TURBIN PELTON

1. Pengertian Mesin Turbo, Engine dan Turbin

Turbo mesin atau mesin turbo merupakan piranti yang memberikan tenaga atau

yang mengambil tenaga dari suatu fluida

Engine adalah sebuah alat pengubah energi panas (heat energy) menjadi gerak

(mechanichal energy) dengan melalui proses pembakaran (combustion process).

Turbinmerupakanmesin turbo yang mengkonversikan energy kinetic atau energy

potensial fluida menjadi energy mekanik untuk memutar poros pada generator

sehingga menghasilkan energy listrik. Dimana fluida tersebut dapat berupa gas,

uap, angin, dan air.

2. Prinsip kerja, jenis dan aplikasi

a. Prinsip kerja dari suatu instalasi turbin uap secara umum adalah dimulai dari

pemanasan air pada ketel uap. Uap air hasil pemanasan yang bertemperatur

dan bertekanan tinggi selanjutnya digunakan untuk menggerakkan poros turbin.

Uap yang keluar dari turbin selanjutnya dapat dipanaskan kembali atau langsung

disalurkan ke kondensor untuk didinginkan. Pada kondensor uap berubah

kembali menjadi air dengan tekanan dan temperatur yang telah menurun.

Selanjutnya air tersebut dialirkan kembali ke ketal uap dengan bantuan pompa.

Dari penjelasan diatas dapat disimpulkan bahwa turbin uap adalah mesin

pembangkit yang bekerja dengan sistem siklus tertutup.

Jenis-jenis Turbin Uap :

- KlasifikasiTurbin Uap berdasarkan Prinsip Kerjanya

1. Turbin Impulse

Turbin impuls atau turbin tahapan impuls adalah turbin sederhana berotor

satu atau banyak (gabungan) yang mempunyai sudu-sudu pada rotor itu.

Sudu biasanya simetris dan mempunyai sudut masuk dan sudut keluar.

Ciri-ciri dari turbin impuls antara lain:

Proses pengembangan uap / penurunan tekanan seluruhnya terjadi pada

sudu diam / nosel.

Akibat tekanan dalam turbin sama sehingga disebut dengan Tekanan

Rata.

2. Turbin Reaksi

Turbin reaksi mempunyai tiga tahap, yaitu masing-masingnya terdiri dari

baris sudu tetap dan dua baris sudu gerak. Sudu bergerak turbin reaksi

dapat dibedakan dengan mudah dari sudu impuls karena tidak simetris,

karena berfungsi sebagai nossel bentuknya sama dengan sudu tetap

walaupun arahnya lengkungnya berlawanan.

Ciri-ciri turbin ini adalah

Penurunan tekanan uap sebagian terjadi di Nosel dan Sudu Gerak

Adanya perbedaan tekanan didalam turbin sehingga disebut Tekanan

Bertingkat.

b. Prinsip kerja Turbin Gas, udara atmosfer dihisap masuk kompresor dan

dikompresi, kemudian udara mampat masuk ruang bakar dan dipakai untuk

proses pembakaran, sehingga diperoleh suatu energi panas yang besar dari

udara dengan temperatur tinggi dan bertekanan tinggi. Udara panas bertekanan

tinggi tersebut diekspansikan pada turbin dan menghasilkan energi mekanik

pada poros.

Jenis-jenis Turbin gas :

1. Turbin Gas siklus tertutup (Close Cycle)

Pada turbin ini, siklus fluida kerjanya didinginkan untuk kembali dalam

proses awal

2. Turbin Gas siklus terbuka (Open Cycle)

Pada turbin ini, akhir dari ekspansi fuida kerjanya langsung dibuang di

udara atmosfir

c . Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah mengubah energi mekanis dari angin

menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran kincir digunakan untuk memutar

generator, yang akhirnya akan menghasilkan listrik.

Jenis-jenis turbin angin :

a. Turbin Angin sumbu Horizontal, memiliki bilah baling-baling seperti di

pesawat. Sebuah turbin angin horisontal berdiri setinggi bangunan 20

lantai dan memiliki tiga pisau yang rentangnya menjangkau 200 kaki.

b. Turbin Angin sumbu Vertikal, memiliki bilah yang memanjang dari atas

ke bawah

3. Karakteristik dari :

a. Turbin Pelton

Terdiri dari dua bagian utama yaitu :

- Nosel, berfungsi untuk :

1. Mengarahkan pancaran air ke sudu turbin

2. mengubah tekanan menjadi energi kinetik

3. mengatur kapasitas air yang masuk ke turbin

- Roda Jalan, berfungsi sebagai tempat meletakkan sudu disekelilingnya

b. Turbin Turgo

Turbin Turgo dapat beroperasi pada head 30 s/d 300 m. Seperti turbin

pelton turbin turgo merupakan turbin impuls, tetapi sudunya berbeda.

 Pancaran air dari nozzle membentur sudu pada sudut 20o. Kecepatan putar

turbin turgo lebih besar dari turbin Pelton. Akibatnya dimungkinkan

transmisi langsung dari turbin ke generator sehingga menaikkan efisiensi

total sekaligus menurunkan biaya perawatan.

c. Turbin Crossflow

Turbin crossflow dapat dioperasikan pada debit 20 liter/sec hingga 10 m3/sec

dan head antara 1 s/d 200, ini sangat cocok untuk pembangkit listrik tenaga

mikro hidro.

d. Turbin Screw

Penggunaan turbin ini untuk daya yang sama dapat menghemat biaya pembuatan

penggerak mula sampai 50 % dari penggunaan kincir air dengan bahan yang sama.

diameter Turbin Cross-Flow dapat dibuat hanya 20 cm saja sehingga bahan-bahan

yang dibutuhkan jauh lebih sedikit, itulah sebabnya bisa lebih murah.

e. Turbin Kaplan

Turbin ini mempunyai roda jalan yang mirip dengan baling-baling pesawat terbang,

roda jalan pada kaplan berfungsi untuk mendapatkan gaya F yaitu gaya putar

yang dapat menghasilkan torsi pada poros turbin.

Turbin kaplan banyak dipakai pada instalasi pembangkit listrk tenaga air sungai,

karena turbin ini mempunyai kelebihan dapat menyesuaikan head yang berubah-

ubah sepanjang tahun. Turbin kaplan dapat beroperasi pada kecepatan tinggi

sehingga ukuran roda turbin lebih kecil dan dapat dikopel langsung dengan

generator. Pada kondisi pada beban tidak penuh turbin kaplan mempunyai efisiensi

paling tinggi, hal ini dikarenakan sudu-sudu turbin kaplan dapat diatur

menyesuaikan dengan beban yang ada.

f. Turbin Propeller

Pada dasarnya turbin ini terdiri dari sebuah propeller (baling-baling), yang sama

bentuknya dengan baling-baling kapal laut, yang dipasang pada tabung setelah pipa

pesat. Poros turbin menyambung keluar dari tabung. Turbin ini biasanya

mempunyai tiga sampai enam sudu, biasanya tiga sudu untuk turbin yang

mempunyai head rendah dan aliran air diatur oleh sudu statis yang dipasang dihulu

propeller.

g. Turbin Francis

Turbin francis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang diantara sumber

air tekanan tinggi di bagian 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

sudutnya. Untuk penggunaan pada berbagai kondisi aliran air penggunaan sudu

pengarah yang dapat diatur merupakan pilihan yang tepat.

4. Parameter Pemilihan Turbin Air dan Fenomena

Pemilihan turbin kebanyakan didasarkan pada head air yang didapatkan dan

kurang lebih pada rata-rata alirannya. Umumnya, turbin impuls digunakan untuk

tempat dengan head tinggi, dan turbin reaksi digunakan untuk tempat dengan head

rendah. Turbin Kaplan baik digunakan untuk semua jenis debit dan head,

efisiiensinya baik dalam segala kondisi aliran.

Turbin kecil (umumnya dibawah 10 MW) mempunyai poros horisontal,

dan kadang dipakai juga pada kapasitas turbin mencapai 100 MW. Turbin Francis

dan Kaplan besar biasanya mempunyai poros / sudu vertikal karena ini menjadi

penggunaan paling baik untuk head yang didapatkan, dan membuat instalasi

generator lebih ekonomis. Poros Pelton bisa vertikal maupun horisontal karena

ukuran turbin lebih kecil dari head yang di dapat atau tersedia. Beberapa turbin

impuls menggunakan beberapa semburan air tiap semburan untuk meningkatkan

kecepatan spesifik dan keseimbangan gaya poros.

Fenomena pada turbin air :

- Kavitasi

kavitasi adalah air yang mengandung udara atau gelembung-gelembung uap air

yang disebabkan oleh adanya kondisi setempat yang tekanannya turun hingga

dapat menimbulkan penguapan. Pada tempat yang tekanannya lebih tinggi,

maka gelembung-gelembung tersebut akan terkondensasi dan pecah dengan

tiba-tiba, hal ini akan mengakibatkan tekanan pada roda turbin. Penurunan

tekananaliran didalam turbin air disebabkan perubahan energi tekanan menjadi

energi kecepatan (Bernoulli). Makin tinggi kecepatan aliran dan makin tinggi.

- Hummer tank