LAMPIRAN

Panduan Manual

Alat Peraga PLTMH Dengan Turbin Pelton

1. Bagian – Bagian Alat

Gambar 1.1 Bagian Alat

Keterangan gambar:

1. Turbin Pelton

2. Rumah Turbin

3. Bagian Display

4. Pompa Air

5. Sensor Flowmeter

6. Tampungan Air

7. Generator

2. Bagian Display

Gambar 2.1 Kondisi OFF

Keterangan gambar:

1. Saklar ON/OFF.

2. Pengatur kecepatan pompa air.

3. Saklar hitam (switch keluaran generator), ada 3 kondisi yaitu posisi “0” tanpa beban,

posisi “I” untuk beban lampu pijar, dan posisi “II” untuk beban regulator pengisian

aki.

4. Display 1, tegangan (VAC) dan arus (A) pompa air.

5. Display 2, debit air (liter/menit).

6. Display 3, tegangan (VDC) dan arus (A) keluaran generator.

7. Display 4, tegangan (VDC) dan arus (A) keluaran regulator.

8. Display 5, tegangan (VDC) dan arus (A) arus beban.

NOTE: Bagian display dapat dibongkar dengan melepas skrup dibagian belakang, untuk melepas penutup tripleknya.

3. Cara kerja

a. Pastikan saklar hitam ada pada posisi “0”, dan pengatur kecepatan pompa air pada

posisi “max.” lihat gambar 2.1.

b. Hidupkan saklar ON/OFF. Semua display akan menyala dengan debit maksimal

dan keluaran tegangan dan arus pada generator tanpa beban.

Gambar 3.1 Kondisi ON

Display 1 akan menunjukkan tegangan (VAC) dan arus (A) yang dibutuhkan

pompa air untuk menghasilkan debit air.

Display 2 menunjukkan debit air maksimal 27 liter/menit.

Display 3 menunjukkan tegangan (VDC) dan arus (A) dari keluaran generator.

Display 4 menunjukkan tegangan (VDC) dan arus (A) dari keluaran regulator.

Display 5 menunjukkan tegangan (VDC) dan arus (A) dari keluaran beban lampu pijar.

c. Pindah saklar hitam pada posisi “I” untuk mengetahui tegangan dan arus pada

keluaran regulator pengisian aki.

d. Pindah saklar hitam pada posisi “II” untuk mengetahui tegangan dan arus pada

beban lampu pijar.

e. Putar potensiometer untuk mengubah kecepatan pompa air untuk mendapatkan

hasil yang diingankan (sesuai langkah percobaan praktikum).

f. Ulangi langkah a – e sampai mendapatkan hasil yang diinginkan.

NOTE: Ada sebuah pipa pembuangan dengan sebuah kran, Saat alat akan digunakan

pastikan kran pada posisi “OFF” / tertutup (lihat gambar kiri).

Saat kran pada posisi “ON” / terbuka berfungsi membuang air pada instalasi pipa atas disaat

ingin perawatan / membongkar instalasi pipa dari alat peraga.

Petunjuk Praktikum Energi Baru dan Terbarukan

Topik PLTMH Dengan Turbin Pelton

1. Tujuan

- Mahasiswa dapat mengetahui cara kerja dari PLTMH menggunakan turbin pelton.

- Mahasiswa dapat menghitung daya teknis PLTMH.

2. Teori Singkat

Mikrohidro atau yang dimaksud dengan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro

(PLTMH), adalah suatu pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan tenaga air

sebagai tenaga penggeraknya seperti, saluran irigasi, sungai atau air terjun alam

dengan cara memanfaatkan ketinggian jatuhnya air (Head) dan jumlah debit air.

Mikrohidro merupakan sebuah istilah yang terdiri dari kata mikro yang berarti kecil

dan hidro yang berarti air. Perhitunganya teknis daya PLTMH sebagai berikut:

P = ρ Q g H (2.1)

P = Daya (W)

Q = Debit Aliran Air (m3/s)

H = Head (m)

ρ = massa jenis air (kg/m3)

Gambar 2.1 Turbin Pelton

Turbin pelton termasuk dalam turbin impuls yang lebih mengandalkan pada derasnya

aliran dan tinggi jatuhnya air saat mengenai turbin. Mempunyai beberapa komponen

utama yaitu nozzle yang berfungsi mengarahkan aliran air, sudu turbin yang berfungsi

menangkap aliran air dan juga rumah turbin untuk tempat roda jalan dan penahan air yang

keluar dari sudu-sudu turbin.

3. Langkah Praktikum

a. Pastikan saklar hitam pada posisi tengah “0”, dan potensiometer pada posisi

“max.”. ini merupakan posisi awal yaitu tanpa beban.

b. Hidupkan saklar ON/OFF.

c. Semua nilai keluaran akan tertampil dalam display LCD dan 7 segment.

d. Putar potensiometer untuk medapatkan hasil yang diinginkan (sesuai langkah

percobaan).

e. Langkah percobaan:

c.1. Pengujian Daya Pompa Air

- Pengujian dilakukan dengan cara memutar potensiometer dari posisi maksimal

sampai minimal untuk mengetahui range tegangan dan arus yang digunakan oleh

pompa air.

- Lakukan pengujian untuk percobaan dengan range tegangan maksimal – 200V –

150V -100V – 50V – 0V, catat arus yang ditampilkan pada LCD. Kemudian

hitung daya yang digunakan oleh pompa air dengan rumus daya P = V.I. Catat

hasilnya dalam bentuk tabel.

c.2. Pengukuran Debit Air

- Langkah pengukuran sama dengan pengujian daya pompa air yaitu dengan cara

memutar potensiometer dari posisi maksimal sampai minimal dengan range

tegangan sama pada percobaan c.1. Pengukuran ini untuk mengetahui resolusi

debit air yang dapat dihasilkan oleh alat peraga.

- Debit air akan tertampil pada LCD mikrokontroler dalam liter/menit. Satuan ini

harus diubah dahulu ke m3/s yaitu dengan cara mengubah liter ke m3 yaitu dikali

10-3. Kemudian dibagi dengan 60 agar menit menjadi detik (s).

1 liter/menit = 1*10-3 m3/s 60 - Lakukan pengukuruan dan catat hasilnya pada tabel dengan range mengikuti

percobaan c.1.

c.3. Pengukuran Head Tinggi Air

- Diketahui diameter nozzle adalah sebesar 8 mm.

- Pengukuran ini dilakukan setelah mendapatkan hasil dari percobaan c.2. dan

bertujuan untuk mengetahui Head dari PLTMH, yang sebenarnya dalam aplikasi

realnya dapat di ukur dari beda ketinggian antara dum air sampai nozzle.

- Dengan menggunakan rumus debit aliran (Q) yaitu jumlah volume aliran per satuan waktu.

Q = A.v (3.1)

Dimana :

v = Kecepatan aliran (m/s)

A = Luas penampang pipa (m)

Q = Debit aliran (m³/s)

Selain persamaan di atas dapat juga menggunakan persamaaan sebagai berikut:

Q = V/t (3.2)

Dimana :

V = Volume aliran (m3)

Q = Debit aliran (m³/s)

t = waktu aliran (s)

Untuk mengetahui Head yang ada pada perancangan PLTMH dapat menggunakan rumus (2.3). Rumus ini merupakan penerapan dari hukum bernoulli untuk menghitung kecepatan zat cair yang keluar dari dasar sebuah wadah seperti ditunjukkan pada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Kecepatan Zat Cair Yang Keluar Dari Dasar Sebuah Wadah

Kita terapkan persamaan Bernoulli pada titik 1 (permukaan wadah) dan titik 2 (permukaan lubang). Karena diameter lubang pada dasar wadah jauh lebih kecil dari diameter wadah, maka kecepatan zat cair di permukaan wadah dianggap nol (v1 = 0). Permukaan wadah dan permukaan lubang terbuka sehingga tekanannya sama dengan tekanan atmosfir (P1 = P2). Dengan demikian, persamaan Bernoulli untuk kasus ini adalah:

Massa jenis zat cair (air) sama, maka kita sederhanakan.

v = √(2gH) (3.3)

Dimana :

H = Head (m)

g = percepatan gaya gravitasi (m2/s)

- Catat hasil perhitungan Head pada tabel.

- Berikan satu contoh perhitungan Head. Setelah mendapatkan Head maka kita

dapat menghitung daya teknis PLTMH yang ada pada alat peraga ini. Rumus 2.1.

c.4. Pengukuran Daya Output Generator

- Pengujian dilakukan masih mengacu pada range percobaan c.1. yaitu dengan

memutar potensiometer dari maksimal sampai minimal dengan range tegangan

pompa air maksimal – 200V – 150V – 100V – 50V – 0V

- Dilakukan 3 kali, saat tanpa beban, beban regulator dan beban lampu pijar. Yang

berarti akan ada 3 tabel dalam pengukuran daya output generator.

- Pertama yaitu saat tanpa beban, kondisikan saklar hitam pada posisi “0”, catat

hasilnya yang tertampil pada display 7 segment untuk output generator. Kemudian

hitung dayanya.

- Kedua dengan beban regulator untuk pengisian aki, kondisikan saklar hitam pada

posisi “I”, catat hasilnya yang tertampil pada display 7 segment untuk output

generator. Kemudian hitung dayanya.

- Ketiga dengan beban lampu pijar, kondisikan saklar hitam pada posisi “II”, catat

hasilnya yang tertampil pada display 7 segment untuk output generator. Kemudian

hitung dayanya.

c.5. Penghitungan Efisiensi Sistem

- Penghitungan ini bertujuan untuk melihat efisiensi dari alat peraga, Yang dimaksudkan efisiensi sistem disini adalah efisiensi dari turbin pelton dengan cara membandingkan daya teknis PLTMH yang keluar dari nozzle dengan daya yang keluar dari generator.

Pout Generator * 100%. Daya Teknis PLTMH

- Tuliskan hasilnya pada tabel.

Hasil Praktikum

Percobaan c.1. Pengujian Daya Pompa Air

Tegangan (VAC) Arus (A) Daya (W)

Maksimal (224) 1.4 313.6

200 1.2 240

150 1.1 165 100 1.3 130

50 0.8 40

0 0 0

Percobaan c.2. Pengukuran Debit Air

Gunakan rumus pada percobaan c.2 untuk mengubah satuan liter/menit menjadi m3/s

1 liter/menit = 1*10-3 m3/s 60

Tegangan (VAC) Debit Air (liter/menit)

Debit Air (*10-3 m3/s)

Maksimal (224) 27 0.45 200 27 0.45

150 26 0.43

100 20 0.33

50 0 0 0 0 0

Percobaan c.3. Pengukuran Head Tinggi Air

Kita pakai debit maksimal 27 liter/menit dan kita ubah dulu ke dalam satuan internasional debit air (Q) m3/s dengan cara seperti berikut:

Dari persamaan 1 liter = 1 dm3 = 10−3 m3.

27 liter/menit = 27 x 10-3 m3/menit

1 menit dibagi 60 agar menjadi detik (s), maka debit air (Q) menjadi

0.45 x 10-3 m3/s.

Setelah diubah langkah selanjutnya adalah mencari kecepatan aliran, dari persamaan (2.1) diketahui :

diameter nozzle adalah 8 mm = 8 x 10-3 m, maka didapat :

Q = A.v = ݎߨଶ . v

0.45 x 10-3 = 22/7 * (4 x 10-3)2 * v

0.45 x 10-3 / 5.03 x 10-5 = v

v = 8.95 m/s

Terakhir adalah mencari Head yang ada pada nozzle. Dari persamaan (2.3) maka akan didapatkan:

v = √(2gH)

8.95 = √(2gH)

8.952 / 2 = 10 H

40.05 = 10 H

4 = H Head = 4 m

Maka akan diketahui daya PLTMH yang dihasilkan dari semburan nozzle adalah sebesar :

P = ρ Q g H

P = 1000 * 0.45 x 10-3 * 10 * 4

P = 18 W

Debit Air (*10-3 m3/s)

Head (m)

Daya PLTMH (W)

v (m/s)

0.45 4 18 8.95

0.45 4 18 8.95

0.43 3.65 15.7 8.54

0.33 2.15 7.095 6.56

Percobaan c.4. Pengukuran Daya Output Generator

Tegangan

(VAC)

Tanpa Beban Beban Regulator Beban Lampu Pijar

Tegangan

(VDC)

Arus

(A)

Tegangan

(VDC) Arus (A)

Tegangan

(VDC) Arus (A)

Maksimal (224) 41.1 0 15.5 0.37 31.2 0.16

200 40.7 0 15.6 0.35 30.8 0.16

150 39.0 0 15.7 0.32 28.8 0.15

100 29.2 0 15.3 0.15 19.6 0.13

50 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0

Percobaan c.5. Penghitungan Efisiensi Sistem

Yang dimaksudkan efisiensi sistem disini adalah efisiensi dari turbin pelton dengan cara

membandingkan daya teknis PLTMH yang keluar dari nozzle dengan daya yang keluar dari

generator.

Pout Generator * 100%.

Daya Teknis PLTMH

Tegangan

(VAC)

Tanpa

Beban Beban Regulator Beban Lampu Pijar

Maksimal (224) 0 31.86 % 27.73 %

200 0 30.33 % 27.38 %

150 0 32 % 27.52 %

100 0 32.35 % 35.91 %

50 0 0 0

0 0 0 0