Turbin Air Adalah Alat Untuk Mengubah Energi Potensial Air Menjadi Menjadi Energi Mekanik

Turbi Turbin n air adalah adalah alat alat untuk untuk mengub mengubah ah energi energi potens potensial ial air menjad menjadii menjad menjadii energi energi mekani mekanik. k. Energ Energii mekanik mekanik ini kemudi kemudian an diubah diubah menjad menjadii energ energii listri listrik k oleh oleh generator.Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan secara luas untuk pembangkit tenaga listrik. Dalam pembangkit listrik tenaga air (PLTA) turbin air merupakan peralatan utama selain generator. erdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi kinetik! turbin air dibedakan menjadi dua k elompok "aitu turbin impuls dan turbin reaksi. #ungsi Turbin Turbin Tur bin ber$u ber$ungsi ngsi untuk menguba mengubah h energ energii potens potensial ial menjadi energ energii mekani mekanik. k. %a"a jatuh air "ang mendorong baling&baling men"ebabkan turbin berputar. Turbin air keban"akan seperti kincir angin! dengan menggantikan $ungsi dorong angin untuk memutar baling&baling digantikan air untuk memutar turbin. Perputaran turbin ini di hu bungkan ke generator. 'omponen Turbin air  a.

otor! "aitu bagian "ang berputar pada sisitem "ang terdiri dari 

&

*udu&sudu! ber$ungsi untuk menerima beban pancaran "ang disemprotkan oleh no++le.

&

Poros! ber$ungsi untuk meneruskan aliran tenaga "ang berupa gerak putar "ang dihasilkan oleh sudu.

&

antalan! antal an! ber$un ber$ungsi gsi sebaga sebagaii perapat perapat&pera &perapat pat kompone komponen&komp n&komponen onen dengan tujua tujuan n agar tida tidak  k  mengalami kebocoran pada sistem.

 b. *tator! "aitu bagian "ang diam pada sistem "ang terdiri dari  &

Pipa pengarah , no++le "ang ber$ungi untuk meneruskan aliran $luida sehingga tekanan dan kecepatan $luida "ang digunakan didalam sistem besar.

&

umah turbin! ber$ungsi sebagai rumah kedudukan komponen&komponen turbin.

Prinsip kerja turbin air  Turbin air mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis. Energi mekanis diubah dengan generator listrik menjadi tenaga listrik. erdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis. Aliran air "ang mempun"ai energi potensial akan disem di sempr prot otkan kan ke su sudu du&s &sudu udu tu turb rbin in ol oleh eh no+ no++l +le. e. Put Putar aran an da dari ri su sudu& du&su sudu du te ters rsebu ebutt aka akan n mengakibatkan poros turbin ikut bergerak dan kemudian putaran poros turbin akan diteruskan ke generator listrik untuk diubah menjadi energi listrik. 'lasi$ikasi Turbin Air  erdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi kinetik! turbin air dibedakan menjadi dua kelompok "aitu turbin impuls dan turbin reaksi.

a.

Turbin -mpuls Turbin impuls adalah turbin air "ang cara kerjan"a merubah seluruh energi air("ang terdiri dari energi potensial  tekanan  kecepatan) "ang tersedia menjadi energi kinetik untuk  memutar turbin! sehingga menghasilkan energi kinetik. Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pada no+le. Air keluar no+le "ang mempun"ai kecepatan tinggi membentur sudu turbin. *etelah membentur sudu arah kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan momentum (impulse). Akibatn"a roda turbin akan berputar. Turbin impuls adalah turbin tekanan sama karena aliran air "ang keluar dari no+le tekanann"a adalah sama dengan tekanan atmos$ir  sekitarn"a. *emua energi tinggi tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi kecepatan. /ontoh turbin impuls adalah turbin Pelton.

 b. Turbin eaksi Turbin reaksi adalah turbin "ang cara kerjan"a merubah seluruh energi air "ang tersedia menjadi energi kinetik. Turbin jenis ini adalah turbin "ang paling ban"ak digunakan. *udu pada turbin reaksi mempun"ai pro$il khusus "ang men"ebabkan terjadin"a penurunan tekanan air  selama melalui sudu. Perbedaan tekanan ini memberikan ga"a pada sudu sehingga runner (bagian turbin "ang berputar) dapat berputar. Turbin "ang bekerja berdasarkan prinsip ini dikelompokkan sebagai turbin reaksi. unner turbin reaksisepenuhn"a tercelup dalam air dan  berada dalam rumah turbin. Turbin reaksi disebut juga dengan turbin tekanan lebih karena tekanan air sebelum masuk  roda turbin lebih besar dari pada tekanan air saat keluar roda turbin. *ecara umum dapat dikatakan bah0a aliran air "ang masuk keroda turbin mempun"ai energi penuh! kemudian energi ini dipakai sebagian untuk menggerakkan roda turbin dan sebagian lagi dipergunakan untuk  mengeluarkan air kesaluran pembuangan. enis turbin reaksi "ang sering digunakan antara lain! turbin $rancis! turbin propeler atau kaplan. (Fritz Dietzel, 1988:17). erdasarkan arah alirann"a! turbin dikelompokkan menjadi 2 kelompok! "aitu turbin aliran radial dan turbin aliran aksial. a.

Turbin Aliran adial Turbin aliran radial adalah turbin "ang arah alirann"a tegak lurus dengan arah putaran poros turbin. Turbin dengan aliran radial digunakan untuk laju alir ( aliran working fluid ) rendah dan dengan perbedaaan tekanan ( difference pressure ) tinggi.

 b. Turbin Aliran Aksial Turbin "ang sejajar dengan arah putaran poros turbin. Turbin dengan aliran aksial digunakan untuk laju alir tinggi dan dengan perbedaan tekanan rendah ( 1 3 45 bar ). Axil!flow tur"ines keban"akan digunakan dalam aplikasi "ang melibatkan $luida kompresibel. Dalam

 ban"ak penggunaan! e$isiensi Axil!flow tur"ines lebih tinggi dibandingkan rdil!inflow tur"ines. Adapun macam&macam turbin air antara lain a.

Turbin Pelton Turbin Pelton termasuk jenis turbin impuls "ang merubah seluruh energi air menjadi energi kecepatan sebelum memasuki runner turbin. Perubahan energi ini dilakukan didalam no++le dimana air "ang semula mempun"ai energi potensial "ang tinggi diubah menjadi energi kinetis. Pancaran air "ang keluar dari no++le akan menumbuk bucket "ang dipasang tetap sekeliling runner dan garis pusat pancaran air men"inggung lingkaran dari pusat bucket. 'ecepatan keliling dari bucket akibat tumbukan "ang terjadi tergantung dari jumlah dan ukuran pancaran serta kecepatann"a. 'ecepatan pancaran tergantung dari tinggi air di atas no++len"a serta e$$isiensin"a. Turbin pelton terdiri dari satu set sudu jalan "ang diputar oleh pancaran air "ang disemprotkan oleh no++le. Turbin pelton adalah salah satu dari jenis turbin air "ang paling e$isien. Turbin pelton adalah turbin "ang cocok digunakan untuk head tinggi. entuk sudu turbin terdiri dari 2 bagian "ang simetris. *udu dibentuk sedemikian sehingga  pancaran air akan mengenai tengah sudu dan pancaran air tersebut akan berbelok ke kedua arah sehingga bisa membalikkan pancaran air dengan baik dan membebaskan sudu dari ga"a&ga"a samping.

'euntungan turbin pelton  1. Da"a "ang dihasilkan besar. 2. 'onstruksi "ang sederhana.

6. 7udah dalam pera0atan. 4. Teknologi "ang sederhana mudah diterapkan di daerah "ang terisolir. 'erugian turbin pelton  'arena aliran air berasal dari atas maka biasan"a reser8oir air atau bendungan air! sehingga memerlukan in8estasi "ang lebih ban"ak.

Turbin pelton digolongkan ke dalam jenis turbin impuls atau tekanan sama. 'arena selama mengalir di sepanjang sudu&sudu turbin tidak terjadi penurunan tekanan! sedangkan perubahan seluruhn"a terjadi pada bagian pengarah pancaran atau nosel. Energi "ang masuk ke roda jalan dalam bentuk energi kinetik. Pada 0aktu mele0ati roda turbin! energi kinetik dikon8ersikan menjadi kerja poros dan sebagian kecil energi terlepas dan sebagian lagi digunakan untuk mela0an gesekan dengan permukaan sudu turbin.  b. Turbin Turgo

Turbin *eperti

turgo Dapat

turbin

pelton

beroperasi pada head 65 s,d 655 m. turbin

turgo

merupakan

turbin

impulse!

tetapi

sudun"a

 berbeda. 'euntungan dan kerugian juga sama. Pancaran air dari no++le membentuk sudut 25. 'ecepatan putar turbin turgo lebih besar dari turbin pelton. Akibatn"a dimungkinkan transmisi langsung dari turbin ke generator sehingga menaikkan e$isiensi total sekaligus menrurukan bia"a  pera0atan.

c. Turbin cross$lo0

Turbin /ross&#lo0 adalah salah satu turbin air dari jenis turbin aksi

(impulse

turbine).Pemakaian jenis Turbin /ross&#lo0 lebih menguntungkan dibanding dengan pengunaan

kincir air maupun jenis turbin mikro hidro lainn"a. Penggunaan turbin ini untuk da"a "ang sama dapat menghemat bia"a pembuatan penggerak mula sampai :5 ; dari penggunaan kincir air  dengan bahan "ang sama. Penghematan ini dapat dicapai karena ukuran Turbin /ross&#lo0 lebih kecil dan lebih kompak dibanding kincir air.

d. Turbin #rancis

Turbin #rancis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang diantara sumber air  tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar. Turbin #rancis menggunakan sudu pengarah. *udu pengarah mengarahkan air masuk secara tangensial. Turbin $rancis bekerja dengan memakai proses tekanan lebih. Pada 0aktu air masuk ke roda  jalan! sebagian dari enrgi tinggi jatuh telah bekerja di dalam sudu pengarah diubah sebagai kecepatan air masuk. *isa energi tinggi jatuh diman$aatkan dalam sudu jalan! dengan adan"a  pipa isap memungkinkan energi tinggi jatuh bekerja di sudu jalan deng an semaksimum mungkin. Turbin "ang dikelilingi dengan sudu pengarah semuan"a terbenam dalam air. Air "ang masuk  kedalam turbin dialirkan melalui pengisian air dari atas turbin (schact) atau melalui sebuah rumah "ang berbentuk spiral (rumah keong). *emua roda jalan selalu bekerja. Da"a "ang dihasilkan turbin diatur dengan cara mengubah posisi pembukaan sudu pengarah. Pembukaan sudu pengarah dapat dilakuakan dengan tangan atau dengan pengatur dari oli tekan(gobernor  tekanan oli)! dengan demikian kapasitas air "ang masuk ke dalam roda turbin bisa diperbesar 

atau diperkecil. Pada sisi sebelah luar roda jalan terdapat tekanan kerendahan (kurang dari 1 atmos$ir) dan kecepatan aliran "ang tinggi. Di dalam pipa isap kecepatan alirann"a akan  berkurang dan tekanann"a akan kembali naik sehingga air bisa dialirkan keluar le0at saluran air  di ba0ah dengan tekanan seperti keadaan sekitarn"a.

e. Turbin 'aplan Propeller 

Turbin 'aplan termasuk kelompok turbin air reaksi jenis baling&baling (propeller). 'eistime0aann"a adalah sudut sudu gerakn"a (runner) bisa diatur (adjustable blade) untuk  men"esuaikan dengan kondisi aliran saat itu "aitu perubahan debit air. Pada pemilihan turbin didasarkan pada kecepatan spesi$ikn"a. Turbin 'aplan ini memiliki kecepatan spesi$ik tinggi (high spesi$ic speed). Turbin kaplan bekerja pada kondisi head rendah dengan debit besar . Pada  perancangan turbin 'aplan ini meliputi perancangan komponen utama turbin 'aplan "aitu sudu gerak (runner)! sudu pengarah (guide 8ane)! spiral casing ! dra$t tube dan mekanisme pengaturan sudut bilah sudu gerak. Pemilihan pro$il sudu gerak dan sudu pengarah "ang tepat untuk mengasilkan torsi "ang besar. Perancangan spiral casing dan dra$t tube menggunakan persamaan empiris. Perancangan mekanisme pengatur sudut bilah (<) sudu gerak dengan memperkirakan besar sudut putar  maksimum sudu gerak berdasarkan jumlah sudu! debit air maksimum dan minimum. Turbin 'aplan ini dirancang untuk kondisi head 4 m dan debit : m=,s. Akhirn"a dari hasil perancangan turbin 'aplan ini didapatkan dimensi dari komponen utama turbin "ang di0ujudkan ke dalam  bentuk gambar kerja dua dimensi.