## JEPCA
Journal of Electrical Power Control and Automation, 2(1), Juni 2019, 25-28 Program Studi Teknik Listrik Universitas Batanghari
ISSN 2621-556X (Online) DOI 10.33087/jepca.v2i2.27

## Rancang Bangun Turbin untuk PLTMH di Jalan Bintara Sungai Duren Kecamatan Jambi Luar Kota Kabupaten Muaro Jambi
Ahmad Murtadho 1 , Venny Yusiana 2
1,2 Teknik Listrik, Fakultas Teknik, Universitas Batanghari Correspondence Email: tadhoa64@gmail.com; vyusaki@yahoo.com
Abstrak. Penelitian   ini   dilakukan   untuk   mengetahui  karakteristik   turbin   air  yang  digunakan  pada  pembangkit  listrik  tenaga mikro  hidro  (PLTMH)  dengan  mengamati  pengaruh  variasi  tinggi  jatuh air  terhadap  putaran  yang  dihasilkan  turbin  dan  variasi transmisi  putaran  dengan  diameter  pulley  yang  berbeda  untuk  menghasilkan  putaran  yang  digunakan  untuk  memutar  generator .Hasil  penelitian  menunjukkan bahwa  tinggi  jatuh  air   aliran   air   berpengaruh  pada  putaran  yang  dihasilkan  turbin,  dan memvariasikan sistem transmisi pulley juga dapat memaksimalkan putaran pada generator.
Kata Kunci :  Turbin, Pulley; Tinggi jatuh air
Abstract.  This  research  was  conducted  to  determine  the  characteristics  of  water  turbine  used  on  micro  hydro  Power  Plant (PLTMH)  by  observing  the  influence  of  high  variation  falling  water  to  the  turbine  generated  round  and  rotation  transmission variation  with  different  pulley  diameter  to  generate  the  rotation  used  for  rotating  the  generator.  The  results  showed  that  high water-falling  water  streams  have  an  effect  on  the  resulting  rounds  of  turbines,  and  varying  the  pulley  transmission  system  can also maximize the rotation on the generator.

## Keywords: turbine, Pulley; High Falling water

## PENDAHULUAN
Energi    listrik    merupakan    energi    yang    tidak bisa    lepas    dari    kehidupan  masyarakat.    Kegiatan manusia    dengan    listrik    menjadi    lebih    lancar, penyebaran  informasi  menjadi  lebih  cepat  dan  mudah, serta  dapat  meningkatkan  kesejahteraan  manusia. Kebutuhan    akan  energi    listrik    merupakan    kebutuhan yang  tidak  dapat  ditawar  lagi  untuk  kehidupan yang layak  bagi  setiap  orang  pada  zaman  sekarang  ini. Pemanfaatan  sumber  energy  listrik  bisa  di  dapat  di sekitar lingkungan penduduk, misalnya dengan pemanfaatan pembangkit.[1]
Pembangkit  listrik    tenaga    air    skala    mikro merupakan    salah    satu    sumber    energi    yang    dapat dikembangkan  secara  luas  dengan  menggunakan kapasitas air yang tidak terlalu besar. Pembangkit tenaga listrik  sebagian  besar  dilakukan  dangan  cara  memutar generator sinkron sehingga didapat tenaga listrik.[2]
Dari    sinilah    penulis        membuat    sebuah pembangkit    listrik    sederhana    yang    dapat    digunakan untuk  kebutuhan listrik rumah tangga.
Sistem  mikrohidro  telah  dikembangkan  di beberapa  negara  untuk  memenuhi  kebutuhan  listrik  di daerah  pedalaman  antara  lain  Peltric  Set  di  Nepal, Columbian  Alternator  System  diKolombia,  dan  Pico Power  Pack  di  Amerika.  Ketiga  sistem  tersebut menggunakan  turbin impuls sebagai penggerak.[3]
Kualitas  aliran  jet  yang  dihasilkan  oleh  nosel dapat  mempengaruhi  kinerja  turbin.  Penelitian  tentang hal  ini  dilakukan  oleh  Kvicinsky  dkk  (2002),    dimana analisis aliran jet pada permukaan sudu  turbin dilakukan secara  numerik  maupun  eksperimen.  Hasil  penelitian
menunjukkan bahwa kualitas aliran jet berpengaruh pada distribusi tekanan dan medan kecepatan pada permukaan sudu sehingga daya dan efisiensi turbin akan berubah.[3]
Staubli  dan  Hauser  (2004)  memvisualisasikan aliran  jet  keluar  nosel  berpenampang  lingkaran  dalam berbagai  bentuk  divergensi  dengan  cara  memodifikasi dalam  berbagai  sudut    jarum  governor    pada  nosel. Divergensi jet ternyata berpengaruh terhadap karakteristik  jet  pada  permukaan  sudu.  Hasil  modifikasi menunjukkan  peningkatan  kinerja  turbin,  yang  berarti modifikasi  geometri  nosel  dapat    menambah  kualitas aliran jet yang dihasilkan nosel.[3]

## Turbin
Terdapat  dua  jenis  turbin  air  (PLTA  DAN PLTMH) yaitu:

## Turbin Impulse
Turbin impulse umumnya menggunakan kecepatan  dari  air  untuk  menggerakkan  runner  dan dilepaskan pada tekanan atmosfir.Aliran air menyemprot setiap  piringan  pada  runner.Tidak  ada  bagian  yang menghisap  dibawah  turbin  dan  air  mengalir  kebawah rumah  turbin  setelah  mengenai  runner.  Turbin  impulse umumnya  cocok  untuk  yang  memiliki  head  tinggi  dan volume  air  rendah  salah  satu  jenis  turbin  ini  adalah turbin cross flow.

## Turbin Reaksi
Turbin  reksi  menghasilkan  daya  dari  kobinasi tekanan dan pergerakan air.Runner di letakkan langsung pada  aliran  arus.turbin  reaksi  biasanya  digunakan  untuk

## Ahmad  Murtadho  dan  Venny  Yusiana,  Rancang  Bangun  Turbin  untuk  PLTMH  di  Jalan  Bintara  Sungai  Duren  Kecamatan
lokasi  PLTA/PLTMH  yang  memiliki  head  yang  lebih rendah  dan  debit  yang  lebih  besar  dibandingkan  dengan turbin impluse.
Type Turbin ini dipengaruhi oleh "head" atau tinggi dari air  terhadap  turbin  dan  debit  atau  volume  air  di  lokasi Pembangkit.  Faktor  lain  yang  mempengaruhi  adalah efisiensi dan biaya.
Gambar 1 . Macam Macam Turbin

## Turbin Crossflow
Turbin crossflow merupakan turbin impuls dengan tipe  aliran  radial.Awal  pengembangan  turbin  crossflow (banki  turbine)  didasarkan  pada  teori  Banki  yang mempatenkan  konsepnya  sekitar  tahun  1920.  Turbin crossflow  sekarang  ini  sudah  jarang  dipakai  dan digantikan  oleh  turbin-turbin  yang  lebih  modern  seperti turbin  Pelton,  Francis  atau  pun  Kaplan.  Tetapi bagaimanapun  juga,  turbin  crossflow  mempunyai keunggulan  tersendiri  yang  tidak  dimiliki  turbin  jenis lain.
Turbin crossflow dapat dioperasikan pada debit air sebesar 20 liter/dt hingga 10.000 liter/dt dan head antara 1  m  sampai  200  m.  Turbin  crossflow  menggunakan nosel persegi panjang yang lebarnya sesuai dengan lebar runner.  Pancaran  air  masuk  turbin  dan  mengenai  sudu sehingga  terjadi  konversi  energi  kinetik  menjadi  energi mekanik.Air  mengalir  keluar  membentur  sudu  dan memberikan  energinya  (lebih  rendah  dibanding  saat masuk)  kemudian  meninggalkan  turbin.Runner  turbin dibuat  dari  beberapa  sudu  yang  dipasang  pada  sepasang piringan parallel.
Turbin  crossflow  adalah  radial,  turbin  bertekanan kecil dengan injeksi tangensial dari putaran kipas dengan poros horisontal.Aliran air mengalir melalui pintu masuk pipa,  dan  diatur  oleh  baling-baling  pemacu  dan  masuk ke  putaran  kipas  turbin.Setelah  air  melewati  putaran kipas  turbin,  air  berada  pada  putaran  kipas  yang berlawanan,  sehingga  memberikan  efisiensi  tambahan. Energi  mekanik  fluida  yang  akan  diberikan  ke  turbin setelah  dikurangi  gesekan  dan  rugi-rugi  lainnya  yang dikenal dengan Water House Power (WHP).[4]

## Keuntungan ke ekonomian
Dengan  meningkatnya  minat  masyarakat  akan kelestarian  lingkungan  dalam  upaya  mencari  sumber daya  alam  yang  dapat  digunakan  seperti  memproduksi energi listrik dari sumber energi terbarukan. Sayangnya, penggunaan  power  hydro  terbatas  oleh  faktor-faktor yang  sangat  signifikan  sebagai  berikut  ini  :  tingginya biaya  instalasi,  termasuk  desain  dan  perencanaan, dimensi, serta produk dari mesin yang dibutuhkan.
Oleh  karena  itu  penulis  membuat  Turbin crossflow dari  komponen standar  yang dikonfigurasikan sesuai dengan kebutuhan pelanggan – yaitu diperhitungkan  secara  menyeluruh  potensi  dari  air  dan Ketinggian (head) dilokasi ditempat tertentu.
Turbin  crossflow  memiliki  purna  jual  yang panjang  dan  bebas  perawatan.Selama  pengoperasian, tidak  diperlukan  suku  cadang  yang  mahal  atau kompleks,  maupun  dapat  di  perbaiki  langsung dilapangan. Keuntungan tertentu turbin crossflow adalah dapat  digunakan  dalam  sistem  air  bersih  gravitasi, bahkan  di  saluran  yang  sangat  panjang,  ataupun  tidak menyebabkan  dampak  yang  tidak  diinginkan  secara hidrolik  dan  dengan  demikian  tidak  mempengaruhi kualitas air minum selama pengoperasian.
Gambar 2 . Turbin crossflow

## Prinsip Turbin Crossflow
Turbin Crossflow adalah radial, turbin bertekanan kecil dengan injeksi tangensial dari putaran kipas dengan poros  horisontal.Turbin  ini  digolongkan  sebagai  turbin berkecepatan  rendah.Aliran  air  mengalir  melalui  pintu masuk  pipa,  dan  diatur  oleh  baling-baling  pemacu  dan masuk  ke  putaran  kipas  turbin.Setelah  air  melewati putaran kipas turbin, air berada pada putaran kipas yang berlawanan, sehingga memberikan efisiensi tambahan.Akhirnya, air mengalir.
Pada  prakteknya,  aliran  air  pada  putaran  kipas memberikan  efek  pembersihan  sendiri.  Setiap  kotoran yang  terdorong  diantara  putaran  kipas  akan  masuk bersama  air  yang  juga  ditarik  keluar  oleh  gaya sentrifugal.  Setelah  setengah  putaran  dari  kipas,  air mengambil kotoran yang keluar dan menyembur keluar.
Jika  aliran  air  berubah  –  ubah,  maka  turbin Crossflow dirancang dengan dua sel. Pembagian standar
Ahmad  Murtadho  dan  Venny  Yusiana,  Rancang  Bangun  Turbin  untuk  PLTMH  di  Jalan  Bintara  Sungai  Duren  Kecamatan Jambi Luar Kota Kabupaten Muaro Jambi
dari  sel  masuk  adalah  1:2.Sel  sempit  memproses  aliran air kecil dan sel lebar memproses aliran deras.Kedua sel bersama-sama memproses aliran penuh.Dengan pembagian  ini,  aliran  air  yang  digunakan  adalah  100 sampai  17%  pada  efisiensi  optimal.Dengan  demikian turbin  Crossflow  dapat  digunakan  pada  aliran  sungai yang  sangat  bervariasi,  bahkan  mencapai  efisiensi  80%. [5]

## Cara kerja turbin Crossflow
Adapun  cara  kerja  turbin  Crossflow  ini  adalah Tahap  pertama  yang  dilakukan  adalah  mengarahkan  air mengalir  melalui  pipa  menuju    ke  nozzle  penyemprot. Dan  dari  nozzle  lalu  air  disemprotkan  ke  sudu  turbin yang  menyebabkan  turbin  serta  As  turbin  berputar sehingg kita bisa mengukur prestasi turbin.
Gambar 3 . Prinsip Kerja PLTMH

## METODE

## Alat dan Bahan
Setelah  mencari  referensi,  barulah  menyiapkan alat  alat apa saja  yang di butuhkan, utuk mempermudah pekerjaan dan bahan bahan apa saja yang dibutuhkan
Tabel 1 . Jenis Alat/Bahan
No Alat/Bahan Jumlah 1 Tachometer 1 2 Gerinda 1 3 Mesin las 1 4 Busur 1 5 Bor 1 6 Mistar 1 7 V belt 1 8 Pulley 2 9 Plat 1 10 Fiber 1 11 Pipa pvc 1 12 Baut 4 13 Batang ass 1 14 Klahar duduk 2 15 Besi siku 2

## Perancangan dan Pemilihan Alat
Perancanga  dimulai  dengan  mendata  terlebih dahulu  alat  dan  bahan  yang  sudah  ada  lalu  kemudian dilakukan perhitungan terhadap skala utama turbin Cross Flow jika sudah berhasil dan sesuai dengan standar yang direncanakan  kemudian  dilakukan  survey  ketersedian dipasaran  untuk  menyesuaikan  kebutuhan  dari  hasil perhitungan  yang  di  dapatkan  setelah  itu  dilanjutankan pada  pembuatan  desain  turbin  Cross  Flow  nya  namun bila  tidak  sesuai  kembali  lagi  pada  perancangan  awal. Yang  mana  perancangan  dan  pemilihan  alat  yang digunakan :
1. Turbin Cross Flow yang sudah di rangkai
2. Aki  untuk  membangkitkan  listrik  yang  dapat menghasilkan tegangan dan arus 3. Lampu sebagai beban
4. Pipa PVC 3 inci 5. Multimeter yang  digunakan untuk mengatur arus dan tegangan yang dihasilkan oleh turbin
6. Alat ukur rpm ( tachometer ) 7. Generator 8. Pulley 9. Batang Ass 10. Klahar duduk

## Menentukan Daya Generator
Untuk  memilih  kemampuan  generator  dalam menghasilkan energy listrik sesuaikan dengan perhitungan  daya  250  watt.Dari  kecepatan  nilai  rata turbin  kita  bisa  menentukan  daya  yang  bisa  dihasilkan pada  generator.Dan  juga  kita  harus  membuat  turbin berputar  slalu  aktif  dan  daya  yang  dihasilkan  oleh Generator.Generator juga selalu stabil.
Ahmad  Murtadho  dan  Venny  Yusiana,  Rancang  Bangun  Turbin  untuk  PLTMH  di  Jalan  Bintara  Sungai  Duren  Kecamatan Jambi Luar Kota Kabupaten Muaro Jambi

## Data Hasil Pengujian
Data  hasil  pengujian  dapat  diambil  ketika  alat bekerja  dengan  benar  sesuai  dengan  apa  yang  telah  di rencanakan

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam penelitian ini turbin yang dirancang adalah turbin  jenis crossflow ,  adapun  bagian-bagian  atau komponen  untuk  membuatnya  seperti  sudu,  lingkaran diameter  turbin  bagian  kanan  dan  kiri  sudu  terbuat  dari plat besi dengan tebal 1 mm dan besi as.
Gambar 5 . Rancangan Turbin
Keterangan:
1. Diameter lingkaran turbin 40 cm
2. Jari – jari lingkaran turbin 20 cm
3. Jumlah sudu 8 buah
4. Jarak antar sudu 15 cm
5. Lebar sudu 45 cm
6. Tinggi sudu 30 cm

## Pengujian Sistem Transmisi Pulley
Untuk  mendapatkan  putaran  yang  lebih  besar maka  pada  perancangan  alat  ini  dilakukan  dengan mentransmisi  putaran  dari  putaran  rendah  ke  putaran tinggi menggunakan pulley. Tabel 4.2 berikut menunjukkan berbagai ukuran
pulley untuk mendapatkan putaran yang diinginkan
Tabel 2 . Data Pengujian Pulley
No Ukuran Pulley (inchi) Putaran Yang Dihasilkan Generator (Rpm) 1 6 400s/d500 2 9 600s/d700 3 11 700s/d800
Dari  data  diatas  semakin  besar  ukuran  pulley maka  kecepatan  putaran  yang  dihasilkan  akan  semakin tinggi.  Untuk  itu  maka  dalam  rancangan  ini  digunakan pulley dengan diameter 11 inchi.
Gambar 6 . Grafik Hubungan RPM Turbin Terhadap Pulley

## Pengujian Tinggi Jatuh Air
Dalam penentuan jatuh air ( head) dilakukan pengujian dengan variasi jatuh air ( head) seperti yang terlihat pada tabel berikut:
Tabel 3 . Data Pengujian Jatuh Air No Head Rpm Poros Rpm Hasil Transmisi 1 20 cm 82 540 2 34 cm 88 642 3 51 cm 102 790
Dari hasil memvariasikan ketinggian jatuh air/head menggunakan pipa dengan diameter 2 inch diketahui bahwa semakin jauh atau tinggi jatuh air maka putaran yang di hasilkan turbin akan semakin kencang pula, jadi disini yang akan di gunakan adalah titik jatuh yang terjauh dan tepat di titik jatuh yang diinginkan agar mendapat putaran yang maksimal.

## SIMPULAN
1. Jika  debit  air  semakin  tinggi  maka  putaran  yang dihasilkan juga akan semakin tinggi.
2. Hubungan debit dengan tekanan menunjukkan bahwa semakin  tinggi  debit  air  maka  akan  semakin  tinggi tekanannya  dan  jika  debit  air  menurun  maka tekanannya juga akan menurun.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Jack,  Fritz.1984,  ‘Small  and  Mini  Hydropower System, ‘McGraw-Hill, ‘New York,.
[2]  Ir.  Djiteng  Marsudi.‘2005.‘Pembangkitan  Energi
Listrik, ‘Balai Penerbit Humas ISTN Bhumi.‘Serengseng Indah.
[3]  Muhamad  Saleh  Simamora,  Program  Studi  Teknik Mesin,Fakultas Teknik Universitas Pasir Pengaraian.
[4]  Kevinmuhamad,  ‘2017/09/22  ‘,jornal  PLTMH Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro,’Surabaya
[5]  Haimerl,  L.A.’(1960).  ’ The  Cross  Flow  Turbine . ’Jerman Barat