KARAKTERISTIK, KECEPATAN, DAN SPESIFIKASI TURBIN

PAPARAN MATERI

Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Rotodinamik

Oleh:

Satrio Hudi Asrosi 521242016

Adolvin Arnol M 5212412017

M. Riza Pahlefi 5212412018

M. Ali Habib 5212412020

David Bayu Winarko 5212412022

TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGRI SEMARANG

2015

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Turbin air merupakan suatu mesin penggerak mula berputar yang

mengambil energi kinetik dari aliran arus air. Pada masa saat ini selain sebagai

sistem irigasi, pemanfaatan energi kinetik yang ada juga dimanfaatkan sebagai

pembangkit tenaga listrik, dengan acuan Energi yang bersih dan terbarukan.

Karena manfaatnya yang besar, perlu bagi Kita mamahami kerja

turbin air lebih mendalam, sehingga keberlanjutan dan rendemen yang

dihasilkan maksimal dan dapat diterapkan diberbagai aliran dengan

penyesuaian yang telah ada. Rendemen dan kerja turbin air yang ada saat ini

pasti dipengaruhi oleh beberapa faktor dan parameter, diantaranya

karakteristik, kecepatan, dan spesifikasi yang disesuaikan dengan kondisi

eksternal maupun internal dari instalasi turbin.

Dari penjelasan di atas dapat di simplkan bahwa, Kita sebagai kaum

akademisi, khususnya yang menekuni di bidang keteknikan perlu mempelajari,

memperdalam dan mengembangkan ketiga parameter di atas sehingga tujuan

mahasiswa sebagai agent of change dapat diimplementasikan dalam kehidupan

nyata dengan menyesuaikan bidang keahliannya, khususnya dibidang turbin air

sebagai pembangkit energi.

B. Rumusan MasalahBerdasarkan uraian latar belakang diatas permasalahan yang akan

dibahas dalam penilitian ini diantaranya:

1. Apa saja karakteristik Turbin ?

2. Apa pengertian kecepatan Turbin?

3. Apa saja Spesifikasi Turbin?

C. Tujuan

Tujuan dalam penyusunan paparan materi ini diantaranya untuk:

1. Mengetahui karakteristik Turbin

2. Mengetahui pengertian kecepatan Turbin

3. Mengetahui apa saja Spesifikasi Turbin

BAB II

PENJELASAN

A. KARAKTERISTIK TURBIN

1. Parameter Penentuan Karakteristik Turbin

Dalam penentuan suatu turbin, secara umum dinyatakan dalam enam

buah konstanta berikut:

a. Rasio Kecepatan (Φ)

Rasio kecepatan adalah perbandimgan antara kecepata keliling

linier turbin pada ujung diametr nominalnya dibagi dengan

kecepatan teoritis air melalui curah dengan tinggi terjun sama

dengan tinggi terjun (Hnetto) yang bekerja pada turbin.

b. Kecepatan satuan (Nu)

Jika H=D=1, maka

Sehingga persamaan akhir menjadi

c. Debit Satuan (Qu)

Debit yang masuk turbin secara teoritis dapat diandaikan sebaga

debit yang melalui suatu curat dengan tinggi terjun sama dengan

tinggi terjun (Hnetto) yang bekerja pada turbin. Oleh karena itu

debit yanmalalui turbin dapat dinyatakan dengan

Sehingga persamaan diatas dapat ditulis menjadi

d. Daya Satuan (Pu)

e. Kecepatan Spesifik (Ns)

Kecepatan spesifik adalah kecepatan putar turbin yang

menghasilkan daya sebesar satu satuan daya pada tinggi terjun

(Hnetto) satu satuan panjang.

Dalam sebuah perancangan kecepatan spesifik dijadikan suatu

parameter awal yang digunakan untuk mencari jenis turbin sesuai

dengan tinggi jatuh air.

Untuk Turbin Francais, diperoleh persamaan:

Sedangkan untuk turbin propeller diperoleh persamaan sebagai

berikut:

Berikut ini disajikanpembagian tabel jenis turbin sesuai dengan

kecepatan spseifiknya:

Kecepatan spesifik (ns), menunjukkan bentuk dari turbin itu dan

tidak berhubungan dengan ukurannya.

f. Diameter Spesifik (Ds)

Diamater spesifik adalah diameter turbin yang menghasilkan

daya sebesar satu satuan daya pada tinggi terjun (Hnetto) satu

satuan panjang.

Rumus empiris unruk menghitung diameter spseifik dari diameter

debit, untuk turbin reaksi adalah sebagai berikut:

2. Karakteristik pada masing-masing Turbin

Pada berbagai jenis turbin, masing –masing memiliki

karakteristik yang ditunjukkan dari grafik net head (m) dengan flow

(m3/s) di bawah ini.

Dari grafik di atas diketahui, bahwa turbin kaplan adalah turbin

yang beroperasi pada head yang rendah dengan kapasitas aliran yang

tinggi atau bahkan beroperasi pada kapasitas yang sangat rendah. Hal ini

karena sudu – sudu turbin kaplan dapat diatur secara manual atau

otomatis untuk merspon perubahan kapasitas. Berkebalikan dengan

turbin kaplan, turbin pelton adalah turbin yang beroperasi pada head

tinggi dengan kapasitas yang rendah. Untuk turbin francis mempunyai

karakteristik yang berbeda dengan yang lainnya yaitu turbin francis dapat

beroperasi pada head yang rendah atau beroperasi pada head yang tinggi.

Pemilihan turbin kebanyakan didasarkan pada head air yang didapatkan

dan kurang lebih pada rata-rata alirannya. Umumnya, turbin impuls

digunakan untuk tempat dengan head tinggi, dan turbin reaksi digunakan

untuk tempat dengan head rendah. Turbin Kaplan baik digunakan untuk

semua jenis debit dan head, efisiiensinya baik dalam segala kondisi

aliran. Aplikasi penggunaan turbin berdasarkan tinggi head yang

didapatkan adalah sebagai berikut ini :

a. Turbin Kaplan : 2 < H < 100 meter

b. Turbin Francis : 5 < H < 500 meter

c. Turbin Pelton : H < 30 meter

d. Turbin Banki : 2 < H < 200 meter

B. SPESIFIKASI DAN JENIS TURBIN

1. Turbin pelton

Turbin Pelton ,bersama-sama dengan turbin Turgo dan turbin aliran

silang (Cross-flow) termasuk dalam kelompok turbin impuls. Karakteristik

umum dari turbin impuls adalah pemasukan air ke dalam runner pada

tekanan atmosfir. Turbin ini ditemukan sekitar tahun 1880 oleh seorang

Amerika yang bernama Pelton, sehingga turbin ini disebut sebagai turbin

Pelton.

Turbin Pelton tersusun dari satu set sudu gerak berbentuk mangkuk

yang dipasang pada roda gerak/ runner. Jika mangkuk- mangkuk tersebut

didorong pancaran air berkecepatan tinggi / jet dari nosel , maka runner

turbin pelton tersebut akan berputar menghasilkan energi mekanik yang

dapat menggerakkan generator.

2. Turbin francis

Turbin Francis dapat berupa volute-case ataupun type open-flume.

Konstruksi rumah keong (spiral case) memungkinkan air terdistribusi

secara uniform sepanjang perimeter dari runner dan guide vane

menyalurkan air tersebut pada sudut yang tepat. Sudu runner merupakan

profil yang kompleks dan terendam air. Dorongan air ke sudu runner

memindahkan energi air ke runner sebelum air tersebut keluar turbin lewat

draft tube.

Gambar Turbin Francis(Suber : http://hydropowerplantsttpln.blogspot.com/2012/02/pelatihan-di

bandung.html/)

Turbin Francis biasanya mempunyai guide-vane yang dapat diatur

(adjustable). Gerakan guide-vane ini mengatur aliran air yang masuk ke

runner dan biasanya dihubungkan dengan system governor yang mengatur

besar laju aliran air. Jika aliran air berkurang maka efisiensi turbin juga

turun.

3. Turbin Propeller

Pada dasarnya turbin propeller terdiri dari sebuah propeller (baling-

baling) ,yang sama bentuknya dengan baling-baling kapal laut, yang

dipasang pada tabung setelah pipa pesat. Poros turbin menyambung keluar

dari tabung. Turbin propeller biasanya mempunyai tiga sampai enam sudu,

biasanya tiga sudu untuk turbin yang mempunyai head sangat rendah dan

aliran air diatur oleh sudu statis atau wicket gate yang dipasang tepat di

hulu propeller. Turbin propeller ini dikenal sebagai fixed blade axial flow

turbine karena sudut sudu rotornya tidak dapat diubah. Efisiensi operasi

turbin pada beban sebagian (part-flow) untuk turbin jenis ini sangat rendah

Gambar Turbin Propeler(Suber : http://hydropowerplantsttpln.blogspot.com/2012/02/pelatihan-di

bandung.html/).4. Turbin Kaplan

Pada turbin ini sudu propeller dan wicket gate dapat diatur

sehingga efisiensi nya pada saat beroperasi pada beban rendah (part-flow)

tetap baik. Turbin dengan variable pitch ini dikenal sebagai turbin Kaplan.

5. Turbin Cross-Flow

Turbin cross-flow merupakan jenis turbin yang dikembangkan oleh

Anthony Michell (Australia), Donat Banki (Hongaria) dan Fritz Ossberger

(Jerman). Michell memperoleh hak paten atas desainnya pada 1903. Turbin

jenis ini pertama-tama diproduksi oleh perusahaan Weymouth. Turbin ini

juga sering disebut sebagai turbin Ossberger, yang memperoleh hak paten

pertama pada 1922. Perusahaan Ossberger tersebut sampai sekarang masih

bertahan dan merupakan produsen turbin cross-flow yang terkemuka di

dunia

Turbin ini mempunyai runner yang berbentuk seperti drum yang

mempunyai 2 atau lebih piringan paralel yang masing-masingnya

dihubungkan oleh susunan sudu yang berbentuk lengkung.

Dalam pengoperasian turbin cross-flow ini sebuah nosel empat

persegi mengarahkan pancaran air (jet) ke sepanjang runner. Pancaran air

tersebut mendorong sudu dan memindahkan sebagian besar energi

kinetiknya ke turbin. Pancaran air tersebut lalu melewati runner dan

kembali mendorong bagian sudu yang lain sebelum keluar dari runner,

memindahkan sebagian kecil energi kinetiknya yang masih tersisa.

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

Dari penjelasan dan paparan di atas dapat disimpulkan bebrapa hal antara lain:

1. Karakteristik suatu turbin dapat kita ketahui dengan enam konstanta yang ada,

yaitu :

a. Rasio Kecepatan (Φ)

b. Kecepatan satuan (Nu)

c. Debit Satuan (Qu)

d. Daya Satuan (Pu)

e. Kecepatan Spesifik (Ns)

f. Diameter Spesifik (Ds)

2. Dari kecepatan spesifik, kita dapat mengetahui jenis turbin yang akan kita

rancang dengan memeperhatikan Tinggi jatuh (H) dan aliran

Daftar Pustaka

Anonim. http://artikelriz.blogspot.co.id/2009/10/123.html

Luknanto, Djoko. Diktat Kuliah: Turbin Air