Available online at JKTM Website :
http://journal.
id/index.
php/jktm/index JURNAL KAJIAN TEKNIK MESIN Vol.
8 No.
PENDAHULUAN
Perkembangan dan kemajuan dibidang ilmu pengetahuan dan teknologi yang terjadi di era modern seperti saat ini memang berlangsung begitu sagat pesat dan membawa dampak yang besar terhadap hidup umat manusia di muka bumi ini.
Namun demikian di sisi lain ketergantungan umat manusia terhadap listrik dari waktu ke waktu semakin besar seperti saat ini di mana pada saat ini hampir diseluruh aspek kehidupan manusia meningkat nya kebutuhan energi listrik semakin hari semakin besar dan membuat energi listrik seolah-olah sudah merupakan kebutuhan pokok yang tidak mungkin di Mengingat betapa pentingnya listrik sebagai penunjang kelangsungan hidup dan menyangut hajat hidup keinginan orang banyak, maka di Indonesia sesuai dengan UUD 1945, masalah listrik sepenuhnya pengelolaannya dikuasai oleh Negara, dan dalam pelaksanaannya dilakukan oleh suatu Badan Usaha Milik Negara (BUMN) yang disebut Perusahaan Milik Negara (PLN).
Kebutuhan energi listrik di tengah masyarakat Indonesia pada masa saat ini sangatlah besar jumlahnya.
PLN sendiri sebagai pihak yang paling bertanggung jawab terhadap penyuplaian listrik di negri ini masih sangat kewalahan untuk masyarakat Indonesia.
Hal ini di karenakan wilayah Indonesia sangat luas, jumlah penduduk sangat banyak, dan sumber energi penggerak pembangkit listrik yang berasal dari bahan fosil sangat terbatas.
Melihat dari realita ini harusnya masyarakat sadar dan bisa berfikir kreatif dalam memenuhi kebutuhan listrik mereka.
Apabila melihat kondisi gografis Indonesia yang sungguh kaya akan sumber energinya yang dapat di jadikan sumber pembangkit listrik dari alam, antara lain sinar matahari yang berlimpah, panas bumi yang belum tereksploitasi, dan aliran arus sungai yang besar tersebar hampir di seluruh plosok Dari pembangkit listrik dapat di bedakan menjadi dua macam turbin yaitu turbin impuls dan turbin reaksi.
Hanya saja untuk mengunakan kedua macam teknologi pembangkit listrik ini memerlukan dasar efektivitas, selain itu kondisi alam dimana pembangkit listrik akan di tempatkan.
Misalkan, pertimbangan seperti sumber pembangkit pembangkit listrik.
Secara umum bahwa turbin reaksi lebih mempunyai kisaran output daya yang lebih besar di bandingkan dengan Turbin Impuls.
Namun, pada tekanan yang sangat kecil beberapa ke unggulan ada dari Turbin Impuls.
Bentuk dari Turbin Impuls yang sangat baik dari segi kinerja dan efisiensi adalah turbin De Laval.
Turbin De Laval yaitu merupakan dari salah satu jenis dari turbin impuls yang memanfaatkan energi potensial dan mengubah nya ke energi Turbin De Laval pertamakali di ciptakan oleh Carl G.
De Laval pada tahun 1888 turbin De Laval ini baling-baling berbentuk seperti mangkok/cangkuk maka di sebut dengan Turbin Impuls karena memanfaatkan daya dorong dari sumber energi, dan adalah salah satu ke unikan De Laval di bandingkan dengan turbin Cara menggerakan turbin De Laval melainkan dengan uap yang di hasilkan panas air dalam boiler.
Sedangkan sumber pembakaran bisa berasal dari beberapa sumber, seperti batu bara, panas bumi, gas alam, biogas, kayu bakar, termasuk sampah-sampah yang di bakar.
Hal ini yang menginspirasi untuk mengkaji tentang efisiensi turbin impuls dengan tenaga uap agar dapat di manfaatkan secara optimal dan maksimal untuk menghasilkan energi listrik yang di butuhkan masyarakat dan sekaligus mendorong kebutuhan listrik pada masyarakat terutama di daerah pedesaan yang jauh dari jangkauan jaringan aliran listrik dari PLN.
STUDI LITERATUR
Pengertian turbin uap Turbin uap merupakan suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial menjadi energi kinetik dan selanjutnya di ubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin, langsung atau dengan bantuan roda mekanismeyang akan di gerakkan.
Tergantung pada jenis mekanisme yang di gunakan, turbin uap dapat di gunakan pada berbagai bidang seperti pada bidang industri, untuk pembangkit tenaga listrik dan transportasi.
Pada proses perubahan mekanisnya yaitu dalam bentuk putaran poros dilakukan dengan berbagai cara.
Pada dasarnya turbin uap terbagi menjadi dua bagian utama, yaitu stator dan rotor yang merupakan komponen utama pada turbin kemudian di tambah komponen lainnya yang meliputi pendukung sebagai bantalan, kopling dan sistem bantu lainnya agar kerja turbin dapat bekerja dengan Sebuah turbin uap memanfatkan energi kinetik dari fluida kerjanya yang bertambah akibat penambahan energi Turbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial menjadi energi kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya di ubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros Poros turbin ini langsung atau dengan bantuan elemen lain, dihubungkan dengan mekanisme yang digerakkan turbin uap dapat di gunakan pada berbagai bidang industri, seperti untuk pembangkit listrik besar daripada saat masuk ke dalam nosel.
Uap yang memancar keluar dari nosel diarahkan ke sudu-sudu turbin yang berbentuk lengkungan dan di pasang di sekeliling roda turbin.
Uap yang mengalir antara celah-celah sudu turbin itu di belokan ke arah mengikuti lengkungan dari sudu turbin.
Perubahan kecepatan uap ini menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar roda dan poros turbin.
Prinsip Kerja Turbin Uap Secara singkat prinsip kerja turbin uap sebagai berikut:
o Uap masuk ke dalam turbin melalui Di dalam nosel energi panas dari uap dirubah menjadi energi kinetis dan uap mengalami pengembangan.
Tekanan uap pada saat keluar nosel lebih besar daripada saat masuk ke dalam nosel, akan tetapi sebaliknya kecepatan uap keluar nosel lebih besar daripada saat masuk ke dalam Uap yang memancar keluar dari nosel diarahkan ke sudu-sudu turbin yang berbentuk lengkungan dan di pasang di sekeliling roda turbin.
Uap yang mengalir antara celah-celah sudu turbin itu di belokan ke arah mengikuti lengkungan dari sudu turbin.
Perubahan kecepatan uap ini menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar roda dan poros turbin.
o Jika kecepatan saat meninggalkan sudu turbin berarti hanya sebagian yang energi kinetis dari uap yang di ambil oleh sudu-sudu turbin yang berjalan.
Supaya energi kinetis yang tersisa saat meninggalkan sudu turbin dimanfaatkan maka pada turbin dipasang lebih dari satu baris sudu gerak.
o Sebelum memasuki sudu gerak baris kedua sudu gerak.
Maka diantara baris pertama dan baris kedua sudu gerak di pasang satu baris sudu tetap .
uide blad.
yang di gunakan untuk mengubah arah kecepatan uap, supaya uap dapat masuk ke baris kedua sudu gerak dengan arah yang tepat.
o Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat sekecil mungkin, agar energi kinetis yang tersedia dapat di manfaatkan sebanyak mungkin.
Dengan demikian efisiensi turbin menjadi lebih tinggi karena kehilangan energi relatif kecil.
Generator DC Pada umumnya generator DC dibuat dengan menggunakan magnet permanent dengan 4-kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis, serta bagian Generator DC terdiri dua bagian, yaitu bagian mesin DC yang diam, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang Bagian stator terdiri dari: ranka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal box.
Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor.
Dasar teori yang mendasari terbentuknya GGL induksi pada generator ialah percobaan Faraday.
Percobaan Faraday kumparan akan dibangkitkan GGL Induksi apabila jumlah garis gaya yang di liputi oleh kumparan berubah-ubah.
LPG
LPG adalah sebuah singkatan dari Liquidfied Petroleum Gas.
LPG dapat di gunakan sebagai bahan bakar buat sebuah LPG mengandung bahan karbon dan hydrogen tergantung struktur molekul, karena LPG dapat di bagi menjadi dua jenis yaitu Propana dan butana, kedua hiidrokarbon yang banyak di gunakan padabahan bakar di rumah, industri dan seluruh dunia.
LPG dapat di simpan dalam kadar cairan karena itu mudah untuk bisa di gunakan dalamsebuah Perbedaan antara propana dan butana adalah titik didihnya yang di mana propana mempunyai titik didih -42EE dan butana 0 EE, dalam arti propana sangat mudah terbakar dalam kondisi apapun di bandingkan dengan butana di mana dalam kondisi dingin tidak akan bisa terbakar.
Satu membangkitkan 20286,6 KJ energi.
Boiler Boiler dirancang untuk menghasilkan uap sebagai media penggerak turbin boiler bisa menampung air yang cukup banyak untuk bisa menghasilkan uap dengan tekanan dan suhu yang tinggi.
Manometer di pasang pada boiler untuk bisa mengukur tekanan yang ada dan termometer untuk mengukur Charger Controler Charger controller adalah suatu komponen yang berfungsi sebagai pengatur pengisian arus listrik searah (DC) dari generator ke batrai yang bisa di sebut dengan proses Dan pengaturan penyaluran arus listrik dari baterai dialirkan ke beban disebut dengan proses discharge.
Fungsi utama dari charger contriller adalah untuk membatasi agar tidak terjadinya over voltage pada penyimpanan baterai, dengan cara membatasi pengisian daya saat batrai dalamkondisi penuh, dan menjaga baterai dari pengosongan berlebih .
ver discharg.
hubungan baterai dengan beban pada saat keadaan baterai sudah menjangkau keadaan low state of charge (I Gusti Ngurah Agung Mahardika.
I Wayan, and I Wayan Rinas, 2.
Inverter Iverter adalah sebuah komponen perubahan arus listrik yang bisa mengubah listrik tegangan DC menjadi listrik tegangan AC dengan nilai frekuensi bisa dirubah.
Sumber teganga input inverter berupa baterai.
PV, akumulator .
dengan sistem penyaklaran dari komponen semikonduktor yang sudah ada pada rangkaian inverter (Mundus.
Hie Khwee, and Hiendro 2.
, invertermemiliki spesifikasi dengan nilai tegangan AC 220 volt atau 120 volt dan memiliki frequensi output 50 Hz ataupun 60 Hz (Khairul Azmi.
Ira Devi Sara, and syahrizal,2.
Pengukuran Bahan Bakar Pengukuran ini di maksud untuk mengetahui besar energi LPG .
karena LPG sangat mudah untuk di dapatkan di pasaran mana saja dan mudah untuk proses pembakaran, hal ini berkaitan dengan kalor.
Dari hasil penelitian bahwa LPG memiliki kandungan gas yang tinggi yaitu 1 kilogram LPG terdapat energy besar 20286,6 KJ untuk mendapatkan estimasi perbandingan maka gas LPG yang di pakai adalah 3kg, dengan arti 20286,6 KJ x 3 =60,859,8 KJ.
Percobaan di lakukan TAHAPAN PENELITIAN Dalam melakukan penelitian ini, pemulis penelitian yang di gambarkan seperti pada diagram flow chart berikut gambar Alur Penelitian Gambar 1.
Alur Penelitian METODE PERANCANGAN Dalam metode perancagan ini akan dilakukan pengumpulan data dan iformasi serta melakukan eksperimen dan rekayasa dari alat yang sudah dibuat.
bermula dari spesifikasi alat dan bahan yang akan digunakan dalam perancangan Dengan caraalternatif yang baik serta membuktikan bahwa rancangan ini dapat berjalan seefisien mungkin dan dengan biaya yang relatif lebih terjangkau.
Diagram Alir Penelitian Gambar 2.
Diagram Alir Pengujian Keterangan :
Membuat alat turbin impuls ini sesuai langkah-langkah sebagai berikut :
Studi Literatur Rancan bangun turbin impuls yang mengikuti beberapa jurnal yan gada Perancangan Desain alat:
Gambar 8.
Tiang besi Baut Panjang Gambar 9.
Baut panjang Mur dan baut Gambar 10.
Mur dan baut Generator dc Gambar 3.
Desain 3D Turbin Ipuls De Laval dengan Boiler Persiapan Alat dan Bahan Berdasarkan bahan-bahan yang di gunakan dalam pembuatan komponen turbin impuls de laval:
Pelek Sepeda Gambar 4.
Pelek sepeda Gambar 11.
Generator dc Kabel Gambar 12.
Aki / baterai Puley Gear Gambar 13.
Aki / baterai Charger controller Gambar 5.
Puley gear Gambar 14.
Charger controller Rantai Sepeda Gambar 6.
Rantai sepeda Pipa Besi Inverter Inverter Gambar 7.
Pipa besi Tiang Besi b.
Berdasarkan bahan-bahan yang di Eaya = panas gunakan dalam pembuatan komponen Qin = kalor masuk rumus daya Tabung gas LPG 12 kg cos ycaycuyc OI a.
W = watt Gambar 16.
Tabung gas lpg 12kg Pipa tahan panas = Tegangan .
= Arus
perhitungan efisiensi
(U) =
Gambar 17.
Pipa tahan panas Manometer Gambar 18.
Keran tahan panas Gambar 19.
keran tahan panas Kompor mawar x 100 %.
PEMBUATAN ALAT
Alat di buat dalam kurun waktu kurang lebih 7 hari.
a ycEycuycyc ycEycnycu Hasil akhir turbin de laval Gambar 22.
Hasil akhir turbin de laval a Hasil akhir Boiler Gambar 20.
Kompor mawar Tabung LPG 3 kg Gambar 21.
Tabung lpg 3kg Perhitugan yang di gunakan:
energi kalor yang di masukan (Qi.
Qin = AyaycEya x Eaya.
A = massa aliran / laju alir Gambar 23.
Hasil akhir boiler
PENGUJIAN ALAT
Pengujian daya,kecepatan dan dengan kecepan maksimum G.
KESIMPULAN DAN SARAN
Energi kalor yang di masukan (Qi.
Qin = AyaycEya x Eaya Kesimpulan Keterangan:
A = massa aliran / laju alir Eaya = panas Berdasarkan Kecepatan putar turbin De Laval Qin = kalor masuk maksimum tanpa generator adalah AyaycEya = 0,013 kg / j 5050 rpm.
Eaya = 20286,6 kj / kg Ketika turbin De Laval terkopel Qin = AyaycEya x Eaya oleh generator dan diberi tekanan 5 Qin = 0,013 kg / jam x 20286,6 kj / kg = 263,726 kj / jam = 263,726 60 :60 De Laval ketika terkopel dengan generator pada tekanan 5 bar dapat W = V.
I x cos ycaycuyc OI menghasilkan daya maksimum .
W = 5,5 x 4,40 x cos ycaycuyc 0, 85 W = 24,2 x cos ycaycuyc 0, 85 yang dibuat adalah 33.
Perhitungan efisiensi Saran x 100% Saran yang dapat saya sampaikan untuk pengembangan kedepannya adalah seperti berikut:
Rancangan turbin De Laval harus U = 33.
HASIL
Jadi efisiensi pembangkit listrik uap
U = 33,03 %
Nilai efisiensi pembangkit listrik tenaga uap menggunkan turbin = 24,197 Watt 24,197 yc 73,25 yc Kecepatan putar maksimum turbin Rumus daya 5 Volt.
j /s = 73,25 watt terutama dengan tidak perantara kopel antara turbin dan lebih baiknya generator terkopel langsung melalui rotor dengan turbin De Laval.
Bahan boiler harus dirubah untuk .
AuPerancangan Turbin Uap Untuk PLTGU Dengan Daya Generator Listrik 80 MW Dan Putaran Turbin 3000 RPMAy.
Universitas Sumatra Utara.
Medan, .
BM.
Subakty.
AuMesin dan Turbin UapAy.
Mutiarasolo.
Surakarta, 1985.
menyerap panas dan bisa tahan tekanan tinggi.
Buat penelitian kedepan untuk bisa membuat sistem Rankine atau close loop sistem untuk bisa menjadi .
Junan Mutamadra.
AuPemanfaatan Mesin Sterling Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa.
Universitas Islam Indonesia.
Yogyakarta, 2016.
Susilowati.
Sri Endah, and Didit Sumardiyanto.
"Penerapan Marine Growth Prevention System pembangkit listrik yang sempurna dengan efisiensi yang tinggi dan dapat mengurangi rugi-rugi seperti (MGPS) Pada Pengoperasian Kapal Untuk Menghambat Laju Korosi.
" Jurnal Teknologi 10.
: 95-102.
menambahkan sebuah kondensor agar uap air yang di keluarkan dapat kembali ke dalam boiler dan berubah menjadi air kembali.
DAFTAR PUSTAKA