Terbit online pada laman web jurnal: https://journal.isas.or.id/index.php/JAMERE

## JOURNAL OF APPLIED MECHANICAL ENGINEERING AND RENEWABLE ENERGY (JAMERE)
Vol. 1 No. 2, Agustus 2021. 46-52
e-ISSN 2775-1031
Perancangan dan Analisis Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro Di Aliran Sungai Brantas Sengkaling Kabupaten Malang Dalam Rangka Mencapai Target Energy Mix 23% Pada Tahun 2025
Muhammad Helmi Kurniawan 1 , Dovian Iswanda 2 , Annisa Kesy Garside 3
1 Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya
2 Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya
3 Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang
1 mr.helmi.kurniawan@gmail.com *, 2 dovian12@gmail.com*, 3 annisa_garside@yahoo.com

## Abstract
A micro-hydropower plant is a small-scale power plant that uses water as its propulsion and the prime mover is a turbine. This generating system is very appropriate to be used in rural areas because this system is easy to manufacture, produces a large amount of electrical power, and is relatively inexpensive to manufacture. Based on the above, it is necessary to design a turbine that supports this generating system, including the Cross-Flow Turbine. To design a water turbine so that there are no errors in the design (such as the cost of making it), then a design is carried out. A cross-flow turbine design is designed with a flow rate (Q) = 1.2 m3/s, head (H) = 17 m with an efficiency of 0.75. The main technical specifications from the results of the turbine design are runner diameter (D) = 510 mm, turbine shaft rotation 471 rpm with a specific speed of 61.33 rpm, water power of 200,124 kW, and producing electric power of 100.86kW.
Keywords: Micro-hydropower, Efficiency, Specific speed, Electric power.

## Abstrak
Pembangkit listrik tenaga mikrohidro merupakan pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan air sebagai penggeraknya dan penggerak mula adalah turbin. Sistem pembangkit ini sangat tepat digunakan di pedesaan karena sistem ini mudah dibuat, menghasilkan  daya  listrik  yang  cukup  besar  dan  biaya  pembuatan  yang  lebih  relatif  murah.  Atas  dasar  diatas  maka  perlu dirancang suatu turbin yang mendukung sistem pembangkit ini, diantaranya adalah Turbin Aliran Silang. Untuk merancang sebuah  turbin  air  agar  tidak  terjadi  kesalahan  dalam  perancangan  (seperti  hal-nya  biaya  pembuatannya)  maka  dilakukan perancangan desain. Sebuah perancangan desain Turbin Aliran Silang dirancang  dengan debit (Q) = 1.2 m3/s, head (H) = 17 m dengan efisiensi 0,75. Spesifikasi teknik utama dari hasil perancangan turbin adalah diameter runner (D) = 510 mm,putaran poros  turbin  471  rpm  dengan  kecepatan  spesifik  61.33  rpm  daya  air  200.124  kW  dan  memproduksi  daya  listrik  sebesar 100.86kW.
Kata kunci: Microhydro, Efisiensi, Kecepatan Spesifik, Daya Turbin.

## 1. Pendahuluan
Konsumsi energi di seluruh dunia berkembang pesat, ini telah menciptakan permintaan yang meningkat untuk sumber  daya  terbarukan  (EBT),  yang  pada  gilirannya telah menghasilkan kekuatan pendorong untuk kemajuan teknologi. Air, angin, dan matahari semuanya mengandung  sejumlah  besar  energi,  dan  ada  pangsa pasar kuat yang muncul dalam metode berkelanjutan untuk mengekstraksi potensi energi tersebut. Energi hidrokinetik  merupakan  sumber  energi  yang  tersedia dari  dalam  aliran  sungai  dan  saluran  air  dengan kecepatan  air  yang  cukup  untuk  menggerakan  sudut turbin kinetik [1]
Turbin yang ada saat ini merupakan perangkat yang dirancang  untuk  mengubah  sebagian  energi  kinetik dalam aliran air ke energi mekanik. Biasanya, energi ini pada  akhirnya  dikonversi  menjadi  listrik  melalui generator  dan  beroperasi  tanpa  menyita  air  [2]. Menjadikannya  pilihan  yang  layak  di  daerah  di  mana bendungan  tidak  akan  layak  dibangun  dikawasan tersebut.  Komitmen  pembangunan  energi  bisa  tercapai melalui  optimalisasi  sumber  energi  lokal  dan  bisa memenuhi  target  kebutuhan  energi  nasioanal  dari pembangkit energi baru terbarukan sebesar 23% di tahun 2025  dan  31%  pada  tahun  2050.  Indonesia  memiliki estimasi  75.670  MW  potensi  tenaga  air  dan  tambahan 770  MW  tenaga  mikro  untuk  pembangunan  95%  dari potensi PLTA yang masih belum dimanfaatkan [3].
Journal of Applied Mechanical Engineering and Renewable Energy (JAMERE) Vol. 1 No. 2, Agustus 2021. 46-52
Gambar.1. Target energi baru dan terbarukan Indonesia.
Pemanfaatan  tenaga  air  atau  kapasitas  terpasang pembangkit  listrik  tenaga  air  pada  tahun  2013  baru mencapai 7.572 MW dari total potensi sumber daya air sebesar  75.000  MW  atau  mengalami  peningkatan sebesar  80%  dibandingkan  tahun  2008  yakni  sebesar 4.200 MW. Sedangkan kapasitas terpasang pembangkit listrik  panas  bumi  pada  tahun  2013  mencapai  1.343,5 MW, meningkat sebesar 13% dibandingkan dengan pada tahun 2008 yakni sebesar 1.189 MW, atau tumbuh rata- rata  per  tahun  sebesar  2,6%  selama  5  tahun  terakhir. Sementara  itu  sumber  energi  non  fosil/terbarukan lainnya,  pemanfaatannya  belum  optimal,  seperti diperlihatkan  pada  tabel  1  Sumber  energi  non  fosil lainnya  pemanfaatannya  belum  maksimal  dan  masih memerlukan  upayaupaya  agar  sumber  daya  energi tersebut dapat dipercepat dimanfaatkan untuk memaksimalkan  kontribusi  energi  non  fosil  didalam bauran energi Nasional [4].
Tabel 1. Potensi Energi Non Fosil Indonesia (Tahun 2008 & 2013)
Berdasarkan  hasil  penelitian-penelitian  diatas  dapat dikemukakan bahwa penggunaan sudu yang tepat dapat memperbesar gaya tangensial yang akan meningkatkan kinerja  turbin  cross  flow.  Sementara  itu  kinerja  turbin cross  flow  itu  sendiri  dapat  ditingkatkan  dengan menambah masa aliran air yang menumbuk sudu turbin. Ukuran  lebar  sudu  bekaitan  erat  dengan  luasan  sudu dimana hal ini akan mempengaruhi besarnya masa aliran yang  menumbuk  sudu  dan  pada  akhirnya  menentukan besarnya efisiensi dan daya yang dihasilkan turbin cross flow.

## 2. Metode Penelitian
Metode  penelitian  diawali  dengan  mengumpulkan data-data  sekunder  meliputi  data-data  historis  curah hujan,  hari  hujan,  kelembaban,  temperatur  udara,  dan kecepatan angin, dan topografi. Pengumpulan data-data primer dilakukan melalui pengamatan langsung di obyek penelitian  untuk  mengetahui  kondisi  letak  geografis guna  menentukan  jalur  PLTMH  yang  ideal.  Secara ringkas alur penelitian adalah sebagai berikut:
1. Pengumpulan  data-data  sekunder  diambil  dari stasiun hujan Kabupaten Malang.
2. Menghitung  neraca  air,  debit  air  dan  debit  air andalan.
3. Menentukan  lokasi  dan  merancang  jalur  PLTMH, menghitung  dimensi  penstock,  rugi-rugi  head,  dan head efektif.
4. Menghitung  potensi  daya  air,  menentukan  daya turbin PLTMH, daya generator listrik, dimensi turbin air crossflow dan dimensi generator.

## 2.1 Kriteria Pemilihan Turbin
Naskah  Dalam  pemilihan  jenis  turbin  terdapat beberapa parameter, yaitu : (1) Faktor tinggi jatuhan air efektif  (Net  Head)  dan  debit  (Q)  yang  akan dimanfaatkan  untuk  operasi  turbin  merupakan  faktor utama  yang  mempengaruhi  pemilihan  jenis  turbin, sebagai contoh : turbin pelton efektif untuk operasi pada head  tinggi,  sementara  turbin  propeller  sangat  efektif beroperasi  pada  head  rendah.  (2)  Faktor  daya  (power) yang diinginkan berkaitan dengan head dan debit yang tersedia.  (3)  Kecepatan  dan  putaran  turbin  yang  akan ditransmisikan  ke  generator.  Sebagai  contoh  untuk sistem  transmisi  direct  couple  antara  generator  dengan turbin pada head rendah, sebuah turbin reaksi (propeller) dapat  mencapai  putaran  yang  diinginkan,  sementara turbin  crossflow  berputar  sangat  lambat  (low  speed) yang  akan  menyebabkan  sistem  tidak  beroperasi.  (4) Jumlah  turbin  dalam  pembangkit,  hal  ini  berhubungan dengan  transportasi,  maintenance  dan  optimalisasi kapasitas  pembangkitan  dari  turbin  tersebut.  Untuk menentukan  jenis  turbin  yang  akan  digunakan  dapat dengan melihat beberapa grafik empiris yang telah ada, seperti  gambar.1.2  menunjukan  daerah  penggunaan untuk beberapa jenis turbin berdasarkan Debit vs Head yang divariasi dengan daya keluaran turbin [5].
Gambar 2. Grafik pemilihan tipe turbin berdasarkan debit (Q) dan head (H) [6]
Journal of Applied Mechanical Engineering and Renewable Energy (JAMERE) Vol. 1 No. 2, Agustus 2021. 46-52
2.2 Daya desain per unit Turbin (Pd)
Perhitungan  Daya  turbin  berdasarkan  sistem  satuan SI Unit adalah [7]:
P    = Q *ρ * g * H*ηT                                                (1)
Keterangan Ρ    = berat jenis air = 1000 kg/m³
Q   = debit air (m³ / det) H   = tinggi air jatuh (m)
G   = gravitasi (m/det²) ηT = effisiensi turbin.
2.3 Kecepatan Spesifik (ns)
Kecepatan spesifik turbin (n ) didefinisikan sebagai suatu kecepatan putar turbin dimana dapat dihasilkan 1 hp  untuk  setiap  1  m  tinggi  air  jatuh (head).  Kecepatan spesifik dinyatakan dengan persamaan :
𝑛 𝑠 = 𝑛 √𝑄 𝐻 3 4 (2)
2.4 Ukuran – ukuran utama runner
Kecepatan  meridian  (  Cm  )  Kecepatan  Meridian ditentukan dengan persamaan;
𝑐 𝑚1 =   𝑐 𝑚1 ∗ ∗ √2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻 (3)
Gambar 3. Harga harga berdasarkan pengalaman untuk penentuan pertama ukuran-ukuran pokok Turbin Crossflow (informatif).
Gambar 4. Water Flow Path through the Runner and Velocity Diagram [8]
Pada  gambar  4  diatas  dijelaskan  aliran  air  yang masuk dari bagian sisi luar pelari ke bilah tahap pertama
mengalir melintasi ruang dalam di pusat pelari kemudian mengalir  lagi  ke  sisi  lain  pinggiran  luar  pelari  melalui kedua  sekat.  Aliran  turn-around  tahap  pertama disebabkan  oleh  sebagian  aliran  di  sepanjang  bagian gauge  vane  tidak  dapat  menyeberang  karena  didorong oleh  aliran  di  sepanjang  bagian  bawah  gauge  vane. Akibatnya, aliran di outlet gauge vane  memiliki tekanan yang  cukup  besar  dan  bukan  jet  bebas.  Ada  juga  data terukur  bahwa  Cross-Flow  dipercepat  dari  outlet tahap pertama ke saluran masuk tahap kedua di ruang dalam, sehingga  segitiga  kecepatan  aliran  tidak  akan  menjadi homolog baik di outlet tahap pertama maupun di saluran masuk  tahap  kedua  [9].  Sebelum  merancang  turbin, komponen,  prinsip  operasi  dan  karakteristik  kinerja harus  dipelajari.  Komponen  utama  turbin  cross-flow adalah  runner,  shaft,  bearing,  casing,  draft  tube,  guide vane  dan  katub.  Pada  turbin  ini  guide  vane  berbentuk elips panjang yang lebarnya sesuai dengan lebar runner. Fungsi  utamanya  adalah  mengubah  total  head  yang tersedia  menjadi  energi  kinetik  dan  secara  bersamaan mengalirkan  air  ke  bilah  runner  pada  sudut  yang diinginkan.  Casing  turbin  harus  dibangun  dengan  baik dan  kokoh,  karena  mengatur  kekuatan  air  yang  masuk serta daya poros yang keluar. Bentuk dan dimensi casing berpengaruh  signifikan  terhadap  efisiensi.  Draft  tube dipasang  di  bawah  casing.  Untuk  memanfaatkan  efek draf,  ujung  tabung  terendam  di  bawah  permukaan  air ekor. Fungsinya untuk memulihkan sebagian besar sisa energi  yang  tertinggal  pada  aliran  air  yang  keluar  dari runner,  head  antara  turbin  dan tail  water. Poros  adalah komponen  alat  mekanik  yang  digunakan  untuk mentransmisikan  tenaga  dari  tenaga  hidrolik  ke  tenaga mekanik.

## 3.   Hasil dan Pembahasan
Data-data  curah  hujan  dan  hari  hujan  merupakan parameter terpenting dalam menentukan debit air sungai. Oleh  karena  itu  data-data  ini  diambil  dari  stasiun terdekat dengan lokasi aliran sungai sengkaling-Malang. Data data diambil dalam kurun waktu 2016-2019 untuk memperoleh  karakteristik  curah  hujan  agar  hasil estimasi  lebih  akurat.  Data-data  curah  hujan  dan  hari hujan diperlihatkan dalam Gambar 5.
Gambar  5  yang  memperlihatkan  neraca  air  2016– 2019. Berdasarkan grafik neraca air terlihat bulan-bulan kering  yang  lama  terjadi  pada  tahun  2017  dan  2018, sedangkan bulan-bulan kering yang pendek terjadi pada tahun 2016 dan 2019. Pada tahun 2019 terjadi perubahan curah hujan yang ekstrim dimana setiap bulan sepanjang tahun  terjadi  hujan,  sehingga  tidak  terjadi  bulan-bulan kering.  Dalam  grafik  terlihat  walaupun  terjadi  bulan- bulan kering yang lama, namun limpasan air sungai tetap mengalir  karena  air  dalam  tanah  tetap  mengalir walaupun  debitnya  menurun  secara  signifikan,  oleh karena itu didalam perancangan PLTMH perlu dihitung debit  andalan  yang  dapat  menjamin  PLTMH  tetap beroperasi walaupun pada bulan-bulan kering sekalipun. Gambar  6  menunjukkan  kondisi  debit  air  pada  musim kemarau.
Journal of Applied Mechanical Engineering and Renewable Energy (JAMERE) Vol. 1 No. 2, Agustus 2021. 46-52
Gambar 5.Grafik curah hujan tahunan 2016-2019 [10]

## Gambar 6. Debit aliran sungai sengkaling

## 3.1 Perancanaan Jalur PLTMH
Melalui  pengamatan  terhadap  letak  geografis  dan elevasinya,  maka  jalur  PLTMH  yang  direncanakan melalui  aliran  sungai  sengkaling-Malang.  Jalur  yang direncanakan terlihat dalam Gambar 1.6. Jalur PLTMH secara  garis  besar  terdiri  atas  jalur  antara  intake  weir
sampai  ke  penstock  dan  jalur  antara  penstock  menuju power  house  dengan  panjang  10  meter.  Ketinggian forebay  tank  memiliki  ketinggian  17  meter  dari permukaan forebay tank ke tailrace.
Gambar 7. Ketinggian dan jarak bangunan PLTMH.

## 3.2 Desain Penstock
Data  dan  asumsi  awal  perhitungan  pipa  pesat  , material  pipa  pesat  menggunakan  plat  baja  diroll  dan dilas  (welded  rolled  steel.  Hat  ini  dipilih  sebagai alternatif  terbaik  untuk  mendapatkan  biaya  terkecil. Material  yang  digunakan  adalah  mild  steel  (St  37) dengan  kekuatan  cukup.  Head  losses  pada  sistem pemipaan  (penstock)  diasumsikan  sekitar  4%  terhadap head gross .
• Diameter pipa pesat
𝐷 = 2.68 ( 𝑛 2 ∗𝑄 2 ∗𝐿 𝐻 ) 0.1875 =
𝐷 = 2.68 ( 0.012 2 * 1.2 2 * 14 17 ) 0.1875 = 0,52 m 3.3 Perhitungan Head loses
• Head loses mayor yang terjadi akibat  gesekan aliran dalam satuan pipa.
ℎ 𝑓 = 𝑓 𝐿∗𝑉 2 𝑑∗2𝑔 = ℎ 𝑓 = 0.0262 14∗1.2 2 0,77∗2∗9.81 = 0.034m
• Minor losses yang terjadi akibat adanya perlengkapan  (equipment)  pipa  seperti  belokan (elbow), valve, saringan dan peralatan lainnya.
ℎ 𝑚 = 𝛴 nk 𝑉 2 2𝑔 = ℎ 𝑚 = 1.3 1.2 2
2∗9.81 = 0.095 m
ℎ 𝑚 = 𝛴 nk 𝑉 2 2𝑔 = ℎ 𝑚 = 1.3 1.2 2 2∗9.81 = 0.095 m 3.4 Perhitungan Daya
• Daya turbin (P) P = Q *ρ * g * H*η T
P  =  1.2  *1000  *  9.81  *  17*0.75  =  150093  Watt  = 150.093 kW
• Daya yang dibangkitkan generator
𝑃 𝑔 =  𝜌 ∗ 9.81 ∗ 𝑄 ∗ 𝐻 ∗  𝑛 𝑡 ∗  𝑛 𝑏𝑒𝑙𝑡 ∗  𝑛 𝑔𝑒𝑛 𝑃 𝑔 = 1000 ∗ 9.81 ∗ 1.2 ∗ 17 ∗ 0.75 ∗ 0.98 ∗ 0.70 = 102963.798 𝑊
• Kecepatan Spesifik (n s )
Kecepatan spesifik turbin (n ) didefinisikan sebagai suatu kecepatan putar turbin dimana dapat dihasilkan 1  hp  untuk  setiap  1  m  tinggi  air  jatuh  (head). Kecepatan spesifik dinyatakan dengan persamaan :
𝑛 𝑠 = 𝑛 √𝑄 𝐻 3 4 = 𝑛 𝑠 = 471 √1.2
17 3 4 = 61.33 rpm
Journal of Applied Mechanical Engineering and Renewable Energy (JAMERE) Vol. 1 No. 2, Agustus 2021. 46-52

## 3.5 Ukuran-ukuran utama runner.
• Kecepatan meridian ( Cm )
𝑐 𝑚1 =   𝑐 𝑚1 ∗ ∗ √2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻 = 𝑐 𝑚1 = 0.22 ∗ √2 ∗ 9.81 ∗ 17 = 4.01 𝑚 𝑠 • Kecepatan  Keliling  /  Spesifik  Turbin    Dapat  dicari dengan persamaan :
𝑢 1 =   𝑢 1 ∗ ∗ √2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻
Dengan  harga  nq=  61.33  1/menit,  maka  harga 𝑢 1 ∗ dapat  diketahui  yang berdasarkan gambar grafik 11 diperoleh  harga 𝑢 1 ∗ =  0.69  sehingga  keliling diperoleh sebesar:
𝑢 1 =  0.69 ∗ √2 ∗ 9.81 ∗ 17 = 12.60 𝑚
𝑠
• Diameter luar runner (D 1 )
D 1 = u 1 ∗60 π∗n = D1 = (12.60*60)/(3.14*471)
D 1 = 0.51 m = 510 mm
• Diameter dalam runner (D 2 )
D 2 =0,66*D 1 D 2 = 0.66*0.51 = 0.336 m = 336 mm
• Diameter rata-rata
Dr = D1+D2 2
Dr = 510+336 2 = 423 mm
R 1 = 𝐷 1 2 = 510 2 = 255 mm
R 2 = 𝐷 2 2 = 336 2 = 168 mm
• Kelengkungan Sudu (rb)
Kelengkungan sudu dapat dicari dengan menggunakan rumus.
Besarnya kelengkungan sudu rb : 𝑟𝑏     =  0.326  ∗  𝑅 1 Dimana : rb = kelengkungan sudu jalan 𝑅 1 = jari-jari luar roda jalan Jadi kelengkungan sudu : rb   = 0.326 * 255 = 83.13 mm.
Gambar 8. Kelengkungan Sudu.
• Diameter  pada  arus  keluaran  I  (D 2 =  D 2i )  Dengan persamaan :
𝐷 2𝑖 = 60 ∗ 𝑢 2𝑖 𝜋 ∗ 𝑛
Dimana : 𝑢 2𝑖 =   𝑢 2𝑖 ∗ √2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻 𝑢 2𝑖 =    didapat  dari  gambar  1.3  dengan  ns  =  61.33 rpm didapat 0.41 Maka:
𝑢 2𝑖 =  0.41 ∗ √2 ∗ 9.81 ∗ 17  = 7.48 𝑚 𝑠 Sehingga :
𝐷 2𝑖 = 60 ∗ 7.48 3.14 ∗ 471 = 0.30 𝑚 = 300 𝑚𝑚
• Diameter pada garis arus keluaran (D 2a )
Dengan persamaan :
𝐷 2𝑎 = 60 ∗ 𝑢 2𝑎 𝜋 ∗ 𝑛 Dimana :
𝑢 2𝑎 =   𝑢 2𝑎 ∗ ∗ √2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻 𝑢 2𝑎 ∗ =    didapat  dari  gambar  grafik  1.3  dengan  ns  = 61.33 rpm didapat 0.74 Maka:
𝑢 2𝑎 =  0.74 ∗ √2 ∗ 9.81 ∗ 17  = 13.51 𝑚 𝑠
Sehingga : 𝐷 2𝑎 = 60∗13.51 3.14∗471 = 0.54 𝑚 = 540 𝑚𝑚
• Segitiga kecepatan masuk
Untuk  menggambarkan  segitiga  kecepatan  masuk diperlukan perhitungan dari persamaan euler :
𝐶𝑢 1 = η T ∗ g ∗ H 𝑢 1
Dimana : η T = effisien turbin = 0.75 Maka :
𝐶𝑢 1 = 0.75 ∗ 9.81 ∗ 17 12.60 = 9.92 𝑚 𝑠
Gambar 9. Segitiga kecepatan masuk
• Segitiga Kecepatan Keluar Untuk segitiga kecepatan keluar, di dapat dari :
𝑢 2 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 = 𝑢2 1 + 𝑢2 𝑎 2 maka :
𝑢 2 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 = 7.48 + 13.51 2 = 10.49 𝑚 𝑠
Sehingga kecepatan keluar sudu : 𝑐 2 = 𝑐 2 ∗ 𝑉
Dimana 𝑐 2 ∗ dapat  dilihat  dari  gambar  1.3  pada putaran  spesifik  ns  =  61.33  rpm  diperoleh  harga 𝑐 2 ∗ = 0.28 Maka: 𝑐 2 = 0.28 ∗ 18.26 = 5.11 𝑚 𝑠
Journal of Applied Mechanical Engineering and Renewable Energy (JAMERE) Vol. 1 No. 2, Agustus 2021. 46-52

## Gambar 10. Segitiga Kecepatan Keluar
• Jarak Sudu Di Lingkaran Dalam s 2
Menganggap 𝛽 2 = 90° maka jarak sudu di lingkaran dalam  runner,  s 2 untuk  setiap  lebar  lingkaran  sudu atau  lebar  rim,  dapat  dicari  menggunakan persamaan:
𝑠 2 = 𝑡 ∗ ( 𝑟 2 𝑟 1 ) = 𝑠 2 = 83 ∗ ( 168 255 ) = 54.7 𝑚𝑚
• Geometri sudu
Jarak (C) = √𝑅 1 2 + 𝑅 2 2 − 2 ∗ 𝑅 1 ∗ 𝑅 2 ∗ cos (𝛽 1 + 𝛽 2 ) = √255 2 + 168 2 − 2 ∗ 255 ∗ 168 ∗ cos (30 ° + 90 ° ) = 369 mm
• Sudut
Sudut (ε) = arc sin 𝑅 2 ∗sin(𝛽 1 +𝛽 2 ) 𝑐
= arc sin 168∗sin(30°+90°) 369 = 23.20°
• Sudut ( 𝜉 ) 𝜉  =  180° − (𝛽 1 + 𝛽 2 + 𝜀 ) 𝜉 =  180° − (30° + 90° + 23.20°)   =  36.8° • Teta ɸ ɸ  =   𝛽 1 + 𝛽 2 −  (180° − 2𝜉) ɸ =  30° + 90° − (180° − 2 ∗ 36.8°)   =  13.6°
• Lebar setengah sudu (d)
d = 𝑅 1 ∗𝑠𝑖𝑛ɸ 2 sin(180 𝑜 −𝜉)
= 255∗sin 13.6 𝑜 2∗sin(180 𝑜 −36.8 𝑜 ) = 50 mm
• Sudut lengkung sudu ( 𝛿 )
𝛿 = 180 o -2( 𝛽 1 + 𝜉 ) δ = 180 o -2(30 ° +36.8°) = 46.4 ° • Jari-jari kelengkungan sudu (r b ) 𝑟 𝑏 =  0.326  ∗  𝑅 1 Dimana : 𝑟 𝑏 = kelengkungan sudu jalan 𝑅 1 = jari-jari luar roda jalan Jadi kelengkungan sudu : Rb  = 83.13 mm
• Pusat jari-jari sudu (r p )
r p = √𝑟 𝑏 2 + 𝑅 1 2 − 2 ∗ 𝑟 𝑏 ∗ 𝑅 1 ∗ 𝑐𝑜𝑠𝛽 1 = √83.13 2 + 255 2 − 2 ∗ 83.13  ∗ 255 ∗ cos 30 𝑜 = 187.65 mm.
3.6 Daya air (Pair)
P air = ρ * g * Q * h
P air = 1000 * 9.81 * 1.2*17 P air = 200124W= 200.124 kW
3.7 Daya listrik yang dapat dibangkitkan
𝑃 𝑙𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘 = 𝑃 𝑎𝑖𝑟 * 𝜂 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝜂 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝜂 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 * 𝜂 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟 * 𝜂 𝑗𝑎𝑟𝑖𝑛𝑔𝑎𝑛 E turbin = 0.70 ～ 0.85 (tergantung pada tipe turbin) E  generator  =  0.80 ～ 0.95  (tergantung  pada kapasistas generator)
Ejaringan =0.90 ～ 0.98 (tergantung pada panjang jaringan)
Efisiensi  (η)  yang  digunakan  diatas  merupakan asumsi dimana asumsi diatas tidak melibatkan efisiensi dari  konstruksi  sipil,sistem  kontrol  dan  trafo.  Efisiensi total  dari  rumus  diatas  diambil  nilai  yang  terendah karena dalam mendisain harus menggunakan nilai yang terendah sehingga efisiensi totalnya menjadi 0.504.
𝑃 𝑙𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘 = 𝑃 𝑎𝑖𝑟 * 𝜂 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃 𝑙𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘 = 200.124 * 0.504 𝑃 𝑙𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘 = 100.86kW Dari  hasil  perhitungan  diatas  dengan  ketinggian 21 meter  dan  debit  aliran  sebesar  1,2  m 3 /s  akan  dapat menghasilkan daya listrik sebesar 100.86kW dan energi listrik ini akan dapat dihasilkan sepanjang tahun karena kami menggunakan debit aliran terendah.
3.8 Perkiraan Beban Listrik
Listrik  yang  diperuntukkan  oleh  konsumen  dibuat 900 Watt per rumah
Daya  pertahun  =  200.124kW*  24  jam  *  365 hari=1753086.24kWh/tahun
Daya perumah pertahun = 0,9kW* 24 jam * 365 hari = 7884 kWh/tahun Berarti  PLTA  yang  dikerjakan  dapat  digunakan adalah
= daya per tahun daya per rumah = 1753086.24 7884 = 222.36
Sehingga dapat dipakai sekitar 200 rumah tinggal.

## 4.   Kesimpulan
Sumber  aliran  sungai  Sengkaling-Malang  memiliki potensi  untuk  dimanfaatkan  sebagai  tenaga  penggerak PLTMH diperoleh tinggi jatuh air efektif 21 meter yang mampu menghasilkan potensi daya air 200.124 kW dan memproduksi daya listrik sebesar 100.86kW. Turbin air yang digunakan adalah jenis Cross flow dengan diameter runner luar 510 mm dan dalam 336 mm, jumlah sudu 16 buah, sudut serang 23.20° dan putaran poros turbin 471 rpm dengan kecepatan spesifik 61.33 rpm.

## Daftar Rujukan
[1] B. A. Nasir, “Design of High Efficiency Cross-Flow Turbine for Hydro-Power Plant,” International Journal of Engineering and Advanced Technology , vol. 2, no. 3, 2013.
[2]
J. A. Razak, Y. Ali, M. A. Alghoul, M. Said Zainol, A.
Zaharim, and K. Sopian, “Application of Crossflow Turbine in Off-Grid Pico Hydro Renewable Energy System,” in Proceeding of the American-Math , 2010, pp. 519–526.
[3] Renewable Energy For Indonesia (RE4I), “Renewable
Energy: Keystone for Universal Electrification and Energy Security,” 2017. http://there4i.org/ (accessed Jul. 07, 2021).
Journal of Applied Mechanical Engineering and Renewable Energy (JAMERE) Vol. 1 No. 2, Agustus 2021. 46-52
[4] Peraturan Pemerintah (PP), “Nomor 79 tentang Kebijakan Energi Nasional.” 2014.
[5] Sularso and K. Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan
Elemen Mesin . Jakarta: Pradnya Paramita, 2004. [6] C. Penche and D. I. de Minas, Layman’s Handbook on How
to Develop A Small Hydro Site , Second Edition. BMC Public Health, 1998.
[7] P. T. D. Rompas, “Analisis pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH) pada daerah aliran Sungai Ongkak
Mongondow di Desa Muntoi Kabupaten Bolaang Mongondow,” Jurnal Penelitian Saintek , vol. 16, no. 2, 2011.
[8] C. Mockmore and F. Merryfield, “The Banki Water
Turbine,” Oregon State College, Engineering Experiment
Station , vol. 25, 1949.
[9] H. Yamamoto, “Cross-Flow Hydraulic Turbine and their
Power Generating Systems,” Series.68 , 1983.
[10] Badan Pusat Statistik Kabupaten Malang, “Curah Hujan Tahunan,” 2021. https://malangkab.bps.go.id (accessed Jul. 07, 2021).