KINCIR AIR & TURBIN AIR
ADI SYURIADI, SYURIADI, M.T.
[email protected]
Kincir Air Kincir air memanfaatkan tinggi jatuh air (H), dan kapasitas aliran air (Q), namun air yang masuk ke dalam kincir dan keluar kincir tidak mempunyai tekanan lebih (over pressure), hanya tekanan atmosfir saja. Kondisi kerja yang digunakan oleh kincir air. Tinggi jatuh air : (0,1 12) m Kapasitas air : (0,05 5) m3/detik Kecep Kecepata atan n poros poros : (2 12) rpm Efisiensi : (20 80)% Bahan kincir : - kayu : untuk putaran rendah - besi/baja : untuk putaran tinggi dan dan debit besar • • • • •
Kincir Air
Lokasi, Mega Mendung, Bogor
TURBIN AIR Turbin Air bekerja memanfaatkan air yang mempunyai tingkat
energi potensial tinggi, diubah menjadi energi kinetik air yang menghempaskan sudu-sudu turbin air (turbine blades). Akibatnya, sudu-sudu yang terpasang pada rotor turbin ini memutar poros turbin dan menghasilkan kerja turbin. Pada saat poros turbin dikopel langsung dengan poros generator, menyebabkan poros generator berputar dan rotor generator juga berputar, sehingga akan tercipta aliran listrik di generator
SKEMA PLTA
Berdasarkan Prinsip Kerja
Turbin Impuls, adalah turbin tekanan konstan, dimana kecepatan relatif masuk sama dengan kecepatan relatif keluar sudu jalan.
Turbin crossflow, turbin pelton, Kincir
Turbin reaksi, adalah turbin dengan beda tekanan antara sisi masuk dan sisi keluar sudu jalan. Perbedaan tekanan ini menyebabkan sudu jalan berputar.
Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan air selama melalui sudu, tapi mengalami peningkatan percepatan pada sudu jalan (runner).
Turbin Francis, turbin Kaplan, Turbin Propeler
Turbin Kaplan Turbin Kaplan merupakan turbin tekanan lebih yang spesial. Sudu jalan dapat diatur saat bekerja. Sudu roda jalan turbin kaplan mirip roda propeler yang letak sudunya terpisah jauh satu dengan yang lain.
N A L P A K N I B R U T
Turbin Pelton Turbin Pelton disebut juga turbin impuls atau turbin tekanan rata atau turbin pancaran bebas karena tekanan air keluar nosel sama dengan tekanan atmosfir. Dalam instalasi turbin ini semua energi diubah menjadi kecepatan keluar nosel. Air yang keluar nosel, lalu menghantam sudu-sudu turbin, tapi tidak semua sudu menerima hempasan air, tetapi secara bergantian tergantung posisi sudu tersebut.
Turbin Pelton Jumlah nosel tergantung besarnya kapasitas air, dapat bervariasi satu sampai enam
Turbin Pelton
Buckets and Nozzles
Nozzle
Bucket
Turbin Francis digunakan jika aliran air yang tersedia besar dengan head yang tinggi sampai menengah.
Turbin Francis Turbin Francis merupakan jenis turbin tekanan lebih. Sudunya terdiri atas sudu pengarah dan sudu jalan yang keduanya terendam dalam air.
Sudu Pengarah
Sudu Jalan (runner)
Turbin Francis-Vertikal Perubahan energi terjadi seluruhnya dalam sudu pengarah dan sudu gerak, dengan mengalirkan air ke dalam sebuah terusan atau dilewatkan ke dalam sebuah cincin yang berbentuk spiral atau rumah keong.
Rumah Keong
Turbin Francis-Horizontal
Pemilihan Turbin
Turbin Propeler
Turbin Propeler
Turbin Propeler
Pemasangan Turbin Propeler di Lab Energi-PNJ
Pemasangan Turbin Propeler di Desa Wangun Dua-Bogor
Turbin Michell-Banki (CrossFlow) dengan kontrol manual
Turbin Michell-Banki (CrossFlow) dengan kontrol hidrolik
Q = 8 liter/detik H = 20 meter N = 1500 rpm P = 1 kW
Hubungan antara Head, Flow rate dan output : Efisiensi Bila sejumlah air seberat 1 kg jatuh H meter ke tempat yang lebih rendah pada kecepatan nol, kerja yang dilakukan oleh air tersebut adalah 1 kg. 1H m = 1H kg.m. Ketika selama setiap detik jumlah air Q mengalir sepanjang perbedaan ketinggian H ke arah gravitasi, maka air tersebut melakukan kerja tiap detik, atau membawa keluaran (work per second), W th atau
W th
Q H
Hubungan antara Head, Flow rate dan output : Efisiensi W th
Q H
Keterangan : W th
energi yang dibangkit oleh air tiap detik kgf.m s
berat jenis air/liquid kgf/m 3
Q
jumlah air yang lewat tiap detik(flow rate)
H perbedaan ketinggian (head)
meter
m /s ; liter/s 3
Hubungan antara Head, Flow rate dan output : Efisiensi Motor hidrolik tidak dapat mengkonversi semua energi hidrolik ke energi mekanis tanpa kerugian (losses) sehingga daya efektif, Wef lebih kecil daripada Wth, atau Wef < Wth W ef
W th
Keterangan : W ef
daya efektif kgf.m/s ; J s
efisiensi
turbin 0,75 0,9
Hubungan antara Head, Flow rate dan output : Efisiensi Sehingga daya efektif W ef W ef W ef
Q H
Q H
75 Q H
kgf .m s
HP
kW
102 W ef disebut juga daya kuda turbin (turbin hor se power )
Soal : 1. Suatu turbin air jenis Pelton bekerja pada ketinggian 750 meter. Hitunglah : a. Energi yang dibangkitkan pada setiap 1,25 ton air yang jatuh. b. Daya hidrolik untuk massa alir 1,25 ton/detik. c. Daya efektif bila efisiensi turbin 85 persen 2. Suatu pompa sentrifugal mempunyai spesifikasi sebagai berikut : Head hisap = 4 m ; Head tekan = 35 m ; Kerugian head karena gesekan sisi hisap = 0,6 m Kerugian head karena gesekan sisi tekan = 3,4 m Diameter pipa hisap dan pipa tekan masing-masing = 8 cm Head total = 44 m Efisiensi hidrolik = 80% dan efisiensi mekanis 70% Hitunglah : a. Daya hidrolik (daya air) b. Daya poros (daya pompa)