i

SKRIPSI

RANCANG BANGUN PIPA PESAT

TURBIN KAPLAN 750 W

PUGUH ARY WIBOWO

NIM. 201354084

DOSEN PEMBIMBING

Ir.Masruki Kabib,MT.

Rianto W , ST, M.Eng

TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MURIA KUDUS

2017

ii

iii

iv

v

RINGKASAN

RANCANG BANGUN PIPA PESAT

TURBIN KAPLAN 750 W

Nama mahasiswa : Puguh Ary Wibow

NIM : 2013 54 084

Pembimbing :

1. Ir.Masruki Kabib,MT

2. Rianto W , ST., M.Eng

RINGKASAN

Mikrohidro atau yang dimaksud dengan Pembangkit Listrik Tenaga

Mikrohidro (PLTMH), adalah suatu pembangkit listrik skala kecil yang

menggunakan tenaga air sebagai tenaga penggeraknya seperti, saluran irigasi,

sungai atau air terjun alam dengan cara memanfaatkan tinggi terjunan (head) dan

jumlah debit air. Pada rancang bangun pipa pesat bertujuan untuk membuat pipa

pesat yang digunakan pada turbin kaplan mikrohidro kapasitas 750 W dengan

tinngi jatuh air 6 m

Metode yang digunakan untuk merancang bangun pipa pesat turbin

Kaplan 750 W menggunakan tower air sebagai sumber air dengan tinggi head 5

meter dengan kemiringan sudut pipa pesat 35o

Kata kunci : Air, Kaplan, Pen stock, dan Turbin Air

ABSTRACK

DESIGN OF PIPE PESAT TURBIN KAPALAN 750 W

vi

Student Name : Puguh Ary Wibowo

Student Identity Number : 201354084

Supervisor :

1. Ir.Masruki Kabib,MT

2. Rianto W , ST., M.Eng

.

ABSTRACT

Micro hydro or micro hydro power plant (PLTMH), is a small-scale

power plant that uses hydro power as its driving force such as irrigation channels,

rivers or natural waterfalls by utilizing the head height and the amount of water

discharge. The method used to design the construction of a Kaplan 750 W turbine

pipeline using a water tower, as a water source with a 5 meter head height with a

slope of a fast pipe angle 350. In the design of a rapid pipe aims to make a rapid pipe

used on the Kaplan micro hydro turbine capacity of 750 W With high fall of water 6

m

Keywords: Water, Kaplan, Pen stock, and Water Turbine

vii

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah, akhirnya penulis berhasil menyelesaikan Tugas Akhir

ini, yang berjudul ” Rancang bangun pipa pesat turbin Kaplan 750 W”.

Penyusunan Skripsi/Tugas Akhir ini ditujukan untuk memenuhi salah satu

syarat memperoleh gelar sarjana teknik (ST)

Pelaksanaan tugas akhir ini tak lepas dari bantuan dan dukungan beberapa pihak,

untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada:

1. Allah SWT yang telah memberi kesehatan dan kekuatan untuk menyelesaikan

tugas akhir ini.

2. Kedua orang tua dan saudara-saudara yang telah memberikan dukungan, do’a,

nasehat, motivasi, semangat dalam hidupku sehinggga skripsi ini dapat

diselesaikan dengan baik.

3. Bapak pembimbing Bpk,, Ir. Masruki Khabib, MT. dan Bpk, Rianto W , ST.,

M.Eng yang telah melibatlkan dalam penelitain ini serta memberikan motifasi,

memberikan nasehat dan mencarikan solusi-solusi terbaik dalam penyelesaian

tugas akhir ini.

4. Kepada tim penguji Bpk, Rochmad Winarso, ST., MT . dan Qomaruddin, ST., MT,

ST., MT. Yang telah banyak membantu dalam pemahaman dan tambahan-

tambahan pada skripsi ini.

5. Tim Turbin Kapaln dan tim – tim skripsi lainnya yang selalu memberi motivasi

dan bimbingan,

Penulis menyadari adanya kekurangan dan ketidak sempurnaan dalam penulisan

tugas akhir ini, karena itu penulis menerima kritik, saran dan masukan dari pembaca

sehingga penulis dapat lebih baik di masa yang akan datang. Akhirnya penulis

berharap semoga buku tesis ini bisa bermanfaat khususnya bagi penulis dan

umumnya bagi para pembaca.

Kudus, Agustus 2017

Puguh Ary Wibowo

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i

HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... iii

PERNYATAAN KEASLIAN ........................................................................... iv

RINGKASAN .................................................................................................... v

ABSTRACK ...................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii

DAFTAR ISI ...................................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ............................................................................................. x

DAFTAR SIMBOL DAFTAR LAMPIRAN .................................................. xi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang ........................................................................................ 1

1.2 Perumusan Masalah ................................................................................ 2

1.3 Batasan Masalah ..................................................................................... 3

1.3 Tujuan ..................................................................................................... 3

1.5 Manfaat ................................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sistem Pembangkit Listrik Pico - Hydro ............................................... 4

2.1.1 Potensi Tenaga Air ................................................................................. 6

2.1.2 Sistem Turbin kaplan .............................................................................. 8

2.1.3 Sistem Pipa Pesat .................................................................................... 10

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Pengumpulan data. ................................................................................ 12

3.2 Analisa Kebutuhan .................................................................................. 13

3.2.1 Konsep Desain ......................................................................................... 14

3.2.2 Pemilihan Konsep ................................................................................... 17

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Perancangan tinggi jatuh air ................................................................... 20

4.1.1 Merancang kapasitas bak penenang ........................................................ 21

4.1.2 Menghitung Rangka Tower Bak Penenang ............................................. 21

4.2 Menghitung Daya Turbin ........................................................................ 28

4.3 Menghitung Debit Air 3 ............................................................................ 28

4.4 Kecepatan Air Didalam pipa ..................................................................... 29

4.5 Menghitung Perancangan pipa Pesat ........................................................ 30

4.5.1 Menghitung Diameter Pipa Pesat ............................................................. 31

4.5.2 Menghitung Panjang Pipa Pesat ............................................................... 31

ix

4.6. Perancangan Bak Penampung Serta Pompa .............................................. 33

4.6.1 Perancangan bak Penampung ................................................................... 33

4.6.2 Perhitungan Pompa .................................................................................. 34

4.7 Perancangan Manufaktur ......................................................................... 38

4.7.1 Kebutuhan Material dan Alat ................................................................... 38

4.7.2 Pemilihan Proses Pembuatan Pipa Pesat Turbin Kaplan 750 W.............. 40

4.8 Proses Pembuatan Pipa Pesat Turbin Kaplan .......................................... 42

4.8.1 Pembuatan Rangka ................................................................................... 42

4.8.2 Pembuatan Pipa Pesat .............................................................................. 48

4.9 Proses Perakitan ....................................................................................... 50

4.10 Hasil Pengujian Mesin Pipa Pewsat Turbin kaplan ................................. 51

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 52

5.2 Saran ............................................................................................................. 52

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................

LAMPIRAN ......................................................................................................

BIODATA PENULIS

x

DAFTAR GAMBAR

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Layout Prinsip Kerja Pembangkit Listrik .................................. 5

Gambar 2.2 Gambar 2.2. Perbandingan head dengan flow ............................. 6

Gambar 2.3 Komponen Utama Turbin Air Jenis Kaplan .............................. 9

Gambar 2.4 Grafik pemilihan turbin ............................................................... 10

Gambar 2.5 Pengaruh sudut pipa pesat terhadap efisiensi pembangkit listrik

mikro hydro ................................................................................. 11

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ................................................................ 12

Gambar 3.2 Pipa pesat turbin Kaplan dengan nozel kerucut .......................... 14

Gambar 3.3. Ujung nozel pipa pesat bentuk kerucut ........................................ 15

Gambar 3.4 Pipa pesat turbin Kaplan dengan nozel berbentuk pipih, Gambar

3.5. Ujung nozel pipa pesat bentuk pipih .................................... 16

Gambar 3.6 Pipa pesat turbin Kaplan dengan nozel kerucut .......................... 18

Gambar 4.1 Tower dan head ........................................................................... 20

Gambar 4.2 Bentuk dan dimensi bak penenang .............................................. 21

Gambar 4.3 Perhitungan Pembebanan ............................................................ 22

Gambar 4.4 SFD Dan BMD profil penyangga bak penenang ......................... 23

Gambar 4.5 Perhitungan Tower air ................................................................. 24

Gambar 4.6 Penempatan pembebanan ............................................................ 25

Gambar 4.7 Penempatan tumpuan beban Gambar 4.8 Hasil analisa dengan

pembebanan pada 8 titik rangka atas ........................................... 26

Gambar 4.9 Kecepatan semburan .................................................................... 29

Gambar 4.10 Bentuk dan dimensi pipa pesat .................................................... 30

Gambar 4.11 Elevasi pipa 350 Gambar 4.12 perhitungan panjang pipa pesat .. 31

Gambar 4.13 Bentuk dan dimensi bak penampung ........................................... 33

Gambar 4.14 Pompa Air Jenis Sentrifugal ........................................................ 34

Gambar 4.15 Operasi pararel dari pompa dengan karakteristik berbeda Gambar

4.16 operasi seri dari pompa dengan karaktleristik berbeda ....... 35

Gambar 4.17 Rencana instalasi pompa pararel ................................................. 36

Gambar 4.18 Layout workshoop proses pembuatan pipa pesat turbin Kaplan

kapasitas 750 W ........................................................................... 39

Gambar 4.19 Gambar 4.19 Rangka tampak depan ............................................ 42

Gambar 4.20 Desain rangka dan tabel kebutuhan bahan .................................. 43

Gambar 4.21 Rangka plrofi L 70 x 70 mm ....................................................... 45

Gambar 4.22 Diagram Pohon Proses Perakitan mesin carton sealer ................ 46

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Daftar analisa kebutuhan ............................................................... 13

Tabel 3.2 Pemilihan konsep ........................................................................... 17

Tabel 4.1 Proses pembuatn rangka ................................................................ 40

Tabel 4.2 Urutan pengerjaan .......................................................................... 41

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Kekuatan Bahan Untuk Baja (Ceraken, 2010)

Lampiran 2 klasifikasi tebal bahan arus dan diameter elektroda (Terheijden,1971)

Lampiran 3 Tabel kekuatan bahan untuk baja (N/mm2) (Helmiaja ramli, 2014)

Lampiran 4 Pedoman untuk Kecepatan Sayat (v) mm/menit pada penyayatan

Lampiran 5 Kecepatan Keliling Roda Gerinda (Anonim, 2005)