[revisi] civec-14_ring of arlindo glass fiber reinforced polymer (glafor) hybrid bridge

5/20/2018 [REVISI] CIVEC-14_Ring of Arlindo Glass Fiber Reinforced Polymer (GLAFOR) Hy...

http:///reader/full/revisi-civec-14ring-of-arlindo-glass-fiber-reinforced-polymeri

Ring Of Arlindo Glass Fiber Reinforced Polymer (GLAFOR) Hybrid Bridge:

Environmentally Friendly Composite Polymer Bridge With Hybrid

Innovation Energy : Rake Wheel, Vertical Helix, And Water Turbine For

Electrification Ratio Improvement In Lombok Island

KATEGORI : Green Energi Innovation

NamaPesertaTim :

1.

Moh Malik Afandi (2212100092)

2. Onang Surya Nugroho (2212100009)

3. Achsanul Fachruddin I (3111100136)

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

2014


http:///reader/full/revisi-civec-14ring-of-arlindo-glass-fiber-reinforced-polymerii

LEMBAR PENGESAHAN


http:///reader/full/revisi-civec-14ring-of-arlindo-glass-fiber-reinforced-polymeriii

ABSTRAK

Indonesia adalah Negara dengan pertumbuhan ekonomi tertinggi di

ASEAN. Namun, dalam hal rasio elektrifikasi atau tingkat perbandingkan jumlah

penduduk yang menikmati listrik dari jumlah total penduduk, Indonesia adalahsalah satu negara yang berada di posisi belakang di antara negara-negara ASEAN.

Berdasarkan data dari Kementerian ESDM.Pada tahun 2012, rasio elektrifikasi

Indonesia mencapai 75.8 % yang berarti terdapat sekitar 24.2 % penduduk

Indonesia belum dialiri listrik. Lombok adalah pulau dengan tingkat elektrifikasi

terendah sekitar 25.6 %. Dengan tingkat elektrifikasi yang rendah, Pulau Lombok

khususnya Nusa Tenggara Barat (NTB) sering mengalami pemadaman bergilir

(byar pet) hingga akhir tahun 2013. Salah satu cara untuk meningkatkan

elektrifikasi di Pulau Lombok adalah dengan mengaplikasikangreen technology.

Arlindo merupakan salah satu green resource energi yang terdapat di

Indonesia. Arlindo adalah area pertemuan antara dua samudera yaitu samudera

Pasifik dan samudera Hindia. Efek akibat adanya airlindo adalah arus laut yangmengalir cepat. Selat Lombok yang menguhubungkan Pulau Bali dan Pulau

Lombok adalah salah satu tempat yang terlintasi oleh Arlindo.

Pemanfaatan energi arus laut yang cepat ini sangat tepat diaplikasikan pada

teknologi Rake Wheel.Untuk mengaplikasikan Rake Wheel, diperlukan sebuah

jembatan yang mampu menopang teknologi tersebut. Aplikasi green technology

lainnya untuk meningkatkan daya listrik yang dihasilkan adalah melakukan

kombinasi antaraRake Wheel dengan teknologi Vertical Helix Wind Turbine dan

teknologi Vortex. Vertical Helix Water Turbine adalah teknologi yang dapat

mengkonversi energi mekanik dari arus angin menjadi energi listrik dengan

kelebihan menangkap angin dari segala arah. Water Turbin adalah teknologi yang

dapat memproduksi energi listrik dari arus air yang mengalir di dalam laut.

Glass fiber reinforced polymer (GLAFOR) hybrid bridge merupakan inovasi

material jembatan yang ramah lingkungan menggunakan bahan komposit yang

dibuat dengan seratpolymerdengan inovasi energi hybridsebagai sumber energi

listrik di pulau Lombok. Glass fiber reinforced polymer sendiri mempunyai

banyak keunggulan sifat dibandingkan dengan material jembatan beton biasa.

GLAFOR Hybrid Bridge merupakan sebuah alternative teknologi baru untuk

meningkatkan rasio elektrifikasi di Pulau Lombok.

Kata Kunci:Glass fiber reinforced polymer, Elektrifikasi, Arlindo, Rake Wheel,

Vertical Helix, Vortex,Hybrid,Pulau Lombok


http:///reader/full/revisi-civec-14ring-of-arlindo-glass-fiber-reinforced-polymeriv

DAFTAR ISI

Cover ................................................................................................................... i

Lembar Pengesahan ............................................................................................ ii

Abstrak ................................................................................................................ iii

Daftar Isi.............................................................................................................. iv

Daftar Tabel ........................................................................................................ vi

Daftar Gambar ..................................................................................................... vi

I. PENDAHULUAN

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

1.2

Rumusan Masalah ................................................................................. 2

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

1.4 Manfaat ................................................................................................. 3

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Arlindo .................................................................................................. 4

2.2 Karateristik Material Komposit ............................................................ 4

2.2.1 Material Pembentuk Komposit .................................................... 5

2.2.2 Sistem Resin ................................................................................ 5

2.3 Glass Fiber Reinforced Polymer .......................................................... 6

2.4 Sifat Glass Fiber Reinforced Polymer .................................................. 7

2.5 Rake Wheel............................................................................................ 8

2.6 Vertical Helix Wind Turbine ................................................................. 9

2.7

Water Turbine ....................................................................................... 10

III. METODOLOGI

3.1

Alat dan Bahan ...................................................................................... 133.1.1 Alat .............................................................................................. 13

3.1.2 Bahan ........................................................................................... 13

3.2 Tempat Penelitian ................................................................................. 13

3.3 Proses Pembuatan dan Cara Kerja Karya ............................................. 14

3.3.1 Proses Pembuatan Karya ............................................................. 14

3.3.2Cara Kerja Karya ......................................................................... 14


http:///reader/full/revisi-civec-14ring-of-arlindo-glass-fiber-reinforced-polymerv

IV. PENUTUP

4.1 Kesimpulan ........................................................................................... 15

4.2

Saran ..................................................................................................... 15

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 16

LAMPIRAN ....................................................................................................... 17

1.

Desain Awal Rancangan ........................................................................ 17

2. Analisa Pembangkit Listrik Teoritis (Rancangan) ................................. 18


http:///reader/full/revisi-civec-14ring-of-arlindo-glass-fiber-reinforced-polymervi

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Rasio Elektrifikasi Indonesia ........................................................... 1

Tabel 2.1 Typical Properties E-glass danS-glass ........................................... 6

Tabel 3.1 Sifat Bahan Glass Reinforced Polymer ........................................... 8

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Arus Lintas Indonesia ................................................................. 4

Gambar 2.2 Prinsip KerjaRake Wheel ............................................................ 8

Gambar 2.3 Turbin Darrieus Tipe Eggbeater ................................................. 9Gambar 2.4 Vektor Gaya yang Bekerja Pada Sudut ....................................... 10

Gambar 2.5 Aliran Vortek Melalui Circular Cylinder ................................... 10

Gambar 2.6 Getaran arah cross-flowdan Getaran arah in-line ...................... 11

Gambar 3.3 Proses Pembuatan Karya ............................................................ 15


http:///reader/full/revisi-civec-14ring-of-arlindo-glass-fiber-reinforced-polymer

1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Indonesia adalah negara dengan pertumbuhan ekonomi tertinggi di

ASEAN. Namun, dalam soal rasio elektrifikasi atau tingkat perbandingkan

jumlah penduduk yang menikmati listrik dari jumlah total penduduk,

Indonesia adalah salah satu negara yang berada di posisi belakang di antara

negara-negara ASEAN lainnya.

Tabel 1.1 : Rasio Elektrifikasi Indonesia(Sumber : Kementerian ESDM Republik Indonesia)

Berdasarkan data dari Kementerian ESDM, didapatkan data bahwa

di tahun 2012 rasio elektrifikasi Indonesia mencapai 75,8% yang berarti

terdapat sekitar 24,2% penduduk Indonesia belum dialiri listrik. Sedangkan

di tahun 2013 ini, perencanaan atau target rasio elektrifikasi dari

Kementerian ESDM mencapai 77,65%. Meskipun nilai ini mengalami

peningkatan dari tahun sebelumnya, namun masih terdapat sekitar 22,35%penduduk Indonesia yang belum dialiri arus listrik. Artinya bahwa usaha

pemerintah untuk akselerasi peningkatan rasio elektrifikasi di Indonesia

masih belum maksimal.

Hal tersebut juga terjadi pada provinsi Nusa Tenggara Barat tepatnya

di daerah pulau Lombok dimana rasio elektrifikasinya baru mencapai

25.6%. Dengan rasio elektrifikasi tersebut daerah Lombok sering terjadi

pemadaman bergilir. Salah satu upaya pemerintah untuk menanggulangi


http:///reader/full/revisi-civec-14ring-of-arlindo-glass-fiber-reinforced-polyme

2

permasalahan tersebut adalah dengan membangun beberapa Pembangkit

Listrik baik yang menggunakan tenaga Diesel (PLTD) maupun yang

menggunakan tenaga Air. Namun, pembangunan infrastruktur ini kurang

efisien dikarenakan production cost yang mahal dan waktu pembangunan

yang relatif membutuhkan waktu lama. Salah satu cara untuk meningkatkan

elektrifikasi di Pulau Lombok adalah dengan mengaplikasikan green

technology.

Green Technology merupakan suatu teknologi pembangkitan listrik

yang menggunakan green resource energy sebagai sumbernya. Arlindo

merupakan salah satu green resource energy yang terdapat di Indonesia.

Arlindo adalah area pertemuan antara dua samudera yaitu samudera Pasifik

dan samudera Hindia. Efek akibat adanya arlindo adalah arus laut yang

mengalir cepat. Selat Lombok yang menguhubungkan Pulau Bali dan Pulau

Lombok adalah salah satu tempat yang terlintasi oleh Arlindo.

Oleh karena itu, kami membuat suatu gagasan untuk membangun

sebuah jembatan yang menghubungkan pulau Lombok dengan pulau Bali

dengan harapan pemerataan daerah.Jembatan yang kami gunakan

menggunakan material polimer komposit yang memiliki beberapa kelebihan

dari pada beton biasa. Selain itu, jembatan ini juga akan digunakan sebagai

pembangkit listrik dengan menggunakan sistem hybrid. Sistem ini akan

menggabungkan beberapa teknologi yaitu :Rake Wheel, Vertical Helix Wind

Turbine dan Vortex Water Turbine.Dengan adanya inovasi ini diharapkan

dapat mengatasi permasalahan ketimpangan daerah Bali dan Lombok serta

rasio elektrifikasi yang sangat kecil di pulau Lombok.

I.2 Rumusan Masalah

Perumusan masalah dari penulisankarya tulis ilmiah ini adalah sebagai

berikut :

1. Bagaimana membuat rancangan jembatan dengan material polimer

komposit yang kuat dan ramah lingkungan.

2. Bagaimana membuat desain Rake Wheel, Vertical Helix Wind Turbine

dan Water Turbine yang mampu memanfaatkan segala sumber dengan

efisien.



3

3. Bagaimana menggabungkan ketiga sumber daya listrik menjadi satu

kesatuan yang saling terintegrasi.

4.

Bagaimana efektifitas GLAFOR Hybrid Bridge untuk menanggulangi

rasio elektrifikasi di Pulau Lombok.

I.3 Tujuan

Tujuan dari penulisan karya tulis imliah ini adalah sebagai berikut :

1. Mampu membuat rancangan jembatan dengan material polimer

komposit yang ramah lingkungan.

2. Mampu membuat desainRake Wheel, Vertical Helix Wind Turbine dan

Water Turbineyang sesuai dengan kondisi lingkuan sekitar.

3. Mampu menciptakan system hybrid untuk menggabungkan tiga sumber

tenaga listrik.

4. Mengetahui peranan GLAFOR Hybrid Bridge terhadap rasio

elektrifikasi di Pulau Lombok.

I.4 Manfaat

Manfaat dari pembuatan karya tulis ini adalah sebagai berikut :1. Bagi masyarakat, dapat meningkatkan rasio elektrifikasi di Pulau

Lombok sehingga dapat meningkatkan produktivitas masyarakat.

2.

Bagi pemerintah, dapat meningkatkan ketersediaan energi listrik dan

sebagai sumber pemasukan daerah.



4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Arlindo

Arlindo (arus lintas indonesia) adalah arus dari Samudra Pasifik ke

Samudra Hindia lewat selat-selat yang disebabkan oleh perbedaan Tinggi

Paras Laut antara kedua samudra tersebut. Arlindo merupakan bagian

penting dalam sirkulasi samudra dunia dalam penghantaran panas

(heat).Massa air yang terangkut oleh Arlindo dipengaruhi oleh adanya El

Nio dan La Nia.

Gambar 2.1 : Arus Lintas Indonesia

(Sumber :http://www.starfish.ch/Zeichnung/Karten/Throughflow.gif)

Terjadinya arlindo terutama disebabkan oleh bertiupnya angin pasat

tenggara di bagian selatan Pasifik dari wilayah Indonesia. Angin tersebut

mengakibatkan permukaan bagian tropik Lautan Pasifik Barat lebih tinggi

dari pada Lautan Hindia bagian timur. Hasilnya terjadinya gradien tekanan

yang mengakibatkan mengalirnya arus dari Lautan Pasifik ke Lautan

Hindia. Arus lintas Indonesia selama Muson Tenggara umumnya lebih kuat

dari pada di Muson Barat Laut.(Webster 1998)

2.2 Karakteristik Material Komposit

Sifat mekanik komposit tergantung pada beberapa variabel seperti

jenis serat, orientasi, dan desainnya. Desain serat mengacu pada konfigurasi

bentuk serat yang diperoleh dengan mengepang, merajut atau menenun.

Komposit adalah bahan anisotropik dengan kekuatan yang berbeda untuk

suatu arah tertentu. Kurva tegangan-regangan komposit adalah kurva linear
http://www.starfish.ch/Zeichnung/Karten/Throughflow.gifhttp://www.starfish.ch/Zeichnung/Karten/Throughflow.gifhttp://www.starfish.ch/Zeichnung/Karten/Throughflow.gif



5

elastis menuju titik kegagalan fraktur. Resin polimer dalam material

komposit, yang merupakan padatan elastis, dapat merespon secara

viskoelastis untuk beban yang diberikan. Meskipun demikian, material

tersebut dapat mengalami creep dan terdeformasi pada pembebanan yang

berkelanjutan. Komposit memiliki banyak kualitas struktural yang sangat

baik, beberapa contohnya adalah kekuatan tinggi, ketangguhan material,

ketahanan fatik dan ringan. Karakteristik lainnya yang sangat diinginkan

adalah ketahanan terhadap suhu tinggi, abrasi, korosi dan serangan kimia.

Beberapa keuntungan komposit dalam penggunaan sebagai komponen

struktur adalah kemudahan manufaktur, penanganan, dan pemasangannya.

Waktu penyelesaian proyek dapat lebih singkat. Komposit dapat dirancang

untuk kemampuan tinggi, daya tahan dan memperpanjang umur perawatan.

Komposit memiliki ratio kekuatan-berat (strength-to-weight ratio) yang

sangat baik.

2.2.1 Material Pembentuk Komposit

Sesuai dengan namanya, advance fiber reinforced

polymercompositesterbuat dari serat sebagai penguat, resin, fillerdan

aditif. Serat meningkatkan kekakuan dan kekuatan tarik. Resin sebagai

matriks memberikan kekuatan tekan yang tinggi dan mengikat serat di

dalamnya. Filler berfungsi untuk mengurangi biaya bahan baku dan

penyusutan. Aditif membantu tidak hanya meningkatkan sifat

mekanik dan fisik dari komposit saja, tetapi juga workability-nya.

Diskusi selanjutnya akan menjelaskan mengenai fungsi dasar dan

perilaku unsur-unsur pembentuk FRP seperti serat dan resin sebagai

material dasar pembentuk komposit.2.2.2 Sistem Resin

Resin merupakan komponen penting dalam komposit. Dua jenis

dari resin adalah termoplastik dan termoset. Sebuah resin termoplastik

berbentuk padat pada suhu kamar. Meleleh ketika dipanaskan dan

mengeras bila didinginkan. Rantai polimer pada termoplastik secara

kimia tidak mengalami cross link. Karena termoplastik tidak

mengalami curing secara permanen, maka ia tidak digunakan untuk



6

aplikasi struktural. Sebaliknya, resin termoset dapat mengalami curing

secara permanen dengan membentuk cross link pada temperatur

tinggi. Karakteristik ini membuat komposit resin termoset sangat

diinginkan untuk aplikasi struktural. Resin yang paling umum

digunakan dalam komposit adalah poliester tak jenuh, epoksi dan vinil

ester.

2.3 Glass F iber Reinforced Polymer

Serat adalah unsur penting dalam komposit. Banyak penelitian dan

pengembangan telah dilakukan mengenai efek-efek serat dalam jenis, fraksi

volume, desain dan orientasi. Serat umumnya menempati 30% 70% dari

volume matriks dalam komposit. Serat dapat dicincang, ditenun, dijahit

dan/atau dikepang. Jenis serat yang paling umum digunakan dalam advance

fiber reinforced polymercomposites untuk aplikasi struktural adalah Glass

fiber, aramid, dan karbon. Glass fiberadalah serat yang paling murah dan

kuat.

Glass fiber dibagi menjadi tiga kelas, yaitu E-glass, S-glass dan C-

glass. C-glassditujukan untuk penggunaan pada aplikasi kelistrikan, S-glass

digunakan untuk kekuatan tinggi dan E-glass digunakan untuk ketahanan

korosi yang tinggi. Dari ketiga serat tersebut, E-glass adalah material

penguat yang paling umum digunakan dalam struktur sipil termasuk

pembuatan jembatan. E-glass terbuat dari lime-alumina-borosilicate yang

dapat dengan mudah diperoleh dari kelimpahan bahan baku seperti pasir.

Glass fiber sendiri dianggap sebagai material isotropik dan memiliki

koefisien ekspansi termal yang lebih rendah dibandingkan dengan baja.

Tabel 2.1 Typical Properties E-glassdanS-glass

Typical Properties E-glass S-glass

Density(g/cm ) 2.60 2.50

Youngs Modulus(GPa) 72 87

Tensi le Strength (GPa) 1.72 2.53

Tensil e Elongation(%) 2.4 2.9



7

2.4 Sifat Glass Rein forced Polymer

Setiap helai serat kaca yang terstruktur memiliki sifat kaku dan kuat

dalam proses perengangan dan saat melalui proses kompresi atau pemberian

tekanan di sepanjang sumbunya. Walaupun pada umumnya diasumsikan

bahwa serat sebenarnya lemah dibawah proses kompresi atau penekanan,

sebenarnya asumsi ini lebih didasarkan oleh rasio penampilan dari serat itu

sendiri. Dalam artian karena bentuk serat tersebut tipis dan panjang, maka

serat dianggap dapat bengkok dengan mudah. Disisi lain, serat kaca paling

tidak kaku dan tidak kuat pada ketebalannya yaitu, di lintang sumbunya.

Oleh karena itu, jika sekumpulan serat dapat diatur arahnya secara

permanen sesuai dengan yang diinginkan di dalam suatu material, dan jika

serat-serat tersebut dapat dicegah dari pembengkokan saat dalam tekanan,

maka material tersebut akan menjadi sangat kuat sesuai dengan arah yang

diinginkan untuk diperkuat.

Lebih jauh lagi dalam pembahasan ini; dengan menumpuk lebih dari

satu lapisan serat satu diatas yang lainnya, kemudian tiap lapisannya

diorientasikan dalam berbagai arah yang berbeda sesuai dengan keinginan,

faktor kekakuan dan kekuatan dari keseluruhan material dapat dikontrol

dengan lebih efisien. Dalam kasus plastik berserat kaca, adalah bahan

plastiklah yang akan menampung serat kaca yang terstruktur tersebut sesuai

dengan arah yang dipilih oleh desainer produknya. Sementara pada kasus

chopped strand mat, dasar pengaturan arahnya terletak pada 2 lempengan

berbentuk dua dimensi dengan kain tenun atau lapisan yang tanpa

pengaturan arah khusus. Dengan demikian, arah dari kekakuan dan kekuatan

bahan tersebut akan dapat dikontrol dengan lebih presisi dari dalamlempengan itu sendiri.

Komponen dari plastik berserat kaca pada dasarnya terbuat dari

konstruksi kulit tipis, kadang bagian dalamnya diisi dengan busa

struktural, seperti dalam kasus pembuatan papan selancar. Komponennya

bisa juga dibuat dengan bentuk yang hampir serampangan tetapi masih

didalam batas kerumitan dan toleransi bentuk cetakan yang digunakan untuk

memproduksi kulit luar tersebut.



8

Tabel 2.2 Sifat Bahan Glass Reinforced Polymer

Bahan Grafity

Spesifik

Kekuatan

Renggangan

(MPa)

Kekuatan

Tekanan

(MPa)Polyester resin (tidak diperkuat) 1.28 55 140

Polyester dengan Laminasi Chopped

Strand Mat30% E-glass

1.4 100 150

Polyester dengan Laminasi Woven Rovings

45% E-glass

1.6 250 150

Polyester dengan Laminasi Satin Weave

Cloth 55% E-glass

1.7 300 250

Polyester dengan Laminasi Continuous

Rovings 70% E-glass

1.9 800 350

E-Glass Epoxy composite 1.99 1,770 (257 ksi) N/A

S-Glass Epoxy composite 1.95 2,358 (342 ksi) N/A

2.5 Rake Wheel

Rake Wheel merupakan alat yang berupa roda yang pertama kali

digunakan dalam bidang pertanian sebagai penghancur tanah.Rake wheel

sendiri merupakan roda yang dapat berbutar dalam satu arah dengan dua

gaya yang memiliki arah vector berbeda. Prinsip kerja dari rake wheel

adalah ketika salah satu gaya bekerja di salah sati titik temu, maka titik temu

dari gaya yang lain akan menjadi elastis sehingga gaya yang terjadi tidak

bekerja pada roda tersebut, begitupun sebaliknya.

Gambar 2.2 : Prinsip Kerja Rake Wheel

(Sumber : Singapore Inventor / Lang Teng Choy)



9

2.6 Vertical Heli x Wind Turbine Darr ieus

Darrieus adalah salah satu dari turbin angin vertikal yang digerakan

oleh fenomena dari gaya angkat. Turbin ini dapat dibedakan menjadi dua

tipe, tipe eggbeater dan tipe H (Lihat gambar dibawah ini).

Gambar 2.3 : Turbin Darrieus Tipe Eggbeater

(Sumber : )

Gaya-gaya yang menjalankan turbin Darrieus dapat dijelaskan dengan

lebih detail dengan bantuan dari gambar dibawah ini. Terdapat dua

komponen kecepatan yang penting.Pertama, kecepatan sudu relatif terhadap

sumbu dimana gerakannya selalu paralel dengan garis chord.Besar

kecepatan ini adalah kecepatan angular dikalikan dengan radius.Kedua,

kecepatan angin yang diasumsikan bergerak dengan kecepatan konstan pada

satu arah mata angin. Sudut yang dibentuk oleh resultan dari dua kecepatan

tersebut dengan garis chord tidak lain merupakan sudut hantam angin

dengan sudu.

Gaya angkat terbentuk dari perbedaan tekanan yang terjadi disaat

terdapat sudut hantam antara sudu dengan gerakan angin, , tidak sama

dengan nol. Gaya yang terjadi pada saat sudut =0 (ujung kanan) dan

=180o (ujung kiri) hanyalah gaya dorong semata (vektor berwana ungu).

Sedangkan gaya angkat (vektor berwarna hijau) mulai terbentuk ketikabaling-baling berotasi diluar dua posisi tersebut atau dimana bertambah

besar. Secara praktikal yang telah dilakukan oleh para ahli sebelumnya,

gaya angkat ini cukup untuk memberikan daya yang kuat ketika baling-

baling turbin tersebut berputar setidaknya 1,5 kali dari kecepatan angin. Dan

nilai ini disebut juga dengan tip speed ratio (tsr) yaitu rasio antara

kecepatan angular dengan kecepatan angin dimana daya yang dihasilkan

cukup untuk membuat turbin berakselerasi.



10

Gambar 2.4 : Vektor gaya yang bekerja pada sudut

(Sumber : )

2.7 Water Tur bine

2.7.1 Pengertian dasar tentang turbin air

Turbin berfungsi mengubah energi potensial fluida menjadi energi

mekanik yang kemudian diubah lagi menjadi energi listrik pada generator.

Komponen -komponen turbin yang penting adalah sebagai berikut :

1. Sudutpengarah

Biasanya dapat diatur untuk mengontrol kapasitas aliran yang masuk

turbin.

2.

Roda jalan atau runner turbin

Pada bagian ini terjadi peralihan energi potensial fluida menjadi energimekanik.

3. Poros turbin

Pada poros turbin terdapat runner dan ditumpu dengan bantalan radial

dan bantalan axial.

4. Rumah turbin

Biasanya berbentuk keong atau spiral, berfungsi untuk mengarahkan

aliran masuk sudu pengarah.



11

4. Pipa hisap

Mengalirkan air yang ke luar turbin ke saluran luar.

2.7.2 Jenis-jenis turbin air

1. Turbin Reaksi

Turbin reaksi adalah turbin yang memanfaatkan energi potensial untuk

menghasikan energi gerak. Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil

khusus yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan air selama melalui

sudu. Perbedaan tekanan ini memberikan gaya pada sudu sehingga runner

(bagian turbin yang berputar) dapat berputar. Turbin yang bekerja

berdasarkan prinsip ini dikelompokkan sebagai turbin reaksi. Runner turbin

reaksi sepenuhnya tercelup dalam air dan berada dalam rumah turbin.Beberapa contoh Turbin Reaksi :

a. Turbin Francis

Merupakan salah satu turbin reksi yang dipasang diantara sumber air

tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian

keluar. Turbin Francis menggunakan sudu pengarah. Sudu pengarah

mengarahkan air masuk secara tangensial.

b. Turbin Kaplan dan Propeller

Merupakan turbin reaksi aliran aksial yang tersusun dari propeller seperti

pada perahu. Propeller tersebut biasanya mempunyai tiga hingga enam

sudu.

2. Turbin Impuls

Turbin Impuls adalah Turbin yang memanfaatkan energi potensial air diubah

menjadi energi kinetik dengan nozel. Air keluar nozel yang mempunyai

kecepatan tinggi membentur sudu turbin. Setelah membentur sudu arah

kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan momentum (impulse).

Akibatnya roda turbin akan berputar. Turbin impuls memiliki tenakan sama

karena aliran air yang keluar dari nosel tekanannya sama dengan tekanan

atmosfir sekitarnya. Energi potensial yang masuk ke nosel akan dirubah

menjadi energi kecepatan (kinetik).

Beberapa contoh dari turbin impuls adalah:

a. Turbin Pelton



12

Terdiri dari satu set sudu jalan yang diputar oleh pancaran air yang

disemprotkan dari satu atau lebih alat yang disebut nosel. Turbin Pelton

adalah turbin yang cocok digunakan untuk head tinggi.

b.

Turbin Crossflow

Juga dikenal dengan nama Turbin Michell-Banki yang merupakan

penemunya. Selain itu juga disebut Turbin Osberger yang merupakan

perusahaan yang memproduksi turbin crossflow. Turbin crossflow dapat

dioperasikan pada debit 20 liter/dtk hingga 10 m3/s dan head antara 1 s/d

200 m. turbin ini menggunakan nosel persegi panjang yang lebarnya

sesuai dengan lebar runner. Pancaran air masuk turbin dan mengenai

sudu sehingga terjadi konversi energy kinetic menjadi energy mekanis.2.7.3 Pembangkitan Daya

Penghitungan daya yang dihasilkan oleh Water Turbinedapat dirumuskan

sebagai berikut :

P = (R2v3), dimana

P = Daya yang dihasilkan (Watt)

= massa jenis air laut (1026 kg/m3)

R = jari-jari turbin (3 m)

v = Kecepatan arus laut (3.4 m/s)

(http://www.mgi.esdm.go.id)
http://www.mgi.esdm.go.id/http://www.mgi.esdm.go.id/http://www.mgi.esdm.go.id/



13

BAB III

METODOLOGI

3.1 Alat dan Bahan

Realisasi pembuatan GLAFOR ini adalah melalui maket. Bahan yang

digunakan untuk membuat maket adalah sebagai berikut :

3.1.1 Alat

1. Pensil

2. Gunting

3. Penggaris baja dan plastic

4. Lem plastic (untuk model kita)

5. Cutter

6. Amplas

7. Dempul untuk plastic

3.1.2 Bahan

1. Lembaran styrene (Hi-Impact), I mm atau 2 mm

2. Alas potong

3. Tripleks atau chip board

3.2 Tempat Penelitian

Untuk menunjang keberhasilan pembuatan maket ini, tempat penelitian

dilaksanakan di Teknik Sipil dan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh

Nopember

3.3 Proses Pembuatan Karya dan Cara Kerja Karya

3.3.1 Proses Pembuatan Karya

Proses pembuatan maket di mulai dengan cara mendesain secara manual.

Desain terdiri dari struktur jembatan, struktur vertical helix, struktur water

turbine, rake wheel, dan power house. Pendesainan ini meliputi desain

kontruksi jembatan yang dipilih berupa efisiensi fondasi, jalur layang,

Desain CAD CAM Maket

Gambar 3.3 Proses Pembuatan Karya



14

efisiensi peletakan cause way, approach,danmain bridge antaraPulau Bali

dan Pulau Lombok. Untuk kontruksi vertical helix, fokus desain yang

ditekankan adalah mencari bentuk vertical helix proporsional yang dapat

menangkap angin secara optimal dan mendapatkan energi mekanik yang

besar. Kontruksi vortex lebih ditekankan dengan mencari bentuk arus laut

yang proporsional sehingga dapat menhasilkan energi yang optimal. Desain

rake wheel ditempatkan di main bridge untuk mendapatkan perbedaan

tinggi gelombang arus yang optimal.

3.3.2 Cara Kerja Karya

Dalam pembuatan karya tulis ilmiah ini, penulis menggunakan desain

maket sebagai bentuk skalalitas dari bentuk aslinya. Selain itu, cara kerja

maket ini akan dijelaskan dengan menggunakan animasi 3D/2D.

Penghitungan energy yang didapatkan dari setiap green energy tools

dijelaskan pula dengan perhitungan matematis secara ideal.



15

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

1. Pemanfaatan Arlindo sebagai fenomena alam yang langka untuk

menghasilkan energy resources sangat efektif, salah satunya dengan

mengaplikasikannya di Selat Lombok yang menghubungkan Pulau Bali

dan Pulau Lombok. Dengan menggunakan inovasi jembatan berbahan

dasar polimer komposit untuk menghubungkan ke dua pulau tersebut,

jembatan ini dapat menahan fenomena Arlindo dan dengan penambahan

green resources tools dapat meningkatkan rasio elektrifikasi di Pulau

Lombok.

2. Dengan dibentuknya suatu desain dan alternative baru dalam bidang

energy untuk mengatasi rendahnya rasio elektrifikasi di Pulau Lombok,

GLAFOR yang terdiri dari 3 sumber pembangkit energy listrik utama

berupa vertical helix wind turbine yang menggunakan sumber utama

berupa angin, water turbine yang menggunakan arus laut untuk

mengubah energy kinetik menjadi energi listrik, dan rake wheel yang

menggunakan perubahan ketinggian air laut diharapkan dapat membantu

meningkatkan rasio elektrifikasi di Pulau Lombok.

4.2 Saran

1. Teknologi GLAFOR dengan menggunakan 3 sumber energi berupa

vertical helix wind turbine, water turbine, dan rake wheelmemerlukan

riset yang lebih lanjut untuk dapat direalisasikan.

2. Teknologi GLAFOR dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif untuk

menciptakan energi listrik sekaligus membantu pemerintah Indonesia

dalam upaya meningkatkan tingkat rasio elektrifikasi di Pulau Lombok.



16

DAFTAR PUSTAKA

Abrahamovich, H. & Rosen, A., 1988. A Model of the Aeroelastic Behaviour of

Darrieus Wind Turbine Blades, Wind Engineering, Vol. 12 No. 3

Bagar, Kamal Habibi., Wicaksono Wahyudi., Rahman, Arief., Ardan R, Novem.,

Prasetiyawan, Adi. 2013.Pembangkit Listrik Tenaga Angin Dengan Inovasi

Turbin Heliks Vertikal Untuk Kemandirian Energi Sekolah Daerah Pesisir.

Institut Teknologi Sepuluh Nipember

D Tan. 2011. Turbin Air. Repositori Universitas Sumatera Utara.

Fhwa. 1994. Training Manual in LRFD Design of Highway Bridges. Modjeski

and Masters, Inc.

Ghofur, Abdul. M. F, Frengki. J, Sony. Akbar, Rizky., & Wahyu, Addien. 2013.

Rancang Bangun Prototipe Vortech (Vortex Technology) Sebagai

Pembangkit Listrik Tenaga Vorteks Untuk Kemandirian Penerangan

Jembatan Suramadu. Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Han, Kyung S. 1984. The Interlaminar Frakture Energy of Glass Fibern

Reinforced Polymer Composite. Glass Reinforced Polymer System,

Laucaster Pennsylvania : Technomis PublishingCo. Inc

Lindsay, Karen. 1995. What is a Composite?; The Journal on Composites Design

and Application.

Reisch, Marc S. 1996. Advanced Polymer Composite Makers Look Toward

Infrastructure Market.

Sieble, F. & Karbhari. 2010. A paper titled Advanced Composites for Civil

Engineering Applications in the United States. University of California, San

Diego, CA.

Smith, W. Resin Systems. Delaware Composites Design Encyclopedia (DCDE),Volume 3; 1990.

Surbakti, Rio Oktakari. 2009. Perencanaan Serta Pembuatan Prototipe Turbin

Air Terapung Bersudu Lengkung Dengan Memanfaatkan Kecepatan Aliran

Air Sungai. Repositori Universitas Sumatera Utara

Zweben, C. 1994. Introduction to Mechanical Behavior and Properties of

Composites Materials; DCDE, Volume 1. "Plastics and Composites in

Construction," The ENR Journal



17

LAMPIRAN

1. Desain Awal

Desain penampang jembatan horisontal

Desain penampang jembatan vertikal

Desain penempatan vertical helix wind turbine



18

2. Analisis Pembangkitan Daya Listrik Secara Ideal

2.1 Daya Rake Wheel

SpesifikasiRake Wheel :

din= 50 cm

dout = 58 cm

n = 40 cm

l = 4 cm,

maka untuk berputar 360odibutuhkan perbedaan ombak sebesar 160

cm dalam satu arah gaya.

Desain penempatan rake wheel dan water turbine

Desain penempatanpower house



19

Jika rata-rata ombak di kawasan arlindo adalah bergerak 1 gelombang

per detik dengan ketinggian 80 cm, maka :

= 1 putaran per detik

= 60 rpm

Dengan menggunakan perbandingan rasio gearbox 3 : 1, maka

diperoleh kecepatan turbin sebesar 180 rpm. Dengan kecepatan yang

mencapai 180 rpm, maka akan didapatkan daya sebesar 50 MW

dengan generator sinkron. Sehingga, diperoleh daya total sebesar 400

MW dari delapan generator rake wheel

2.2 Daya Vortex Water Tur bine

Penghitungan daya yang dihasilkan oleh Water Turbine dapat

dirumuskan sebagai berikut :

P = (R2v3), dimana

P = Daya yang dihasilkan (Watt)

= massa jenis air laut (1026 kg/m3)

R = jari-jari turbin (3 m)

v = Kecepatan arus laut (3.4 m/s)

(http://www.mgi.esdm.go.id)

P = (1026x3.14x9x(3.4)3)

= 335179.43 Watt

= 335 kW (untuk 1 turbin)

Pada pengaplikasiannya, kami menggunakan 16 turbin yang

terpasang pada pilar-pilar utama jembatan.Sehingga, daya yang

dihasilkan menjadi 5360 kW.

2.3 Daya Vertical H eli x Wind TurbineSpesifikasi Turbin Heliks

Ukuran Rotor (blades)

Panjang 4 m

Diameter 2.4 m

Area sapuan 6.8 m

Besar potensi keluaran daya dari penggunaan turbin Vertical

Helix adalah P = Cps x Asx x V3. Melalui rumus tersebut dapat

ditentukan besar suplai energi listrik, yaitu :

W = P x t
http://www.mgi.esdm.go.id/http://www.mgi.esdm.go.id/http://www.mgi.esdm.go.id/



20

W = Cps x Asx x V3x t

Selanjutnya, dari persamaan ini dapat ditentukan ukuran turbin

yang sesuai kebutuhan.

As =

3 =

1520

0.5 1.2 3 =

2533.3

3 m2, dengan Asadalah

perkalian antara diameter dan tinggi turbin.

Berdasarkan persamaan di atas, diameter dan tinggi turbin

dipengaruhi oleh kecepatan dan waktu hembusan angin di daerah

setempat. Dengan mengacu pada hasil simulasi yang telah dilakukan

oleh Adam Daniary Ibrahim, dalam tugas akhir berjudul Simulasi

Photovoltaic dan Kincir Angin Savonius sebagai Sumber Energi

Penggerak Motor Kapal Nelayan, kebutuhan listrik sebesar 1520 Wh

dapat dipenuhi oleh penggunaan turbin berukuran tinggi 4 meter dan

diameter 3 meter. Sedangkan pada karya tulis ini kami menggunakan

216 turbin helix, makaakan diperoleh daya sebesar 328.3 kW.

[revisi] civec-14_ring of arlindo glass fiber reinforced polymer (glafor) hybrid bridge

Documents

pemanfaatan energi arus

vertical helix water

arus laut yangmengalir

salah satu tempat