ANALISIS  PENGARUH  FUNGSI  MEKANIK  KINCIR  SUDU  TERBUKA  PADA PLTMH 50 kVA DI DESA MONGIILO KABUPATEN BONE BOLANGO

## ANALISIS PENGARUH FUNGSI MEKANIK KINCIR SUDU TERBUKA PADA PLTMH 50 kVA DI DESA MONGIILO KABUPATEN BONE BOLANGO

## Burhan Liputo
Program Studi D III Mesin dan Peralatan Pertanian Politeknik Gorontalo Email : burhanliputo@gmail.com

## ABSTRAK
Desa  Mongiilo  terdapat  sistem  PLTMH  berkapasitas  50  kVA  yang  pernah  dimanfaatkan  oleh  warga setempat untuk keperluan listrik rumah tangga dan penerangan akses jalan desa. Sistem PLTMH ini sudah tidak beroperasi  lagi  karena  sering  mengalami  gangguan  dan  kerusakan  pada  komponen  bagian  sistem  PLTMH. Diantara gangguan yang terjadi adalah sabuk transmisi sering putus, tegangan dan frekuensi yang dihasilkan tidak mencapai  standar  parameter  normal.  Salah  satu  penyebabnya  adalah  fungsi  kerja  parameter  sistem  mekanik penggerak  tidak  berfungsi  dengan  baik,  sehingga  telah  berpengaruh  pada  kinerja  sistem  PLTMH.  Akibatnya adalah  sistem  pembangkit  tidak  dapat  dioperasikan  lagi,  sementara  kondisi  desa  belum  mendapatkan  distribusi tenaga  listrik  dari  pihak  PLN  setempat.  Oleh  sebab  itu  perlu  dilakukan  evaluasi  fungsi  kerja  parameter  sistem mekanik  untuk  mendapatkan  data  acuan  dalam  melakukan  redesain  sistem  mekanik  PLTMH  sehingga  dapat menghasilkan kinerja sistem yang optimal.
Kata Kunci : Evaluasi, Mekanik, Kincir, Transmisi, PLTMH

## ABSTRACT
There Mongiilo village has with a capacity of 50 kVA MHP with system ever used by local residents for the  purposes  of  household  electrical  and  lighting  the  access  roads.  MHP  system  is was no  longer  in  operation due  to  frequent  disruptions  and  damage  to  the  component  parts  of  the  system  MHP.  Among  the  disorders  that occur were are  often  broken  transmission  belt,  voltage  and  frequency  generated  did  not  reach  the  standard  of normal parameters. One reason is was the work function of the parameters of the mechanical drive system does was not function properly, so that it has had an effect on system performance MHP. The result is was generating system  can could not  be  operated  again,  while  the  condition  of  the  village  has had not  gotten  distribution  of electricity  from  the  local  power  company.  Therefore  it  is was necessary  to  evaluate  the  function  of  the mechanical system parameters to get the data reference in the mechanical system redesign MHP so  that it  can could produce optimal system performance.
Keywords : Evaluation, Mechanical, Windmills, Transmission, PLTMH

## I. PENDAHULUAN
Peranan Pembangkit Listrik Tenaga
Mikrohidro  (PLTMH)  di  desa  Mongiilo  kabupaten Bone Bolango provinsi Gorontalo, telah memberikan beberapa kontribusi kepada  warga setempat terutama untuk    penerangan  rumah  tinggal,  penerangan  jalan desa dan  untuk  keperluan kebutuhan peralatan listrik rumah tangga. Namun kontribusi ini tidak berlangsung  lama  karena  sistem  pembangkit  ini sering mengalami gangguan pada
komponen  mekanik  penggerak  dan  parameter tegangan  dan  frekuensi  yang  dihasilkan  tidak mencapai nilai normal hingga tidak dapat dioperasikan lagi.
Dalam pengamatan sistem PLTMH di lokasi telah  menjunjukkan  bahwa  beberapa  komponen menkanik  seperti  sabuk  transmisi  dan  poros  utama kincir  telah  mengalami  kerusakan  yang  signifikan. Kondisi ini mengindikasikan bahwa desain parameter sistem  mekanik  penggerak  yang  terpasang  tidak efektif  dan  tidak  dapat  mengimbangi  potensi  debit sungai  yang  sangat  potensial.  Maka  kinerja  sistem

## ANALISIS  PENGARUH FUNGSI MEKANIK  KINCIR SUDU TERBUKA PADA PLTMH
50 kVA DI DESA MONGIILO KABUPATEN BONE BOLANGO
PLTMH  tidak  optimal  dan  tidak  dapat  digunakan, sementara  desa  Mongiilo  belum  mendapatkan distribusi tenaga listrik dari pihak PLN setempat.
Selain  itu  efek  dari  desain  sistem  mekanik PLTMH  yang  tidak  efektif  adalah  tegangan  dan frekuensi yang dihasilkan hanya mencapai ± 150 Volt dengan frekuensi kerja 30 Hz. Kondisi ini merupakan indikator bahwa fungsi kerja dari beberapa parameter sistem  PLTMH  mengalami  gangguan  yang  salah satunya  adalah  fungsi  parameter  sistem  mekanik. Sehingga kinerja sistem PLTMH dalam membangkitkan tenaga listrik tidak dapat optimal.
Dengan  demikian  bahwa  tujuan  dalam penelitian  ini  adalah  untuk  mengevaluasi  kembali fungsi  dan  karakteristik  kerja  sistem  mekanik PLTMH dengan metode pengujian kinerja komponen mekanik,  untuk  mendapatkan  data  acuan  dalam melakuan  perencanaan  redesain  konstruksi  sistem mekanik  PLTMH  yang  proporsional,  efektif  dan efisien  dalam  membangkitkan  tenaga  listrik  yang optimal.

## II. METODE PENELITIAN
II.1. Lokasi Penelitian Lokasi  penelitian  mengenai  PLTMH  akan dilakukan di desa Mongiilo kabupaten Bone Bolango. Desa  ini  belum  mendapatkan  distribusi  daya  listrik dari  PLN  karena  akses  jalan  menuju  desa  tersebut harus melewati medan pegunungan dan hutan lindung provinsi  Gorontalo  meskipun  jaraknya  relatif  dekat yaitu sekitar 60 km dari pusat kecamatan Tapa. II.2. Survei Lokasi PLTMH Survei  lokasi  PLTMH  merupakan  kegiatan yang telah dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan  informasi  awal  dan  dokumentasi tentang  kondisi  lokasi  dan  kondisi  sistem  PLTMH. Informasi  dan  dokumentasi  mengenai  kondisi PLTMH  akan  memberikan  gambaran  umum  tentang parameter  yang  akan  dikaji  dan  apa  saja  yang  harus dipersiapkan untuk mendukung pelaksanaan penelitian  pada  sistem  PLTMH  di  desa  Mongiilo kabupaten  Bone  Bolango.  Beberapa  parameter  yang diamati  adalah  debit  sungai,  saluran  pembawa  dan parameter mekanik penggerak II.3. Tinjauan Sistem Pembangkit PLTMH Untuk  melakukan  pengambilan  data  dan gambar  fisis  parameter  sistem    sebagai  bahan informasi  dan  acuan  dalam  evaluasi,  maka  harus dilakukan  peninjauan  langsung  ke  lokasi  sistem PLTMH  yang  ada  di  desa  Mongiilo  kabupaten  Bone Bolango.  Tujuannya  adalah  agar  setiap  kondisi  yang menjadi  maslalah  pada  sistem  PLTMH  dapat  diteliti secara  jelas  dan  rinci  untuk  mendapatkan  solusi pemecahannya.  Tinjauan  sistem  PLTMH  difokuskan
pada parameter utama sistem yaitu sumber energi air, putaran  kincir  dan  transmisi  generator  sesuai  dugaan hasil  identifikasi  sebelumnya  sehingga  dalam melakukan  kajian  secara  teknis  dapat  dilakukan dengan mudah dan terarah.
II.4. Pengujian Mekanik Kincir
Pengujian  mekanik  kincir  adalah  meliputi data  daya  putar  yang  dihasilkan,  dimensi  bagian- bagian kincir, torsi dan gaya rotasi yang dibangkitkan.  Data  putaran  kincir  yang  dihasilkan berdasarkan  daya  kerja  debit  sesuai  kondisi  sungai. Pengukuran dimensi bagian-bagian kincir seperti jari- jari  rangka  mekanik,  dimensi  sudu,  jumlah  sudu  dan karakteristik  sudu  adalah  untuk  mendapatkan  data analisis efektivitas kerja mekanik kincir.
II.5. Pengujian Mekanik Transmisi Pengujian  mekanik  transmisi  dilakukan untuk  mengetahui  karakteristik  dan  efisiensi  transfer daya  mekanik  pada  generator  pembangkit.  Factor- faktor  yang  perlu  diamati  dalam  pengujian  adalah dimensi komponen mekanik, putaran yang dihasilkan, rugi-rugi  daya  yang  terjadi  dan  daya  efektif  yang dapat  dicapai.  Untuk  mengetahui  fungsi  kerja parameter  mekanik  transmisi  akan  didasarkan  pada analisis data pengukuran hasil uji yang dilakukan.
Gambar 2.1. Skema alir Penelitian

## III HASIL DAN PEMBAHASAN
III.1. Fungsi Mekanik Kincir Penggerak
Jenis  kincir  yang  terpasang  pada  sistem PLTMH  adalah  kincir  jenis under  shot atau  kincir dengan  tekanan  di  bawah.  Kincir  yang  digunakan pada  sistem  PLTMH  di  desa  ini  adalah  kincir  yang memilki konstruksi rangka fisik terbuka. Diantaranya adalah  bagian  sisi  kiri  dan  kanan  sudu,  bagian  sisi

## ANALISIS  PENGARUH FUNGSI MEKANIK  KINCIR SUDU TERBUKA PADA PLTMH
50 kVA DI DESA MONGIILO KABUPATEN BONE BOLANGO
dalam sudu dan bagian sisi rangka luar kincir, seperti ditunjukkan pada  Gambar 3.1 berikut.
Gambar 3.1. Kondisi fisik mekanik kincir ( sumber : Lokasik PLTMH, Mongiilo ) Kerusakan beberapa komponen ini disebabkan karena beberapa  hal  diantaranya  adalah  rangka  mekanik kincir  memiliki  beban  yang  berat,  konstruksi  poros tidak simetris dan efek dari beban konstruksi mekanik transmisi  yang  bertingkat.  Sehingga  fungsi  dari beberapa  komponen  mekanik  kincir  tidak  mampu menahan  karakter  beban  baik  yang  ditimbulkan  oleh mekanik kincir sendiri maupun mekanik transmisi.
Gambar 3.1. Ilustrasi mekanik kincir sudu terbuka
Bagian Mekanik Kincir Keterangan Diameter dalam 4,5 m Diameter luar 5,5 m Dimensi sudu (0,9 x 0,5) m Jumlah sudu 18 buah Diameter poros 7 cm Konstruksi rangka Pelat siku (6 x6) cm (Sumber: PLTMH di desa Mongiilo)
Gambar  3.2  dapat  mengilustrasikan  tampak  fisik mekanik kincir PLTMH di desa Mongiilo.
Gambar 3.2. Tampak dan dimensi kincir
Fisik  dengan  sifat  terbuka  kemungkinan  akan mengalami  beberapa  kendala  pada  saat  beroperasi, diantaranya  adalah  daya  kerja  sebagai  penggerak tidak  optimal  dan  daya  hasil  kerja  akan  mengalami kekurangan.  Sehingga  efisiensi  yang  dihasilkan sangat  kecil.  Berikut  dimensi  hasil    pengukuran bagian-bagian mekanik kincir PLTMH.
Debit  yang  menggerakkan  kincir  melalui saluran  pesat  2,851  m 3 /s  dengan  kecepatan  rata-rata aliran  2,788  m/s  yang  menghasilkan  putaran  kincir N K 52,844 rpm. Gambar 4.2 adalah skema konstruksi mekanik  kincir  dan  ukuran  dimensi  komponen mekanik.
Jika  dievaluasi  daya  aktif  yang  dihasilkan kincir  (P K )  untuk  menggerakkan  mekanik  transmisi dengan dimensi luas sudu adalah 0,45 m 2 , maka nilai debit  efektif  (Q Eff )  yang  memberikan  daya  kinetik pada  sudu  tersebut  dengan  menggunakan  persamaan (1) diperoleh sebesar 1,255 m 3 /s, maka daya kincir P K dapat dihitung dengan persamaan (12) sebesar 26,565 kW dan ƞ K 44 %.
Dengan  demikian  fungsi  kerja  dari  parameter mekanik kincir sangat berpengaruh dan menyebabkan gangguan  terhadap  kinerja  sistem  PLTMH  sehingga tidak mencapai standar operasi normal. Yang menjadi faktor pemicu kondisi ini adalah :
1. Desain sudu-sudu kincir terbuka,
2. Efektif  kerja  debit  pada  sudu  hanya  mencapai 1,255 m 3 /s dari yang seharusnya 3,132 m 3 /s,
3. Daya  kincir  P K hanya  mencapai  26,565  kW  dari yang seharusnya 58,342 kW, dan
4. Efisiensi kerja kincir ƞ K sebesar 44 %.
III.2. Model Desain Mekanik Kincir Penggerak
Untuk  meningkatkan  fungsi  kerja  mekanik kincir,  maka  yang  menjadi  acuan  adalah  data  debit minimum  saluran  pembawa  Q Min 3,132  m 3 /s, kecepatan  putaran  kicnir  per  detik  N K 0,88  rps. Berdasarkan data variabel terukur maka hasil analisis fungsi  mekanik  kincir  diberikan  dalam  Tabel  4.2 berikut :
Tabel 4.2 Data Perbandingan Nilai Parameter
Q Min (m 3 /s) Q Eff (m 3 /s) Pk (kW) Ƞ K D (m) r (m) V Sudu (m 3 ) Jlh. Sudu 3,132 2,756 58,342 88 % 3,4 1,7 0,13 24

## ANALISIS  PENGARUH FUNGSI MEKANIK  KINCIR SUDU TERBUKA PADA PLTMH
50 kVA DI DESA MONGIILO KABUPATEN BONE BOLANGO
Dengan demikian maka fungsi kerja parameter mekanik  kincir  mengalami  peningkatan  dengan  daya yang  dihasilkan  mencapai  58,342  kW  pada  efisiensi kerja  sebesar  88  %.  Gambar  4.3  adalah  mofrl  desain mekanik  kincir  dan  ukuran  dimensi  bagian- bagiannya.
Gambar 3.3. Model desain mekanik kincir
Tabel 4.3. Rasio Nilai Parameter
Data Sebelum Desain Data Setelah Desain Q (m 3 /s) Q Eff (m 3 /s) Pk (kW) Ƞ K Q Min (m 3 /s) Q Eff (m 3 /s) Pk (kW)
Ƞ K 2,851 1,25 5 26,5 65 44 % 3,13 2 2,75 6 58,3 42 88 %
Model kincir ini dirancang berdasarkan jumlah debit  air  yang  bekeja  pada  saluran  pembawa  yaitu dengan asumsi tanpa ada rugi-rugi debit. Jumlah sudu yang  dirancang  sebanyak  24  sudu  dimana  masing- masing  sudu  memiliki  ukuran  volume  sebesar  0,13 m 3 ,  dengan  lebar  sudu  1,05  m.  Ukuran  ini berdasarkan  nilai  debit  yang  bekerja  pada  satu putaran  penuh  yaitu  2,756  m 3 /s  dengan  kecepatan putaran 0,88 rps. Dengan demikian maka menghasilkan  daya  sebesar  58,342  kW  dengan efisiensi kerja 88 %.
III.3. Evaluasi Fungsi Mekanik Transmisi
Hasil  survei  di  lokasi  menunjukkan  bahwa mekanik  transmisi  bertingkat  pada  sistem  PLTMH seperti  ini  sangat  berpengaruh  pada  sabuk  yang digunakan,  karena  efek  beban  fisik  mekanik  yang dimiliki  cukup  besar  sehingga  dapat  berpengaruh pada  putaran  dan  daya  yang  ditransmisikan.
Konstruksi  mekanik  seperti  ini  kurang  efisien terutama  pada  saat  proses  transmisi  berlangsung. Akibatnya  adalah  daya  kerja  dan  daya  putar  yang ditransmisikan  tidak  mencapai  parameter  standar. Berikut  adalah  gambaran  umum  model  konstruksi dan ukuran dimensi dari mekanik transmisi puli pada sistem PLTMH di desa Mongiilo.
Hasil  analisis  karakteristik  konstruksi  sistem mekanik  penggerak  pada  Gambar  4.4,  akan memberikan  nilai  kerja  dari  parameter  yang dibutuhkan  pembangkit  sebagaimana  ditampilkan dalam Tabel 4.4 berikut :
Puli N Puli (rpm) N Transmisi (rpm) N Generator (rpm) P H (kW) P G (kW) 1 52.844 1019 1500 26,565 40 2 52,844 3 52,844 4 226,474 5 1019
Tabel 4. 4 Data Hasil Perhitungan Transmisi Putaran
Daya putar yang diberikan untuk menggerakkan  mekanik  ini  adalah    sebesar  26,565 kW.  Transmisi  putaran  yang  dihasilkan  hanya mencapai  1019  rpm  dan  tidak  mencapai  standar putaran  pembangkit  sebesar  1500  rpm.  Dengan kondisi  nilai  variabel  seperti  dalam  Tabel  4.4  maka sistem  mekanik  transmisi  menjadi  faktor  penyebab gangguan  pada  kinerja  sistem  PLTMH.  Sebagai pemicu kondisi ini adalah :
1. Sistem ini memiliki konstruksi transmisi sebanyak lima tingkat,
2. Tidak  ada  peningkatan  transmisi  pada  puli  satu sampai puli tiga,
3. Ukuran dimensi puli tidak mencapai perbandingan  putaran  pada  mesin  pembangkit, dan
4. Daya  hidrolik  sebagai  daya  penggerak  tidak mencapai daya standar pembangkit.
Dengan alasan-alasan inilah sistem mekanik transmisi telah mempengaruhi kinerja sistem PLTMH.
Pada  hasil  penelitan  dalam  pembahasan  dapat diambil  beberapa  kesimpulan  dan  saran  untuk meningkatkan  keinerja  sistem  PLTMH  sebagaimana dijelaskan dalam subbab berikut ini.

## IV. Kesimpulan
Kesimpulan dalam penelitian ini adalah :

## ANALISIS  PENGARUH FUNGSI MEKANIK  KINCIR SUDU TERBUKA PADA PLTMH 50 kVA DI DESA MONGIILO KABUPATEN BONE BOLANGO
1. Nilai  efisiensi  hasil  evaluasi  bahwa  mekanik kincir  hanya  mencapai  44  %  yang  menghasilkan daya sistem P Out 20,138 kW.
2. Hasil  desain  konstruksi  saluran  pelimpah  dapat meningkatkan  fungsi  parameter  debit  saluran pembawa  sebesar  3,132  m 3 /s  dengan  daya hidrolik yang dihasilkan 66,298 kW.
3. Hasil  desain  konstruksi  mekanik  kincir  dan mekanik  transmisi  dapat  meningkatkan  efisiensi parameter mekanik penggerak sebesar 87,7 %.
4. Peningkatan fungsi parameter debit dan parameter mekanik  penggerak  dapat  menghasilkan  daya sistem pembangkit P Out sebesar 46,533 kW.

## DAFTAR PUSTAKA
Andi  Ade  Larasakti,  S.  H.  (2012).  Pembuatan  dan
Pengujian Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro  Turbin  Banki  Daya  200  Watt. Jurnal Mekanikal , Vol. 3 No. 1 (Pembuatan dan  Pengujian  Turbin  Banki  Daya  200 Watt), 245-253.
Anonim. (2010). Kriteria Perencanaan – 03 Saluran. Bandung: C.V Galang Persada. Benjamin,  T.  B.  (1956). On  The  Flow  In  Channels When  Rigid  Obstaclesare  Placedin  The Steam.  J.  Fluid  Mech. United  Kingdom: Cambridge University Press. Hagendoorn,  J.  J.  (1989). Konstruksi  Mesin  2. Jakarta: PT. Rosda Jayaputra. Harun,  N.  (2011). Perancangan  Pembangkitan Tenaga Listrik. Makasar. Kadir,  A.  (1996). Pembangkit  Tenaga  Listrik. Jakarta: Universitas Indonesia. Mesin, D. (1983). Fisika Jilid 1,2. Bandung: P.E.D.C. Bandung. Parastiwi,  A.  (2012).  Analisis  dan  Desain  Sistem Pakar  Untuk  Prekdiksi  Kelayakan  Teknis Pembangkitan  Listrik  Tenaga  Mikrohidro. Eltek ,  10  No  01 (Prekdiksi  Kelayakan Teknis Pembangkitan Listrik Tenaga Mikrohidro), 1-13. Patty (1995). Tenaga Air. Jakarta: Erlangga. Santoso,  A.  (2011).  Konsep  Dasar  Teknologi Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikro  Hidro (PLTMH). Infotekmesin , Volume 3 . Siswoyo,  H.  (2011). Pengembangan  Potensi  Sumber Daya  Air  untuk  Pembangkit  Listrik  Tenaga Mikrohidro  di  Wilayah  Pedesaan  Jember:
Politeknik
Negeri Jember. Jember: Politeknik Negeri Jember. Suarda,  M.  (2009).  Kajian  Teknis  dan  Ekonomis Potensi  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikro- Hidro di Bali. Teknik Mesin Cakra, M , Vol.
3 No.2. ( Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro-Hidro), 184 - 193. Subramanya,  K.  (1986). Flow  In  Open  Channels. New  Delh:  Tata  McGraw-Hill  Publishing Company Limited.
Sutikno,  D.  (1997). Turbin  Air  Banki. Malang: Teknik  Mesin  Fakultas  Teknik  Universitas Brawijaya.
Wibawa,  U.  (2001). Sumber  Daya  Energi  Alternatif. Malang:  Teknik  Elektro  Fakultas  Teknik Universitas Brawijaya.
Widia,  A.  &.  (2010).  Analisis  Pengontrolan Frekuensi  Generator  PLTMH  (Pusat  Listrik Tenaga  Mikro  Hidro  dengan  Governor
Sederhana. Elektron , Vo. 2, No. 1 . William  D.Stevenson,  J.  (1996). Analisis  Sistem
Tenaga  Listrik,  Edisi  Keempat  . Jakarta:
Erlangga.
Yunar, A. (2009). Perencanaan Low Head Mikrohidro  di  Dusun  IV  Desa  Walatana  Kec. Dolo  Selatan  Kabupaten  Sigi  Selatan. Media Litbang Sulteng , Vol. 2 No.2 (Perencanaan Low Head Mikrohidro), 137–145.
ANALISIS  PENGARUH  FUNGSI  MEKANIK  KINCIR  SUDU  TERBUKA  PADA PLTMH 50 kVA DI DESA MONGIILO KABUPATEN BONE BOLANGO