Audit Energi Dan Analisis Peluang Penghematan Konsumsi Energi Pada .
LAPORAN TUGAS AKHIRAUDIT ENERGI DAN ANALISIS PELUANGPENGHEMATAN KONSUMSI ENERGI PADAPOMPA SENTRIFUGAL BAGIAN DISTRIBUSI DIPDAM KUDUSMOH UMAR SYAIFUDINNIM. 201454090DOSEN PEMBIMBINGRianto Wibowo, S.T., M.Eng.Bachtiar Setya Nugraha, S.T., M.T.PROGRAM STUDI TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS MURIA KUDUS2018
ii
iii
iv
AUDIT ENERGI DAN ANALISIS PELUANG PENGHEMATAN KONSUMSIENERGI PADA POMPA SENTRIFUGAL BAGIAN DISTRIBUSI DI PDAMKUDUSNama mahasiswa: Moh Umar SyaifudinNIM: 201454090Pembimbing:1. Rianto Wibowo, ST.,M.Eng2. Bachtiar Setya Nugraha, S.T., M.TRINGKASANPenelitian ini bertujuan untuk mengetahui besarnya efisiensi dan specificenergy consumption (SEC), serta peluang penghematan konsumsi energi pada pompasentrifugal bagian distribusi di PDAM Kudus. Audit energi dilakukan dalam duatahap yaitu audit energi awal dan audit energi rinci. Kegiatan pada audit energi awalmeliputi pengumpulan data-data berupa rekening listrik bulanan, produksi airbulanan, diagram instalasi perpipaan dan kelistrikan, spesifikasi teknis pompa, danspesifikasi teknis motor. Sedangkan kegiatan pada audit energi rinci meliputipengukuran arus, tegangan, head, debit, dan tekanan pompa. Hasil penelitianmenunjukkan bahwa nilai efisiensi motor yaitu 87%, serta nilai efisiensi pompa yaitu82% dan nilai efisiensi pompa total 72%. Nilai tersebut termasuk kedalam kategori 60% yang artinya pompa masih baik dan tidak perlu tindakan apapun untukmenaikan efisiensi. Nilai SEC pada pompa sentrifugal berada antara 0,161 kWh/m3 0,183 kWh/m3, nilai ini menurut standar SEC oleh produsen pompa sentrifugal(grundfos) termasuk kedalam kategori sangat efisien.Untuk peluang penghematankonsumsi energi pompa sentrifugal dilakukan dengan memperbaiki faktor daya (cosφ) dari 0,86 menjadi 0,90. Rekomendasi untuk memperbaiki faktor daya (cos φ) dari0,86 menjadi 0,90 dilakukan pemasangan kapasitor sebesar 0,52 kVAr (11,61 μF),cara ini dapat mengurangi pemakaian daya reaktif dari 2,83 kVAr menjadi 2,31kVAr.Kata kunci : audit energi, pompa sentrifugal, konsumsi energi spesifik, efisiensi,peluang penghematan energiv
ENERGY AUDIT AND ANALYSIS OF OPPORTUNITIES FOR SAVINGENERGY CONSUMPTION IN CENTRIFUGAL PUMPS IN THEDISTRIBUTION SECTION OF THE PDAM KUDUSStudent Name: Moh Umar SyaifudinStudent Identity Number: 201454090Supervisor:1. Rianto Wibowo, ST.,M.Eng2. Bachtiar Setya Nugraha, S.T., M.TABSTRACTthe purpose of this research is to investigate the value of efficiency andspecific energy consumption (SEC), and saving oppurtinities the energy consumptionin a centrifugal pump. Energy audits are carried out in two stage: primary energyaudit, and detailed energy audits. Activities on energy audits include collecting datain the form of electricity bills, water production, installation diagrams, pumpspecifications,and motor specifications. While activities in detailed energy auditinclude measurement of current, voltage, head, rate of flow, and pressure. Theresearch showed that the value of motor efficiency was 87%, and the pump efficiencyvalue is 82%, and the total pump efficiency is 72%. This value belongs to category 60% where the pump still good and does not need any action to increase efficiency.The value of specific energy consumption of centrifugal pump is between 0,161kWh/m3-0,183 kWh/m3, this value according to the centrifugal pump manufactuter(grundfos) is include in the category very efficient. The opportunity to save the energyconsumption of centrifugal pump is done by improving the power factor (cos φ) from0,86 to 0,9. Recommendations to improve the power factor from 0,86 to 0,9 carriedout the installation of a capasitor 0f 0,52 kVAr (11,61 μF), this method can reducethe use of reactive power from 2,83 kVAr TO 2,31 kVAr.Keywords : energy audit, centrifugal pump, specific energy consumption, efficiency,energy saving opportunitiesvi
KATA PENGANTARPuji syukur kehadirat allah swt atas rahmat dan hidayah-Nyalah penulis dapatmenyelesaikan tugas akhir. Adapun judul tugas akhir ini adalah ”Audit Energi danAnalisis Peluang Penghematan Konsumsi Energi pada Pompa Sentrifugal BagianDistribusi di PDAM Kudus”. Penulisan ini dimaksudkan untuk memenuhi salah satusyarat guna memperoleh gelar sarjana teknik di program studi teknik mesinuniversitas muria kudus.Dalam melaksanakan tugas akhir ini penulis telah banyak mendapatkanbimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik dari segi moril maupun materiil.Penulis mengucapkan terima kasih kepada:1. Bapak Moch. Dahlan, ST.,MT selaku Dekan Fakultas Teknik UniversitasMuria Kudus.2. Bapak Rianto Wibowo, ST.,M.Eng selaku Ketua Program Studi Teknik MesinUniversitas Muria Kudus sekaligus dosen pembimbing utama tugas akhir.3. Bapak Bachtiar Setya Nugraha, S.T., M.T selaku dosen pembimbingpendamping tugas akhir.4. Bapak Qomaruddin, ST.,MT selaku koordinator tugas akhir.5. Bapak dosen tim penguji tugas akhir.6. Bapak dosen Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus.7. Bapak Cipto selaku kepala bagian produksi di PDAM Kudus.8. Mas Rochim yang selama ini memberi informasi dan data penelitian sekaligusmendampingi selama penelitian di PDAM Kudus.9. Mas Berito, mas Hamid, mas Faris yang selama ini memberi bantuan selamapenelitian di PDAM Kudus.10. Kedua orang tuaku atas segala doa, nasehat, kepercayaan, dan motivasi yangtelah diberikan.11. Kakakku ”Ali, Nur, dan Fitri” yang selama ini memberi semangat dandorongan.vii
12. Spesial buat tim audit energi ”Bos Burhan” saya berharap persaudaraan initidak berakhir sampai disini.13. Spesial buat sahabatku ”Boy Rohmad” yang selama ini memberi dukungan.14. Mahasiswa teknik mesin Universitas Muria Kudus, khususnya angkatan 2014.Tetap kompak dan ”solidarity m forever”.15. Semua pihak yang tak dapat kami sebutkan satu persatu, atas segalabantuanya pada penulisan tugas akhir ini.Penulis menyadari adanya kekurangan dan ketidaksempurnaan dalampenulisan tugas akhir ini, karena itu penulis menerima kritik, saran dan masukan daripembaca sehingga penulis dapat lebih baik di masa yang akan datang. Akhirnyapenulis berharap semoga tugas akhir ini bisa bermanfaat khususnya bagi penulis danumumnya bagi para pembaca.Kudus, Januari 2014Moh Umar Syaifudinviii
DAFTAR ISIHALAMAN JUDUL .HALAMAN PERSETUJUAN .HALAMAN PENGESAHAN .PERNYATAAN KEASLIAN .RINGKASAN .ABSTRACT .KATA PENGANTAR .DAFTAR ISI .DAFTAR GAMBAR .DAFTAR TABEL .DAFTAR SIMBOL .DAFTAR LAMPIRAN .DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN .iiiiiiivvviviiixxiixiiixivxvxviBAB I PENDAHULUAN1.1Latar belakang .1.2Perumusan Masalah .1.3Batasan Masalah .1.4Tujuan.1.5Manfaat .12233BAB II TINJAUAN PUSTAKA2.1Audit Energi .2.1.1 Jenis Audit Energi .2.1.2 Target dan Sasaran Audit Energi .2.1.3 Pengumpulan Data Audit Energi.2.1.4 Analisa Data Audit Energi .2.2Beban Listrik .2.3Daya Listrik .2.4Faktor Daya .2.5Gambaran Umum Penggunaan Energi di PDAM .2.6Motor Listrik .2.7Mekanisme Kerja Motor Listrik .2.8Jenis Motor Listrik .2.8.1 Motor Arus Searah .2.8.2 Motor Arus Bolak-Balik.2.9Prinsip Kerja Motor Induksi .2.10 EfIsiensi Motor Induksi .2.11 Pompa Sentrifugal .2.11.1 Klasifikasi Pompa .2.11.2 Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal .2.11.3 Komponen-Komponen Pompa Sentrifugal .5681213141618192121222222252628303233ix
2.11.4 Sifat Aliran Fluida dalam Pipa .2.11.5 Head Instalasi Pompa .2.11.6 Efisiensi Pompa Sentrifugal .2.12 Sistem Pemipaan .2.12.1 Jenis-Jenis Pipa .2.13 Komponen Sistem Pemipaan .2.13.1 Pipa .2.13.2 Flange .2.13.3 Katup .2.13.4 Sambungan .34353839404041414243BAB III METODOLOGI3.1Metodologi Penelitian .3.2Persiapan dan Perencanaan .3.2.1 Waktu dan Tempat .3.2.2 Peralatan Penelitian .3.2.3 Bahan Penelitian .3.3Metode Pengambilan Data .3.4Pengukuran Lapangan .3.4.1 Pengukuran Arus Motor .3.4.2 Pengukuran Tegangan Motor .3.4.3 Pengukuran Head Statis Pompa .3.4.4 Pengukuran Debit Pompa .3.4.5 Pengukuran Tekanan Pompa .3.5Proses Perhitungan .3.5.1 Efisiensi Motor .3.5.2 Efisiensi Pompa Individual .3.5.3 Efisiensi Pompa Total .3.5.4 Konsumsi Energi Spesifik .4546464646474848484950515151525253BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN4.1Data Lapangan .4.1.1 Pengukuran Motor Listrik .4.1.2 Pengukuran Pompa .4.2Perhitungan .4.2.1 Efisiensi Motor .4.2.2 Efisiensi Pompa Individual .4.2.3 Efisiensi Pompa Total .4.2.4 Konsumsi Energi Spesifik .4.3Analisa Kualitas Daya Listrik .4.4Analisa Sumber Energi Listrik .4.5Analisa Konsumsi Energi Spesifik .4.6Analisa Efisiensi Pompa dan Motor .4.7Analisa Peluang Penghematan Energi .4.7.1 Perbaikan Kualitas Daya Listrik .5555565757576161636566676868x
4.7.2 Perbaikan Sumber Energi Listrik . 704.8Rekomendasi Peluang Penghematan Energi . 71BAB V PENUTUP5.1 Kesimpulan . 735.2 Saran . 73DAFTAR PUSTAKA . 74LAMPIRAN . 75BIODATA PENULIS . 79xi
DAFTAR GAMBARGambar 2.1Gambar 2.2Gambar 2.3Gambar 2.4Gambar 2.5Gambar 2.6Gambar 2.7Gambar 2.8Gambar 2.9Gambar 2.10Gambar 2.11Gambar 2.12Gambar 2.13Gambar 2.14Gambar 2.15Gambar 2.16Gambar 2.17Gambar 2.18Gambar 2.19Gambar 2.20Gambar 3.1Gambar 3.2Gambar 3.3.Gambar 4.1Gambar 4.2Gambar 4.3Gambar 4.4Beban induktif .Beban kapasitif .Segitiga daya .Gelombang sinus pada faktor daya lagging .Gelombang sinus pada faktor daya leading.Konsumsi energi di PDAM .Diagram instalasi pompa .Motor DC.(a) Rotor sangkar (b) Rotor belitan .Gelombang sinusoidal tiga fasa .Grafik torque speed motor induksi tiga fasa .Pompa sentrifugal .Pompa aliran radial .Pompa aliran aksial.Pompa aliran campuran .Pompa volut .Pompa diffuser.(a) Suction lift (b) Suction head .Flange .Fitting .Diagram aliran penelitian .(a) Tang ampere (b) Water meter (c) Manometer .Suction lift .Segitiga daya motor .Diagram SEC pompa sentrifugal .Perbaikan faktor daya .Diagram daya motor delta 65677072
DAFTAR TABELTabel 2.1Tabel 2.2Tabel 3.1Tabel 3.2Tabel 4.1Tabel 4.2Tabel 4.3Tabel 4.4Tabel 4.5Tabel 4.6Tabel 4.7Tabel 4.8Tabel 4.9Tabel 4.10Tabel 4.11Tabel 4.12Tabel 4.13Level kedalaman audit energi .Tabel efisiensi motor induksi 3 phasa.Spesifikasi motor listrik .Spesifikasi pompa .Pengukuran motor listrik .Pengukuran pompa .Produksi air bulanan .Perhitungan head loss pipa buang .Perhitungan head loss pipa isap .Konsumsi energi pompa .Kualitas arus motor .Kualitas tegangan motor .Nilai standar SEC berdasarkan produsen pompa (grundfos) .Nilai SEC pada pompa sentrifugal.Tindakan pada penuruanan efisiensi .Nilai efisiensi .Faktor daya .xiii827474755565659596264646666686869
DAFTAR SIMBOLSimbolKeteranganSatuanNomorPersamaanPDaya nyatakW2,3,9,23,32,47QDaya reaktifkVAr4,5,50SDaya semukVA6,7,8,51LFFaktor bebanDesimal10,28,35ηmEfisiensi motor%11,29,36ReBilangan reynold-12,39HHeadm13,40,44haHead statism14,15,26Head tekananm16hlHead lossm17,20,42,43fKoefisien gesek-18,19,41ηpEfisiensi pompa%21,30,48PhDaya hidroliskW22,31,46ηtEfisiensi total%24,25,33,39327ΔhpQDebitm /s237ALuas PenampangmVKecepatan Aliranm/s38Desimal45Cos φFaktor DayaXcTahanan KapasitifΩ54CKapasitas KapasitorμF55xiv
DAFTAR LAMPIRANLampiran 1Lampiran 2Lampiran 3Lampiran 4Lampiran 5Lampiran 6Lampiran 7Data konsumsi listrik bulanan .Dokumentasi pengukuran arus .Dokumentasi pengukuran tegangan .Dokumentasi pompa .Biodata penulis .Surat izin penelitian .Fotokopi buku bimbingan.xv75767778798081
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATANPDAM:Perusahaan Daerah Air MinumAET:Audit Energi TerinciSEC:Specific Energy ConsumptionBUMN: Badan Usaha Milik NegaraBUMD: Badan Usaha Milik DaerahUU: Undang-UndangECO: Energy Conservation OpportunityEEI: Energy Efficiency Indexxvi
menyelesaikan tugas akhir. Adapun judul tugas akhir ini adalah "Audit Energi dan Analisis Peluang Penghematan Konsumsi Energi pada Pompa Sentrifugal Bagian Distribusi di PDAM Kudus". Penulisan ini dimaksudkan untuk memenuhi salah satu syarat guna memperoleh gelar sarjana teknik di program studi teknik mesin
Semua energi yang dapat di perbaharui dan bahkan energi pada bahan bakar fosil, kecuali energi pasang surut dan panas bumi berasal dari matahari. Matahari meradiasi 1,74 x 1017 Kilowatt jam energi ke bumi setiap jam. Dengan kata lain, bumi ini menerima daya 1,74 x 1017 watt. Sekitar 1-2% dari energi tersebut diubah menjadi energi angin.
Diktat Mesin Konversi Energi ini memaparkan teori dasar konversi energi. Pada bab awal dipaparkan sumber-sumber energi yang mendasari teori mesin konversi energi. Fokus pembahasan di dalam buku ajar MKE ini adalah mesin mesin yang mengkonversi sumber-sumber energi yang tersedia di alam untuk menghasilkan energi yang dapat dimanfaatkan.
Menjelaskan Proses-Proses Mesin Konversi Energi Page 2 Gambar 1.1. Bentuk Energi Mekanik pada sebuah Mobil Balap 2. Energi potensial adalah energi yang tersimpan pada benda karena kedudukannya. Sebagai contoh, energi potensial air adalah energi yang dimiliki air karena ketinggiannya dari permukaan.
Buku Ajar Mesin Konversi Energi ini memaparkan teori dasar konversi energi dan ditambah dengan penjelasan kontruksi-kontruksi mesin pada setiap bab. Pada bab-bab awal dipaparkan ilmu-ilmu dasar meliputi mekanika fluida, termodinamika, perpindahan panas, dan sumber-sumber energi yang mendasari teori mesin konversi energi.
Gambar 2. 37 Daerah operasi mesin Induksi 137 Gambar 2. 38 C2C connection 138 . Lingkup konversi energi pada teknologi energi terbarukan seperti: Pembangkit Listrik Tenaga Bayu, Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro, Pembangkit Listrik Tenaga Surya, Biogas, dan Biomas. Modul ini memberi wawasan konversi energi air
adalah aplikasi pemodelan perencanaan energi untuk menganalisis kondisi permintaan hingga penyediaan secara terintegrasi. Sedangkan Balmorel adalah aplikasi pemodelan perencanaan energi khususnya untuk penyediaan energi listrik dengan pendekatan optimasi. Pertumbuhan penduduk, pertumbuhan ekonomi dan harga energi menjadi dasar
Bab10 Setelah mempelajari bab ini, kamu harus mampu: Hasil yang harus kamu capai: Energi dan Perubahannya Tahukah kamu bahwa tanpa energi yang diciptakan Tuhan tidak akan ada kehidupan. Matahari, angin, sungai, dan bahkan alam ini tidak akan ada. Energi terdapat di mana-mana dan dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain.
The computational anatomy of psychosis hypothesis that the mean is zero. The sample mean provides evi-dence against the null hypothesis in the form of a prediction error: namely, the sample mean minus the expectation under the null hypothesis. The sample mean provides evidence against the null but how much evidence? This can only be quantified in relation to the precision of the prediction .
