PEMBAHASAN

A. KERUGIAN PADA TURBIN

1. TURBIN AIR

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) juga mempunyai kelemahan-

kelemahan dalam melayani penguna listrik dalan jumlah besar, antara lain:

1) Konsumen pengguna listrik dalam jumlah besar dan terlalu jauh dari

pusat Pembangkit membutuhkan sarana jaringan tower transmisi

tegangan tinggi yang panjang juga memerlukan sarana traffo peningkat

tengangan yang banyak.

2) Dari sisi keamanan maupun keselamatan terhadap sanara

dan perlengkapan tranmisi harus mendapat perhatian khusus.

3) Bila kita mengalami musim kemarau panjang PLTA yang mengunakan

tenaga air dari danau alam dan danau buatan maka cadanagan air akan

sangat berkurang dan berdampak pada penurunan kuantitas produksi

daya listrik yang disalurkan ke konsuman. Maka hal ini yang dirugikan

adalah konsuman baik rumah tangga maupun pihak industri.

4) Sumber Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) yang menggunakan air

terjun tidak selalu berada dilokasi yang dikehendaki, selain debit airnya

kecil juga berada jauh dari kota sehingga membutuhkan biaya yang

sangat besar.

2. TURBIN ANGIN

a. TASH

1) Menara yang tinggi serta bilah yang panjang sulit diangkut dan juga

memerlukan biaya besar untuk pemasangannya, bisa mencapai 20%

dari seluruh biaya peralatan turbin angin.

2) TASH yang tinggi sulit dipasang, membutuhkan derek yang yang

sangat tinggi dan mahal serta para operator yang terampil.

3) Konstruksi menara yang besar dibutuhkan untuk menyangga bilah-

bilah yang berat, gearbox, dan generator.

1

4) Ukurannya yang tinggi merintangi jangkauan pandangan dan

mengganggu pemandangan.

5) Berbagai varian downwind menderita kerusakan struktur yang

disebabkan oleh turbulensi.

b. TASV

1) Kebanyakan TASV memproduksi energi hanya 50% dari efisiensi

TASH karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir berputar.

2) TASV tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebih

kencang di elevasi yang lebih tinggi.

3) Kebanyakan TASV mempunyai torsi awal yang rendah, dan

membutuhkan energi untuk mulai berputar.

4) Sebuah TASV yang menggunakan kabel untuk menyanggahnya

memberi tekanan pada bantalan dasar karena semua berat rotor

dibebankan pada bantalan. Kabel yang dikaitkan ke puncak bantalan

meningkatkan daya dorong ke bawah saat angin bertiup.

3. TURBIN UAP

1) Untuk mengekspansikan uap dibutuhkan peralatan yang khusus yaitu

pipa pemancar

2) Pipa pemancar memerlukan perencanaan yang sangat teliti

3) Karena uap yang di pake untuk mendorong sudu jalan, padahal sudu

jalan hanya merupaklan kepingan yang terbuka, sehingga diperlukan

rumah turbin yang sangat rapat dan kuat, sehingga tidak timbul

kebocoran uap sedangkan pada mesin uap hal tersebut di atas tidak

memerlukan perhatian yang sangat penting.

4. TURBIN GAS

1) Kos bahanapi yang tinggi.

2) Suhu komponennya adalah sentiasa tinggi.

3) Hanya boleh gunakan bahanapi dalam bentuk gas dan cecair sahaja.

Sebab-sebab terjadinya kerugian antara lain:

2

1) Adanya gesekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian tekanan

(pressure losses) di ruang bakar.

2) Adanya kerja yang berlebih waktu proses kompresi yang menyebabkan

terjadinya gesekan antara bantalan turbin dengan angin.

3) Berubahnya nilai Cp dari fluida kerja akibat terjadinya perubahan

temperatur dan perubahan komposisi kimia dari fluida kerja.

4) Adanya mechanical loss, dsb.

Fenomena Pada Turbin

a. Kavitasi

Salah satu masalah yang sering timbul dalam perawatan turbin yaitu

kavitasi. Kavitasi merupakan peristiwa terjadinya gelembung-gelembung

uap yang kecil (minute microscopic bubbles) di dalam cairan (air) yang

mengalir, dimana tekanan yang trjadi ditempat tersebut sama atau lebih

rendah dari tekanan uap jenuhnya.

Pada saat gelembung-gelembung tersebut sampai pada daerah yang

tekanannya lebih tinggi maka gelembung tersebut akan pecah dan

mengakibatkan lubang-lubang kikisan pada permukaan dinding saluran

hisap bagian atas (draft tube), sudu-sudu, dan rumah turbin. Selain itu juga

akan menimbulkan getaran dan bunyi yang berisik. Kavitasi yang sangat

besar akan menurunkan daya dan efisiensi turbin.

Kavitasi dapat diantisipasi atau dikurangi dengan cara antara lain :

Memasang turbin pada tempat yang cocok, yaitu dengan

memperkecil tinggi hisap agar tekanan air lebih rendah dari

tekanan uap jenuhnya.

Memperbaiki konstruksi dan diusahakan agar tidak terdapat

belokan-belokan yang tajam.

Menggunakan material yang mampu menahan erosi akibat

pengikisan yang ditimbulkan oleh pecahnya gelembung-

gelembung uap yang dibawa oleh air, dan material yang tahan

terhadap korosi.

3

Analisis    kavitasi    pada    turbin    reaksi    akan    dijelaskan   

dengan hukum  Bernoulli  dikerjakan  pada  Titik 1  dan Titik 2 sebagai

berikut:

Tinggi  kecepatan  pada titik 1 berbanding  lurus  dengan  tinggi  terjun

efektif  H. Agar  tidak  terjadi  kavitasi  maka  tinggi  tekanan  pada  titik 1

harus lebih besar atau sama dengan tinggi tekanan kavitasi. Oleh karena itu,

persamaan ini dapat ditulis sebagai :

dengan Hs adalah tinggi tekanan isap, Hv adalah tinggi tekanan kavitasi,

Hatm  adalah  tinggi  tekanan  udara  luar, σ adalah  sigma  turbin  atau

koefisien kavitasi, dan H adalah tinggi terjun netto/efektif.

b. Kecepatan Liar (Run Away Speed)

Kecepatan liar yaitu suatu kecepatan yang terjadi akibat pada waktu

turbin bekerja dimana tiba-tiba bebannya dihentikan dengan tiba-tiba.

Dalam hal tersebut timbul gejala bahwa roda turbin akan berputar dengan

sangat cepat.

Kekuatan turbin harus diperhitungkan terhadap kecepatan

liarnyauntuk mencegah terjadinya kerusakan turbin atau generatornya.

Kecepatan liar turbin air dapat dilihat seperti pada tabel 2.2 (ref : Wiranto

Arismunandar)

Kecepatan liar juga dipengaruhi oleh koefisien kavitasi (σ ).

Pengaruh karakteristik kavitasi  terhadap kecepatan liarnya sangat kuat

dalam suatu daerah σ tertentu dan juga tergantung dari jenis turbinnya.

Kecepatan liar juga dipengaruhi oleh pembukaan pintu air atau katup, tetapi

kecepatan liar yang maksimum tidak selalu terjadi pada permukaan pintu air

yang maksimum.

Kecepatan liar dapat diantisipasi atau dikurangi dengan cara, yaitu:

pada bagian poros turbin dibuat suatu pengatur kecepatan (governor) yang

dapat meredam putaran liar.

c. Water Hammer

4

Suatu peristiwa di mana timbulnya gelombang bertekanan akibat

dari fluida yang mengalir tiba-tiba berhenti atau arah alirannya berubah

(perubahan momentum). Water hammer juga terjadi akibat katup pada air

keluar turbin di tutup secara tiba-tiba sehingga tekanan di dalam turbin

meningkat. Selain tekanan tinggi juga terjadi gelombang kejut sehingga

menimbulkan suara keras seperti suara menempa / pukulan. Ini dapat

menyebabkan kerusakan pada turbin.

Water hammer dapat diantisipasi atau dikurangi dengan cara, yaitu:

dengan membuat surge tank pada bagian atas dekat sumber air. Surge

tank ini akan menampung air yang membalik pada saat katup ditutup,

sehingga water hammer dapat dihindari.

5

B. DAYA TURBIN

1. TURBIN AIR

Daya yang dihasilkan oleh turbin air dapat dituliskan dengan

persamaan matematis sebagai berikut:

P=ηQHγ=η (Qu D 2√ H ) Hγ

P=(ηγ Qu)D 2 H 3 /2

Akhirnya sapat ditulis sebagai berikut:

Pu=P

D2 H 3/2

2. TURBIN ANGIN

Power Coefficient (Cp) adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan

secara mekanik pada sudu akibat gaya angin terhadap daya yang dihasilkan

oleh gaya lift pada aliran udara. Secara matematis, hubungan ini dapat

dituliskan:

C p=PP0

=

14

ρA (v12−v2

2 ) ( v1+v2 )

12

ρA v3

C p=PP0

=[[1−( v2

v1)

2] [1+v2

v1]]

Dimana:

Cp = koefisien daya

P = daya mekanik yang dihasilkan rotor (watt)

P0 = daya mekanik total yang terkandung dalam angin yang melalui sudu

(watt) ρ = massa jenis udara (kg/m2)

A = luas penampang bidang putar sudu (m2)

v1 = kecepatan aliran udara sebelum melewati sudu rotor (m/s)

v2 = kecepatan aliran udara setelah melewati sudu rotor (m/s)

6

Gambar 13 Pemodelan Betz’ untuk aliran angin

Power coefficient bergantung pada rasio antara komponen energi gerak

putar sudu dan gerak rotasi pada aliran udara. Rasio ini didefinisikan sebagai

kecepatan tangensial sudu rotor terhadap kecepatan angin dan didefenisikan

sebagai tip speed ratio (λ), yang secara umum direkomendasikan pada

kecepatan tangensial dari ujung sudu.

Tip speed ratio, λ=uvw

Dimana:

u = kecepatan tangensial dari ujung sudu (m/s)

vw = kecepatan angin (m/s) atau tip speed ratio,

Tip speed ratio, λ=πdn60 v

dimana d adalah diameter sudu, n adalah putaran rotor atau sudu, dan v adalah

kecepatan angin.

7

Gambar 14 Kurva hubungan Tip speed ratio (λ) terhadap rotor power

coefficient

Secara matematis, besarnya sudu (chord) dapat dinyatakan dengan:

C=16 πR (R

r )9 λ2 B

Dimana C adalah ketebalan sudu, r adalah jari-jari sudu, R adalah jari-

jari total turbin angin, dan B adalah jumlah sudu.

Dengan menggunakan power coefficient CP, daya rotor dapat dihitung

sebagai fungsi dari kecepatan angin.

PR=C pρ2

vw3 A

Atau,

PR=C p ηρ2

vw3 A

Dimana: A = luas sudu

vw = kecepatan angina

CP = koefisien daya rotor

ρ = massa jenis udara

PR = daya rotor

η = Efisiensi elektrik dan mekanik

8

Gambar Kurva hubungan Tip-speed ratio terhadap Rotor power

coefficient

3. TURBIN UAP

Daya yang dihasilkan turbin uap adalah:

WT         = ms x (h3-h4)

Daya yang dihasilkan setelah generator adalah:

WTG     = WT/ Cos φ

4. TURBIN GAS

Pemasukan panas berlangsung pada tekanan tetap;

qmasuk =mcp(T3−T2)

Pengeluaran panas juga pada tekanan konstan;

qkeluar =mcp(T4−T1)

Sehingga,kerja berguna dapat dirumuskan sebagai berikut;

Wberguna=qmasuk-qkeluar.=mcp(T3-T2)-mcp(T4-T1)

Efisiensi didefinisikan sebagai perbandingan kerja berguna dengan

energi kalor yang masuk,dirumuskansebagaiberikut;

η=Wbergunaqmasuk

=qmasuk−qkeluarqmasuk

9

bisa ditulis dalam bentuk;

Dimana Cp kapasitasjenispadatekanankonstan

ᵧ=CpC

Dapat dilihat dari perumusan diatas, bahwa untuk menaikan efisiensi

turbin gas, kompresor yang di gunakan harus memiliki perbandingan

tekanan P 2P 1

yang tinggi. Sehingga pemakaian bahan bakar lebih sedikit.

Kenaikan perbandingan tekan tidak selamanya menaikan daya turbin, pada

perbandingan tekanan tertentu, daya turbin mencapai maksimum,

selanjutnya daya yang berguna akan kembali turun. Hal ini dikarenakan,

pada perbandingan tekanan yang tinggi diperlukan kerja kompresor yang

besar, padahal kerja kompresor mengambil dari daya turbin. Dengan alasan

tersebut, bisa dipahami kenaikan perbandingan tekanan tidak selalu

menguntungan pada nilai tertentu.

10

C. PERENCANAAN TURBIN AIR

Perancangan Turbin Pelton

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Kebutuhan energi listrik dewasa ini kian meningkat, berbagai upaya terus

dilakukan baik dengan mencari potensi energi baru ataupun dengan

mengembangkan teknologinya. Selain dari kebutuhan energi listrik meningkat,

juga terdapat daerah yang kondisi geografisnya tidak memungkinkan jaringan

listrik sampai kepada konsumen. Maka dari permasalahan tersebut dilakukanlah

suatu upaya untuk menyuplai kebutuhan energi listrik dengan memanfaatkan

kondisi dan potensi yang ada pada daerah tersebut. Misalkan ada suatu daerah

yang memiliki potensial air yang headnya mencukupi untuk dibuat pembangkit

listrik, maka didaerah tersebut dapat dipasang pembangkit tenaga listrik yang

menyesuaikan dengan besar kecilnya head yang tersedia. Atau potensi-potensi

alam yang lain yang memungkinkan untuk dibangunnya pembangkit tenaga

listrik.

Dengan keadaan geografis daerah-daerah di Indonesia yang memiliki

potensi air dengan head yang memadai untuk sebuah pembangkit berskala kecil,

maka dengan kondisi tersebut banyak dikembangkan teknologi pembangkit-

pembangkit berskala kecil yang biasa dikenal sebagai Pembangkit Listrik Tenaga

Mikrohidro (PLTMH). Teknologi PLTMH ini terus dikembangkan baik dari segi

peralatannya ataupun dari segi efisiensinya. PLTMH dibuat tergantung dari

seberapa besar head air yang ada dan berapa besar energi listrik yang akan

dihasilkan. Untuk PLTMH kapasitas daya energi listrik yang dihasilkannya

dibawah 100Kw.

Berbagai teknologi pembangkit pun telah banyak diterapkan dalam PLTM

baik dari sisi turbin dan instrumen. Di dalam turbin kita mengenal beberapa jenis

turbin yang di pergunakan, kita dapat mempergunakan turbin francis, Kaplan atau

pelton. Penggunaan turbin tersebut tergantung dari potensi head yang dimiliki.

Seperti dalam hal ini turbin pelton yang menggunakan prinsip impuls memerlukan

11

head yang cukup tinggi. Dikarenakan masih sedikitnya turbin pelton yang

digunakan untuk PLTMH, maka atas dasar inilah turbin ini dibuat untuk

keperluan penelitian lebih lanjut.

Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dalam perancangan ini adalah:

Mengindentifikasi pengaruh perubahan jumlah nozel

Mencermati efisiensi daya turbin pelton

Melihat pengaruh bentuk mangkok terhadap keluaran air

Rumusan Masalah

Pada penelitian ini difokuskan kepada perancangan turbin pelton baik dari

segi bentuk sudu-sudunya, jumlah sudu, head dan debit air yang diperlukan.

Sekaligus menganalisa pengaruh yang terjadi akibat penentuan dari hasil

perancangan terhadap output dayanya sekaligus dengan efisiensi yang terjadi.

Batasan Masalah

Batasan masalah pada tugas akhir ini

o Pengukuran daya turbin yang dihasilkan

o Pengaruh perubahan jumlah nozel terhadap daya yang dihasilkan

o Kapasitas head yang tersedia 30 meter konstan dan debit 0,02 m3/s

Metodologi

Metode penelitian yang dilakukan :

Observasi, yaitu melakukan observasi ke lapangan mengenai peralatan, bahan,

dan komponen yang dibutuhkan dalam pembuatan alat.

Perancangan mangkok turbin pelton

Pembuatan prototipe.

Pengujian lapangan.

DASAR TEORI Turbin Air

12

Turbin air adalah merupakan mesin penggerak yang merubah energi

potensial menjadi energi mekanik dengan air sebagai fluida kerjanya. Menurut

sejarahnya turbin hidrolik sekarang berasal dari kincir-kincir air pada jaman abad

pertengahan yang dipakai untuk memecah batu bara dan keperluan pabrik

gandum. Salah satu kincir air tersebut dapat dilihat di Aungrabad (India) yang

telah berumur 400 tahun-an.

Daya Turbin

Daya turbin air ditentukan oleh besarnya debit air dan tinggi jatuh air (head) serta

efisiensi dari turbin air tersebut. Daya turbin air ditentukan menurut persamaan

sebagai berikut :

Ρ=

Di mana : P : daya turbin (watt)

ρ : massa jenis air (1000 kg/m³)

g : gravitasi (m/s²)

H : head (tinggi jatuh air) (m)

Q : debit (m³/s)

η : efisiensi turbin (%)

Efisiensi Turbin

Efisiensi turbin ditentukan oleh perbandingan daya hidraulik dengan daya poros

turbin.

Dalam bentuk persamaan adalah sebagai berikut :

Di mana : PT : daya poros (watt)

PH : daya hidrauli (watt)

T : torsi (Nm)

ω : kecepatan sudut (rad/s)

Jenis Turbin

13

Pengelompokkan jenis turbin dapat didasarkan dari cara kerjanya, konstruksinya

(susunan poros dan pemasukkan air) dan kecepatan spesifiknya.

Jenis turbin menurut cara kerjanya

Turbin aksi atau turbin impuls

Turbin aksi atau impuls adalah turbin yang berputar karena adanya gaya impuls

dari air. Yang termasuk kedalam turbin jenis ini yaitu turbin pelton.

Turbin reaksi

Pada turbin reaksi air masuk kedalam jaringan dalam keadaan bertekanan dan

kemudian mengalir ke sudu. Sewaktu air mengalir ke sekeliling sudu piringan,

turbin akan berputar penuh dan saluran belakang (tail race) akan terendam air

seluruhnya. Tinggi angkat air sewaktu mengalir ke sekeliling sudu akan diubah

menjadi tinggi angkat kecepatan dan akhirnya berkurang hingga tekanan atmosfer

sebelum meninggalkan pringan turbin. Yang termasuk kedalam jenis ini adalah

turbin francis dan kaplan.

Jenis turbin berdasarkan susunan poros

a. Turbin poros vertikal

Yang termasuk turbin jenis ini adalah turbin propeller dan turbin pelton.

b. Turbin poros horizontal

Yang termasuk turbin jenis ini adalah turbin crossflow, francis dan kaplan.

Turbin Pelton Pengenalan turbin pelton

Turbin pelton merupakan pengembangan dari turbin impuls yang ditemukan

oleh S.N. Knight (1872) dan N.J. Colena (1873) dengan pasang mangkok-

mangkok pada roda turbin. Setelah itu turbin impuls dikembangkan oleh orang

amerika Lester G. Pelton (1880) yang melakukan perbaikan dengan penerapan

mangkok ganda simetris, punggung membelah membagi jet menjadi dua paruh

yang sama yang dibalikan menyamping.

Pada turbin pelton putaran terjadi akibat pembelokan pada mangkok ganda

runner (lih. Gbr) oleh sebab itu turbin pelton disebut juga sebagai turbin pancaran

bebas.

14

Turbin Pelton merupakan suatu jenis turbin yang mengandalkan suatu reaksi

impuls dari suatu daya yang dihasilkan dari daya hidrolisis. Semakin tinggi head

yang dimiliki maka semakin baik untuk turbin jenis ini.

Walaupun ns (kecepatan spesifik) relatif kecil tapi memungkinkan untuk

kecepatan yang tinggi dengan ketentuan jumlah nosel yang banyak dalam

meningkatkan daya yang lebih tinggi. Sehingga jika putaran dari generator yang

dikopel ke turbin semaki tinggi, maka generator yang digunakan akan semakin

murah. Untuk lebih jelasnya bisa dilhat grafik berbagai jenis turbin antara Head

dan ns-nya.

Dalam perancangan turbin pelton telah ada suatu ketentuan yang mengatur

dari desain/rancangan turbin pelton secara baku.intinya kita tinggal menggunakan

beberapa parameter utama untuk menghasilkan dimensi yang lain. Dalam grafik di

bawah ini akan ditunjukkan hubungan antara Head dengan ns juga jumlah nosel

dan kisaran jumlah mangkok (sudu).

15

Tipe turbin pelton

Ada beberapa jenis turbin pelton menurut posisi turbinnya, yaitu :

Turbin Poros Horizontal ; turbin ini digunakan untuk head kecil hingga

menengah. Makin bayak aliran air yang dibagi dalam arti makin banyak nosel

yang digunakan, makin bisa dipertinggi pula pemilihan kecepatan turbin.

Sedangkan makin cepat putaran turbin makin murah harga generatornya. Untuk

dapat menghasilkan daya yang sama 1 group turbin dengan 2 roda akan lebih

murah daripada dengan dua buah turbin yang masing-masing dengan satu buah

roda.

Turbin Poros Vertikal ; Dengan bertambahnya daya yang harus dihasilkan

turbin, maka untuk turbin pelton dilengkapi dengan 4 s/d 6 buah nosel. Sedangkan

penggunaan 1 atau 2 buah pipa saluran air utama tergantung kepada keadaan

tempat dan biya pengadaannya.

Dimensi utama turbin pelton

Standarisasi untuk penentuan suatu turbin pelton telah ditetapkan. Jadi

untuk perancangan turbin pelton ini, cukup mengetahui dimensi dari diameter

nosel (d) dan diameter lingkaran tusuk (Dlt).

Rumus untuk penentuan d dan Dlt :

16

Dimana:

ku : Koefisien kecepatan (0,44-0,46)

Q : Debit (m3/s)

H : Head (m)

Untuk mengetahui dimensi-dimensi lain dari turbin pelton khususnya pada

bagian mangkoknya, dapat diketahui dari dimensi utama yaitu dengan

mempergunakan diameter nosel (d) untuk lebih jelas lihat gambar berikut ini :

L = ( 2,3 – 2,8 ) . d β2I = 30 o - 40 o

B = ( 2,8 – 3,4 ) .d β2II = 20 o - 30 o

T = ( 0,6 – 0,9 ) . d β2III = 10 o - 20 o

a = (0,95 – 1,05 ) . d β2IV = 5 o - 10 o

b = (0,18 – 0,20 ) . d β2V = 0 o - 5 o

β1 = 5 o - 7 o

Kisaran jumlah mangkok

Untuk menentukan kisaran mangkok dapat digunakan persamaan sebagai

berikut :

17

Di mana : Z : Kisaran jumlah mangkok

D lt : Diameter lingkaran tusuk (mm)

d : diameter jet / nosel (mm)

Langkah pemodelan

Rumus-rumus di atas merupakan dimensi sebenarnya untuk turbin pelton

tersebut, karena ada suatu keperluan untuk mengnalisa fenomena turbin pelton hal

yang lebih baik dilakukan langkah pemodelan. Langkah ini di lakukan untuk

mempermudah dan meringankan segala hal. Dengan pemodelan ini dapat

dilakukan bebas dilakukan berbagai kondisi bisa melakukan perubahan Head,

debit dan sebagainya. Yang perlu diingat bahwa pemodelan tidak mengurangi

prisip kerja secara asli dari turbin yang telah kita rancang, karena kita

mempergunakan prisip kesebangunan. Walaupun ukuran lebih kecil tapi pada

dasarnya sama yang penting ns-nya harus tetap sama. Adapun rumus

kesebangunan yang digunakan, yaitu :

Di mana : Dltp : Diamter lingkaran tusuk sebenarnya (mm)

dp : diameter nosel sebenarnya (mm)

Dltm : Diamter lingkaran tusuk model (mm)

dm : diameter nosel model (mm)

Nozzel

Dalam turbin pelton nosel merupakan hal penting dalam proses kerjannya,

karena nosel memiliki fungsi utama dalam meningkatkan daya turbin. Karena

turbin pelton memperoleh daya hidrolis menggunakan prinsip impuls aliran air

dari nosel tersebut. Seperti yang telah dikemukakan di atas perubahan banyaknya

nosel dapat meningkatkan daya yang akan di bangkitkan oleh turbin tersebut.

Suatu nosel mempunyai ukuran tertentu, dalam hal ini diameter nosel

tersebut. Diamater nosel sangat berpengaruh kepada dimensi dari kontruksi turbin

pelton secara keseluruhan (khususnya dalam dimensi sudu). Secara umum rumus

nosel adalah sebagai berikut :

18

dimana :

d : diameter nosel (mm)

PERHITUNGAN DAN HASIL Perhitungan Dimensi Utama

Dalam mencari debit air dalam kasus ini dimisalkan ada suatu potensi air

dengan head 30 m. dari head inilah kita dapat menentukan turbin yang akan

dipakai. Sesuai dengan grafik ditentukan besaran sebagai berikut:

D/d = 60 , jumlah Nozel = 2 buah, didapat Ns (kecepatan spesifik) =6,56

Perhitungan pada Skala sebenarnya

Perhitungan Debit

Pada penentuan debit sesuai rumus yang ada maka kita harus memilih

kecepatan sinkron generatornya sebesar 750 rpm. Maka debit yang dihasilkan

adalah sebagai berikut :

Perhitungan kecepatan pancaran air

Perhitungan ini diperlukan untuk mengetahui berapa kecepatan air dengan

potensi head tertentu, sesuai rumus di atas maka di dapat :

Perhitungan kecepatan keliling optimum Sesuai rumus didapatkan :

19

Perhitungan diameter jet (nozel)

Dari rumus di atas maka dimensi ujung nozel sebagai berikut :

Perhitungan kecepatan diameter lingkaran tusuk

Dengan menggunakan rumus di atas maka dapat diketahui sebgai berikut :

Langkah Pemodelan (Prototype)

Dari perhitungan skala sebenarnya di atas maka dapat dilakukan langkah

selanjutnya yaitu langkah pemodelan. Langkah ini harus memiliki syarat

yaitu harga Ns harus tetap, dan harga lain bebas berekspresi kegiatannya

bersifat laboratorium.

Penskalaan atas dimensi sebenarnya dengan model adalah 1 : 10

Perhitungan diameter jet (nozel)

Dimensi pada skala model dapat diketahui dengan membagi dengan angka

perbandingan 1 : 10

20

Perhitungan kecepatan diameter lingkaran tusuk

Sama halnya dengan yang di atas, Dlt yang didapat :

Dlt model = 1,10795 = 0,1795m atau Dlt model =17.95 mm

Penentuan jumlah mangkok

Dengan mengunakan rumus :

Z = 17,18 buah mangkok, dibulatkan menjadi 17 buah mangkok.

Penentuan dimensi utama mangkok

L = ( 2,5 ) . dmodel β2I = 35 o

L = 41 mm

B = (3,1) . dmodel β2II = 25 o

B = 31,84 mm

T = ( 0,7) . dmodel β2III = 15 o

T = 11,48 mm

a = (1,00 ) . dmodel β2IV = 8 o

a = 16,4 mm

b = (0,19) . dmodel β2V = 4 o

b = 3,11 mm β1 = 6 o

KESIMPULAN

Dari hasil perhitungan suatu potensi air dengan head 30 m, dengan

kecepatan spesifik 6,56, putaran kecepatan sinkron generatornya sebesar

21

750 rpm, debit yang dibutuhkan (Q) 0,00318 m3/s. Untuk debit dan head

tersebut diperlukan dimensi nosel dengan diameter ( d ) 0,164 m, diameter

lingkaran tusuk ( Dlt ) 17,95 mm, jumlah mangkok 17 buah mangkok

dengan dimensi mangkok turbin pelton sesuai gambar.

22