Praktikum Turbin Pelton

ABSTRAK

Turbin adalah sebuah mesin berputar yang mengambil energi dari aliran fluida. Turbin pelton merupakan suatu alat yang merubah energi kinetik air menjadi mekanik. Prinsip kerja dari turbin pelton adalah energi fluida dari air sebagai fluida kerja diubah menjadi energi mekanis pada nosel dan diarahkan membentur sudu-sudu turbin. Setelah membentur sudusudu turbin, arah kecepatan aliran akan berubah sehingga terjadi perubahan momentum (impuls) yang nantinya digunakan untuk menghasilkan daya poros (mekanis) untuk memutar motor listrik. Tujuan praktikum turbin pelton ini adalah untuk mengetahui performansi atau efisiensi dan cara kerja dari turbin pelton. Peralatan yang digunakan dalam praktikum ini adalah turbin pelton, pompa, pressure pompa, pressure gauge, gauge, spear , indikator gaya rem, rem prony, tachometer , flow meter , dan motor. Data yang akan diperoleh adalah RPM, Head Statis, Kapasitas (Q), Tekanan (P), dan Gaya Pembebanan (F). Variabel yang digunakan dalam praktikum turbin pelton ini adalah sebagai berikut, dimana variabel kontrolnya adalah panjang lengan, dan diameter pipa. Variabel manipulasi yang diberikan adalah RPM turbin, pada praktikum ini terdapat enam variasi putaran Rpm yaitu pada putaran 1000 rpm, 1100 rpm, 1200 rpm, 1300 rpm, 1400 rpm dan 1500 rpm. Variabel responnya terdiri dari kapasitas (Q), tekanan (P), aliran dan (F) gaya pembebanan. Kesimpulan dari praktikum turbin pelton ini adalah dengan mengkonversi setiap data yang diperoleh dari percobaan turbin pelton maka kita dapat mengetahui performasi atau efisiensi dari turbin pelton itu sendiri. Aplikasi turbin di bidang marine marine terletak pada sistem penggerak utama kapal yaitu terdapat pada kapal yang menggunakan waterjet sebagai penggerak utama kapal (prime mover). Sedangkan aplikasi turbin di bidang non-marine non-marine adalah turbin pembangkit listrik tenaga air yang biasanya diaplikasikan pada air terjun atau bendungan yang memiliki head tinggi dan aliran konstan .

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Secara umum, mata kuliah mesin fluida mencakup pembahasan tentang defenisi dan jenis-jenis fluida, sifat dan karakteristik fluida, aliran fluida, jenis-jenis dan spesifikasi mesin fluida dan hubungan fluida dengan mesin fluida. Mesin fluida adalah mesin yang berfungsi mengubah energi mekanis poros menjadi energi potensial atau sebaliknya mengubah energi fluida (energi potensial dan energi kinetik) menjadi energi mekanik poros. Fluida yang dimaksud merupakan fluida dalam fasa cair, gas atau uap. Praktikum mesin fluida dilakukan sebagai penunjang pembelajaran mata kuliah m esin fluida agar para mahasiswa teknik sistem perkapalan dapat memahami secara langsung melalui pengamatan, pencatatan, pengolahan data, dananalisa bagaimana cara kerja dari mesin fluida itu sendiri, dalam kesempatan kali ini yang menjadi pembahasan adalah turbin pelton. Tujuan praktikum ini adalah setelah mengikuti serangkaian praktikum turbin pelton diharapkan mahasiswa mahasiswa dapat memahami konsep, cara kerja, performasi serta efisiensi dari turbin pelton. Dalam mata kuliah mesin fluida dirasa perlu dilaksanakan praktikum untuk para mahasiswa yang mengambil mata kuliah tersebut. Praktikum ini terbagi menjadi lima serangkaian praktikum yaitu turbin pelton. Praktikum pompa sentrifugal, praktikum pipa air, praktikum pipa udara dan praktikum sistem pneumatis. Praktikum ini berfungsi sebagai salah satu sarana bagi para mahasiswa untuk belajar secara nyata tentang mesin fluida itu sendiri. 1.2 Rumusan Masalah 1.

Bagaimana cara menghitung performasi atau efisiensi pada turbin pelton?

2.

Bagaimana cara kerja turbin pelton?

1.3 Tujuan Tujuan dari praktikum turbin pelton : 1.

Mengetahui performasi atau efisiensi dan cara kerja dari turbin pelton.

2.

Mengetahui cara kerja dari turbin pelton.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Secara umum, mata kuliah mesin fluida mencakup pembahasan tentang defenisi dan jenis-jenis fluida, sifat dan karakteristik fluida, aliran fluida, jenis-jenis dan spesifikasi mesin fluida dan hubungan fluida dengan mesin fluida. Mesin fluida adalah mesin yang berfungsi mengubah energi mekanis poros menjadi energi potensial atau sebaliknya mengubah energi fluida (energi potensial dan energi kinetik) menjadi energi mekanik poros. Fluida yang dimaksud merupakan fluida dalam fasa cair, gas atau uap. Praktikum mesin fluida dilakukan sebagai penunjang pembelajaran mata kuliah m esin fluida agar para mahasiswa teknik sistem perkapalan dapat memahami secara langsung melalui pengamatan, pencatatan, pengolahan data, dananalisa bagaimana cara kerja dari mesin fluida itu sendiri, dalam kesempatan kali ini yang menjadi pembahasan adalah turbin pelton. Tujuan praktikum ini adalah setelah mengikuti serangkaian praktikum turbin pelton diharapkan mahasiswa mahasiswa dapat memahami konsep, cara kerja, performasi serta efisiensi dari turbin pelton. Dalam mata kuliah mesin fluida dirasa perlu dilaksanakan praktikum untuk para mahasiswa yang mengambil mata kuliah tersebut. Praktikum ini terbagi menjadi lima serangkaian praktikum yaitu turbin pelton. Praktikum pompa sentrifugal, praktikum pipa air, praktikum pipa udara dan praktikum sistem pneumatis. Praktikum ini berfungsi sebagai salah satu sarana bagi para mahasiswa untuk belajar secara nyata tentang mesin fluida itu sendiri. 1.2 Rumusan Masalah 1.

Bagaimana cara menghitung performasi atau efisiensi pada turbin pelton?

2.

Bagaimana cara kerja turbin pelton?

1.3 Tujuan Tujuan dari praktikum turbin pelton : 1.

Mengetahui performasi atau efisiensi dan cara kerja dari turbin pelton.

2.

Mengetahui cara kerja dari turbin pelton.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Pengertian Turbin Turbin adalah suatu alat atau mesin berputar yang mengambil energi dari aliran fluida. Cara kerjanya secara rotari (gerak rotasi / berputar), di mana energi fluida kerjanya yang langsung dipergunakan untuk memutar roda turbin melalui nosel di teruskan ke sudusudunya. Bagian turbin yang berputar dinamakan rotor atau roda turbin, sedangkan bagian yang tidak berputar dinamakan stator atau rumah turbin. Roda turbin terletak di dalam rumah turbin dan roda turbin memutar poros daya yang menggerakan atau memutar bebnya (generator listrik, pompa, kompresor, baling-baling dan mesin lainya). Didalam turbin fluida kerja mengalami proses ekspansi, yaitu proses penurunan tekanan, dan mengalir secara kontinu. Fluida kerjanya bisa berupa air, gas atau uap air.

Gambar 2.1 Turbin Sumber : id.wikipedia.org/wiki/Berkas:Turbine_ship_propulsion.jpg id.wikipedia.org/wiki/Berkas:Turbine_ship_propulsion.jpg 2.2 Jenis-jenis Turbin 2.2.1

Berdasarkan Energi yang Digunakan a)

Turbin Uap ( Steam Turbine) Turbin uap menggunakan media uap air sebagai fluida kerjanya. Banyak

digunakan

untuk

pembangkit

tenaga

listrik

dengan

menggunakan bahan bakar batubara, solar, atau tenaga nuklir. Prinsip dari turbin ini adalah untuk mengkonversi energi panas dari uap air menjadi energi gerak yang bermanfaat berupa putaran rotor.

Gambar 2.2.1 (a) Komponen Turbin Uap Sumber : http://klikinfoinfo.blog http://klikinfoinfo.blogspot.co.id/2016/02/pengert spot.co.id/2016/02/pengertianianturbin-uap.html b)

Turbin Air Dalam pembangkit listrik tenaga air (PLTA), turbin air merupakan peralatan utama selain generator. Turbin air adalah alat untuk mengubah energi potensial air menjadi menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini kemudian diubah menjadi energi listrik oleh generator. Turbin air dikembangkan pada abad ke-19 dan digunakan secara luas untuk pembangkit tenaga listrik.

Gambar 2.2.1 (b) Komponen Turbin Air Sumber : http://punyaneazat.b http://punyaneazat.blogspot.co.id/2017/04/jen logspot.co.id/2017/04/jenis-jenisis-jenisturbin-air.html c)

Turbin Angin Turbin

angin

adalah

kincir

angin

yang

digunakan

untuk

membangkitkan tenaga listrik. Turbin angin ini pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi, dll. Turbin angin terdahulu banyak dibangun di Denmark, Belanda, dan negara-negara Eropa lainnya dan lebih dikenal dengan Windmill.

Kini turbin angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan listrik masyarakat dengan menggunakan prinsip konversi energi dan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui yaitu angin. Walaupun sampai saat ini pembangunan turbin angin masih belum dapat menyaingi pembangkit listrik konvensional (Contoh: PLTD,PLTU,dll), turbin angin masih lebih dikembangkan oleh para ilmuwan karena dalam waktu dekat manusia akan dihadapkan dengan masalah kekurangan sumber daya alam tak terbaharui (batubara, minyak bumi) sebagai bahan dasar untuk membangkitkan listrik.

Gambar 2.2.1 (c) Bagian-bagian Turbin Angin Sumber : http://www.alpensteel.com/article/116-103-energiangin--wind-turbine--wind-mill/2282--komponen-turbin-angin d)

Turbin Gas Turbin gas adalah suatu penggerak mula yang memanfaatkan gas sebagai fluida kerja. Di dalam turbin gas energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik berupa putaran yang menggerakkan roda turbin sehingga menghasilkan daya. Bagian turbin yang berputar disebut rotor atau roda turbin, dan bagian turbin yang diam disebut stator atau rumah turbin. Rotor memutar poros daya yang menggerakkan beban (generator listrik, pompa, kompresor atau yang lainnya). Turbin gas merupakan salah satu komponen dari suatu sistem turbin gas. Sistem turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin gas.

Gambar 2.2.1 (d) Komponen Turbin Gas Sumber : http://engineandsystem.blogspot.co.id/2015/11/konsep-dasarprinsip-kerja-gas-turbine.htm

2.2.2

Berdasarkan Prinsip Kerja a)

Turbin Impuls Energi potensial yang terdapat pada uapnya dikonversi menjadi energi kinetik di dalam nosel atau laluan yang dibentuk oleh sudu-sudu diam yang saling berdekatan, dan di dalam sudu-sudu gerak, kemudian energi kinetik uap dikonversi menjadi energi mekanik.

Gambar 2.2.2 (a) Karakteristik Turbin Impuls dan Reaksi Sumber : http://sim-energi.blogspot.co.id/2017/02/macammacam-turbin-berdasarkan-prinsip.html b)

Turbin Reaksi Pada umumnya hanya sebagai turbin bertingkat saja. Turbin reaksi mengalami ekspansi baik pada sudu pengarah maupun pada sudu gerak sehingga mengerahkan dorongan pada sudu pada arah aksial. Untuk mengurangi dorongan aksial ini, adalah dengan memasang sudu-sudu gerak pada drum yang juga berfungsi sebagai rotor. Sudusudu pengarah dipasang pada stator turbin.

Gambar 2.2.2 (b) Turbin Reaksi Sumber : http://sim-energi.blogspot.co.id/2017/02/macammacam-turbin-berdasarkan-prinsip.html

c)

Turbin Kombinasi Impuls-Reaksi Adalah jenis turbin terbanyak yang dipakai, teridiri dari tingkat pertama yang bekerja pada prinsip impuls (tingkat Curtis) yang selanjutnya diikuti oleh sejumlah tingkat reaksi. Tingkat pertama itu dapat berupa gabungan kecepatan baris-tunggal ataupun banyak baris. Pemakaian tingkat impuls (pengatur) dengan tingkat kecepatan memungkinkan untuk memanfaatkan penurunan kalor yang besar pada nosel dan oleh sebab itu membantu dalam mendapatkan temperatur dan tekanan yang lebih rendah pada tingkat selanjutnya yaitu tingkat reaksi. Pemakaian tingkat impuls, yang beroperasi dengan penurunan kalor sebesar 40 sampai 60 kkal/kg atau lebih, memungkinkan untuk mengurangi jumlah tingkat reaksi.

2.3 Karakteristik Turbin Pelton Turbin pelton termasuk dalam turbin impuls. Karakteristik umumnya adalah pemasukan sebagian aliran air kedalam runner pada tekanan atmosfir. Pada turbin pelton puntiran terjadi akibat pembelokan pancaran air pada mangkok ganda runner (lihat gambar 2.3), oleh karenanya turbin pelton disebut turbin pancaran bebas.

Gambar 2.3 Pembelokan Pancaran Sumber : http://engineeringjm.blogspot.co.id/2016/11/analisa-turbin-pelton.html Dengan mengubah energi potensial air menjadi energi kinetik dalam bentuk pancaran air, sehingga pancaran air yang keluar dari mulut nosel diterima oleh sudu-sudu pada roda jalan beputar. Dari putaran inilah menghasilkan energi mekanik yang memutar poros generator sehingga menghasilkan energi listrik.

2.4 Rumus yang digunakan Rumus-rumus yang digunakan dalam percobaan turbin pelton adalah sebagai berikut : 2.4.1.

Kecepatan Aliran Kecepatan aliran merupakan hasil dari kapasitas/ debit air di bagi dengan luas penampang dari pipa yang dialiri oleh fluida cair (Air). Arus merupakan suatu gerakan air yang mengakibatkan perpindahan horizontal dan vertikal massa air.

 = 

Sumber : Tim Laboratorium Mesin Fluida dan Sistem, Modul Praktikum Mesin Fluida 2016 Dimana:

2.4.2.

v

= Kecepatan aliran (m/s)

Q

= Kapasitas / debit air (m 3 /s)

A

= Luas penampang pipa (m 2)

Momen Torsi Momen gaya (torsi) adalah sebuah besaran yang menyatakan besarnya gaya yang bekerja pada sebuah benda sehingga mengakibatkan benda tersebut berotasi. Besarnya momen gaya (torsi) tergantung pada gaya yang dikeluarkan serta jarak antara sumbu putaran dan letak gaya.

=  

Sumber : Tim Laboratorium Mesin Fluida dan Sistem, Modul Praktikum Mesin Fluida 2016 Dimana: Mt

= Momen torsi turbin (Nm)

F

= Gaya pada rem prony (N)

 L 2.4.3.

= Efisiensi rem = Panjang lengan momen (m)

Head Total Turbin (H t) Head adalah energi persatuan berat yang harus disediakan untuk mengalirkan sejumlah zat cair yang direncanakan yang sesuai dengan kondisi instalasi.

 − ) ( ) (  −       = [  + 2 + ( − )]

Sumber : Tim Laboratorium Mesin Fluida dan Sistem, Modul Praktikum Mesin Fluida 2016 Dimana: Ht = Head turbin (m) P1 = Tekanan pada permukaan fluida 1 (N/m 2) P2 = Tekanan pada permukaan fluida 2 (N/m 2) V1 = Kecepatan aliran dititik 1 (m/s) V2 = Kecepatan aliran dititik 2 (m/s) p = Massa jenis suatu fluida (kg/m 3)

g = Gravitasi bumi (=9,8 m/s2) Z1 = Tinggi aliran dititik 1 (m) Z2 = Tinggi aliran dititik 2 (m) 2.4.4.

Daya Air (WHP) Daya yang berasal dari fluida yaitu dipengaruhi oleh besarnya kapasitas / debit dan head dan juga berat jenis fluida atau dapat didefinisikan s ebagai daya efektif yang diterima oleh air dari pompa per satuan waktu.

 =  . .


2.4.5.

γ

= Berat Jenis (N/m 3)

Q

= Debit Air (m3 /s)

Ht

= Head total turbin (m)

Daya Turbin (BHP) Daya yang dihasilkan oleh fluida penggerak turbin untuk menggerakkan turbin pada torsi dan kecepatan tertentu, atau bisa disebut juga input power ke turbin dari fluida.

 = 2 . .


2.4.6.

N

= Putaran turbin (Rps)

Mt

= Momen puntir (Nm)



Effisiensi ( ) Perhitungan effisiensi pada turbin pelton dapat diketahui dengan menghitung hasil bagi dari nilai brake horse power (BHP) dengan nilai water horse powernya.

  100%  = 

Sumber : Tim Laboratorium Mesin Fluida dan Sistem, Modul Praktikum Mesin Fluida 2016

Keterangan:



= Efisiensi turbin pelton (%)

BHP

= Nilai Brake Horse Power (watt)

WHP

= Nilai Water Horse Power (watt)

2.5 Aplikasi Turbin Pelton di Bidang Marine & Non -Marine 2.5.1

Aplikasi Turbin Pelton di Bidang Marine a)

Turbin Gas sebagai Prime Mover Kapal Keunggulan dari gas turbine ini terletak pada ukuran dan kapasitas power yang dihasilkan dibandingkan dengan tenaga penggerak lainnya. Selain itu, kesiapannya untuk beroperasi pada kondisi full load sangat cepat, yaitu berkisar 15 menit untuk warming-up period. Kenapa Marine Gas Turbine sangat jarang dijumpai pada kapal-kapal niaga, hal ini disebabkan karena operasi dan investasinya yang relatif mahal. Sehingga saat ini paling banyak dijumpai pada kapal-kapal perang jenis, frigates, destroyers/perusak, kapal patroli, dan s ebagainya. Instalasinya pun kadang merupakan kombinasi dengan tipe permesinan yang lainnya, yakni gabungan antara mesin diesel dan mesin turbin gas. Prinsip kerja dari turbin gas tersebut, yaitu udara masuk kedalam kompresor melalui saluran masuk udara (inlet). Kompresor berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut, sehingga temperatur udara juga meningkat. Kemudian udara bertekanan ini masuk kedalam ruang bakar. Di dalam ruang bakar dilakukan proses pembakaran dengan cara mencampurkan udara bertekanan dan bahan bakar. Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur. Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan ke turbin gas melalui suatu nozel yang berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke sudu-sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas tersebut digunakan untuk memutar kompresornya sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik, shaft propeller dll. Setelah melewati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust)

Gambar 2.5.1 (a) Turbin Gas Sumber: http://lokerpelaut.com/mesin-turbin-gas-gas-turbinengine.html

b)

Turbin Uap Generator Turbin generator adalah sumber yang populer pembangkit listrik yang bersih di kapal, karena kebanyakan tidak menggunakan jenis bahan bakar minyak yang memeng berat maupun menggunakan mesin diesel. Uap digunakan untuk memproduksi listrik yang terjadi di generator turbin. Uap adalah bentuk, yang mudah dan murah dan juga ramah lingkungan sebagai bahan bakar pada kapal. generator turbin, uap berasal dari pembangkit boiler kapal uap. Dalam generator turbin, uap digunakan dengan bertekanan tinggi untuk memutar turbin dimana energi panas uap akan dikonversi menjadi gerakan berputar. Turbin dihubungkan dengan alternator's rotor, maka konsep putar dari turbin digunakan untuk menghasilkan tenaga listrik. Pembangkit Propeller kapal dapat digerakkan oleh turbin uap melalui motor berkecepatan rendah. Generator turbin secara langsung memasokan listrik terhadap motor berkecepatan lambat yang terhubung ke poros baling-baling kapal.

Gambar 2.5.1 (b) Turbin Uap Generator Sumber: http://marinersgalaxy.com/2013/03/classification-ofboilers-and-uses-of.html 2.5.2

Aplikasi Turbin Pelton di Bidang Non-Marine a)

Pembangkit Listrik Tenaga Air Pemanfaatan turbin pelton biasa digunakan di bendungan atau di dam dan air terjun. Energi kinetik yang timbul dari gerakan air melalui sudu-sudu turbin dimanfaatkan sebagai salah satu sumber tenaga. Semakin besar energi kinetik dari air yang melalui sudu-sudu turbin,

maka semakin besar pula tenaga yang dihasilkan sebagai sebuah pembangkit.

Gambar 2.5.2 (a) Skema Pembangkit Listrik Tenaga Air

Sumber : http://slideplayer.com/slide/5662030/6/images/11/PELTON+TUR BINE+POWER+PLANT.jpg

BAB III TAHAPAN PRAKTIKUM

3.1 Peralatan Praktikum No.

Nama Alat

Gambar

Fungsi

Digunakan untuk 1.

Turbin

mengubah energi kinetik

Pelton

dari air menjadi energi mekanik.

2.

Pompa

3.

Motor

Digunakan untuk menyuplai air ke turbin.

Digunakan untuk menggerakkan pompa.

4.

Pressure Gauge

Digunakan untuk mengetahui tekanan air yang masuk ke turbin.

Digunakan untuk 5.

Spear

mengatur aliran (luas penampang pipa) fluida.

6.

Indikator Rem Prony

Untuk mengetahui besar gaya rem pada turbin.

Untuk 7.

Rem Prony

mengerem/mengurangi putaran turbin.

Untuk mengetahui 8.

Tachometer

kecepatan putaran turbin.

Untuk mengetahui 9.

Flowmeter

debit air yang masuk di bak air.

3.2 Rangkaian Praktikum

Gambar 3.2 Rangkaian Praktikum Turbin Pelton Air dalam bak penampungan dialirkan oleh pompa menuju turbin, namum sebelum sampai turbin, air melewati pressure gauge untuk diukur tekanannya. Setelah itu air melewati spear dimana bagian ini diatur ukuran pancaran serta kecepatan sehingga air memutar turbin dengan kecepatan yang bervariasi sehingga gaya pada rem prony bervariasi pula. Begitu juga dengan ukuran putarannya yang diukur dengan tachometer.

3.3 Prosedur Praktikum a)

b)

Memeriksa kelengkapan dan fungsi dari masing – masing peralatan yang meliputi: 

Memastikan gate valve pada keadaan terbuka penuh



Memastikan bahwa spear dalam kondisi bukaan penuh



Memastikan rem prony dalam keadaan tidak bekerja (longgar)

Menghubungkan kabel motor pompa menuju socket, dan menyalakan motor pompa dengan spear dalam keadaaan bukaan penuh.

c)

Mengatur kapasitas fluida yang menuju turbin dengan bukaan spear pada posisi bukan penuh (cek tekanan aliran fluida pada nanometer).

d)

Mengatur rem prony untuk mendapatkan variasi putaran turbin 1000 Rpm – 1500 Rpm.

e)

Setelah putaran turbin sesuai, lalu mencatat hasil pengamatan yang meliputi gaya rem (pada indikator gaya rem), putaran turbin (melalui tachometer) dan kapasitas (melalui flowmeter) pada masing-masing percobaan sesuai variasi putaran turbin.

f)

Mengulangi kembali percobaan c – e dengan mengubah bukaan gate valve untuk mendapatkan tekanan fluida di manometer sesuai arahan dari teknisi atau grader.

g)

Mematikan motor pompa saat percobaan telah selesai.

h)

Mencabut kabel dari socket.

3.4 Data Hasil Pengamatan Praktikum a)

b)

c)

Bukaan Gate Valve 1 (Posisi tekanan manometer 1) : Bukaan Penuh No.

RPM Turbin

Q (l/s)

P (kg/cm2)

F (kgf)

Head (cm)

1.

1000

3,5

1,4

1,05

29

2.

1100

3,75

1,4

1

29

3.

1200

3,5

1,4

0,95

29

4.

1300

3,5

1,4

0,95

29

5.

1400

3,5

1,4

0,9

29

6.

1500

3,5

1,4

1

29

Bukaan Gate Valve 2 (Posisi tekanan manometer 2) : 3 Kali Putaran No. RPM Turbin Q (l/s) P (kg/cm 2) F (kgf) Head (cm) 1.

1000

3,5

1,3

1,1

28,5

2.

1100

3,5

1,3

1

28,5

3.

1200

3,5

1,3

0,9

28,5

4.

1300

3,5

1,3

0,7

28,5

5.

1400

3,5

1,3

0,6

28,5

6.

1500

3,5

1,3

0,5

28,5


1000

3

1,2

0,4

27,5

2.

1100

3

1,2

0,35

27,5

3.

1200

3

1,2

0,3

27,5

4.

1300

3

1,2

0,35

27,5

5.

1400

3

1,2

0,35

27,5

6.

1500

3

1,2

0,35

27,5

d)


1000

2,75

1

0,25

27

2.

1100

2,75

1

0,25

27

3.

1200

2,75

1

0,25

27

4.

1300

2,75

1

0,15

27

5.

1400

2,75

1

0,1

27

6.

1500

2,75

1

0,1

27

BAB IV ANALISIS DATA

4.1 Perhitungan Sebelum melakukan perhitungan, beberapa data satuan pada percobaan terlebih dahulu harus dikonversi menjadi satuan besaran yang dibutuhkan. Nilai satuan besaran yang dikonversi serta beberapa data tambahan yang dibutuhkan adalah sebagai berikut : Kapasitas Aliran (Q) 1 l/s

= 0,001 m3 /s

Putaran 1 RPM

= 0,0167 RPS

Gaya (F) 1 kgf

= 9,8 m/s2

Tekanan (P) 1 Psi

= 0,070307 kg/cm2

Tekanan (P) 1 kg/cm 2

= 98066,5 N/m2

Gravitasi (g)

= 9,8 m/s2

Massa Jenis Air (ρ)

= 1000 kg/m 3

Diameter Spear

= 0,04 m

Efisiensi Rem

= 0,95

Panjang Lengan

= 0,17 m

Asumsi

= P2 dan V2 = 0 karena diameter nozzle tidak diketahui.

4.1.1

Percobaan bukaan spear pada bukaan penuh a)

Konversi Satuan Di bawah ini merupakan tabel pengamatan yang satuannya sudah dikonversi :

Tabel 4.1.1 (a) Konversi Satuan

b)

No.

RPS Turbin

Q (m3 /s)

P (N/m2)

F (N)

1.

16,70

0,0035

137293,100

10,29

2.

18,37

0,00375

137293,100

9,8

3.

20,04

0,0035

137293,100

9,31

4.

21,71

0,0035

137293,100

9,31

5.

23,38

0,0035

137293,100

8,82

6.

25,05

0,0035

137293,100

9,8

Menghitung Luas Penampang (A) Dengan diketahui nilai diameter pada spear, maka dapat diketahui nilai luas penampang pipa. Contoh perhitungan pada data I : A = π x R2 = π x (1/2 x D) 2 = 3,14 x (1/4) x (0,04) 2 = 0,001256 m2

c)

Menghitung Kecepatan Aliran Fluida (v) Dengan sudah diketahuinya luas penampang, maka dapat untuk mencari nilai kecepatan fluida. Contoh perhitungan pada data I :

 = 

= 0,0035 / 0,001256 = 2,78662 m/s

d)

Menghitung Momen Torsi (Mt) Rumus yang digunakan untuk mencari nilai momen torsi pada setiap percobaan adalah sebagai berikut, contoh perhitungan pada data I :

=  

= (10,29 x 0,16) / 0,95 = 1,73305 m

e)

Menghitung Head Total Turbin (Ht) Rumus yang digunakan untuk mencari nilai head total turbin pada setiap percobaan adalah sebagai berikut, contoh perhitungan pada data I :

 − ) ( ) ( −     =[  + 2 + ( − )]

Ht = [((137293,100–0) / 9800) + (((2,78662) 2-(0)2 ) / ( 2 x 9.8)) + 0,29] Ht = 14,69569 m f)

Menghitung Daya Air (WHP) Rumus yang digunakan untuk mencari nilai daya air pada setiap percobaan adalah sebagai berikut, contoh perhitungan pada data I :

 =  . .

= 9800 x 0,0035 x 14,69569 = 504,06208 Horse Power (HP)

g)

Menghitung Daya Turbin (BHP) Rumus yang digunakan untuk mencari nilai daya turbin pada setiap percobaan adalah sebagai berikut, contoh perhitungan pada data I :

 = 2 . .

= (2 x 3,14) x 1,73305 x 16,7 = 181,75563 Horse Power (HP)

h)

Menghitung Effisiensi Turbin ( ƞ) Rumus yang digunakan untuk mencari nilai effisiensi turbin pada setiap percobaan adalah sebagai berikut, contoh perhitungan pada data I :

  100%  = 

Ƞ = (181,75563 / 504,06208) x 100% Ƞ = 36,05818 % Adapun nilai yang didapat dari penggunaan rumus diatas pada percobaan No. 1 2 3 4 5 6

v (m/s) 2,78662 2,98567 2,78662 2,78662 2,78662 2,78662

Mt (Nm) 1,73305 1,65053 1,56800 1,56800 1,48547 1,65053

Ht (m) 14,69569 14,75431 14,69569 14,69569 14,69569 14,69569

WHP (HP) 504,06208 542,22078 504,06208 504,06208 504,06208 504,06208

BHP (HP) 181,75563 190,41066 197,33468 213,77924 218,10675 259,65090

Efisiensi Turbin ( ƞ) 36,05818 % 35,11681 % 39,14888 % 42,41129 % 43,26982 % 51,51169 %

bukaan spear pada bukaan penuh dapat ditampilkan dalam tabel berikut ini: Tabel 4.1.1 (h) Menghitung Effisiensi Turbin ( ƞ) 4.1.2

Percobaan bukaan spear pada 3 kali putaran a)



b)

No.

RPS Turbin

Q (m3 /s)

P (N/m2)

F (N)

1.

16,70

0,0035

127486,450

10,78

2.

18,37

0,0035

127486,450

9,8

3.

20,04

0,0035

127486,450

8,82

4.

21,71

0,0035

127486,450

6,86

5.

23,38

0,0035

127486,450

5,88

6.

25,05

0,0035

127486,450

4,9


c)


 = 

= 0,0035 / 0,001256 = 2,78662 m/s

d)


=  

= (10,78 x 0,16) / 0,95 = 1,81558 m

e)


=[( − ) + ( 2− ) + ( − )]

Ht = [((127486,450–0) / 9800) + (((2,78662) 2-(0)2 ) / ( 2 x 9.8)) + 0,285] Ht = 13,69001 m f)


 =  . .

= 9800 x 0,0035 x 13,69001 = 469,56731 Horse Power (HP)

g)


 = 2 . .


h)


  100%  = 

Ƞ = (190,41066 / 469,56731) x 100% Ƞ = 40,55024 %

Adapun nilai yang didapat dari penggunaan rumus diatas pada percobaan bukaan spear pada 3 kali putaran dapat ditampilkan dalam tabel berikut i ni: Tabel 4.1.2 (h) Menghitung Effisiensi Turbin ( ƞ)

4.1.3

No.

v (m/s)

Mt (Nm)

Ht (m)

WHP (HP)

BHP (HP)

Efisiensi Turbin (ƞ)

1

2,78662

1,81558

13,69001

469,56731

190,41066

40,55024 %

2

2,78662

1,65053

13,69001

469,56731

190,41066

40,55024 %

3

2,78662

1,48547

13,69001

469,56731

186,94865

39,81296 %

4

2,78662

1,15537

13,69001

469,56731

157,52154

33,54611 %

5

2,78662

0,99032

13,69001

469,56731

145,40450

30,96564 %

6

2,78662

0,82526

13,69001

469,56731

129,82545

27,64789 %




b)

No.

RPS Turbin

Q (m 3 /s)

P (N/m2)

F (N)

1.

16,70

0,003

117679,800

3,92

2.

18,37

0,003

117679,800

3,43

3.

20,04

0,003

117679,800

2,94

4.

21,71

0,003

117679,800

3,43

5.

23,38

0,003

117679,800

3,43

6.

25,05

0,003

117679,800

3,43


c)


 = 

= 0,003 / 0,001256 = 2,38854 m/s

d)


=  

= (3,92 x 0,16) / 0,95 = 0,66021 m

e)


 − ) ( ) ( −     =[  + 2 + ( − )]

Ht = [((117679,800–0) / 9800) + (((2,38854) 2-(0)2 ) / ( 2 x 9.8)) + 0,275] Ht = 12,57422 m f)


 =  . .

= 9800 x 0,003 x 12,57422 = 369,68205 Horse Power (HP)

g)


 = 2 . .


h)


  100%  = 

Ƞ = (369,68205 / 69,24024) x 100% Ƞ = 18,72967 %

Adapun nilai yang didapat dari penggunaan rumus diatas pada percobaan bukaan spear pada 6 kali putaran dapat ditampilkan dalam tabel berikut i ni: Tabel 4.1.3 (h) Menghitung Effisiensi Turbin ( ƞ)

4.1.4

No.

v (m/s)

Mt (Nm)

Ht (m)

WHP (HP)

BHP (HP)


1

2,38854

0,66021

12,57422

369,68205

69,24024

18,72967 %

2

2,38854

0,57768

12,57422

369,68205

66,64373

18,02731 %

3

2,38854

0,49516

12,57422

369,68205

62,31622

16,85671 %

4

2,38854

0,57768

12,57422

369,68205

78,76077

21,30500 %

5

2,38854

0,57768

12,57422

369,68205

84,81929

22,94385 %

6

2,38854

0,57768

12,57422

369,68205

90,87781

24,58270 %




b)

No.

RPS Turbin

Q (m3 /s)

P (N/m2)

F (N)

1.

16,70

0,00275

98066,500

2,45

2.

18,37

0,00275

98066,500

2,45

3.

20,04

0,00275

98066,500

2,45

4.

21,71

0,00275

98066,500

1,47

5.

23,38

0,00275

98066,500

0,98

6.

25,05

0,00275

98066,500

0,98


c)


 = 

= 0,00275 / 0,001256 = 2,18949 m/s

d)


=  

= (2,45 x 0,16) / 0,95 = 1,81558 m

e)


=[( − ) + ( 2− ) + ( − )]

Ht = [((98066,500–0) / 9800) + (((2,18949) 2-(0)2 ) / ( 2 x 9.8)) + 0,27] Ht = 10,52137 m f)


 =  . .

= 9800 x 0,003 x 10,52137 = 283,55094 Horse Power (HP)

g)


 = 2 . .


h)


  100%  = 

Ƞ = (43,27515 / 283,55094) x 100% Ƞ = 15,26186 %

Adapun nilai yang didapat dari penggunaan rumus diatas pada percobaan bukaan spear pada 7 kali putaran dapat ditampilkan dalam tabel berikut i ni: Tabel 4.1.4 (h) Menghitung Effisiensi Turbin ( ƞ) No.

v (m/s)

Mt (Nm)

Ht (m)

WHP (HP)

BHP (HP)


1

2,18949

0,41263

12,57422

283,55094

43,27515

15,26186 %

2

2,18949

0,41263

12,57422

283,55094

47,60266

16,78805 %

3

2,18949

0,41263

12,57422

283,55094

51,93018

18,31423 %

4

2,18949

0,24758

12,57422

283,55094

33,75462

11,90425 %

5

2,18949

0,16505

12,57422

283,55094

24,23408

8,54664 %

6

2,18949

0,16505

12,57422

283,55094

25,96509

9,15712 %

4.2 Analisis Grafik 4.2.1

Analisa Grafik fungsi Q terhadap η

Grafik Fungsi Q terhadap η 60% 50% 40% ) %30% (

Gate Valve 1

η

Gate Valve 2

20%

Gate Valve 3

10%

Gate Valve 4

0% 0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

Q (m3/s)

Grafik 4.2.1 Fungsi Q terhadap η Dari Grafik 4.2.1 diatas, dapat diketahui semakin besar nilai kapasitas air (Q) maka semakin rendah efisiensi turbin pelton (η) yang dihasilkan. Namun karena adanya kesalahan pengukuran dan kesalahan sistematik, maka grafik tersebut sedikit menyimpang dari bentuk grafik fungsi Q terhadap η yang seharusnya.

4.2.2

Analisa Grafik fungsi Q terhadap N

Grafik Fungsi Q terhadap N 30.00 25.00 20.00 ) s p r 15.00 ( N 10.00

Gate Valve 1 Gate Valve 2 Gate Valve 3

5.00

Gate Valve 4

0.00 0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

Q (m3/s)

Grafik 4.2.2 Fungsi Q terhadap N Dari Grafik 4.2.2 diatas, dapat diketahui semakin besar nilai kapasitas air (Q) maka semakin rendah putaran dari turbin pelton (N). 4.2.3

Analisa Grafik fungsi Q terhadap H

Grafik Fungsi Q terhadap H 0.30 0.29 0.29 ) m0.28 ( H 0.28


0.27

Gate Valve 4

0.27 0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

Q (m3/s)

Grafik 4.2.3 Fungsi Q terhadap H Dari Grafik 4.2.3 diatas, dapat diketahui bahwa semakin besar nilai kapasitas air (Q) yang dihasilkan maka semakin besar head (H) yang dimiliki. Namun, seharusnya nilai Q dan H berbanding terbalik, karena adanya kesalahan pengukuran dan kesalahan sistematik, maka grafik tersebut sedikit menyimpang dari bentuk grafik fungsi Q terhadap H yang seharusnya.

4.2.4

Analisa Grafik fungsi Q terhadap BHP

Grafik Fungsi Q terhadap BHP 300.00 250.00

) 200.00 t t a w150.00 ( P H B 100.00


50.00

Gate Valve 4

0.00 0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

Q (m3/s)

Grafik 4.2.4 Fungsi Q terhadap BHP Dari Grafik 4.2.4 diatas, dapat diketahui bahwa semakin tinggi kapasitas air (Q) yang dihasilkan maka semakin tinggi pula BHP yang dihasilkan. 4.2.5

Analisa Grafik fungsi η terhadap N

Grafik Fungsi η terhadap N 30.00 25.00 20.00 ) s p r 15.00 ( N 10.00


5.00

Gate Valve 4

0.00 0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

η (%)

Grafik 4.2.5 Fungsi η terhadap N Dari Grafik 4.2.5 diatas, dapat diketahui bahwa besar efisiensi turbin pelton (η) maka semakin rendah putaran turbin (N) yang dihasilkan, sehingga grafiknya menurun. Namun karena adanya kesalahan pengukuran dan kesalahan sistematik, maka pada grafik gate valve 1 dan gate valve 3 tersebut sedikit menyimpang dari bentuk grafik fungsi Q terhadap η yang seharusnya.

4.2.6

Analisa Grafik fungsi η terhadap BHP

Grafik Fungsi η terhadap BHP 300.00 250.00

) 200.00 t t a w150.00 ( P H B100.00


50.00

Gate Valve 4

0.00 0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

η (%)

Grafik 4.2.6 Fungsi η terhadap BHP Dari Grafik 4.2.6 diatas, dapat diketahui bahwa semakin besar efisi ensi turbin pelton (η) maka semakin tinggi pula BHP yang dihasilkan, sehingga grafiknya naik. 4.2.7

Analisa Grafik fungsi η terhadap WHP

Grafik Fungsi η terhadap WHP 600.00 500.00

) t t 400.00 a w ( 300.00 P H W200.00


100.00

Gate Valve 4

0.00 0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

η (%)

Grafik 4.2.7 Fungsi η terhadap WHP Dari Grafik 4.2.7 diatas, semakin besar efisiensi turbin (η) yang dihasilkan maka semakin besar pula WHP yang dihasilkan.

4.2.8

Analisa Grafik fungsi N terhadap F

Grafik Fungsi n terhadap F 12.00 10.00 8.00 ) N 6.00 ( F

Gate Valve 1 Gate Valve 2

4.00

Gate Valve 3

2.00

Gate Valve 4

0.00 0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

N (rps)

Grafik 4.2.8 Fungsi N terhadap F Dari Grafik 4.2.8 diatas, dapat diketahui bahwa semakin besar putaran turbin pelton (N) maka semakin rendah gaya rem prony (F) yang dihasilkan. Namun karena adanya kesalahan pengukuran dan kesalahan sistematik, maka pada grafik gate valve 1 dan gate valve 3 tersebut sedikit menyimpang dari bentuk grafik fungsi Q terhadap η yang seharusnya. 4.2.9

Analisa Grafik fungsi n terhadap WHP

Grafik Fungsi n terhadap WHP 600.00 500.00

) t t 400.00 a w ( 300.00 P H W200.00


100.00

Gate Valve 4

0.00 0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

N (rps)

Grafik 4.2.9 Fungsi N terhadap WHP Dari Grafik 4.2.9 diatas, dapat diketahui bahwa semakin besar putaran turbin pelton (N) yang dihasilkan maka semakin tinggi pula WHP yang dihasilkan. Namun karena adanya kesalahan pengukuran dan kesalahan sistematik, maka grafik tersebut sedikit menyimpang dari bentuk grafik fungsi N terhadap WHP yang seharusnya.

4.2.10 Analisa Grafik fungsi N terhadap BHP

Grafik Fungsi N terhadap BHP 300.00 250.00

) 200.00 t t a w150.00 ( P H B100.00


50.00

Gate Valve 4

0.00 0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

N (rps)

Grafik 4.2.10 Fungsi N terhadap BHP Dari Grafik 4.2.10 diatas, dapat diketahui bahwa semakin besar putaran turbin pelton (N) maka semakin rendah BHP yang dihasilkan. Namun karena adanya kesalahan pengukuran dan kesalahan sistematik, maka pada grafik gate valve 1 dan gate valve 3 tersebut sedikit menyimpang dari bentuk grafik fungsi Q terhadap η yang seharusnya.

BAB V PENUTUP

5.1 Jawaban Pertanyaan 1.

Bagaimana pengaruh efisiensi turbin terhadap n ? Berdasarkan data hasil percobaan yang telah dilakukan, bahwa efisiensi turbin terhadap jumlah puntiran turbin saat percobaan sesuai dengan rumus

100%

 × η = 

dengan BHP=2π x Mt x n, dimana dari rumus tersebut makin tinggi putaran

turbin maka efisiensi semakin besar. Pada tabel 1 dan 3 nilai putaran turbin (n) dan efisiensi turbin cenderung mengalami peningkatan. Sedangkan pada tabel 2 dan 4 nilai efisiensi turbin cenderung mengalami penurunan saat putaran turbin mengalami kenaikan. 2.

Bagaimana pengaruh efisiensi turbin terhadap Q ? Berdasarkan data hasil percobaan yang telah dilakukan, bahwa nilai efisiensi turbin terhadap nilai Q menunjukkan grafik turun. Nilai Q pada tabel 2, 3 dan 4 adalah tetap namun pada tabel 1 (gate valve bukaan penuh) menunjukkan kenaikan saat turbin berputar 1100 RPM, lalu mengalami penurunan saat turbin berputar 1200 RPM. Kemudian nilai Q turbin tetap hingga 1500 RPM. Dari data pada tabel, dapat dilihat bahwa hubungan antara efisiensi turbin dan kapasitas tidak sesuai dengan rumus efisiensi

 ×100% η = 

dimana WHP = γ.Q.Ht

dimana kapasitas dan efisiensi berbanding terbalik namun pada hasil pengamatan perubahan efisiensi tidak mempengaruhi nilai kapasitas. 3.

Bagaimana pengaruh efisiensi turbin terhadap BHP ? Berdasarkan data dari hasil percobaan yang telah dilakukan, semakin tinggi efisiensi turbin maka semakin tinggi pula nilai BHP, begitu pula sebaliknya. Kenaikan nilai BHP dan efisiensi turbin dapat dilihat pada tabel 1 dan 3 sedangkan penurunan nilai BHP dengan efisiensi turbin dapat dilihat pada tabel 2 dan 4.Hal ini sesuai dengan rumus efisiensi

4.

 ×100% η = 

.

Bagaimana pengaruh efisiensi turbin terhadap WHP ? Berdasarkan data dari hasil percobaan yang telah dilakukan, semakin tinggi nilai efisiensi turbin maka nilai WHP akan tetap. Begitu pula bila efisiensi turbin semakin kecil, nilai WHP akan tetap. Kenaikan nilai efisiensi turbin dapat dilihat pada tabel 1 dan 3 sedangkan penurunan nilai efisiensi turbin dapat dilihat pada tabel 2 dan 4. Pada tabel 1, terdapat perbedaan saat putaran turbin mencapai 1100 RPM, yang menyebabkan efisiensi turbin menurun dan nilai WHP naik. Nilai WHP kembali stabil saat putaran turbin mencapai 1200 RPM.

5.

Bagaimana pengaruh BHP terhadap kapasitas pompa ? Berdasarkan data dari hasil percobaan yang telah dilakukan, semakin tinggi ataupun semakin kecil nilai BHP, kapasitas pompa akan menunjukkan nilai yang tetap. Hal ini sesuai dengan rumus BPH = 2π x Mt x n dimana nilai BHP tidak dipengaruhi oleh kapasitas pompa. Namun terdapat sedikit perubahan pada tabel 1 saaat putaran turbin mencapai 1100 RPM.

6.

Bagaimana pengaruh F terhadap putaran ? Berdasarkan data dari hasil percobaan yang telah dilakukan, pengaruh gaya putaran pada rem prony adalah cenderung berbanding terbalik. Pada tabel 1 saat gate valve terbuka penuh, gaya putaran turbin tidak stabil. Sedangkan pada tabel 2, semakin tinggi putaran maka semakin kecil gaya putaran turbin. Pada tabel 3 menunjukkan nilai gaya putaran yang relatif stabil. Sedangkan pada tabel 4, menunjukkan gaya putaran yang relatif menurun saat putaran turbin meningkat. Hal ini tidak sesuai dengan rumus

 = 2    

dimana

 = 

, yang

dapat diartikan jika semakin tinggi putaran turbin maka semakin kecil nilai F atau gaya putaran turbin. 5.2 Kesimpulan a)

Dari hasil pengamatan, hal yang mempengaruhi performansi atau efisiensi dari turbin pelton adalah nilai BHP dan WHP. Nilai BHP dipengaruhi oleh momen puntir, gaya pada rem prony, dan jumlah putaran turbin. Sedangkan nilai WHP dipengaruhi oleh head turbin dan kapasitas turbin.

b)

Berdasarkan data hasil percobaan yang telah dilakukan, bahwa efisiensi turbin terhadap jumlah putaran turbin saat percobaan sesuai dengan rumus

100%

 × η = 

dengan BHP=2π x Mt x n, dimana dari rumus tersebut makin tinggi putaran

turbin maka efisiensi semakin besar. Pada tabel 1 dan 3 nilai putaran turbin (n) dan efisiensi turbin cenderung mengalami peningkatan. Sedangkan pada tabel 2 dan 4 nilai efisiensi turbin cenderung mengalami penurunan saat putaran turbin mengalami kenaikan. Perbedaan ini dapat terjadi saat pembacaan dikarenakan kesalahan pengamatan saat membaca tachometer. Dapat juga diakibatkan karena kelalaian dalam mengatur rem prony. c)

Berdasarkan data hasil percobaan yang telah dilakukan, bahwa nilai efisiensi turbin terhadap nilai Q menunjukkan grafik turun. Nilai Q pada tabel 2, 3 dan 4 adalah tetap namun pada tabel 1 (gate valve bukaan penuh) menunjukkan kenaikan saat turbin berputar 1100 RPM, lalu mengalami penurunan saat turbin berputar 1200 RPM. Kemudian nilai Q turbin tetap hingga 1500 RPM. Perbedaan nilai tersebut dapat terjadi karena kesalahan saat mengatur rem prony maupun pembacaan flow meter yang tidak tepat. Dari data pada tabel, dapat dilihat bahwa hubungan antara efisiensi turbin dan kapasitas tidak sesuai dengan rumus efisiensi

 ×100% η = 

dimana WHP = γ.Q.Ht dimana kapasitas dan efisiensi

berbanding terbalik namun pada hasil pengamatan perubahan efisiensi tidak mempengaruhi nilai kapasitas.

d)

Berdasarkan data dari hasil percobaan yang telah dilakukan, semakin tinggi efisiensi turbin maka semakin tinggi pula nilai BHP, begitu pula sebaliknya. Kenaikan nilai BHP dan efisiensi turbin dapat dilihat pada tabel 1 dan 3 sedangkan penurunan nilai BHP dengan efisiensi turbin dapat dilihat pada tabel 2 dan 4. Hal ini sesuai dengan rumus efisiensi

 ×100% η = 

. Perbedaan kenaikan dan

penurunan ini terjadi karena kurang teliti saat pembacaan nilai pada tachometer/flowmeter/indicator gaya selain itu dapat dipengaruhi oleh kesalahan saat mengatur rem prony. e)

Berdasarkan data dari hasil percobaan yang telah dilakukan, semakin tinggi nilai efisiensi turbin maka nilai WHP akan tetap. Begitu pula bila efisiensi turbin semakin kecil, nilai WHP akan tetap. Kenaikan nilai efisiensi turbin dapat dilihat pada tabel 1 dan 3 sedangkan penurunan nilai efisiensi turbin dapat dilihat pada tabel 2 dan 4. Pada tabel 1, terdapat perbedaan saat putaran turbin mencapai 1100 RPM, yang menyebabkan efisiensi turbin menurun dan nilai WHP naik. Nilai WHP kembali stabil saat putaran turbin mencapai 1200 RPM. Perbedaan nilai tersebut dapat terjadi karena kesalahan saat mengatur rem prony maupun pembacaan flow meter yang tidak tepat.

f)

Berdasarkan data dari hasil percobaan yang telah dilakukan, semakin tinggi ataupun semakin kecil nilai BHP, kapasitas pompa akan menunjukkan nilai yang tetap. Hal ini sesuai dengan rumus BPH = 2π x Mt x n dimana nilai BHP tidak dipengaruhi oleh kapasitas pompa. Namun terdapat sedikit perubahan pada tabel 1 saaat putaran turbin mencapai 1100 RPM. Perbedaan nilai tersebut dapat terjadi karena kesalahan saat mengatur rem prony maupun pembacaan flow meter yang tidak tepat.

g)

Berdasarkan data dari hasil percobaan yang telah dilakukan, pengaruh gaya putaran pada rem prony adalah cenderung berbanding terbalik. Pada tabel 1 saat gate valve terbuka penuh, gaya putaran turbin tidak stabil. Sedangkan pada tabel 2, semakin tinggi putaran maka semakin kecil gaya putaran turbin. Pada tabel 3 menunjukkan nilai gaya putaran yang relatif stabil. Sedangkan pada tabel 4, menunjukkan gaya putaran yang relatif menurun saat putaran turbin meningkat. Hal ini tidak sesuai dengan rumus

= 2    

dimana

 = 

, yang

dapat diartikan jika semakin tinggi putaran turbin maka semakin kecil nilai F atau gaya putaran turbin. Perbedaan nilai tersebut dapat terjadi karena kesalahan saat mengatur rem prony maupun pembacaan indicator gaya rem yang tidak tepat. h)

Hasil pengamatan pada kapasitas, pada tabel 2, 3 dan 4 menunjukkan nilai yang tetap. Sedangkan pada tabel satu menunjukkan nilai yang naik pada 1100 RPM lalu turun kembali saat 1200 RPM dan nilainya tetap hingga 1500 RPM. Perbedaan pada tabel satu terjadi diakibatkan kesalahan saat membaca tachometer, peletakan sensor tachometer maupun saat mengatur rem prony pada turbin pelton.

5.3 Saran a)

Praktikan diharapkan lebih teliti dalam praktikum baik dalam pemasangan alat maupun saat pemasangan alat.

b)

Diharapkan praktikan dapat meningkatkan koordinasi atau kerja sama tim saat praktikum.

BAB V PENUTUP

5.1 Jawaban Pertanyaan 1.

Bagaimana pengaruh efisiensi turbin terhadap n ? Jawaban : Berdasarkan analisis grafik hasil praktikum yang dilakukan bahwa besar efisiensi turbin pelton (η) maka semakin rendah putaran turbin (n) yang dihasilkan, sehingga grafiknya menurun. Namun karena adanya kesalahan pengukuran dan kesalahan sistematik, maka pada grafik gate valve 1 dan gate valve 3 tersebut sedikit menyimpang dari bentuk grafik fungsi Q terhadap η yang seharusnya.

2.

Bagaimana pengaruh efisiensi turbin terhadap Q? Jawaban : Berdasarkan analisis grafik hasil praktikum yang dilakukan bahwa semakin besar nilai kapasitas air (Q) maka semakin rendah efisiensi turbin pelton (η) yang dihasilkan. Namun karena adanya kesalahan pengukuran dan kesalahan sistematik, maka grafik tersebut sedikit menyimpang dari bentuk grafik fungsi Q terhadap η yang seharusnya.

3.

Bagaimana pengaruh efisiensi turbin terhadap BHP? Jawaban : Berdasarkan analisis grafik hasil praktikum yang dilakukan bahwa efisiensi turbin pelton (η) maka semakin tinggi pula BHP yang dihasilkan, sehingga grafiknya naik.

4.

Bagaimana pengaruh efisiensi turbin terhadap WHP? Jawaban : Berdasarkan analisis grafik hasil praktikum yang dilakukan bahwa semakin besar efisiensi turbin (η) yang dihasilkan maka semakin besar pula WHP yang dihasilkan.

5.

Bagaimana pengaruh BHP terhadap kapasitas pompa? Jawaban : Berdasarkan analisis grafik hasil praktikum yang dilakukan bahwa semakin tinggi kapasitas air (Q) yang dihasilkan maka semakin tinggi pula BHP yang dihasilkan.

6.

Bagaimana pengaruh F terhadap putaran? Jawaban : Berdasarkan analisis grafik hasil praktikum yang dilakukan bahwa semakin besar putaran turbin pelton (n) maka semakin rendah gaya rem prony (F) yang dihasilkan. Namun karena adanya kesalahan pengukuran dan kesalahan sistematik, maka pada grafik gate valve 1 dan gate valve 3 tersebut sedikit menyimpang dari bentuk grafik fungsi Q terhadap η yang seharusnya.

5.2 Kesimpulan Turbin adalah suatu alat atau mesin berputar yang mengambil energi dari aliran fluida. Cara kerjanya secara rotari (gerak rotasi / berputar), di mana energi fluida kerjanya yang langsung dipergunakan untuk memutar roda turbin melalui nosel di teruskan ke sudusudunya.

Jenis-jenis turbin dibedakan berdasarkan dua hal, yaitu energi yang digunakan dan prinsip kerjanya. Berdasarkan energi yang digunakan, turbin dibagi menjadi empat macam, yaitu turbin air, turbin angin, turbin gas, dan turbin uap. Berdasarkan prinsip kerjanya turbin dibagi menjadi tiga macam, yaitu turbin impuls, turbin reaksi dan turbin kombinasi reaksi-impuls. Dari data yang diperoleh saat praktikum maka dapat disimpulkan bahwa semakin banyak putaran yang dilakukan pada bukaan spear maka semakin menurun efisiensi turbinnya. Hal tersebut juga terjadi pada head total turbin, semakin banyak putaran yang dilakukan pada bukaan spear maka semakin sedikit head total turbin. Pada analisis data hasil praktikum menggunakan grafik, beberapa telah sesuai dengan teori atau rumus yang berlaku, tetapi sebagian yang lain masih belum sesuai dikarenakan faktor human error, kesalahan pengukuran, kesalahan pembacaan maupun kesalahan perhitungan, juga dapat terjadi karena alat atau mesin yang sudah lama telah dipakai. Analisis yang sesuai dengan rumus di antaranya adalah hubungan antara Q dengan (berbanding terbalik), Q dengan BHP (berbanding lurus),





dengan BHP (berbanding

lurus), n dengan F (berbanding terbalik) dan n dengan WHP (berbanding lurus). Analisis yang kurang sesuai dengan teori di antaranya hubungan Q dengan n (seharusnya



berbanding lurus), Q dengan H (seharusnya berbanding terbalik), dengan n (seharusnya



berbanding lurus), dengan WHP (seharusnya berbanding terbalik) dan n dengan BHP (seharusnya berbanding lurus). 5.3 Saran Memohon untuk bimbingannya lebih pada materi ini karena materi ini penting bagi seorang marine engineer.

BAB V PENUTUP

5.1 Jawaban Pertanyaan Modul 1.

Bagaimana pengaruh efisiensi turbin terhadap n ? Jawaban : Hubungan efisiensi turbin dan putaran turbin (n) berbanding lurus, hal ini sesuai dengan rumus, η=BHP/WHP x 100% dimana BHP=2π x Mt x n, yang artinya semakin tinggi putaran pada turbin maka efisiensinya semakin besar j uga.

2.

Bagaimana pengaruh efisiensi turbin terhadap Q ? Jawaban : Sesuai dengan pernyataan rumus yang ada bahwa η=BHP/WHP x 100% dimana WHP=γ.Q.Ht, yang artinya efisiensi berbanding terbalik dengan Q. Jadi, semakin besar kapasitas fluida maka efisiensinya semakin kecil.

3.

Bagaimana pengaruh efisiensi turbin terhadap BHP ? Jawaban : Sesuai dengan rumus η=BHP/WHP×100% yang artinya efisiensi turbin berbanding lurus terhadap BHP. Jadi apabila nilai efisiensi semakin besar maka BHP akan semakin besar pula.

4.

Bagaimana pengaruh efisiensi turbin terhadap WHP ? Jawaban : Sesuai dengan rumus η=BHP/WHP×100% yang artinya efisiensi turbin berbanding terbalik terhadap WHP. Jadi apabila nilai efisiensi semakin besar maka WHP akan semakin rendah.

5.

Bagaimana pengaruh BHP terhadap kapasitas pompa ? Jawaban : Sesuai dengan rumus η=BHP/WHP

x 100% dimana WHP=γ.Q.Ht, jadi

hubungan atara BHP dan Q berbanding terbalik, yang artinya semakin besar nilai BHP maka semakin rendah kapasitas fluida yang digunakan untuk memutar turbin. 6.

Bagaimana pengaruh F terhadap putaran ? Jawaban : Sesuai dengan rumus BHP=2π x Mt x N dimana Mt=FxL/ηrem, Jadi hubungan F dengan N berbanding terbalik, yang artinya semakin tinggi putaran pada turbin maka nilai F semakin kecil.

5.2 Kesimpulan 1.

Efisiensi merupakan suatu ukuran dalam membandingkan rencana penggunaan keluaran (output) dengan penggunaan masukan pada turbin. Nilai maksimum dari efisiensi adalah 1 atau 100%. Pada praktikum turbin pelton, output yang digunakan adalah daya pengereman pada turbin (BHP) sedangkan input yang digunakan adalah daya air itu sendiri (WHP). Dan rumus untuk menghitung efisiensi adalah η=BHP/WHP x 100%

2.

Hubungan efisiensi terhadap putaran turbin yaitu berbanding lurus.

3.

Hubungan efisiensi terhadap kapasitas yaitu berbanding terbalik.

4.

Hubungan efisiensi terhadap daya turbin yaitu berbanding lurus

5.

Hubungan efisiensi terhadap daya ait yaitu berbanding terbalik.

5.3 Saran 1.

Untuk peralatan pada praktikum diharapkan berfungsi dengan baik, semisal pada rem prony dimana kondisinya baut dan mur mudah lepas dan daya cengkram yang sudah berkurang sehingga praktikan kesusahan saat mengatur kecepatan rem prony dan ketika pengambilan data.

BAB V PENUTUP

5.1 Jawaban Pertanyaan 1. Bagaimana pengaruh efisiensi turbin terhadap n ? Berdasarkan grafik hasil dari praktikum bahwa fungsi η terhadap n diatas,semakin tinggi efisiensi turbin pelton (η) akan semakin tinggi juga putaran turbin pelton (n) yang dihasilkan. Tetapi karena adanya faktor-faktor perhitungan lain, maka grafik menunjukan semakin tinggi efisiensi turbin pelton (η) maka semakin rendah nilai dari putaran turbin pelton (n) yang dihasilkan. 2. Bagaimana pengaruh efisiensi turbin terhadap Q ? Pengaruh dari efisiensi turbin pelton (η) terhadap kapasitas air (Q) adalah berbanding terbalik oleh sebab itu saat efisiensi turbin pelton (η) tinggi akan membuat kapasitas

air (Q) menjadi rendah. menunjukkan bahwa jika mendapatkan efisiensi turbin pelton (η) yang tinggi maka kapasitas air (Q) yang dihasilkan harus semakin kecil

nilainya. 3. Bagaimana pengaruh efisiensi turbin terhadap BHP ? Pengaruh dari efisiensi turbin pelton (η) terhadap BHP adalah berbanding lurus karena pada efisiensi turbin pelton (η) tinggi akan menghasilkan nilai dari BHP yang akan ikut tinggi. Ini menunjukan bahwa jika mendapatkan efisiensi turbin pelton yang tinggi maka nilai BHP yang dihasilkan juga harus mempunyai nilai yang tinggi. 4. Bagaimana pengaruh efisiensi turbin terhadap WHP ? Pengaruh dari efisiensi turbin pelton (η) terhadap WHP adalah berbanding terbalik karena pada efisiensi turbin pelton (η) tinggi maka nilai WHP akan rendah. In i menunjukan bahwa jika mendapatkan efisiensi turbin pelton (η) yang ti nggi maka nilai WHP harus ditekan sekecil mungkin. 5. Bagaimana pengaruh BHP turbin terhadap pompa ? Pengaruh dari BHP terhadap kapasitas pompa (Q) adalah berbanding lurus karena pada saat nilai BHP tinggi maka nilai pada kapasitas air/pompa (Q) juga akan ikut tinggi. Ini menunjukkan bahwa jika mendapatkan nilai BHP yang tinggi maka kapasitas air/pompa yang dihasilkan juga harus memiliki nilai yang tinggi. 6. Bagaimana pengaruh F turbin terhadap putaran ? Pengaruh dari gaya rem prony (F) terhadap putaran turbin pelton (n) adalah berbanding terbalik karena saat gaya rem prony (F) mempunyai nilai yang tinggi maka putaran turbin pelton (n) akan rendah. Ini menunjukkan bahwa jika mendapatkan putaran turbin pelton (n) yang tinggi, maka nilai dari gaya rem prony (F) harus ditekan sekecil mungkin.

5.2 Kesimpulan a)

Dari data hasil percobaaan menunjukkan bahwa semakin tinggi nilai BHP, nilai efisiensinya juga relatif naik. Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa hubungan efisiensi turbin dan BHP sesuai dengan rumus

 = 2    

  100%  = 

dimana

, yang artinya semakin tinggi daya pada turbin maka

efisiensinya semakin besar juga. b)

Dari grafik fungsi Q terhadap η, dapat diketahui semakin besar nilai kapasitas air (Q) maka semakin rendah efisiensi turbin pelton ( η) yang dihasilkan. Namun karena adanya kesalahan pengukuran dan kesalahan sistematik, maka grafik tersebut sedikit menyimpang dari bentuk grafik fungsi Q terhadap η yang seharusnya.

c)

Dari grafik fungsi η terhadap n, dapat diketahui bahwa besar efisiensi turbin pelton (η) maka semakin rendah putaran turbin (n) yang dihasilkan, sehingga grafiknya menurun. Namun karena terdapat kesalahan pengukuran dan kesalahan sistematik, maka pada grafik gate valve 1 dan gate valve 3 tersebut sedikit menyimpang dari bentuk grafik fungsi Q terhadap η yang seharusnya.

d)

Dari grafik Fungsi η terhadap WHP, semakin besar efisiensi turbin (η) yang dihasilkan maka semakin besar pula WHP yang dihasilkan.

e)

Untuk memperoleh efisiensi turbin pelton (η) yang tinggi maka harus menaikkan nilai BHP yang dihasilkan dan menekan rendah nilai WHP. Pada nilai BHP terdapat 2 faktor perhitungan yaitu momen torsi (Mn) dan putaran dari turbin pelton (n), sedangkan didalam nilai WHP terdapat 3 faktor perhitungan yaitu berat jenis



fluida kerja ( ), kapasitas air/pompa (Q), dan Head total (H). 5.3 Saran Berdasarkan praktikum yang telah dilaksanakan, maka penulis mengajukan beberapa saran sebagai berikut: a)

Dalam kegiatan praktikum, sebaikanya semua yang terlibat (termasuk pengawas dan grader) memakai seragam safety karena, maksud dari seragam safety untuk keamaan pribadi masing-masing , bukan hanya peserta, dan praktikum dapat terlihat lebih formal.

b)

Pada kegiatan praktikum selanjutnya, sebaiknya peraturan bisa lebih diperjelas (batas keterlambatan dan,atribut kelengkapan).

c)

Dalam kegiatan praktikum,sebaiknya sebelum praktikum dimulai, pengawas dan grader memeriksa alat praktikum agar praktikum dapat berjalan dengan benar tanpa adanya kerusakan dari alat.

BAB V PENUTUP

5.1 Jawaban Pertanyaan Modul 1.

Bagaimana pengaruh efisiensi turbin terhadap N? Diketahui bahwa rumus efisinsi,

2    

  100%  = 

dimana rumus BHP,

=

. Yang artinya adalah jika putaran turbin semakin tinggi, maka nilai

efisiensi turbin tersebut juga semakin tinggi. Akan tetapi, pada grafik analisis menunjukkan bahwa semakin besar nilai efisiensi, makan semakin kecil putaran turbin yang terjadi. Kedua hal tersebut bisa terjadi karena turbin pelton memiliki karakteristik sendiri, dibawah ini merupakan grafik karakteristik turbin pelton :

Dari grafik di atas dapat disimpulkan bahwa turbin pelton memiliki titik puncak. Sebelum titik puncak, menunjukkan bahwa nilai efisiensi dengan putaran turbin berbanding lurus. Sedangkan sesudah titik puncak, menunjukkan bahwa nilai efisiensi dengan putaran turbin berbanding terbalik. 2.

Bagaimana pengaruh efisiensi turbin terhadap Q? Diketahui bahwa rumus efisinsi,

 . .

  100%  = 

, dimana rumus WHP,

=

. Yang artinya adalah jika nilai debit (Q) semakin besar maka nilai

efisiensi turbin semakin kecil. Akan tetapi pada grafik analisis menunjukkan hal yang tidak sesuai dengan rumus tersebut karena adanya kesalahan pembacaan alat ukur pada flowmeter. 3.

Bagaimana pengaruh efisiensi turbin terhadap BHP? Diketahui bahwa rumus efisinsi,

  100%  = 

, yang artinya adalah jika nilai

BHP semakin besar maka nilai efisiensi turbin juga semakin besar. Hal tersebut sudah sesuai dengan grafik analisis.

Praktikum Turbin Pelton

Recommend Documents