Gambar 1.1 Skema jaringan irigasi dan lokasi bangunan terjun di Saluran Primer Kromong

PEMANFAATAN BEDA ENERGI PADA BANGUNAN TERJUN (BKR) UNTUK PEMBANGKIT LISTIK TENAGA MIKROHIDRO PADA IRIGASI PRIMER KROMONG II DESA SAJEN KECAMATAN PACET KABUPATEN MOJOKERTO. Zuhan Lmanae Ir. Abdullah Hidayat SA MT dan Bambang Winarta STMT.Ph.D Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil & Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim Surabaya 60111 E-mail: abdullah@ce.its.ac.id Abstrak Seiring dengan meningkatnya kebutuhan energi listrik serta menipisnya cadangan bahan bakar fosil maka dibutuhkan suatu alternatif sumber energi terbarukan. Salah satu sumber energi alternatif yang bisa digunakan adalah dengan memanfaatkan potensi head rendah pada sebuah sungai. Indonesia yang sebagian besar wilayahnya berupa perairan mempunyai karakteristik sungai dengan debit besar dan head rendah. Penerapan teknologi Mikrohidro sebagai pembangkit listrik merupakan solusi yang tepat untuk memanfaatkan potensi tersebut. Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro dapat dibangun dengan syarat perbedaan ketinggian minimal 15 - meter dan debit selalu tersedia karena yang digunakan hanya energi potensialnya sehingga debit air masih dapat dimanfaatkan untuk pengairan. Saluran primer Kromong II yang terletak di desa Sajen Kecamatan Gondang Kabupaten Mojokerto Memiliki 1 bangunan terjun dengan beda elevasi total setinggi ± meter dan debit minimum sebesar 567 liter/detik. Sehingga dapat dimanfaatkan sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH). Dengan debit saluran 935 liter/detik dari data debit 10 tahunan dan tinggi efektif sebesar 160 meter serta menggunakan turbin Cross Flow yang digunakan adalah X- Flow T-14 D300 Low Head Series maka kehilangan energi akibat bangunan terjun pada saluran irigasi primer Kromong berpotensi menghasilkan daya sebesar 8668 kw dan energi 74.0867 kwh pertahun yang dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik sekitar PLTMH. I. PENDAHULUAN Bendung Kromong terletak di Desa Sajen Kecamatan Pacet Kabupaten Mojokerto Bendung Kromong terletak dialiran Sungai Kromong dan memiliki fungsi utama untuk memenuhi kebutuhan irigasi dan digunakan untuk didaerah sekitar sungai. Pada Bendung Kromong terdapat satu intake pengambilan debit sungai tampak terlihat Gambar 1.1 tersebut. Untuk mengaliri kebutuhan irigasi pada daerah irigasi di Kromong. Di daerah Sungai Kromong saluran terdiri dari saluran Primer Kromong Sekunder Kromong dan Sekunder Treceh. Saluran Primer Kromong memiliki debit kemarau maksimum sebesar 143 liter/detik dengan luas daerah pengairan sebesar 930 Ha. Gambar 1.1 Skema jaringan irigasi dan lokasi bangunan terjun di Saluran Primer Kromong Pada Saluran Primer Kromong terdapat 3 bangunan terjun yang terletak berdekatan dengan beda elevasi sekitas 5 meter Untuk saluran sepanjang 30 meter. Maka Saluran Primer Kromong berpotensi untuk digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH). Bila PLTMH terelasisasi maka listrik yang dihasilkan dapat digunakan untuk menerangi Desa sekitar saluran serta digunakan untuk hal yang bermanfaat. Maka tugas akhir saya yang akan angkat adalah Pemanfaatan Beda Energi pada Bangunan Terjun Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Studi kasus Saluran Primer Kromong daerah irigasi Desa Sajen Kecamatan Pacet Kabupaten Mojokerto. 1.1 Perumusan Masalah Bagaimana menghitung debit untuk memenuhi syarat mikrohidro? Bagaimana menghitung angkutan sedimen yang diperbolehkan dalam aliran? Bagaimana menentukan dimensi pipa pesat? Bagaimana menentukan desain turbin dan generator agar menghasilkan listrik yang efektif? Berapa tenaga listrik yang mampu dihasilkan?

III. ANALISA DAN HASIL 1. Batasan Masalah Tidak merencanakan penyaluran listrik yang 3.1. Analisa Debit dihasilkan Tidak menyertakan bangunan sekitar saluran Air yang mengalir diasumsikan terbebas dari benda hanyutan. Perencanaan bangunan sipil hanya sebatas dimensi bangunan. Tidak menghitung stuktur kontruksi sipil bangunan. 1.3 Tujuan Perencanaan. Mendapatkan debit Mendapatkan jumlah angkutan sedimen yang terkandung dalam aliran. Mendapatkan dimensi pipa pesat. Mendapatkan desain turbin dan generator agar dapat menghasilkan daya listrik yang efektif. Mengetahui besar tenaga listrik yang mampu dihasilkan. 1.4 Manfaat Perencanaan. Dapat memanfaatkan kehilangan energi pada bangunan terjun sebagai pembangkit listrik II. METODOLOGI A. Umum Langkah langkah pengerjaan proyek akhir ini akan dilakukan seperti diagram alir beriku Data yang didapat dari analisa atau dari data pengambilan debit 6 hari selama 10 tahun langka langka perhitungan untuk Analisa Debit adalah: 1. Mengurutkan data dari terkecil hingga data yang terbesar. Mencari selisih data besar dan data terkecil sebagai jarak data (R) R Data debit terbesar Data debit terkecil 134 l/dt 567 l/dt 1576 l/dt 1576 m 3 /dt 3. Menghitung jumlah data yaitu n n Banyak n bulan * banyaknya n tahun n 1 x 10 n 10 4. Mencari jumlah kelas data (k) 1 + 33 log n 1 + 33 log (10) 786 8 5. Mencari kelas interval (i) i R/k 1576 / 8 0005 6. 8 kelas dengan jarak interval kelas 0005 7. Menghitung probabilitas tiap kelas dengan menggunakan rumusan California. P x 100% x 100% Tabel 4.1. Perhitungan debit dalam 10 tahun Nilai Interva Tengah Frekuensi Frekuensi Propabilitas m3/dt Komulatif % 143 1943 043 10 10 18 194 1741 1841 18 8 3 1740 1540 1640 17 45 38 1539 1338 1438 13 58 48 1337 1137 137 8 66 55 1136 0935 1035 7 73 60 0934 0734 0834 38 111 90 0733 053 063 9 10 100 Gambar 3.1 Flowchart metode studi Gambar 4.1. Duration Curve untuk mencari debit disaluran

3 3.. Perencanaan Kapasitas Tenaga Air Kapasitas daya dipengaruhi debit yang mengalir dalam saluran dan tinggi air yang jatuh dibangunan terjun tersebut. 3..1. Tinggi jatuh efektif Tinggi jatuh efektif didapat dengan memperkirakan kehilangan energi yang terjadi sebesar 10% dari tinggi bruto sebagai asumsi awal. H bruto elevasi upstream elevasi downstram +4805 +47877 175 m H losses 10% x H bruto 10% x 175 0175 m Sehingga perkiraan awal untuk tinggi jaruh efektif H eff H bruto H losses 175 m 0175 m 160 m 3... Daya yang dihasilkan Dari perhitungan debit dan tinggi efektif yang kita laukan maka selanjutnya kita dapat daya yang dihasilkan dari perhitungan sebelumnya P 98 x 0935 x 160 1466 kw 1964 Hp Sehingga daya yang terpasang diperkirakan sebesar: P P x η P P x ηt x ηg x ηtr P 1466 x 076 x 089 x 095 P 94 kw 3.3. Perencanaan Bangunan Pembangkit 3.3.1 Perhitungan muka air Didapat data dari lapangan atau existing dapat dihitung tinggi muka air saat debit rencana yaitu sebesar debit disaluran. Koefisien manning (n) 00 Kemiringan dasar saluran (S) 000157 Lebar dasar saluran (B) 5 m Untuk kecepatan aliran dan debit saluran digunakan rumus : Q v x A A b x h P b + h v x x Q (bxh) x x x Sehingga didapat perbandingan kedalaman muka air dan debit sebagai berikut : Tabel 4.. Hububungan h dan Q h A p R V Q (m) (m ) (m) (m) (m/dt) (m 3 /dt) 0 0 50 0 0 0 01 050 700 0093 0405 0101 0 0500 900 017 0614 0307 03 0750 3100 04 0769 0577 04 1000 3300 0303 0894 0894 05 150 3500 0357 0997 147 Gambar 4. Rating curve untuk mencari tinggi muka air Muka air waktu debit disaluran yaitu : Q 0935 m 3 /dt adalah 041 meter 3.3.. Perencanaan bangunan pengatur tinggi muka air Bangunan pengatur tinggi muka air dipasang melintang pada saluran dan berada didepan pintu pengambilan debit/intake. Bangunan ini berfungsi untuk mengatur tinggi muka air di saluran depan intake sehingga debit yang masuk intake sesuai dengan perencanaan yaitu debit perencanaan / debit saluran. Bangunan pengatur tinggi muka air yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah skot balok. Dari grafik Rating Curve didapat tinggi muka air pada saat debit perencanaan sebesar 04 meter sehingga elevasi muka air didepan pintu intake adalah + 4805 + 04 +480 9. Tinggi skot balok disesuaikan dengan ada dipasaran yaitu (0 cm x 10 cm) sehingga dipasang skot balok jadi tinggi skot balok 04 meter dari dasar saluran. 3.3.3. Perencanaan saluran pengarah Saluran pengarah digunakan untuk mengarahkan air yang akan masuk menuju bak pengendap saluran tersebut direncanakan merupakan saluran terbuka berbentuk persegi sebesar debit perncanaan yaitu 0935 m 3 /dt Direncanakan : Saluran terbuka berbentuk segiempat dari pasangan beton dengan data sebagi berikut: Q 0935 m 3 /dt b h v 0905 m/dt n 0015 (saluran pasangan beton)

4 Q V x A 0935 m 3 /dt 0905 m/dt x A A 1033 m A b x h 1033 m h h 075 m b x 075 150 m P h + b x (075) + 15 3 m R A/P 1158 / 3 035 m Mencari kemiringan saluran pengarah v x x 0905 m/dt x 035 x 0076 S 000076 Tabel 4.3. Dimensi saluran pengarah Parameter Notasi Nilai Satuan Debit Q 0935 m 3 /dt Kecepatan v 0905 m/dt Lebar saluran b 150 m Tinggi basah h 075 m Luas penampang basah A 1033 m Keliling basah P 30 m Jari - jari basah R 035 m Kemiringan dasar S 000076 - Koefisien manning n 0015 - Tinggi jagaan W 030 m Kontruksi Saluran persegi dengan pasangan beton 3.3.4. Perencanaan pintu pengambilan Intake Pintu pengambilan Intake berfungsi untuk memasukan debit rencana dari saluran pengambilan. Pintu direncanakan dibuka setinggi 04 meter yaitu setinggi muka air debit rencana dan debit air maksimum yang masuk pada pintu yaitu sebesar 0935 m 3 /dt dan debit yang melebihi akan kembali ke saluran induk BK dan melimpah diatas skot balok. Maka kehilangan energi akibat pintu : Q μ x b x a 0935 m 3 /dt 08 x 15 m x 04 98 Z 019 m 3.3.5. Perencanaan Bangunan Ukur Bangunan ukur diperlukan untuk mengukur banyaknya debit air yang akan digunakan sebagai PLTMH. Bangunan ukur direncanakan mampu mengukur sampai debit minimum. Bangunan ukur yang digunakan adalah tipe drempel dan terdapat pada saluran pengarah dengan perhitungan sebagai berikut: Data data saluran: Q 80% b 15 m p 030 m 0935 m 3 /dt v 0 h / 0365 h 0547 m 06 m > 5 cm (OK) ( ) 0738 m/dt H 1max h+ v 0 g 060 + 06 m sehingga L 195 H 1 max L 195 x 06 L 11 m r 0 H 1 max r 0 x 06 r 01 m 01 m Setelah didapat desain drempel maka dikontrol menggunakan debit minimum saluran yang masuk yaitu; Q 0% 0187 m 3 /dt Q 171 b h / 0187 171 x 15 x h / h / 0073 h 008 m 01 m > 5 cm (OK) Dari perencanaan bengunan drempel tersebut didapatkan bahwa bangunan drempel mampu mengukur sampai debit minimum yang masuk kesaluran. Data teknis alat ukur drempel adalah sebagai berikut: Tabel 4.4. Data perencanaan bangunan Drempel Parameter Notasi Nilai Satuan Debit rencana Q 0935 m 3 /dt Kecepatan disaluran v 0905 m/dt Kecepatan diatas Drempel vo 0738 m/dt Lebar B 15 m Tinggi P 03 m Panjang L 11 m Jari-jari Kelengkungan r 01 m Tinggi muka air atas Drempel H1 06 m 3.3.6. Perencanaan Bak Pengendap Sedimen Air yang dimanfaatkan sebagai PLTMH biasanya mengandung banyak kerikil dan pasir yang membahayakan kerja turbin apabila dibiarkan begitu saja Bahan endapan yang perlu diendapkan tergantung pada jenis PLTA yang direncanakan. Diameter maksimum yang diijinkan dari jenis PLTA nya adalah: 0 05 mm untuk PLTA tekanan rendah 01 0 mm untuk PLTA tekanan sedang 001 005 mm untuk PLTA tekanan tinggi PLTMH masuk ke dalam kategori PLTA bertekanan rendah sehingga nilai batas diameter sedimen maksimum diambil sebesar 0 mm. Alat Ukur Drempel : Q 80% 171 b h / 0935 171 x 15 x h / 3.3.6.1 Perhitungan Kecepatan Kritis Sedangkan besar kecepatan kritis nilai kecepatan dimana sedimen dengan diameter tertentu

5 akan bergerak sehingga terjadi pengendapan menurut Camp adalah: v cr Diambil ukuran partikel maksimum 0 mm maka v cr 44 0 v cr 1967 cm/dt 0197 m/dt dimana: d diameter butir (mm) a 36 bila d > 1 mm 44 bila 1 mm >d > 01 mm 51 bila d < 01 mm 3.3.6.. Perhitungan Kecepatan Saluran Dari data pengukuran debit saluran irigasi pada satu waktu didapat kecepatan aliran pada saluran adalah: Lebar dasar saluran (B) 15 meter Kedalaman muka air (h) 075 meter Debit (Q) 0935 m 3 /dt Luas penampang air (A) 075 x 15 111 m kecepatan saluran (v) 083 m/dt > v cr 0197 m/dt Dari hasil perhitungan diatas diketahui kecepatan aliran pada saluran yaitu 083 m/dt melebihi dari kecepatan kritis pada sedimen ijin yaitu sebesar 0197 m/dt. Artinya sedimen yang terangkut dalam aliran air memiliki diameter yang lebih besar atau sama dengan diameter batas yang diijinkan sebesar 0 mm sehingga dalam PLTMH ini perencanaan bak pengendap sedimen diperlukan. 3.3.6.3. Perhitungan Perencanaan Bak Pengendap Sedimen Direncanakan ukuran bak pengendap sedimen berdasarkan: Qrencana 0935 m 3 /dt Diameter butir 0 mm Tinggi air dalam bak (h) 1 m Kecepatan di bak pengendap (vn) harus dibawah kecepatan kritis diambil 018 m/dt Dari Gambar.3 didapatkan kecepatan turun butir (ω)1 cm/dt maka: Menurut Velikanov : : dengan menetapkan sebesar W 095 maka 1 Panjang bak pengendap (L) Lebar bak pengendap (B) 9 m 5 m Volume bak (V) L x B x h 9 x 5 x 1 45 m 3 Kontrol : ( ) ( ) Waktu turun butir (t) Volume bak (V) Q x t 0935 x 476 44 m 3 44 m 3 < 45 m 3 OK 476 dt Kemiringan energi: Luas penampang (A) h x b 1 x 5 5 m Keliling penampang basah (P) b + h 5 + ( x 1) 7 m Jari jari hidrolis (R) 07 koefisien manning (n) 0015 (beton) Kemiringan bak pengendap (i n ) i n 0000009 Tabel 4.5. Data teknis bak pengendap Notasi Nilai Satuan h 1 m L 9 m B 5 m A 5 m i n 0000009-3.3.7. Perhitungan Perencanaan Kantong Pasir Untuk asumsi awal dalam menentukan kemiringan energi di kantong pasir (is) kecepatan aliran untuk pembilasan diambil 1 m/dt. Debit (Q 50% ) 0467 m 3 /dt Luas permukaan (As) 0467 m Lebar dasar (b s ) 3 m maka kemiringan dasar kantung adalah: As bs x hs 0467 3 x hs hs 016 m R S n 0015 i s vs R3 x 1 n 1 0141 3 X 1 0015 0141 m 000083 Agar pembilasan dapat dilakukan dengan baik kecepatan aliran harus dijaga agar tetap subkritis atau Fr < 1 081 < 1

6 Dari diagram Shields dapat diperoleh diameter partikel yang akan terbilas. τ ρ x g x hs x is 1000 x 981 x 016 x 000083 17 N/m Dengan menghitung τ dari diagram Shields dapat diketahui bahwa partikel partikel yang lebih kecil dari 5 mm akan terbilas pada saat pembilasan. Gambar 4.4 Kemiringan kantong pasir in is Tabel 4.6. Data teknis kantong pasir Notasi Nilai Satuan hs 016 m L 9 m B 3 m A 0467 m i S 000083-3.3.8. Perencanaan Periode Pengurasan Volume tampungan dari bak pengendap tergantung pada banyaknya sedimen yang masuk dan mengendap sehingga dapat dihitung periode pengurasannya Hasil analisa laboratorium terhadap sample sedimentasi adalah sebagai berikut: Konsentrasi sedimen 191 mg/l Vol.sedimen diketahui Gs 6583 kons sedimen x Qdebit 191 x 0935 178517 mg/dt γ S Gs x γ w 6583 x 1000 kg/m 3 6583 kg/m 3 Volume 67 x 10-5 m 3 /dt Volume sedimen yang terjadi dalam satu hari : Vol x hari 67 x 10-5 m 3 /dt x (3600x4) 580 m 3 /hari Tabel 4.7. Hasil analisa Suspended Load Volume Debit Konsentrasi Sedimen Tanggal pengambilan Posisi sedimen m 3 /dt mg/l m 3 /hari 18-1-01 0935 Tengah 191 580 Berdasarkan hasil analisa sedimen diatas maka volume sedimen pada saat Q debit 0935 m 3 /dt diperkirakan sebesar 580 m 3 /hari atau 191 m 3 /bulan. Dari Standart Perencanaan Irigasi KP-0 diketahui kedalaman kantong pasir di bawah saluran pengendap pasir bervariasi antara 1-10 m untuk jaringan kecil (sampai 10 m 3 /dt) sedangkan lebar bagian bawah kantong bervariasi berdasarkan rencana Volume kantong pasir dihitung dengan persamaan sebagai berikut: V + ( ( ) sehingga volume kantong pasir adalah: V 3 9 + ( (000083 0000009) 9 3) V 136 m 3 Dengan demikian periode pengurasan adalah: 35 hari sekali 3.3.9. Efisiensi Pengendapan Kantong Pasir Dari diagram Camp efisiensi kantong lumpur untuk berbagai diameter sedimen dapat ditentukan Dengan panjang (L) 9 meter dan kedalaman air rencana (h) 1 meter serta kecepatan 018 m/dt kecepatan endap rencana dapat disesuaikan: h L ω ω0 v 0 h x v n n L ω 0 1 x 018 00 m/dt 9 dengan ω 0 00 dari Gambar.5 diameter yang sesuai adalah 019 mm. Fraksi rencana 0 mm dengan kecepatan endapan (ω) 001 m/dt. Efisiensi pengendapan fraksi 0 mm dapat dihitung sebagai berikut: ω 001 m/dt ω 0 v n ω v n 00 m/dt 018 m/dt 105 01 Dari grafik Camp diperoleh efisiensi 089 3.3.10. Perencanaan pipa pesat (Penstock) Pipa pesat pada perencanaan PLTMH ini digunakan sebagai pengarah air menuju turbin dan juga untuk menjaga kestabilan debit yang akan digunakan sebagai PLTMH Dalam perencanaan ini akan dihitung besarnya diameter tebal maupun gaya yang terjadi pada pipa pesat 3.3.10.1. Perencanaan Diameter Pipa Pesat Dalam perhitungan diameter pipa pesat digunakan perumusan USBR Namun sebelum mengitung besarnya diameter perlu diketahui terlebih dahulu kecepatannya sebagai berikut: v 015 x g x H eff v 015 ( x 981 x 1647) 05 v 071 m/dt dimana : v kecepatan aliran (m/dtk) g percepatan gravitasi (m/dtk²) H eff tinggi jatuh efektif (m) Namun kecepatan dalam pipa pesat untuk tinggi efektif yang tidak besar diambil nilai 3 m/detik. Maka direncanakan nilai m/detik pada pipa pesat sehingga didapat diameter pipa pesat : D Q 05 x π xv 0935 05 π 071 130 m

7 dimana: D Diameter pipa pesat Q andalan debit andalan (m 3 /dt) v kecepatan aliran (m/dtk) Besar diameter pipa baja direncanakan sesuai dengan diameter yang tersedia di pasaran Sehingga diameter yang diambil adalah 5 inchi atau sebesar 0635 meter. Sehingga kecepatan aliran dalam pipa pesat yang terjadi adalah : v 070 m/dt 3.3.10.. Perencanaan posisi pengambilan Jarak muka air dengan posisi pipa pesat disebut dengan minimum operational level (MOL). Menurut O.F Patty untuk menghitung MOL maka jarak MOL diukur dari sisi bahwa pipa dengan rumusan: Menurut O.F Patty pipa pesat harus berada di D + 15 Maka jarak MOL D + 15 130 + 15 13 m Nilai MOL yang dipakai diukur dari muka air saat debit minimum Q 0% 007 m 3 /dt yaitu 014 meter. Sehingga perlu dicari nilai selisih dari ketinggian muka air minimum dan muka air saat debit rencana yaitu : Δh h rencana - h min 04 014 06 meter Jadi jika diukur dari muka air debit rencana dibutuhkan ketinggian : H MOL Δh + MOL 06 + 13 160 meter Elevasi muka air pada posisi pengambilan pipia pesat adalah: z1 (akibat pintu) 019 m z (akibat alat ukur drempel) x H x 01 m 0069 m z3 kemiringan saluran pengarah sebelum drempel L x S 5 x 000073 00038 z4 kemiringan saluran pengarah setelah drempel L x S 8 x 000073 00061 z5 kemiringan bak pengendap L x in 9 x 0000009 0000081 Maka elevasi muka air pada posisi pengambilan pipa pesat adalah: MA MA. Pada intake z1 z z3 z4 z5 +4805 019 0069 00038 00061 0000081 +4805 Sehingga elevasi sisi bawah pipa pengambilan adalah : +4805 160 +478.65 Berdasarkan muka air pada posisi pengambilan pipa maka didapat beda tinggi sebesar : H brutto elevasi upstream elevasi downstream +4805 - +47865 16 meter H losses 10% x H brutto 016 meter Sehingga didapat tinggi jatuh efektif sebesar H eff H brutto - H losse 16 016 144 meter 15 meter 3.3.10.3 Perencanaan tebal Pipa Pesat Dalam penentan tebal pipa pesat diperhitungkan gaya akibat tekanan air dalam pipa yang arahnya tegak lurus aliran air Perhitungan gaya tekan air: Po γ x H eff Po 1000 x 15 Po 1500 kg/m Sehingga tebal pipa pesat adalah: Po x D δ x φ x σ baja 1500 x 13 δ x 09 x 4. 10 6 δ 0000045 m 0045 mm δ Tebal pipa pesat (m) Po Tekanan yang terjadi pada pipa (kg/m ) D Diameter pipa (m) Koefisien kekuatan sambungan las (09) σ baja tegangan ijin baja (kg/m ) Sedangkan syarat minimum tebal pipa perlu diperhatikan dimana : Sampai dengan diameter 08 m 5 mm Sampai dengan diameter 15 m 6 mm Sampai dengan diameter 0 m 7 mm Sehingga diambil ketebalan pipa minimum (δ) 5 mm Dan tebal pipa harus ditambah sekitar 1 3 mm untuk cadangan karena karat pada pipa sehingga dengan penambahan penebalan pipa 1 mm tebal pipa rencana (δ) adalah: δ 5+ 7 mm sehingga memenuhi syarat pipa tipis yaitu: 0 0 1866 0 OK

8 3.3.10.4. Tegangan yang terjadi pada pipa pesat 1.Tegangan pada perletakan Pada perletakan akan terjadi momen maksimum yang terjadi karena berat dari pipa dan air sepanjang jarak dari perletakan. Sehingga dari perencanaan diusahakan agar nilai dari jarak perletakan tidak akan memberikan tegangan yang melebihi tegangan ijin baja. Untuk berat pipa per meter adalah: Gs 05 x π{(d+δ)² - D²} x γ baja 05 x π{(1300 +x0007)² - 1300²} x 7850 618 kg/m Untuk berat air per meter adalah: Gw 05x π x D² x γ w 05x π x 1300² x 1000 133453 kg/m Sehingga momen maksimum yang didapat adalah: M (Gs + Gw) x ( b cos ) (618 +133453) x ( 1 cos ) 1870565 kgm M Momen maksimum (kgm) b jarak perletakan (1 m) Gs Berat pipa per meter (kg/m) γ w massa jenis air 1000 (kg/m³) G W Berat air per meter (kg/m γ baja massa jenis baja 7850 (kg/m³) sudut kemiringan Momen perlawanan yang terjadi : S I 1 (D + x δ) 1 64 x π x (D+ x δ)4-1 64 x π x (D)4 1 x (D + x δ) 1 64 x π x (1300+ x 0007)4-1 64 x π x (1300)4 1 x (1300 + x 0007) 00094 m 3 S Momen perlawanan (cm 3 ) I Momen Inersia pipa (cm 4 ) D Diameter pipa (cm) δ Tebal pipa pesat (m) Sehingga tegangan yang terjadi adalah : σ M < σ 1870565 < 16 x 106 00094 1.991.57851 kg/m < 16 10 kg/m ok!. Tegangan karena perubahan temperatur Tegangan yang terjadi karena perubahan temperatur adalah : σ E x λ x t < σ 1.10 6 x 1.10-5 x 5 < 16. 10 630 kg/cm < 16 10 kg/cm..ok! E Modulus elastis baja (1 10 6 kg/cm ) λ t 1 10-5 / C perubahan temperatur (dianggap suhu kamar 5 C) 3. Tegangan pergeseran pipa dan perletakan Pergeseran disebabkan karena terjadinya pemuaian dan penyusutan pada bagian perletakan Sebelum mendapatkan nilai tegangan yang terjadi perlu dicari nilai yang lain yaitu: Gaya geser pada perletakan F f (Gs + Gw) cos β 05(618 +133453) cos 77988 kg Luas tebal pipa A π ( + ) D π (1300 + x0007) 1300 0088 m Titik tangkap gaya geser R sinθ a R θ R a R sin θ θ 065 x sin45 0010 m F Gaya geser pada perletakan (kg) f Koefisien gesek pipa 05 A Luas tebal pipa (m ) a Titik tangkap gaya geser (m) S Momen perlawanan (kgm) D Diameter pipa (m) δ Tebal pipa pesat (m) R Jari jari pipa ½ x D (m) Ѳ 05 sudut perletakan Sehingga tegangan yang terjadi adalah : σ F A + F a 76948 76948 x 0010 + 0086 00093 774478 kg/m < 16 10 kg/m.. Ok! 4. Berat pipa kosong Tegangan tekan yang diakibatkan dari pipa miring adalah: σ Gs Dδ x 1300 x 0007 7544 kg/m < 16 10 kg/m.. Ok! Gs Berat pipa per meter (kg/m) δ Tebal pipa (m) D Diameter pipa (m) Sudut kemiringan 5. Expantion joint Tegangan yang diakibatkan tekanan air pada expantion joint adalah: σ F Dδ f Pa π D e Dδ 05 x 160 x 0 f Pa e δ 0007 114857 kg/m < 16 10 kg/m ok! f Faktor koefisien diambil sebesar 05 e Lebar packing

9 Pa Tekanan air γ w H eff (kg/m ) δ Tebal pipa (m) 6. Gaya tekan pada pipa sambungan Tegangan pada pipa sambungan ini dapat diketahui yaitu: σ Pa π D δ (bruto) Pa δ (bruto) πdδ δ (netto) 1600 x 0014 0007 300 kg/m < 16 10 kg/m.. ok! Pa Tekanan air γ w H eff (kg/m ) δ (bruto) δ (netto) (m) δ (netto) Tebal pipa (m) 4.5. Estimasi kehilangan Energi 4.5.1. Kehilangan energi karena saringan kasar Posisi saringan kasar berada sebelum pipa pesat sehingga kehilangan energi yang terjadi tidak banyak mempengaruhi tinggi yang ada Dengan digunakan profil bulat dengan diameter 1 cm dan jarak 5 cm kehilangan energi yang terjadi adalah: h φ 179 00086 m sin sin 70 Hr Kehilangan energi sepanjang pipa ( m ) φ Koefisien profil s Lebar profil dari arah aliran (m) b Jarak antar profil saringan ( m ) v Kecepatan aliran ( m/dt ) g Gravitasi bumi diambil 981 m/dt² α Sudut kemiringan saringan 4.5.. Kehilangan energi karena belokan pipa Nilai koefisien belokan tergantung dari jari-jari belokan dan diameter pipa pesat yang digunakan Dalam perencanaan ini terdapat belokan arah horisontal Dari Tabel.5 untuk nilai r/d yang lebih besar dari 9 akan diambil nilai koefisien 008 Sehingga koefisien kehilangan energi yang terjadi adalah: Tabel 4.9. Rekapitulasi belokan pada pipa pesat Arah keterangan r (mm) 00 D (mm) 130 r / D Kb 016 H K 016 x 00040 m H l Kehilangan energi karena belokan pipa ( m ) v Kecepatan aliran pada pipa ( m/dt ) g Gravitasi bumi ( 981 m/dt² ) Kb Koefisien kehilangan energi yang nilainya tergantung r/d 4.5.3. Kehilangan energi karena gesekan sepanjang pipa Untuk menentukan nilai f ( koefisien gesek ) digunakan diagram moddy. Sebelum menetukan harga f terlebih dahulu harus dicari angka Reynold ( Re ) dari aliran tersebut yang dapat dirumuskan;. dan koefisien kekasaran bahan ( ε ). Dalam hal ini angka kekasaran bahan diambil 046. 10-6.v adalah viskositas yang harganya tergantung dari suhu air yang ada. Dalam perhitungan ini dianggap bahwa suhu air adalah 5 C sehingga harga viskositas kinematisnya 0884.10-6 m²/dt. Re. H f.. 0017. 00039 m. 103.10-6 Dari perhitungan beberapa faktor kehilangan energi pada pipa pesat dapat diketahui kehilangan energi total yaitu: H total hr + H l + H f 00086 + 00040 + 00039 0016 m Nilai ini lebih kecil dari asumsi awal kehilangan energi sebesar 10% dari tinggi bruto sebesar 0175 m. Sehingga perencanaan ini dapat digunakan. 4.6. Perhitungan Energi Listrik Dari data duration curve data 10 tahunan dapat dihitung energi listrik total yang akan dihasilkan dalam 1 tahun Total energi tersebut dihitung berdasarkan energi yang terdapat selama 80% dari satu tahun dari Q 80 dan 10% sisanya diantara Q 90 dan Q 100 Maka dari grafik duration curve dapat diketahui sebagai berikut:

10 Dari grafik diketahui nilai Q yaitu : Q 80 935 liter/detik 0935 m 3 /detik Q 90 834 liter/detik 0834 m 3 /detik Q 100 63 liter/detik 063 m 3 /detik Efisiensi yang digunakan berdasarkan spesifikasi jenis turbin yang digunakan adalah: Efisiensi turbin (ηt) 085 (lihat gambar.11) Efisiensi generator (ηg) 089 Efisiensi transformator (ηtr) 095 sehingga efisiensi total yang dihasilkan adalah: η ηt x ηg x ηtr 085 x 089 x 095 0719 dengan H eff H bruto - H losses 175 0016 17 meter daya yang dihasilkan adalah: P 80 g x Q rencana x H x η 981 x 0935 x 17 x 0719 11413 kw P 90 g x Q rencana x H x η 981 x 0834 x 17 x 0719 10183 kw P 100 g x Q rencana x H x η 981 x 063 x 17 x 0719 7718 kw maka energi yang diperoleh adalah : E 1 P 80 x 80% x 365 x 4 11413 x 08 x 365 x 4 79.98464 kwh E (P 80 + P 90 )/ x 10% x 365 x 4 (11413 + 10183)/ x 01 x 365 x 4 9.485188 kwh E 3 (P 90 + P 100 )/ x 10% x 366 x 4 (10183 + 7718)/ x 01 x 366 x 4 7.840545 kwh Sehingga total energi yang diperoleh dalam 1 tahun adalah: ΣE E 1 + E + E 3 79.98464 + 9.485188 + 7.840545 97.310357 kwh 1. Analisa Debit Dari data debit irigasi saluran Primer Kromong selama 10 tahun terakhir didapat debit andalan yang bisa digunakan sebagai PLTMH adalah sebesar 935 liter/detik.. Tinggi bangunan terjun H brutto 166 meter Kehilangan energi : Akibat saringan kasar 00086 m Akibat belokan pipa 00040 m Gesekan sepanjang pipa 00039 m H eff H brutto - H losse 175-0016 17 meter 3. Sedimen yang diperbolekan terangkut dalam saluran maksimum berdiameter 0 mm dan diameter yang lebih besar diendapkan dalam bak pengendap 4. Perencanaan Bangunan Pembangkit Saluran pengarah Lebar 15 meter Kedalaman air 075 meter Panjang 13 meter Alat ukur Drempel Lebar 15 meter Tinggi drempel 03 meter Panjang drempel 11 meter Jari-jari kelengkungan drempel 01 meter Bak pengendap Lebar 5 x 5 meter Kedalaman air 1 meter Panjang 9 meter Kemiringan (in) 0000009 Kantong pasir Panjang kantong 9 meter Kemiringan (is) 000083 Waktu pembilasan hari sekali BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro merupakan alternatif yang sesuai untuk mengatasi kelangkaan energi yang terjadi. Perencanaan desain PLTMH di saluran irigasi BKR desa Sajen Kecamatan Pacet Kabupaten Mojokerto adalah sebagai berikut: Pipa pesat Diameter 50 atau 13 meter Kecepatan aliran 071 m/detik Tebal 7 mm Forebay M.O.L 16 meter Turbin Jenis Turbin Cross Flow T-14 Putaran spesifik turbin 10 rpm Putaran jenis turbin 50 rpm

11 Frekwensi 50 Hz Jumlah katup 5 Estimasi Kehilangan Energi Akibat saringan kasar 00086 m Belokan pipa 00041 m Gesekan sepanjang pipa 00039 m 5. Kapasitas Tenaga Air Dengan perkiraan tinggi jatuh efektif awal sebesar 160 meter dan menghasilkan daya 1466 kw tetapi setelah dihitung kehilangan energinya maka dapat diketahui bahwa tinggi jatuh efektifnya sebesar 170 meter dan menghasilkan daya 11413 kw atau 97.310357 kwh. 5.. Saran Dalam pengerjaan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna dikarenakan literatur yang tentang PLTMH baik dari segi konstruksi maupun perhitungan terbatas sehingga adanya literatur terbaru dapat menunjang pengerjaan ini untuk mendapatkan hasil yang lebih baik lagi. DAFTAR PUSTAKA Standard Perencanaan Irigasi KP-0 Standart Perencanaan Irigasi KP-04 Anggrahini Hidorlika Saluran Terbuka Srikandi Surabaya 005 Patty O.F. Tenaga Air Erlangga Jakarta 1995 Haimerl. L.A.(1960). The Cross Flow Turbine. Jerman Barat The Entec Cross Flow Turbine Entec Consulting & Engineering St. Gallen Switzerland. Warnick C.C. Hydropower Engineering Prentice Hall Inc.Englewood Cliffs New Jersey 1984