i

PERANCANGAN TURBIN AIR

DENGAN KAPASITAS 7000 w DI SUNGAI BRANTAS

DI WILAYAH KECAMATAN KUDU JOMBANG

TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin (S1)

Disusun Oleh:

Feriko Yuda Pradana

NIM: 201510120311144

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

JANUARI 2021

ii

LEMBAR PENGESAHAN

PERANCANGAN TURBIN AIR DENGAN KAPASITAS 7000 W DI

SUNGAI BRANTAS DI WILAYAH KECAMATAN KUDU JOMBANG

Diajukan Kepada :

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin

Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin

Disusun Oleh :

Feriko Yuda Pradana

201510120311144

Diterima dan Disetujui

Pada tanggal : 06 Februari 2020

Dosen Pembimbing 1 Dosen Pembimbing 2

Ir. Ali Mokhtar, MT

NIP : 108.9109.0234

Ir. Mulyono, MT

NIP: 108.9109.0248

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Mesin

Murjito, ST., MT.

NIP : 108.9404.0313

iii

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR

Nama : Feriko Yuda Pradana

NIM : 201510120311144

Jurusan : Teknik Mesin

Program Studi : Strata satu (S1)

Judul : Perancangan Turbin Air Dengan Kapasitas 7000 W Di

Sungai Brantas Di Wilayah Kecamatan Kudu Jombang

Pembimbing I : Ir. Ali Mokhtar, MT.

NO Tanggal CATATAN ASISTENSI TTD

1 03-02-2020 Topik disetujui.

2 12-03-2020

Pada pendahuluan sebelumnya di

lengkapi foto lokasi data potensi dan di

lanjut ke bab selanjutnya.

3 03-04-2020 Dapat dilanjutkan ke bab 4.

4 12-10-2020 Dapat dilanjutkan membuat gambar

desain gambar desain

5 05-11-2020 Gambar dibetulkan sesuai ISO

6 10-11-2020 Gambar di perbaiki, buat makalah

seminar hasil

7 13-11-2020 Dapat seminar hasil

Malang, 16 Januari 2020

Menyetujui :

Dosen Pembimbing I

(Ir. Ali Mokhtar, MT.)

iv

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR

Nama : Feriko Yuda Pradana

NIM : 201510120311144

Jurusan : Teknik Mesin

Program Studi : Strata satu (S1)

Judul : Perancangan Turbin Air Dengan Kapasitas 7000 W Di

Sungai Brantas Di Wilayah Kecamatan Kudu Jombang

Pembimbing II : Ir. Mulyono, MT.

Malang, 16 Januari 2020

Menyetujui :

Dosen Pembimbing II

(Ir. Mulyono, MT.)

NO Tanggal CATATAN ASISTENSI TTD

1 03-02-2020 Rumusan + tujuan dilengkapi + latar

belakang menggunakan jurnal terdahulu.

2 05-03-2020

Bab 1 next

Bab 2 rumus-rumus dilengkapi,

komponen dilengkapi.

3 31-03-2020

Melengkapi satuan, simbol efisiensi

turbin pada 2.9.10, melengkapi

keterangan D1 draftube dan perancangan

bantalan.

4 14-04-2020 Menambahkan literatur dan bisa

dilanjutkan ke bab 3.

5 28-04-2020 Penambahan penjelasan pada langkah

realisasi dan perbaikan pada diagram alir.

6 07-05-2020 Perbaikan pada penjelasan pengolahan

data dan diagram alir.

7 21-05-2020 Perubahan kapasitas, revisi pengolahan

data dan diagram alir.

8 04-06-2020 Perbaikan pengolahan data, penambahan

perhitungan komponen dan diagram alir.

9 10-10-2020 Dilanjutkan gambar desain

Universitas Muhammadiyah Malang Fakultas Teknik

Program Studi Teknik Mesin Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 Psw. 128 Malang

v

LEMBAR HASIL DETEKSI PLAGIASI SKRIPSI

MAHASISWA

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

Lembar hasil deteksi plagiasi ini menyatakan bahwa mahasiswa berikut:

Nama : Feriko Yuda Pradana

N I M : 201510120311144

Telah melalui cek kesamaan karya ilmiah (Skripsi) Mahasiswa dengan hasil

sebagai berikut:

SKRIPSI PRESENTASE KESAMAAN

BAB I (PENDAHULUAN) 6 %

BAB II (TINJAUAN PUSTAKA) 8 %

BAB III (METODOLOGI) 2 %

BAB IV (HASIL DAN PEMBAHASAN) 13 %

BAB V (KESIMPULAN DAN SARAN) 4 %

NASKAH PUBLIKASI 20 %

Dengan hasil ini dapat disimpulkan bahwa hasil deteksi plagiasi ini telah

memenuhi syarat ketentuan yang diatur pada Peraturan Rektor No. 2 Tahun 2017

dan berhak mengikuti Ujian Skripsi.

Malang, 03 Februari 2021

Tim Plagiasi Teknik Mesin,

Mohamad Irkham M., ST., MT.

vi

SURAT PERNYATAAN

KEASLIAN TULISAN

Yang bertanda tangan di bawah ini

Nama : FERIKO YUDA PRADANA

NIM : 201510120311144

Jurusan : Teknik Mesin

Fakultas : Teknik

: Universitas Muhammadiyah Malang

Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa:

1. Tugas Akhir dengan judul:

“Perancangan Turbin Air Dengan Kapasitas 7000 W Di Sungai Brantas

Di Wilayah Kecamatan Kudu Jombang”.

Adalah hasil karya saya, dan dalam naskah tugas akhir ini tidak terdapat karya

ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar

akademik di suatu Perguruan Tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat

yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, baik sebagian ataupun

keseluruhan, kecuali yang secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan

disebutkan dalam sumber kutipan dan daftar pustaka.

2. Apabila ternyata di dalam naskah tugas akhir ini dapat dibuktikan terdapat

unsur-unsur PLAGIASI, saya bersedia TUGAS AKHIR ini DIGUGURKAN

dan GELAR AKADEMIK YANG TELAH SAYA PEROLEH

DIBATALKAN, serta diproses sesuai dengan ketentuan hukum yang

berlaku.

3. Tugas akhir ini dapat dijadikan sumber pustaka yang merupakan HAK

BEBAS ROYALTI NON EKSKLUSIF.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk dipergunakan

sebagaimana mestinya.

Koordinator

Plagiasi

Koordinator

Naskah Publikasi

Malang, 07 Februari 2020

Yang Menyatakan

M. Irkham M., ST., MT Ary Dwi Astuti, S. Pd Feriko Yuda Pradana

vii

ABSTRAK

Negara Kedaulatan Republik Indonesia mempunyai sumber daya alam yang

melimpah yang belum di manfaatkan. Meningkatnya pertumbuhan ekonomi dan

pertumbuhan penduduk yang pesat membuat peningkatan kebutuhan akan listrik

juga meningkat. Sumber energi alternatif yang dimiliki Indonesia terdiri dari energi

panas bumi dengan totola potensi 19.658 MW, energi mikrohidro 75.000 MW,

energi angin 9.286 MW, sedangkan yang termanfaatkan sebagian energi

mikrohidro sebesar 34.000 MW. Menurut data dari pusdatin ESDM tahun 2009

sumber energi yang digunakan di Indonesia yaitu batu bara 25,10%, minyak

50,90%, gas 20,0%, air 2,80%, dan panas bumi 1,20%. Di Jombang terdapat sungai

brantas yang merupakan potensi yang besar untuk PLTA dan mempunyai debit

sebesar 479,75 m3/s. Daya yang di rencanakan sebesar 7 Kw. Debit yang

menghasilkan daya tersebut sebesar 0,168 m3/s dengan tinggi jatuh air (head) 5 m.

Tipe turbin yang sesuai untuk debit adalah turbin propeller poros vertikal.

Kecepatan spesifik yang dihasilkan sebesar 20,686 rpm dan putaran turbin sebesar

189,258 rpm.

viii

ABSTRACT

Sovereign State Repulic of Indonesian has natural resources untapped

abundance. Increasing economic growth and rapid population growth have made

the increasing demand for electricity also increase. Indonesia's alternative energy

sources consist of geothermal energy with a total potential of 19,658 MW, 75,000

MW of micro-hydro energy, 9,286 MW of wind energy, while some of the micro-

hydro energy is partly utilized. According to data from the Center for Energy and

Mineral Resources in 2009, energy sources used in Indonesia are coal 25.10%, oil

50.90%, gas 20.0%, water 2.80%, and geothermal 1.20%. In Jombang there is the

Brantas River which is a big potential for hydropower and has a discharge of 479.75

m3/s. The planned power is 7 Kw. The discharge that produces this power is 0.168

m3/s with a water drop height (head) of 5 m. The type of turbine that is suitable for

discharge is a vertical shaft propeller turbine. The resulting specific speed is 20.686

rpm and the turbine rotation is 189.258 rpm.

ix

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat

dan hidayahNya penulis dapat menyelesaikan naskah Tugas Akhir yang berjudul:

Perancangan Turbin Air Dengan Kapasitas 7000 W Di Sungai Brantas Di Wilayah

Kecamatan Kudu Jombang.

Naskah tugas akhir ini diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan

akademik Program Sarjana Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Malang. Selama menjalani proses pendidikan akademik, berbagai

pihak telah memberikan fasilitas, membantu, dan membimbing penulis, oleh

karena itu khususnya kepada Ucapan terima kasih secara khusus penulis sampaikan

kepada kedua orang tua tercinta yang telah mendukung dan memberikan motivasi

kepada penulis dalam penyelesaian penyusunan naskah tugas akhir ini.

Bapak Ir. Ali Mokhtar, MT, selaku Ketua Komisi Pembimbing yang telah

memberikan pengarahan, wawasan dan bimbingan dalam penyusunan naskah

tugas akhir ini.

Bapak Ir. Mulyono, MT, selaku Anggota Komisi Pembimbing yang telah

memberikan pengetahuan, pengarahan dan koreksi dalam penyusunan naskah

tesis ini.

Bapak Murjito, ST., MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin yang telah

memberikan kesempatan dan fasilitas dalam memperlancar penelitian dan

penyusunan naskah tugas akhir ini.

Rekan-rekan seangkatan Teknik Mesin 2015, terutama kelas Teknik Mesin C

yang telah membantu memberikan informasi mengenai penyusunan tugas

akhir.

Demikian penyusunan skripsi ini, tentunya terdapat banyak kekurangan yang

tidak terbahas.

Penulis,

x

DAFTAR ISI

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

POSTER................................................................................................................. ii

LEMBAR PENGESAHAN.................................................................................. iii

LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR............................................................ iv

LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR............................................................. v

LEMBAR HASIL DETEKSI PLAGIASI SKRIPSI......................................... vi

SURAT PERNYATAAN..................................................................................... vii

ABSTRAK.......................................................................................................... viii

ABSTRACT.......................................................................................................... ix

KATA PENGANTAR........................................................................................... x

DAFTAR ISI......................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL............................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR.......................................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN....................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah............................................................................ 3

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

1.4 Batasan Masalah.............................................................................. 3

BAB II LANDASAN TEORI................................................................................ 5

2.1 Perancangan Turbin Air Terdahulu.................................................. 5

2.2 Prinsip Kerja Turbin Air................................................................... 8

2.3 Jenis-Jenis Turbin Air...................................................................... 9

2.4 Klasifikasi Turbin Air.................................................................... 11

2.5 Putaran Spesifik Turbin.................................................................. 15

2.6 Rancangan Turbin Air.................................................................... 17

2.7 Segitiga Kecepatan......................................................................... 19

2.8 Perancangan Penstock dan Runner................................................. 20

2.9 Perancangan Guide Vane............................................................... 22

2.10 Perancangan Poros......................................................................... 25

2.11 Perancangan Spiral Casing............................................................. 27

2.12 Perancangan Draftube.................................................................... 29

2.13 Perancangan Bantalan.................................................................... 30

BAB III METODE PENELITIAN..................................................................... 32

xi

3.1 Tinjauan Umum............................................................................. 32

3.2 Langkah-Langkah Perancangan Turbin Air................................... 32

3.3 Langkah Realisasi Perancangan Turbin Air................................... 33

3.4 Diagram Alir Perancangan............................................................. 37

BAB IV PERHITUNGAN PERANCANGAN................................................... 38

4.1 Data Sungai Brantas di Desa Menturus, Kecamatan Kudu,

Kabupaten Jombang....................................................................... 38

4.2 Pemilihan Jenis Turbin................................................................... 39

4.3 Perhitungan Daya Turbin dan Kecepatan....................................... 40

4.4 Perhitungan Segitiga Kecepatan..................................................... 43

4.5 Perhitungan Penstock dan Runner.................................................. 46

4.6 Perancangan Guide Vane............................................................... 49

4.7 Perancangan Poros......................................................................... 52

4.8 Perancangan Spiral Casing............................................................. 54

4.9 Perancangan Draftube.................................................................... 57

4.10 Pemilihan Bantalan........................................................................ 59

4.11 Perancangan Transmisi.................................................................. 62

4.12 Perancangan Pasak......................................................................... 64

BAB V KESIMPULAN....................................................................................... 66

5.1 Kesimpulan.................................................................................... 66

5.2 Saran.............................................................................................. 69

DAFTAR PUSTAKA........................................................................................... 70

LAMPIRAN......................................................................................................... 71

xii

DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Pemilihan jenis turbin berdasarkan variasi head turbin......................... 39

Tabel 4.2 Spesifikasi turbin kaplan/propeller........................................................ 39

Tabel 4.3 Angka gesek strickler............................................................................ 42

Tabel 4.3 Ukuran bantalan gelinding..................................................................... 59

Tabel 4.4 Spesifikasi pasak................................................................................... 64

xiii

DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Potensi sungai..................................................................................... 4

Gambar 2.1 Grafik perbandingan karakteristik turbin............................................ 6

Gambar 2.2 Turbin Pelton.................................................................................... 12

Gambar 2.3 Instalasi Turbin Turgo....................................................................... 13

Gambar 2.4 Turbin Crossflow.............................................................................. 14

Gambar 2.5 Turbin Francis................................................................................... 15

Gambar 2.6 Turbin Kaplan/Propeller................................................................... 27

Gambar 2.7 Spiral Casing tampak atas................................................................. 28

Gambar 2.8 Spiral Casing tampak samping.......................................................... 29

Gambar 2.9 Perancangan dimensi Draftube......................................................... 31

Gambar 2.10 Gambar tabel pemilihan bantalan.................................................... 37

Gambar 3.1 Diagram alir perancangan turbin air.................................................. 37

Gambar 4.1 Koefisien kerugian diujung masuk pipa............................................ 42

Gambar 4.2 Koefisien kerugian pada belokan pipa.............................................. 43

Gambar 4.3 Grafik kecepatan spesifik dalam menit............................................. 43

Gambar 4.4 Segitiga kecepatan bagiasn tengah.................................................... 46

Gambar 4.5 Notasi yang terdapat pada roda jalan turbin kaplan.......................... 47

Gambar 4.6 Spiral Casing tampak atas................................................................. 54

Gambar 4.7 Spiral Casing tampak samping.......................................................... 56

Gambar 4.8 Perancangan dimensi Draftube......................................................... 57

Gambar 4.9 Ilustrasi mencari ukuran pulley......................................................... 62

Gambar 4.10 Ilustrasi sudut kontak pulley........................................................... 63

xiv

DAFTAR PUSTAKA

Alam, Elfian D. dan Amin, Nurcholis (2019), Pembuatan Rangka Turbin Air Jenis

Kaplan Dengan Desain Kapasitas 250 Watt. Majalengka : Teknik Mesin,

Universitas Majalengka.

Dietzel, P. D. (1980). Turbin, Pompa dan Kompresor. Werzburg : Erlangga.

Misbachudin, Muh. dkk., (2016). Perancangan Pembangkit Listrik Tenaga

Mikrohidro Di Desa Kayuni Kabupaten Fakfak Provinsi Papua Barat.

Palembang : Teknik Mesin, Politeknik Negeri Sriwijaya

Patty, OF. 1995. Tenaga Air. Surabaya: Erlangga.

Warnick, C.C. (1984). Hydropower Engineering.New Jersey: Prentice Hall Inc,

Englewood Cliffs.

Saputra, Rudi dan Liichan, Taff (2018), Perancangan Ulang Turbin Kaplan Poros

Vertikal Di PLTM Plumbung. Jakarta Selatan : Teknik Mesin, Institut

Sains dan Teknologi Nasional.

Sularso, Kiyokatsu S. (1978). Dasar Perancangan Dan Pemilihan Elemen Mesin.

Jakarta Pridnya Paramita.

Suwignyo dkk., (2018), Desain Dan Pembuatan Turbin Propeller. Malang :

SENTRA.

Syaikhurrohman, (2016), Study Perencanaan Perancangan Sistem Pembangkit

Listrik Tenaga Microhydro (PLTMH) Pada Sungai Kalimaja Dusun

Kedondong Rame Desa Ruguk Kecamatan Ketapang Kabupaten Lampung

Selatan. Bandar Lampung : Teknik Mesin, Universitas Bandar Lampung.