SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015

Kuta, 29-30 Oktober 2015 | iii

UDAYANA UNIVERSITY PRESS2015

SEMINAR NASIONALDAN TEKNOLOGI

Kuta, 29 - 30 Oktober 2015

LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIANKEPADA MASYARAKAT

UNIVERSITAS UDAYANA

SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015

iv | Kuta, 29-30 Oktober 2015

Ni Made Ary Esta Dewi Wirastuti, S.T., MSc. PhDProf. Dr. Drs. IB Putra Yadnya, M.A.Prof. Dr. Ir. I Gede Mahardika, M.S.

Dr. Ni Ketut Supasti Dharmawan, SH., MHum., LLM.Prof. Dr. drh. I Nyoman Suarsana, M.Si

Prof. Dr. Ir. I Gede Rai Maya Temaja, M.P.Ir. Ida Ayu Astarini, M.Sc., Ph.D

Prof. Dr. Ir. Nyoman Gde Antara, M.EngDra. Ni Luh Watiniasih, MSc, Ph.D

Prof. Dr. drh. Ni Ketut Suwiti, M.Kes.Prof. Dr. Ir. I Made Alit Karyawan Salain, DEA.

Ir. I Nengah Sujaya, M.Agr.Sc., Ph.D.Ir. Ida Bagus Wayan Gunam, MP, Ph.D

dr. Ni Nengah Dwi Fatmawati, SpMK, Ph.DDr. Agoes Ganesha Rahyuda, S.E., M.T.

Putu Alit Suthanaya, S.T., M.Eng.Sc, Ph.D.I Putu Sudiarta, SP., M.Si., Ph.D.

Dr. Ir. Yohanes Setiyo, M.P.Dr. P. Andreas Noak, SH, M.Si

I Wayan Gede Astawa Karang, SSi, MSi, PhD.Dr. Drh. I Nyoman Suarta, M.Si

lUdayana University Press,

Lembaga Penelitian dan PengabdianKepada Masyarakat Universitas Udayana

2015, xli + 2191 hal, 21 x 29,7

SEMINAR NASIONAL SAINSDAN TEKNOLOGI 2015

Kuta, 29 - 30 Oktober 2015

SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015

xxx | Kuta, 29-30 Oktober 2015

ENERGI BARU DAN TERBARUKAN

PRODUKSI BIODIESEL DARI BIJI MALAPARI (PONGAMIA PINNATA (L.) PIERRE)Ni Luh Arpiwi ......................................................................................................................................1341

PENINGKATAN EFISIENSI TURBIN DENGAN PEMBAHARUAN DESAIN TURBIN BANKIUNTUK MIKRO HIDRO DI DAERAH TROPISLie Jasa, Ardyono Priyadi, Mauridhi Hery Purnomo ............................................................................1348

PEMANFAATAN PIKO HIDRO UNTUK MEMPERCEPAT PERTUMBUHANIKAN AIR DERAS DI DUSUN PAGI DESA SENGANAN KECAMATAN PENEBELKABUPATEN TABANANI Putu Ardana, Lie Jasa ....................................................................................................................... 1336

MODEL DAN SIMULASI KATUP TEKAN MODEL PLAT, BOLA,DAN SETENGAH-BOLA PADA POMPA HYDRAMMade Suarda, Anak Agung Adhi Suryawan, I Nengah Suweden ........................................................... 1363

PENGUJIAN KARAKTERISTIK PENGERING ANYAMAN ATA DENGAN MENGGUNAKANVARIAN BAHAN BAKAR BIOMASSA LIMBAH PERTANIAN SEBAGAGAI UPAYAMENINGKATKAN PRODUKTIVITAS.I.N. Suarnadwipa, I.W.B. Adnyana .......................................................................................................1371

PENERAPAN MOTEDE KONDENSASI PAKSA TIPE CROSSFLOWPADA PROSES PRODUKSI BAHAN BAKAR ALTERNATIF ARAKTERHADAP KUALITAS DAN KAPASITAS PRODUKSIIGK Sukadana, IGN. Putu Tenaya, IKG. Wirawan ..............................................................................1378

EVALUASI POTENSI SUMBER DAYA BIOMASSA DI BALIMade Sucipta, dan I Wayan Dana .........................................................................................................1391

CONTROLLING HARMFUL GAS HYDROGEN SULFIDE (H2S) BY DESULRUIZERIN SEWAGE TREATMENT PLANT (STP).CASE STUDY: PATRA JASA BALI RESORT &VILLAS INDONESIATjokorda Gde Tirta Nindhia, I Wayan Surata, I Dewa Gde Putra Swastika .........................................1396

PENYEDIAAN AIR BERSIH BANJAR CEBLONG DESA MENYALIDENGAN MENERAPKAN KINCIR AIR PENGGERAK POMPA AIRM. Sucipta, I N. Suarnadwipa, dan I W. Dana ......................................................................................1400

ARAK SEBAGAI PEREAKSI RAMAH LINGKUNGANDALAM PEMBUATAN ENERGI BIODIESELI Wayan Bandem Adnyana, Ni Made Suaniti ..........................................................................................1405

PENGARUH SUBSTITUSI UNSUR GD PADA STRUKTUR KRISTALSUPERKONDUKTOR SISTEM BISMUTH FASE 2223 : BI2SR2(GD1-XCA1+X)CU3.05OZIda Bagus Alit Paramarta, I Gusti Agung Ayu Ratnawati ....................................................................1409

SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015

1348 | Kuta, 29-30 Oktober 2015

PENINGKATAN EFISIENSI TURBIN DENGAN PEMBAHARUANDESAIN TURBIN BANKI UNTUK MIKRO HIDRO DI DAERAH TROPIS

Lie Jasa1), Ardyono Priyadi2) Mauridhi Hery Purnomo3)

1Teknik Elektro, Universitas Udayana, Bukit Jimbaran Bali 80361Telp/Fax : 0361-703315, E-mail : liejasa@unud.ac.id

2,3Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Sukolilo Surabaya 60111

ABSTRAK

�������� ���� �� ��� ���� ������ � � ���� ����� ������ ���� � ��� �������� ��� �������� ��

kapasitasnya semakin menurun. Sumber energi alternatif diperlukan untuk menambah kapasitas pasokan. Penelitiandan pemanfaatan sumber energi terbarukan oleh peneliti dunia sudah semakin berkembang. Air adalah salah satusumber energi terbarukan yang potensinnya cukup besar di seluruh wilayah Indonesia. Untuk dapat memanfaatkanenergi air sebagai pembangkit listrik diperlukan perangkat mikro hidro. Mikro hidro adalah pembangkit listriktenaga air skala kecil dengan kapasitas ≤ 5 kVA. Masalah utama dari pembangkit listrik tenaga air adalah adanyadebit air yang tidak kontinyu sepanjang tahun, karena terpengaruh oleh musim dan kelestarian lingkungan. Mikrohidro dapat beroperasi secara optimal sepanjang tahun diperlukan suplai air yang cukup dan turbin yang digunakan��� ������������� ���� � ���� ������������������ ���� ������������������� ��� ������ ���� �

air(Q), kecepatan aliran air(v) dan ketinggian(H). Sedangkan parameter desain yang berpengaruh adalah jumlahsudu, bentuk sudu, diameter turbin, rpm, lebar turbin, sudut nozzle, dan posisi nozzle. Penelitian ini bertujuan untuk����������� ���� ������ �������������� ��� � ������� � �� ������������ ���� � ��������

survei lokasi, pemodelan matematika, analisis Desain, simulasi dan ujicoba purwarupa dari beberapa model. Hasilyang didapatkan dari penelitian ini adalah turbin model sudu segitiga maksimum air yang tertahan pada sudu���������� ��� !�����"#$%�&��� ������� � ����� ���� �� � ��� ������������������� �'��� �

pada sudut nozzle 17,5o dan posisi nozzle 35o.

Kata kunci: Mikro hidro, Turbin Sudu segitiga, Banki, Nozzle

ABSTRACT

(�������������� �������� � �������������� � ����!� ��� � ���)� ������������������������� ��

decreases. Alternative energy resources needed to increase capacity supply. Research and utilization of renewableenergy resources by the world researchers is growing. Water is one of the renewable energy resources, is a largepotential in all regions of Indonesia. To be able to harness the energy of water as a power generation needs amicro-hydro device. Micro hydro is a small capacity hydroelectric power station with scale ≤ 5 kVA. The main �����)����������� ������ ����*����+�* ������ ���������������������� +������������������

the environment. Micro hydro can operate optimally throughout the year required adequate water supply and to��� ���� ��)�� ����&��������� ���'����� ���� ���*������ ����������� ���� �����������������

���*����� ������� ,-.� ��� ������)*����+�* ,!. ���� ��� ,/.�(� �� ������ ����������� ���� +����

��� ���������������)������������������� �������)���� ������* ������� ����������)����00���

������00����� � ��&� ������� ��������)�� ������ ���� �* ��������� ������������&�������*��

conducted through literature studies, site survey, mathematical modeling, design analysis, simulation and testingof prototypes several models. The results of this study is the turbine models triangular blade, the water suspended �������1 ������ � ������!������)"#$%�&��� ��)�� ����������������)�� ��������������)���

propeller blade at an angle 17,5o nozzle and nozzle position 35o.

Keyword : micro hydro, turbine blade triangular, bamki, Nozzle.

1. PENDAHULUANSaat ini, dunia mengalami krisis energi, karena seiring berjalannya waktu energi minyak bumi

jumlahnya semakin terbatas. Tidak semua negara di dunia memiliki cadangan energi minyak yang cukupuntuk memenuhi kebutuhannya sendiri. Konsumsi energi minyak bumi terus meningkat sedangkan kapasitasproduksi minyak cenderung menurun. Untuk menutupi kekurangan sumber energi minyak, dibutuhkan

SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015

Kuta, 29-30 Oktober 2015 | 1349

sumber energi baru dan terbarukan sebagai pengganti. Belakangan ini sumber energi terbarukan(Agar andRasi, 2008) mulai banyak dikembangkan oleh para peneliti dunia di berbagai negara. Renewable energyyang dikembangkan diantaranya bersumber dari energi angin, surya, biomassa, air, panas bumi dan aruslaut. Masing-masing sumber energi baru dan terbarukan masih memiliki kelemahan terutama masalahkeberlanjutan pasokan bila dibandingkan dengan energi minyak selama ini.

Survei lokasi dari beberapa tempat menunjukkan bahwa, masing-masing lokasi memiliki karakteristikdan data lapangan yang berbeda-beda. Artinya setiap lokasi yang potensial dibangun mikro hidro harusdirancang secara khusus(Jasa et al., 2011). Sehingga mikro hidro tidak bisa diproduksi secara masal dandipasang dibanyak tempat dengan desain parameter yang sama. Berdasarkan latar belakang ini, ingindikembangkan model turbin mikro hidro yang dapat bekerja optimal di setiap lokasi. Masing-masing lokasiterkadang memiliki debit air yang besar, namun ketinggiannya rendah atau sebaliknya memiliki ketinggianyang tinggi namun debit airnya kecil(Muller, 1899). Selama ini belum pernah ditemukan lokasi yang idealuntuk dibangun pembangkit mikro hidro secara langsung, tanpa melakukan desain khusus turbin yangakan digunakan(Jasa et al., 2012).

Melalui penelitian ini ingin ditemukan parameter desain turbin sudu segitiga dan cross flow yangtepat, untuk dapat meningkatkan efisiensi dari sebuah mikro hidro. Parameter ditemukan dengan melakukanproses pelacakan parameter turbin seperti: sudut sudu, posisi sudu, kelengkungan sudu, volume sudu,bentuk sudu, sudut nozzle dan posisi nozzle. Dengan meningkatnya efisiensi turbin, maka efisiensi sistemsecara keseluruhan akan meningkat pula. Parameter input (masukan) dari turbin berupa ketinggian (H),debit air (Q), kecepatan aliran air (V1), sedangkan parameter desain yang mungkin diubah-ubah adalahlebar turbin (W), diameter turbin (D1), sudut kelengkungan sudu (β1), sudut nozzle (αN) dan jumlah sudu(N). Semua parameter tersebut digunakan untuk menentukan besarnya efisiensi yang dihasilkan dari turbinmikro hidro.

Penelitian yang dilakukan oleh Sakurai(Sakurai et al., 2009), adalah melakukan ujicoba terhadappurwarupa model turbin air dalam skala laboratorium. Metode yang dilakukan oleh Sakurai tersebut,memungkinkan proses penelitian dilakukan di laboratorium tanpa harus di lokasi. Penelitian pada disertasiini dilakukan dengan mengadopsi metode yang dilakukan oleh Sakurai dengan cara membuat modelpurwarupa dari model turbin mikro hidro. Data pengukuran dari purwarupa dapat diambil dengan caramengubah-ubah posisi nozzle, arah sudut nozzle, bentuk sudu dan kelengkungan sudu. Selanjutnya datahasil pengukuran dianalisis untuk menemukan model turbin yang optimal. Penelitian dilakukan denganmembedakan parameter seperti: bentuk sudu, volume sudu, dan kelengkungan sudu, selanjutnya data hasilpengukuran dianalisis dan diambil kesimpulan.

Parameter dari turbin mikro hidro yang mempengaruhi besarnya efisiensi adalah diameter turbin(D1), lebar turbin (W), jumlah sudu (N), sudut kelengkungan sudu (β1), sudut nozzle (αN) dan sudut posisinozzle (θN). Dalam hal ini parameter masukan berupa debit air (Q), kecepatan aliran air (V1), ketinggian(H). Adapun permasalahannya adalah : (1). Menemukan parameter turbin sudu segitiga yang optimal agarmendapatkan volume air yang maksimal. Semakin besar volume air yang dapat tertahan pada sudu turbin,semakin besar torsi yang dihasilkan. (2). Menemukan parameter sudut posisi (θN) dan sudut nozzle (αN)untuk turbin sudu segitiga yang menentukan nilai efisiensi maksimal yang dihasilkan turbin, termasukmenemukan distribusi air pada masing-masing sudu. (3). Menemukan parameter sudut serang (α1), sudutkelengkungan sudu (β1), dan sudut nozzle (αN) turbin cross flow untuk menghasilkan desain turbin yangefisien dari suatu lokasi. Parameter masukan berupa ketinggian (H), kecepatan aliran air (V1) dan debit air(Q). Sudut serang (α1) dan sudut kelengkungan sudu (β1) digunakan sebagai dasar untuk mendesain turbincross flow yang optimal.

2. KAJIAN PUSTAKA MIKRO HIDRO2.1. Pemilihan Jenis turbin

Mikro hidro biasanya dibangun pada daerah yang memiliki potensi pembangkit energi listrik dalamkapasitas kecil lebih kecil dari 10 kW. Dalam pemilihan jenis turbin yang digunakan untuk pembangkit

SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015

1350 | Kuta, 29-30 Oktober 2015

mikro hidro seperti tampak pada Gambar 1, untuk kapasitas lebih kecil dari 10 kW maka turbin yang dapatdipilih diantaranya turbin jenis overshot wheel, undershot wheel, archimedes screw, kaplan atau propellerdan cross flow. Hal ini ditentukan oleh potensi dari lokasi yang direncanakan air dengan debit air (Q) yangberkisar antara 1-10m3/s dengan ketinggian (H) berkisar 1 - 30m.

Dalam penelitian ini model turbin yang didesain adalah model overshot wheel dan cross flow.Pertimbangannya karena mikro hidro tidak membutuhkan debit air yang besar, jarang ada lokasi yangmemiliki ketinggian (H) yang tinggi dan untuk mengurangi biaya investasi. Pertimbangannya akan sangatberbeda bila dibandingkan dengan perencanaan sebuah pembangunan PLTA dengan bendungan yangbesar dan ketinggian yang dapat disesuaikan. Sebuah pembangkit listrik mikro hidro lokasinya cenderungtersebar pada daerah pengunungan yang memiliki beda ketinggian. Air yang mengalir diantara celah-celahbukit mulai dari hulu debitnya kecil, semakin kebawah makin besar setelah melalui penggabungan daribeberapa celah lereng bukit. Konsep dari aliran air ini mengalir sepanjang waktu, tidak ada genangan yangmenampung air dalam volume yang besar. Sehingga turbin yang dirancang adalah memiliki ketinggiandibawah 10 m dan kapasitas daya lebih kecil dari 5kW, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 berwarnamerah.

Gambar 1. Aplikasi pemilihan jenis turbin(Paish, 2002),(Williamson et al., 2014)

2.2 Parameter Disain Turbin Sudu SegitigaTurbin sudu segitiga adalah turbin air yang memiliki sudu-sudu berbentuk segitiga yang dipasang

pada bagian tepi dari piringan roda(Jasa et al., 2012). Air yang mengalir melalui pipa pesat (penstock) akanmengisi sudu-sudu yang menyebabkan turbin berputar searah jarum jam seperti terlihat pada Gambar 2.Jari-jari luar turbin (r1), sedangkan jari-jari dalam (r2), sedangkan selisih jari-jari r1 dan r2 adalah a. Dalamhal ini a adalah panjang sisi miring dari sudu segitiga. Sedangkan t adalah jarak atara sudu yang diukurpada tepi lingkaran luar. Dimana jarak antar sudu dapat dihitung dari keliling lingkaran luar roda dibagidengan jumlah sudu N maka :

(1)

Dimana t adalah jarak antar sudu, r1 jari-jari lingkaran luar dan N adalah jumlah sudu. Pada Gambar2 adalah contoh turbin dengan sudu berbentuk segitiga yang ada pada mikro hidro di dusun GambukPupuan Tabanan.

SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015

Kuta, 29-30 Oktober 2015 | 1351

12

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

r1r2

a

SUDUSEGITIGA

POROSTURBIN

ARAHPUTARAN

Sudut antarsudu t Jarak

antar sudu

Volumesudu

a

Gambar 2. Model Turbin Air Sudu Segitiga(Jasa et al., 2014)

Sedangkan besarnya sudut antar sudu dapat dihitung dengan 2π/N = 360/N. Misalkan desain turbinair dengan jumlah sudu (N) sebanyak 32, masing-masing menempati posisi sudut mulai dari 0o sampaidengan 360o. Maka jarak antar sudu dibuat dengan sudut kelipatan 11.25o. Nilai sudut 11.25o didapatkandari nilai satu putaran kincir air 360o dibagi dengan jumlah sudu (N) 32.

2.3 Parameter Disain Turbin Model BankiTurbin Banki terdiri dari dua bagian utama turbin yaitu nozzle dan runner. Nozzle merupakan bagian

yang diam sedangkan runner merupakan bagian yang bergerak. Runner dibuat dari dua buah piringan sejajaryang digabungkan oleh sederetan sudu melengkung di bagian tepi. Teori tentang turbin Banki(Mockmoreand Merryfield, 1949) ditulis pada bulletin series no.25 Engineering Experiment station Oregon statesystem of higher Education Februari 1949. Pada penelitian dilakukan eksperimen dengan membuatmodel analisis matematika dan model eksperimen. Tujuan pembuatan modul eksperimen ini adalah untukmembandingkan daya keluaran, besarnya efisiensi dan RPM dari setiap model. Data parameter dari moduleksperimen turbin dibuat sama seperti; diameter turbin (D1), lebar turbin (W), jumlah sudu (N), debit air(Q) dan beban generator, kecuali sudut kelengkungan sudu.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN����� �������� ����� � ������

Efisiensi turbin sudu segitiga didapatkan dari perbandingan daya keluaran dan daya masukan.Persamaan daya masukan turbin adalah

HQgPin r (2)

Dimana ρ adalah density air (kg/m3), g adalah gaya gravitasi (m/s2), Q adalah debit air (m3/s) dan Hadalah ketinggian (m). Volume air maksimal yang tertahan pada turbin adalah sama dengan luasan LAM1(m2) persamaan luasan dikalikan dengan lebar turbin W (m) didapatkan VLAM1 (m

3) lalu dikalikan dengankecepatan aliran air saat masuk ke turbin v1 (m/s). Dalam hal ini sebanding dengan debit air Q (m3/s)dikalikan dengan H(m) maka didapatkan persamaan (3)

12

22

121in (3)

Kecepatan anguler ω dalam (rad/s) dari roda dihitung dari jumlah putaran per menit (RPM) dariturbin, maka didapatkan

(4)

SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015

1352 | Kuta, 29-30 Oktober 2015

Torsi dari poros turbin τ (Nm) dihasilkan dari gaya F dari air yang menabrak sudu dari turbin (N)dan lengan momen (m) yang mana dalam kasus ini jari-jari roda r. Gaya F adalah sama dengan perbedaanmassa yang ditentukan dari beban dua kuadrat waktu sama dengan percepatan gravitasi maka torsi

(5)Maka persamaan

(6) (7)

(8)

Dengan mensubstitusi persamaan (8) dengan persamaan (7) dan persamaan (3) maka didapatkanpersamaan

( ) ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −+

+=

12

22

121

213

32860

))()((

vrrrrW

rrVn LAMh (9)

Bila persamaan VLAM3 disubstitusikan kepersamaan (9) untuk turbin sudu segitiga dimana Maka didapatkan

( )⎟⎟⎠⎞

⎜⎜⎝

⎛−++−

= 22

21211

212

22

1

32)()(245.2

rrrrvNrrrrn

h (10)

Dimana n adalah RPM putaran per menit yang direncanakan, r1 jari-jari luar turbin(m), r2 jari-jaridalam turbin(m), N adalah jumlah sudu, v1 adalah kecepatan aliran air saat masuk ke dalam turbin (m/s).

����� �������� ��������

Efisiensi sebuah turbin Banki dapat dihitung berdasarkan perbandingan daya keluaran dengan dayamasukkan. Berikut adalah persamaan daya untuk turbin adalah sebagai berikut :

(11)

Gambar 3. Diagram kecepatan dari turbin �����+�* (Perera and Borges, n.d.)

SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015

Kuta, 29-30 Oktober 2015 | 1353

Diagram kecepatan dari turbin cross flow dapat digambarkan pada Gambar 3. Keadaan 1 padaGambar 3 adalah saat air memasuki sudu di titik A dan meninggalkan sudu di titik B. Pada kondisiini dapat digambarkan diagram kecepatannya. Keadaan 2 adalah saat air memasuki sudu di titik C danmeninggalkan sudu di titik D. Dalam hal ini diasumsikan air selama berada pada didalam roda antara titikB dan C, dianggap tidak mengalami rugi-rugi ketinggian. Semua air yang keluar di B semuanya masuk diC. Sehingga segitiga di titik B dan di titik C dianggap sama. Yang tersisa adalah segitiga kecepatan di titikA dan di titik D digambarkan sebagai kecepatan yang mempengaruhi daya yang dihasilkan tubin. Dalamhal ini adalah kecepatan sentrifugal (U1) dikalikan dengan kecepatan air dan sudut cosinus dari sudutserang (α1) saat di A dan sudut serang (α2) saat di D maka didapatkan persamaan daya seperti persamaan11.

Dengan mengacu pada persamaan (8) maka persamaan efisiensi turbin Banki sebagai berikut.

1

2

1

11

1

12 (12)

Dari analisis matematis terhadap desain turbin Banki pendekatan konstruksi yang dilakukan, danmembandingkan dengan Metode yang diusulkan oleh Nuno H.P(Perera and Borges, n.d.). Persamaanefisiensi turbin cross flow dengan Metode LAM akan menghasilkan efisiensi lebih tinggi dibandingkandengan metode Banki dan Metode Nuno. Perbandingan diperlihatkan pada Gambar 4. Selama ini Bankimengusulkan sudut α1 = 16o dipakai secara komersial, terbukti secara analisis matematis dan eksperimensudut 14o dan 15o menghasilkan nilai efisiensi yang lebih tinggi, Seperti ditunjukkan tanda lingkaran merahpada Gambar 4.

�������������� �������������������� ������������������������ !

Jadi persamaan efisiensi sebagai keterbaruan dari dari penelitian ini yang ditemukan adalah

(13)

Untuk membandingkan hasil simulasi dengan data eksperimen dilakukan ujicoba terhadap modelmini turbin. Model Banki dibuat dengan sudut α1=16o, hasil uji coba diperlihatkan pada Gambar 5,

SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015

1354 | Kuta, 29-30 Oktober 2015

Gambar 5. RPM keluaran model Banki dengan sudut α1= 16o pada QN=0o (Jasa, 2015)

4. KESIMPULANEfisiensi tertinggi dari turbin sudu segitiga dengan parameter masukan berupa ketinggian (H),

kecepatan aliran air (v), dan debit air (Q), maka besarnya efisiensi akan ditentukan dari komposisi parameterdesain: RPM yang diinginkan, lebar turbin (W), diameter luar dan dalam turbin, serta jumlah sudu (N).Luasan LAM1 adalah luasan yang terbentuk dari π/8 dikalikan dengan luas bangun dari dua kali r1 danr2, ditambah r12, dikurang dengan tiga kali r22. Luasan LAM2 adalah luasan yang terbentuk dari selisihkuadrat r1 dan kuadrat r2 dikalikan π dibagi dengan jumlah sudu (N). Sedangkan volume air maksimal yangtertahan pada sudu turbin segitiga adalah sebesar 5,36 kali volume LAM3. Dimana volume LAM3 adalahjari-jari kuadrat lingkaran luar dikurangi jari-jari kuadrat lingkaran dalam dari turbin dikalikan π dibagidengan jumlah sudu (N). Turbin sudu segitiga

Efisiensi dari turbin Banki dengan parameter masukan berupa ketinggian (H), kecepatan aliran air(v), dan debit air (Q), maka besarnya nilai efisiensi akan ditentukan oleh komposisi: sudut serang (α1), sudutkelengkungan sudu (β1), koefisien nozzle (Cn), koefisien rotor (Cr), dan blade jet velocity rasio (U1/V0).Metode LAM untuk turbin cross flow akan menghasilkan efisiensi lebih tinggi dari pada metode Banki,pada sudut serang (α1) >14o dengan blade jet velocity rasio (U1/V0)=0,9. Sedangkan metode Banki akanmenghasilkan efisiensi yang lebih tinggi dari Metode LAM bila sudut serang (α1) <14o , dengan blade jetvelocity rasio (U1/V0)=0,5. Metode LAM dan metode Banki akan menghasilkan efisiensi yang sama padasaat sudut serang (α1)=14o. Selama ini Banki justru memilih sudut serang (α1) 16o dalam desain komersialturbin cross flow, dengan alasan air dari jet-nozzle bisa memasuki sudu turbin dengan mudah.

Ucapan TerimakasihPenulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada Kementrian Ristek Dikti atas dukungan pendanaan

penelitian Hibah Disertasi Doktor melalui LPPM Universitas Udayana tahun anggaran 2015 dengan suratperjanjian penugasan pelaksanaan no. 311-107/UN14.2/PNL.01.03.00/2015 tanggal 30 Maret 2015.

DAFTAR PUSTAKAAgar, D., Rasi, M. (2008). On the use of a laboratory-scale Pelton wheel water turbine in renewable energy

education. Renew. Energy 33, 1517–1522. doi:10.1016/j.renene.2007.09.003Jasa, L. (2015). Investigasi Sudut Nozzle dan Sudut kelengkungan Sudu Turbin Air Untuk Peningkatan

Efisiensi Mikro Hidro. Disertasi Program Doktor Teknik Elektro ITS, Surabaya.Jasa, L., Ardana, P., Setiawan, I.N. (2011). Usaha Mengatasi Krisis Energi Dengan Memanfaatkan Aliran

Pangkung Sebagai Sumber Pembangkit Listrik Alternatif Bagi Masyarakat Dusun Gambuk –Pupuan-Tabanan, in: Proceding Seminar Nasional Teknologi Industri XV. Presented at the SeminarNasional Teknologi Industri XV, ITS, Surabaya, pp. B0377–B0384.

Jasa, L., Priyadi, A., Purnomo, M.H. (2014). An Alternative Model of Overshot Waterwheel Based on

SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015

Kuta, 29-30 Oktober 2015 | 1355

a Tracking Nozzle Angle Technique for Hydropower Converter | Jasa | International Journal of RenewableEnergy Research (IJRER). Ilhami Colak 4, 1013–1019.

Jasa, L., Priyadi, A., Purnomo, M.H. (2012). PID Control for Micro-Hydro Power Plants based on NeuralNetwork. ACTAPRESS. doi:10.2316/P.2012.769-039

Jasa, L., Priyadi, A., Purnomo, M.H. (2012). Designing angle bowl of turbine for Micro-hydro at tropicalarea, in: 2012 International Conference on Condition Monitoring and Diagnosis (CMD). Presentedat the 2012 International Conference on Condition Monitoring and Diagnosis (CMD), pp. 882–885.doi:10.1109/CMD.2012.6416292

Mockmore, C.A., Merryfield, F. (1949). The Banki Water Turbine. Bull. Ser. No25.Muller, G. (1899). Water Wheels as a Power Source, Renewable Energy.Paish, O. (2002). Small hydro power: technology and current status. Renew. Sustain. Energy Rev. 6,

537–556. doi:10.1016/S1364-0321(02)00006-0Perera, N.H.., Borges, J.E., n.d. A study on the efficiency of a Cross-Flow Turbine based on experimental

Meaurements, in: Recent Advanced in Mechanical Engineering. pp. 63–72.Sakurai, T., Funato, H., Ogasawara, S. (2009). Fundamental characteristics of test facility for micro

hydroelectric power generation system. Presented at the International Conference on ElectricalMachines and Systems, 2009. ICEMS 2009, pp. 1 –6. doi:10.1109/ICEMS.2009.5382836

Williamson, S.J., Stark, B.H., Booker, J.D. (2014). Low head pico hydro turbine selection using a multi-criteria analysis. Renew. Energy, World Renewable Energy Congress – Sweden, 8–13 May, 2011,Linköping, Sweden 61, 43–50. doi:10.1016/j.renene.2012.06.020