Faktor kecepatan keliling bagian dalam sudu





= 0,35 

7,67





= 2,684 /

Dimana:





= Faktor kecepatan keliling bagian luar sudu

Co =

Kecepatan air= √ 2    ℎ

  = 7,67 m/s

2. Kecepatan Tangensial pada diameter lingkar dalam sudu turbin; uN (m/s)





=   





= 0,19 

7,67





=1,457 /

Dimana:





= Faktor kecepatan keliling bagian dalam sudu

Co =

Kecepatan air= √ 2    ℎ

  = 7,67 m/s

3. Kecepatan Tangensial pada diameter lingkar luar sudu turbin; uM (m/s)





= 







2





= 2,6841,457₂





= 2,07 /

Dari ketentuan dimensi maka luas penampang pada sudu turbin yang  bekerja dan kecepatan meridian c2m = c2 pada bagian keluar turbin dan yaitu

sebesar :

1. Luas Penampang Sudu; A (m²)

  =   

  =

0,98 x 0,58

  =

0,56 m² 2. Kecepatan Meridian c2m = c2(m/s)





= 



=  





= 



= 1,138_0,56





= 



= 2,032 /

3. Efisiensi Turbin ; ȠT

Ƞ



= _{ ..}

Ƞ



= 8,405_{0,357 .3.9,81}

Ƞ



= 8,405_10,5065

Ƞ



= 0,80

 %

Dengan demikian bentuk dari sudu turbin dapat digambarkan melalui  bagan segitiga kecepatan. Bagan tersebut terdiri dari 3 bagian yaitu sudut sudu

dibagian diameter dalam (D N), sudut sudu bagian tengah (Dm), Sudut sudu  bagian luar (DL). Bagan Segitiga Kecepatan tergambar sebagai berikut :

1. Bagan Segitiga Kecepatan bagian dalam (D N)

Gambar 3.6: Diagram Segitiga Kecepatan Bagian Dalam

Dari perhitungan sebelumnya diketahui nilai dari u N  dan C2  sebagai  berikut :

 u N =

1,457

m/s

 C2m = C2 =

 2,032

m/s

Maka besarnya nilai-nilai yang lain dapat dihitung sebagai berikut : a) Sudut keluaran pada diameter dalam sudu ; β2

tan



= _

_^

tan



= 2,032_1,457





=54,35

 b) Daya keluar pada diameter dalam sudu ; W2





= _sin

^ _





= 2,032_0,812





= 2,50 /

c) Kecepatan Keluar Bias Tangensial ; cu2





= Ƞ_31,08

^

 ^{. .}





= 0,8 .9,81.3_31,08

uN C2 CU2 β1 β2 W2 W1 C1 β3 x





= 23,544_31,08





= 0,75

7 m/s

d) Kecepatan Masuk Sudu ; c1





= √ 



 







= √ 2,032



0,757







= √4,702





= 2,16 

Untuk mendapatkan nilai W1 dan β1, perlu adanya nilai bantuan yaitu nilai x dan β3, yang mana nilai x tersebut diperoleh dari hasil  pengurangan u N dengan cU2, sebagai berikut :

e)  Nilai Variabel x x = u N –  cU2 x =

1,457

 –  0,757 x = 0,733 m/s f) Sudut Bantu ; β3

tan



= 



tan



= 0,733_2,032

tan



= 0,360





  =19,83

°

g) Sudut Masuk sudu pada diameter dalam sudu ; β1 β1 = 90⁰ – β3

β1 = 90⁰ – 

19,83

0 β1 = 70,16⁰

h) Daya masuk pada diameter dalam sudu ; W1





= U_sin

^N_





= 1,457_sin19,83





= 4,29 /

2. Bagian Segitiga Kecepatan bagian tengah (Dm)

Gambar 3.7: Diagram Segitiga Kecepatan Bagian Tengah

Dari perhitungan sebelumnya diketahui nilai dari uM  dan C2  sebagai  berikut :

 UM =

2,070

 m/s

 C2²m = C2 =

2,032

 m/s

Maka besarnya nilai-nilai yang lain dapat dihitung sebagai berikut : a) Sudut keluaran pada diameter dalam sudu ; β2

tan



= _

_^

tan



= 2,032_2,070





=44,46

°

 b) Daya keluar pada diameter dalam sudu ; W2





= _sin

^ _





= 2,032_0,700





= 2,90 /

UM C2 CU2 β1 β2 W2 W1 C1 β3 x

c) Kecepatan Keluar Bias Tangensial ; cu2





= Ƞ

^

_31,08 ^{. .}





= 0,8 .9,81.3_31,08





= 23,54_31,08





= 0,757

 m/s

d) Kecepatan Masuk Sudu ; c1





=  



 







= √ 2,032



0,757







=√4,702





= 2,16 /

Untuk mendapatkan nilai W1 dan β1, perlu adanya nilai bantuan yaitu nilai x dan β3, yang mana nilai x tersebut diperoleh dari hasil  pengurangan uMdengan cU2, sebagai berikut :

e)  Nilai Variabel x x = um –  cu2 x =

2,070

 – 

0,757

x = 1,313 m/s f) Sudut Bantu ; β3

tan



= 



tan



= 1,313_2,032





= 32,86

°

g) Sudut Masuk sudu pada diameter dalam sudu ; β1 β1 = 90⁰ – β3

β1 = 90⁰ –  32,86⁰ β1 = 57,13⁰

h) Daya masuk pada diameter dalam sudu ; W1

W



= 2,070_0,542

W



= 3,815 /

3. Bagan Segitiga Kecepatan bagian luar (DL)

Gambar 3.8: Diagaram Segitiga Kecepatan Bagian Luar

Dari perhitungan sebelumnya diketahui nilai dari uL  dan C2  sebagai  berikut :

 UL =

2,684

m/s

 C2²m = C2 =

 2,032

m/s

Maka besarnya nilai-nilai yang lain dapat dihitung sebagai berikut : a) Sudut keluaran pada diameter dalam sudu ; β2

tan



= 







tan



= 2,032_2,684

tan



=0,757





=37,12

°

 b) Daya keluar pada diameter dalam sudu ; W2





= _sin

^ _





= 2,032_0,603

 = 3,366 /

UL C2 CU2 β1 β2 W2 W1 C1 β3 x

c) Kecepatan Keluar Bias Tangensial ; cu2





= Ƞ

^

_31,08 ^{. .}





= 0,8 .9,81.3_31,08





= 23,54_31,08





= 0,757

 m/s

d) Kecepatan Masuk Sudu ; c1





=  











= √ 2,032



0,757







= √4,702





= 1,26 /

Untuk mendapatkan nilai W1 dan β1, perlu adanya nilai bantuan yaitu nilai x dan β3, yang mana nilai x tersebut diperoleh dari hasil  pengurangan uL dengan cU2, sebagai berikut :

e)  Nilai Variabel x x =









x =

 2,244

 – 

0,757

x = 1,486 m/s f) Sudut Bantu ; β3

tan



= 



tan



= 1,486_2,032





= 36,18

°

g) Sudut masuk sudu pada diameter dalam sudu ; β1 β1 = 90⁰ – β3

β1 = 90⁰ –  36,18⁰ β1 = 53,82⁰

h) Daya masuk pada diameter dalam sudu ; W1

W1 = 2,244_0,860

W



= 3,8 m/s

3.8 Perencanaan Poros Transmisi

Poros yang digunakan adalah poros transmisi dengan beban puntir murni dan beban lentur, daya di transmisikan ke poros melalui puli dan sabuk-V. Pada  perencanaan ini adalah perencanaan poros pada poros transmisi, guna

memindahkan putaran poros turbin ke poros ke generator mesin turbin air.

3.8.1 Pemilihan Bahan Poros Transmisi

Bahan yang dipakai adalah baja karbon S40C dengan σ b = 55 kg/mm² (Sularso, 1983 : 3). dalam tabel bahan diketahui baja karbon S40C memilki spesifikasi:

 Kekuatan tarik





: 55 kg/m

m



 Perlakuan panas : Penormalan

 Faktor keamanan : Sf1 = 6,0; Sf2 = 2,0

Sf 1 = 6 (Sularso, 1983 : 8)

Sf 2 = 2,0  diambil nilai antara 1,3 - 3,0 (Sularso, 1983 : 8) Km = 2,0  diambil nilai antara 1,5 - 2,0 (Sularso, 1983 : 8) Kt = 2,0  diambil nilai antara 1,5 – 3,0 (Sularso, 1983 : 8)

3.8.2 Perencanaan Gaya yang Diterima Poros 1. Menentukan besarnya faktor koreksi

f c = 1,0  dipilih antara nilai 0,8 – 2,0 (Sularso, 1983: 7) 2. Daya rencana

Pd = P . fc . (Soelarso & K.suga, 1983:7)

=

8,405

KW 1,0 = 8,405 KW.

3. Momen puntir rencana ( T ). Kg mm. T = 9,74 10⁵



= 9,74 10⁵

, 

 

= 5457,64 kg mm.

4. Gaya – gaya yang terjadi p ada poros

Gambar 3.9: Gaya – Gaya yang terjadi pada Poros

a. Gaya yang terjadi di titik FA pada puli

Gaya pada titik FA = gaya akibat berat poros FA = 1,4 kg

Gaya yang terjadi di titik FD pada propeler FD = gaya akibat berat propeler

FD = 3,5 kg

 b. Untuk mencari gaya reaksi yang terjadi pada titik B dan C maka menggunakan rumus ∑M = 0

∑MB = 0 (titik pusat di B untuk mencari gaya reaksi pada titik C) = ( FA x AB) + (RC x BC) –  (FD x BD) = ( 1,4 kg x 50 mm) + (RC x 500 mm)  –  (3,5 kg x 600 mm) RC =

−(  .) + ( .)

 

RC =

 .

 

RC = 4,06 kg c. Gaya reaksi pada titik B

∑Mc = 0 (titik pusat di C untuk mencari gaya reaksi pada titik B) = ( FA x AC) –  (RB x BC) –  (FD x CD) = ( 1,4 kg x 550 mm) –  (RB x 500 mm) –  (3,5 kg x 100 mm) RC =

(  .)− ( .)

 

FA RB _RC FD 50 mm 500 mm ^{100 mm} A B _{C D}

RC =

 .

 

RC = 0,84 kg 5. Tegangan geser









 =



_{ ×}

^{(Soelarso & K.suga, 1983:8)}





=



 ×

=





= 4,58





6. Faktor koreksi untuk momen puntir ( Kt ) = 1,5 , Faktor lenturan (Cb) = 2

7. Diameter poros d = (

,



 ^{x Kt x Cb x T}

)

^

(Soelarso & K.suga, 1983:8) = (

,

,

 ^{x 1,5 x 2 x}

 5457,64)

^

= 27,5 mm 30 mm.

Disebabkan diameter poros 29,5 mm dipasaran tidak ada, maka kita bulatkan menjadi 30 mm sesuai diameter poros yang ada dipasaran (sularso, 1983: 9).

8. Diameter bagian yang menjadi tempat bantalan = 72 mm Jari-jari filet = 72 –  30 : 2 = 21 mm

Alur pasak = 8 7 Filet 0,4 ( 0,4 besar dari JIS)

9. Faktor konsentrasi tegangan pada poros bertegangan adalah. =





 ^{= 0,7 ,}

^

 ^{= 2,4}



 = 2,4

Konsentrasi tegangan pada poros dengan alur pasak :

,



 ^{= 0,023 ,}

∝ >  ∝=

 2,4 Tegangan geser pada pasak (

)

(

)

 =

, ×



=

, ×,

()

= 1,03





10. Pengecekan Defleksi Puntiran (θ) θ = 584

 . 

 .

^{(Sularso, 1997:18)} Dimana: T = Momen rencana = 5457,64 kg.mm l = Panjang poros = 600 mm G = Modulus geser = 9,3 x 10³ kg/mm² d = diameter poros = 30 mm Maka: θ = 584

, x 

,    

θ = 584





θ = 0,24⁰

Dari hasil perhitungan diperoleh defleksi puntiran sebesar 0,24⁰, sedangkan menurut (Sularso, 1997:19) defleksi maksimum puntiran adalah 0,25⁰. Maka:

0,24⁰ < 0,25⁰ (memenuhi syarat)

Jadi bahan poros yang dipakai untuk dijadikan poros 1 (poros  penyangga kincir) adalah besi S40C dengan diameter poros 40 mm.

3.9 Perencanaan Sabuk

Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan, diperoleh data awal untuk merencanakan sabuk. Adapun data-data tersebut meliputi :

 Daya generator yang digunakan : 8 kW

 Putaran generator : 1500 rpm

Dalam perencanaan ini sabuk yang dipilih adalah dari karet dengan  bentuk sabuk-V karena mudah penangannya dan harganya murah. Daya maksimum yang dapat ditransmisikan sabuk-V kurang lebih sampai 500 KW dan kecepatan sabuk maksimum sampai 25 m/s (Sularso & Suga, 1997:163). Berdasarkan diagram pemilihan sabuk di Sularso & Suga (1997:164), maka sabuk yang digunakan adalah sabuk Tipe E.

1 Putaran poros penggerak (n1) =

500

 rpm 2 Putaran poros yang digerakan (n2) = 1500 rpm

Perhitunagn perencanaan mesin ini menggunakan mesin generator dengan putaran 1500 rpm dalam perencanaan ini perhitungan ditunjukan di  bawah ini:

1. Daya rencana (

)



 =

 _

x P = (kW) (Sularso, 1991:7)

= 1,0 x

8,405

KW = 8,405 KW

Gambar 3.10: Diagram Pemilihan Sabuk  Sumber : web.ipb.ac.id.com, diakses 23 oktober 2017

2. Momen rencana (

1

,

2

)

T1

 = 9,74 x

105

 x (

5,93

500

^{) = (11551,64 kg.mm) (Sularso, 1991:7)}

T2

 = 9,74 x

105

 x (

 5,93

 1500)

  = (3850,54 kg.mm) (Sularso, 1991:7) Keterangan :

Pd

 = 8,405 kW

n1

 =

 500

 rpm

Gambar 3.11: Perhitungan Panjang Keliling Sabuk Sumber: (Sularso, 1991:170)

Dengan sabuk –  V tipe B maka dipilih diameter pulli yang diijinkan yaitu 115 mm pada perencanaan ini, sehingga diameter pada pulli pada poros motor dipilih (d p) = 115 mm. Untuk menghiung diameter puli transmisi pada poros turbin Kaplan (D p):

3. Diameter Puli Transmisi (



,



)

Dp

 .

 n1

=

dp

 .

n2

(Sularso, 1991:166)

Dp

=

_{2 . }

1

D

=

1500 . 115

500

= 345 mm Keterangan :



 = diameter jarak bagi puli kecil (mm). = 115 mm



 = diameter jarak bagi puli besar (mm). = 345 mm 4. Kecepatan linier sabuk (V)

V =

   n1

60  1000

^{(Sularso, 1991:166)} =

3,14  115  500

60  1000

= 3,0 m/s Keterangan : V = kecepatan puli (m/s)

dp

= diamter puli kecil (mm)

5. Jarak puli penggerak dengan puli yang digerakkan C =

(D_p  

) x 2 C = 230 x 2 = 460 mm 6. Panjang keliling (L) L = 2C +



2

 ⁽

Dp

 +

dp

) +

1

4

 ⁽



 -

)2

_{(Sularso, 1991:170)} L = 2 x 460 +

3.14

2

 ^{(345 + 115) +}

2760¹

 ^{(345 - 115}

)2

L = 920 + 722,2 + 19,16 L = 1661.36 L = 1662

Jadi panjang sabuk yang digunakan menyesuaikan dengan yang ada di pasaran di pilih L = 1662 mm = 110,37 Inch

7. Jarak sumbu poros puli (C)

Gambar 3.12: Jarak Sumbu Dua Puli

 b = 2 L - π (D p –  d p) (Sularso, 1991:170) = 2 . 1662 –  3,14 (345 –  115) = 3324 –  722,2 = 2601,8 mm C =

+  −  (_{ })



^(mm) =

2601,8 2601,82 8 (345115)²

8

 ^{= 650,4 mm}

Jadi jarak sumbu poros puli adalah 650 mm. 8. Sudut kontak (

)



 = 180 – 

57 ( )



= 180 – 

57 (345115)

Gambar 3.13: Sudut Kontak Sabuk V

3.10 Perencanaan Puli (

Pulley 

)

Kontruksi puli pada transmisi turbin kaplan menggunakan bahan besi cor yang memiliki masa jenis 7800 kg/m³, putaran puli penggerak dan yang digerakkan berturut-turut adalah n1 (rpm) dan yang digerakkan n2 (rpm) dengan diameter nominal masing-masing adalah dp (mm) dan Dp (mm), serta  perbandingan putaran u dinyatakan dengan:





=

^



Dimana:

D



= Diameter puli yang digerakkan (mm)

n



= Putaran poros puli yang digerakkan (rpm)

d



= Diameter puli penggerak (mm)

n



= Putaran motor (rpm)

Dari tabel V-Belt , untuk sabuk tipe B diketahui ukuran-ukuran puli sebagai berikut: e = 12,5 mm; c = 2,5 mm; t = 9 mm; s = 10 mm



= 160

°

Hal-hal lain yang perlu diperhatikan dalam perhitungan puli antara lain : 1. Puli 1 (Puli Poros Motor)

1. Ketebalan puli (b)

Ketebalan puli yang akan dipakai adalah puli yang ada dipasaran dengan tebal 20 mm (Martin, 2001).

2. Berat puli (Wp)

Wp =

π

/4 x D² x b x



(kg) (Dobrovolsky, 1978:254) = 3,14/4 x

0,095



m x 2 x

10

−

m

 x 7800 kg/m³

= 0,11 kg

Gambar 3.14: Sketsa Pulley Generator Dimana:

 D = diameter luar puli (mm) b = lebar puli (mm)

= massa jenis (7800 kg/mm³)

2. Puli 2 (Puli Poros Besar) 1. Ketebalan puli (b2)

Ketebalan puli yang akan dipakai adalah puli yang ada dipasaran dengan tebal 20 mm (Martin, 2001).

2. Berat puli (Wp) Wp =

π

/4 x D² x b x



(kg) (Dobrovolsky, 1978:254) = 3,14/4 x

0,345



m x 2 x

10

−

m

 x 7800 kg/m³ = 1,4 kg Ø 80 Ø 95

Gambar 3.15: Sketsa Pulley Poros

Dimana:

 D = diameter luar puli (mm) b = lebar puli (mm)



 = massa jenis (7800 kg/mm³) 3. Sudut Kontak Puli ( Pulley)

=180

^{ (}−)



^{(Sularso & K.Suga, 1997:173)}

= 180 – 

 (−)

,

= 159,84

160



3.11 Perencanaan Pasak

1. Tegangan Geser yang Diijinkan (





)

Menurut Sularso (1997:25) bahwa pasak umumnya dipilih dari bahan yang lebih lemah dari poros, sehingga pasak akan lebih dulu rusak dari pada  poros dan puli. Ini disebabkan harga pasak lebih murah serta mudah menggantinya. Adapun bahan pasak yang direncanakan adalah S 20 C, dengan kekuatan tarik (



) = 55 kg/mm², serta faktor keamanan Sf k1 = 6 dan Sf k2 = 2,25 (Sularso & Suga, 1997:27)

Ø 345





 =

σ

 . 

=



 . ,

= 4,07 kg/mm² 2. Ukuran Pasak

Menurut Sularso (1997: 10) dimensi pasak untuk diameter poros 22-30 mm adalah sebagai berikut:

Ukuran nominal pasak (b x h) = 8 x 7 mm Kedalaman alur pasak pada poros (t1) = 4 mm Kedalaman alur pasak pada naf (t2) = 3,3 mm

Panjang pasak (l ) = 22,5 mm

Gambar 3.16: Dimensi pasak (Sularso Sularso & Suga, 1997:10)

3. Gaya Tangensial Pasak (F) F =



(/)

(Sularso & Suga, 1997:25)

F =

,

(/)

F = 363,84 N Keterangan: d = Diameter poros (30 mm) T = momen puntir (

5457,64

kg.mm) 4. Tegangan Geser Pasak (





)





 =







 =

,

  ,

= 2,02 kg/mm² Keterangan:

 b = Tebal pasak standart (8 mm) l  = Panjang pasak (22,5 mm) 5. Pemeriksaan Kelayakan Pasak

Menurut Sularso (1997:28) beberapa syarat yang harus dipenuhi agar  pasak bisa dikatakan aman, antara lain:

 0,25 < b/ds< 0,35 0,25 < 8/30 < 0,35 0,25 < 0,26 < 0,35 (Memenuhi Syarat)  0,75 < l /ds < 1,5 0,75 < 22,5/30 < 1,5 0,75 < 0,75 < 1,5 (Memenuhi Syarat) 





≥ 



4,07

≥

2,02 (Memenuhi Syarat) 3.12 Perencanaan Bantalan

Bantalan adalah suatu elemen mesin yang berfungsi untuk menumpu  poros sehingga gerakan bolak balik atau putaran berlangsung dengan halus, aman, serta memperpanjang umur poros. Bantalan ini harus kuat dan kokoh untuk memungkinkan elemen-elemen mesin dapat bekerja dengan baik. Bantalan yang akan digunakan pada masing-masing poros adalah sebagai  berikut.

Pemilihan bantalan Berdasarakan tabel pemilihan bantalan gelinding menurut Sularso & K.Suga (1997: 143) untuk poros dengan diameter 30 mm, maka dipilih bantalan gelinding jenis terbuka nomor 6005, dengan ukuran sebagai berikut:

1 Diameter dalam bantalan (d) = 30 mm

2 Diamter luar bantalan (D) = 72 mm

4 Kapasitas nominal dinamis spesifik (C) = 5000 kg 5 Kapasitas nominal statis spesifik (C0) = 3400 kg 6 Beban persatuan panjang (w) = 2,54 kg

Hal-hal yang harus diperhitungkan dalam perencanaan bantalan : 1. Kekuatan Bantalan

W = w x l (kg) (Sularso dan Suga, 2004:107)

= 2,54 x 650 = 1651 kg Dimana :

` W= Kekuatan beban bantalan w = beban persatuan panjang l = panjang poros

2. Tekanan Bantalan  p =



  

  ^{kg/mm2 (Sularso dan Suga, 2004:109)}

=



  

= 0,84 kg/m





Dimana :  p = beban rata-rata l  = panjang poros d  = diameter poros 3. Faktor kecepatan 3 1 3 , 33



 

 



 

 



n

 fn (Sularso dan Suga, 1991:136)

=



_^,



^

= 0,28 rpm Dimana :

n : putaran poros generator 4. Faktor umur bantalan

 P  C   fn

= 0,28



,

= 16666,66 Dimana :

C : beban nominal dimensi spesifik (5000 kg) P : beban ekuivalen dinamis (0,084 kg)

5. Umur nominal bantalan

 Lh = 500. fh³ (jam) (Sularso dan Suga, 1991:136) = 500. 16666,

66



= 2314812 (jam)

Umur bantalan

( 



)

 pada bantalan yang dipakai secara terus menerus (± 8 jam/hari). Dari data di atas memenuhi syarat jika lebih besar dari 30000  jam. Harga Lh dari perhitungan adalah 2314812 jam. Maka dapat disimpulkan umur bantalan dari diatas memenuhi syarat kar ena Lh > 30.000  jam (Sularso & K Suga, 1983:136).

3.13 Perencanaan Generator

Berdasarkan penjelasan dan perhitungan yang telah diuraikan, maka tipe generator yang cocok atau dapat digunakan untuk pembangkit listrik tenaga mikrohidro dengan sistem turbin kaplan adalah generator dengan kapasitas daya out put maksimal 8,4 kW karena hasil perhitungan yang dilakukan  berdasarkan aspek aspek yang mempengaruhi kapasitas generator seperti

3.14 Perencanaan Turbin

Gambar 3.17: Desain Turbin 1. Ukuran Kerangka Turbin

∅

OD (Diameter Plate) =

∅

 0,360 m

∅

ID (Diameter Shaft) =

∅

 0,280 m

Tebal Plate = 0,015 m

Jenis Material = ST 60

Berat Jenis Material = 7850 kg/m3

2. Perhitungan Berat Support Plate m = Volume x Berat Jenis

m = ((π x r 1²x t) - (π x r 2²x t)) x 7850

m = ((3,14 x 0,1552x 0,27) - (3,14 x 0,1402x 0,27)) x 7850 m = 29,44 kg

3. Gaya aksial yang diterima oleh Support Plate sebesar Fa = m x g

Fa = 29,44 x 9,81 Fa = 288,8 N

Tabel: 3.2 Spesifikasi Komponen

 No. Jenis Komponen Bahan Ukuran Bahan

1. Turbin Stainless Steel  Turbin :

- t = 210 mm  Lebar turbin = 100 mm  Sudu : - t = 100 mm - Panjang sudu = 80mm - Tebal sudu = 6 mm

2. Sudu Pengarah Plat besi  Sudu Pengarah

Air :

- tinggi = 100 mm - lebar = 81 mm

3. Poros Transmisi Baja karbon S50C

 Poros Transmisi : - D = 30 mm

- Panjang = 600 mm

4. Bantalan Logam putih  Bantalan :

-  No. 6306 - diameter dalam  bantalan (d) = 30 mm - Diameter luar  bantalan (D) = 72 mm  Lebar (b) = 19 mm

5. Pasak Baja lunak

(mild Steel) S20C

 Pasak : -  b x h = 8 x 7 - Kedalaman alur

 pasar pada poros (t1) = 4 mm - Kedalaman alur

 pasak pada naf (t2) = 3,3 mm

- Panjang pasak (l ) = 22,5 mm

6. Pulley Baja Karbon

S40C  Pulley 1 generator : - D = 115 mm - Ketebalan pulley (b1) = 20 mm  Pulley 2 poros : - D = 345 mm - Ketebalan pulley (b2) = 20 mm

7. Sabuk (V-belt) Rubber (Karet)  Sabuk (V-belt) : - Sabuk tipe B, Raw

Edge Multi-Ply-V- belt

- Tebal sabuk = 12 mm

- Jarak sumbu poros (C) = 650 mm - Panjang keliling

sabuk (L) = 1662 mm

8. Shaft Baja ST 50  Shaft

- Panjang = 400 mm - Diameter (D) =

∅

80 mm - Diameter dalam shaft (d) =

∅

50 mm - Tebal = 20 mm - D =

∅

240 mm 9. Support Plate Atas Baja ST 50  Suport Shaft :

- Tebal support plate atas = 25 mm

- Diameter suport shaft (D) =

∅

360 mm

- Diameter dalam suport plate (d) =

∅

150 mm 10. Suport Plate Bawah Baja ST 50  Suport :

- Tebal suport =

25

mm - Diameter suport (D) =

∅

360 mm - Diameter dalam suport (d) =

∅

260 mm - Diameter plat (D) =

∅

275 mm - Tebal plat = 15 mm

11. Rumah Generator Kayu  Rumah Generator :

- Tinggi = 320 mm - Panjang = 620

mm

Lebar = 420 mm

12. Generator Generator  Generator :

- Daya di hasilkan (Pt) = 8405,2 Watt - Daya Generator

BAB IV

PENGOPERASIAN DAN BIAYA PRODUKSI

4.1 Pengoperasian Turbin

Pembangkit listrik tenaga air memiliki kelebihan bila dibandingkan dengan pembangkit listrik lainnya, karena tidak memerlukan bahan bakar dalam pengoperasiannya, seperti pembangkit yang menggunakan bahan bakar. Akan tetapi pengoperasian dan perawatannya tidak ada perbedaan untuk  jangka panjang. Pembangkit tenaga mikrohidro ini dapat dioperasikan dalam  jangka panjang. Kita dapat menggunakannya secara efektif karena selain

ramah lingkungan juga berkelanjutan.

Pengoperasian pembangkit mikrohidro tidak hanya untuk membangkitkan tenaga listrik dengan cara memutar generator tetapi juga untuk mengontrol peralatan pembangkit, menyuplai listrik dengan kualitas yang stabil kepada konsumen, dan menjaga semua peralatan agar tetap dalam kondisi yang bagus. Karena semua fasilitas dan peralatan yang terpasang tergantung pada kondsis lokasi dan anggaran yang tersedia, maka terdapat  berbagai pengoparasian mini/mikrohidro. Jika suatu pembangkit memiliki stabilisator beban otomatis, maka operator tidak harus selalu mengontrol semua peralatan kecuali pada saat memulai, berhenti dan keadaan darurat. Jika  pada pembangkit dibuat system pemberhentian otomatis, maka operator tidak

harus selalu berada disekitar pembangkit.

4.1.1 Memulai Pengoperasian

Beberapa prosedur memulai pengoperasian adalah sebagai berikut. 1. Menutup pintu saluran.

2. Membuka pintu intek dan air intek kedalam system saluran (Memulai  pengoperasian awal).

3. Membuka inlet valve secara bertahap.

4. Buka valve inlet secara penuh, kemudian buka guide vane seca ra bertahap. 5.  Naikkan voltase dan frekuensi kecepatan atau rotasi kecepatan pada nilai

6. Tekan tombol load switch on.

7. Kontrol valve inlet dan guide vane sehingga voltase dan frekuensinya  berada didalam selang yang telah ditentukan.

4.1.2 Peraturan untuk operator selama pengoperasian

Operator harus memeriksa peralatan agar dapat menyuplai listrik dengan kualitas yang baik dan menjaga peralatan agar tetap dalam kondisi yang aman dan normal. Hal-hal yang harus dilakukan adalah sebagai berikut:

Mengontrol inlet valve atau guide vane sehingga voltase dan frekuensinya  berada pada selang yang telah ditentukan.

1. Mengecek vibrasi dan suara dari peralatan dan memberhentikan  pengoperasian jika diperlukan.

2. Memeriksa suhu dari peralatan.

3. Memeriksa semua keadaan abnormal dari peralatan dan memberhentikan  pengoperasian jika diperlukan.

4. Menyimpan semua hasil pengoperasian dan kondisi peralatan dalam format yang tetap.

4.1.3 Pemberhentian pengoperasian

Agar prosedur untuk menghindari rusaknya turbin dan generator untuk waktu yang lama, maka prosedur untuk pemberhentian operasi adalah sebagai  berikut:

1. Menutup valve inlet atau guide vane.

2. Menekan saklar beban off (load rejection).

3. Menutup valve inlet dan guide vane secara sempurna. 4. Menutup pintu intake.

Ketika beban secara tiba-tiba mengalami kerusakan maka operator harus menutup valve inlet atau guide vane sesegera mungkin untuk menghindari kerusakan turbin dan generator untuk waktu yang l ama.

4.2 Perawatan Turbin

Perawatan turbin kaplan sebagai pembangkit lisrik tenaga mikrohidro dapat dilakukan secara manual. Pada umumnya operator pembangkit listrik tersebut harus mengerti beberapa hal yaitu:

1. Operator harus menguasai komponen-komponen dari pembangkit dan  penampakannya atau operator harus menguasai fungsi dan koreksi serta  perawatannya. Lebih jauh lagi operator harus mengerti apa yang

dilakukan jika terjadi beberapa kerusakan agar dapat pulih kembali. 2. Operator harus memeriksa kondisi dari semua fasilitas dan peralatan

 pembangkit. Dan ketika terdapat permasalahan dan kerusakan, mereka harus bisa menghubungi orang yang bertanggung jawab terhadap hal ini dan mencoba memperbaikinya.

Operator harus menjaga pembangkit dari kerusakan. Oleh karena itu operator harus memperbaiki dan menyempurnakan fasilitas jika diperlukan. Pengoperasian dan perawatan setiap pembangkit listrik mikrohidro harus  benar  –  benar dipersiapkan sejak awal oleh setiap operator sebelum memulai  pengoperasiannya.

Untuk mengoperasikan pembangkit listrik mikrohidro dalam kondisi yang baik dan dalam jangka waktu yang lama, maka fasilitas saluran air,  peralatan listrik, transmisi dan distribusi harus dirawat dengan baik. Operator harus melakukan observasi walaupun itu masalah kecil dan harus menjaga dari kecelakaan pada fasilitas. Oleh karena itu diperlukan patroli harian dan inspeksi berkala serta menyimpan datanya dengan baik.

Patroli dan inspeksi pada hal-hal diatas harus dilakukan berdasarkan kondisi dan cara penggunaannya. Perawatan umum pembangkit mini/mikrohidro adalah sebagai berikut :

1. Patroli Harian

Untuk mengecek jika ada sesuatu pada fasilitas saluran air, peralatan listrik, transmisi dan distribusi, maka operator harus melakukan patroli harian. Selain itu operator harus menyimpan hasil patroli dan mengambil tindakan jika diperlukan. Hal-hal yang perlu dilakukan dalam patroli adalah sebagai berikut:

Tabel: 4.1. Patroli Perawatan Harian Fasilitas dan

peralatan

Hal-hal yang diperiksa Tindakan

1 2 3

Intake dan saluran air

- Sampah pada saringan - Kebocoran air pada dam

dan pintu air

- Deformasi dan keretakan  pada struktur

- Membersihkan setiap hari

- Meyimpan data dan memperbaiki jika perlu

Saluran pembawa - Matrial/bahan sepanjang saluran

- Sedimentasi tanah/pasir Kebocoran, deformasi, dan keretakan struktur - lapisan pasir/tanah

sepanjang saluran

 pembawa

- kelebihan aliran air dari saluran pelimpah

- Memperbaikinya jika  perlu

- Meyimpan data dan memperbaikinya jika  perlu

- Membersihkan pasir dan batu setelah mengetahui

keamananya

- Mengurangi pasokan air  jika kelebihan air

terlalu banyak Penstock - Kebocoran dan deformasi - Meyimpan data

Turbin - Suara yang aneh dan

vibrasi

- Meyimpan data dan memeriksa peyebabnya Generator - Kebocoran pada rumah

turbin - Vibrasi - Kerusakan pada  pemanasnya - Meyimpan data,  perbaiki - Periksa keadaan - Ganti jika perlu

Trafo Kebocoran minyak Ganti jika perlu

Transmisi dan distribusi

Matrial/bahan yang menempel

Bersihkan setelah oprasi off

2. Inspeksi periodik

Operator harus melakukan pemeriksaan secara priodik, untuk memeriksa jika terjadi permasalahan/kerusakan pada fasilitas dan peralatan. Pada saat pemeriksaan operator kadangkala harus memeriksanya dengan teliti dan melakukan perbaikan jika diperlukan. Beberapa hal dan frekuensi dari  pemeriksaan yang harus dilakukan:

Tabel: 4.2. Inspeksi Periodik Fasilitas dan

peralatan

Hal-hal yang harus diperiksa

Frekuensi Tindakan

Valve inset Kebocoran 1tahun Ganti jika perlu

Trafo Kebocoran minyak 1 bulan Ganti jika perlu

Transmisi dan Distribusi

Cabang yang dekat 1 bulan Potong jika perlu

4.3 Biaya Pembelian Komponen

No. ^Nama

Komponen ^{Jml Ukuran Harga/Unit Jumlah}

1. Generator 1 8 kW Rp 750.000,- Rp 750.000,-2. Pembalik arus 1 8 kW Rp 700.000,- Rp 700.000,-3. Batrai 1 8 kW Rp 300.000,- Rp 300.000,-4. Poros 1 Ø30 mm x 650 mm Rp 150.000,- Rp 150.000,-5. Sudu 6 98 mm x 58 mm Rp 20.000,- Rp 120.000,-6. Bantalan 2 Ø72 mm Rp 50.000,- Rp

100.000,-7. Sabuk-V Tipe B 1 ^{Tipe B, panjang 86}

inchi ^{Rp 20.000,- Rp}

20.000,-8. Puli 1 1 Ø 345 mm Rp 100.000,- Rp

100.000,-9. Puli 2 1 Ø 95 mm Rp 60.000,- Rp

60.000,-10. Kabel 1 1 Gulung Rp 50.000,- Rp

50.000,-11. Pipa Paralon 2 5 inchi Rp 50.000,- Rp

100.000,-12.

Kawat

Penyaring 1 ^{1000 mm x 1000}

20.000,-13. Baut tanam 14 Panjang 20 cm Rp 5.000,- Rp 40.000,-14. Suport Plate 1 Ø 360 mm Rp 250.000,- Rp 250.000,-15. ^{Shaft (Pelindung} Poros) ^{1 Ø 280 mm Rp 100.000,- Rp} 100.000,-16. ^Rumah Generator ^{1 700 mm x 500 mm Rp 50.000,- Rp} 50.000,-Jumlah Rp

2.910.000,-4.4 Biaya Pembuatan dan Perakitan

4.5 Total Biaya

Total biaya keseluruhan adalah:

Biaya pembelian komponen = Rp

2.910.000,-Biaya pembuata dan perakitan = Rp 550.000,- +

Total Biaya = Rp

3.460.000,-No. Nama Komponen Biaya Jumlah

1. Membubut poros Rp 100.000,- Rp 100.000,-2. Frais tempat pasak Rp 100.000,- Rp

100.000,-3. Pengelasan Rp 200.000,- Rp

200.000,-4. Pembuatan Tempat Rp 50.000,- Rp

50.000,-5. Lain-lain Rp 100.000,- Rp

550.000,-BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisis dan perhitungan yang sudah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa:

1. Pembuatan pembangkit listrik tenaga mikrohidro pada sungai daerah Jl. Raya Selokerto, Malang lebih effektif menggukan turbin kaplan.

2. Daya yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga mikro hidro mencapai 8 KW yang dapat menghidupi 10 rumah.

3. Perawatan suatu peralatan dapat diartikan sebagai usaha pencegahan,  pencegahan yang dimaksud adalah semua peralatan harus dirawat sebelum  peralatan tersebut mengalami kerusakan.

4. Biaya yang dibutuhkan untuk membuat pembangkit listrik tenaga air selokan dengan sistem kincir ganda adalah sebesar Rp. 3.460.000. Dimana total biaya digunakan untuk pembiayaan yang meliputi: (1) biaya  pembelian komponen Rp 2.910.000 ; (2) biaya pembuatan dan perakitan

Rp 550.000.

5.2 Saran

Adapun saran yang dapat penulis sampaikan dari hasil perancangan  pembangkit listrik mini hidro, yaitu:

1. Bagi Mahasiswa

a. Untuk mahasiswa yang akan merancang pembangkit listrik, diharapkan dapat memodifikasi sehingga meningkatkan dapat meningkatkan daya out put dan biaya produksi rendah.

 b. Diharapkan perancang yang akan dibuat mampu mengembangkan  peralatan yang ada agar memiliki nilai lebih di masyarakat.

2. Bagi IPTEK

a. Sebegai literatur untuk penulis yang akan merancang pembangkit listrik tenaga mini hidro.

3. Bagi Perancang Berikutnya

a. Dapat merealisasikan perancangan ini menjadi sebuah pembangkit listrik nyata yang dapat digunakan oleh masyarakat sebagai sumber tenaga listrik untuk keperluan sendiri.

DAFTRA RUJUKAN

Sularso dan Suga, K. 1997.  Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: P.T. Paramidya Utama.

Debrovolsky, V. 1976. Machine Elements. Moscow: Peace Publisher. Dietzel, Fritz. 1990. Turbin Pompa dan Kompresor . Jakarta: Erlangga.

Ingram, Grant. 2007. “Very Simple Kaplan Turbine Design”. School of Engineering. DurhamUniversity.

Jewett, Serway. 2006.  Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi 6.  Jakarta: Salemba Teknika.

Diagram Pemilihan Sabuk (online),web.ipb.ac.id.com, diakses 23 Oktober 2017.  Notosudjono, D. 2002. Perencanaan PLTMH di Indonesia. BPPT. Hal 68.

Ismono H.A., 1999. Perencanaan Turbin Air Tipe Cross Flow Untuk Pembangkit. Listrik Tenaga Mikrohidro. Institud Teknologi Nasional Malang.

Sudarto. 2015. Karakteristik Turbin Kaplan Pada Sub Unit Pembangkit Listrik Tenaga Air Kedungombo. Politeknik Negeri Semarang.