Nama kelompokM. Misbahul Munir (2111038001)Rizha Yudha Pratama
(2111038012)1 Klasifikasi Turbin AirTurbin air merupakan sarana
untuk merubah energi air menjadi energi mekanik berupa putaran pada
poros kincir atau turbin. Ada beberapa tipe turbin air yaitu :1.
Turbin Air Overshot2. Turbin Air Undershot3. Turbin Air
Breastshot4. Turbin Air Tub1.1 Turbin Air OvershotTurbin air
overshot bekerja bila air yang mengalir jatuh dalam bagian
sudu-sudu sisi bagian atas dan karena gaya berat air roda turbin
berputar. Turbin air overshot adalah kincir air yang paling banyak
digunakan dibandingkan dengan jenis turbin air yang lainnya.
Gambar Turbin Air OvershotAdapun keuntungan dan kerugian
menggunakan Turbin Air Overshot adalah sebagai berikut
:Keuntungana. Tingkat efisiensi yang tinggi dapat mencapai 85 %.b.
Tidak membutuhkan aliran yang deras.c. Konstruksi sederhana.d.
Mudah dalam perawatan.e. Teknologi yang sederhana mudah diterapkan
di daerah yang terisolir.Kerugiana. Karena aliran air berasal dari
atas maka biasanya reservoir air atau bendungan air, memerlukan
investasi yang lebih banyak.b. Tidak dapat diterapkan untuk mesin
putaran yang tinggi.c. Membutuhkan ruang yang lebih luas untuk
penempatan.d. Daya yang dihasilkan lebih relatif kecil.1.2 Turbin
Air UndershotTurbin air undershot bekerja bila air yang mengalir,
menghantam dinding sudu yang terletak pada bagian bawah dari turbin
air. Turbin air undershot tidak mempunyai tambahan keuntungan dari
head. Tipe ini cocok dipasang pada perairan dangkal pada daerah
yang rata. Tipe ini disebut juga dengan Vitruvian. Disini aliran
air berlawanan dengan arah sudu yang memutar turbin.
Gambar Turbin Air UndershotAdapun keuntungan dan kerugian
menggunakan turbin air undershot ini adalah sebagai berikut
:Keuntungana. Konstruksi lebih sederhana.b. Lebih ekonomis.c. Mudah
dipindahkan.Kerugiana. Efisiensi kecil.b. Daya yang dihasilkan
relatif kecil.1.3 Turbin Air BreastshotTurbin Air Breastshot
merupakan perpaduan antara tipe overshot dan undershot dilihat dari
energi yang diterimanya. Jarak tinggi jatuhnya tidak melebihi
diameter turbin, arah aliran air yang menggerakkan turbin air
disekitar sumbu poros dari turbin air. Turbin air jenis ini
memperbaiki kinerja dari turbin air tipe undershot.
Gambar Turbin Air BreastshotAdapun keuntungan dan kerugian
menggunakan turbin air breastshot ini adalah sebagai berikut
:Keuntungana. Tipe ini lebih efisien dari tipe undershot.b.
Dibandingkan tipe overshot tingi jatuhnya lebih pendek.c. Dapat
diaplikasikan pada sumber air aliran datar.Kerugiana. Sudu-sudu
dari tipe ini tidak rata seperti tipe undershot (lebih rumit).b.
Diperlukan dam pada arus aliran datar.c. Efisiensi lebih kecil dari
pada tipe overshot.1.4 Turbin Air TubTurbin Air Tub merupakan
turbin air yang turbinnya diletakkan secara horizontal dan
sudu-sudunya miring terhadap garis vertikal, dan tipe ini dapat
dibuat lebih kecil dari pada tipe overshot maupun tipe undershot.
Karena arah gaya dari pancuran air menyamping maka energi yang
diterima oleh turbin yaitu energi potensial dan kinetik.
Gambar Turbin Air TubAdapun keuntungan dan kerugian menggunakan
turbin air tub ini adalah sebagai berikut :Keuntungana. Memiliki
konstruksi yang lebih ringkas.b. Kecepatan putarnya lebih
cepat.Kerugiana. Tidak menghasilkan daya yang besar.b. Karena
komponennya lebih kecil membutuhkan tingkat ketelitian yang lebih
teliti.
2 Klasifikasi Turbin AirTurbin air dikembangkan pada abad 19 dan
digunakan secara luas untuk pembangkit tenaga listrik. Turbin air
adalah mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis dengan
menggunakan air sebagai fluida kerja. Energi mekanis diubah dengan
generator listrik menjadi tenaga listrik. Berdasarkan prinsip kerja
turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis,
turbin air dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin impuls dan
turbin reaksiTabel Pengelompokan TurbinJenis TurbinHigh HeadMedium
HeadLow Head
Impuls TurbinesPeltonCross flowCross flow
TurgoMulti-jet Pelton Turqo
Reaction TurbinesFrancisPropeller
Kaplan
2.1 Turbin ImpulsEnergi potensial air diubah menjadi energi
kinetik pada nosel. Air keluar nosel yang mempunyai kecepatan
tinggi membentur sudu turbin. Setelah membentur sudu arah kecepatan
aliran berubah sehingga terjadi perubahan momentum (impuls).
Akibatnya roda turbin akan berputar. Turbin impuls adalah turbin
tekanan sama karena aliran air yang keluar dari nosel tekanannya
adalah sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi
tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah
menjadi energi kecepatan.2.1.1 Turbin PeltonTurbin Pelton merupakan
turbin impuls. Turbin pelton terdiri dari set sudu jalan yang
diputar oleh pancaran air yang disemprotkan dari satu atau lebih
alat yang disebut nosel. Turbin pelton adalah salah satu dari jenis
turbin air yang paling efisien dan cocok digunakan untuk head
tinggi.
Gambar Turbin PeltonBentuk sudu terdiri dari dua bagian yang
simetris. Sudu dibentuk sedemikian sehingga pancaran air akan
mengenai tengah-tengah sudu dan pencaran air tersebut akan berbelok
ke kedua arah sehingga bisa membalikkan pancaran air dengan baik
dan membebaskan sudu dari gaya-gaya samping. Untuk turbin dengan
daya yang besar, sistem penyemprotan airnya dibagi lewat beberapa
nosel. Dengan demikian diameter pancaran air bisa diperkecil dan
ember sudu lebih kecil. Turbin Pelton untuk pembangkit skla besar
membutuhkan head kurang 150 meter tetapi untuk skala mikro head 20
meter sudah cukup.
Gambar Sudu Turbin Pelton
Gambar Nosel2.1.2 Turbin TurgoTurbin kargo dapat beroperasi pada
head 30 meter sampai 300 meter. Seperti turbin pelton turbin kargo
merupakan turbin impuls, tetapi sudunya berbeda. Pncaran air dari
nosel membentur sudu pada sudut 20. Kecepatan putrat turbin turgo
lebih besar dari Turbin Pelton. Akibatnya dimungkinkan transmisi
langsung dari turbin ke generator sehingga menaikkan efisiensi
total sekaligus menurunkan biaya perawatan.
Gambar Sudu Turbin Turgo dan Nosel2.1.3 Turbin CrossflowSalah
satu jenis turbin impuls ini juga dikenal dengan nama Turbin
Michell-Banki yang merupakan penemunya. Selain itu juga disebut
Turbin Osberger yang merupakan perusahaan yang memproduksi Turbin
Crossflow. Turbin Crossflow dapat dioperasikan pada debit 20
litres/sec hingga 10 m3/sec dan head antara 1 sampai 200 meter.
Turbin Crossflow menggunakan nosel persegi panjang yang lebarnya
sesuai dengan lebar runner. Pncaran air masuk turbin dan mengenai
sudu sehingga terjadi konversi energi kinetik menjadi energi
mekanis. Air mengalir keluar membentur sudu dan memberikan
senerginya (lebih endah dibanding saat masuk) kemudian meninggalkan
turbin. Runner Turbin dibuat dari beberapa sudu yang dipasang pada
sepasang piringan paralel.
Gambar Turbin Crossflow2.2 Turbin ReaksiSudu pada turbin reaksi
mempunyai profil khusus yang menyebabkan terjadinya penurunan
tekanan air selama melalui sudu. Perbedaan tekanan ini memberikan
gaya pada sudu sehingga runner (bagian turbin yang berputar) dapat
berputar. Turbin yang bekerja berdasarkan prinsip ini dikelompokkan
sebagai turbin reaksi. Runner turbin sepenuhnya tercelup dalam air
dan berada dalam rumah turbin.
2.2.1 Turbin FrancisTurbin Francis meruapakan salah satu turbin
reaksi. Turbin diapsang diantara sumber tekanan tinggi dibagian
masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar. Turbin Francis
menggunakan sudu pengarah. Sudu pengarah mengarahkan air masuk
secara tangensial. Sudu pengarah pada Turbin Francis dapat
merupakan suatu sudu pengarah yang tetap ataupun sudu pengarah yang
dapat diatur sudunya. Untuk penggunaan apada berbagai kondisi
aliran air penggunaan sudu pengarah yang dapat diatur merupakan
pilihan yang tepat.
Gambar Turbin FrancisTurbin Sketsa Turbin Francis2.2.2 Turbin
Kaplan dan PropellerTurbin Kaplan dan Propeller merupakan turbin
reaksi aliran aksial. Turbin ini tersusun dari propeller seperti
pada perahu. Propeller tersebut biasanya mempunyai tiga hingga enam
sudu.
Gambar Turbin Kaplan
Pada kesempatan ini kelompok kami membuat model turbin air jenis
overshot untuk memenuhi tugas Mekanika Fluida Teknik pada bab Turbo
Machinarry dengan spesifikasi turbin sebagai berikut
R = 10 cmL = 3 mmS = 3 cm
Bahan yang digunakan dalam pembuatan mikro hydro power adalah
sebagai berikut :Bahan Prototype mikro hydro power Turbin Cover :
Acrylit Turbin : Acrylit dengan diameter 32 cm. Poros Nozzle Selang
Air Rantai Generator : Dinamo sepeda 12 Volt. Output : Lampu LED
Baut dan Mur Bearing