BB V PERENCNN PLTMH 5. UMUM nalisa terhadap alternatif pemilihan alat dan jenis turbin, memperoleh kesimpulan bahwa untuk perencanaan PLTMH di Desa Sadang, Kecamatan Jekulo, menggunakan jenis turbin kayu tradisional. Berikut ini adalah foto foto di lokasi yang akan direncanakan PLTMH : saluran irigasi bangunan terjun rencana lokasi pipa pengambil tinggi orang dewasa,5 m pipa pengambil rencana lokasi bak penenang 4 m rencana lokasi turbin dan generator rencana lokasi pipa pesat tinggi terjun 3 m 27 m Gambar 5. Foto Lokasi Perencanaan PLTMH (Kudus, 2007) 36
37 Skema PLTMH dapat dilihat pada gambar di bawah ini : pipa pengambil saluran irigasi bangunan terjun + 3,00 m + 2,00 m bak penenang garis kontur saluran pembuang L = 2 m pipa pesat L = 27 m sungai +,00 m saluran pembuang L = 2 m + 0,00 m Rumah generator pulley turbin ke konsumen kabel transmisi -,00 m tiang transmisi Gambar 5.2 Skema PLTMH Desa Sadang, Kudus
38 5.2 DETIL PLTMH a. Pipa Pengambil Pipa pengambil berfungsi mengalirkan air dari saluran irigasi ke bak penenang. Pipa ini dibuat dari 3 (tiga) buah drum minyak bekas yang disambung dengan las. Dimensi drum perbuahnya adalah diameter cm dan panjang 00 cm. Pemasangan pipa pengambil ini dilaksanakan di akhir pekerjaan, setelah semua bagian PLTMH selesai dikerjakan, agar air tidak mengganggu proses pekerjaan dan air irigasi tidak terbuang percuma, tetapi pengelasan drum dilaksanakan di awal pekerjaan bersamaan dengan pengelasan drum untuk pipa pesat, untuk menghemat waktu dan penggunaan alat, terutama peralatan las. 0,25 m 0,06 m 0,5 m 0,44 m Q = 0,35 m 3 /s 0,9 m Cos Ø = 0,9 / 0,25 = 0,76 Ø = 40,5358 0 = (360-2Ø) / 360. пr 2 + 0,5 r 2 sin 2Ø = 0,52 + 0,03087 = 0,82 m 2 V = Q / = 0,35 / 0,82 = 0,7476 m/s
39 P = (360-2Ø) / 360. 2пr =,27 m R = / P = 0,82 /,27 = 0,495 m V = /n. R 2/3. i /2 i /2 = V / ( /n. R 2/3 ) = 0,7476 / ( /0,07. 0,495 2/3 ) = 0,044 i = 0,044 2 = 0,00936 = 0,002
40 40 00 88 00 Berikut ini adalah gambar detail saluran irigasi dan pipa pengambil sebagai saluran pembawanya : Q = 0,204 m 3 /s Potongan B B v = 0,322 m/s skala : 25 i = 0,0002 w = 0,4 m m = k = 53 00 00 5 60 88 30 70 B 40 Q = 0,204 m 3 /s Q 2 = 0,35 m 3 /s Q 3 = 0,069 m 3 /s Q Q 2 Q 3 Tampak tas skala : 00 C C 0 00 30 B pipa dari drum Q = 0,35 m 3 /s v = 0,7476 m/s n = 0,07 i = 0,00936 60240 0 6 44 60 pasangan batu kali 30 300 Potongan C C skala : 00 00 00 300 5 40 44 60 60 Q = 0,35 m 3 /s v = 0,7476 m/s n = 0,07 i = 0,00936 40 44 60 pipa dari drum Gambar 5.3 Detail Saluran Irigasi dan Pipa Pengambil 30 las 00 0 30 Q = 0,204 m 3 /s i = 0,0002 b = m w = 0,4 m h = 0,44 m m = v = 0,322 m/s k = 53 Potongan skala : 00 pipa dari drum 0 0 30
4 b. Bak Penenang Bak penenang berfungsi memberi cadangan air ketika terjadi kekurangan debit yang dibutuhkan untuk membangkitkan listrik akibat beban puncak pemakaian listrik, juga berfungsi mengendapkan kotoran yang terkandung dalam air. jam alat - alat listrik yang digunakan daya (watt) - 3 lampu kamar tidur orang tua 5 lampu kamar tidur anak 5 lampu teras 5 lampu kandang ternak 5 total 20 4-6 lampu kamar tidur orang tua 5 lampu kamar tidur anak 5 lampu teras 5 lampu kandang ternak 5 lampu kamar mandi 5 lampu sumur 5 lampu dapur 0 total 40 7-4 mesin pertanian (penggiling padi) 5-7 kipas angin 30 8-9 lampu teras 5 lampu kandang ternak 5 lampu kamar mandi 5 lampu sumur 5 lampu ruang utama 0 TV total 80 20-23 lampu teras 5 lampu kandang ternak 5 lampu kamar mandi 5 lampu sumur 5 lampu ruang utama 0 lampu dapur 0 lampu kamar orang tua 5 lampu kamar anak 5 TV total 00
42 24 lampu teras 5 lampu kandang ternak 5 lampu kamar mandi 5 lampu sumur 5 lampu ruang utama 0 lampu dapur 0 lampu kamar orang tua 5 lampu kamar anak 5 total Tabel 5. Rencana Pemakaian Listrik rumah Dari tabel di atas, dapat diketahui bahwa pemakaian listrik maksimal untuk rumah adalah 00 watt, bila PLTMH menghasilkan 4000 watt maka jumlah rumah yang dapat dilayani adalah 4000 : 00 = 40 rumah. Pemakaian listrik total per jam dalam persen dapat dilihat pada perhitungan berikut ini : jam 3 = 20 watt. 40 rumah / 4000 watt. 00 % = 20 % jam 4 6 = 40 watt. 40 rumah / 4000 watt. 00 % = 40 % jam 7 4 = watt. 40 rumah / 4000 watt. 00 % = % jam 5 7 = 30 watt. 40 rumah / 4000 watt. 00 % = 30 % jam 8 9 = 80 watt. 40 rumah / 4000 watt. 00 % = 80 % jam 20 23 = 00 watt. 40 rumah / 4000 watt. 00 % = 00 % jam 24 = watt. 40 rumah / 4000 watt. 00 % = % Gambar 5.4 Grafik Unit Load Curve
43 Unit Load Curve Supply = 0,08554 m 3 /s Supply = 0,35 m 3 /s bsis Ordinat Kebutuhan Kelebihan Kekurangan Kelebihan Kekurangan Capacity Dibuang ( spill ) ( jam ) ( % ) ( m 3 /s ) ( m 3 /s ) ( m 3 /s ) ( m 3 /s ) ( m 3 /s ) ( m 3 /s ) ( m 3 /s ) 20 0,03208 0,05346 0,0292 0,38494 0,0292 2 20 0,03208 0,05346 0,0292 0,38494 0,0292 3 20 0,03208 0,05346 0,0292 0,38494 0,0292 4 40 0,0646 0,0239 0,07084 0,38494 0,07084 5 40 0,0646 0,0239 0,07084 0,38494 0,07084 6 40 0,0646 0,0239 0,07084 0,38494 0,07084 7 0,08020 0,00535 0,05480 0,38494 0,05480 8 0,08020 0,00535 0,05480 0,38494 0,05480 9 0,08020 0,00535 0,05480 0,38494 0,05480 0 0,08020 0,00535 0,05480 0,38494 0,05480 0,08020 0,00535 0,05480 0,38494 0,05480 2 0,08020 0,00535 0,05480 0,38494 0,05480 3 0,08020 0,00535 0,05480 0,38494 0,05480 4 0,08020 0,00535 0,05480 0,38494 0,05480 5 30 0,0482 0,03742 0,08688 0,38494 0,08688 6 30 0,0482 0,03742 0,08688 0,38494 0,08688 7 30 0,0482 0,03742 0,08688 0,38494 0,08688 8 80 0,283 0,04277 0,00669 0,38494 0,00669 9 80 0,283 0,04277 0,00669 0,38494 0,00669 20 00 0,6039 0,07485 0,02539 0,38494 0,00000 2 00 0,6039 0,07485 0,02539 0,38494 0,00000 22 00 0,6039 0,07485 0,02539 0,38494 0,00000 23 00 0,6039 0,07485 0,02539 0,38494 0,00000 24 0,08020 0,00535 0,05480 0,38494 0,05480 280 0,38494 0,38494,28856 Tabel 5.2 Tabel Konstruksi Unit Load Curve Q puncak = P puncak = 4 kilo Watt = 0,6039 m 3 /s η. g. H 0,85.9,78.3 P rt = 280 %. 4000 / 24 = 233,333 watt LF = P rt / P puncak. 00 % = 233,333 / 4000. 00 % = 53,333 % Q rt yang dibutuhkan listrik = LF. Q puncak = 53,333 %. 0,6039 = 0,08554 m 3 /s. Volume bak penenang = ( 0,08554 + 0,38494 ) m 3 /detik x detik = 0,47048 m 3.
44 v 2 2g p γ h f v 2 2g z L p B γ z B Debit (Q) = 0,60 m 3 /s panjang pipa (L) = 27 m diameter pipa (D) = 0,5 m f = f pipa baja = 0,07 z - z B = 3 m efisiensi turbin(η)= 85 % V = Q / = 0,60 / (3,4 / 4. 0,5 2 ) = 0,87 m/s h f = 8. f. L. Q 2 g. п 2. D 5 = 8. 0,07. 27. 0,60 2 9,8. 3,4 2.0,5 5 = 0,033 m p B = h. 0,098 (Maher dan Smith, 200) = 3. 0,098 = 0,2943 bar = 324,3 gr/cm 2 = 3243, kg/m 2 z + p / γ + v 2 / 2g = z B + p B / γ + v 2 / 2g + h f 3 + p / γ = 0 + 3243, / 000 + 0,033 p / γ = 0,27423 m v 2 / 2g = 0,87 2 / 2. 9,8 = 0,034 m tinggi bak penenang = 0,5 D + p / γ + v 2 / 2g = 0,25 + 0,27423 + 0,034 = 0,558274 m = 0,56 m
45 Volume bak penenang = 0,47048 m 3, maka panjang dan lebar bak penenang adalah = ( 0,47048 : 0,56 ) 0,5 = 0,96594 = 0,92 m 0,56 m p γ = 0,27423 m v 2 2g = 0,034 m 0,5 D = 0,25 m 0,92 m h f H netto = 0,033 m = H s - h f = 3,56 0,033 = 3,52887 m P turbin = Q. H.γ. η 75 L hf H V Hs = 0,60. 3,52887.000. 0,85 75 = 6,39908 hp = 6,39908. 746 Watt = 4773,667 Watt Gambar bak penenang dapat dilihat pada gambar berikut ini :
46 20 bak penenang i = 0,08 pipa pesat dari drum f = 0,07 las 92 20 20 92 20 Tampak tas skala : 25 bak penenang pipa pesat dari drum i = 0,08 f = 0,07 56 20 20 92 20 Potangan - skala : 25 bak penenang pipa pesat dari drum i = 0,08 f = 0,07 las 56 20 20 92 20 Tampak Samping skala : 25 bak penenang 56 pipa pesat dari drum i = 0,08 f = 0,07 20 20 92 20 Tampak Depan skala : 25 Gambar 5.5 Detail Bak Penenang PLTMH Sadang, Kudus
47 c. Pipa Pesat Pipa pesat berfungsi mengalirkan air dari bak penenang untuk memutar roda turbin. Pipa ini terbuat dari 27 buah drum minyak yang disambung dengan las. Diameter drum cm dan panjang perbuah drum 00 cm. Pada ujung pipa pesat dibuat menyempit sebagai curat dan dilas dengan stop keran yang berfungsi sebagai keran pengatur. Drum minyak sebelum difungsikan sebagai pipa pesat mampu menahan tekanan minyak sebesar 78000 gr/cm 2, sedangkan setelah difungsikan sebagai pipa pesat, tekanan dalam pipa dapat dihitung sebagai berikut : (Maher dan Smith, 200) P (bar) = h (m). 0,098 = 3. 0,098 = 0,2943 bar = 324,3 gr/cm 2 karena tekanan dalam pipa pesat < tekanan minyak (324,3 gr/cm 2 < 78000 gr/cm 2 ), maka drum minyak kuat untuk difungsikan sebagai pipa pesat. d. Turbin Kayu, Pulley, dan Generator Turbin yang digunakan adalah turbin kayu dengan diameter 2 m, yang dibuat dari kayu meranti, dan dilengkapi oleh rangkaian roda metal beralur (pulley) yang berfungsi untuk mendapatkan kecepatan putaran untuk memutar generator. Gambar detailnya dapat dilihat pada lampiran.
48 Berikut ini adalah gambar turbin, pulley, dan generator : 200 cm rumah generator turbin tiang penyokong cm pulley 2 cm cm cm 08 cm 2 cm 20 cm 2 cm 38 cm generator 20 cm 20 cm 20 cm 20 cm 20 cm 20 cm 00 cm pondasi 8 cm 8 cm 8 cm 8 cm 0 cm 0 cm 37 0 cm 34 30 cm cm cm cm cm Gambar 5.6 Turbin, Pulley, dan Generator PLTMH Sadang, Kudus e. Rumah Generator Rumah generator berfungsi untuk melindungi generator terhadap kerusakan akibat gangguan gangguan dari luar, baik terhadap cuaca maupun pencurian.
49 Berikut ini adalah gambar rumah generatornya : atap seng gelombang BJLS 30 85 5 40 pintu kayu tembok pasangan bata 60 00 TMPK DEPN SKL : lobang O 5 cm untuk kabel transmisi 90 00 TMPK SMPING SKL : atap seng gelombang BJLS 30 lobang van belt tembok 40 20 40 80 40 TMPK BELKNG SKL : 30 30 80 kayu meranti 5 / 7 atap seng gelombang BJLS 30 00 2 20 20 20 kolom 0 / 0 lantai plesteran semen, h = 2 cm tanah urug pondasi batu kali pasir, h = 2 cm POTONGN MELINTNG SKL : kayu meranti 5 / 7 tembok pasangan bata 00 kolom 0 / 0 2 20 20 20 lantai plesteran semen, h = 2 cm tanah urug pondasi batu kali pasir, h = 2 cm POTONGN MEMNJNG SKL : Gambar 5.7 Rumah Generator PLTMH Sadang, Kudus
f. Kabel Transmisi Kabel transmisi menggunakan kabel dengan inti kawat tembaga dan bukan serabut yang dilindungi isolator yang tebal, liat dan kuat dengan alasan kekuatan menanggung daya listrik sekitar 4000 Watt, keawetan dan keselamatan. g. Saluran Pembuang Saluran pembuang berfungsi mengalirkan limpahan air dari limpahan bak penenang maupun dari limpahan turbin menuju ke saluran irigasi kembali. Berdasarkan tabel 5.2, volume air yang terbuang dari bak penenang =,28856 m 3 /s x s =,28856 m 3. Bila panjang saluran pembuang 2 m, maka lebar dan kedalamannya adalah (,28856 : 2 ) /2 = 0,32768 = 0,35 m. Jadi dimensi saluran pembuang dari bak penenang adalah 0,35 m x 0,35 m x 2 m. Sedangkan volume air yang terbuang dari limpahan turbin = 0,6039 m 3 /s x s = 0,6039 m 3. Bila panjang saluran pembuang dari turbin 2 m, maka lebar dan kedalamannya adalah (0,6039 : 2 ) ½ = 0,56 = 0,5 m. Jadi dimensi saluran pembuang dari turbin adalah 0,5 m x 0,5 m x 2 m.
5 Berikut ini adalah gambar saluran pembuangnya : L =2 m 35 cm 35 cm Gambar 5.8 Saluran Pembuang dari Bak Penenang PLTMH Sadang, Kudus L =2 m 5 cm 5 cm Gambar 5.9 Saluran Pembuang dari Turbin PLTMH Sadang, Kudus