Armatur volume 5 nomor 1 (2024) ISSN (cetak): 2722-080X, ISSN (online): 2722-0796
Contents list available at Sinta

## A  R  M  A  T  U  R
: Artikel Teknik Mesin & Manufaktur
Journal homepage: https://scholar.ummetro.ac.id/index.php/armatur

## Pembuatan Dan Instalasi Pengujian Turbin Screw Dengan Variasi Debit Aliran
Muhammad Furqon Zhafran Habibie 1* , Jojo Sumarjo 2 , Reza Setiawan 3
1 Prodi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa Karawang, Jl. H.S. Ronggowaluyo Telukjambe Timur-Karawang 41361, Indonesia.
2 Prodi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa Karawang, Jl. H.S. Ronggowaluyo Telukjambe Timur-Karawang 41361, Indonesia.
3 Prodi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa Karawang, Jl. H.S. Ronggowaluyo Telukjambe Timur-Karawang 41361, Indonesia.

## A  R  T  I  C  L  E
I  N  F  O

## A  B  S  T  R  A  C  T
Keywords: Screw Turbine water discharge hydroelectric power plant Screw type water turbine is one type of water turbine that has the potential to generate electricity on a small scale  that  is  environmentally  friendly,  w  Archimedes screw  turbine  against  the  opening  of  the  stopcock valve and testing is carried out on the modeling of this Pikohydro  power  plant  including  measuring  water discharge,  generator  rotation,  output  power  and efficiency. In the process of making and testing screw- type water turbines, the addition of a water reservoir frame and a Weir V-Nocth discharge measuring device that  measures  the  height  of  the  discharge  and  the height of the turbine head tested. This study took place to  determine  the  performance  of  screw  turbines  by testing  variations  in  water  discharge,  by  testing  the Stopkran opening with 3 variations, namely ½ (38 mm wide),  ¾  (50  mm  wide),  1  (76  mm  wide)  with  each producing  water  discharge  0.0045 m 3 /s, 0.0065 m 3 /s, 0.0078 m 3 /s. The turbine tilt angle 30º and the turbine head is 0.9 m. After testing and calculating the data, the maximum result  of  shaft  rotation  is  1470  rpm with  an  output power of 54 watt at dischange 0.0078 m 3 /s and at torque 4.428 N.m at dischange 0.0045 m 3 /s and efisiency at dischange 0.0078 m 3 /s
* Corresponding author : DOI: zhafranhabibie@gmail.com DOI: https://10.24127/armatur.v5i1.5249 Received 22 Desember 2023; Received in revised form 19 March 2024; Accepted 19 March 2024 Available online 22 March 2024

## Pendahuluan
Salah satu komponen
yang terpenting dalam pembangkit listrik pikohidro adalah turbin. Banyak jenis turbin yang  digunakan  dalam  pembangkit  listrik tenaga pikohidro ,  salah  satunya  adalah turbin screw . Turbin Archimedes  Screw ini masih  sangat  langka,  karena  itu  perlu dibuatkan sebuah pemodelan PLTPH dengan  menggunakan  turbin Archimedes Screw ini,  agar  dapat  dilakukan  pengujian yang  berhubungan  dengan  parameter- parameter  yang  berpengaruh  pada  kinerja tubin Archimedes screw salah satunya yaitu pengaruh tekanan air [1].
Piko  Hidro  adalah  pembangkit listrik  tenaga  air  dengan  spesifikasi  daya kurang  dari  5  kW.  Sistem  PLTA-PH  dapat diintegrasikan  langsung  ke  aliran  sungai dengan  ketinggian perbedaan ketinggian air terjun  minimal  1  meter.  Oleh  karena  itu, tenaga ahli di bidang teknik sipil, hidrologi, atau  teknik  elektro  pun  tidak  diperlukan sehingga  biaya  pelaksanaannya  relatif murah [2].
Turbin air merupakan alat perencaanan  tenaga  air  menjadi  energi  air yang  meliputi  energi  potensial  termasuk komponen tekanan dan kecepatan aliran air di  dalamnya  diubah  menjadi  energi  kinetik untuk memutar turbin. Prinsip pengoperasian  turbin  dalam  mengubah energi  potensial  air  menjadi  energi  kinetik dibagi menjadi dua kelompok, yaitu Turbin impuls dan Turbin reaksi [3].
Salah  satu  pengembangan  jenis turbin  air  adalah  model Archimedes  Screw sebagai PLTPH (Pembangkit Listrik Tenaga Piko  Hydro )  yang  mengalirkan  air  disetiap sudu  secara  merata  untuk  memutar  turbin dan  generator  yang  akan  terkonversi menjadi energi Listrik [4].

## Metode Penelitian
Metode  yang  digunakan  dalam penelitian ini dapat dilihat dari diagram alir pada gambar 1.
Gambar 1. Flowchart penelitian

## Tahap Perencanaan
Langkah  awal  adalah  perencanaan yang diawali dengan kasus di lapangan dan studi literatur. Gambar sketsa dan daftar alat dan  bahan  yang  diperlukan  disiapkan berdasarkan informasi yang diterima.
Pada penelitian ini terdapat beberapa bagian  terpenting  seperti  desain  alat  turbin screw , pembuatan rangka, pemotongan besi siku, pengelasan rangka, pembuatan tandon air, dan pembuatan weir v- nocth .
Pada gambar 2. dibawah ini terdapat desain spesifikasi pada alat turbin screw [5]
Pengukuran dilakukan dengan bantuan Autodesk Inventor
untuk menentukan  kebutuhan  bahan  yang  akan digunakan  dalam  proses  perancangan rangka tangki air. Ketersediaan bahan untuk rangka  yaitu  terdapat  besi  Siku Krakatau Steel ukuran 5 mm x 5 mm dengan panjang 6  meter  dengan  jumlah  4  batang  siku  dan Hollow 3  mm  x  3  mm  dengan  1  batang hollow sebagai  penahan  tandon  atas  dari bagian  atas  dengan  ukuran  yang  telah disesuaikan  dengan  perhitungan  yang  telah dilakukan  [6].  Dalam  proses  pengukuran Kerangka tangki air pada gambar 3.
Gambar 3. Pengukuran pada kerangka
Proses
pemotongan besi menggunakan  dua  alat  yaitu  mesin  gerinda tangan  dan  gerinda  duduk  dengan  dibantu penandaan  ukuran  menggunakan  spidol maupun  kapur  barus  dan  meteran  agar mempermudah  proses  pemotongan  besi perancangan Kerangka Tandon air menggunakan  untuk  mesin  gerinda  tangan yaitu  Cutting  ukuran  14  inch  dan  4  inch dengan  mesin  gerinda  duduk.  Pemotongan Besi  Siku  profil  L  untuk  rangka  dengan ukuran  awal  6000  mm  potong  menjadi  2 bagian  menggunakan  gerinda  tangan,  8 bagian dengan panjang 900 mm, 8 bagian lain dengan panjang 2180 mm dan Hollow 3x 3 dengan panjang 850 mm.
Gambar 4. Proses pemotongan rangka tandon
Pengelasan dilakukan untuk menghubungkan  seluruh  potongan  besi menjadi  rangka  pengelasan  menggunakan
Las listrik Lakoni 120 E dengan spesifikasi sebagai berikut:
Daya listrik : 900 Watt Arus Output  : 20 – 120 Ampere Kawat Las : LB - 52 Diameter : 2.6 mm & panjang 300 mm
Gambar 5. Proses pengelasan pada rangka
Pengukuran dilakukan dengan bantuan Autodesk Inventor untuk menentukan  kebutuhan  bahan  yang  akan digunakan  dalam  proses  perancangan Tandon  air.  Ketersediaan  bahan  untuk rangka  yaitu  terdapat  Plat  Stainlees  Steel ukuran tebal 5 mm, lebar 1000 mm dengan panjang  4  meter  dengan  ukuran  yang  telah disesuaikan dengan pehitungan tepat.

## Gambar 6. Pengukuran tandon
Pengelasan  dilakukan  pada  tangki stainlees  steel dengan  ukuran  jari  –  jari  45 cm  dan  diamter  lingkaran  90  cm,  pada proses ini memerlukan pipa stainlees ukuran 3 inch untuk  keluarnya  air  dari  tangki  air tersebut  yang  dibuat  arah  45  derajat  untuk jalur air yang di tambahkan stopkran 3 inch ke rumah turbin [7].
Gambar 7. Pengelasan tandon air
Pada proses pengelasan Tandon Air menggunakan  kawat  las  A rgon  Stainless Steel TGS308L ukuran 3 mm
Gambar 8. Kawat Las Argon Stainless Steel
Pengukuran  Pembuatan Weir  V-  nocth dilakukan dengan bantuan Autodesk Inventor untuk    menentukan    kebutuhan bahan yang akan digunakan dalam proses pembuatan weir.
Gambar 9. Pembuatan weir
Pemotongan  Plat  Besi  untuk Weir meter dengan ukuran panjang 650 mm dan lebar  200  mm  dipotong  menjadi  2  bagian menggunakan  gerinda  tangan,  2  bagian depan dan belakang dengan ukuran  panjang 200  mm  dan  tinggi  200  mm  dan  membuat derajat  V  dengan  ukuran  68  derajat  untuk mengukur debit air yang mengalir dari rotor turbin [8].

## Tahap Perancangan
Setelah  desain  selesai,  serta  bahan yang  digunakan  sudah  siap,  Langkah selanjutnya  adalah  merakit  alat  tersebut. Pada  perancangan  kali  ini  memerlukan peralatan seperti pompa celup air, tachometer , multi meter , dan watt meter [9].

## Tahap Pengujian Turbin Crew
Pengujian turbin ulir ini dilakukan di Wokshop  CV  Indexindo Jln  Pangulah  utara Kec.  Kotabaru,  Kab.  Karawang.  Pada pengujian  ini  akan  dilaksanakan  1  tempat dikarenakan proses pengujian sudah di buat dengan mekanisme pengujian di tempat dan tidak melakukan pengujian di aliran sungai di daerah terdekat.
𝑛 = 𝑣𝑐 × 1000 × 60 𝑟𝑝𝑚 (1)
𝜋 × 𝑑 Diketahui: 𝑛 = Kecepatan putar (rpm) Vc = Kecepatan potong (m/s) d = Diameter batu gerinda (mm) b. Rumus yang digunakan untuk menentukan  kecepatan  potong  sebagai berikut. Gambar 10. Pengujian Alat turbin screw Diketahui: 𝑣𝑐 = 𝜋×𝑑×𝑠 1000 (2) Vc = Kecepatan potong (m/menit) d = Diameter pisau (mm) s = Kecepatan penyayatan (m/menit) c. Panjang Las elektroda (A) 𝐴 = 𝑎 . 𝑙 (3)
Gambar 11. Pengukuran tinggi debit air pada Weir.
Pada gambar 11. dapat dilihat proses pengujian turbin ulir di dalam wokshop CV Indexindo ,    dari    proses    pengujian    turbin
Diketahui :
Tebal  Siku  =  5  mm  ,  Tiap  panjang sambungan  =  65  mm,  maka  total panjang  kampuh  20  mm  x  65  mm
=1300 mm
d. Jumlah kawat elektroda
screw ,  dimana  tahap  awal pengujian menghidupkan  pompa  celup  air  ke  listrik rumah untuk mengisi air pada tandon. Pada 𝑁 = Total panjang elektroda (cm) Panjang per menit (cm) (4)
pengujian  ini  dapat  dilihat  cara  kerja  dari turbin ulir, dengan sirkulasi air menggunakan tandon bawah dan tandon atas dengan berbeda ukuran [10].
Proses  pengujian  turbin  ulir  dihisap oleh  pompa  celup  dan  dialirkan  menuju tandon,  tujuan  adanya  tandon  adalah  agar debit air yang keluar stabil yang ditambahkan stopkran  berdiameter  3  inch  atau  76  mm dengan variasi  bukaan ½ lebar 38 mm), dan ¾ (lebar 57 mm) dan 1 (lebar 76 mm).

## Hasil dan Pembahasan
a. Untuk  menghitung  kecepatan  putar pada batu gerinda, dapat menggunakan rumus berikut ini.
Setelah dilakukan pengujian turbin ulir, pada tabel 1. tahapan dilakukan pengambilan  data  berupa  pengukuran putaran poros generator, tegangan listrik dan arus listrik yang diperoleh dari setiap variasi debit  air  menggunakan Stopkran ,  dan mencari  variasi  debit  air  dengan  weir dibawah  ini  merupakan  data  yang  sudah diolah  sedemikian  rupa  sehingga  lebih mudah dipahami [11].
Tabel 1. Hasil data pengukuran putaran poros, tegangan, arus Listrik
Debit air (Q) Putaran Poros (RPM) Tegangan Listrik (V) Arus Listrik (I) 0,0045 m 3 /s 805,3 rpm 20,40 V 1,17 A
0,0065
m 3 /s 1210,5 rpm 35,20 V 1,24 A 0,0078 m 3 /s 1470,3 rpm 39,80 V 1,35 A

## Hasil pengukuran atau pengambilan data
pada  setiap  sudu  menjadi  lebih  banyak sehingga  jumlah  air  lebih  banyak  dan adanya pengukuran ketinggian dan rendahnya  debit  air  dalam Weir meter tersebut [12].

## Biaya Produksi
Data  pada  tabel  2.  selanjutnya  dilakukan perhitungan untuk  menghitung daya output dengan  menggunakan  perhitungan  torsi menggunakan  dan  perhitungan  efesiensi menggunakan  dari  setiap  pengujian  variasi debit air.
Tabel 2. Data hasil pengujian kinerja turbin ulir Debit air (Q) Daya Output generator Torsi generator (N.m) Efisiensi turbin (%) 0,0045 m 3 /s 24 Watt 0.285 N.m 60 (%) 0,0065 m 3 /s 43 Watt 0.339 N.m 76 (%) 0,0078 m 3 /s 54 Watt 0.351 N.m 78 (%)
Analisa  data  pada  Hubungan  debit air terhadap ketinggian weir V- notch dapat dilihat pada gambar dibawah ini
Gambar 12. Grafik pada debit air Terhadap ketinggian Head Weir
Tabel 3. Biaya pembuatan alat uji No Nama Jumlah Harga 1. Bearimg Stainlis 2 pcs 250.000 2. Pulley 2 pcs 150.000 3. V belt 2 pcs 70.000 4. Stopkran 3 inch 1 pcs 215.000 5. Stopkran 2 inch 1 pcs 80.000 6. Tanki bawah 1 pcs 100.000 7. Tanki atas 1 pcs 300.000 8. Rangka tangka atas 4 batang 1.250.000 9. Fitting pipa 2in 4 pcs 80.000 10, Fitting pipa 3in 4 pcs 48.000 11. Selang 3in 2 meter 60.000 12. Kabel serabut 2 meter 12.000 13. Fitting lampu 1pcs 3.000 14. Lampu 1 pcs 50.000 15. Lem pipa 3 pcs 30.000 16. Jasa pabrikasi - 1.500.000 JUMLAH KESELURUHAN Rp. 4.153.000

## Kesimpulan
Putaran  poros  maksimum  yang didapatkan  putaran  sebesar  1470  Rpm dengan daya ouput 53,7 watt dan maximum debit  air  mencapai  0,0078  m 3 /s  melalui pengukuran weir dengan ketinggian maximum 0,15 m. 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,0045 0,0065 0,0078 k et ing g ia n hea d ( m ) Debit Air (m 3 /s) Grafik Debit air tehadap ketinggian head
Pada  gambar  4.10  di  liat  sebagai  hasil  data dari  pengujian  turbin  screw  dengan  variasi debit air sebesar 0,0045 m 3 /s 0,0065 m 3 /s dan 0,0078  m 3 /s  masing-  masing  menghasilkan putaran poros sebesar 0,12 m, 0,14 m dan 0,15 m.  Ketika  debit  air  0,0078  m 3 /s  masuk  ke rotor turbin menyebabkan  volume  air  yang mengisi  ke  bak  penampungan  pada  debit tersebut.
Efisiensi  terbaik  terjadi  pada  turbin screw  senilai  0,78  %  dengan  debit  0,0078 m 3 /s,  hal  ini  dikarenakan  tidak  terjadi bentukan keras terhadap sudu sehingga gaya berat  air  dan  tekanan  hidrostatis  terhadap suhu dapat di konversikan secara maximum oleh    turbin    dibandingkan    dengan debit0,0078 m 3 /s yang menyebabkan bentukan  terhadap  puly  bawah  dan  sudu sehingga  banyak  air  yang  keluar  atas  rotor turbin  disebabkan  tekanan  air  dari  tandon dan tekanan hidrostatis pada sudu yang tidak sesuai.
Torsi  maximum  terbaik  terjadi  pada turbin screw sebesar 4,428 Nm dengan variasi debit air 0,0045 m 3 /s hal ini di pengaruhi oleh ukuran  diameter  poros  dan  berat  dari  bahan sudu  ulir  itu  sendiri  yang  mengakibatkan air yang masuk menuju rotor turbin gaya berat air dan tekanan hidrostatis terhadap sudu kurang maksimum  sehingga pada debit 0,0045  m 3 /s torsi  yang  membutuhkan  untuk  memutar poros turbin menjadi lebih besar.
Referensi
[1] Putra,  I.  G.  W.,  Weking,  A.  I.,  &
Jasa,  L.  (2018).  Analisa  Pengaruh Tekanan  Air  Terhadap  Kinerja PLTMH dengan Menggunakan
Turbin Archimedes Screw. Maj. Ilm. Teknol. Elektro , 17 (3), 385.
[2] Dewanto, H. P., Himawanto, D. A., & Cahyono, S. I. (2017). Pembuatan dan pengujian turbin propeller dalam pengembangan teknologi
pembangkit  listrik  tenaga  air  piko hidro  (PLTA-PH)  dengan  variasi debit  aliran. Jurnal  Teknik  Mesin
Indonesia , 12 (2), 54-62.
[3] Jamaluddin,  J.  (2023).  Modifikasi
Alat Pembangkit Listrik Mikrohidro Menggunakan Turbin Screw. ILTEK: Jurnal
Teknologi , 18 (01), 46-50. . [4] Salam,  A.  A.  (2021).  Karakteristik Daya Dan Efisiensi Turbin Archimedes  screw  Terhadap  Head Konstan  Yang  Diuji  Pada  Saluran
Tertutup. J-Move , 31-37. .
[5] T.  M.  Syahputra,  M.  Syukri,  and  I. D.  Sara,  2017.“Rancang  Bangun Prototipe  Pembangkit  Listrik  Tenaga
Piko  Hydro  Dengan  Menggunakan Turbin Ulir ,” vol. 2, no. 1, pp. 16–22,
[6] P.  S.  Sosiologi,  F.  Ilmu,  S.  Dan,  I. Politik,  and  U.  2016.  Jember, “Analisa Variasi Debit Air,” pp. 1– 45,
[7] Pratama,  F.  R.  (2022).  Pembuatan Pembangkit  Listrik  Tenaga  Air (Plta) Skala Pico Untuk Penerangan
Kolam Budidaya Ikan Air Tawar.
[8] M. Amin, P. Magister, T. Perencanaan,  S.  Pascasarjana,  and
U.  Hasanuddin,  “Tesis  Desain Turbin  Ulir  ( Archimedes  Screw Turbine) Desain Turbin Ulir
( Archimedes Screw Turbine ),” 2023.
[9] M.  A.  Mun,  and  A.  Karim,  2021. PIKOHYDRO    DENGAN    TIPE TURBIN SCREW, no. September. Prasetijo,  H.,  Purnomo,  W.  H., Suroso, S., Winasis, W., & Zulfa, M. I.  (2023).  Pemanfaatan  Potensi  Daya
Listrik Dan Instalasi Turbin- Generator Pembangkit Listrik Tenaga Pikohidro. Jurnal Pengabdian Masyarakat Indonesia , 3 (4), 565-574.
[10] Subandono,  A.  (2013).  Pembangkit listrik  tenaga  mikrohidro  (pltmh). J.
Rekayasa Elektr , 10 (4), 1-13. H.
[11] Isbandi  and  G.  H.  Sibiyantoro, “Kajian Koefisien Debit”.