BAB III METODOLOGI PENELITIAN (19)

BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Pendekatan Desain Fungsional
Prototype PLTMH pada penelitian ini memiliki fungsi untuk mengubah
energi kinetik dan potensial air menjadi energi mekanik putaran kincir yang
kemudian akan memutar generator untuk menghasilkan energi listrik. Untuk
mengkonversi energi tersebut menjadi energi listrik, prototype PLTMH terdiri
dari dua bagian peralatan yang penting yaitu pompa dan kincir air. Energi kinetik
dan energi potensial diperoleh dari pompa yang mana pompa tersebut terletak
dibagian atas kincir, pompa menghisap air dari bak utama kemudian akan
mentransportasikannya ke kincir dibagian bawah. Air yang ditransportasi akan
jatuh kebawah dan menabrak sudu kincir. Rangkaian pompa yang digunakan
terdiri dari dua rangkaian yaitu rangkaian seri dan parelel yang memiliki fungsi
yang berbeda, pompa yang dirangkaian secara seri berfungsi untuk meningkatkan
kecepatan aliran pompa yang keluar menuju kincir, sedangkan rangkaian pompa
secara parallel berfungsi untuk meningkatkan laju alir aliran (debit) yang masuk
ke kincir.
Air yang masuk dan menabrak sudu kincir akan memutar poros kincir untuk
menghasilkan energi mekanik. Poros kincir yang berputar telah terhubung dengan
pully generator, dimana pulley yang digunakan berfungsi untuk mempercepat
putaran sehingga rotor generator dapat berputar untuk menghasilkan energi listrik.

Air yang telah dimanfaatkan akan diumpankan kembali kedalam bak utama
menggunakan pompa.
3.2 Pendekatan Desain Struktural
Secara umum rancangan ini dibagi atas 4 bagian yaitu tangki, pompa, nozzle
air, dan kincir. Tangki berukuran 40 x 60 cm dipasang dibagian atas sehingga
mendapatkan energi jatuh air dan mudah mentrasnportasikannya menuju kincir.
Pompa yang digunakan terdiri dari dua pompa dengan jenis pompa sentrifugal
yang memiliki kapasitas air 29 Liter/Menit, tinggi aliran maksimum 27 m, daya

1

2

hisap 9 meter, ukuran pipa hisap 1 in, ukuran pipa dorong 1 in, dan temperatur
maksimum 450C.
Kincir air pada protptype PLTMH yang menghasilkan energi putaran
mekanik dipasang secara vertikal yang terdiri dari dua tipe bentuk sudu, satu
kincir sudu berbentuk mangkok dan satu kincir sudu berbentuk plat datar. Kedua
kincir tersebut memeliki diameter yang sama yaitu 16 in dan memeliki massa
yang sama yaitu 3,5 kg. Kincir air sudu mangkok yang digunakan merupakan

sudu yang terbuat dari sendok sup stainless stell dengan jumlah sudu sebanyak 12
sudu dengan diameter mangkok sebesar 7 cm. Kincir air sudu plat datar yang
digunakan merupakan plat besi dengan jumlah sudu sebanyak 18 sudu dengan
panjang 7 cm, lebar 4 cm dengan tebal 0,3 mm.
Untuk mengubah energi mekanik putaran kincir menjadi energi listrik
dibutuhkan generator. Generator yang digunakan yaitu generator 12 Volt tipe
generator DC (Direct Current) dengan inverter 220 Volt.
1.3 Waktu dan Tempat Penelitian
Waktu pembuatan prototype dilakukan pada bulan Maret 2017 sampai
April 2017. Sedangkan waktu penelitian dilakukan selama 3 bulan dari bulan
April sampai Juni 2017 di Laboratorium Program Studi Teknik Energi Politeknik
Negeri Sriwijaya Palembang.
1.3.1

Bahan dan Alat

 Bahan yang digunakan
Air

50 L

 Alat yang digunakan
a

Casing Turbin

: 2 Buah

b

Pompa Sentrifugal

: 3 Buah

c

Tangki Penampung Air

: 1 Buah

d

Rotameter

: 1 Buah

e

Flowmeter

: 1 Buah

f

Nozzel

: 6 Buah

g

Pressure gauge

: Buah

3

h

Pengukur rpm digital

: 2 Buah

i

Pengukur tegangan (volt)

: 1 Buah

j

Pengukur Arus Listrik (Ampere) : 1 Buah

k

Pipa PVC ½ inch

: 10 Meter

l

Elbow ½ inch

: 18 Buah

m Tee ½ inch

: 2 Buah

n

Ball Valve ½ inch

: 4 Buah

o

Generator 12 vac

: 2 Buah

p

Inverter 500 watt

: 1 Buah

1.4 Perlakuan Percobaan
Dalam penelitian rancang bangun alat prototype Pembangkit Listrik
Tenaga Mikrohidro terdapat beberapa variable yang diambil antara lain variable
tetap dan variabel tak tetap. Variabel tetap berupa laju alir air dan bentun sudu

kincir plat datar. Sedangkan variabel tak tetap yang diambil yaitu, jumlah bukaan
nozzle.
1.5 Prosedur Percobaan
1.5.1

Pembuatan alat prototype Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

A. Tahap persiapan
a) Menyiapkan bahan – bahan untuk membuat prototype PLTMH
b) Membuat rangka dan tempat dudukan keseluruhan alat PLTMH serta
panel untuk pembacaan variable pengukuran
c) Memasang roda pada rangka PLTMH agar mudah dipindahkan
B. Tahap Pembuatan Kincir
a) Mempersiapkan dua buah vleg motor bekas yang akan digunakan sebagai
roda kincir
b) Mempersiapkan sudu-sudu kincir yakni 12 sendok sup stainless steel
untuk sudu kincir mangkok dan 18 plat besi untuk sudu kincir plat rata
c) Memasang sudu-sudu tersebut sesuai dengan jenis kincir yang digunakan

4

C. Tahap Pemasangan Instalasi prototype PLTMH
a) Mempersiapkan bahan – bahan yang digunakan untuk merangkai alat
b) Mempersiapkan tangki air yang terletak dibagian atas dudukan alat
c) Memasang instalasi pemipaan yang duhubungkan dengan pompa serta
nozzel pada prototype PLTMH
d) Memasang panel instrument untuk pembacaan pengukuran energi listrik
yang dihasilkan.
D. Tahap Kalibrasi Intrument Tachometer
a) Menghubungkan stop kontak prototype ke aliran listrik untuk
menghidupkan layar digital tachometer
b) Memberikan tanda pada salah satu sudu kincir tepat pada indicator
pembacaan tachometer
c) Menyiapkan stopwatch untuk mengukur waktu
d) Memutar kincir selama 1-2 menit. Perhatikan tanda pada salah satu sudu
kincir
e) Mengamati dan menghitung jumlah putaran kincir secara manual selama
1-2 menit
f)

Membandingkan jumlah putaran manual terhadap hasil pembacaan
display tachometer

g) Menghitung % eror pembacaan dari selisih jumlah putaran manual
terhadap hasil pembacaan display
h) Bila % eror pembacaan terlalu besar maka mereset ulang instrumt
tachometer dengan menekan tombol reset. Tunggu sampai peresetan
ulang selesai
i)

Mengulangi langkah d sampai h hingga % eror pembacaan didapat tidak
terlalu besar

1.5.2

Prosedur percobaan prototype PLTMH

a) Mempersiapkan prototype PLTMH.

5

b) Menghubungkan stop kontak prototype ke aliran listrik
c) Memutar switch ON/OFF untuk menghidupkan prototype tersebut
d) Menekan tombol pompa 1,2, dan 3 untuk menghidupkannya
e) Membuka dan mengatur valve sesusai keperluan percobaan
f)

Membuka dan mengkombinasikan penggunaan valve nozzle sesuai
keperluan percobaan

g) Mengamati dan mencatat tekanan discharge dan suction pompa pada
pressure gauge yang terpasang
h) Mengamati dan mencatat laju alir debit yang dihasilkan pada rotameter
i)

Mengamati dan mencatat putaran masing-masing kincir pada tachometer
pengukur

j)

Mengamati dan mencatat tegangan dan arus listrik yang dihasilkan pada
box panel instrument

k) Memasang lampu pada holder
l)

Proses ini dilakukan berulang ulang pada viap variable yang dibutuhkan
yang diukur selama 10 menit

m) Setelah pengukuran percobaan dari berbagai variable selesai, mematikan
pompa dengan menekan tombol pompa, kemudian memutar switch ON/
OFF untuk mengakhiri operasi dan mencabut stop kontak untuk memutus
aliran listrik .
n) Melakukan analisa dari data percobaan yang telah dilakukan
PENGAMBILAN DATA DAN PENGAMATAN
Adapun data pengamatan yang diambil selama penelitian dapat dilihat pada
tabel dibawah ini :
Tabel 2. Data Pengamatan Penilitian
Penggunaan
valve nozel

1
2
3

Waktu
(menit)

Tegangan
(Volt)

Arus
(Ampere)

Daya yang dihasilkan
(Watt)

6

1 dan 2
1 dan 3
2 dan 3
1,2 dan 3

7

JADWAL PENELITIAN
Untuk lebih jelas mengenai jadwal penelitian dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
Tabel 3. Jadwal Penelitian Prototype PLTMH
Kegiatan
Penyusunan
proposal
Seminar proposal
Perbaikan
proposal
Pelaksanaan
Pembuatan Alat
Operasi Alat dan
Pengambilan
Data
Penyusunan
Laporan dan
Analisa data
Ujian laporan
Akhir
Revisi Laporan
Akhir

Februari 2018
1 2 3 4

1

Maret 2018
2 3 4

April 2018
1 2 3 4

1

Mei 2018
2 3 4

1

Juni 2018
2 3 4

1

Juli 2018
2 3 4

Agustus 2018
1 2 3 4

8
PERKIRAAN BIAYA
Adapun perkiraan biaya dalam merancang prototype PLTMH dapat dilihat pada tabel
dibawah ini.

1.

Tabel 4. Perkiraan Biaya
Harga
Item
Jumlah Rp.
(Rp)/pcs
Vleg Bekas
400.000
1
400.000

2.

Poros Kincir

700.000

2

1.400.000

3.

Generator 12 V

450.000

2

900.000

4.

Inverter 900 Watt

1.350.000

1

1.350.000

5.

Tachometer

1.400.000

2

2.800.000

6.

Voltmeter

100.000

1

100.000

7.

Amperemeter

50.000

1

50.000

8.

350.000

1

350.000

85.000

1

85.000

450.000

3

1.350.000

11.

Rangka Alat Portable
Roda Rangka Alat
Portable
Pompa Air 220 V ; 9
m
Nozel

60.000

6

360.000

12.

Bearing

50.000

4

200.000

13.

Kopling
Kabel Listrik 2 x 2,5
m
Sendok
Stainless
Steel (Sudu Turbin
Pelton)
Plat Stainless Steel 1
x 2 m (3 mm) (Sudu
Turbin Plat)
Tangki Air
Besi Siku 40mm x
40mm x 5 mm (6m)

150.000

2

300.000

200.000

1

200.000

30.000

30

900.000

250.000

1

250.000

150.000

1

150.000

150.000

3

450.000

19.

Pipa PVC 10 m

100.000

1

100.000

20.

Lain-lain

No.

9.
10.

14.
15.

16.
17.
18.

Total

305.000
12.000.000