.251029
Grafik pada gambar 4.2 di bawah ini menunjukkan hubungan antara GVO
dan kerugian headtotal.
12
Kerugian Head Total (m)
10
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
250
GVO (mm)
Gambar 4.2. Grafik Hubungan GVO dengan Kerugian HeadTotal
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan grafik pada gambar 4.2 ditunjukkan bahwa semakin besar
GVO maka semakin besar pula kerugian headtotal yang terjadi pada pipa dan
kelengkapannya di PLTA Tangga PT. IPP. Hal ini disebabkan karena kerugian
headtotal dipengaruhi oleh debit air yang masuk (QT). Semakin besar QT maka
semakin besar kerugian headtotal dan kecepatan aliran yang terjadi. Jadi, semakin
besar kecepatan aliran air (v) maka semakin besar kerugian headmayor dan minor.
4.2.4
Kerugian Head Mayor(Simulasi dan Galat)
Hasil perhitungan kerugian headmayor di bawah ini merupakan hasil
perhitungan dari Software Pipe Flow Expert V 6.39. Nilai kerugian headmayor
dari masing-masing komponen pipadan tampilan Software Pipe Flow Exper V
6.39 dilampirkan pada lampiran 11. Berikut ini adalah tabel 4.31 yang
menunjukkan perbandingan hasil perhitungan antara kerugian headmayor dengan
metode analisis perhitungan (persamaan Hazen-Williams) dan simulasi (Software
Pipe Flow Expert V 6.39) serta galatnya yang dinyatakan dalam persen.
Berikut ini adalah contoh proses perhitungan galat kerugian head mayor
antara metode analisis perhitungan dan simulasi pada GVO 102 mm.
Tabel 4.31 Kerugian HeadMayor pada Tiap GVO (Perhitungan dan Simulasi).
GVO (mm)
∑hf perhitungan (m)
∑hf simulasi (m)
Galat (%)
102
1.0593
0.903
14.75502690
132
2.0632
1.790
13.24156650
161
3.3591
2.961
11.85138876
168
3.7449
3.312
11.55972122
176
4.1478
3.681
11.25415883
183
4.5744
4.075
10.91727877
186
4.8029
4.108
14.46834204
191
5.0129
4.483
10.57072752
Universitas Sumatera Utara
195
5.2220
4.677
10.43661432
Gambar 4.3 berikut ini adalah grafik yang menunjukan perbandingan hasil
perhitungan antara kerugian headmayor dengan metode analisis perhitungan
(persamaan Hazen-Williams) dan simulasi (Software Pipe Flow Expert V 6.39)
serta galatnya yang dinyatakan dalam persen.
GVO VS KERUGIAN HEAD MAYOR
(PERHITUNGAN & SIMULASI)
Kerugian Head Mayor (m)
6
5
4
hL perhitungan (m)
3
hL simulasi (m)
2
1
0
0
50
100
150
200
250
GVO (mm)
Gambar 4.3. Grafik Hubungan Kerugian HeadMayor dan GVO
Berdasarkan tabel dan grafik di atas ditunjukkan bahwa galat antara
metode analisis perhitungan dan simulasi menunjukkan nilai yang cukup besar
karena metode penghitungan yang digunakan antara analisis perhitungan dan
simulasi berbeda. Kerugian headmayor yang dihitung pada analisis perhitungan
menggunakan
persamaan
Hazen-Williams,
sedangkan
pada
simulasi
menggunakan persamaan Darcy-Weisbach. Alasan dari perbedaan penggunan
rumus ini sudah dijelaskan pada sub bab 4.2.1.
4.2.5
Kerugian HeadMinor (Simulasi dan Galat)
Hasil perhitungan kerugian headminor berikut ini merupakan hasil
perhitungan dari Software Pipe Flow Expert V 6.39. Nilai kerugian headminor
Universitas Sumatera Utara
dari masing-masing komponen pipadan tampilan Software Pipe Flow Expert
V
6.39 dilampirkan pada lampiran 11. Berikut ini adalah tabel 4.32 yang
menunjukan perbandingan hasil perhitungan antara kerugian headminor dengan
analisis perhitungan (persamaan Hazen-Williams) dan simulasi (Software Pipe
Flow Expert V 6.39) serta galatnya yang dinyatakan dalam persen.
Berikut ini adalah contoh proses perhitungan galat kerugian head minor
antara metode analisis perhitungan dan simulasi pada GVO 102 mm.
Tabel 4.32 Kerugian HeadMinor pada Tiap GVO (Perhitungan dan Simulasi)
GVO (mm)
∑hm perhitungan (m)
∑hm simulasi (m)
Galat (%)
102
0,896384
0,908
1,29587320
132
1,842805
1,870
1,47573943
161
3,12122
3,167
1,46673416
168
3,510607
3,563
1,49241997
176
3,920555
3,979
1,49073282
183
4,358272
4,423
1,48517578
186
4,594118
4,663
1,49935200
191
4,811686
4.883
1,48210004
195
5,029029
5.104
1,49076492
Gambar 4.4 berikut ini adalah grafik yang menunjukan perbandingan hasil
perhitungan antara kerugian headminor dengan analisis perhitungan (persamaan
Hazen-Williams) dan simulasi (Software Pipe Flow Expert V 6.39) serta galatnya
yang dinyatakan dalam persen.
Universitas Sumatera Utara
GVO VS KERUGIAN HEAD MINOR
(PERHITUNGAN & SIMULASI)
Kerugian Head Minor (m)
6
5
4
H efektif perhitungan
(m)
3
H efektif simulasi (m)
2
1
0
0
50
100
150
GVO (mm)
200
250
Gambar 4.4. Grafik Hubungan Kerugian HeadMinor dan GVO (Perhitungan dan
Simulasi)
Berdasarkan tabel dan grafik di atas ditunjukkan bahwa galat antara
metode analisis perhitungan dan simulasi menunjukkan nilai yang sangat kecil
sehingga kedua kurva pada grafik berimpit. Hal itu disebabkan karena persamaan
yang digunakan antara metode analisis perhitungan dan simulasi (Software Pipe
Flow Expert V 6.39) sama yaitu dengan menggunakan persamaan kerugian head
minor.
4.2.6
Kerugian Head Total(Simulasi dan Galat)
Kerugian head total di bawah ini adalah hasil dari penjumlahan kerugian
head mayor dan minor dari metode simulasi (Software Pipe Flow Expert V 6.39).
Kerugian head total antara simulasi dan perhitungan dicari nilai galatnya. Berikut
ini adalah contoh proses perhitungan galat kerugian head total antara metode
analisis perhitungan dan simulasi pada GVO 102 mm.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.33 di bawah ini menunjukkan hasil perhitungan dan galat antara
kerugian headtotal dengan menggunakan metode analisis perhitungan dan
simulasi pada tiap GVO.
Tabel 4.33 Kerugian HeadTotal (Simulasi dan Galat) pada Tiap GVO
GVO (mm)
hL perhitungan (m)
hL simulasi (m)
Galat (%)
102
1.955684
1.811
7.39812771
132
3.906005
3.66
6.29812302
161
6.48032
6.128
5.43676855
168
7.255507
6.875
5.24438885
176
8.068355
7.66
5.06119277
183
8.932672
8.498
4.86609158
186
9.397018
8.771
6.66187933
191
9.824586
9.366
4.66773867
195
10.251029
9.781
4.58518847
Berdasarkan tabel di atas diperoleh nilai galat dari 4,58518847% hingga
7,39812771%. Nilai galat terbesar terdapat pada GVO 102 mm dan terkecil pada
GVO 195 mm. Gambar 4.5 di bawah ini adalah grafik yang menunjukkan
perbandingan antara kerugian head total dengan menggunakan metode analisis
perhitungan dan simulasi (Software Pipe Flow Expert V 6.39). Gambar 4.5 di
bawah ini merupakan grafik yang menunjukkan hasil perhitungan dan galat antara
kerugian head total dengan menggunakan metode analisis perhitungan dan
simulasi pada tiap GVO.
Universitas Sumatera Utara
GVO VS KERUGIAN HEAD TOTAL
(PERHITUNGAN & SIMULASI)
Kerugian Head Total (m)
12
10
8
hL perhitungan (m)
6
hL simulasi (m)
4
2
0
0
50
100
150
200
250
GVO (mm)
Gambar 4.5 Grafik Kerugian HeadTotal pada Tiap GVO (Simulasi dan Galat)
Berdasarkan grafik pada gambar 4.5 di atas ditunjukkan bahwa hasil
perhitungan kerugian headdengan menggunakan metode analisis perhitungan
lebih besar daripada menggunakan simulasi (Software Pipe Flow Expert V 6.39).
4.3 Perhitungan Head Efektif pada Tiap GVO
Head efektif yang dihitung pada penelitian ini merupakan head maksimum
pada Turbin Francis Vertikal Unit-4 PLTA Tangga PT. IPP yang dikurangi
dengan kerugian head total dari gate valve sampai inlet valve. Kerugian head total
yang dipakai dalam penghitungan head efektif ini berasal dari penghitungan
dengan menggunakan metode analisis perhitungan dan simulasi (Software Pipe
Flow Expert V 6.39).
4.3.1
Head Efektif pada Tiap GVO (Perhitungan)
Head efektif merupakan hasil pengurangan head maksimum dengan
kerugian head total. Berikut ini adalah contoh proses perhitungan head efektif
pada GVO 102 mm.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.34 berikut ini adalah hubungan head efektif pada tiap GVO
dengan menggunakan kerugian head total yang dihitung dengan metode analisis
perhitungan.
Tabel 4.34 Head Efektif pada Tiap GVO (Perhitungan)
GVO (mm)
hmax (m)
hL (m)
hefektif (m)
102
241.4
1.955684
239.444316
132
241.4
3.906005
237.493995
161
241.4
6.48032
234.91968
168
241.4
7.255507
234.144493
176
241.4
8.068355
233.331645
183
241.4
8.932672
232.467328
186
241.4
9.397018
232.002982
191
241.4
9.824586
231.575414
195
241.4
10.251029
231.148971
Gambar 4.6 berikut ini merupakan grafik hubungan head efektif pada tiap
GVO dengan menggunakan metode analisis perhitungan.
Universitas Sumatera Utara
GVO VS HEAD EFEKTIF
(PERHITUNGAN)
240
239
Head Efektif (m)
238
237
236
235
234
233
232
231
230
0
50
100
150
200
250
GVO (mm)
Gambar 4.6. Grafik Hubungan Head Efektif pada Tiap GVO (Perhitungan)
4.3.2
Head Efektif pada Tiap Bukaan Sudu Pengarah (Simulasi dan Galat)
Head efektif berikut ini memerupakan hasil pengurangan head maksimum
dengan kerugian head total pada simulasi (Software Pipe Flow Expert V 6.39).
Berikut ini adalah contoh proses perhitungan galat head efektif pada GVO 102
mm. Tabel 4.35 berikut ini adalah hubungan head efektif pada tiap GVO dengan
menggunakan kerugian head total.
Tabel 4.35 Head Efektif pada Tiap GVO (Simulasi dan Galat)
GVO (mm)
hefektif perhitungan (m)
hefektif simulasi (m)
Galat (%)
19,5
239,444316
239.589
0,06042490
78,0
237,493995
237,74
0,10358367
102,0
234,91968
235,272
0,14997466
129,5
234,144493
234,525
0,16250948
136,0
233,331645
233,74
0,17501055
143,0
232,467328
232,902
0,18698197
Universitas Sumatera Utara
150,0
232,002982
232,629
0,26983188
160,5
231,575414
232,034
0,19802879
195,0
231,148971
231,619
0,20334462
Gambar 4.7 di berikut ini merupakan grafik hubungan head efektif pada
tiap GVO dengan berdasarkan simulasi.
Head Efektif (m)
GVO VS HEAD EFEKTIF (PERHITUNGAN & SIMULASI)
240
239
238
237
236
235
234
233
232
231
230
H efektif
perhitungan (m)
H efektif simulasi
(m)
0
50
100
150
GVO (mm)
200
250
Gambar 4.7. Grafik Hubungan Head Efektif pada Tiap GVO (Simulasi dan Galat)
4.4 Hubungan Antara GVO danDaya Air (Water Horse Power)
Daya air dihitung dengan persamaan (2.35). dari persamaan tersebut
menunjukkan bahwa daya air berbanding lurus dengan debit air masuk turbin dan
head efektif yang bekerja pada turbin. Dari hasil perhitungan dengan
menggunakan persamaan di atas maka diperoleh daya air yang bekerja pada turbin
francis.
Tabel 4.36 berikut ini adalah besarnya daya air (WHP) pada masingmasing bukaan yang dihitung menggunakan persamaan diatas.
Tabel 4.36 Hubungan GVO terhadap Daya Air (WHP)
Universitas Sumatera Utara
Adapun hubungan bukaan sudu pengarah dengan daya air dapat dilihat pada
gambar 4.8 berikut ini
16,136
� ��/� )
996,5
� �/� )
9,7796
239,444316 37.652.933,06
132
23,136
996,5
9,7796
237,493995 53.547.512,83
161
30,110
996,5
9,7796
234,91968
168
31,933
996,5
9,7796
234,144493 72.865.519,18
176
33,746
996,5
9,7796
233,331645 76.735.148,86
183
35,580
996,5
9,7796
232,467328
186
36,530
996,5
9,7796
232,002982 82.592.694,39
191
37,385
996,5
9,7796
231,575414 84.370.034,95
195
38,220
996,5
9,7796
231,148971 86.095.616,87
GVO(mm)
Q (m3/s)
102
hefektif (m)
WHP (watt)
68.933.217,67
80.605.794,4
Universitas Sumatera Utara
GVO VS WHP
100000000
90000000
80000000
WHP (watt)
70000000
60000000
50000000
40000000
30000000
20000000
10000000
0
0
50
100
150
200
250
GVO (mm)
Gambar 4.8 Hubungan Bukaan Sudu Pengarah Dengan Daya Air
Dari grafik di atas terlihat bahwa besarnya daya air akan semakin besar seiring
dengan semakin besarnya bukaan sudu pengarah. Hal ini dikarenakan untuk
menghitung daya air merupakan hasil perkalian antara daya, percepatan gravitasi,
rapat jenis air dan head efektif yang bekerja. Debit air yang semakin besar akan
berbanding terbalik dengan head efektif yang semakin kecil.
4.5 Hubungan Antara GVO danDaya Terbangkit
Daya terbangkit berikut ini merupakan data hasil pembacaan pada Power
Meter yang terletak di Local Control Room. Data yang ditampilkan berupa
kapasitas arus yang berhasil dibangkitkan oleh system pembangkit. System
pembangkit yang dimaksud adalah Turbin dan Generator. Data yang dihasilkan
dapat dilihat pada table berikut ini.
Tabel 4.37 Hubungan GVO Terhadap Daya Terbangkit
GVO (mm)
Daya Terbangkit (watt)
102
31.180.000
Universitas Sumatera Utara
132
47.386.667
161
63.603.333
168
67.713.333
176
71.650.000
183
75.340.000
186
77.600.000
191
79.455.000
195
80.316.666
Data daya terbangkit hasil pembacaan Power Meter akan digunakan untuk
menghitung daya turbin. Hal ini dikarenakan alat pembaca daya yang dihasilkan
turbin tidak tersedia pada PT. Inalum. Oleh karena itu digunakan data daya
terbangkit dan efisiensi generator.Semakin besar bukaan sudu pengarah turbin
francis maka daya terbangkit akan semakin besar seperti ditunjukkan oleh gambar
4.9 Berikut ini:
GVO vsDaya Terbangkit
90000000
Daya Terbangkit (watt)
80000000
70000000
60000000
50000000
40000000
30000000
20000000
10000000
0
0
50
100
150
200
250
GVO (mm)
Gambar 4.9 Hubungan Sudu Pengarah Terhadap Daya Terbangkit
Universitas Sumatera Utara
Dari grafik diatas terlihat bahwa daya yang dibangkitkan oleh system mengalami
nilai yang signifikan naik hingga bukaan 191 mm dan pada bukaan 195mm
mengalami kenaikan tetapi tidak terlalu signifikan.
4.6.Hubungan Antara GVO danDaya Turbin
Adapun daya turbin yaitu daya yang berhasil dihasilkan oleh turbin. Daya
yang dihasilkan oleh turbin ditransmisikan melalui poros turbin. Untuk
menghitung daya turbin digunakan persamaan (2.38)
Tabel 4.38. Hubungan GVO Terhadap Daya Turbin
Daya Turbin (watt)
31.180.000
� (%)
96,33333
32.366.783,13
132
47.386.667
97,37666
48.663.270,03
161
63.603.333
97,86
64.994.209,07
168
67.713.333
97,94
69.137.566,88
176
71.650.000
98,00
73.112.244,9
183
75.340.000
98,05
76.838.347,78
186
77.600.000
98,80
78.542.510,12
191
79.455.000
98,10
80.993.883,79
195
80.316.666
98,11
81.863.893,59
GVO (mm)
Daya Terbangkit (watt)
102
Semakin besar bukaan sudu pengarah maka daya turbin akan semakin besar juga
seperti yang ditunjukkan gambar berikut ini.
Universitas Sumatera Utara
GVO vs Daya Turbin
90000000
80000000
Daya Turbin
70000000
60000000
50000000
40000000
30000000
20000000
10000000
0
0
50
100
150
GVO (mm)
200
250
Gambar 4.10 Hubungan Sudu Pengarah Terhadap Daya Turbin
Dari grafik diatas bahwa turbin menghasilkan daya paling kecil pada bukaan 102
mm yaitu sekitar 32.366.783,13 watt dan tertinggi pada bukaan 195 mm yaitu
81.863.893,59 watt. Daya yang dihasilkan oleh turbin mengalami kenaikan yang
signifikan dari bukaan 102 mm hingga bukaan 191 mm pada bukaan 195 mm
mengalami kenaikan tetapi tidak terlalu signifikan.
4.7.Hubungan Antara GVO danEfisiensi Turbin
Hasil akhir dari studi ini yaitu mendapatkan besaran efisiensi turnbin
francis vertical di PT. Inalum. Untuk mendapatkan efisiensi maka dengan
melakukan perbandingan daya yang dihasilkan oleh turbin terhadap daya yang
dimilki oleh air tersebut seperti pada terlihat pada persamaan (2.39).
Tabel 4.39 Hubungan GVO Terhadap Efisiensi Turbin
GVO (mm)
Daya Turbin (watt)
WHP (watt)
102
32.366.783,13
37.652..933,1
132
48.663.270,03
53.547.512,8
�
�
%
85,96085484
90,87867477
Universitas Sumatera Utara
161
64.994.209,07
68.933.217,7
94,2857613
168
69.137.566,88
72.865.519,2
94,88379093
176
73.112.244,90
76.735.148,9
95,27869039
183
76.838.347,78
80.605.794,4
95,32608462
186
78.542.510,12
82.592.694,4
95,09619549
191
80.993.883,79
84.370.035
95,99840019
195
81.863.893,59
86.095.616,9
95,08485631
Dari tabel diatas terlihat bahwa semakin besar bukaan sudu pengarah akan
semakin besar pula efisiensi turbin tersebut sampai mencapai bukaan 191 mm dan
kemudian akan berkurang pada bukaan maksimum yaitu 195 mm. Besarnya
efisiensi yang dihasilkan oleh turbin juga karena pengaruh kualitas dari runner
turbin tersebut. Runner pada unit 4 PLTA Tangga telah ganti baru
(renewable/improvement) untuk meningkatkan efisiensinya yaitu tepatnya pada
tahun 2012.
Adapun grafik hubungan bukaan sudu pengarah dengan efisiensi turbin
Francis vertical di unit 4 PLTA Tangga seperti terlihat pada gambar 4.11 berikut
ini :
Universitas Sumatera Utara
98
Efisiensi Turbin(%)
96
94
92
90
88
86
84
0
50
100
150
200
250
GVO (mm)
Gambar 4.11 Hubungan Sudu Pengarah Terhadap Efisiensi Turbin
Pada bukaan maksimum turbin akan mengalami penurunan efisiensi,
hal ini dikarenakan turbin berputar terlalu cepat dari kecepatan turbin
maksimal. Disaat debit air yang sangat besar melalui turbin, justru malah
ditolak oleh turbin. Sehingga turbin mengalami perlambatan kecepatan dan
mengakibatkan energi yang dihasilkan oleh pembangkit listrik lebih rendah
dari energi optimum yang dapat dihasilkan. Oleh Karena itu, pengontrolan
kecepatan air diperlukan dengan cara cut out speed. Pengertian cut out speed
ialah kecepatan dimana turbin air akan mengurangi kecepatannya untuk
melindungi dari kecepatan yang berlebihan.
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian dan data analisa Turbin Francis Vertikal diperoleh
kesimpulan sebagai berikut:
a.
Pada Turbin Francis Vertikal Unit 4 PLTA Tangga PT. Inalum Power
Plant semakin besar bukaan sudu pengarah maka akan berbanding lurus
dengan besarnya kerugian head yang terjadi pada turbin tersebut. Pada
bukaan terkecil yaitu 102 mm besarnya kerugian head yaitu 1,955684 m
kemudian akan terus naik, hingga pada
bukaan maksimum 195 mm
besarnya kerugian head mencapai 10,251029 m. Semakin besarnya
kerugian head yang terdapat pada turbin ini diakibatkan oleh semakin
besarnya debit yang masuk turbin, juga karena semakin besarnya
kecepatan aliran air di dalam instalasi turbin.
b.
Dengan analisa menggunakan software Pipe Flow Expert didapat nilai
kerugian head juga berbanding lurus seiring dengan semakin besarnya
bukaan sudu pengarah. Pada simulasi program Pipe Flow Expert didapat
nilai head terkecil yaitu pada bukaan 102 mm yaitu sebesar 1,811 m dan
kemudian akan naik hingga bukaan maksimum 195 mm sehingga didapat
besarnya kerugian head sebesar 9,781 m. Perbandingan hasil perhitungan
kerugian head minor teoritis dan simulasi didapat persen ralat yang sangat
kecil, sedangkan pada kerugian head mayor terdapat persen ralat yang
cukup besar.
c.
Semakin besarnya bukaan sudu pengarah maka akan semakin besar pula
daya air dan daya turbin. Daya turbin minimum dihasilkan pada bukaan
102 mm yaitu sebesar 32366783,13 watt dan akan terus naik secara
signifikan hingga bukaan 191 mm didapat besarnya 80.993.883,79 watt.
Dan pada bukaan 195 mm daya turbin tetap naik tetapi tidak signifikan
Universitas Sumatera Utara
yaitu hanya sebesar 81.863.893,59 watt. Hal ini disebabkan oleh semakin
besarnya debit air masuk turbin, dan juga karena headnya yang semakin
kecil. Pada Turbin Francis Vertikal Unit 4 PLTA Tangga PT. Inalum
Power Plant didapat efisiensi minimum terjadi pada bukaan 102 mm yaitu
sebesar 85,96085484 %. Efisiensi akan terus naik seiring bukaan sudu
pengarah hingga bukaan 191 mm, dan pada bukaan 195 mm efisiensi akan
turun kembali.
5.2 Saran
Adapun saran yang penulis berikan setelah melakukan analisis perhitungan
dalam hasil perhitungan di penelitian ini yaitu sebagai berikut:
a.
Pada saat dilakukannya efficiency test di PT Inalum hendaknya diperlukan
konsentrasi dalam pengamatan data sehingga keakuratan data dapat
terjaga..
b.
Pada saat pengolahan data menggunakan pipe flow perhatikan kmponen
fitting dan bending agar tidak terjadi kesalahan data yang menyebabkan
data eror.
c.
Pengolahan data untuk perhitungan sebaiknya dilakukan menggunakan
Microsoft Excel karena akan memudahkan kita dalam penghitungan data
yang akan disajikan.
Universitas Sumatera Utara
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian dan pengambilan data dilakukan selama 2 hari pada tanggal 1-2
Februari 2016 di PLTA TanggaPT. Inalum Power Plant (IPP) di Paritohan,
Kecamatan Pintu Pohan Meranti, Kabupaten Tobasa, Sumatera Utara.
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Alat ukur yang digunkan untuk memperoleh data yang akan dihitung di
PLTA TanggaPT. Inalum Power Plant (IPP) yaitu sebagai berikut:
Guide Vane Meter, digunakan untuk mengukur besarbukaan sudu
pengarah (Guide Vane Opening/GVO) pada turbin. Pembacaan data
dilakukan secara manual di Turbin Pit yang ditampilkan dalam skala 0-195
mm. Gambar 3.1 di bawah ini menujukkan gambar guide vane meter.
Gambar 3.1Guide Vane Meter
Universitas Sumatera Utara
(Sumber: Foto suvei lapangan PLTA Tangga PT IPP)
Ultrasonic Flowmeter, digunakan untuk mengukur debit airyang masuk ke
turbin.
Besarnya
debit
aliran
yang
dibaca
oleh
Ultrasonic
Flowmeterdisampaikan keDischarge Meter Tunnel yang berfungsi
mengubah data dalam bentuk digital. Ultrasonic Flowmeterditunjukkan
pada Gambar 3.2 di bawah ini.
Gambar 3.2 Ultrasonic Flowmeter
(Sumber: http://www.tokyo-keiki.co.jp/ryutai/e/topics/20090309-ufp-20e.pdf)
Spesifikasi dari alat ini yaitu sebagai berikut:
Tipe
: UFP-700B
Pembuat
: TOKIMEC
No. Manajemen
: 1024R
Frekuensi
: 0,4 MHz
Metode
: Z-Method
Universitas Sumatera Utara
Power Meter, digunakan untuk mengukur besarnya daya yang dihasilkan
oleh generator. Setiap unit turbin memiliki Power Meter dan data yang
dihasilkan akan dibaca di Local Control Room (LCR).
Spesikasi dari alat ini yaitu sebagai berikut:
Tipe
: 3331
Pembuat
: HIOKI
Termometer, digunakan untuk mengukur suhu air yang masuk ke turbin.
Hasil pengukuran dilakukan secara manual dan disampaikan ke Turbin Pit.
Gambar 3.4 berikut ini adalah Precise Mercury Thermometer.
Gambar 3.4 Precise Mercury Thermometer
(Sumber: http://www.novatech-usa.com/Products/Glass-Precision-Thermometers)
Universitas Sumatera Utara
Spesikasi dari alat ini yaitu sebagai berikut:
Tipe
: Precise Mercury Thermometer
No. Manajemen
: IG408
Alat yang digunakan untuk mengolah data dari PLTA TanggaPT. Inalum
Power Plant (IPP) yaitu sebagai berikut:
Laptop, digunakan untuk mengolah data dari alat pengukur dengan
menggunakan software yang sudah dipasang pada laptop. Gambar 3.5
berikut ini adalah laptop yang digunakan penulis.
Gambar 3.5 Laptop
Spesifikasi dari alat ini adalah sebagai berikut:
Tipe
:N43S
Pembuat
: Asus
Sistem Operasi:Windows 7 Ultimate 32-bit (6.1, Build 7600)
CPU
Memory
: Intel Core i5-2450M 2.5 GHz
: 4 GB
Universitas Sumatera Utara
Software Microsoft Office Excel 2010, digunakan untuk mengolah data
yang disajikan dalam bentuk tabel dan grafik. Software ini digunakan
penulis untuk mengolah data penelitian (head losses dan kavitasi) karena
dapat lebih mudah dalam melakukan penghitungan data, terutama dalam
bentuk
tabel
dan
grafik.
Gambar
3.6
ini
adalah
tampilanScreenshotSoftware Microsoft Office Excel 2010 yang dipakai
penulis.
Gambar 3.6 Screenshot Software Microsoft Office Excel 2010
Software Pipe Flow Expert V 6.39, digunakan untuk menghitung head
losses
pada
pipa
dan
komponen-komponen
pendukungnya
pada
\turbin.Adapun metode penghitungan yang digunakan program ini yaitu
sebagai berikut:
a. Memakai prinsip persamaan kontinuitas aliran dan hukum
konservasi energi.
b. Head Losses dihitung dengan menggunakan persamaan DarcyWeisbach
c. Faktor
gesekan
dihitung
dengan
menggunakan
persamaan
Colebrook-White
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.7 berikut ini adalah gambar Screenshot Software Pipe Flow
Expert V 6.39.
Gambar 3.8. Pipe Flow Expert V.6.39
3.2.2 Bahan
Bahan yang digunakan adalah data yang diperoleh dari Departemen
Operasi (Seksi PTE/Power Techincal Development & Engineering) dan
Departemen Maintenance (Seksi PMN/Power Maintenance) di PLTA Tangga
P.T. Inalum Power Plant (IPP) di Paritohan, Kecamatan Pintu Pohan Meranti,
Kabupaten Tobasa, Sumatera Utara, serta pustaka-pustaka yang mendukung
penelitian.
Data yang digunakan dalam pengujian ini terbagi menjadi dua, yaitu:
a.
Data primer, merupakan data yang diperoleh dari di PLTA Tangga P.T.
Inalum Power Plant (IPP), seperti: spesifikasi lengkap turbin Francis
vertikal (gambar kerja), head maksimum, debiat air masuk turbin, suhu,
dan tekanan di sisi masuk pipa isap turbin.
Universitas Sumatera Utara
b.
Data sekunder, merupakan data yang bersumber dari pustaka-pustaka yang
mendukung penelitian, seperti: resistance coefficient untuk penghitungan
kerugian head mayor, roughness coefficient untuk penghitungan kerugian
head minor, tabel physical properties of water untuk memperoleh nilai
massa jenis, viskositas kinematik, tekanan penguapan pada air yang yang
mengalir ke turbin, sertarumus-rumus (Hazen-Williams, rumus kerugian
head minor) yang dipakai untuk perhitungan di penelitian.
3.3 Instalasi Penelitian
Turbin yang diteliti dalam instalasi penelitian ini adalah Turbin Francis
Vertikal Unit-4 PLTA Tangga PT. Inalum Power Plant (IPP). Unit 4 dipilih dari
total 4 unit lainnya dimana unit turbin ini memiliki spesifikasi sebagai berikut:
Permbuat
: Toshiba (2010)
Standarisasi
: JEC-4001-1992
Tipe
: VF-IRS (Vertical Shaft Francis)
Kecepatan Putaran
: 333 rpm
Head Maksimum
: 245,9 m
Head Normal
: 241,4m
Head Minimum
: 214,2 m
Daya Turbin Maksimum
: 83 MW
Daya Turbin Normal
: 81 MW
Daya Turbin Minimum
: 71 MW
Gambar sederhana 3 dimensi instalasi penelitian pada skripsi ini ditunjukan pada
gambar 3.9 berikut ini.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.9. Gambar Sederhana Instalasi Turbin Tangga
3.4 Metode Pengolahan Data
Metode pengolahan data yang dipakai dalam penelitian ini terbagi menjadi
dua, yaitu:
a. Metode Analisis Perhitungan
Metode analisis perhitungan ini menggunakan rumus-rumus yang
bersumber dari pustaka. Adapun rumus yang dipakai seperti: Persamaan
Hazen-Williams, rumus head losses minor, dan persamaan kontinuitas.
Penghitungan dengan menggunakan rumus-rumus tersebut dilakukan di
Software Microsoft Office Excel 2010 sehingga data hasil perhitungan
dapat ditampilkan dalam tabel dan grafik.
b. Metode Simulasi
Metode simulasi dilakukansebagai pembanding dengan hasil dari metode
analisis perhitungan sehingga diperoleh nilai galat. Metode simulasi dalam
Universitas Sumatera Utara
penelitian ini menggunakan dua software, yaitu Software Pipe Flow Expert
V 6.39 (simulasi head losses).
3.5 Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian dalam skripsi ini dibagi menjadi dua diagram alir
(Flow Chart), yaitu sebagai berikut:
a.
Diagram alir penelitian (Metode Analisis Perhitungan)
b.
Diagram alir penelitian (Metode Simulasi dengan Software Pipe Flow
Expert V 6.39.
Gambar 3.10 berikut ini adalah diagram alir penelitian (Metode Analisis
Perhitungan).
Mulai
Survey Lapangan di PLTA Tangga
Unit 4
Pengambilan Data
Besar bukaan sudu pengarah: GVO (mm)
Debit aliran air masuk turbin tiap GVO: Qt (m3/s)
Koefisien kekasaran pipa: C
Diameter pipa: D (m)
Dihitung Roughness Coefficient
tiap komponen pipa: K
Dihitung:
Kerugian head minor tiap GVO: hm(m)
Kerugian head total tiap GVO: h (m)
Universitas Sumatera Utara
Jaringan pipa disimulasikan menggunakan software Pipe flow Expert
Data dianalisa untuk memperoleh ralat
kerugian head
Dihitung daya air (WHP) dan daya turbin (BHP)
Dihitung efisiensi Trbin Francis Vertikal
Unit 4 PLTA Tangga
Kesimpulan
Selesai
Gambar 3.10 Diagram Alir Penelitian (Metode Analisis Perhitungan)
Adapun diagram alir penelitian (Metode Simulasi dengan
Software Pipe Flow
Expert V 6.39) dapat kita lihat pada gambar 3.11 berikut ini
Mulai
Pengaturan satuan (Unit: Metrik)
Suhu fluida: T(oC)
Tekanan fluida: p(bar g)
Massa jenis: ρ (kg/m3)
Tekanan uap jenuh: pv (kPa)
Surface pressure: p
(bar g)
Universitas Sumatera Utara
Pembuatan sistem instalasi pipa (Add Pipes):
Head Race Tunnel, Penstock #1, #2, #3, dan #4
Panjang pipa (Length) (m)
Internal diameter (m)
Pembuatan kelengkapan pipa (Add Fittings):
Entrance, Gate Valve, Wye Branch, Bending 90o,
Elevasi tiap pipa
(Elevation of joint): EL (m)
Debit aliran alir masuk turbin
Klik Calculate
Tidak
Result
Ya
View Result Drawing:
Kerugian Head Mayor: hf(m)
Selesai
Gambar 3.11 Diagram Alir Penelitian Simulasi Software Pipe Flow Expert V 6.39
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
PERHITUNGAN DAN ANALISISHASIL PERHITUNGAN
4.1 Hubungan Antara Bukaan Sudu Pengarah (GVO) Terhadap Debit Air
Masuk Turbin
Data bukaan sudu pengarah (Guide Vane Opening/GVO) terhadap debit air
masuk turbin (QT) di bawah ini merupakan hasil pengujian Turbin Francis
Vertikal Unit-4 PLTA Tanggayang dilakukan oleh P.T. Inalum Power Plant
(Persero) pada tanggal 13 Agustus 2012 (lampiran 2). Bukaan sudu pengarah
(GVO) yang dipakai ada sembilan variasi, yaitu sebesar 102 mm; 132 mm; 161
mm; 168 mm; 176 mm; 183 mm; 186 mm; 191 mm; dan 195 mm.
Adapun angka-angka tersebut didapat dari Guide Vane Meter, dan
pembacaan data dilakukan secara manual di Turbin Pit yang ditampilkan dalam
skala 0-195 mm. Hubungan antara bukaan sudu pengarah (GVO) dengan debit air
masuk turbin (QT) ditunjukkan pada tabel 4.1 di bawah ini.
Tabel 4.1Hubungan bukaan sudu pengarah (GVO)dan debit air masuk turbin
(QT)
GVO (mm)
QT (m3/s)
102
16,136
132
23,136
161
30,11
168
31,933
176
33,746
183
35,58
186
36,53
191
37,385
Universitas Sumatera Utara
195
38,22
Berikut ini adalah grafik hubungan bukaan sudu pengarah (GVO)dan debit
air masuk turbin (QT) yang ditunjukkan pada gambar 4.1.
GVO vs QT
45
40
35
QT (m3/s)
30
25
20
15
10
5
0
0
50
100
150
GVO (mm)
200
250
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Bukaan Sudu Pengarah (GVO) dan
Debit Air Masuk Turbin (QT)
Grafik pada gambar 4.1 menunjukkan bahwa semakin besar bukaan sudu
pengarah (GVO) maka debit air masuk turbin (QT) akan semakin besar. Hal ini
disebabkan oleh semakin besar GVO maka sudu pengarah (guide vane), yang
menutup air yang masuk sebelum masuk ke turbin, semakin terbuka. Jika semakin
besar bukaannya maka semakin banyak air yang masuk (debit air masuk/QT).
4.2
Perhitungan Kerugian Head pada Tiap GVO
Universitas Sumatera Utara
Kerugian head yang dihitung dalam penelitian ini yaitu kerugian head dari
gate valve sampai inlet valve Turbin Francis Vertikal Unit-4PLTA Tangga PT.
Inalum Power Plant (IPP). Penulis menggunakan dua metode untuk menghitung
kerugian head, yaitu menghitung kerugian head dengan metode analisis
perhitungan dari persamaan Hazen-Williams dan dengan metode simulasi dari
Software Pipe Flow Exper V 6.39.
4.2.1
Kerugian Head Mayor (Perhitungan)
Perhitungan kerugian head mayorpada pipa di PLTA TanggaPT. Inalum
Power Plant (IPP) digunakan persamaan Hazen-Williams, seperti yang dituliskan
pada persamaan 2.23. Pada penelitian ini tidak bisa digunakan persamaan DarcyWeisbachkarena pada diagram Moody,yang digunakanuntuk mencari faktor
gesekan dalam persamaan Darcy-Weisbach, tidak mencakup untuk pipa yang
berdiameter sangat besar. Hal tersebut terbukti dari diagram Moody yang terbatas
untuk interpolasi antara nilai relative roughness(ε/D= 0,000001 sampai 0,05),
bilangan Reynolds (Re= 103sampai 108), dan faktor gesekan (f= 0,008 sampai 0,1).
Diagram Moody dapat dilihat pada lampiran 1. Jadi digunakan persamaan HazenWilliamsyang cocok untuk perhitungan kerugian head mayor di pipa di PLTA
TanggaPT. Inalum Power Plant (IPP).
Berikut ini adalah perhitungan untuk nilai bilangan Reynolds dan nilai
relative roughness pada pipa di PLTA TanggaPT. Inalum Power Plant (IPP) yang
diambil dari ukuran pipa terkecil dengan bukaan sudu pengarah (GVO) terkecil
hingga ukuran pipa terbesar dengan GVO terbesar.
Diketahui
: Massa jenis air (ρair @27oC) = 996,5 kg/m3(dari lampiran 4)
Viskositas air (μair @27oC) = 8,88 x 10-4 Ns/m2 (dari lampiran 4)
Nilai kekasaran pipa (εs.steel) = 0,000015 m (dari lampiran 3)
Ditanya
:Redanε/Ddari ukuran pipa terkecil dengan bukaan sudu pengarah
(GVO) terkecil hingga ukuran pipa terbesar dengan GVO terbesar?
Penyelesaian:
Universitas Sumatera Utara
Bilangan Reynolds dan nilai relative roughness pada pipa di PLTA Tangga
dengan diameter terkecil (D = 2,6 m) dan GVO terkecil (102 mm) (di
Penstock #4)
=
�
�
=
,
=
, .
,
,
,
.
,
. ,
. ,
−
= ,
= .
.
,
Bilangan Reynolds dan nilai relative roughness pada pipa di PLTA Tangga
dengan diameter terbesar (D = 6,1 m) dan GVO terkecil (102 mm) (di
Head Race Tunnel)
=
, .
=
�
�
,
,
=
,
,
.
,
. ,
. ,
−
= ,
=
.
,
Bilangan Reynolds dan nilai relative roughness pada pipa di PLTA Tangga
dengan diameter terkecil (D = 2,6 m) dan GVO terbesar (195 mm) (di
Penstock #4)
=
�
=
�
, .
,
=
,
,
.
,
,
. ,
−
. ,
= ,
=
.
.
Bilangan Reynolds dan nilai relative roughness pada pipa di PLTA Tangga
dengan diameter terbesar (D = 6,1 m) dan GVO terbesar (195 mm) (di
Head Race Tunnel)
=
�
=
�
=
,
, .
,
,
,
.
,
.
−
= ,
. ,
=
.
.
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan nilai bilangan Reynolds(Re) dan nilai relative roughness
(ε/D)pada pipa di PLTA Tangga diketahui bahwa untuk GVO terkecil maka nilai
friction factor (f) pada diagram Moody dapat diinterpolasikan, sedangkan untuk
GVO terbesar tidak dapat diinterpolasikan karena tidak tercakup pada diagram
Moody. Jadi dalam metode analisis perhitungan hanya dapat digunakan persamaan
Hazen-Williams yang dapat menghitung kerugian head mayor pada GVO terkecil
dan terbesar. Jika ingin menghitung kerugian head mayor pada GVO terkecil dan
terbesar dengan menggunakan persamaan Darcy-Weisbach dan Colebrook-White
maka dapat digunakan Software Pipe Flow Expert V 6.39.
Persamaan Swamee-Jain, Hardy Cross, Manning dan Chezy tidak
digunakan untuk perhitungan kerugian head mayor karena persamaan-persamaan
tersebut adalah persamaan yang dikenalkan sebelum persamaan Hazen-Williams
dan Darcy-Weisbach sehingga keempat persamaan tersebut belum diperbarui dan
hasilnya tidak sebaik/seakurat dari persamaan Hazen-Williams dan DarcyWeisbach. Selain itu parameter perhitungan dari persamaan Hazen-Williams dan
Darcy-Weisbach lebih lengkap.
Berikut ini adalah tabel-tabel yang menunjukkan perhitungan kerugian
head mayor pada tiap GVO di setiap komponen pipa dengan menggunakan
persamaan Hazen-Williams.
Tabel 4.2 Kerugian Head Mayor pada GVO 102 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
C
D (m)
L (m)
hf (m)
1
Head Race Tunnel
4Qt
64.544
140
6.1
1673
0.6383
2
Penstock #1
2Qt
32.272
140
4.3
52.1
0.0303
3
Penstock #2
2Qt
32.272
140
4.1
228.3
0.1673
4
Penstock #3
2Qt
32.272
140
3.8
175.5
0.1862
5
Penstock #4
Qt
16.136
140
2.6
20
0.0374
∑hf (m)
1.0593
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.3 Kerugian Head Mayor pada GVO 132 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
C
D (m)
L (m)
hf (m)
1
Head Race Tunnel
4Qt
92.544
140
6.1
1673
1.2431
2
Penstock #1
2Qt
46.272
140
4.3
52.1
0.0590
3
Penstock #2
2Qt
46.272
140
4.1
228.3
0.3258
4
Penstock #3
2Qt
46.272
140
3.8
175.5
0.3626
5
Penstock #4
Qt
23.136
140
2.6
20
0.0728
∑hf (m)
2.0632
Tabel 4.4 Kerugian Head Mayor pada GVO 161 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
C
D (m)
L (m)
hf (m)
1
Head Race Tunnel
4Qt
120.44
140
6.1
1673
2.0239
2
Penstock #1
2Qt
60.22
140
4.3
52.1
0.0960
3
Penstock #2
2Qt
60.22
140
4.1
228.3
0.5304
4
Penstock #3
2Qt
60.22
140
3.8
175.5
0.5903
5
Penstock #4
Qt
30.11
140
2.6
20
0.1185
∑hf (m)
3.3591
Tabel 4.5 Kerugian Head Mayor pada GVO 168 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
C
D (m)
L (m)
hf (m)
1
Head Race Tunnel
4Qt
127.732
140
6.1
1673
2.2564
2
Penstock #1
2Qt
63.866
140
4.3
52.1
0.1070
3
Penstock #2
2Qt
63.866
140
4.1
228.3
0.5913
4
Penstock #3
2Qt
63.866
140
3.8
175.5
0.6581
Universitas Sumatera Utara
5
Penstock #4
Qt
31.933
140
2.6
20
∑hf (m)
0.1321
3.7449
Tabel 4.6 Kerugian Head Mayor pada GVO 176 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
C
D (m)
L (m)
hf (m)
1
Head Race Tunnel
4Qt
134.984
140
6.1
1673
2.4991
2
Penstock #1
2Qt
67.492
140
4.3
52.1
0.1185
3
Penstock #2
2Qt
67.492
140
4.1
228.3
0.6549
4
Penstock #3
2Qt
67.492
140
3.8
175.5
0.7289
5
Penstock #4
Qt
33.746
140
2.6
20
0.1463
∑hf (m)
4.1478
Tabel 4.7 Kerugian Head Mayor pada GVO 183 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
C
D (m)
L (m)
hf (m)
1
Head Race Tunnel
4Qt
142.32
140
6.1
1673
2.7562
2
Penstock #1
2Qt
71.16
140
4.3
52.1
0.1307
3
Penstock #2
2Qt
71.16
140
4.1
228.3
0.7223
4
Penstock #3
2Qt
71.16
140
3.8
175.5
0.8039
5
Penstock #4
Qt
35.58
140
2.6
20
0.1613
∑hf (m)
4.5744
Tabel 4.8 Kerugian Head Mayor pada GVO 186 mm
No.
1
Komponen
Head Race Tunnel
Q
Q (m3/s)
C
D (m)
L (m)
hf (m)
4Qt
146.12
140
6.1
1673
2.8939
Universitas Sumatera Utara
2
Penstock #1
2Qt
73.06
140
4.3
52.1
0.1372
3
Penstock #2
2Qt
73.06
140
4.1
228.3
0.7584
4
Penstock #3
2Qt
73.06
140
3.8
175.5
0.8440
5
Penstock #4
Qt
36.53
140
2.6
20
0.1694
∑hf (m)
4.8029
Tabel 4.9 Kerugian Head Mayor pada GVO 191 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
C
D (m)
L (m)
hf (m)
1
Head Race Tunnel
4Qt
149.54
140
6.1
1673
3.0204
2
Penstock #1
2Qt
74.77
140
4.3
52.1
0.1432
3
Penstock #2
2Qt
74.77
140
4.1
228.3
0.7915
4
Penstock #3
2Qt
74.77
140
3.8
175.5
0.8810
5
Penstock #4
Qt
37.385
140
2.6
20
0.1768
∑hf (m)
5.0129
Tabel 4.10 Kerugian Head Mayor pada GVO 195 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
C
D (m)
L (m)
hf (m)
1
Head Race Tunnel
4Qt
152.88
140
6.1
1673
3.1464
2
Penstock #1
2Qt
76.44
140
4.3
52.1
0.1492
3
Penstock #2
2Qt
76.44
140
4.1
228.3
0.8246
4
Penstock #3
2Qt
76.44
140
3.8
175.5
0.9177
5
Penstock #4
Qt
38.22
140
2.6
20
0.1842
∑hf (m)
5.2220
Universitas Sumatera Utara
4.2.2
Kerugian HeadMinor (Perhitungan)
Kerugian head minor dihitung dengan menggunakan persamaan kerugian
head minor seperti yang dituliskan pada persamaan 2.30. Di dalam persamaan
tersebut terdapat nilai resistance coefficent (k), kecepatan aliran air (v), dan
percepatan gravitasi (g). Untuk mendapatkan nilai kerugian head minor
diperlukan ketiga nilai tersebut. Nilai K pada tabel di bawah ini bersumber dari
lampiran 6, 7, 8, 9 dan 10. Tabel 4.11 di bawah ini adalah tabel resistance
coefficent (K) pada kelengkapan pipa di PLTA TanggaPT. Inalum Power Plant
(IPP).
Tabel 4.11 Resistance Coefficent (K) pada Kelengkapan Pipa PLTA Tangga
No. Komponen
1
2
3
4
5
Head
K
Kelengkapan Pipa
Race Entrance
Tunnel
Penstock #1
Penstock #2
0,25
0,4
Gate Valve
0,15
Entrance (Wye Branch)
0,5
Bending 90o (R/D=15/4)
0,17
Gradual Contraction (P#1 - P#2)
0,01
Gradual Contraction (P#2 - P#3)
0,01
Bending 90o (R/D=12,5/3,5)
0,17
Penstock #3
Penstock #4
∑nK
0,68
0,01
0,97
Spherical Branch
0,8
Inlet Valve (Butterfly Valve)
0,5
0,5
Selain nilai K, diperlukan juga nilai kecepatan aliran air (v) pada
kelengkapan pipa untuk menghitung kerugian head minor. Kecepatan aliran air
diperoleh dari persamaan kontinuitas seperti yang dituliskan pada persamaan 2.30.
Berikut ini adalah contoh proses perhitungan kecepatan aliran pada GVO 102 mm
di Head Race Tunnel.
Universitas Sumatera Utara
Berikut ini adalah tabel-tabel hasil perhitungan kecepatan aliran pada tiap
GVO di setiap komponen pipa.
Tabel 4.12 Kecepatan Aliran Air pada GVO 102 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
D (m)
A (m2)
v (m/s)
1
Head Race Tunnel
4Qt
64,5440
6,1
29,236
2,20766
2
Penstock #1
2Qt
32,272
4,4
15,211
2,12156
3
Penstock #2
2Qt
32,272
4,1
13,208
2,44339
4
Penstock #3
2Qt
32,272
3,8
11,346
2,84442
5
Penstock #4
Qt
16,136
2,6
5,311
3,03798
Tabel 4.13 Kecepatan Aliran Air pada GVO 132 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
D (m)
A (m2)
v (m/s)
1
Head Race Tunnel
4Qt
92,544
6,1
29,236
3,16537
2
Penstock #1
2Qt
46,272
4,4
15,211
3,04192
3
Penstock #2
2Qt
46,272
4,1
13,208
3,50337
4
Penstock #3
2Qt
46,272
3,8
11,346
4,07837
5
Penstock #4
Qt
23,136
2,6
5,311
4,35589
Tabel 4.14 Kecepatan Aliran Air pada GVO 161 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
D (m)
A (m2)
v (m/s)
1
Head Race Tunnel
4Qt
120,44
6,1
29,236
4,11952
2
Penstock #1
2Qt
60,22
4,4
15,211
3,95887
3
Penstock #2
2Qt
60,22
4,1
13,208
4,55941
4
Penstock #3
2Qt
60,22
3,8
11,346
5,30773
Universitas Sumatera Utara
5
Penstock #4
Qt
30,11
2,6
5,311
5,66891
Tabel 4.15 Kecepatan Aliran Air pada GVO 168 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
d (m)
A (m2)
v (m/s)
1
Head Race Tunnel
4Qt
127,732
6,1
29,236
4,36893
2
Penstock #1
2Qt
63,866
4,4
15,211
4,19855
3
Penstock #2
2Qt
63,866
4,1
13,208
4,83546
4
Penstock #3
2Qt
63,866
3,8
11,346
5,62909
5
Penstock #4
Qt
31,933
2,6
5,311
6,01213
Tabel 4.16 Kecepatan Aliran Air pada GVO 176 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
D (m)
A (m2)
v (m/s)
1
Head Race Tunnel
4Qt
134,984
6,1
29,236
4,61698
2
Penstock #1
2Qt
67,492
4,4
15,211
4,43693
3
Penstock #2
2Qt
67,492
4,1
13,208
5,10999
4
Penstock #3
2Qt
67,492
3,8
11,346
5,94868
5
Penstock #4
Qt
33,746
2,6
5,311
6,35347
Tabel 4.17 Kecepatan Aliran Air pada GVO 183 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
D (m)
A (m2)
v (m/s)
1
Head Race Tunnel
4Qt
142.32
6.1
29.236
4.86790
2
Penstock #1
2Qt
71.16
4.4
15.211
4.67806
Universitas Sumatera Utara
3
Penstock #2
2Qt
71.16
4.1
13.208
5.38770
4
Penstock #3
2Qt
71.16
3.8
11.346
6.27197
5
Penstock #4
Qt
35.58
2.6
5.311
6.69876
Tabel 4.18 Kecepatan Aliran Air pada GVO 186 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
D (m)
A (m2)
v (m/s)
1
Head Race Tunnel
4Qt
146.12
6.1
29.236
4.99787
2
Penstock #1
2Qt
73.06
4.4
15.211
4.80297
3
Penstock #2
2Qt
73.06
4.1
13.208
5.53156
4
Penstock #3
2Qt
73.06
3.8
11.346
6.43944
5
Penstock #4
Qt
36.53
2.6
5.311
6.87762
Tabel 4.19 Kecepatan Aliran Air pada GVO 191 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
D (m)
A (m2)
v (m/s)
1
Head Race Tunnel
4Qt
149.54
6.1
29.236
5.11485
2
Penstock #1
2Qt
74.77
4.4
15.211
4.91538
3
Penstock #2
2Qt
74.77
4.1
13.208
5.66102
4
Penstock #3
2Qt
74.77
3.8
11.346
6.59015
5
Penstock #4
Qt
37.385
2.6
5.311
7.03860
Tabel 4.20 Kecepatan Aliran Air pada GVO 195 mm
No.
Komponen
Q
Q (m3/s)
D(m)
A (m2)
v (m/s)
1
Head Race Tunnel
4Qt
152.88
6.1
29.236
5.22909
2
Penstock #1
2Qt
76.44
4.4
15.211
5.02517
Universitas Sumatera Utara
3
Penstock #2
2Qt
76.44
4.1
13.208
5.78746
4
Penstock #3
2Qt
76.44
3.8
11.346
6.73735
5
Penstock #4
Qt
38.22
2.6
5.311
7.19580
Tabel-tabel di atas menunjukkan bahwa nilai-nilai kecepatan aliran air
pada tiap kelengkapan pipa akan semakin besar jika GVO semakin besar pula. Hal
ini disebabkan karena nilai debit air masuk turbin (QT) yang semakin besar jika
GVO semakin pula. Tabel-tabel tersebut membuktikan bahwa kecepatan aliran air
(v) berbanding lurus debit air masuk turbin (QT).
Hasil perhitungan nilai K dan v digunakan untuk menghitung kerugian
head minor pada tiap GVO. Nilai percepatan gravitasi (g) yang dipakai yaitu
sebesar 9,7796 m/s2 sesuai dengan keadaan di PLTA Tangga PT. Inalum Power
Plant (IPP). Berikut ini adalah contoh proses perhitungan kerugian head minor
pada GVO 102 mm di
Head Race Tunnel. Tabel-tabel berikut ini akan
menunjukkan hasil perhitungan kerugian head minor pada tiap GVO di setiap
komponen pipa.
Tabel 4.21 Kerugian Head Minor pada GVO 102 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
2.20766
0.24918006
0.099672
2
Penstock #1
0.68
2.12156
0.23012275
0.156483
3
Penstock #2
0.01
2.44339
0.30523512
0.003052
4
Penstock #3
0.97
2.84442
0.41365317
0.401244
5
Penstock #4
0.5
3.03798
0.47186605
0.235933
∑hm (m)
0.896384
Tabel 4.22 Kerugian Head Minor pada GVO 132 mm
Universitas Sumatera Utara
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
3.16537
0.51226877
0.204908
2
Penstock #1
0.68
3.04192
0.47309079
0.321702
3
Penstock #2
0.01
3.50337
0.6275104
0.006275
4
Penstock #3
0.97
4.07837
0.85039786
0.824886
5
Penstock #4
0.5
4.35589
0.97006921
0.485035
∑hm (m)
1.842805
Tabel 4.22 Kerugian Head Minor pada GVO 132 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
3.16537
0.51226877
0.204908
2
Penstock #1
0.68
3.04192
0.47309079
0.321702
3
Penstock #2
0.01
3.50337
0.6275104
0.006275
4
Penstock #3
0.97
4.07837
0.85039786
0.824886
5
Penstock #4
0.5
4.35589
0.97006921
0.485035
∑hm (m)
1.842805
Tabel 4.22 Kerugian Head Minor pada GVO 132 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
3.16537
0.51226877
0.204908
2
Penstock #1
0.68
3.04192
0.47309079
0.321702
3
Penstock #2
0.01
3.50337
0.6275104
0.006275
4
Penstock #3
0.97
4.07837
0.85039786
0.824886
5
Penstock #4
0.5
4.35589
0.97006921
0.485035
Universitas Sumatera Utara
∑hm (m)
1.842805
Tabel 4.23 Kerugian Head Minor pada GVO 161 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
4.11952
0.86764515
0.347058
2
Penstock #1
0.68
3.95887
0.80129308
0.544879
3
Penstock #2
0.01
4.55941
1.06283588
0.010628
4
Penstock #3
0.97
5.30773
1.44034509
1.397135
5
Penstock #4
0.5
5.66891
1.64303962
0.82152
∑hm (m)
3.12122
Tabel 4.24 Kerugian Head Minor pada GVO 168 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
4.36893
0.97588599
0.390354
2
Penstock #1
0.68
4.19855
0.90125476
0.612853
3
Penstock #2
0.01
4.83546
1.19543097
0.011954
4
Penstock #3
0.97
5.62909
1.62003836
1.571437
5
Penstock #4
0.5
6.01213
1.84801562
0.924008
∑hm (m)
3.510607
Tabel 4.25 Kerugian Head Minor pada GVO 176 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
4.61698
1.08984541
0.435938
2
Penstock #1
0.68
4.43693
1.00650067
0.68442
Universitas Sumatera Utara
3
Penstock #2
0.01
5.10999
1.33502381
0.01335
4
Penstock #3
0.97
5.94868
1.80921478
1.754938
5
Penstock #4
0.5
6.35347
2.06381555
1.031908
∑hm (m)
3.920555
Tabel 4.26 Kerugian Head Minor pada GVO 183 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
4.86790
1.21152452
0.48461
2
Penstock #1
0.68
4.67806
1.11887221
0.760833
3
Penstock #2
0.01
5.3877
1.48407457
0.014841
4
Penstock #3
0.97
6.27197
2.0112074
1.950871
5
Penstock #4
0.5
6.69876
2.2942342
1.147117
∑hm (m)
4.358272
Tabel 4.27 Kerugian Head Minor pada GVO 186 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
4.99787
1.27708212
0.510833
2
Penstock #1
0.68
4.80297
1.17942047
0.802006
3
Penstock #2
0.01
5.53156
1.56438689
0.015644
4
Penstock #3
0.97
6.43944
2.12004517
2.056444
5
Penstock #4
0.5
6.87762
2.41838403
1.209192
∑hm (m)
4.594118
Tabel 4.28 Kerugian Head Minor pada GVO 191 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
Universitas Sumatera Utara
1
Head Race Tunnel
0.4
5.11485
1.33756445
0.535026
2
Penstock #1
0.68
4.91538
1.23527345
0.839986
3
Penstock #2
0.01
5.66102
1.63846923
0.016385
4
Penstock #3
0.97
6.59015
2.2204424
2.153829
5
Penstock #4
0.5
7.0386
2.53292006
1.26646
∑hm (m)
4.811686
Tabel 4.29 Kerugian Head Minor pada GVO 195 mm
No.
Komponen
∑nK
v (m/s)
v2/2g (m)
hm (m)
1
Head Race Tunnel
0.4
5.22909
1.3979806
0.559192
2
Penstock #1
0.68
5.02517
1.2910719
0.877929
3
Penstock #2
0.01
5.78746
1.71247767
0.017125
4
Penstock #3
0.97
6.73735
2.32074344
2.251121
5
Penstock #4
0.5
7.1958
2.6473239
1.323662
∑hm (m)
4.2.3
5.029029
Kerugian Head Total (Perhitungan)
Kerugian head total dihitung dengan menggunakan persamaan 2.31,
dimana head total merupakan hasil penjumlahan dari Head mayor dan Head
minor.
Tabel 4.30 di bawah ini adalah hasil perhitungan kerugian head total
dengan menggunakan persamaan Hazen-Williams dan persamaan kerugian head
minor pada tiap GVO.
Tabel 4.30Kerugian HeadTotal pada Tiap GVO
GVO (mm)
∑hf (m)
∑hm (m)
hL (m)
Universitas Sumatera Utara
102
1.0593
0.896384
1.955684
132
2.0632
1.842805
3.906005
161
3.3591
3.12122
6.48032
168
3.7449
3.510607
7.255507
176
4.1478
3.920555
8.068355
183
4.5744
4.358272
8.932672
186
4.8029
4.594118
9.397018
191
5.0129
4.811686
9.824586
195
5.222
5.029029
10.251029
Grafik pada gambar 4.2 di bawah ini menunjukkan hubungan antara GVO
dan kerugian headtotal.
12
Kerugian Head Total (m)
10
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
250
GVO (mm)
Gambar 4.2. Grafik Hubungan GVO dengan Kerugian HeadTotal
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan grafik pada gambar 4.2 ditunjukkan bahwa semakin besar
GVO maka semakin besar pula kerugian headtotal yang terjadi pada pipa dan
kelengkapannya di PLTA Tangga PT. IPP. Hal ini disebabkan karena kerugian
headtotal dipengaruhi oleh debit air yang masuk (QT). Semakin besar QT maka
semakin besar kerugian headtotal dan kecepatan aliran yang terjadi. Jadi, semakin
besar kecepatan aliran air (v) maka semakin besar kerugian headmayor dan minor.
4.2.4
Kerugian Head Mayor(Simulasi dan Galat)
Hasil perhitungan kerugian headmayor di bawah ini merupakan hasil
perhitungan dari Software Pipe Flow Expert V 6.39. Nilai kerugian headmayor
dari masing-masing komponen pipadan tampilan Software Pipe Flow Exper V
6.39 dilampirkan pada lampiran 11. Berikut ini adalah tabel 4.31 yang
menunjukkan perbandingan hasil perhitungan antara kerugian headmayor dengan
metode analisis perhitungan (persamaan Hazen-Williams) dan simulasi (Software
Pipe Flow Expert V 6.39) serta galatnya yang dinyatakan dalam persen.
Berikut ini adalah contoh proses perhitungan galat kerugian head mayor
antara metode analisis perhitungan dan simulasi pada GVO 102 mm.
Tabel 4.31 Kerugian HeadMayor pada Tiap GVO (Perhitungan dan Simulasi).
GVO (mm)
∑hf perhitungan (m)
∑hf simulasi (m)
Galat (%)
102
1.0593
0.903
14.75502690
132
2.0632
1.790
13.24156650
161
3.3591
2.961
11.85138876
168
3.7449
3.312
11.55972122
176
4.1478
3.681
11.25415883
183
4.5744
4.075
10.91727877
186
4.8029
4.108
14.46834204
191
5.0129
4.483
10.57072752
Universitas Sumatera Utara
195
5.2220
4.677
10.43661432
Gambar 4.3 berikut ini adalah grafik yang menunjukan perbandingan hasil
perhitungan antara kerugian headmayor dengan metode analisis perhitungan
(persamaan Hazen-Williams) dan simulasi (Software Pipe Flow Expert V 6.39)
serta galatnya yang dinyatakan dalam persen.
GVO VS KERUGIAN HEAD MAYOR
(PERHITUNGAN & SIMULASI)
Kerugian Head Mayor (m)
6
5
4
hL perhitungan (m)
3
hL simulasi (m)
2
1
0
0
50
100
150
200
250
GVO (mm)
Gambar 4.3. Grafik Hubungan Kerugian HeadMayor dan GVO
Berdasarkan tabel dan grafik di atas ditunjukkan bahwa galat antara
metode analisis perhitungan dan simulasi menunjukkan nilai yang cukup besar
karena metode penghitungan yang digunakan antara analisis perhitungan dan
simulasi berbeda. Kerugian headmayor yang dihitung pada analisis perhitungan
menggunakan
persamaan
Hazen-Williams,
sedangkan
pada
simulasi
menggunakan persamaan Darcy-Weisbach. Alasan dari perbedaan penggunan
rumus ini sudah dijelaskan pada sub bab 4.2.1.
4.2.5
Kerugian HeadMinor (Simulasi dan Galat)
Hasil perhitungan kerugian headminor berikut ini merupakan hasil
perhitungan dari Software Pipe Flow Expert V 6.39. Nilai kerugian headminor
Universitas Sumatera Utara
dari masing-masing komponen pipadan tampilan Software Pipe Flow Expert
V
6.39 dilampirkan pada lampiran 11. Berikut ini adalah tabel 4.32 yang
menunjukan perbandingan hasil perhitungan antara kerugian headminor dengan
analisis perhitungan (persamaan Hazen-Williams) dan simulasi (Software Pipe
Flow Expert V 6.39) serta galatnya yang dinyatakan dalam persen.
Berikut ini adalah contoh proses perhitungan galat kerugian head minor
antara metode analisis perhitungan dan simulasi pada GVO 102 mm.
Tabel 4.32 Kerugian HeadMinor pada Tiap GVO (Perhitungan dan Simulasi)
GVO (mm)
∑hm perhitungan (m)
∑hm simulasi (m)
Galat (%)
102
0,896384
0,908
1,29587320
132
1,842805
1,870
1,47573943
161
3,12122
3,167
1,46673416
168
3,510607
3,563
1,49241997
176
3,920555
3,979
1,49073282
183
4,358272
4,423
1,48517578
186
4,594118
4,663
1,49935200
191
4,811686
4.883
1,48210004
195
5,029029
5.104
1,49076492
Gambar 4.4 berikut ini adalah grafik yang menunjukan perbandingan hasil
perhitungan antara kerugian headminor dengan analisis perhitungan (persamaan
Hazen-Williams) dan simulasi (Software Pipe Flow Expert V 6.39) serta galatnya
yang dinyatakan dalam persen.
Universitas Sumatera Utara
GVO VS KERUGIAN HEAD MINOR
(PERHITUNGAN & SIMULASI)
Kerugian Head Minor (m)
6
5
4
H efektif perhitungan
(m)
3
H efektif simulasi (m)
2
1
0
0
50
100
150
GVO (mm)
200
250
Gambar 4.4. Grafik Hubungan Kerugian HeadMinor dan GVO (Perhitungan dan
Simulasi)
Berdasarkan tabel dan grafik di atas ditunjukkan bahwa galat antara
metode analisis perhitungan dan simulasi menunjukkan nilai yang sangat kecil
sehingga kedua kurva pada grafik berimpit. Hal itu disebabkan karena persamaan
yang digunakan antara metode analisis perhitungan dan simulasi (Software Pipe
Flow Expert V 6.39) sama yaitu dengan menggunakan persamaan kerugian head
minor.
4.2.6
Kerugian Head Total(Simulasi dan Galat)
Kerugian head total di bawah ini adalah hasil dari penjumlahan kerugian
head mayor dan minor dari metode simulasi (Software Pipe Flow Expert V 6.39).
Kerugian head total antara simulasi dan perhitungan dicari nilai galatnya. Berikut
ini adalah contoh proses perhitungan galat kerugian head total antara metode
analisis perhitungan dan simulasi pada GVO 102 mm.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.33 di bawah ini menunjukkan hasil perhitungan dan galat antara
kerugian headtotal dengan menggunakan metode analisis perhitungan dan
simulasi pada tiap GVO.
Tabel 4.33 Kerugian HeadTotal (Simulasi dan Galat) pada Tiap GVO
GVO (mm)
hL perhitungan (m)
hL simulasi (m)
Galat (%)
102
1.955684
1.811
7.39812771
132
3.906005
3.66
6.29812302
161
6.48032
6.128
5.43676855
168
7.255507
6.875
5.24438885
176
8.068355
7.66
5.06119277
183
8.932672
8.498
4.86609158
186
9.397018
8.771
6.66187933
191
9.824586
9.366
4.66773867
195
10.251029
9.781
4.58518847
Berdasarkan tabel di atas diperoleh nilai galat dari 4,58518847% hingga
7,39812771%. Nilai galat terbesar terdapat pada GVO 102 mm dan terkecil pada
GVO 195 mm. Gambar 4.5 di bawah ini adalah grafik yang menunjukkan
perbandingan antara kerugian head total dengan menggunakan metode analisis
perhitungan dan simulasi (Software Pipe Flow Expert V 6.39). Gambar 4.5 di
bawah ini merupakan grafik yang menunjukkan hasil perhitungan dan galat antara
kerugian head total dengan menggunakan metode analisis perhitungan dan
simulasi pada tiap GVO.
Universitas Sumatera Utara
GVO VS KERUGIAN HEAD TOTAL
(PERHITUNGAN & SIMULASI)
Kerugian Head Total (m)
12
10
8
hL perhitungan (m)
6
hL simulasi (m)
4
2
0
0
50
100
150
200
250
GVO (mm)
Gambar 4.5 Grafik Kerugian HeadTotal pada Tiap GVO (Simulasi dan Galat)
Berdasarkan grafik pada gambar 4.5 di atas ditunjukkan bahwa hasil
perhitungan kerugian headdengan menggunakan metode analisis perhitungan
lebih besar daripada menggunakan simulasi (Software Pipe Flow Expert V 6.39).
4.3 Perhitungan Head Efektif pada Tiap GVO
Head efektif yang dihitung pada penelitian ini merupakan head maksimum
pada Turbin Francis Vertikal Unit-4 PLTA Tangga PT. IPP yang dikurangi
dengan kerugian head total dari gate valve sampai inlet valve. Kerugian head total
yang dipakai dalam penghitungan head efektif ini berasal dari penghitungan
dengan menggunakan metode analisis perhitungan dan simulasi (Software Pipe
Flow Expert V 6.39).
4.3.1
Head Efektif pada Tiap GVO (Perhitungan)
Head efektif merupakan hasil pengurangan head maksimum dengan
kerugian head total. Berikut ini adalah contoh proses perhitungan head efektif
pada GVO 102 mm.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.34 berikut ini adalah hubungan head efektif pada tiap GVO
dengan menggunakan kerugian head total yang dihitung dengan metode analisis
perhitungan.
Tabel 4.34 Head Efektif pada Tiap GVO (Perhitungan)
GVO (mm)
hmax (m)
hL (m)
hefektif (m)
102
241.4
1.955684
239.444316
132
241.4
3.906005
237.493995
161
241.4
6.48032
234.91968
168
241.4
7.255507
234.144493
176
241.4
8.068355
233.331645
183
241.4
8.932672
232.467328
186
241.4
9.397018
232.002982
191
241.4
9.824586
231.575414
195
241.4
10.251029
231.148971
Gambar 4.6 berikut ini merupakan grafik hubungan head efektif pada tiap
GVO dengan menggunakan metode analisis perhitungan.
Universitas Sumatera Utara
GVO VS HEAD EFEKTIF
(PERHITUNGAN)
240
239
Head Efektif (m)
238
237
236
235
234
233
232
231
230
0
50
100
150
200
250
GVO (mm)
Gambar 4.6. Grafik Hubungan Head Efektif pada Tiap GVO (Perhitungan)
4.3.2
Head Efektif pada Tiap Bukaan Sudu Pengarah (Simulasi dan Galat)
Head efektif berikut ini memerupakan hasil pengurangan head maksimum
dengan kerugian head total pada simulasi (Software Pipe Flow Expert V 6.39).
Berikut ini adalah contoh proses perhitungan galat head efektif pada GVO 102
mm. Tabel 4.35 berikut ini adalah hubungan head efektif pada tiap GVO dengan
menggunakan kerugian head total.
Tabel 4.35 Head Efektif pada Tiap GVO (Simulasi dan Galat)
GVO (mm)
hefektif perhitungan (m)
hefektif simulasi (m)
Galat (%)
19,5
239,444316
239.589
0,06042490
78,0
237,493995
237,74
0,10358367
102,0
234,91968
235,272
0,14997466
129,5
234,144493
234,525
0,16250948
136,0
233,331645
233,74
0,17501055
143,0
232,467328
232,902
0,18698197
Universitas Sumatera Utara
150,0
232,002982
232,629
0,26983188
160,5
231,575414
232,034
0,19802879
195,0
231,148971
231,619
0,20334462
Gambar 4.7 di berikut ini merupakan grafik hubungan head efektif pada
tiap GVO dengan berdasarkan simulasi.
Head Efektif (m)
GVO VS HEAD EFEKTIF (PERHITUNGAN & SIMULASI)
240
239
238
237
236
235
234
233
232
231
230
H efektif
perhitungan (m)
H efektif simulasi
(m)
0
50
100
150
GVO (mm)
200
250
Gambar 4.7. Grafik Hubungan Head Efektif pada Tiap GVO (Simulasi dan Galat)
4.4 Hubungan Antara GVO danDaya Air (Water Horse Power)
Daya air dihitung dengan persamaan (2.35). dari persamaan tersebut
menunjukkan bahwa daya air berbanding lurus dengan debit air masuk turbin dan
head efektif yang bekerja pada turbin. Dari hasil perhitungan dengan
menggunakan persamaan di atas maka diperoleh daya air yang bekerja pada turbin
francis.
Tabel 4.36 berikut ini adalah besarnya daya air (WHP) pada masingmasing bukaan yang dihitung menggunakan persamaan diatas.
Tabel 4.36 Hubungan GVO terhadap Daya Air (WHP)
Universitas Sumatera Utara
Adapun hubungan bukaan sudu pengarah dengan daya air dapat dilihat pada
gambar 4.8 berikut ini
16,136
� ��/� )
996,5
� �/� )
9,7796
239,444316 37.652.933,06
132
23,136
996,5
9,7796
237,493995 53.547.512,83
161
30,110
996,5
9,7796
234,91968
168
31,933
996,5
9,7796
234,144493 72.865.519,18
176
33,746
996,5
9,7796
233,331645 76.735.148,86
183
35,580
996,5
9,7796
232,467328
186
36,530
996,5
9,7796
232,002982 82.592.694,39
191
37,385
996,5
9,7796
231,575414 84.370.034,95
195
38,220
996,5
9,7796
231,148971 86.095.616,87
GVO(mm)
Q (m3/s)
102
hefektif (m)
WHP (watt)
68.933.217,67
80.605.794,4
Universitas Sumatera Utara
GVO VS WHP
100000000
90000000
80000000
WHP (watt)
70000000
60000000
50000000
40000000
30000000
20000000
10000000
0
0
50
100
150
200
250
GVO (mm)
Gambar 4.8 Hubungan Bukaan Sudu Pengarah Dengan Daya Air
Dari grafik di atas terlihat bahwa besarnya daya air akan semakin besar seiring
dengan semakin besarnya bukaan sudu pengarah. Hal ini dikarenakan untuk
menghitung daya air merupakan hasil perkalian antara daya, percepatan gravitasi,
rapat jenis air dan head efektif yang bekerja. Debit air yang semakin besar akan
berbanding terbalik dengan head efektif yang semakin kecil.
4.5 Hubungan Antara GVO danDaya Terbangkit
Daya terbangkit berikut ini merupakan data hasil pembacaan pada Power
Meter yang terletak di Local Control Room. Data yang ditampilkan berupa
kapasitas arus yang berhasil dibangkitkan oleh system pembangkit. System
pembangkit yang dimaksud adalah Turbin dan Generator. Data yang dihasilkan
dapat dilihat pada table berikut ini.
Tabel 4.37 Hubungan GVO Terhadap Daya Terbangkit
GVO (mm)
Daya Terbangkit (watt)
102
31.180.000
Universitas Sumatera Utara
132
47.386.667
161
63.603.333
168
67.713.333
176
71.650.000
183
75.340.000
186
77.600.000
191
79.455.000
195
80.316.666
Data daya terbangkit hasil pembacaan Power Meter akan digunakan untuk
menghitung daya turbin. Hal ini dikarenakan alat pembaca daya yang dihasilkan
turbin tidak tersedia pada PT. Inalum. Oleh karena itu digunakan data daya
terbangkit dan efisiensi generator.Semakin besar bukaan sudu pengarah turbin
francis maka daya terbangkit akan semakin besar seperti ditunjukkan oleh gambar
4.9 Berikut ini:
GVO vsDaya Terbangkit
90000000
Daya Terbangkit (watt)
80000000
70000000
60000000
50000000
40000000
30000000
20000000
10000000
0
0
50
100
150
200
250
GVO (mm)
Gambar 4.9 Hubungan Sudu Pengarah Terhadap Daya Terbangkit
Universitas Sumatera Utara
Dari grafik diatas terlihat bahwa daya yang dibangkitkan oleh system mengalami
nilai yang signifikan naik hingga bukaan 191 mm dan pada bukaan 195mm
mengalami kenaikan tetapi tidak terlalu signifikan.
4.6.Hubungan Antara GVO danDaya Turbin
Adapun daya turbin yaitu daya yang berhasil dihasilkan oleh turbin. Daya
yang dihasilkan oleh turbin ditransmisikan melalui poros turbin. Untuk
menghitung daya turbin digunakan persamaan (2.38)
Tabel 4.38. Hubungan GVO Terhadap Daya Turbin
Daya Turbin (watt)
31.180.000
� (%)
96,33333
32.366.783,13
132
47.386.667
97,37666
48.663.270,03
161
63.603.333
97,86
64.994.209,07
168
67.713.333
97,94
69.137.566,88
176
71.650.000
98,00
73.112.244,9
183
75.340.000
98,05
76.838.347,78
186
77.600.000
98,80
78.542.510,12
191
79.455.000
98,10
80.993.883,79
195
80.316.666
98,11
81.863.893,59
GVO (mm)
Daya Terbangkit (watt)
102
Semakin besar bukaan sudu pengarah maka daya turbin akan semakin besar juga
seperti yang ditunjukkan gambar berikut ini.
Universitas Sumatera Utara
GVO vs Daya Turbin
90000000
80000000
Daya Turbin
70000000
60000000
50000000
40000000
30000000
20000000
10000000
0
0
50
100
150
GVO (mm)
200
250
Gambar 4.10 Hubungan Sudu Pengarah Terhadap Daya Turbin
Dari grafik diatas bahwa turbin menghasilkan daya paling kecil pada bukaan 102
mm yaitu sekitar 32.366.783,13 watt dan tertinggi pada bukaan 195 mm yaitu
81.863.893,59 watt. Daya yang dihasilkan oleh turbin mengalami kenaikan yang
signifikan dari bukaan 102 mm hingga bukaan 191 mm pada bukaan 195 mm
mengalami kenaikan tetapi tidak terlalu signifikan.
4.7.Hubungan Antara GVO danEfisiensi Turbin
Hasil akhir dari studi ini yaitu mendapatkan besaran efisiensi turnbin
francis vertical di PT. Inalum. Untuk mendapatkan efisiensi maka dengan
melakukan perbandingan daya yang dihasilkan oleh turbin terhadap daya yang
dimilki oleh air tersebut seperti pada terlihat pada persamaan (2.39).
Tabel 4.39 Hubungan GVO Terhadap Efisiensi Turbin
GVO (mm)
Daya Turbin (watt)
WHP (watt)
102
32.366.783,13
37.652..933,1
132
48.663.270,03
53.547.512,8
�
�
%
85,96085484
90,87867477
Universitas Sumatera Utara
161
64.994.209,07
68.933.217,7
94,2857613
168
69.137.566,88
72.865.519,2
94,88379093
176
73.112.244,90
76.735.148,9
95,27869039
183
76.838.347,78
80.605.794,4
95,32608462
186
78.542.510,12
82.592.694,4
95,09619549
191
80.993.883,79
84.370.035
95,99840019
195
81.863.893,59
86.095.616,9
95,08485631
Dari tabel diatas terlihat bahwa semakin besar bukaan sudu pengarah akan
semakin besar pula efisiensi turbin tersebut sampai mencapai bukaan 191 mm dan
kemudian akan berkurang pada bukaan maksimum yaitu 195 mm. Besarnya
efisiensi yang dihasilkan oleh turbin juga karena pengaruh kualitas dari runner
turbin tersebut. Runner pada unit 4 PLTA Tangga telah ganti baru
(renewable/improvement) untuk meningkatkan efisiensinya yaitu tepatnya pada
tahun 2012.
Adapun grafik hubungan bukaan sudu pengarah dengan efisiensi turbin
Francis vertical di unit 4 PLTA Tangga seperti terlihat pada gambar 4.11 berikut
ini :
Universitas Sumatera Utara
98
Efisiensi Turbin(%)
96
94
92
90
88
86
84
0
50
100
150
200
250
GVO (mm)
Gambar 4.11 Hubungan Sudu Pengarah Terhadap Efisiensi Turbin
Pada bukaan maksimum turbin akan mengalami penurunan efisiensi,
hal ini dikarenakan turbin berputar terlalu cepat dari kecepatan turbin
maksimal. Disaat debit air yang sangat besar melalui turbin, justru malah
ditolak oleh turbin. Sehingga turbin mengalami perlambatan kecepatan dan
mengakibatkan energi yang dihasilkan oleh pembangkit listrik lebih rendah
dari energi optimum yang dapat dihasilkan. Oleh Karena itu, pengontrolan
kecepatan air diperlukan dengan cara cut out speed. Pengertian cut out speed
ialah kecepatan dimana turbin air akan mengurangi kecepatannya untuk
melindungi dari kecepatan yang berlebihan.
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian dan data analisa Turbin Francis Vertikal diperoleh
kesimpulan sebagai berikut:
a.
Pada Turbin Francis Vertikal Unit 4 PLTA Tangga PT. Inalum Power
Plant semakin besar bukaan sudu pengarah maka akan berbanding lurus
dengan besarnya kerugian head yang terjadi pada turbin tersebut. Pada
bukaan terkecil yaitu 102 mm besarnya kerugian head yaitu 1,955684 m
kemudian akan terus naik, hingga pada
bukaan maksimum 195 mm
besarnya kerugian head mencapai 10,251029 m. Semakin besarnya
kerugian head yang terdapat pada turbin ini diakibatkan oleh semakin
besarnya debit yang masuk turbin, juga karena semakin besarnya
kecepatan aliran air di dalam instalasi turbin.
b.
Dengan analisa menggunakan software Pipe Flow Expert didapat nilai
kerugian head juga berbanding lurus seiring dengan semakin besarnya
bukaan sudu pengarah. Pada simulasi program Pipe Flow Expert didapat
nilai head terkecil yaitu pada bukaan 102 mm yaitu sebesar 1,811 m dan
kemudian akan naik hingga bukaan maksimum 195 mm sehingga didapat
besarnya kerugian head sebesar 9,781 m. Perbandingan hasil perhitungan
kerugian head minor teoritis dan simulasi didapat persen ralat yang sangat
kecil, sedangkan pada kerugian head mayor terdapat persen ralat yang
cukup besar.
c.
Semakin besarnya bukaan sudu pengarah maka akan semakin besar pula
daya air dan daya turbin. Daya turbin minimum dihasilkan pada bukaan
102 mm yaitu sebesar 32366783,13 watt dan akan terus naik secara
signifikan hingga bukaan 191 mm didapat besarnya 80.993.883,79 watt.
Dan pada bukaan 195 mm daya turbin tetap naik tetapi tidak signifikan
Universitas Sumatera Utara
yaitu hanya sebesar 81.863.893,59 watt. Hal ini disebabkan oleh semakin
besarnya debit air masuk turbin, dan juga karena headnya yang semakin
kecil. Pada Turbin Francis Vertikal Unit 4 PLTA Tangga PT. Inalum
Power Plant didapat efisiensi minimum terjadi pada bukaan 102 mm yaitu
sebesar 85,96085484 %. Efisiensi akan terus naik seiring bukaan sudu
pengarah hingga bukaan 191 mm, dan pada bukaan 195 mm efisiensi akan
turun kembali.
5.2 Saran
Adapun saran yang penulis berikan setelah melakukan analisis perhitungan
dalam hasil perhitungan di penelitian ini yaitu sebagai berikut:
a.
Pada saat dilakukannya efficiency test di PT Inalum hendaknya diperlukan
konsentrasi dalam pengamatan data sehingga keakuratan data dapat
terjaga..
b.
Pada saat pengolahan data menggunakan pipe flow perhatikan kmponen
fitting dan bending agar tidak terjadi kesalahan data yang menyebabkan
data eror.
c.
Pengolahan data untuk perhitungan sebaiknya dilakukan menggunakan
Microsoft Excel karena akan memudahkan kita dalam penghitungan data
yang akan disajikan.
Universitas Sumatera Utara