03 initial survey and data collection -id v04

Survey awal dan pengumpulan data

Beda tinggi (head) dan Debit air (flow) adalah faktor utama yang di butuhkan dalam menghitung daya potensi

•  Head dan debit air di butuhkan bersamaan dalam menentukan potensi daya yang di keluarkan (power output) pada suatu lokasi.

•  Semakin tinggi head maka semakin baik, karena debit air yang dibutuhkan akan menjadi lebih kecil dalam membangkitkan sejumlah daya dan peralatan yang di gunakan pun akan semakin murah.

Pengukuran Potensi Daya

Dimana: Pel = output daya listrik dalam Watts ρ = berat jenis air (1000 kg/m3) g = gaya gravitasi (9.81 m/detik2) Q = debit dalam m3/dtk Hn = head bersih dalam m (gunakan 95% dari head kotor Hg) η = efisiensi keseluruhan (gunakan 55%)

Pel = ρ * g * Q * Hn * η

Pendekatan: Pel≅ 5 * Q * H

Agenda

Form A untuk pengumpulan data awal lokasi Pengukuran head di lapangan Pengukuran debit air di lapangan

Dua lembar formulir yang telah di kembangkan oleh TSU untuk pengumpulan data pada saat penilaian (assessment) awal dari suatu lokasi

Agenda

Form A untuk pengumpulan data awal lokasi Pengukuran head di lapangan Pengukuran debit air di lapangan

Pengukuran Head

Gambaran Umum Metode Pengukuran •  Selang air Sederhana •  Selang air timbang •  Selang air dengan manometer (pressure gauge) •  Spirit level / cara tukang kayu dengan waterpass •  Clinometer •  Altimeter / GPS •  Metode Professional

Tekanan air pada turbin di suatu pembangkit listrik tenaga air dinyatakan sebagai head •  Head adalah jarak

vertikal antara level air di bak penenang (forebay) dengan sumbu axis turbin

•  Head dinyatakan dgn jarak vertikal (m,cm) atau tekanan (bar, kg/cm2).

•  Head yang diukur tersebut merupakan head kotor (gross head), setelah di kurangi dengan faktor gesekan dan faktor kehilangan (losses) lainya ketika air mengalir maka akan menjadi head bersih (head net).

Pengukuran Head

Gambaran Umum Metode Pengukuran •  Selang air Sederhana •  Selang air timbang •  Selang air dengan manometer (pressure gauge) •  Spirit level / cara tukang kayu dengan waterpass •  Clinometer •  Altimeter / GPS •  Metode Professional

Pada tahap indentifikasi, pengukuran head dapat di lakukan dengan cara yang sederhana •  Cara yang paling akurat dalam menentukan gross head

adalah dengan survey profesional di lokasi. •  Namun waktu dan biaya menjadi kendala, tetapi dalam

mendapatkan data yang cukup walaupun tidak begitu akurat pada saat penilaian awal, memungkinkan sejumlah metode yang tepat tapi murah.

Perbedaan karakter sejumlah metode yang mungkin terjadi Metode Akurasi Kebutuhan waktu Kebutuhan

biaya Mobilitas alat

Selang sederhana - +/- Rp. 100 rb +/-

Selang timbang + + Rp.100 rb +/-

Selang dgn pressure gauge

+/- + Rp. 300 rb -

Spirit level + -- Rp. 200 rb +

Clinometer ++ +/- Rp. 1.5 jt ++

Altimeter +/- +/- Rp. 1 jt ++

GPS - + Rp. 3 jt ++

Metode Professional 1) ++ +/- Rp. 500 rb - 1jt / hr (sewa)

-

1)  Memerlukan operator profesional Metode yang disarankan untuk penilaian awal lokasi Metode yang disarankan untuk penilaian awal lokasi

Pengukuran Head

Gambaran Umum Metode Pengukuran •  Selang air sederhana •  Selang air timbang •  Selang air dengan manometer (pressure gauge) •  Spirit level / cara tukang kayu dengan waterpass •  Clinometer •  Altimeter / GPS •  Metode professional

Metode selang air sederhana Asisten

Surveyor

Metode selang sederhana

Latar Belakang Metode selang sederhana ini digunakan untuk pengukuran di sepanjang penurunan sungai. Pengukuran dimulai dari intake sampai dengan di mana turbin akan ditempatkan.

Kebutuhan –  Selang air plastik 1/2 “, panjang 10-20 m. –  Corong air –  Meteran –  Asisten

Cara kerja metode selang sederhana

Langkah kerja 1. Bentangkan selang air kearah hilir sungai mulai dari titik

intake yang sudah di tentukan. 2. Seorang asisten memegang ujung sebelah atas yang

sudah dipasang corong air dan tenggelamkan kedalam air sungai dan usahakan sedekat mungkin dengan permukaan air.

3. Angkat perlahan-lahan ujung bawah selang sampai air dalam selang berhenti keluar.

Langkah kerja lanjutan

4. Ukur jarak vertikal antara ujung selang tersebut dengan permukaan air sungai.   Ini merupakan gross head untuk bagian sungai

tersebut. 5. Pengkuran selanjutnya, tempatkan ujung selang yang

sudah di pasang corong di permukaan air sungai pada titik yang telah di ukur jarak vertikal pada pengukuran sebelumnya dan ulangi langkah yang sama.

Langkah kerja lanjutan

6. Lanjutkan pengukuran dengan langkah yang sama sampai pada titik dimana turbin akan ditempatkan.   Jumlah jarak vertikal dari pengukuran tersebut

merupakan perkiraan kasar dari gross head lokasi tersebut.

Catatan: Karena kekuatan air yang mengalir di ujung hulu selang pada saat pengukuran biasanya terlalu besar, maka dianjurkan untuk mengurangi 2-5 cm pada setiap tahap pengukuran supaya mendapatkan hasil yang konservatif.

Karena peralatan yg di gunakan cukup murah maka hasil yang didapatkan hanya perkiraan Keuntungan •  Murah dan mudah

mendapatkan alatnya •  Mudah untuk di lakukan

Kerugian •  Memerlukan waktu yg

cukup lama •  Kadang kondisi sungai

sulit untuk di jangkau •  Hasil yg di dapat tidak

begitu akurat •  Sulit dilakukan pada

sungai yg kemiringan rendah atau air terjun

Pengukuran Head


Selang plastik yang berisi air

•  Metode ini sebaiknya digunakan hanya jika peralatan levelling lainnya yang dijelaskan disini tidak tersedia; meskipun cukup akurat, metode selang cukup memakan waktu untuk studi dan disain PLTMH.

•  Namun demikian merupakan metode yang baik sekali untuk digunakan oleh orang pedesaan ketika menggali saluran kecil untuk PLTMH.


animated


Kebutuhan –  Selang air plastik transparen 1/4“, panjang 10-20 m. –  Mistar ukur –  Asisten


Langkah kerja 1. Pengukuran dimulai diatas elevasi

perkiraan permukaan air pada posisi forebay yang telah ditentukan.

2. Pengukuran kedua dan selanjutnya dengan melanjutkan pada titik yang lebih rendah dari pengukuran sebelumnya

3. Lanjutkan pengukuran sampai di lokasi turbin akan di tempatkan. Jumlah kan seluruh hasil pengukuran untuk mendapatkan total head kotor

1.

2.

3.

Dengan selang air timbang yang murah ini biasanya di dapat hasil yang baik. Keuntungan: •  Alat murah •  Hasil akurat •  Resiko rendah untuk

kesalahan pembacaan

Kerugian: •  Waktu yang di butuhkan

dalam pengukuran cukup lama

Pengukuran Head


Selang air dengan pressure gauge

Pengujian ulang alat ukur Pengukuran di lapangan

Penggunaan selang air dengan manometer (pressure gauge) Latar belakang

Setiap meter vertikal dibawah permukaan air bebas, maka tekanan air akan bertambah secara linier (dimensi: kPa, psi, bar atau kg/cm2), sehingga jarak elevasi “h” antara permukaan air bebas dengan pressure gauge dinyatakan sebagai tekanan “p”

Penggunaan selang air dengan manometer (pressure gauge) Kebutuhan 1.  Selang air 1/2 “ panjang10–20 m

(Di anjurkan menggunakan selang transparan karena jika terjadi gelembung udara bisa langsung teridentifikasi)

2. Pressure gauge yang siap untuk di sambung pada selang (Ukuran yang tepat dan sudah di kalibrasi dgn baik)

3. Asisten

Penggunaan selang air dengan manometer (pressure gauge) Langkah kerja mengkalibrasi pressure gauge untuk meter

pembacaan langsung sebelum digunakan dilapangan 1.  Isi selang dengan air. Selang air harus terbebas dari

gelembung udara. 2. Lakukan pengukuran di sebuah tangga, ukur secara pasti

jarak vertikal antara level air di ujung bebas selang ke ujung selang yang sudah di pasang pressure gauge menggunakan meteran biasa.

3. Lakukan beberapa kali pembacaan. Sebaiknya dilakukan secara bertahap, 1 atau 2 m setiap tahapanya.

4. Catat setiap pengukuran dan bacaan, atau tandai pada alat ukur jika memungkinkan.

Penggunaan selang air dengan manometer (pressure gauge) Langkah kerja pengukuran di lapangan 1.  Isi selang dengan air. Selang air harus terbebas dari

gelembung udara. 2. Lakukan pengukuran mulai dari lokasi forebay yang di

usulkan, atau jika jaraknya memungkinkan mulai dari posisi intake melalui jalur yang paling dekat menuju lokasi rumah pembangkit yang di usulkan.

Penggunaan selang air dengan manometer (pressure gauge) 3. Lakukan pembacaan pada alat ukur dan konversikan

ke dalam meter. Setelah selesai, 4. Pindah pengukuran ke arah hilir, posisi ujung selang

bebas sekarang berada pada posisi ujung selang dengan pressure gauge pada saat awal pengukuran.

5. Lanjutkan pindah pengukuran ke arah hilir sampai pengukuran terakhir di posisi turbin akan di tempatkan.

Jumlahkan jarak vertikal dari semua pengukuran tersebut untuk mendapatkan total gross head di lokasi yang diusulkan untuk PLTMH ini.

Alat ukur yang cukup murah ini sebanding dengan hasilnya yang cukup baik. Keuntungan: •  Relatif murah dan

tersedia / mudah didapatkan

•  Dengan beberapa kali pengalaman, maka pengukuran akan relative lebih cepat.

Kerugian: •  Sulit untuk memanuver

selang didalam area yang lebat dengan tumbuhan.

•  Peralatan yang relatif besar dan berat.

•  Hasil yang di dapatkan dengan tingkat keakurasian yang sedang dan sulit untuk menguji kalibrasi pressure gauge.

Pengukuran Head


Spirit atau Cara timbang tukang kayu (‘stepping’)

Spirit atau Cara timbang tukang kayu (‘stepping’) •  Metode ini disebut juga ‘stepping’ dan paling akurat

untuk tanah curam dan bergelombang. Tidak ada perhitungan tambahan yang diperlukan untuk mendapatkan perbedaan ketinggian.

•  Titik di tanah di bawah ujung bebas dari batang lurus, paling bagus diletakkan dengan bandul atau menggunakan batang ukur sebagai tali bandul.

•  Akurasi : 15 - 30 cm atau kurang untuk jarak sejauh 100 m

Sebaiknya metode ini di gunakan untuk pengukuran head rendah. Keuntungan •  Murah dan alat yang

sangat mudah didapatkan.

•  Pengukuran yang sangat akurat jika dilakukan dengan hati-hati.

Kerugian •  Membutuhkan waktu

yang cukup lama

Direkomendasikan hanya untuk lokasi dengan head rendah , dimana keakurasian sangat dibutuhkan tetapi jarak yang relatif pendek.

Pengukuran Head


Clinometer – petunjuk penggunaan

horizontal leveling angular leveling

Clinometer

Clinometer merupakan alat yang sangat efisien dan sering untuk digunakan Keuntungan: •  Pengukuran di

mungkinkan sangat akurat

•  Metode yang relatif cepat •  Alat yang sangat ringan •  Dapat digunakan pada

lokasi lain yang memerlukan teknik pengukuran ketinggian

Kerugian: •  Harga alat bisa lebih dari

Rp. 1 juta •  Butuh pemakaian yang

rutin untuk mendapatkan hasil yang akurat dan pengukuran yang cepat

•  Kesalahan pembacaan tidak mudah di deteksi

Pengukuran Head


Altimeter / GPS Keuntungan •  Ringan dan mudah untuk

di bawa •  Baik utk perkiraan awal /

indikasi pengukuran dapat dilakukan dengan cepat

Kerugian •  Untuk mencapai hasil

yang cukup akurat, harus mengikuti prosedur yang cukup rumit

•  Idealnya menggunakan dua alat

  Tidak disarankan, jika tidak mengikuti prosedur dengan benar maka kemungkinan kesalahannya mencapai +/- 20%

Pengukuran Head


Hypsometer

•  Memungkinkan pengukuran langsung untuk jarak - sudut, dan perhitungan jarak horizontal dan vertikal

•  Merupakan alat yang cepat dan akurat tetapi harganya cukup mahal, lebih dari Rp. 5 Juta.

Theodolit atau Total Station •  Merupakan cara yang

paling akurat, tetapi alat yang sangat mahal dan pengoperasiannya memerlukan operator yang profesional

Pengukuran Debit Air

Gambaran Umum Metode Pengukuran •  Metode bucket / ember •  Metode benda apung •  Metode professional

– Bendung ukur – Current meter – Larutan garam / Salt dilution

Pengukuran Debit Air: Pertimbangan Umum •  Suatu sungai akan sangat bervariasi alirannya di

sepanjang tahun, pengukuran seharusnya dilakukan pada saat aliran terendah (musim kemarau). Rata-rata aliran terendah digunakan sebagai dasar dalam perencanaa PLTMH.

•  Atas dasar pertimbangan keselamatan pada saat pengukuran dimana harus masuk kedalam sungai, tidak di sarankan pada aliran yang sangat deras dan bagian sungai yang dalam.

Perbedaan sejumlah metode yang mungkin terjadi

Metode Akurasi Kebutuhan waktu

Perkiraan biaya*)

Mobilitas Keterbatasan

Ember / Drum + - Rp.50.000 +/- Hanya untuk sungai kecil

Benda Apung +/- +/- - ++ aliran sungai baik dan dasar

yg mulus Bendung ukur + -- Rp. 200 rb - loksi bendung

Current meter + + Mulai Rp. 8 jt ++ aliran sungai baik dan dasar

yg mulus

Salt dilution ++ ++ Mulai Rp. 4 jt +

*) dengan anggapan meteran selalu tersedia. Metode yang di rekomendasikan untuk penilaian awal lokasi. Metode yang di rekomendasikan untuk penilaian awal lokasi.

Metode Bucket / ember hanya sesuai untuk anak sungai Latar belakang

Metode ini cocok untuk mengukur debit kecil sampai debit sangat kecil (Q < 50 l/s) sesuai untuk instalasi pico hidropower atau head yang tinggi.

Kebutuhan -- Bucket / Ember (utk sungai sangat kecil < 5 l/s), atau -- Drum (utk sungai <50 l/s)

-- Stopwatch -- Meterial utk membuat bendung dan saluran sementara

Metode Bucket / Ember Langkah kerja Sebelum kunjungan lapangan:

Mengkalibrasi bucket / ember sangatlah penting, cara paling mudah adalah dengan menggunakan skala (1 l air = 1 kg) atau dengan alat ukur volume dapur biasa.

1. Debit penuh sungai (Q) diarahkan ke dalam bucket atau ember dengan volume V [liter] yang diketahui dan waktu t [detik] untuk pengisian terhadap waktu.

2. Drum minyak 200 liter dapat juga digunakan untuk debit yang lebih besar (Q < 50 l/dtk) tetapi persiapan (misalnya bendung dan bak) untuk mengarahkan debit ke dalam drum akan memakan waktu.

Metode bucket / Ember

Contoh Sebuah drum dengan volume 200 liter terisi penuh dalam waktu 8 detik, berarti debit sungai tersebut adalah 25 liter / detik (l/s)

Catatan jika drum tersebut pernah di gunakan, maka harus dibersihkan terlebih dahulu untuk mencegah pencemaran sungai.

Metode Bucket / Ember

Keuntungan •  Teknis pelaksanaannya

cukup mudah •  Alat-alat yang

diperlukan cukup sederhana

•  Hasil yang sangat akurat

Kerugian •  Memerlukan waktu yang

lama untuk membuat bendung ukurnya

•  Hanya untuk sungai yang relatif kecil

Metode Benda Apung

Latar Belakang Metode ini adalah metode tidak langsung dalam pegukuran debit air, karena hanya kecepatan aliran yang di ukur, yaitu dengan mengukur waktu yang dibutuhkan benda apung untuk melewati jarak yang telah di tentukan pada suatu aliran sungai.

Kebutuhan –  Meteran dan atau mistar ukur –  Stopwatch –  Benda Apung (Contoh: Botol plastik diisi air setengah

penuh dan kondisi tertutup) –  Asisten

Langkah Kerja Metode Benda Apung

Langkah Kerja 1. Pilih bagian sungai yang relatif

lurus dan penampangnya seragam, dan tentukan panjangnya.

2. Ukur luas penampang bagian sungai tersebut dengan membagi dalam beberapa segmen, minimal 3 segmen. Kemudian hitung luas dari masing- masing segmen tersebut, dan hitung luas penampang secara keseluruhan.

Langkah kerja metode benda apung

3.  Jatuhkan benda apung tersebut beberapa meter sebelum garis start yang telah ditentukan.

4.  Ukur waktu yang perlukan benda apung tersebut untuk melewati jarak yang telah ditentukan.

5.  Hitung kecepatannya:


6. Kecepatan benda apung tersebut merupakan kecepatan dari aliran permukaan, nilai perkiraan untuk kecepatan rata-rata aliran sungai tersebut dapat dihitung dengan mengalikan kecepatan aliran permukaan yang mendekati bagian tengah aliran dengan faktor koreksi, dimana: –  Saluran beton, persegi panjang, mulus c = 0.85 –  Sungai luas, tenang, aliran bebas (>10m2) c = 0.75 –  Sungai dangkal , aliran bebas (<10 m2) c = 0.65 –  Dangkal (<0.5m), aliran turbulen c = 0.45 –  Sangat dangkal (<0.2m), aliran turbulen c = 0.25

Hitung kecepatan dari rata-rata kecepatan aliran sungai tersebut :


7. Hitung debit air sungai tersebut.

Metode Benda Apung

Keuntungan •  Tidak membutuhkan

peralatan yang khusus selain meteran dan alat ukur waktu.

•  Hasil yang layak

Kerugian •  Tidak dapat digunakan

secara akurat untuk lokasi sungai yang permukaan dasar nya tidak beraturan atau lebar atau dangkal. Justru banyak ditemukan pada sungai yang berpotensi.

Pengkuran Debit Air



Bendung Ukur

Bendung hanya sesuai untuk sungai kecil / sedang

Pengkuran Debit Air



Current meter

Current meter – petunjuk penggunaan

Pengkuran Debit Air



Conductivity

Conductivity (salt dilution)

Prinsip dari dilution method terdiri dari memasukkan sejumlah tracer (garam) ke dalam sungai. Di hilir, pada jarak yang cukup untuk menghasilkan campuran yang baik, kita ukur konsentrasi tracer ini di dalam air. Nilai debit dihitung dengan cara penggabungan dari konsentrasi ini dalam fungsi waktu.

TERIMA KASIH

_Backup

Clinometer

Clinometer – petunjuk penggunaan

Horizontal (datar) leveling angular (siku/sudut) leveling

Clinometer Latar Belakang

Clinometer adalah suatu alat yang murni instrumen optik, yang memungkinkan untuk digunakan dalam pengukuran sudut vertikal. Jika dikombinasikan dengan alat ukur jarak (meteran), maka jarak vertikal bisa di hitung. Apabila pengukuran dilakukan secara rutin maka tingkat keakurasiannya akan menjadi sangai baik.

Kebutuhan –  Clinometer –  Meteran min 20 m –  2 batang kayu, panjang kira-kira 1.2 m setiap batang –  Asisten

Clinometer – horizontal (datar) levelling Level dari intake ke forebay Alat clinometer dapat digunakan untuk -  Mengidentifikasi jalur penjajaran / alignment saluran

headrace -  Mengidentifikasi posisi (elevasi) forebay Langkah Kerja 1. Setelah mengidentifikasi perkiraan lokasi forebay,

posisikan diri untuk berada pada lokasi intake. 2. Bidikan clinometer ke arah lereng bukit dimana saluran

akan di bangun. Ikuti jalur penjajaran saluran pada derajat garis datar.

3. Pada penghujung saluran, identifikasi secara lengkap elevasi forebay nya.

Clinometer – angular (sudut/siku) levelling Pengukuran Head Langkah Kerja 1. Buat tanda dengan pasti pada kedua batang kayu dengan

jarak satu meteran dari batas bawah (dengan spidol atau coakan).

2. Bentangkan metaran diantara dua batang kayu tersebut untuk mengetahui jarak D.

3. Gunakan clinometer untuk mengukur sudut α ke atas batang kayu berikutnya.

4. Hitung jarak vertikal H dari jarak miring dan dudut α.

Altimeter

Altimeter Latar Belakang

Setiap kenaikan elevasi 100 m, tekanan atmosphere akan berkurang sekitar 9 mm mercury (air raksa). Sebuah altimeter digunakan untuk mengukur perubahan elevasi yang pada dasarnya adalah sebuah barometer yang dikalibrasi dengan meter.

Masalah yang timbul pada pengukuran Altimeter Skala pada altimeter tidaklah mutlak, Jika pembacaan elevasi periodik di ambil pada siang hari dari sebuah altimeter pada posisi tetap, maka nilai pembacaan akan berubah-ubah karena faktor cuaca, suhu dan kelembaban.

Velocity-head rod

Metode velocity-head rod

Latar Belakang Perangkat ini dapat dengan mudah menentukan kecepatan permukaan pada setiap titik pada penampang sungai. Perhitungan kecepatan aliran rata-rata dapat diturunkan secara analog seperti pada pengukuran metode benda apung. Velocity-head rod ini bermanfaat terutama dalam aliran air sungai yang banyak sampah / puing-puing dan lumpur, yang berdampak negatif terhadap keakuratan pengukuran seperti pada alat ukur debit air current meter.

Kebutuhan –  Velocity-head rod –  Meteran atau mistar ukur

Langkah kerja persiapan alat

calibrated in centimeters

Metode velocity-head rod

Velocity-head rod digunakan untuk mengukur kecepatan permukaan suatu aliran sungai Langkah Kerja 1. Ukur dan hitung luas penampang sungai pada posisi

dimana akan diukur kecepatannya aliarannya. 2. Tempatkan rod sampai kedasar sungai dengan sisi

runcing menghadap ke hulu, dan ukur kedalaman air. 3. Tanpa mengubah posisi rod,

putar sisi runcing menghadap ke arah hilir. Naik nya permukaan aliran air diatas permukaan aliran asli / awal sama dengan persamaan kecepatan vs

2/2g

4.  Hitung kecepatan permukaan alirannya:

5.  Hitung kecepatan rata-rata aliran permuakaan alirannya, dan hitung debit air secara analog seperti pada perhitungan metode benda apung.

Metode velocity-rod dapat dengan mudah digunakan, hasil pengukuran yang cukup baik Keuntungan: •  Pada aliran air yang

tenang, pengukuran seharusnya memberikan nilai tingkat keakurasian 3%; pada aliran turbulen nilai tingkat keakurasian 10 % bisa dicapai.

•  Hanya satu penampang sungai yang diukur.

Kerugian: •  Membutuhkan alat yang

perlu dibuat (masih cukup mahal)

•  Kurang akurat pada kecepatan aliran air dibawah 0.3 m/s (beda tinggi permukaan air akan terlalu kecil untuk di ukur)

03 initial survey and data collection -id v04

Documents