Rancangan sipil PLTMH

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit ListrikMikro Hidro Bab 5

Bab 5 DISAIN UNTUK KONSTRUKSI SIPIL Hambatan utama dari pembangunan pembangkit listrik skala kecil adalah biaya pembangunan yang cukup tinggi. Pada bab ini, elemen teknologi dijelaskan dengan asumsi yang dibutuhkan untuk mengurangi biaya konstruksi sipil (tidak ada penjelasan yang diberikan untuk itu yang sama penggunaannya untuk mendisain sebuah pembangkit listrik tenaga air yang biasa). 5.1 Dam intake 5.1.1 Tipe-tipe dasar dasar dam intake

Terdapat beberapa jenis tipe dasar dam intake seperti yang disebutkan dibawah ini. (1) (1) (2) (2) (3) (4) (4) (5) (5) (6) (6) (7) (8) (8) (9) (10)

Dan Dan beto beton n grav gravit itii Dam Dam bet beton on meng mengap apun ung g Dam ta tanah Dam uruga rugan n bat batu u Dam Dam pasa pasang ngan an batu batu basa basah h Dam Dam batu batu bron bronjo jong ng Dam batu batu bron bronjon jong g diper diperkua kuatt beto beton n Dam ran rantin ting kay kayu u Dam kayu Dam bingkai bingkai kayu kayu dengan kerikil kerikil

Dari jenis-jenis diatas, secara mendasar dam urugan batu fleksibel dan dam batu bronjong, dll. adalah terkenal digunakan di negara-negara Asia Tenggara karena beberapa keuntungan seperti (i) tidak terlalu dipengaruhi oleh kondisi dari tanah dasarnya dan (ii) relatif mudah diperbaiki jika mengalami mengalami kerusakan. Bagaimanapun, mereka dapat ditembus oleh banjir karena itu struktur dan penggunaannya harus didahului dengan pengujian yang hati-hati dari konstruksi yang penting seperti struktur sipil dan kondisi dari arus bawah.

- 5-1 -


Table 5.1.1

Tipe

Tipe dasar dam intake untuk pembangkit listrik tenaga air skala kecil dan kondisi aplikasinya Garis Besar Gambar Kondisi aplikasinya

Dam Beton graviti

Beton digunakan untuk mengkonstruksi bangunan secara keseluruhan.

Fondasi: pada prinsipnya, lapisan batu Kondisi sungai : tidak dipengaruhi oleh kemiringan, keluaran air atau tingkat beban sedimen Kondisi intake : penampilan yang baik, intake efisien

Dam beton mengapung

Bagian infiltrasi yang diperpanjang dari fondasinya dengan diputus, dll. Untuk menyempurnakan penampilannya.

Fondasinya

Dam tanah

Tanah (earth) earth) digunakan untuk bahan utama dan penggunaan dari batu gosong dan dinding utama tergantung dari kondisi jika diperlukan

Fondasi

: bervariasi dari tanah (earth (earth)) sampai lapisan batu Kondisi sungai : aliran yang tidak deras dan mudah diatasi bila terjadi banjir Kondisi intake : efisiensi intake yang baik dikarenakan penampilan yang baik jika dikerjakan dengan hati –hati

Dam urugan batu

Kerikil digunakan sebagai bahan utama dari bangunannya. Penggunaan dari dinding utama tergantung dari kondisi jika diperlukan

Fondasi

: pada prinsipnya, kerikil Kondisi sungai : tidak dipengaruhi oleh kemiringan, keluaran air atau tingkat beban sedimen Kondisi intake : penampilan yang baik, intake efisien

Kondisi sungai

: berbagai jenis tanah (earth) earth) sampai lapisan batu : sungai dimana dam tanah dapat hanyut jika menggunakan keluaran air yang normal

Kondisi intake : keterbatasan penggunaan sungai karena efisiensi intake yang rendah

- 5-2 -


Dam pasangan batu basah

Pengisian ruang dengan kerikil dan semen,dll.

: berbagai jenis tanah (earth (earth)) sampai lapisan batu Kondisi sungai : tidak dipengaruhi oleh kemiringan, keluaran air atau tingkat beban sedimen Kondisi intake : penampilan yang baik dan intake yang efisien

Dam batu bronjong

Batu belah dibungkus dengan jarring logam untuk menyempurnakan kesatuannya.

Fondasi

Dam batu bronjong diperkuat beton

Penguatan permukaan batu bronjong dengan beton.

Dam ranting kayu

Dam sederhana dengan menggunakan ranting pohon lokal.

- 5-3 -

Fondasi

: berbagai jenis tanah (earth (earth)) sampai lapisan batu Kondisi tanah : sungai dimana dam urugan batu bisa hanyut dengan menggunakan keluaran air yang normal Kondisi intake : keterbatasan penggunaan sungai karena efisiensi intake yang rendah Fondasi : berbagai jenis tanah sampai lapisan batu Kondisi sungai : sungai dimana jaring logam dapat mengalami kerusakan jika aliran sungai terlalu deras Kondisi intake : dapat d apat diterapkan jika efisiensi intake yang tinggi diperlukan Fondasi

: berbagai jenis tanah (earth (earth)) sampai lapisan kerikil. Kondisi sungai sungai : pengikisan terjadi jika terdapat banjir. Kondisi intake : pada bagian dengan volume intake yang rendah atau intake dari aliran ( stream) stream) sampai suplemen untuk sungai di musim kemarau


Dam kayu

Dam dengan menggunakan kayu.

Fondasi

Kondisi sungai

Kondisi intake

Dam bingkai kayu dengan kerikil

Didalam frame kayu diisi dengan kerikil untuk meningkatkan stabilitasnya.

Fondasi

Kondisi sungai

Kondisi intake

: berbagai jenis tanah (earth (earth)) sampai lapisan batu. : aliran yang tidak deras dengan pergerakan sedimen yang rendah. : suatu tingkat dari efisiensi intake dalam keadaan yang aman jika permukaannya dilapisi, dll. : berbagai jenis tanah (earth (earth)) sampai lapisan batu. : sungai dimana dam urugan kerikil dapat hanyut jika menggunakan debit air yang normal : keterbatasan penggunaan bagian air sungai karena efisiensi intake yang rendah

5.1.2 Memutuskan ketinggian dam

Seperti volume dam adalah proposional ke persegi dari tingginya, adalah penting untuk memutuskan ketinggian dam dalam hal meminimalkan kondisi-kondisi berikut kedalam pertimbangan. (1) Kondisi yang membatasi ketinggian saluran Untuk menentukan ketinggian dam, adalah perlu untuk mempertimbangkan kondisi topografi dan geologi dari rute saluran yang akan digunakan sebagai tambahan bahan pertimbangan pada lokasi konstruksi konstruksi dam. Pemeriksaan yang teliti terutama dibutuhkan pada sebuah lokasi dimana perhitungan biaya konstruksi saluran air memiliki proporsi yang besar dari total biaya konstruksi. Ketinggian dam pada lokasi lokasi dimana saluran air dikonstruksi dikonstruksi di bawah jalan yang sudah ada, seringkali ditentukan dengan referensi pada ketinggian jalan yang bersangkutan.

- 5-4 -


(2) Kemungkinan kenaikan dasar sungai dibagian hilir Ketinggian dam untuk pembangkit listrik skala kecil pada umumnya rendah, ada perhatian bahwa fungsi normalnya dapat terganggu oleh naiknya dasar sungai di bagian hilir. Oleh karena itu, kenaikan dasar sungai di masa depan harus diperkirakan untuk memutuskan ketinggian dari dam jika lokasi yang direncanakan terdapat pada kasus kasus berikut ini. 1) Kemiringan Kemiringan sungai sungai yang yang tidak terlalu terlalu curam curam dengan dengan tingkat tingkat perubahan perubahan / pergerakan sedimen yang cukup tinggi 2) Keberadaan Keberadaan check dam dam yang tidak terisi terisi penuh, penuh, dll. di bagian bagian hilir hilir dari dam intake yang direncanakan. 3) Keberadaan dari lokasi yang rusak di bagian hilir yang cenderung akan berlanjut mengalami kerusakan di kemudian hari. 4) Keberadaan Keberadaan bagian bagian sempit sempit di daerah hilir hilir yang akan akan menghalangi menghalangi jalannya jalannya aliran aliran sedimen dan/atau sampah kayu. (3) Kondisi untuk memindahkan sedimen dari depan dam dan bak pengendap dengan metode intake (intake tyrolean dan intake sisi) Dibawah keadaan normal, ketinggian dari dam harus direncanakan untuk melebihkan nilai perhitungan dengan metode berikut untuk memastikan kemudahan dalam memindahkan sedimen dari depan dam dan bak pengendap. 1) Intake ake si sisi Pada kasus intake sisi, kasus berikut (a) atau (b), yang mana saja lebih tinggi, diadopsi. a.

Tinggi dam (D1) ditentukan dalam hubungan dengan elevasi dasar dari pintu pemeriksaan dari dam intake D1 = d1 + h

b. Tinggi dam (D2) ditentukan dengan kemiringan dasar dari bak pengendap D2 = d2 + h + L (i c – ir ) Dimana, d1 : Tinggi dari dasar pintu pemeriksaan ke dasar dari pintu pemasukan air (biasanya 0.5 – 1.0 m) d2 : Perbedaan antara dasar dari pintu pemeriksaan dari bak pengendap pengendap dasar sungai pada lokasi yang sama (biasanya sekitar 0.5 m) hi : Kedalam air dari pintu pemasukan pemasukan air (biasanya ditentukan untuk untuk membuat kecepatan aliran masuk mendekati 0.5 – 1.0 m/det) L : Panjang Panjang bak pengend pengendap ap (Lihat (Lihat Bab 5-5.3 5-5.3 dan Gambar Gambar 5.3.1) 5.3.1) ic : Kemiringan dari dasar bak pengendap (biasanya sekitar 1/20 – 1/30) ir : Kemiringan Kemiringan sungai sungai sekarang. sekarang.

- 5-5 -


Inlet

L

hi ic

d1

ir d2

Gambar 5.1.1 Potongan dari intake sisi dan dam

2) Inta Intake ke tyro tyrole lean an Intake tyrolean dimana air diambil dari asumsi dasar bahwa didepan dam diisi dengan sedimen dan oleh karena itu, ketinggian dam ditentukan dengan kasus D 2 untuk intake sisi. D2 = d2 + hi + L (ic – ir ) Inlet

D2

L

hi ic ir

d2

Gambar.5.1.2 Potongan dari intake tyrolean dan dam

(4) Pengaruh pada pembangkitan daya daya listrik Pada sebuah lokasi dimana penggunaan ketinggian kecil atau dimana dirancang untuk mengamankan ketinggian dengan sebuah dam, ketinggian dam secara signifikan mempengaruhi tingkat pembangkitan energi listrik. Berdasarkan hal tersebut, adalah perlu untuk menentukan ketinggian dam pada lokasi seperti itu dengan membandingkan perubahan yang diharapkan dari kedua biaya konstruksi dan pembangkitan energi listrik karena perbedaan dari ketinggian dam.

- 5-6 -


(5) Pengaruh dari air di bagian belakang Ketika jalan, tanah pemukiman, pertanian dan jembatan, dll. ada di area yang elevasinya lebih rendah di bagian hulu dari sebuah lokasi dam intake yang direncanakan, adalah perlu untuk menentukan ketinggian dam untuk mencegah banjir karena air di bagian belakang. Terutama sekali pada sebuah lokasi dengan ketinggian dam tinggi, tingkat pengaruh pada penampakan diatas harus diperiksa dengan menghitung air di bagian belakang atau metode lainnya.

5.2 Intake 5.2.1 Metode Intake

Terlepas dari metode intake sisi yang biasa, ada beberapa jenis metode intake sederhana dimana bertujuan pada pengurangan ketinggian dan menghilangkan pintu intake (dalam hal ini mengacu pada seperti metode intake tyrolean) untuk sebuah pembangkit listrik tenaga air. Dua jenis contoh ditulis dibawah. • •

Tipe Saringan Tipe Tanpa Saringan

Detail dari dua tipe ini ada pada Tabel 5.2.1.

- 5-7 -


5.2.2 Poin-poin penting penting untuk mendisain intake

Untuk desain intake pada pembangkit tenaga air skala kecil, diperlukan pemeriksaan teliti untuk melihat kemungkinan penghilangan pintu intake dan lainnya agar diperoleh pengurangan biaya. Dalam kasus pembangkit listrik tenaga air skala kecil, saluran air cenderung merupakan sebuah saluran terbuka, saluran tertutup atau pipa yang tertutup. Jika jenis saluran ini digunakan, adalah penting untuk menghindari volume aliran air yang cenderung melebihi desain volume intake agar tidak terjadi kerusakan pada salurannya. Sementara itu , kontrol pintu otomatis untuk pembangkit listrik tenaga air skala kecil dapat menyebabkan biaya meningkat, sehingga dipilih kontrol manual, pada kasus fasilitas intake untuk pembangkit tenaga air skala kecil yang dibangun di daerah pegunungan terisolir, sehingga banjir sulit untuk mencapainya. Beberapa metode ini dianjurkan untuk mengontrol mengontrol aliran pada saat banjir tanpa menggunakan menggunakan pintu, dll. dll. (1) Prinsip Metode ini cenderung merupakan bagian dari dari desain intake yang menjadi lubang bila terjadi kenaikan air sungai yang disebabkan oleh banjir. Metode ini pada umumnya digunakan untuk intake tyrolean atau untuk pembangkit listrik tenaga air skala kecil di Indonesia. Volume aliran masuk dihitung dengan menggunakan formula berikut ini. Level air banjir

bi Ｂs

dh hi

Ai Level air spillway

ｈｓ

dh

Level air normal

hi

Qf = Ai x Cv x Ca x (2g x H )

0.5

Dimana, Qf : Volume aliran masuk masuk pada lubang dibawah permukaan air (m3/s) Ai : Daerah Daerah intake intake (m2) Ai=bi × (dh + hi) dh=0.10～0.15m Cv : Koefis Koefisien ien velo velosit sitas as : Cv = 1/(1 1/(1 + f) f : Koefis Koefisien ien dari dari aliran aliran yang yang berk berkura urang ng (lihat (lihat gamb gambar ar berik berikutn utnya) ya) Bsp, hsp: Mengacu pada Bab 5-5.3 Bak pengendap

- 5-9 -

H


Angularity

Haunch

Rounded

f = f = 0.5

f = f = 0.25

f = 0.1 (round) - 0.2 (orthogon)

Bellmouth

f = f = 0.05 – 0.01

Protruding

f = f = 0.1

θ

f = f = 0.5 + 0.3 cosθ + 0.2 cos2θ

Gambar.5.2.1 Koefisien dari aliran yang berkurang pada pada berbagai bentuk pemasukan. Ca : Koefisien Koefisien kontraksi kontraksi (mendek (mendekati ati 0.6; lihat lihat formula formula berikut) berikut) Ca = 0.582 +

0.0418 1.1 + d/D

(formula Merriman’s)

dimana, D, d: perbandingan antara aliran atas dan aliran bawah dari aliran kontraksi ketika, d << D, Ca = 0.582 H: tingkat perbedaan aliran atas dan aliran bawah pada lubang (m)

(2) Garis besar dari peralatan Hal–hal penting untuk disain adalah sebagai berikut. 1) Adalah perlu perlu bagi bagi intake mempun mempunyai yai keran penutu penutup p dari pada sebuah sebuah keran keran terbuka sehingga akan menjadi sebuah tekanan intake ketika terjadi kenaikan level air sungai. 2) Intake harus harus diletakka diletakkan n pada sudut sudut yang yang tepat ke arah arah aliran sungai sungai yang yang memungkinkan sehingga ketinggian dari pendekatan kecepatan aliran air pada saat banjir diminimalkan. 3) Pada saat banjir banjir dimana dimana debit debit air melebihi melebihi desain desain volume volume intake, intake, maka kapasitas kapasitas saluran pelimpah pada bak pengendap atau titik permulaan dari saluran air haruslah cukup besar.

- 5-10 -


5.3 Bak pengendap

Bak pengendap tidak hanya mempunyai struktur yang hanya mampu untuk menempatkan dan memindahkan sedimen yang ukurannya lebih besar dari ukuran minimum yang dapat merusak turbin, dll. tetapi juga suatu saluran pelimpah untuk menjaga agar debit air yang berlebih tidak mengalir ke saluran air. Konfigurasi dasar dari bak pengendap diilustrasikan di bawah ini. Dam Intake

Spillway

Stoplog

Flush Flush ing gate

B

b

Headrace

1.0

Conduit section

2.0

Settling Settling section Widening section

5 1

～

0 1

m c 5 1 + p s h

Bsp

ｍｃ

Intake

Stoplog

hi

h0 hs

ic=1/20 ～1/30

Sediment Pit

Ｌｃ bi

Ｌｗ

Ｌｓ

Flush Flush ing gate

Ｌ

Gambar 5.3.1 Konfigurasi dasar dari bak pengendap pengendap [Referensi] Pada bagian membujur, kedalaman aliran sama : ho1=H*×0.1／(SLs)0.5 H* : lihat ke {Ref.5-1} SLs : kemiringan pada ujungakhir headrace ho2={(α×Qd2)/(g×B2)}1/3 α=1.1 Qd= Disain debit air (m3/s) g=9.8 B:Lebar Headrace (m) jika ho1
- 5-11 -


Setiap bagian dari bak pengendap mempunyai fungsi sebagai berikut. (1) Bagian penyalur Bagian penyalur menghubungkan intake dengan bak pengendap. Ini diperlukan bahwa bagian penyalur harus membatasi panjangnya. (2) Bagian melebar: Ini mengatur aliran air dari saluran penyalur ke pencegah terjadinya kolam pusaran dan aliran turbulen dan mengurangi kecepatan aliran masuk ke bak pengendap untuk menentukan kecepatan sebelumnya. (3) Bagian pengendap: Fungsi dari bagian ini adalah untuk menempatkan sedimen diatas ukuran dan panjang tertentu (1) yang kemudian dihitung dengan menggunakan formula yang didasarkan pada hubungan antara kecepatan pengendapan, kecepatan aliran dalam bak pengendap dan kedalaman air. Panjang dari bak pengendap (Ls) biasanya ditentukan berdasarkan sebuah margin untuk menghitung dua kali panjang dengan menggunakan formulanya. l≥

V ×hs U

Ls = 2×l

dimana, l : Panjan Panjang g minim minimum um bak bak peng pengend endap ap (m) (m) hs : Kedalam Kedalam air bak bak pengen pengendap dap (m) ( -lihat -lihat Gambar Gambar 5.3.1) 5.3.1) U : kecep kecepatan atan margin marginal al pengen pengendap dapan an untuk endapan yang akan diendapkan (m/s) Umumnya sekitar 0.1 m/s untuk untuk target ukuran butiran sekitar 0.5 – 1 mm. V : Rata – rata rata kecepa kecepatan tan aliran aliran di di bak penge pengenda ndap p (m/s) (m/s) Pada umumnya sekitar 0.3 m/s tetapi ditoleransi sampai 0.6 m/s pada kasus dimana lebar bak pengendap dibatasi. V = Qd/(B×hs) Qd : desain debit (m3/s) B : lebar bak pengendap (m) (4) Tempat endapan: Area ini merupakan tempat penimbunan sedimen

- 5-12 -


(5) Spillway Spillway mengalirkan aliran masuk bagian bawah dimana mengalir dari intake. Ukuran dari spillway akan diputuskan dengan persamaan berikut.

Ｑｆ= C×Bsp×hsp1.5→hsp={Q f /(C×Bcp)}1/1.5 Dimana, Qf : volume aliran masuk dari lubang di bagian bawah (m3/s, lihat Bab 5-5.2.2 (1)) C : Koefisien =1.80 hsp: kedalaman air pada spillway (m, lihat Gambar 5.3.1) Bsp: lebar spillway (m, lihat Gambar 5.3.1)

5.4 Saluran Pembawa 5.4.1 Tipe dan Struktur Dasar Saluran

Karena secara umum jumlah air yang terangkut kecil, saluran pembawa untuk sebuah pembangkit listrik tenaga air secara mendasar mengadopsi struktur terbuka, seperti sebuah saluran terbuka atau sebuah saluran tertutup, dll. Sejumlah contoh dan struktur dasar mereka diberikan masing-masing dalam Tabel 5.4.1 dan Tabel 5.4.2.

- 5-13 -

o r 5 d i b a H B o r k i M k i r t s i L t i k g n a b m e P n a n u g n a b m e P k u t n u n a u d n a P

a y n r u t k u r t s n a s a h k e K

k i u h r ) t ) a a u a n a g l p l a t d g e a i t n d a n a a b b e p , r t a – k u h e e h m s a ) b r r s a o r t e b k i e p l e e a n u b d t l o u b p e j u n t i a t s e ( t a n t ( a u b n e r k h a r b e o n t r a a a l u r r n a p l u n b e r u e l e o s a n b s a u n a l t r a t j l ( b e a a e a n , n S b r g g s b a g a a r u , r b r r a n i r n g n a u u u n u u l g l s r y l l m a a a e a a a e a b a S J p k P k J l S t a y

l i c e k a l • • a k s r n i a a h a l g a a a a s y a n n i e s t m r k e u k P r i t s r n t n s a o i l d > h k g n a t a n r e i n u k g a m m g n n u g f h n t i u a t a n t a d l u n b e u e u e m e K K R M p < • • k u t n u a w a b m e p n a r u l a r s a b e p m i a t - G e p i T 1 . 4 . 5 l e b a T

•

•

n a g n e d

) m M a P d n R e n p F i r a r d o u g C t l a n V r s a e . y P l v a , g y u r n e c n u m p a b u x u g t o a a H u T ( B P t

•

•

i r – a d n u n a e d m i h d u e t s a n j a r t a i l a a k g y i n > n n t . a s n a l n t a i l h a a k d i a y l g , d i n n a n s g a u g a m n g n u m n a r i r e e e e K l T d P < • •

n a n i d a a d j r n h e u e t k a e j m p i d e g e s n m a a u y t l a o r v n a . t a a r y n a a n s r a u > m e a n d b u y a a n g m . – n y h n u n a u a t r a h n d a d n n u u l u n e a e a a a K P t R d s < • •

n a d u n a a j h n i i n s r e e m b n m e a p d t a k u . s a > w a a y r m n n e a r n h e a t a m l a , k a k y a n i s n a a t r i u b l r m l r u a e e S s p P < •

4 1 5 -

/

e p i T

• •

a k u b r e t n a r u l a S

p p u u t t u u t t r r e e t t n a r a u p l i a P s

-5- 14 -


Tabel 5.4.2 Struktur dasar saluran saluran untuk pembangkit pembangkit listrik tenaga air skala kecil kecil Tipe

Garis Besar Diagram

Saluran tanah sederhanan

Keuntungan dan Permasalahan < Keuntungan > Mudah dikonstruksi • • Murah Mudah diperbaiki • < Permasalahan > Mudah mengalami kerusakan pada • dindingnya • Tidak dapat diterapkan pada tanah yang tinggi tingkat permeabelnya (permeable = mudah ditembus air) Sulit untuk membersihkan timbunan • sedimennya. < Keuntungan > • Konstruksinya relatif mudah • Dapat dibangun dengan menggunakan bahan bahan - bahan lokal • Ketahanan tinggi terhadap gerusan • Relatif mudah diperbaiki

n=0.030

Saluran lajur (batu dan batu keras)

< Permasalahan > Tidak dapat diterapkan pada tanah yang tinggi tingkat permeabelnya (permeable = mudah ditembus air) < Keuntungan > • Dapat dibangun dengan menggunakan bahan bahan - bahan lokal • Ketahanan yang tinggi terhadap gerusan • Dapat diterapkan diterapkan pada tanah yang tinggi tingkat permeabelnya (permeable = mudah ditembus air)

n=0.025

Saluran pasangan batu basah

Plastered : n=0.015 Non Plastered : n=0.020

Saluran beton

< Permasalahan > • Lebih mahal daripada saluran tanah sederhana atau saluran pasangan batu kering (saluran lajur batu/batu keras). • Relatif banyak memerlukan tenaga kerja < Keuntungan > • Tingkat kebebasan yang cukup tinggi untuk desain potongan melintang. < Permasalahan > • Konstruksi sulit jika d iameter dalamnya kecil • Masa konstruksinya relatif lama

n=0.015

- 5-15 -


Saluran berpagar kayu

< Keuntungan> • Lebih murah bila dibandingkan dengan saluran dari beton. • Susunannya fleksible jika terjadi deformasi tanah kecil.

n=0.015

Saluran Box Culvert

< Permasalahan> • Penggunaan yang terbatas jika menggunakan fondasi tanah (earth (earth)) untuk cross - section • Kurang cocok untuk cross yang cukup besar. • Sulit untuk memastikan kerapatan air (water-tightness)yang water-tightness)yang sempurna. • Mudah rusak < Keuntungan > • Konstruksi yang mudah bila dibandingkan dengan pipa hume pada lereng curam dengan kemiringan potongan melintang • Periode konstruksi yang relatif singkat dapat diterapkan pada potongan melintang yang kecil, jika produk siap pakainya digunakan • Kaya dengan berbagai jenis variasi produk siap pakai.. < Permasalahan> • Beban yang berat • Biaya transportasi yang cukup tinggi, jika menggunakan produk siap pakai. • Periode konstruksi yang cukup lama, jika dibuat langsung langsung di daerah daerah yang bersangkutan. < Keuntungan > • Mudah dikonstruksi di daerah tidak terlalu curam • Periode konstruksinya relatif singkat • Ketahanan yang tinggi • Dapat diterapkan pada potongan melintang yang kecil • Memungkinkan untuk konstruksi yang tinggi dengan bentangan yang pendek

n=0.015

Saluran pipa hume

< Permasalahan > • Biaya transportasi yang cukup tinggi dan beban yang berat.

n=0.015

- 5-16 -


5.4.2 Menentukan Potongan Melintang dan Kemiringan ( slope) slope) Longitudinal

Ukuran potongan melintang dan kemiringan harus ditentukan supaya debit yang dibutuhkan turbin dapat dapat diarahkan secara ekonomis ke bak penenang. Pada umumnya umumnya ukuran potongan melintang berhubungan berhubungan erat dengan kemiringan. Kemiringan saluran pembawa harus dibuat sehalus mungkin untuk mengurangi kehilangan ketinggian (perbedaan antara level air pada intake dan bak penenang) tetapi hal ini akan menyebabkan kecepatan yang lebih rendah dan potongan melintang yang lebih besar. Selain itu kemiringan yang curam, akan menyebabkan kecepatan aliran yang tinggi dan bagian yang lebih kecil tetapi juga kehilangan ketinggian yang besar. Pada umumnya, pada kasus perencanaan pembangkit listrik tenaga air skala kecil, kemiringan salurannya ditentukan 1/500 – 1/1,500. Bagaimanapun pada kasus perencanaan mikro-hidro, kemiringannya menjadi 1/50 – 1/500, karena kemampuan yang rendah pada saat survei saluran dan pembangunan oleh kontraktor lokal. Bagian penampang melintang dari saluran pembawa ditentukan berdasarkan metode dibawah ini. (1) Metode perhitungan Qd= A ×R 2/3×SL 1/2 ／n Qd : disain debit untuk saluran pembawa (m3/s) A : luas dari potongan melintang (m2) R : R=A／P (m) P : panjang sisi-sisi basah (m) mengacu pada gambar berikut.

Permukaan air

: P

SL : Slope mendatar saluran pembawa (contoh SL= 1/100=0.01) n : koefisien kekasaran (lihat Tabel 5.4.2) Secara singkat, pada kasus potongan melintang empat persegipanjang, dengan lebar (B)=0.6m, kedalaman air (h)=0.5m, kemiringan longitudinal (SL)=1/200=0.005, koefisien kekasaran (n)=0.015. A= B×h = 0.6 × 0.5 = 0.30 m2 P= B + 2 × h = 0.6 + 2 × 0.5 =1.60 m R= A／P = 0.30／1.60 = 0.188 m

∴ Qd= A ×R 2/3×SL1/2 ／n = 0.30 ×1.60

×0.005 1/2 ／0.015 = 1.94 m 3/ｓ

2/3

- 5-17 -


(2) Metode sederhana Untuk menyederhanakan metode diatas, maka metode berikut ini digunakan untuk menentukan potongan melintang yang kemudian dijelaskan di [Referensi 5-1 Metode sederhana untuk menentukan potongan melintang] Referensi ini digunakan untuk menentukan potongan melintang pada dua bentuk berikut ini.

1.0 B=0.6 and 0.8m

B=0.6 and 0.8m

Potongan melintang empat persegipanjang

m=0.5

Potongan melintang trapesium

H* harus dihitung untuk setiap slope yang berbeda. Secara singkat, pada kasus potongan melintang trapesium, disain debit (Q)=0.5m3/det, lebar (B)=0.8m, kemiringan longitudinal (SLA,B,C,D)=1/100, 1/50, 1/100, 1/200 yang merupakan bagian paling halus dari saluran pembawa, koefisien kekasaran (n)=0.015. Kedalaman air (H*) mendekati 0.3 m di Referensi 5-1 gambar-4. Oleh karena itu kedalaman air yang sebenarnya (H) adalah H = H* × 0.1 ／(SL)0.5 HA,C = H* × 0.1 ／(SLA,C)0.5 = 0.3×0.1／(0.01) 0.5 = 0.3 HB = H* × 0.1 ／(SLB)0.5 = 0.3×0.1／(0.02) 0.5 = 0.21 HD = H* × 0.1 ／(SLD)0.5 = 0.3×0.1／(0.005) 0.5 = 0.42 Dan ketinggian dari bagian melintang dari Slope A,C adalah 0.60m(0.3+0.2 ～0.3), Ketinggian bagian melintang dari Slope B adalah 0.55m(0.21+0.2 ～0.3), Ketinggian dari bagian melintang dari Slope D adalah 0.75m(0.42+0.2 ～0.3). Slope A

Slope B

Slope C Slope D

SLA = 1/100 SLB = 1/50

SLC = 1/100

- 5-18 -

SLD = 1/200


5.5 Bak Penenang 5.5.1 Kapasitas bak penenang penenang

(1) Fungsi bak penenang Fungsi bak penenang secara kasar ada dua jenis. Mengontrol perbedaan debit dalam penstock dan sebuah saluran pembawa karena fluktuasi beban. Pemindahan sampah terakhir (tanah dan pasir, kayu yang mengapung, dll.) dalam air yang mengalir

•

•

(2) Definisi kapasitas bak penenang Kapasitas bak penenang didefinisikan sebagai kedalaman air dari h c ke h0 dari panjang bak penenang L seperti terlihat dalam Gambar 5.5.1.

Spillway

ｂ

Headrace

As

1.0 2.0

Ｌ

B-b

30～50cm

Screen

Bspw

Ht

dsc h0

0.5

SLe

hc

h>1.0×ｄ 1.0

30～50cm

1.0 20.0 0.5

h0=H*×0.1／（Sle） 2

H*：Refer to 'Reference 5-1' 2 1/3

hc=｛(α×Qd )／(ｇ×B )}

α=1.1 g=9.8

0.5

d=1.273×(Qd／Vopt） Vopt:Refer to 'Reference 5-2' Vsc=As×dsc=B×L×dsc≧10sec×Qd B,dsc:desided depend on site condition.

S=1～2×ｄ

Gambar 5.5.1 Gambar kapasitas bak penenang

- 5-19 -

d


Kapasitas bak penenang Vsc = As×dsc＝B×L×dsc dimana, As: area bak penenang B : lebar bak penenang L : panjang bak penenang dsc: kedalaman air dari kedalaman aliran yang sama dari sebuah saluran ketika menggunakan debit maksimum (h 0) menuju kedalaman kritis dari ujung tanggul untuk menjebak pasir dalam sebuah bak penenang (h c) [Referensi] Pada bagian membujur, kedalaman aliran yang s ama: ho=H*×0.1／(SLe)0.5 H* : merefer pada {Ref.5-1} SLe : slope dari akhir saluran dari saluran pembawa 2 kedalaman kritikal: hc={(α hc={(α )／(g×B2)}1/3 α: 1.1 g : 9.8

(3) Menentukan kapasitas sebuah bak penenang Kapasitas bak penenang harus dipertimbangkan dari metode kontrol beban dan metode debit seperti disebutkan dibawah ini: a. Pada kasus hanya beban yang dikontrol Pada kasus pengontrolan fluktuasi beban permintaan yang dipertimbangkan, pada umumnya pengarah dummy load diterapkan. Pengarah dummy load adalah gabungan dari pemanas – pendingin air atau pemanas – pendingin udara, perbedaan energi listrik yang dihasilkan melalui pembangkitan di rumah turbin dan beban aktual untuk menyerap panas. Kontrol debit tidak ditampilkan. ditampilkan. Kapasitas bak penenang harus diamankan hanya untuk menyerap getaran dari saluran pembawa dengan maksimum debit sekitar 10 kali sampai 20 kali dari maksimum debit (Qd). Suatu format frame dari pengontrolan beban dengan menggunakan menggunakan suatu pengarah dummy load ditunjukkan dalam gambar 5.5.2.

k i r t s i l a g a n e T

Generated power

Power demand

Dummy load consumption

Waktu

Gambar 5.5.2 Diagram aturan dari konsumsi load

- 5-20 -

r i a t i b e D


b. Dalam kasus beban dan debit yang sudah dikontrol Dalam kasus pengontrolan pengontrolan beban dan debit, digunakan untuk untuk kontrol beban suatu pengarah mekanik atau mekanik atau pengarah elektrik. Pengarah ini mempunyai fungsi untuk mengontrol operasi baling–baling menuju ke optimal debit ketika beban listriknya berubah. Pada umumnya pengarah mekanik tidak sensitif merespon perubahan beban, kapasitas bak penenang dalam kasus ini harus diamankan pada selang 120 kali sampai 180 kali dari Qd. Di sisi lain pengarah elektrik merespon perubahan beban dengan baik oleh karena itu kapasitas bak penenang di desain berada di sekitar 30 kali sampai 60 kali dari Qd dalam banyak kasus.

5.5.2 Hal-hal penting untuk disain bak penenang

Detail disain untuk bak penenang pembangkit listrik tenaga air skala kecil pada dasarnya sama seperti pembangkit listrik tenaga air skala medium dan hal–hal penting yang perlu didiskusikan adalah : (1) Meliputi kedalaman air dan ketinggian pemasangan dari inlet penstock Pada pembangkit listrik tenaga air skala kecil diameter pipa pesat pada umumnya kecil (biasanya 1.0 m atau kurang), penstock seharusnya cukup untuk mengamankan seluruh kedalaman air dimana sama atau lebih besar dari diameter di dalam pipa pesat. Bagaimanapun, pada kasus saluran dimana diameter didalam pipa pesat dan inklinasi pipa pesat besar seperti yang diilustrasikan dibawah ini, terjadinya aliran turbulensi sudah dijelaskan sebelumnya. Sedangkan seluruh kedalaman air diputuskan dengan menggunakan ilustrasi referensi di bawah ini dimana diameter di dalam penstock bertambah 1.0 m.

Sudut vertikal penstock

Berputar ketika Qmax

- 5-21 -


h = d2 dimana, h : kedalaman kedalaman air dari pusat pusat inlet ke ke level air paling paling rendah rendah dari bak penenan penenang g= seluruh kedalaman air (m) d : diameter diameter dalam dalam dari dari penst penstock ock (m) (m) •

Seluruh kedalaman air Seluruh kedalaman air pada inlet penstock harus diatas nilai berikut untuk mencegah terjadinya aliran turbulen. d ≤ 1.0 m → h ≥ 1.0 d d > 1.0 m

→

h ≥ d2

dimana h : kedalaman kedalaman air dari pusat pusat inlet inlet ke level air terendah terendah dari dari bak penenang penenang = seluruh kedalaman air (m) d : diameter diameter dalam dalam dari dari penst penstock ock (m) (m)

NWL LWL h d

30～50cm

1～2d

•

Ketinggian pemasangan penstock Terdapat banyak laporan kasus dengan pengoperasian yang tidak baik yang mengakibatkan aliran sedimen ke dalam pipa pesat, sehingga dapat merusak turbin dan peralatan yang yang lain. Oleh karena itu, dasar pemasukan pemasukan dari pipa pesat ditempatkan lebih tinggi dari dasar bak penenang (antara 30 – 50 cm).

(2) Ruang saringan yang sesuai untuk jenis turbin, dll. Ruang saringan (ukuran efektif mesh saringan) secara kasar ditentukan berdasarkan diameter katupnya tetapi tetap harus mempertimbangkan tipe dan dimensi dari turbin dan kuantitas sebagaimana kualitas dari kotoran/sampah yang mungkin melewatinya. Nilai referensi ukuran efektif jarak saringan dijelaskan di bawah ini.

- 5-22 -


Ukuran efektif mesh saingan (mm)

50

20

200

400

600

800

1000

Diameter katup(mm)

Ukuran efektif mesh saringan (referensi)

(3) Instalasi pipa lubang angin sebagai pelengkap pintu bak penenang Jika instalasi pintu instalasi pintu bak penenang penenang dilakukan untuk untuk pusat tenaga listrik, maka diperlukan instalasi pipa lubang angin di belakang pintu bak penenang untuk mencegah rusaknya saluran penstock. Dalam kasus ini, formula empiris dibawah ini digunakan untuk menentukan dimensi pipa lubang angin.

d = 0.0068 (

P2・L H2

)

0.273

dimana, d : diameter diameter dalam dalam dari pipa pipa lubang lubang angin angin (m) (m) P : nilai nilai output output dari turbin (kW) L : panjang panjang total pipa pipa lubang lubang angin angin (m) H : head head (m) (m) Sumber: Sarkaria, G.S., “Quick Design of Air Vents for Power Intakes”, Proc. A.S.C.E., Vol. 85, No. PO.6, Dec., 1959

(4) Spillway pada bak penenang Secara umum, spillway akan dipasang pada bak penenang supaya kelebihan kuantitas air dialirkan ke sungai dengan aman ketika turbin dihentikan. Ukuran dari spillway ditentukan dengan persamaan berikut. Qd=C×Bspw×hspw1.5 →

hspw={Qd／(C×Bspw)}1/1.5

Qd : disain debit (m 3/s) C : koefisien, biasanya C=1.8 Bspw : lebar spillway (m , merefer ke Gambar 5.1.1) hspw : kedalaman spillway (m) - 5-23 -


5.6 Penstock 5.6.1 Bahan Penstock

Saat ini, bahan utama pipa pesat adalah pipa–pipa pipa–pipa baja, pipa–pipa ductile dan dan pipa FRPM (fibre reinforced plastic multi-unit). Sedangkan pembangkit tenaga air skala kecil menggunakan pipa – pipa hard vinyl chloride, pipa–pipa howell atau pipa-pipa spiral welded dapat dipertimbangkan karena diameternya kecil dan tekanan internalnya relatif rendah. Karakteristik pipa–pipa ini diperlihatkan pada tabel 5.6.1 (Bahan pipa penstock untuk pembangkit listrik tenaga air skala kecil).

5.6.2

Perhitungan ketebalan pipa baja

Ketebalan minimum dari pipa baja penstock ditentukan dengan rumus berikut. t0 =

P×d

dan t0=≧0.4cm or t 0≧(d+80)／40 cm + δt (cm) 2×θa×η dimana, t0: ketebalan minimum pipa P: disain tekanan air yaitu tekanan hidrostatis + water hammer (kgf/cm2) , dalam skema mikrohidro P=1.1×tekanan hidrostatis. Secara singkat, jika head (Hp, merefer ke gambar berikut) dimana dari bak penenang ke ke turbin adalah 25m, P=2.5×1.1=2.75 P=2.5×1.1=2.75 kgf/cm 2. d: diameter dalam (cm) θa: stress yang dapat diterima (kgf/cm 2) SS400: 1300kgf/cm 2 η: efsiensi pengelasan (0.85～0.9) δt : margin (pada umumnya 0.15cm)

5.6.3 Menentukan Diameter Penstock

Pada umumnya diameter pipa pesat ditentukan berdasarkan pembandingan dengan biaya pipa pesat dan biaya kehilangan head pipa pesat. Metode sederhana untuk menentukan diameter penstock dapat dilihat pada [Referensi 5-2 Metode Sederhana untuk menentukan Diameter Penstock]. Diameter penstock dapat ditentukan berdasarkan “Sudut rata–rata Penstock (Lihat gambar berikut)” dan “Desain Debit (Q)”. Head Tank

L

H

Ap = Hp ／ Lp

Power House

- 5-24 -


Secara singkat, pada kasus disain debit (Qd)=0.50m 3/s, panjang penstock (Lp)=60m, ketinggian dari bak penenang ke power house (Hp)=15m, sudut rata-rata (Ap)=15/60=0.25, velositas optimum (Vopt) ditentukan sekitar 2.32 dalam Referensi 52. Oleh karena itu diameter pipa penstock (d) adalah d = 1.273 × (Qd ／Vopt)0.5 =1.273 × (0.5／2.32)0.5 = 0.59 m

- 5-25 -


a p d n k i n e a u n h a k t d a a p o n i k l u a n p t i t k a e n u y n e n y a a s o m i n u r n n n W c a e r n a u l n u p l a a k b a a a i a p s g l h r s a i a n n r l k i a m a d p u m i l a a e d a t a e p m g g n k g i y s a a n r g n a u g u u S j n p i a d t u n n b g t e r l a e e a a i i n a e e s e a P d d u m j p D s b p S p j i P • • •

0 0 5 , 2

5 1

0 0 6 , 2

0 4 i t a k e d n e m

-

∅

t a l k i p u , n c t m n n o n n e i I e a u r n n u u a g p t a r a k s e i i n i i p n n u a g p a k d u e l i e a k a B l g m s a k a i p d k l n n t e n s u a i i e a m a a c , a n m a n m a k t t l p r u i k n a p a l u k m n d i d i a i p D a g n a s i r u n a a t g i k r a n d a u g r s n n s a a u a u n g u m a a t n l e r P a r i i p a b h h e r c n s p g d g t e t i r r i a e e a i i e k u r i n S d d p t e m T t e e i n P S s i a g • • • a n e k t i a k i n p i k r i k i t k d i p s a m e a a i r l b t a j j n k t t n u l a g a e s t d i n i a i k r B m n l i a s g a k y i r u n a a c t d d e n a a i a o p l n a t i u h s b a g a k g k u P p n m n l g n h a t o i i e e a n e n P p p p t B u y a b • • m e n h t p a i a t i a r i n k g b k a r g u u a a n a n e n l k a t l y g a e u a u b n s u n u r i b d d g n b c P y e t e e e n n k t d R d n g t a M a a b k n t t s F i a g s P y g a l a s k u a n n a n l a d a p i u g R l a a e a n a r F i p p k n d a e r k n y g i r d r k u h c u a s t e a a d i P j e i a g n s p i p i p a b p i n i o b i i i p i d k l i a t e P d f D p d l p d t t e s s n • • e p a s a d a n l a l p i a n i p a l d g a a a n p n l p i l r a n m h a d a n h h a t e i e e a y a r y y a a t a s s n e w n e d n h s n d d t r k a g n u n u a r e r n l a a o a d a n i m t m s a t e i p a h R H s a k a n n p y n f u a d a a m a a a d a e a i a i i t t b n n n m b p a a n n h p s p a a e u a a a a - i i d i l a a d l k m r s g t n k t k e a e e e a e a e a a i i a n P P P r t t p t R d p k P d d t a h • • • a B l r n g k a e p y l e a t a n i n n i i y u 1 s e a i s i . b r n p n n f y n r e a a a u k g e i V o 6 a . r k a d b a p a k p n s n o g g i u b i p i 5 u a l t a k a n t n a n g p u h i y n n a u a - i l r g a n i r n d k d y s n m i a n r a e a r a p e u u j n n x a s s i i p d t n f a y e d i a a u n p e e b i h a i p i t p g e n k r k a g t a d l r r h H d a i t a n m s a i s a a n k u a i m a u e a l i a i i i e t r e c k l T p e p b p s p r h r n m a n e i u f e i e a e a e n s e

a E s p k M e p S d r l e i o B u s d s j a j l b p l h i • • • P C •

k i r s i r e t k a r a K

-5-26 -

∅

i t a 5 k 1 e 0 . d 0 n – e m 1 1 a 0 y . 0 n ) m u 2 1 m . u 0 ( 0

3 3 1

i t a k 4 e 1 d 0 n . 0 e – m a 0 y 1 n 0 . ) 0 m u 2 1 m . u 0 ( 0

0 0 0 , 3

5 . 2 2 : A s s a l C

i t a k 2 e 1 d 0 n . 0 e – m 0 a y 1 n 0 . ) 0 m u 1 1 m . u 0 ( 0

0 0 0 , 2

0 . 3 – 0 . 2

1 1 0 . 0 – 0 1 0 . 0

0 0 0 , 3

∅

i t a k e d n e m

∅

∅

0 0 0 3 0 8 ∅ ∅ : : l s a i b p e i t t a a p i p i P P

0 1 6 : : l s a i b p e i t t a a p i p i P P

a p i P r m u e t m e i s ) m a k a m i m D M (

m a l n a a d k i n ) d i j 2 i n i a m n d / c a g f k n g e k T a y (

0 1 0 . 0 – 9 0 0 . 0

y t r e p o r P c i l u a r d y ) n H (

6 2 5 -


d e a d p l i e s p n u a a n k g a W a p i l g u a n p a p y i r b g i n m n d n a a p a n a g a S u r m j P r i n R b e e e a K k k d d F p i P •

i s e B a p i P

n o r I e l i t c u D a p i P

a j a B a p i P

P R F a p i P

n i s e R a p i P

l l e w o H a p i P

h a l a s a m a d a k a d i T •

a p i s p n u a a n k g a p a i g b u n p p a i g m y n d n n n a a j a a a g r P r i n R b e u m e e K k k d d F

s u g a b

•

•

a n y a g n a e n j r d e s k n P u a R n k g F a a g u a b n p p i i g d p n m a n a a a r m b p u e i i K k d p

h n a y a a l r n a o n s a a c o a g m b r n u e a a k b d c a n a m p a a m a k y t a g n a n n d l i e e e a T d s p m

•

•

n a a a d n n i j i r s p k a r k i c a u e a n n p u u d i s t t k a i i i s d u c g n n s g u t n a n d r k u n u s s e t a h a i k e n u u r u a u n r g u n n l a e p t n a b j a h r s P p e n a k m a r a k e p b r R e k a s a y e a e m l a a p e i b y n a b n n a t n k a k t s t y a u i a e n g F g a a e u a k m n m a i r n r g r a n i p i e a i g e i g a a p e a e i d e k o K b b t p l m k d m P d b k y p

h n a y a a l r n a n o s a a c o a g m b r n u e a a k b c d a n a m p a a m a k y t a g n a n n d a i e l e e T d s p m

•

•

•

a j r e n k a g a n n i n a e u r r p a k a y m n a s t u m g a r e a e K b b

h a l a a d s a a m p n n a a a d r g n a o u c k b o a b d e m i a T k s

•

•

l y n i V

t a a p a y y a n d n n r m a n t a a e c i s a a b n n a p d e a m i r a r b d i p a d e p n o h n a s H d i g i a a a g a a d i i g s e n u n b r r i e i o D p m r b a a v l p

i h P C •

a j r e k n a u p m a m e K

s t a u n k g a i a k g b n n n e n i k p a a g g t i n n a a u u p g b a a m r m e e b e s a K m s •

p a d a h r e t n n a a r t a o p c a o r b e e K k

-5-27-

7 2 5 -


5.7 Pondasi Rumah Pembangkit ( Rumah pembangkit )

Rumah pembangkit pembangkit dapat diklasifikasikan ke dalam ‘tipe diatas diatas tanah’, ‘tipe semidibawah tanah’ dan ; tipe dibawah tanah’. Sebagian besar pembangkit listrik tenaga air skala kecil adalah ‘tipe diatas tanah’ Dimensi untuk lantai rumah pembangkit seperti peralatan dasar dan pendukung seharusnya ditentukan dengan memperhitungkan kenyamanan selama operasi, perawatan dan pekerjaan pemasangan, dan area lantai seharusnya digunakan secara efektif. Berbagai tipe pondasi rumah pembangkit dapat dipertimbangkan tergantung pada tipe turbin. Bagaimanapun tipe pondasi untuk rumah pembangkit dapat diklasifikasikan ke dalam ‘untuk Turbin Impulse’ (seperti turbin Pelton, turbin Turgo dan turbin Crossflow) dan ‘untuk Turbin Reaction’ (turbin Francis, turbin Propeller).

5.7.1 Pondasi untuk Turbin Impulse

Gambar 5.7.1 menunjukkan pondasi untuk turbin Crossflow dimana sering digunakan dalam skema mikrohidro seperti sebuah turbin impulse. Pada kasus turbin impulse, air yang dilepaskan oleh runner, secara langsung dikeluarkan ke dalam udara di tailrace. Permukaan air dibawah turbin akan bergelombang. Oleh karena itu jarak bebas antara dasar rumah pembangkit dengan permukaan air di afterbay harus dijaga paling tidak 3050 cm. Kedalaman air (hc) di afterbay dapat dihitung dengan persamaan berikut. 1.1 X Qd 2 )1/3

hc = ( 9.8 X b 2

hc : kedalaman air di afterbay (m) Qd: disain debit (m3/s) b : lebar saluran tailrace (m) Level air di afterbay harus ditentukan lebih tinggi daripada estimasi level air banjir. Kemudian pada kasus turbin impulse, head antara pusat turbin dan level air pada outlet menjadi kerugian head (H L3:merefer ke Ref.5-3).

- 5-28 -


A

hc={

30～50cm

2

1.1×Qd ２ 9.8×ｂ

}

1/3

Flood Water Level(Maximum) Level(Maximum)

ｈｃ HL3 (see Ref.5-3) 30～50cm

A Afterbay

Tail Tailrrace ace canne annell

Outle utlett

Section A-A bo

20cm

bo: depends on Qd and He

20cm b

Gambar 5.7.1 Pondasi Rumah pembangkit untuk Turbin Impulse (Turbin Crossflow)

5.7.2 Pondasi untuk Turbin Reaction

Gambar 5.7.2(a) menunjukkan pondasi untuk turbin Francis yang merupakan jenis turbin reaction. Air dikeluarkan ke dalam afterbay melalui turbin. Pada kasus turbin reaction, head antara turbin dan level air dapat digunakan untuk membangkitkan tenaga. Sehingga adalah memungkinkan bahwa turbin dipasang dibawah level air banjir pada kondisi untuk melengkapi peralatan berikut.(lihat Gambar 5.7.2(b)) a. Pintu Tailrace b. Pompa di rumah pembangkit

- 5-29 -


A

d3 Hs：depens on characteristic of turbine

hc={

2

1.1×Qd ２ 9.8×ｂ

}

1/3

Hs

m c 0 2

30～50cm ｈｃ

Flood Water Level(Maximum)

1.15×d3 HL3

2×ｄ3

(see Ref.53

1.5×d3

A

Section A-A

1.5×d3

Gambar 5.7.2(a) Pondasi Pondasi rumah pembangkit untuk untuk Turbin Reaction (turbin Francis)

Flood Water Level (Maxmum)

Pump

Gate HL3

Gambar 5.7.2(b) Cara pemasangan ke bagian lebih rendah seperti contoh

- 5-30 -

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 5 Referensi Referensi

{Ref. 5-1 Metode sederhana untuk Menentukan Bagian Melintang}

0.60 0.55 0.50 0.45

) 0.40 m ( * H y 0.35 m m a D 0.30 h t p e D 0.25 r e t a W0.20

n=0.015 n=0.020 n=0.025 n=0.030

0.5

H=H*×0.1/(SLmin) 0.2

0.3m

～

H

0.15 0.6m

0.10 0.05 0.00 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0. 5

0.6

0.7

0.8

Turbine Discharge Q (m3/s)

Gambar 1

Menentukan potongan melintang Saluran

Bentuk Empat Persegipanjang

-5- 31-

(B=0.6m)

0.9

1


0.80 0.75

n=0.015

0.70

n=0.025

n=0.020 n=0.030

0.65 0.60 0.55 ) m0.50 ( * H y 0.45 m m a D 0.40 h t p e D 0.35 r e t a W0.30

0.25 0.5

H=H*×0.1/(SLmin)

0.20

0.2

0.3m

～

0.15 H

0.10 0.8m

0.05 0.00 0

0.1

0. 2

0. 3

0.4

0.5

0.6

0. 7

0.8

0.9


Gambar 2

Menentukan Potongan melintang Saluran

Bentuk Empat Persegipanjang

-5- 32-

(B=0.8m)

1


0.60 0.55 0.50 0.45

) 0.40 m ( * H 0.35 y m m a D0.30 h t p e D0.25 r e t a W0.20

n=0.015 n=0.020 n=0.025 n=0.030

0.5

H=H*×0.1/(SLmin) 0.2

1 : 0 . 5

0.3m

～

H

0.15 0.6m

0.10 0.05 0.00 0

0. 1

0. 2

0. 3

0.4

0. 5

0. 6

0. 7

0. 8

0.9


Gambar 3

Menentukan Potongan melintang Saluran Bentuk Trapesium

-5- 33-

(B=0.6m)

1


0.60 0.55 0.50 n=0.015

0.45

n=0.020 n=0.025

0.40

n=0.030

) m ( * H 0.35 y m m a D 0.30 h t p e D r 0.25 e t a W

0.20

0.2

0.3m 0.5

～

H=H*×0.1/(SLmin)

0.15

0.2-0.3

1 : 0 . 5

H

0.10 0.8m

0.05 0.00 0

0. 1

0. 2

0. 3

0. 4

0.5

0. 6

0. 7

0. 8

0. 9

Turbine Turbin e Discharge Q (m3/s)

Gambar 4

Menentukan Potongan melintang Saluran Bentuk Trapesium

-5- 34-

(B=0.8m)

1


{Ref.5-2 Metode Sederhana menentukan Diameter Penstock}

3.20 3.10 3.00 2.90 2.80 )2.70 s2.60 / 2.50 m ( t 2.40 p2.30 o 2.20 V 2.10 y t 2.00 i c1.90 o1.80 l e1.70 v1.60 1.50 m u1.40 1.30 m i t 1.20 p1.10 O 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50

0.5

D=1.273×(Q／Vopt) D: diameter of pipe(m) 3

Q: design discharge(m /s) Vopt: optimum op timum velocity(m/s) velocity(m/s)

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40

Average angle of penstock Ap

Menentukan Diameter Pipa Penstock

-5- 35-


{Ref. 5-3 Perhitungan Head Loss} Kehilangan Head pada sistem tenaga air ditunjukkan oleh gambar berikut. H L1 dapat dihitung secara mudah sebagai perbedaan level air antara intake dengan bak penenang. Dengan cara sama HL3 dapat dihitung sebagai perbedaan level antara pusat turbin ke tailrace. Intake Headrace Forebay

HL1

Settling Basin

HL2 Penstock H

Hg

He

Powerhouse

HL3 Tailrace

He = Hg – (H L1 + HL2 + HL3 ) He: Head Efektif Hg: Head Kotor HL1: Kehilangan Head dari intake ke bak penenang HL2: Kehilangan di penstock HL3: Head di instalasi dan kehilangan di tailrace

Sehingga HL2 dapat dihitung dengan persamaan berikut.

Friction loss) loss) (1) Kehilangan akibat akibat gesekan ( Friction

Friction loss (Hf) adalah losses yang terbesar di penstock. 2

Hf = f ×Ｌ ×Ｌ p×Ｖ p×Ｖ p

／（2×g× ／（2×g×ＤＤ p） p）

Hf : Friction loss di penstock (m) f

: koefisien pada diameter pipa penstock (Dp). 2

1/3

f= 124.5×n ／Dp

Lp : Panjang penstock. (m)

- 5-36 -


Vp : Kecepatan aliran di penstock (m/s) Vp = Q ／ Ap g

:

9.8

Dp : Diameter pipa penstock

(m)

n

: Koefisien Koefisien kekasaran (pipa besi: n=0.12, n=0.12, pipa plastik: n=0.011) n=0.011)

Q

: Disain debit

3

(m /s)

Ap : Area potongan melintang pipa penstock. (m2) 2

Ap = 3.14×Dp ／4.0

(2) Inlet Loss

he = fe × Vp ／(2×g)

he : Inlet loss (m) fe : Koefisien pada bentuk di inlet. Biasanya fe = 0.5 dalam skema mikrohidro.

(3) Valve Loss

hv = fv × Vp ／(2×g)

hv : Valve loss (m) fv : Koefisien pada jenis valve. fv = 0.1 ( butterfly valve)

(4) Lain-lain

“Bend loss (losses di belokan)” dan “kehilangan pada perubahan area potongan melintang” dipertimbangkan sebagai losses yang lain. Bagaimanapun losses ini dapat diabaikan dalam skema mikrohidro. Biasanya perencana skema mikrohidro harus memperhitungkan margin berikut sebagai losses lain.

ho = 5～ 5～10％ 10％×( hf + he +hv )

- 5-37 -

Rancangan sipil PLTMH

Recommend Documents