RANCANG BANGUN PEMBANGKIT LISTRIK CADANGANMENGGUNAKAN POMPA AIR

Abdul Muis Zainal Abidin StephanMahasiswa Program Studi D3 Dosen Jurusan Teknik Elektro Dosen Jurusan Teknik ElektroJurusan Teknik Eletro Jurusan Teknik Eletro Jurusan Teknik EletroPoliteknik Negeri Bengkalis Politeknik Negeri Bengkalis Politeknik Negeri BengkalisE-mail: abdulmuiste@yahoo.com E-mail : - E-mail : -

ABSTRAKTenaga air telah di manfaatkan orang-orang zaman dahulu yang terutama untuk menumbuk gandum atau di

manfaatkan untuk keperluan lainnya. Dengan besarnya keuntungan tersebut, banyak negara membangun PLTA untukmemenuhi kebutuhan listrik mereka. Karena terlalu membutuh tenaga listrik maka penulis merancang dan membentukbak sebagai tempat penampung air menggunakan plat besi berbentuk persegi. Selain itu dalam pembentukan turbinmenggunakan lingkar sepeda dan sudu-sudu terbuat dari potongan plat besi yang sudah dirancang. Adapun tujuanpembuatan alat ini mempermudahkan ketika sumber PLN mengadakan pemadaman bergilir. Fungsi dari pembangkitini sebagai pembangkit cadangan dimana penggerak mulanya Pompa Air yang menyemburkan sudu-sudu turbin danberputar karna mendapatkan daya potensial dari pompa air berupa semburan air. Sudu-sudu turbin tersebut secaraotomatis menggerakkan pulley penggerak atau pulley turbin dan pulley turbin dikopelkan dengan pulley yangdigerakan yaitu pulley pada generator dengan menggunakan karet belting. Maka generator tersebut menghasilkangerak gaya listrik (GGL) dan menghasilkan tegangan sebesar 8.5 volt/Ac.Kata Kunci : Pompa Air, Air, Pulley, Turbin.A. PENDAHULUAN

Tenaga air telah di manfaatkan orang-orangzaman dahulu yang terutama untuk menumbukgandum atau di manfaatkan untuk keperluanlainnya.baru paa pertengahan tahun 1779insinyur prancis Bernard Forest de Blidon.Mempublikasikan buku yang berjudulArchitecture Hidraulque. Hidropower diindonesia lebih di kenal dengan sebutanpembangkit listrik tenaga air (PLTA) tergolongtidak menghasilkan limbah secara langsung.

Dengan besarnya keuntungan tersebut,banyak negara membangun PLTA untukmemenuhi kebutuhan listrik mereka. Data 2006menunjukan bahwa kapasiatas PLTA yangtersebar seluruh dunia hampir 20% kebutuhanenergi listrik dunia berasal dari PLTA

Salah satu materi yang akan penuliskembangkan adalah simulasi pembangkit listriktenaga air dengan menggunakan Jenis pompasebagai gerak awal untuk menggerakangenerator 1 kv. Dalam Tugas Akhir ini batasanmasalah yang diangkat dalam pembuatan alat iniadalah : semburan air, penentuan pulley yangsesuai RPM turbin dengan Generator, bentukkontruksi atau mekanik alat tersebut denganmemperhatian faktor keselamatannya danmenentukan sudu-sudu pada turbin penggerakgenerator

Pada Tugas Akhir ini membahas mengenaiperancangan, pembuatan dan aplikasipembangkit listrik cadangan menggunakanpompa air adalah sistem kerja rancang bangunpembangkti listrik cadangan menggunakanpompa air, menjelaskan cara kerja air untukmemutar turbin, menjelaskan bagaimanagenerator AC bisa berputar dengan tenaga air,mencari jumlah sudu-sudu pada tubin dan sifat-sifat Motor 1 phasa.

Tujuan dari proyek akhir ini adalahmerencanakan, membuat kontruksi alat sertamengaplikasikan ke generator AC. Dan Sebagaipembangkit listrik cadangan ketika PLNmengadakan pemadaman bergiliran,meningkatkan kreatifitas masyarakat dalammencari Sumber energy atau Pembangkit ListrikAlternatifB. METODELOGI

Langkah- langkah yang dilakukan padapenelitian Tugas Akhir ini dapat dijelaskansecara rinci sebagai berikut:1. Tinjauan Pustaka

Tahap ini adalah tahap dilakukannyapengumpulan data untuk digunakan sebagaidasar teori sehingga dapat menunjangpembuatan tugas akhir.

2. Perancangan dan Pembuatan simulasipembangkit listrik tenaga air

Jurnal Ilmiah Mahasiswa Volume 1, No 1, Des, 2012 hlmn 76-82

77

Tahap ini adalah membuat kontruksisimulasi pembuatan pembangkit tenaga airsesuai dengan yang terdapat pada literatur.

3. Pengujian PrototypeDalam pengujian ini simulasi tersebut

dioprasikan dengan beban dan melihatperubahan putaran ketika di tambah bebanserta berapa hasil tegangan yang dihasilkanoleh generator tersebut.

4. Pengambilan data dan analisa simulasipembangkit listrik tenaga air

Setelah semua rangkaian terpasang dandibuat dengan baik maka dilakukan testingkerja dan pengujian dari sistem yang telahdidesain kemudian dianalisa performansidan efisiensinya.

5. Penyusunan Laporan dan Buku TugasAkhir

C. TINJAUAN PUSTAKAAir merupakan sumber energy yang murah

dan relative mudah didapat, karena pada airtersimpan energy potensial (pada air jatuh).Tenaga air adalah energi yang di peroleh darisemburan Submersible Pump. Energy yangdimiliki air dapat dimanfaatkan dan digunakandalam wujud energy mekanis maupun energylistrik. Pemanfaatan energy air banyakdilakukan dengan menggunakan kincir air atauturbin air yang memanfaatkan adanyaSubmersible Pump yang menyemburkan. Hal iniyang akan menghasilkan energy listrik, prosesselanjutnya energy listrik akan didistribusikanke lampu, submersible pump dan yangmembutuhkan.

Melihat potensi tenaga air yang cukup besarsebagai energi listrik terbarukan yang bisa dikembangkan oleh Indonesia. PLTA merupakanpembagkit listrik yang di gerakan oleh airdengan menggunakan turbin sebagai penggerakgenerator. Persebaran PLTA di Indonesia padaawalnya di kembangkan di Sumatra terdapatdikecamatan laut tawar, Kabupaten Acehtenggah Nanggroe Darussalam.

Disini penulis menggembangkan rancangbangun pembangkit listrik cadanganmenggunakan pompa air. Dimana pompa Air iniakan menyemburkan air kesudu-sudu turbinsampai mendapatkan putaran yang maksimalsehingga bisa memutarkan generator 5 kW

Dalam pembuatan rancang bangunpembangkit listrik cadangan menggunakan

pompa air yang sangat rumit adalahkontruksinya dan kita harus mampu mendesainsebelum kita membuat kontruksinya disinipenulis membuat baling-baling tersebutmenggunakan lingkar sepeda. sudu-sudutersebut di pasang pada lingkar sepeda danpenentuan jumlah sudu-sudu ini tidak bolehterlalu banyak di karenakan akan menghambatsemburan air sehingga tidak memaksimalkanputaran generator.

Rancang bangun yang akan penulis buat inimenggunakan pompa air sehingga pompamenyemburkan air ke sudu-sudu sehinggagenerator berputar dan menghasilkan tegangan,didalam Tugas Akhir ini siklus air hanyaterdapat didalam bak. Dalam pengujianpengambilan data ini di aplikasikan ke lampupijar dan peralatan lainnya.

Pada pembuatan alat ini penulismenggunakan turbin jenis turbin pelton. JenisTurbin pelton bekerja dengan memakai prosestekanan lebih. Pada waktu air masuk ke rodajalan. Sebagaian dari energi tinggi jatuh telahbekerja didalam sudu pengarah diubah sebagaikecepatan arus masuk. Sisa energi tinggi jatuhdimanfaatkan atau bekerja di sudu jalan,denagan adanya pipa isap memungkinkan energitinggi jatuh bekerja disudu jalan dengansemaksimum mungkin.D. PEMBAHASAN

Dalam pambuatan alat ini ada beberapatahapan pelaksanaan, perencanaan, persiapan,dan pengerjaan alat serta pengujian alatsehingga hasil yang di peroleh hasil yangdiinginkan. Tahapan-tahapan tersebut antaralain:1. Perencanaan

Perencanaan merupakan yang terpentingdalam pembuatan sebuah alat tersebut. Tanpaperencanaan tidak mungkin alat terealisasikansecara sempurna. Perencanaan alat harus diawalidengan desain dengan tujuan dapatdiperhitungkan secara detail baik dari bahan,alat, biaya, dan lama pembuatan. Untukmeningkatkan keberhasilan dari pembuatan alattersebut diharapkan mengetahui latar belakang,fungsi, manfaat, serta tujuan dari alat inisehingga keberhasilannya tercapai.

Dalam proyek akhir ini generator diputarkanmenggunakan pompa air yang menyemburkanair dan memutarkan turbin sehingga pulley

Jurnal Ilmiah Mahasiswa Volume 1, No 1, Des, 2012 hlmn 76-82

78

penggerak akan ikut berputar memutarkangenerator dengan dibantu karet balting, sehinggagenerator menghasilkan listrik.2. Proses pengerjaan alat

1. Pembuatan KerangkaRangka merupakan bagian pendukung

pada pembangkit listrik cadanganmenggunakan pompa air yang akan dibuatpada tugas akhir ini, rangka berfungsi untukkedudukan roda kincir serta komponen-komponen mesin yang lain, adapun carapembuatan rangka adalah sebagai berikut :

1) Bahan-bahan yang digunakanBahan-bahan yang digunakan dalam

pembuatan tugas akhir ini adalah sebagaiberikut:

a) Besi siku ukuran 1 mb) Elektroda las

2) Alat-alat yang digunakanPeralatan yang digunakan dalam

pembuatan rangka adalah sebagaiberikut :

a) Gergaji besib) Ragum dudukc) Mesin lasd) Penggorese) Meterf) Penggaris sikug) Mesin gerinda

2. Pembuatan TurbinTurbin merupakan komponen utama

dalam alat pembangkit listrik cadanganmenggunakan pompa air tersebut, yangberfungsi untuk menggerakkan poros utamadan memutarkan generator. Bahanpembuatan turbin beraneka jenis, disinipenulis akan membuat sudu-sudu darisendok besi karna sifatnya mudah dilaspada roda turbin.

Dalam pembuatan sudu turbinperhatikan susunan sudu agar bisamenampung debit air serta tekanansemburan yang mengalir semaksimalmungkin sehingga turbin berputar secepatmungkin.

1) Bahan-bahan yang digunakanBahan yang digunakan untuk

pembuatan turbin air ini antara lainadalah sebagai berikut:

a) Roda sepeda ukuran diameter 20.

b) Besi plat 1.8 mm2) Alat-alat yang digunakan

Adapun alat yang digunakan untukpembuatan turbin air ini antara lainadalah sebagai berikut:

a) Las listrikb) Martilc) Gergaji besi

3) Langkah-langkah pembuatan turbinair.Pembuatan turbin air ini ada

beberapa tahapan pengerjaan yaitusesuai bentuk dari desain. Pertamamencari roda sepeda berukuran diameter20. Selanjutnya mencari sendok besi laluditempelkan di bagian tepi roda denganmenggunakan mesin las listrik.

Gambar 1. Turbin Pelton

c. Pembuatan bak airPembuatan bak air berfungsi untuk

sirkulasi ari yang disemburkanmenggunakan pompa air untuk memutarkanturbin. Bahan pembuatan bak air iniberaneka jenis, disini penulis ingin membuatbak air menggunakan plat besi karna bersifattahan akan lama.

1) Bahan-bahan yang digunakanBahan yang digunakan untuk

pembuatan bak air ini antara lain sebagaiberikut:

a) Plat besi berukuran 1m persegib) Elektroda las

2) Alat yang digunakanAlat yang digunakan untuk

pembuatan bak air ini antara lain sebagaiberikut:

a) Meter tanganb) Mesin Lasc) Penggores besid) Gergaji besie) Penggaris siku

Jurnal Ilmiah Mahasiswa Volume 1, No 1, Des, 2012 hlmn 76-82

79

3) Langkah-langkah pembuatan bak airPembuatan bak air ini ada beberapa

tahapan pengerjaan yaitu sesuai bentukdesain. Pertama mengukur plat,selanjutnya memotong, lalumenggabungkan plat-plat menjadi kotakpersegi dengan 5 sisi. Ukuran bak 1meter persegi. Dengan ukuran 1 meterpersegi ini supaya sirkulasi ari tidakkeluar, jika ukuran bak terlalu kecilmaka air yang disemburkan akan cepatkeluar.

2. PengujianSebelum langkah pengujian dilakasanakan,

maka terlebih dahulu dilakukan langkahpemeriksaan untuk tiap tahap yang telah dilalui.Jika salah satu tahapan ada kesalahan, Makadilakukan perbaikan pada langkah sebelumnya.Setelah semua langkah datas terlaksanakandengan baik, maka langkah selanjutnya adalahpengujian.

a. Perlengkapan penggujianDalam pengujian ini penulis

menggunakan peralatan-peralatan diantaranya adalah sebagai berikut :

1) Multimeter2) Tachometer3) Tang4) Tespen5) Mesin robin6) Penggaris dan jangkar

b. Metode pengambilan DataSebelum tahap pengujian penulis

melakukan komunikasi dengan dosenpembimbing supaya dalam pengujian initidak terjadi kesalahan dalam pengujian.Adapun penulis melakukan pengujian alatini lokasi nya di Laboratorium ListrikDasar. Setelah melakukan komunikasimaka penulis menyediakan peralatan yangakan digunakan dalam pengujian alattersebut. Sistem alat ini menggalamimasalah dan banyak perubahan dalambidang pengoprasian dan bentuk turbinserta banyak nya sudu-sudu yang terpasangpada alat tersebut. Adapun tahap-tahapdalam pengujian ini adalah :

1) Menggisi bak air terlebih dahulu.2) Uji coba generator 1 Kw yang

dilakukan diluar yaitu di toko

generator dengan hasil yang bagusmenggunakan penggerak motor tigafhasa.

3) Setelah pengujian generator makagenarator tersebut diletakan keposisialat yang sudah disediakan

4) Awal uji coba alat ini dilakukandengan metode submersible pumpkemudian submersible pump inidihubungkan ke sumber listrik dariPLN kemudian penulis melakukanpengujian ulang alat dengan mesinrobin.

5) Setelah submersible pump tersuplaymaka secara otomatis pompa tersebutmenyemburkan air ke sudusudupada turbin kemudian memutarkanpulley penggerak.

6) Setelah pully penggerak berputarmaka penulis mencatat berapakelajuan putaran pada pully tersebutdengan menggunakan Tachometerdalam satuan ( rpm/m )

7) Setelah selesai melakukanpenggukuran pada pulley penggerakmaka penulis menkopelkan pulleypenggerak dengan pulley yangdigerakan yaitu generator denganmemasang tali karet atau bealting.

8) Setelah dikopelkan kegeneratorselanjutnya penulis menggukur rpmpada pulley penggerak dan pulleyyang di gerakan

9) Setelah selesai penulis mencatat hasilout put pada generator tersebut.

c. Hasil PengujianDari pengujian yang telah dilakukan

didapat hasil yang sangat tidak diinginkandari yang telah direncanakan. Berikut hasilyang didapat :

Table 1. Hasil PengujianNo.

RpmN1

RpmN2

Tegangan(Volt)

1 45 190 6.32 55 197 6.53 68 253 7.34 63 242 7.15 80 280 8.5

d. Perbandingan PulleyPerbandingan pulley dalam alat ini

sangat penting karena bisa menentukanperbandingan putaran. Dalam menentukan

Jurnal Ilmiah Mahasiswa Volume 1, No 1, Des, 2012 hlmn 76-82

80

perbandingan pulley maka mengguanakanpersamaan :

=

(4.1)Dimana :

D1: Pulley yang digerakanD2: Pulley penggerakn1 : putaran pada generator (rpm)n2 : putaran pada turbin generator (rpm)diketahui :D1 = 52.5 cmD2 = 13 cmn1 = 1500 rpmn2 =..?maka

=52.5 = 1500.1352.5 = 19500

== 371,42 rpm

gdidapat adalah :

(4.2)

= 4,03Pembuktiannya adalah nilai dari =371,42 rpm

=13 =

= 1499 rpmDari hasil analisa diatas maka putaran nameplat pada Motor sesuai dengan analisa yaitu1500 rpme. Menentukan sudu-sudu turbin

Untuk menentukan jumlah sudu padaturbin air didapat dari persamaan

...(4.3)

Dimana :N = jumlah suduDt = diameter turbint = jarak antar sudu (m)N =

N = 8 buahDalam Perencanaan Pulley ini maka kita

harus tahu berapa rpm yang kita inginkan:Misalkan Nt = 1500 rpmMaka :

==

=== 4Jadi penulis dapat menyimpulkan bahwa

Perbandingan Pulley adalah 4:2Dalam Perencanaan Pulley ini maka kita

harus tahu berapa rpm yang kita inginkan:Misalkan Nt = 750 rpmMaka :

==

== 8

Jadi penulis dapat menyimpulkan bahwaPerbandingan Pulley adalah 8:2Perencanaan kecepatan denganPerbandingan Pulley dimisalkan 4:2

Ns = 3000 rpmDt = 4 cmDm= 2 cmNt ..?

Maka :=

Jurnal Ilmiah Mahasiswa Volume 1, No 1, Des, 2012 hlmn 76-82

81

=

Perencanaan kecepatan denganPerbandingan Pulley dimisalkan 8:2

Ns = 3000 rpmDt = 8 cmDm= 2 cmNt ..?

Maka :==

Pembuktian Jika Rpm 1500 apakahtegangan pada motor perbanding dua dengantegangan sesungguhnya :

= 3000 rpm= 1500 rpm= 220 V= .?

Maka :===

Jadi Penulis ambil kesimpulan bahwadengan perbandingan pulley 4:2 putaran dantegangan dari motor sesuai denganperbandingan dan name platPembuktian Jika Rpm 750 apakah teganganpada motor perbanding dua dengan tegangansesungguhnya :

Diketahui := 3000 rpm= 750 rpm= 220 V= .?

Maka :==

=

Jadi Penulis ambil kesimpulan bahwadengan perbandingan pulley 8:2 putaran dantegangan dari motor sesuai denganperbandingan dan name plat

E. KESIMPULAN DAN SARAN1. Kesimpulan

Berdasarkan dari data yang diperolehdalam pengujian maka penulis dapatmenyimpulkan bahwa :a. Tugas Akhir yang kami buat ini

penggunaan turbin dan perbandinganpulleynya tidak sesuai dengan analisamenggunakan Motor

b. Harus menggetahui bentuk turbin danberapa yang harus dipergunakan dalampeletakan sudu-sudu tersebut karenabanyak atau sedikit sudu-sudu tersebutmempenggaruhi dalam kecepatanputaran.

c. pada Tugas Akhir ini belum bisadikatakan sebagai pembangkit listrikcadangan, karna hasil yang diharapkantidak tercapai penuh.

d. Hasil dari tugas Akhir ini hanyamendapat RPM 280 dan tegangan yangdidapat 6.3-8.5 volt/Ac dari Output padagenerator.

e. Hasil yang diharapkan pada Tugas Akhirini yaitur dengan RPM 1500 dan teangandihasilkan 220 Volt/Ac.

2. SaranDalam hal ini penulis memberikan saran.

Diharapkan kepada mahasiswa untukkedepannya supaya bisa melanjutkan TugasAkhir ini, supaya mendapat hasil yang lebihsempurna, dan bisa diaplikasikan denganOutPut yang diinginkan. Dalam pembuatantugas akhir penulis mengharapkan kepadamahsiswa yang akan melaksanakan tugas

Jurnal Ilmiah Mahasiswa Volume 1, No 1, Des, 2012 hlmn 76-82

82

akhir harus saling tolong menolong dalampembuatan alat supaya tidak ada terjadisalah paham dan tidak selasai dalampembuatan tugas akhir ini. Dalam pengujiandata penulis mengharapkan kepadamahasiwa yang ingin melakukan pengujiandata sebaiknya harus didampingi dengandosen pembimbing supaya tidak terjadikesalahan dalam pengambilan data.Sehiingga ketika waktu siding Tugas Akhirdata yang diberikan sesuai dengan data padadosen pembimbing.

F. DAFTAR PUSTAKAArismunandar, Wiranto, Penggerak Mula

Turbin, Institut Teknologi Bandung,Bandung, 1982.

Edie sudianto sihombing, pengujian sudulengkung prototipe turbin air terampungpada aliran sungai. USU 2009

Harry Sosrohadisewojo, Kumpulan Kuliah,Penggunaan Motor Listrik.

syafrima,pembuatan prototipe turbin air untukpengujian laboratarium fluida teknik mesinpoliteknik bengkalis .2010

http://www.google/sistempembangkitlistrik.(tgl 24-januari-2012. 11.00 wib), mata kuliah tekniktenaga listrik.

http://www.youtube.com/Selfrunningfreeenergymachine.(tgl -20-november-2011. 02.00wib).