PERENCANAAN PLTA DAN WADUK

BAB I
PENDAHULUAN
BAB II
DASAR TEORI
BAB III
METODOLOGI
BAB IV
ANALISIS DATA
4.5.
Perencanaan Bangunan Pembangkit
Setelah didapatkan debit rencana serta kecepatan aliran, selanjutnya
dilakukan perencanaan dimensi bangunan pembangkit sebagai berikut.
4.5.1. Perencanaan Bangunan Pengatur Tinggi Muka Air
Bangunan pengatur tinggi muka air terletak melintang pada saluran dan
berasa di depan pintu pengambilan (intake). Bangunan ini berupa pintu skot balok
Ukuran = 10 cm × 20 cm (berdasarkan Kementrian PUPR)
Tinggi skot balok rencana = 1.2 meter dari dasar saluran
Tinggi muka air debit andalan = 0.6 meter
Elevasi muka air di depan pintu intake = + 370 + 0.6 = +370.6 meter
Kebutuhan skot balok = 3
Gambar 4. Bangunan Pengatur Tinggi Muka Air
(sumber: Penulis, 2019)
4.5.2. Perencanaan Intake
Setelah didapatkan debit rencana, maka dapat dilakukan perhitungan debit
intake untuk mendapatkan dimensi bangunan intake, perhitungannya sebagai
berikut.
Debit air pada bangunan pengambilan
Qrencana = 4.873 m³/s
Qintake
= 1,2 × Qrencana
= 1,2 × 4.873
= 5.848 m³/s
Kehilangan tinggi energi pada bukaan
1
2
z
V 1

=      g 

 μ  2
2
 0.2057   1

=
    9.81
 0.85   2

= 0.2873 meter
Dimana:
v
= kecepatan pengambilan rencana (0.2057 m/s)
μ
= koefisien debit air untuk bukaan dibawah permukaan air dengan
kehilangan tinggi energy kecil (0.85)
g
= gaya gravitasi (9.81 m/s)
z
= kehilangan tinggi energy pada bukaan (meter)
Kecepatan aliran pada bukaan
V
= μ  2g  z
= 0.85×2×9.81×0.2873
= 4.791 m/s
Elevasi dasar bangunan pengambil diketahui adalah 370 meter. Elevasi
muka air sebelum pintu pengambilan pada keadaan normal 370.6 meter. Sehingga
tinggi dan lebar bukaan pada angunan pengambilan menjadi:
1. Tinggi bukaan
a
= (370.6 – 370) – z
= (0.6 – 0.2873)
= 0.35 meter
2. Lebar bukaan
b
=
Q
Va
=
5.8475
4.791  0.3127
= 3.903 meter
3. Tinggi jagaan
W
=
0.5 h
=
0.5 0.6
= 0.547 meter
2
Berikut merupakan tabel dari rekapan perhitungan diatas.
Tabel 4. Hasil Perhitungan Untuk Perencanaan Bangunan Pengambilan
No
Perhitungan
Nilai
1
Lebar bukaan
4 meter
2
Tinggi bukaan
0.35 meter
3
Debit air pada bangunan pengambilan
5.8475 m³/s
4
Kehilangan tinggi energi pada bukaan
0.2873 meter
5
Kecepatan aliran pada bukaan
4.791 m/s
(Sumber: Penulis, 2019)
Ilustrasi penggambaran rencana ialah sebagai berikut.
Gambar 4. Bangunan Intake
(sumber: Penulis, 2019)
4.5.3. Perencanaan Saluran Pembawa
Perencanaan ini berfungsi untuk mengalirkan air dari intake atau setelah
bak pengendap ke bak penenang. Untuk mendapatkan head maksimum, maka
diusahakan kemiringan saluran pembawa sekecil mungkin, dan lazimnya trase
saluran ini dibuat mengikuti kontur. Rancangan saluran pembawa ini
menggunakan persamaan maning, yaitu:
1. Koefisien Manning : n = 0.012 untuk beton yang dipoles
2. Lebar dasar : b = 1.5 meter
3. Kedalaman air : h = 0.6 meter
4. Kemiringan penampang : m 
y 0.6
 0 .4
=
x 1.5
5. Lebar puncak : B = b+2×m×h = 1.5+2×0.4×0.6= 1.98 m = 2 m
6. Luas penampang saluran :
A  b  h  m  h 2 = 1.5×0.6+0.4×0.6² = 1.044 m²
7. Keliling basah saluran :
P  b  2h 1  m 2 = 1.5+2×0.6 1 0.42 = 2.7924 m
8. Jari-jari hidrolik : R 
A 1.044

 0.3739 meter
P 2.7924
3
9. Kemiringan saluran : S 
y
1

 0.001
x 1000
10. Kecepatan aliran saluran penghantar :
V
1
n
2
1
R S2 
3
2
1
1
0.3739 3 0.0012 = 1.3676 m/s
0.012
11. Kehilangan energi
v 2 1,36762
hc 

 0.0953 m
2g 2  9.81
Berikut merupakan tabel dari rekapan perhitungan diatas.
Tabel 4. Hasil Perhitungan Untuk Perencanaan Saluran Pembawa
No.
Perhitungan
Nilai
1.
Lebar dasar
1.5 meter
2.
Lebar puncak
2 meter
3.
Kedalaman air
0.6 meter
4.
Kemiringan penampang
0.4
5.
Luas penampang saluran
1.044 m²
6.
Keliling basah saluran
2.7924 meter
7.
Jari-jari hidrolis
0.3739 meter
8.
Kemiringan saluran
9.
Kecepatan aliran
10.
Kehilangan energi
0.001
1.3676 m/s
0.0953 m
(Sumber: Penulis, 2019)
Ilustrasi penggambaran rencana ialah sebagai berikut.
Gambar 4. Saluran Pembawa
(sumber: Penulis, 2019)
4.5.4. Perencanaan Bangunan Ukur
Bangunan ukur direncanakan untuk mendapatkan nilai debit yang dilalui
oleh aliran, sebagai berikut.
Q  Cd  Cv  2/3 2/3.g  bc  h11.5
4
H
0 .6
 0.4 sesuai grafik hubungan H/L dengan Cd maka didapatkan nilai Cd

1.6
L
ialah 0.848 , sehingga didapatkan pula nilai Cv yaitu 1.
Q  0.848  1  2/3 2/3.9.81  1.2  0.61.5 = 1.0791 m³/s
Dimana:
Q
= debit
g
= percepatan gravitasi
bc = lebar mercu, meter
L
= panjang mercu, meter
h1 = kedalaman air hulu terhadap ambang bangunan ukur, meter
Cd = koefisien debit = 0.93+0.10.H1/L untuk 0.1<H1/L<1
Cv = koefisien kecepatan datang
Berikut merupakan tabel dari rekapan perhitungan diatas.
Tabel 4. Hasil Perhitungan Untuk Perencanaan Bangunan Ukur
No
Perhitungan
Nilai
1.
Lebar mercu
1.2 meter
2.
Panjang mercu
1.5 meter
3.
Kedalaman air hulu terhadap ambang
0.6 meter
4.
Koefisien debit
5.
Koefisien kecepatan datang
6.
Debit bangunan ukur
0.848
1
1.0791 m²/s
(Sumber: Penulis, 2019)
Ilustrasi penggambaran rencana ialah sebagai berikut.
Gambar 4. Bangunan Ukur
(sumber: Penulis, 2019)
4.5.5. Perencanaan Bak Penenang
Perencanaan bak penenang yang terletak sebelum air masuk kedalam
saluran pipa pesat yang mempunyai kemiringan tajam dan masuk ke dalam
baling-baling turbin, sebagai berikut.
1. Debit air rencana : Qbendung = V × A = 1.3676 × 1.044 = 1.4278 m³/s
5
2. Diameter : D = 0.72× Q0,5 = 0.72× 1.42780,5 = 0.86 meter
3. Luas penampang pipa pesat : A 
1
1
πD 2 =  π  0.86 2 = 0.581 m²
4
4
4. Kecepatan aliran memasuki pipat pesat : V 
Q 1.4278
 2.4573 m/s
=
A 0.581
5. Keadalaman air diatas pipa pesat :
s  0.54  V  D0.5 = 0.54  2.4573  0.860.5 = 1.23 meter
6. Kedalaman air di bawah pipa pesat : f  0.15 meter
7. Kedalaman air bak penenang : h=s+D+f = 1.23 +0.86 + 0.15 = 2.2411 m
8. Lebar bak penenang : B = 3× b = 3 × 1.5 = 4.5 meter
9. Panjang bak penenang : L = 2 × B = 2 × 4.5 = 9 meter
10. Luas bak penenang : A = L × B = 9 × 4.5 = 40.5 m²
11. Kedalaman air bak penenang T = h = 2.2411 meter
12. Volume bak penenang V = A × T = 40.5 × 2.2411 = 90.766 m³
Berikut merupakan tabel dari rekapan perhitungan diatas.
Tabel 4. Hasil Perhitungan Untuk Perencanaan Bak Penenang
No
Perhitungan
Nilai
1.
Kedalaman air bak penenang
2.25 meter
2.
Lebar bak penenang
4.5 meter
3.
Panjang bak penenang
9 meter
4.
Volume bak penenang
90.766 m³
(Sumber: Penulis, 2019)
Ilustrasi penggambaran rencana ialah sebagai berikut.
Gambar 4. Bak Penenang
(sumber: Penulis, 2019)
4.5.6. Perencanaan Pipa Pesat
Setelah didapatkan debit rencana, maka dapat ditentukan dimensi pipa
pesat dan stabilisasinya sebagai berikut,
1. Diameter penstock : D = 0.72× Q0,5 = 0.72× 1.42780,5 = 0.86 meter
2. Debit air rencana : Qbendung = 1.4278 m³/s
6
3. Besar kehilangan energi inlet penstock:
hc  k 
v2
2.4561
 0.0063 m
= 0.05 *
2  9.81
2g
Dimana k untuk bentuk yang bulat ialah 0.05
4. Besar kehilangan energi pada gesekan dinding penstock :
hc  f  L 
v2
2.45612
 D  0.01  35 
 0.86 = 0.0925 m
2g
2  9.81
Dimana f merupakan koefisien gesekan moody yang bernilai 0.01
5. Besar kehilangan energi di belokan
v2
2.45612
hc  k 
 0.98 
= 0.3 m
2g
2  9.81
Dimana sudut belokan ialah 90° bernilai 0.98
6. Kecepatan aliran pada pipa penstock


Q
V
1
2
  πD
4


=





 1.4278 

 = 2.4561 meter/detik
 1  π0.86 2 


4

Berikut merupakan tabel dari rekapan perhitungan diatas.
Tabel 4. Hasil Perhitungan Untuk Pipa Pesat
No
Perhitungan
Nilai
1.
Diameter pipa pesat
0.86 meter
2.
Debit pepa pesat
1.4278 m³/s
3.
Kecepatan airan
2.4561 m/s
4.
Kehilangan energi inlet penstock
0.0063 m
5.
Kehilangan energi dinding penstock
0.0925 m
7.
Kehilangan energi belokan
0.3 m
(Sumber: Penulis, 2019)
Ilustrasi penggambaran rencana ialah sebagai berikut.
Gambar 4. Pipa Pesat
(sumber: Penulis, 2019)
7
4.5.7. Kantong Lumpur
Perencanaan kantong lumpur dengan ukuran partikel kurang dari 7  10 5
meter, suhu air asumsi ialah 20° dan diplotkan pada grafik hubungan diameter dan
kecepatan endap maka didapatkan kecepatan endap 0.004 m/s. Pada data tersebut,
didapat perhitungan perencanaannya sebagai berikut:
1. Saluran kantong lumpur
LB 
Qn 1.4278
 356.95m 2
=
ω 0.004
Dengan kriteria L/B>8 maka
356.95
 6.67  6.7meter
8
B=
L = 53.3 meter
2. Kedalaman kantong lumpur
kecepatan normal = 0.4 m/s
An 
Qn 1.4278

 3.58m 2
vn
0.4
hn 
An 3.58

 0.5m
B
6.7
3. Kedalaman berdasarkan bentuk penampang saluran
An
= (b+m.hn)×hn
3.58 = (6.7+0.001×hn)×hn
hn
= 0.5 meter
4. Keliling basah
Pn
= B+2hn 1  m 2 = 6.7 + 2 × 0.5 1  0.0012 = 7.7 m
5. Jari-jari hidrolik
R
A 3.58

 0.46 meter
P 7.7
6. Kecepatan aliran harus tetap kritis yaitu Fr = 1 maka,
q
Q 1.4278

 0.2131 m²/s
B
6.7
hc  3 q 2 
1
1
 3 0.21312 
 0.1667 meter
9.81
9.81
8
Vc  g  hc = 9.81  0.167  1.2788m/s
Fr 
Vc
g  hc

1.2788
9.81  0.1667
1
7. Kemiringan kantong lumpur
In 
Vn 2
1

 R3 
n



2
2
=
0 .4 2
 1

 0.46
 0.012

2
3




2
= 6.4  10 4 meter
Berikut merupakan tabel dari rekapan perhitungan diatas.
Tabel 4. Hasil Perhitungan Untuk Kantong
No
Perhitungan
Nilai
1.
Panjang kantong lumpur
53.3 meter
2.
Lebar kantong lumpur
6.7 meter
3.
Kemiringan kantong lumpur
4.
Kedalaman kantong lumpur dari dasar saluran
6.4  10 4 meter
0.5 m
(Sumber: Penulis, 2019)
Ilustrasi penggambaran rencana ialah sebagai berikut.
Gambar 4. Kantong Lumpur
(sumber: Penulis, 2019)
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
9