PERENCANAAN TURBIN CROSS FLOW DENGAN KAPASITAS 28,41 KW UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO (PLTM) DI DESA TINJOMOYO, KECAMATAN BANYUMANIK, KOTA SEMARANG

Latar belakang

Salah satu daerah di Kecamatan Banyumanik, Kota Semarang yang berpotensi untuk dijadikan sumber energi Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTM) adalah aliran sungai yang berada di Desa Tinjomoyo. Oleh karena itu, perencanaan turbin air untuk PLTM Tinjomoyo ini diambil untuk dibahas dalam tugas akhir ini dengan judul : ”Perencanaan Turbin Cross Flow dengan Kapasitas 28,41 kW untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTM) Di Desa Tinjomoyo, Kecamatan Banyumanik, Kota Semarang”

Macam – macam kontruksi dasar turbin

Konstruksi dasar dari turbin air terdiri dari 2 (dua) bagian utama yaitu rotor dan stator. Rotor adalah bagian-bagian dari turbin yang bergerak atau berputar seperti roda turbin (runner), poros, kopling, roda gaya, pully. Stator adalah bagian-bagian dari turbin yang diam seperti saluran masuk (pipa pesat).

Macam – macam komponen turbin air

1. Sudu tetap (nozzle), 
2. Sudu gerak,
3. Rotor (roda turbin), 
4. Poros, 
5. Stator (rumah turbin),
6. Generator listrik,

Secara umum prinsip kerja dari turbin air ini adalah aliran air di dalam pipa pesat yang mengandung energi diarahkan ke roda turbin melalui nozzle, kemudian energi yang di dalam air ini pada roda turbin di ubah bentuknya menjadi energi mekanik berupa putaran. Putaran roda turbin inilah yang dimanfaatkan untuk menggerakkan suatu beban, salah satu contohnya adalah untuk menggerakkan generator pembangkit listrik.

Macam – macam Klasifikasi Turbin Air berdasarkan kriteria

a). Berdasarkan Tekanan

b). Berdasarkan Tinggi Tekan

c). Berdasarkan Debit

d). Berdasarkan Tenaga

e). Berdasarkan Kecepatan Spesifik

f). Berdasarkan Model Aliran Air Masuk Runner. 

1. Turbin Aliran Tangensial 
2. Turbin Aliran Aksial
3. Turbin Aliran Aksial - Radial 

g). Berdasarkan Perubahan Momentum Fluida Kerjanya. 

1.     Turbin Impuls. 
2. Turbin Reaksi
3. Turbin Cross Flow

Turbin cross flow

Turbin Cross Flow adalah salah satu turbin air dari jenis turbin aksi (impulse turbine). Pada dasarnya turbin ini bekerja menggunakan tenaga jatuhan air sehingga turbin akan berputar, dan putaran itu akan menggerakkan generator yang akan menghasilkan listrik. Tingginya effisiensi turbin cross flow ini akibat pemanfaatan energi air pada turbin ini dilakukan 2 (dua) kali, yang pertama energi tumbukan air pada sudu – sudu pada saat air mulai masuk, dan yang kedua adalah daya dorong air pada sudu – sudu saat air akan meninggalkan runner. Adanya kerja air yang bertingkat ini ternyata memberikan keuntungan dalam hal effektifitasnya yang tinggi dan kesederhanaan pada sistim pengeluaran air dari runner.

Model Rakitan Turbin Cross-Flow

Keterangan : 

1.  Elbow 
2. Poros katup
3. Katup
4. Nozzel
5. Runner
6. Rangka  pondasi
7. Rumah turbin
8. Tutup turbin
9. Poros turbin

Komponen – komponen turbin yang penting adalah sebagai berikut :

1. Sudu pengarah Biasanya dapat diatur untuk mengontrol kapasitas aliran yang masuk turbin. 
2. Roda jalan atau runner turbin Pada bagian ini terjadi peralihan energi potensial fluida menjadi energi mekanik.
3. Poros turbin pada poros turbin terdapat runner dan ditumpu dengan bantalan radial dan bantalan axial. 
4. Rumah turbin Biasanya berbentuk keong atau spiral, berfungsi untuk mengarahkan aliran masuk sudu pengarah. 
5. Pipa hisap Berfungsi mengalirkan air yang ke luar turbin ke saluran luar. Turbin cross flow menggunakan nozzle persegi panjang yang lebarnya sesuai dengan lebar runner. 

Instalasi Pembangkit dan Komponen – Komponennya

1. Waduk penampung air (terutama pada PLTA)
2. Bendungan (dam)
3. Saluran air
4. Kolam tando atau tangki gelombang (surge tank)
5. Pipa pesat (penstock) 
6. Rumah pembangkit (power house)
7. Turbin air dan kelengkapannya
8. Generator listrik dan kelengkapannya
9. Instalasi saluran buang / pembuangan (tail race)
10. Jaringan transmisi / distribusi tenaga listrik.

PEMILIHAN JENIS TURBIN

A. Data Teknik Lokasi PLTM

faktor yang paling penting dalam perencanaan dan pemilihan jenis turbin adalah debit dan tinggi jatuh (head) dari air yang digunakan. Sedangkan debit dan tinggi jatuh yang mungkin diperoleh tergantung pula kepada keadaan lokasi dan sumber air yang tersedia

1. Keadaan Lokasi bahwa lokasi PLTM yang direncanakan ini terletak di Kelurahan Tinjomoyo, yaitu dengan memanfaatkan air sungai Tinjomoyo yang melintasi tengah desa tersebut.
2. Sumber Air Aliran air pada sungai ini cukup deras dengan debit total air di musim kemarau sekitar 0.594 m3/detik. Maka dengan survey dilakukan pada musim kemarau dapat dijadikan patokan untuk perencanaan PLTM. Hal ini dikarenakan dengan debit air di musim kemarau lebih kecil daripada saat musim hujan.

B. Pemilihan Jenis Turbin

1. Debit dan Tinggi Air Jatuh Air Ada beberapa faktor yang menentukan dalam pemilihan debit dan tinggi jatuh air yang direncanakan untuk suatu PLTM. Pertama adalah potensi sumber air dan keadaan tanah atau topografi sekitar lokasi. Kedua adalah kapasitas daya 
2. Debit Air Dalam pengukuran debit aliran air, digunakan simulasi dengan membendung aliran sungai menjadi dua aliran. Luasa penampang yang digunakan adalah papan kayu yang dibentuk kubus dengan ukuran (100 x 60 x 60) cm.

Rumus pengukuran debit aliran air

Q = V . A

Dimana : 

Q = Debit air (m3/detik)

V = Laju aliran (m/detik)

A = Luas penampang (m2)

Aliran I

Q1 = V1 X A1

= 1,282 m/dt X 0,24 m2

= 0,308 m3/dt

Aliran II

Q2 = V1 X A1

     = 0,952 m/dt X 0,3 m2

     = 0,286 m3/dt

Qtotal = Q1 + Q2

= 0,308 m3/dt + 0,286 m3/dt

= 0,594 m3/dt

Tinggi Jatuh Air

Ada 2 (dua) macam tinggi jatuh air pada suatu instalasi pembangkit listrik yaitu, tinggi jatuh air aktual dan tinggi jatuh air efektif.

Htotal  = h1 + h2

= 0,5 m + 7 m

  = 7,5 m

Dimana : 

h1 = kedalaman air sungai (m)

h2 = tinggi dari permukaan sungai dengan tanggul(m)

Daya Turbin

mengenal daya turbin teoritis atau available horse power (Pa) dan daya turbin effektif atau brake horse power (Pt). Daya yang dihasilkan dari turbin dapat dirumuskan sebagai berikut:

P = ρair x g x Qtotal x htotal

Dimana : 

P     = Daya turbin (watt)

ρair      = Massa jenis air (kg/m3)

g     = Gravitasi bumi (m2/dt)

Qtotal   = Debit air total (m3/dt)

htotal    = Tinggi jatuh air (m)

Data perhitungan :

Pa = ρ air x g x Qtotal x htotal

= 1000 kg/m3 x 9,81 m2/dt x 0,594 m3/dt x 7,5 m

= 43703.55 Watt

= 43.70355 kW 

= 44 kW

Besarnya daya turbin yang dihasilkan

Pt = Pa .  ηt

Dimana : 

Pt = Daya turbin (Watt)

Pa = Daya teoritis turbin (Watt)

ηt = Efisiensi turbin

Data Perhitungan :

Pt = Pa . ηt

= 51,48 HP . 0,75

= 38,61 HP

= 28,41 kW

Kecepatan Turbin

Kecepatan turbin ini meliputi kecepatan spesifik (specific speed), kecepatan kerja atau jumlah putaran (speed), dan kecepatan liar (runaway speed). Kecepatan spesifik nsDapat dirumuskan sebagai berikut:

Dimana : 

ns = Kecepatan spesifik turbin (rpm)

nt = Kecepatan putaran turbin (rpm)

Pt  = daya turbin (Watt)

Hn = Head netto (m)

Hasil Perhitungan kecepatan putaran turbin (speed):

Jenis Turbin

Berdasarkan dari data survey lapangan yang dihasilkan dan berdasarkan dari tabel 2.1 jenis turbin yang akan digunakan dalam perencanaan instalasi PLTM di Desa Tinjomoyo adalah turbin cross flow. Turbin cross flow baik sekali digunakan untuk pusat tenaga air yang kecil dengan daya kurang dari 750 kW.

KLIK DISINI UNTUK LANJUTANYA!!!

Baca juga :

Go to Link

Mau donasi lewat mana?

Bank Transfer Donate with Paypal

BANK BNI - An.mechanical engineering / Rek - 2345xxx
Gopay-

Traktir creator minum kopi dengan cara memberi sedikit donasi. klik icon panah di atas