Tugas Merancang 2 Kelompok 32

Berikut nama mahasiswa Tugas Merancang 2 Kelompok 32;

1. Mu'adz Syawali (1606907493)
2. Mega Rizki Hidayatullah (1606907543)
3. Rafi Hanif Y (1606907606)
4. Yoga Dwi Adityaputra (1606907505)

DAFTAR ISI

HALAMAN PERNYATAAN

HALAMAN PERSETUJUAN

RINGKASAN

KATA PENGANTAR

1. PENDAHULUAN

1.1.	LATAR BELAKANG
       Merupakan suatu kenyataan bahwa kebutuhan akan energi, khususnya energi listrik di Indonesia, makin berkembang menjadi bagian tak terpisahkan dari kebutuhan hidup masyarakat sehari-hari seiring dengan pesatnya peningkatan pembangunan di bidang teknologi, industri dan informasi. Namun pelaksanaan penyediaan energi listrik yang dilakukan oleh PT.PLN (Persero), selaku lembaga resmi yang ditunjuk oleh pemerintah untuk mengelola masalah kelistrikan di Indonesia, sampai saat ini masih belum dapat memenuhi kebutuhan masyarakat akan energi listrik secara keseluruhan. Kondisi geografis negara Indonesia yang terdiri atas ribuan pulau dan kepulauan, tersebar dan tidak meratanya pusat-pusat beban listrik, rendahnya tingkat permintaan listrik di beberapa wilayah, tingginya biaya marginal pembangunan sistem suplai energi listrik (Ramani,K.V,1992), serta terbatasnya kemampuan finansial, merupakan faktor-faktor penghambat penyediaan energi listrik dalam skala nasional.

Selain itu, makin berkurangnya ketersediaan sumber daya energi fosil, khususnya minyak bumi, yang sampai saat ini masih merupakan tulang punggung dan komponen utama penghasil energi listrik di Indonesia, serta makin meningkatnya kesadaran akan usaha untuk melestarikan lingkungan, menyebabkan kita harus berpikir untuk mencari altematif penyediaan energi listrik yang memiliki karakter; • dapat mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian energi fosil, khususnya minyak bumi • dapat menyediakan energi listrik dalam skala lokal regional • mampu memanfaatkan potensi sumber daya energi setempat, serta • cinta lingkungan, dalam artian proses produksi dan pembuangan hasil produksinya tidak merusak lingkungan hidup disekitarnya. Maka dari itu, untuk mengentaskan permasalahan ini dibutuhkan energi alternatif untuk memastikan kebutuhan listrik penduduk Indonesia terpenuhi terutama untuk wilayah terpencil dengan akses listrik yang minim. Turbin Archimedes merupakan salah satu alternatif yang dapat dipilih mengingat dari sisi produksi dan pemasangan relative mudah dan murah. Selain itu, turbin ini cocok dengan wilayah yang memiliki ketinggian yang rendah dengan debit air besar.

1.2.	TUJUAN

Adapun tujuan kami dalam penyusunan laporan ini adalah: - Sebagai salah satu syarat kelulusan mata kuliah tugas merancang II - Memaparkan mengenai benda yang kami desain (berupa perhitungan dan analisis listrik, struktur dan fluida).

1.3.	MANFAAT	

Adapun manfaat yang bisa didapatkan dari hasil pencapaian ini adalah: - Dapat menghasilkan listrik yang dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. - Memberikan alternative solusi untuk pembangkitan listrik terutama untuk daerah terpencil dengan akses listrik yang minim. - Dapat dijadikan sebagai demonstrasi alat untuk praktikum mekanika fluida.

2. PENELUSURAN LITERATUR

2.1.	PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR

Pembangkit listrik adalah suatu system yang tersusun dari berbagai komponen/alat dan terintegrasi untuk menghasilkan energy listrik. Pada prinsipnya, pembangkit listrik bekerja dengan cara mengkonversi suatu energy tertentu menjadi energi listrik. Sumber energi listrik yang dimanfaatkan berasal dari berbagai macam sumber energi, salah satu contohnya adalah air. Pembangkit Listrik Tenaga Air adalah pembangkit listrik yang memanfaatkan tenaga air. Air ini nanti akan dialirkan ke turbin untuk memutar turbin yang nantinya akan memutar generator yang terhubung melalui shaft. Dari putaran generator itulah listrik akan dihasilkan. PLTA sendiri dibagi menjadi beberapa tipe.

Besarnya energi yang bisa dimanfaatkan sangat sekali bergantung kepada 2 hall utama yaitu ketinggian (head) dan debit aliran. Pada dasarnya, saat fluida mengalir fluida tersebut membawa 3 energi utama yaitu energy tekan, energy gerak (kinetic), dan energy potensial. Ketinggian (head) biasanya berkaitan dengan fluida yang dominan terkandung energy potensial, sedangkan debit berkaitan dengan fluida yang dominan terkandung energy kinetic. Secara matematis, besarnya daya air yang tersedia pada suatu lokasi tertentu dirumuskan dengan persamaan daya hidrolik, yaitu:

𝑃𝑎𝑣𝑎𝑖𝑙= 𝜌𝑄𝑔ℎ (2.1)

Akan tetapi, tidak semua energy yang terkandung dalam fluida tersebut dapat 100% dikonversi ke energy listrik. Energy listrik yang dihasilkan sangat sekali dipengaruhi oleh efisiensi turbin, transisi, dan generator yang digunakan. Sehingga daya nyata yang dihasilkan adalah sebagai berikut:

𝑃𝑜𝑢𝑡= 𝜌𝑄𝑔ℎ×𝜂𝑡×𝜂𝑔𝑒𝑛×𝜂𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 (2.2)

 2.1.1.        ENERGI AIR

Besarnya energi yang bisa dimanfaatkan sangat sekali bergantung kepada 2 hall utama yaitu ketinggian (head) dan debit aliran. Pada dasarnya, saat fluida mengalir fluida tersebut membawa 3 energi utama yaitu energy tekan, energy gerak (kinetic), dan energy potensial. Ketinggian (head) biasanya berkaitan dengan fluida yang dominan terkandung energy potensial, sedangkan debit berkaitan dengan fluida yang dominan terkandung energy kinetic. Secara matematis, besarnya daya air yang tersedia pada suatu lokasi tertentu dirumuskan dengan persamaan daya hidrolik, yaitu:

𝑃𝑎𝑣𝑎𝑖𝑙= 𝜌𝑄𝑔ℎ (2.1)

Akan tetapi, tidak semua energy yang terkandung dalam fluida tersebut dapat 100% dikonversi ke energy listrik. Energy listrik yang dihasilkan sangat sekali dipengaruhi oleh efisiensi turbin, transisi, dan generator yang digunakan. Sehingga daya nyata yang dihasilkan adalah sebagai berikut:

𝑃𝑜𝑢𝑡= 𝜌𝑄𝑔ℎ×𝜂𝑡×𝜂𝑔𝑒𝑛×𝜂𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 (2.2)

2.2.	TURBIN AIR

Turbin air merupakan mesin tenaga karena energi air diubah menjadi energi mekanik dengan bantuan kerja poros. Turbin air merupakan salah satu teknologi yang telah digunakan sejak lama. Contohnya adalah pemanfaatan kincir air oleh orang-orang yang hidup di zaman yunani kuno dan akhirnya dipergunakan secara luas pada abad pertengahan oleh orang eropa. Kemudian, ilmu mengenai turbin berkembang dengan pesat dan banyak sekali penemuan/pembuatan turbin air seperti turbin Kaplan, Francis, Pelton, dsb.

2.3.	PEMILIHAN JENIS TURBIN

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, turbin memiliki banyak tipe. Tentu, masing-masing dari tipe tersebut memiliki karakteristik dimana bagusnya turbin tersebut akan dipasang. Beberapa parameter penting yang harus dipertimbangkan dalam memilih jenis turbin air adalah tinggi jatuh, daya yang ingin dihasilkan oleh turbin air, dan kecepatan putar turbin air tersebut. Bila dipadukan menjadi 1, parameter tersebut dapat ditentukan melalui kecepatan spesifik daya. Kecepatan spesifik daya diartikan sebagai kecepatan satuan dari mesin fluida (turbin) yang mempunyai besaran tertentu, sehingga jika diberikan tinggi tekan satuan akan menghasilkan daya satu(Bruce, Theodore, Wade, & Alric, 2013). Kecepatan spesifik turbin digunakan sebagai dasar pemilihan jenis turbin karena berpengaruh pada sistem transmisi mekanik yang akan digunakan. Kecepatan spesifik daya turbin dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut.

𝑁𝑠𝑝= 𝑛√𝑃√𝜌(𝑔√𝐻54) (2.3)

2.4.	TURBIN ARCHIMEDES	

Turbin Archimedes merupakan mesin ulir Archimedes, salah satu mesin hidrolik yang cukup tua. Awalnya mesin ini merupakan pompa yang digunakan untuk mendsitribusikan air dari bagian bawah ke atas. Turbin ini terdiri dari bilah yang berbentuk helix melingkar pada sebuah poros berbentuk silinder dan beroperasi pada sebuah saluran bulat semi-tertutup, atau tertutup. Turbin ini cocok dioperasikan pada kondisi head rendah dan debit air yang besar.

 2.4.1.        LITERATUR STUDI TURBIN ARCHIMEDES

Mesin ulir Archimedes merupakan salah satu mesin hidraulik yang cukup tua. Mesin ulir Archimedes ini dahulu digunakan sebagai mesin untuk memompa air yang biasa disebut pompa air Archimedes. Pompa ini terdiri dari sudu dengan bentuk helizx melingkar yang dapat diletakkan pada tempat dengan semi-tertutup atau tertutup seluruhnya. Salah satu tantangan dalam perancangan turbin Archimedes ini adalah parameter desain yang cukup banyak dan perhitungannya terbilang kompleks dan komprehensif. Maka dari itu, seorang ilmuan bernama Rorres pada tahun 2000, mengembangkan suatu metode sederhana agar dapat dengan mudah dalam penentuan geometri turbin Archimedes. Rorres melakukan optimasi volume angkut air melalui metode analitis. Meski terbilang rumit, studi dan penelitian mengenai turbin Archimedes telah banyak dilakukan. Salah satunya adalah penelitian mengenai sudut kemiringan yang tepat untuk mendapatkan efisiensi yang maksimal oleh Havendri & Arif (2010). Hasil yang didapatkan bahwa sudut kemiringan terbaik adalah 29°.

 2.4.2.	KOMPONEN TURBIN ARCHIMEDES	

5 𝑁𝑠𝑝= 𝑛√𝑃√𝜌(𝑔√𝐻54) (2.3) 2.4. TURBIN ARCHIMEDES

Turbin Archimedes merupakan mesin ulir Archimedes, salah satu mesin hidrolik yang cukup tua. Awalnya mesin ini merupakan pompa yang digunakan untuk mendsitribusikan air dari bagian bawah ke atas. Turbin ini terdiri dari bilah yang berbentuk helix melingkar pada sebuah poros berbentuk silinder dan beroperasi pada sebuah saluran bulat semi-tertutup, atau tertutup. Turbin ini cocok dioperasikan pada kondisi head rendah dan debit air yang besar.

2.4.1. LITERATUR STUDI TURBIN ARCHIMEDES

Mesin ulir Archimedes merupakan salah satu mesin hidraulik yang cukup tua. Mesin ulir Archimedes ini dahulu digunakan sebagai mesin untuk memompa air yang biasa disebut pompa air Archimedes. Pompa ini terdiri dari sudu dengan bentuk helizx melingkar yang dapat diletakkan pada tempat dengan semi-tertutup atau tertutup seluruhnya. Salah satu tantangan dalam perancangan turbin Archimedes ini adalah parameter desain yang cukup banyak dan perhitungannya terbilang kompleks dan komprehensif. Maka dari itu, seorang ilmuan bernama Rorres pada tahun 2000, mengembangkan suatu metode sederhana agar dapat dengan mudah dalam penentuan geometri turbin Archimedes. Rorres melakukan optimasi volume angkut air melalui metode analitis. Meski terbilang rumit, studi dan penelitian mengenai turbin Archimedes telah banyak dilakukan. Salah satunya adalah penelitian mengenai sudut kemiringan yang tepat untuk mendapatkan efisiensi yang maksimal oleh Havendri & Arif (2010). Hasil yang didapatkan bahwa sudut kemiringan terbaik adalah 29°.

2.4.2. KOMPONEN TURBIN ARCHIMEDES

Beberapa terminology yang perlu diketahui dalam perancangan turbin Archimedes adalah sebagai berikut: • Pitch, yaitu jarang tempuh ulir tiap satu kali putaran atau satu periode. • Chutes, yaitu sebuah ruang yang dibatasi oleh 2 bilah yang berdekatan, diameter luar, dan dalam turbin. Pada sebuah turbin Archimedes yang memiliki N buah bilahm terdapat N buah chutes yang simetris. • Bucket, volume air yang menempati dan mengalir pada chutes tiap satu kali putaran atau satu periode.

 2.4.3.	TEORI PENYEDERHANAAN TURBIN ARCHIMEDES	

 2.4.4.	MODEL OPTIMASI VOLUME	
 2.4.5.	KECEPATAN ROTASI TURBIN ARCHIMEDES	
2.5.	DASAR ELEKTRONIKA	
 2.5.1.	ARUINO	
 2.5.2.	MOTOR DRIVER	
 2.5.3.	LCD	
 2.5.4.	GENERATOR	
 2.5.5.	SWITCH
 2.5.6.        ARDUINO IDE		

3. PENGEMBANGAN DESAIN

3.1.	ALUR PERANCANGAN	
 3.1.1.	TAHAP MENENTUKAN TOPIK	
 3.1.2.	TAHAP MERUMUSKAN MASALAH	
 3.1.3.	TAHAP PENYUSUNAN KONSEP ALAT	
 3.1.4.	TAHAP PENELUSURAN LITERATUR	
 3.1.5.	TAHAP PENENTUAN PARAMETER PERTAMA	
 3.1.6.	TAHAP MEMBUAT DESAIN PERTAMA	
 3.1.7.	TAHAP PEMILLIHAN MATERIAL PERTAMA	
 3.1.8.	TAHAP MANUFAKTUR PERTAMA	
 3.1.9.	TAHAP UJI COBA PERTAMA	
 3.1.10.	TAHAP PENENTUAN PARAMETER KEDUA	
 3.1.11.	TAHAP MEMBUAT DESAIN KEDUA
 3.1.12.	TAHAP PEMILIHAN MATERIAL KEDUA	
 3.1.13.	TAHAP MANUFAKTUR KEDUA	
 3.1.14.	TAHAP UJI COBA KEDUA	
3.2.	INEGRASI KOMPONEN ELEKTRONIK	
 3.2.1.	SKEMA ELEKTRIK	
 3.2.2.	SKEMA PEMOGRAMAN	
3.3.	RINCIAN BIAYA	
 3.3.1.	DESAIN PERTAMA	
 3.3.2.	DESAIN KEDUA	

4. HASIL RANCAGAN DAN PERHITUNGAN

4.1.	PEMILIHAN KOMPONEN LAINNYA	
4.2.	ANALISIS STRUKTUR	
4.3.	PEMILIHAN KOMPONEN LAINNYA	
4.4.	S-CURVE		

5. PENUTUP

REFERENSI

LAMPIRAN

DOKUMENTASI PROSES MANUFAKTUR DESAIN PERTAMA

WORK-BREAKDOWN STRUCTURE (WBS)

HASIL DESAIN PERTAMA MENGGUNAKAN CAD

HASIL DESAIN KEDUA MENGGUNAKAN CAD

BLUEPRINT DESAIN KEDUA

file laporan : Media:https://drive.google.com/file/d/1_AQWS1jC9FnNlBbMkO9vWyNmG_gziZUS/view?usp=sharing

revisi 1 : Media: https://drive.google.com/file/d/1T6eAp0Tph5ai1P05nQFjlWLZRE_n3gcJ/view?usp=sharing

revisi 2 : File:Https://drive.google.com/file/d/1M1ZLWrYIclqJVmpBS9H8ufQZnNagWaP9/view?usp=sharing

revisi 3 : File:Https://drive.google.com/file/d/1VBbn-N1KZB8jxRPLiK8i5Kym45NW1CcF/view?usp=sharing

REVISI 4 (FINAL) : File:Https://drive.google.com/file/d/1p9mVYY4exkA4-1IuooF-FoHFJM5NXiK9/view?usp=sharing

File blueprint : File:Https://drive.google.com/file/d/12N5b1hmhY4qyLUqE4mVCBXW5TaAV0Sqb/view?usp=sharing