UJI PERFORMANSI TURBIN PELTON DENGAN 26
SUDU PADA HEAD 5,21 METER DENGAN
MENGGUNAKAN SATU NOSEL DAN ANALISA
PERBANDINGAN MENGGUNAKAN VARIASI
BENTUK SUDU
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
FRANS ADE PUTRA TAMPUBOLON
NIM. 080401029
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
UJI PERFORMANSI TURBIN PELTON
DENGAN 26 SUDU PADA HEAD 5,21 METER
DENGAN MENGUNKAN SATU NOSEL
DAN ANALISA PERBANDINGAN DENGAN MENGUNAKAN
VARIASI BENTUK SUDU
FRANS ADE PUTRA TAMPUBOLON NIM. 08 0401 029
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk meneliti Turbin Pelton untuk Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) dengan variasi bentuk sudu dan variasi bukaan katup pada head 5,21 meter. Variasi bentuk sudu yang digunakan adalah bentuk sudu mangkok dan bentuk sudu setengah silinder sedangkan variasi bukaan katupnya adalah 60o, 75o, 90o. Langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi perancangan, pembuatan, dan pengujian menggunakan dinamometer untuk mengetahui efisiensi dan karakteristik turbin. Turbin yang diuji memiliki nosel tunggal, dengan jumlah sudu 26 buah. Dari data pengujiaan pada sudu mangkok maupun sudu setengah silinder memiliki kecenderungan yang sama pada karakteristik grafiknya. Tetapi daya dan efisiensi yang dihasilkan turbin pada sudu mangkok lebih besar dibandingkan dengan sudu setengah silinder yaitu sebesar 265,6 Watt dan 58,94 % di bukaan katup 90° pada sudu mangkok dan sebesar 262,6 Watt dan 50,99 % di bukaan katup 90° pada sudu setengah silinder.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadiran Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan karunia-Nya penulis akhirnya dapat menyelesaikan skripsi ini dengan
judul “UJI PERFORMANSI TURBIN PELTON DENGAN 26 SUDU PADA
HEAD 5,21 METER DENGAN MENGGUNAKAN SATU NOSEL DAN ANALISA PERBANDINGAN MENGGUNAKAN VARIASI BENTUK SUDU”.
Skripsi ini disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan pendidikan Strata-1 (S1) pada Departemen Teknik Mesin Sub Bidang Konversi Energi,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan skripsi ini tidak sedikit kesulitan yang dihadapi penulis, namun berkat dorongan, semangat, doa dan bantuan baik materiil maupun moril dari berbagai pihak akhirnya kesulitan itu dapat teratasi.Oleh karena itu dengan penuh ketulusan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Ir. Tekad Sitepu selaku dosen pembimbing, yang dengan penuh
kesabaran telah memberikan bimbingan dan motivasi kepada penulis.
2. Bapak Dr. Ing. Ir Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. M. Syahril Gultom MT. Selaku Sekretaris Departemen Teknik
Mesin Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. M. Syahril Gultom MT selaku dosen pembanding I dan dan Bapak
Ir. Jaya Arjuna M.Sc selaku dosen pembanding II yang memberikan masukan kepada penulis.
5. Seluruh staf pengajar dan staf tata usaha Departemen Teknik Mesin yang
telah berjasa membimbing serta membantu segala keperluan penulis selama penulis kuliah.
6. Kedua orang tua penulis, J.R Tampubolon dan N. Samosir yang sangat
berjasa memberikan bantuan dan dorongan dalam bentuk apapun dan tidak pernah putus-putusnya memberikan dukungan, doa serta kasih sayangnya
yang tak terhingga kepada penulis.
7. Saudara kandung penulis Emma Tampubolon, Harry Laksana Tampubolon,
8. Rekan-rekan satu tim kerja, Bernardus Lumban Gaol, Bona Halasan
Nababan, May Martin Situmorang yang telah bersama-sama untuk
menyelesaikan skripsi ini.
9. Cethrine Felicia Sihite dan Junita Elisabeth Manik yang membantu dan
memberi semangat untuk menyelesaikan skripsi ini.
10. Teman-teman seperjuangan dari Tim HORAS, Tim Vortex, Tim NACA, Tim
Hidram, dan M60 Group yang turut membantu dan mendukung untuk menyelesaikan skripsi ini.
11. Rekan-rekan mahasiswa stambuk 2008 yang tidak mungkin disebutkan satu
-persatu, para abang senior dan adik-adik junior semua yang telah mendukung
dan memberi semangat kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa mungkin ada beberapa kesalahan dan kekeliruan dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu penulis akan sangat berterima kasih dan dengan senang hati menerima kritik dan saran yang membangun untuk memperbaiki skripsi ini untuk kepentingan ilmu pengetahuan.Semoga tulisan ini dapat memberi manfaat kepada pembaca dan akhir kata Penulis mengucapkan banyak terima kasih.
Medan, April 2013
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR SIMBOL ... ix
AKSARA YUNANI ... xii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Maksud dan Tujuan Penelitian ... 3
1.3 Batasan Masalah ... 4
1.4 Metodologi Penelitian ... 4
1.5 Keluaran Skripsi ... 5
1.6 Sistematika Penulisan ... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1Turbin Air ... 7
2.1.1 Klasifikasi Turbin Air ... 7
2.1.2 Perbandingan Karakteristik Turbin Air ... 11
2.1.3 Head Turbin ... 12
2.2Turbin Pelton ... 15
2.2.2 Karakteristik Grafik Turbin Pelton... 19
2.3Dinamometer ... 21
2.4Efisiensi Turbin (
�
� ) ... 222.5Analisa ketidak pastian ... 23
BAB III METODOLOGI DAN ALAT PENELITIAN 3.1 Umum ... 25
3.2 Pengujian Turbin Pelton ... 25
3.3 Rancang Bangun Instalasi ... 32
3.4 Spesifikasi Teknis Turbin Pelton Yang Digunakan ... 33
3.5 Perancangan Pengujian ... 34
3.5.1 Hand Tachometer ... 34
3.5.2 Meteran ... 35
3.5.3 Flow Meter Digital ... 35
3.5.4 Pompa Pengumpan ... 36
3.6 Pelaksanaan Pengujian... 37
BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN 4.1 Perhitungan Efisiensi Turbin Pelton Pada Head 5,21 Meter Denagn Menggunakan Satu Nosel (Bukaan Nosel 90º) Dengan Menggunakan 26 Sudu Mangkok ... 41
4.1.1 Efisiensi Turbin Bukaan Katub 600 ... 48
4.1.2 Efisiensi Turbin Bukaan Katub 750 ... 51
4.1.3 Efisiensi Turbin Bukaan Katub 900 ... 55
4.2 Perhitungan Efisiensi Turbin Pelton Pada Head 5,21
(Bukaan Katub 600, 75º, dan 900)
Dengan Menggunakan 26 Sudu Setengah Silinder ... 59
4.2.1 Efisiensi Turbin Bukaan 600 ... 66
4.2.2 Efisiensi Turbin Bukaan 750 ... 69
4.2.3 Efisiensi Turbin Bukaan 900 ... 72
4.3 Grafik Perbandingan Hasil Pengujian Turbin Pelton Dengan 26 Buah Sudu Mangkok Bukaan Katub 60º, 75º, dan 90º ... 76
4.3.1 Perbandingan Efisiensi Turbin Dengan Beban ... 76
4.3.2 Perbandingan Putaran Dengan Beban ... 77
4.3.3 Perbandingan Putaran Dengan Daya Turbin ... 78
4.4 Grafik Perbandingan Hasil Pengujian Turbin Pelton Dengan 26 Buah Sudu Setengah Silinder Bukaan Katub 60º, 75º, dan 900 ... 79
4.4.1 Perbandingan Efisiensi Turbin Dengan Beban ... 79
4.4.2 Perbandingan Putaran Dengan Beban ... 80
4.4.3 Perbandingan Putaran Dengan Daya Turbin ... 81
4.5 Grafik Karakteristik Turbin Pelton Dengan Jumlah Sudu 26 Buah Jenis Mangkok ... 82
4.6 Grafik Karakteristik Turbin Pelton Dengan Jumlah Sudu 26 Buah Jenis Setengah Silinder ... 85
5.1 Kesimpulan ... 88
5.2 Saran ... 90
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Kecepatan Spesifik Turbin ... 14
Tabel 2.2 Kecepatan Spesifik (� ) ... 20
Tabel 4.1 Nilai head losses mayor pada pipa 4 inch
bukaan katub 60o,75o dan 90o. ... 46
Tabel 4.2 Nilai head losses mayor pada pipa 2 inch bukaan katub 60o,75o dan 90
... 47
Tabel 4.3 Tabel 4.3 Nilai kecepatan pada pipa 4 inch bukaan katub 60o,75o dan 90o
... 47
Tabel 4.4 Head Losses Minor pada Pipa 4 inci ... 48
Tabel 4.5 Nilai head losses minor pada pipa 4 inch
bukaan katub 60o,75o dan 90o
... 48
Tabel 4.6 Tabel 4.6 Nilai kecepatan pada pipa 2 inch
bukaan katub 60o,75o dan 90o
... 49
Tabel 4.7 Head Losses Minor pada Pipa 2 inci ... 49
Tabel 4.8 Nilai head losses minor pada pipa 2 inch
bukaan katub 60o,75o dan 90o ... 50 Tabel 4.9 Nilai head efektif bukaan katub 60o,75o dan 90o ... 50 Tabel 4.10 Tabel Hubungan Antara Beban dengan Efisiensi Sudu Mangkuk
Bukaan 60o ... 53 Tabel 4.11 Tabel Hubungan Antara Beban dengan Efisiensi Sudu Mangkuk
Bukaan 75o ... 56 Tabel 4.12 Tabel Hubungan Antara Beban dengan Efisiensi Sudu Mangkuk
Tabel 4.13 Nilai head losses mayor pada pipa 4 inch
bukaan katub 60o,75o dan 90o ... 63 Tabel 4.14 Nilai head losses mayor pada pipa 2 inch
bukaan katub 60o,75o dan 90º... 63 Tabel 4.15 Nilai kecepatan pada pipa 4 inch bukaan katub 60o,75o dan 90º
. 64
Tabel 4.16 Head Losses Minor pada Pipa 4 inci ... 64
Tabel 4.17 Nilai head losses minor pada pipa 4 inch
bukaan katub 60o,75o dan 90º ... 65
Tabel 4.18 Nilai kecepatan pada pipa 2 inch bukaan katub 60o,75o dan 90º . 66 Tabel 4.19 Head Losses Minor pada Pipa 2 inci ... 66
Tabel 4.20 Nilai head losses minor pada pipa 2 inch
bukaan katub 60o,75o dan 90º ... 67 Tabel 4.21 Nilai head efektif bukaan katub 60o,75o dan 90º ... 67 Tabel 4.22 Tabel Hubungan Antara Beban dengan Efisiensi Sudu Setengah Silinder
Bukaan 60º ... 69
Tabel 4.23 Tabel Hubungan Antara Beban dengan Efisiensi Sudu Setengah Silinder Bukaan 75º ... 72 Tabel 4.24 Tabel Hubungan Antara Beban dengan Efisiensi Sudu Setengah
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Turbin Cross Flow ... 9
Gambar 2.2 Turbin Pelton ... 10
Gambar 2.3 Turbin Francis ... 12
Gambar 2.4 Turbin Propeler ... 13
Gambar 2.5 Perbandingan Karakteristik Turbin ... 14
Gambar 2.6 Daerah penggunaan dari beberapa jenis konstruksi turbin yang berbeda ... 16
Gambar 2.7 Diagram Bernoulli Untuk Turbin Air. ... 17
Gambar 2.8 Runner Turbin Pelton. ... 21
Gambar 2.9 Sudu (Bucket). ... 22
Gambar 2.10 Nosel... 22
Gambar 2.11 Rumah Turbin Pelton. ... 23
Gambar 2.12 Gambar Debit vs Efisiensi (Q vs ɳ). ... 24
Gambar 2.13 Gambar Daya vs Efisiensi (P vs ɳ). ... 24
Gambar 2.14 Gambar Kecepatan Turbin vs Daya Turbin (rpm vs P). ... 25
Gambar 2.15 Gambar Kecepatan Turbin vs Efisiensi (rpm vs ɳ). ... 25
Gambar 2.16 Dinamo Meter. ... 27
Gambar 3.1 Sudu dan Runner Turbin Pelton Sebelum Dirakit. ... 31
Gambar 3.2 Turbin Pelton Setelah Dirakit. ... 31
Gambar 3.3 Instalasi Pipa untuk Turbin Pelton. ... 37
Gambar 3.4 Hand Tachometer ... 38
Gambar 3.5 Meteran... 38
Gambar 3.6 Flow Meter Digital ... 40
Gambar 3.7 Pompa Pengumpan ... 40
Gambar 4.1 Grafik Beban (N) vs Efisiensi (% 26 Buah Sudu Mangkok Bukaan Katup 90º ... 53
Gambar 4.2 Grafik Beban (N) vs Putaran (rpm) 26 Buah Sudu Mangkok Bukaan Katup 90º ... 54
Gambar 4.4 Grafik Beban (N) vs Efisiensi Turbin (%) 26 Buah Sudu Mangkok Bukaan Katup 75º. ... 56
Gambar 4.5 Grafik Beban (N) vs Putaran Turbin (rpm) 26 Buah Sudu Mangkok Bukaan Katup 75º ... 57
Gambar 4.6 Grafik Putaran Turbin (rpm) vs Daya Turbin (W) 26 Buah Sudu Mangkok Bukaan Katup 75º. ... 58
Gambar 4.7 Grafik Beban (N) vs Efisiensi Turbin (%) 26 Buah Sudu Mangkok Bukaan Katup 60º. ... 60
Gambar 4.8 Grafik Beban (N) vs Putaran Turbin (rpm) 26 Buah Sudu Mangkok Bukaan Katup 60º. ... 60
Gambar 4.9 Grafik Putaran Turbin (rpm) vs Daya Turbin (W) 26 Buah Sudu Mangkok Bukaan Katup 60º ... 61
Gambar 4.10 Grafik Beban (N) vs Efisiensi Turbin (%) 26 Buah Sudu Setengah Silinder Bukaan Katup 90º ... 70
Gambar 4.11 Grafik Beban (N) vs Putaran Turbin (rpm) 26 Buah Sudu Setengah Silinder Bukaan Katup 90º. ... 70
Gambar 4.12 Grafik Putaran Turbin (rpm) vs Daya Turbin (W) 26 Buah Sudu Setengah Silinder Bukaan Katup 90º. ... 71
Gambar 4.13 Grafik Beban (N) vs Efisiensi Turbin (%) 26 Buah Sudu Setengah Silinder Bukaan Katup 75º. ... 73
Gambar 4.14 Grafik Beban (N) vs Putaran Turbin (rpm) 24 Buah Sudu Setengah Silinder Bukaan Katup 75º. ... 74
Gambar 4.15 Grafik Putaran Turbin (rpm) vs Daya Turbin (W) 26 Buah Sudu Setengah Silinder Bukaan Katup 75º. ... 74
Gambar 4.16 Grafik Beban (N) vs Efisiensi Turbin (%) 26 Buah Sudu Setengah Silinder Bukaan Katup 60º. ... 76
Gambar 4.17 Grafik Beban (N) vs Putaran Turbin (rpm) 26 Buah Sudu Setengah Silinder Bukaan Katup 60º. ... 77
Gambar 4.18 Grafik Putaran Turbin (rpm) vs Daya Turbin (W) 26 Buah Sudu Setengah Silinder Bukaan Katup 60º. ... 77
Gambar 4.20 Grafik Perbandingan Beban (N) vs Putaran Turbin (rpm) 26 Buah Sudu Mangkok Pada Bukaan 60º, 75º, 90º. ... 79
Gambar 4.21 Grafik Perbandingan Putaran Turbin (rpm) vs Daya Turbin (W) 26 Buah Sudu Mangkok Pada Bukaan 60º, 75º, 90º. ... 80
Gambar 4.22 Grafik Perbandingan Beban (N) vs Efisiensi Turbin (%) 26 Buah Sudu Setengah Silinder Pada Bukaan 60º, 75º, 90º ... 81
Gambar 4.23 Grafik Perbandingan Beban (N) vs Putaran Turbin (rpm) 26 Buah Sudu Setengah Silinder Pada Bukaan 60º, 75º, 90º ... 82
Gambar 4.24 Grafik Perbandingan Putaran Turbin (rpm) vs Daya Turbin (W) 26 Buah Sudu Setengah Silinder Pada Bukaan 60º, 75º, 90º ... 83
Gambar 4.25 Grafik Karakteristik Debit (Q) vs Efisiensi Maksimal Turbin (%) Sudu Mangkok. ... 84
Gambar 4.26 Grafik Karakteristik Daya Air (W) vs Efisiensi Turbin (%) Sudu Mangkok. ... 85
Gambar 4.27 Grafik Karakteristik Kecepatan Turbin (rpm) vs Efisiensi Turbin (W) Sudu Mangkok. ... 85
Gambar 4.28 Grafik Karakteristik Kecepatan Turbin (rpm) vs Efisiensi Turbin (%) Sudu Mangkok. ... 86
Gambar 4.29 Grafik Karakteristik Debit (Q) vs Efisiensi Maksimal Turbin (%) Sudu Setengah Silinder. ... 87
Gambar 4.30 Grafik Karakteristik Daya Air (W) vs Efisiensi Turbin (%) Sudu Setengah Silinder. ... 88
Gambar 4.31 Grafik Karakteristik Kecepatan Turbin (rpm) vs Daya Turbin (W) Sudu Setengah Silinder. ... 88
DAFTAR SIMBOL
SIMBOL ARTI SATUAN
m Massa kg
g Kecepatan gravitasi bumi 9,81 m/s
z Selisih ketinggian m
P Tekanan absolut N/m2
V Kecepatan m/s
Hl Head loses pada pipa m
Heff Head efektif m
Q Debit aliran m3/s
V Kecepatan aliran m/s
A Luas penampang pipa m2
n Kecepatan turbin rpm
P Daya Turbin kW
Ns Putaran spesifik rpm
H Tinggi air jatuh m
d Diameter pancaran air nosel m
U Kecepatan tangensial m/s
b Lebar sudu m
h Tinggi sudu m
t Kedalaman sudu m
�� Daya air watt
Daya turbin watt
F Beban N
l Panjang lengan dinamo meter m
ω Kecepatan sudut rad/s
C Koefisien kerugian pipa -
ℎ Head losses mayor m
ℎ Head losses minor m
AKSARA YUNANI
LAMBANG ARTI SATUAN
� Efisiensi turbin %
γ (gamma) Berat Jenisa N/m3
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk meneliti Turbin Pelton untuk Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) dengan variasi bentuk sudu dan variasi bukaan katup pada head 5,21 meter. Variasi bentuk sudu yang digunakan adalah bentuk sudu mangkok dan bentuk sudu setengah silinder sedangkan variasi bukaan katupnya adalah 60o, 75o, 90o. Langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi perancangan, pembuatan, dan pengujian menggunakan dinamometer untuk mengetahui efisiensi dan karakteristik turbin. Turbin yang diuji memiliki nosel tunggal, dengan jumlah sudu 26 buah. Dari data pengujiaan pada sudu mangkok maupun sudu setengah silinder memiliki kecenderungan yang sama pada karakteristik grafiknya. Tetapi daya dan efisiensi yang dihasilkan turbin pada sudu mangkok lebih besar dibandingkan dengan sudu setengah silinder yaitu sebesar 265,6 Watt dan 58,94 % di bukaan katup 90° pada sudu mangkok dan sebesar 262,6 Watt dan 50,99 % di bukaan katup 90° pada sudu setengah silinder.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Kebutuhan akan energi hampir semua negara meningkat secara sinigfikan. Tetapi jika dilihat dari energi yang dapat dihasilkan sangat terbatas dan juga masih sangat mahal untuk mendapatkannya. Hal ini mengakibatkan krisis energi yang melanda dunia dewasa ini telah menarik perhatian para ahli untuk menemukan sumber-sumber energi baru yang lebih murah,yang tersedia dalam jumlah yang
besar. Hal ini berkaitan dengan semakin banyak dan meningkatnya pemakaian penggunaan energi. Sumber energi yang sudah lazim dipergunakan adalah sumber energi minyak bumi, gas alam dan batubara, sedangkan sumber energi air, panas bumi, panas matahari dan nuklir maasih terus dikembangkan. Sebagaimana yang telah kita ketahui bahwa persedian sumber energi minyak bumi, gas alam dan batu bara sangat terbatas yang demikian apabila secara terus menerus kita gunakan sumber energi tersebut, maka suatu saat sumber energi tersebut akan habis (www.indoenergi.com).
Dapat dimengerti bahwa jika banyak kasus tersedianya energi dengan harga murah telah mengakibatkan pemakaian yang tidak efisien dan dibeberapa tempat
menyebabkan terjadinya kerusakan lingkungan (ekologi). Dari penelitian-
penelitian yang telah dilakukan dapatlah disimpulkan bahwa salah satu sumber energi yang dapat memenuhi harapan terhadap tantangan di atas adalah air, dimana air dipergunakan dengan sistem- sistem dan peralatan-peralatan tertentu
PLTMH adalah singkatan dari Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, yaitu pembangkit listrik skala kecil (kurang dari 200 kW), yang memanfaatkan tenaga air sebagai sumber penghasil energi. PLTMH termasuk sumber energi terbarukan dan layak disebut clean energy karena ramah lingkungan. Dari segi teknologi PLTMH dipilih karena konstruksinya sederhana, mudah dioperasikan, serta mudah dalam perawatan dan penyediaan suku cadang. Secara ekonomi biaya operasi dan dan perawatannya relatif murah, sedangkan biaya investasinya cukup bersaing dengan pembangkit listrik lainnya. Secara sosial, PLTMH mudah diterima masyarakat luas (bandingkan dengan PLT Nuklir). PLTMH biasanya dibuat dalam skala desa di daerah-daerah terpencil yang belum mendapatkan
listrik dari PLN. Tenaga air yang digunakan dapat berupa aliran air pada sistem irigasi, sungai yang dibendung atau air terjun.
Keuntungan dari pengembangan PLTMH bagi masyarakat pedesaan dan desa terpencil antara lain:
1. Lokasi sumber daya air untuk PLTMH pada umumnya berada di wilayah pedesaan dan desa terpencil yang belum terjangkau jaringan listrik.
2. Penggunaan energi konvensional, seperti batu bara untuk pembangkit tenaga listrik di wilayah ini akan memerlukan biaya yang tinggi karena adanya tambahan biaya transportasi bahan bakar.
3. Mengurangi ketergantungan pada penggunaan bahan bakar fosil. 4. Meningkatkan kegiatan perekonomian, sehingga diharapkan dapat
menambah penghasilan masyarakat.
Di Sumatera Utara contohnya, sudah dibangun dua buah PLTMH, masing
akan menghasilkan listrik dengan kapasitas sebesar 30 hingga 40 kilowatt. Sebenarnya masih banyak daerah di Sumatera Utara yang berpotensi untuk dibangun pembangkit listrik tenaga mikro hidro, tetapi terkendala oleh teknologi dan biaya http://konversi.wordpress.com/2010/05/01/sekilas-megenai
-pembangkit-listrik-tenaga-mikro-hidro-pltmh/).
Berdasarkan keseluruhan uraian di atas menunjukkan bahwa pembangkit listrik tenaga mikro hidro sangat sesuai digunakan di Indonesia. Potensi ini sangat banyak dan tidak digunakan dengan maksimal. Oleh karena itu, untuk mendapatkan manfaat dari sumber energi yang terbuang ini sangat dibutuhkan pengembangan teknologi PLTMH. Karena melihat potensi yang ada pengembangan teknologi ini bisa menjadi salah satu terobosan dalam memenuhi kebutuhan listrik di pedesaan dan desa terpencil sehingga ini melatarbelakangi skripsi ini.
1.2 MAKSUD DAN TUJUAN PENELITIAN Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
1) Tujuan Umum
Adapun tujuan umum dari pengujian turbin pada head 5,21 meter, menggunakan satu buah nosel, jumlah sudu 26 buah, bentuk mangkuk dan setengah silinder adalah :
1. Merancang bangun ulang dan memperbaiki instalasi dan pengujian
yang dapat digunakan untuk menguji turbin Pelton saat beroperasi. Sistem pengujian ini direncanakan pada head 5,21 meter, menggunakan satu buah nosel, jumlah sudu 26 buah, bentuk sudu (mangkuk dan setengah silinder), diameter runner 300 mm dengan variasi bukaan katub 60°, 75°, dan 90°.
2. Turbin ini akan digunakan untuk menguji performansi dan
nosel, jumlah sudu 26 buah, bentuk sudu mangkuk dan setengah silinder dengan variasi bukaan katub 60°, 75°, dan 90°.
2) Tujuan Khusus
Mengetahui karakteristik grafik turbin pelton dan membandingkan teori karakteristik grafik dengan hasil yang didapatkan. Adapun karektistik grafik turbin pelton diantaranya:
1. Rasio Kecepatan vs Efisiensi Turbin 2. Daya Turbin vs Efisiensi Turbin 3. Kecepatan Turbin vs Daya Turbin 4. Kecepatan Turbin vs Efisiensi Turbin
1.3 BATASAN MASALAH
Karena luasnya permasalahan ini, maka pengujian ini dibatasi pada:
1. Pengujian turbin pelton terhadap penggunaan jumlah sudu 26 buah,
bentuk sudu mangkuk dan setengah silinder dan variasi bukaan katub 60°, 75°, dan 90° dengan spesifikasi head (H) 5,21 meter dengan menggunakan satu buah nosel.
2. Pengujian perilaku turbin Pelton dengan parameter putaran turbin
(rpm), debit air (l/s) torsi poros turbin (Nm), terhadap pembebanan tanpa beban, 1 Newton sampai dengan poros turbin berhenti (0 rpm).
1.4 METODOLOGI PENELITIAN
1. Studi Literatur
Berupa studi kepustakaan dengan mempelajari buku-buku, jurnal-jurnal,
artikel maupun karya-karya ilmiah yang terkait, baik yang bersumber
Melakukan diskusi dalam bentuk tanya-jawab antara mahasiswa dan
dosen pembimbing menyangkut hal-hal yang berkaitan dengan rancang
bangun ulang instalasi ini.
3.Rancang Bangun Instalasi Dan Alat Penelitian
Meninjau (survey) lapangan tempat pengujian (dilakukan tempat pengujian di Laboratorium Mesin Fluida Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara) kemudian merancang bangun ulang dan memperbaiki sistem instalasi; berupa instalasi dudukan tempat penampung atas (TPA), instalasi penghubung antar TPA (empat unit tong), instalasi perpipaan, instalasi flowmeter digital dan instalasi transmisi poros penghubung antara poros turbin dengan poros dinamometer.
4. Pengujian dan Pengambilan Data
Pengujian dilakukan beberapa kali (tiga kali pengujian dan pengambilan data) yang meliputi putaran poros turbin (rpm), debit air (l/s), dan torsi poros turbin sehingga data yang diperoleh lebih akurat.
5. Evaluasi
Melakukan evaluasi akhir dalam bentuk kesimpulan dan saran serta revisi dari hasil proses penelitian rancang bangun ulang instalasi pembangkit listrik mikro hidro menggunakan turbin Pelton yang telah dilakukan.
1.5 KELUARAN SKRIPSI
Keluaran skripsi ini diharapkan akan menghasilkan:
1. Alat pengujian Turbin Pelton yang dapat dioperasikan dengan
2. Buku skripsi akan digunakan sebagai salah satu syarat untuk
mendapatkan gelar Sarjana Teknik dari Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
1.6 SISTEMATIKA PENULISAN
Laporan ini adalah buku skripsi yang terdiri atas beberapa bab, yaitu: BAB I merupakan pendahuluan yang meliputi latar belakang penulisan, maksud dan tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi penelitian, keluaran skripsi serta sistematika penulisan. BAB II adalah tinjauan pustaka yang berisi teori dasar turbin air, turbin pelton dan dinamometer. BAB III berisikan tentang metodologi dan alat penelitian berisi sistematika atau alur (flow) proses pengujian yang dilakukan. BAB IV menunjukkan hasil pengujian dan analisa, menampilkan hasil pengujian dalam bentuk hitungan rumus dan grafik-grafik. BAB V adalah
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 TURBIN AIR
Turbin air termasuk dalam kelompok mesin-mesin fluida yaitu, mesin-mesin yang berfungsi untuk merubah energi fluida (energi potensial dan energi kinetis air) menjadi energi mekanis atau sebaliknya. Mesin ini berfungsi untuk merubah energi fluida menjadi energi mekanis pada poros. misalnya : turbin air, turbin uap, turbin gas, kincir air, kincir angin dan lainnya. Pompa, Kompresor, Blower, fan dan lain-lain berfungsi untuk mengubah energi mekanis pada poros menjadi energi fluida (energi potensial dan energi kinetis). (Sihombing 2009)
Menurut Sejarahnya turbin-turbin air yang sekarang berasal dari kincir-kincir air pada zaman abad pertengahan yang dipakai untuk meecah batubara dan pabrik gandum. Salah satu kincir air tersebut dapat dilihat di Aungrabad, India yang telah berumur 400-an tahun. (Susatyo 2006)
Walaupun banyak terdapan desain turbin hidrolik dengan masing-masing keistimewaannya, secara umum hamper semua turbin dapat diklasifikasikan dalam dua tipe dasar-turbin impuls dan turbin reaksi. Secara umu turbin impuls merupakan mesin dengan head yang tinggi, dan laju aliran yang rendah, sedangkan turbin reaksi merupakan mesin dengan head yang rendah dan laju aliran yang tinggi. (Munson 2005)
2.1.1 KLASIFIKASI TURBIN AIR
Turbin dengan head rendah.
Turbin dengan head medium.
Turbin dengan head tinggi.
Sedangkan menurut cara kerjanya, maka terdapat dua jenis turbin yaitu :
1. Turbin Impuls (aksi). 2. Turbin Reaksi.
1. Turbin Impuls (aksi).
Turbin impuls adalah turbin air yang cara kerjanya dengan merubah seluruh energi air (yang teridiri dari energi potensial-tekanan
-kecepatan) yang tersedia menjadi energi kinetik untuk memutar turbin, sehingga menghasilkan energi mekanik dalam bentuk putaran poros. Atau dengan kata lain, energi potensial air diubah menjadi energi kinetik. Contoh turbin impuls adalah turbin Pelton dan turbin Cross Flow.
(Luknanto 2007)
[image:33.595.158.501.505.731.2]1) Turbin Cross Flow
Salah satu jenis turbin impuls ini juga disebut Turbin Michell-Banki yang
merupakan penemunya. Turbin ini dapat dioperasikan pada debit 10 liter/sec–20 liter/sec dan heah antara 1-200 m. Turbin Cross Flow
mengunakan nosel persegi panjang yang lebarnya sesuai dengan lebar runner. Runner turbin terbuat dari beberapa sudu yang dipasang pada sepasang piringan paralel. (Sihombing 2009)
[image:34.595.161.465.290.518.2]2) Turbin Pelton
Gambar 2.2 Turbin Pelton
Turbin Pelton merupakan salah satu jenis turbin impuls. Lester Pelton (1829-19080 sebagai penemu turbin Pelton adalah seorang ahli teknik
2. Turbin Reaksi
Turbin reaksi adalah turbin air yang cara bekerjanya dengan merubah seluruh energi air yang tersedia menjadi energi puntir dalam bentuk putaran. Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan air selama melalui sudu. Turbin ini terdiri dari sudu pengarah dan sudu jalan dan kedua sudu tersebut semuanya terendam di dalam air. Air dialirkan ke dalam sebuah terusan atau dilewatkan ke dalam sebuah cincin yang berbentuk spiral (rumah keong). Perubahan energi seluruhnya terjadi di dalam sudu gerak. Contoh turbin reaksi adalah turbin Francis dan turbin Propeler (Kaplan). (Luknanto 2007)
1) Turbin Francis
[image:35.595.144.484.475.729.2]Turbin Francis merupakan slah satu turbin reaksi. Turbin ini dipasang diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar. Turbin Francis mempunyai sudu pengarah air masuk secara tangensial. Sudu pengarah ini dapat berupa sudut pengarah yang tetap maupun yang dapat diatur sudutnya. (Sihombing 2009)
2) Turbin Propeler (Kaplan)
Turbin Kaplan (Propeler) adalah salah satu turbin reaksi aliran aksial. Turbin ini tersusun seperti propeller pada perahu. Propeller tersebut biasanya mempunyai tiga hingga enam sudu. . (Sihombing 2009)
Gambar 2.4 Turbin Propeler
2.1.2 Perbandingan Karakteristik Turbin Air
Kecepatan spesifik dari sebuah turbin juga dapat diartikan sebagai kecepatan ideal, persamaan geometris turbin, yang menghasilkan satu satuan daya tiap satu satuan head. Perhitungan tepat ini menghasilkan performa turbin dalam jangkauan head dan debit tertentu. Kisaran kecepatan spesifik beberapa turbin air adalah sebagai berikut:
(sumber: www.scribd.com/doc/32235908/Prinsip-Kerja-Dan-Macam-Macam
-Turbin)
[image:37.595.141.487.261.510.2]Kecepatan spesifik (ns), menunjukkan bentuk dari turbin itu dan tidak berhubungan dengan ukurannya. Hal ini menyebabkan desain turbin baru yang diubah skalanya dari desain yang sudah ada dengan performa yang sudah diketahui. Kecepatan spesifik merupakan kriteria utama yang menunjukkan pemilihan jenis turbin yang tepat berdasarkan karakteristik sumber air.
Gambar 2.5 Daerah penggunaan dari beberapa jenis konstruksi turbin yang berbeda.
(sumber : http:// Europa.eu.int./en/comm/dg17/hydro/layman2.pdf)
2.1.3. Head Turbin
Head turbin dapat juga disebut sebagai tinggi jatuh air dan sering dinotasikan sebagai H. Head turbin dapat ditentukan berdasarkan persamaan Bernoulli. Menurut persamaan Bernoulli besar energi aliran adalah :
dimana notasi :
m = massa
g = kecepatan gravitasi bumi
z = selisih ketinggian
(tinggi air atas – tinggi air bawah)
P = tekanan
v = kecepatan
Jika pada aliran tersebut m = 1 kg, maka energi spesifiknya :
= � + + � (� � )
Bila energi spesifik tersebut dibagi dengan gravitasi maka ketinggian :
� = � + + � = (m)
dimana :
z adalah ketinggian dari suatu tempat yang dipakai sebagai standar (Head Potensial)
adalah Head Tekan
adalah Head Kecepatan
(sumber : Situmorang 2008)
Hal ini sesuai dengan Bunyi Persamaan Bernoulli :
Gambar 2.6 Diagram Bernoulli Untuk Turbin Air.
(sumber: Husain 2008)
Persamaan momentum untuk pipa yang dialiri fluida, dimana sifat fluida konstan sebagai berikut:
+ + = + + + �
(sumber : Husain 2008)
Persamaan kontinuitas :
Q = V × A
Keterangan:
Q = debit aliran (m3/detik) V = kecepatan aliran (m/s)
A = luas penampang pipa (m2)
Head losses yang terjadi pada saluran pipa:
1. Mayor Loses yang terjadi akibat gesekan aliran dalam satuan pipa
ℎ = ,, . . , ,
2. Minor Loses yang terjadi akibat adanya perlengkapan (equipment)
ℎ = ∑ ×
(sumber : Situmorang 2008)
2.2TURBIN PELTON
Pemilihan jenis turbin umumnya didasarkan pada besarnya kecepatan spesifik dari kondisi kerjanya. Kecepatan spesifik adalah kecepatan turbin model (turbin dengan bentuk sama tetapi skalanya berlainan). Kecepatan spesifik dipakai sebagai tanda batasan untuk membedakan tipe roda turbin dan dipakai sebagai suatu besaran yang penting dalam merencanakan turbin air.
Persamaan kecepatan spesifik dinyatakan sebagai :
� = √�
dimana :
n = Kecepatan turbin pada efisiensi maksimum, (rpm) P = Daya Turbin, (kW)
Ns = Putaran spesifik, (rpm) H = Tinggi air jatuh, (meter)
(sumber : www.scribd.com/doc/32235908/Prinsip-Kerja-Dan-Macam-Macam-Turbin)
2.2.1 Pengenalan Turbin Pelton
a. Runner
Runner turbin Pelton terdiri atas cakra dan sejumlah sudu yang terpasang disekelilingnya. Cakra dipasang ke poros dengan sambungan pasak. Runner kebanyakan merupakan coran tunggal dari baja dengan kandungan 13% Cr. Runner Pelton terbesar memiliki garis tengah lebih dari 5 meter dan berat lebih dari 40 Ton. Selain itu ada pula runner yang antara cakra dengan sudunya terpisah, dimana pemasangan mangkok ke cakra runner ada bermacam macam cara.
Gambar 2.7 Runner Turbin Pelton
(sumber : Dokumentasi)
b. Sudu
kuningan atau almunium atau pencetakan injeksi plastik diperkuat dengan serat gelas.
[image:42.595.149.504.130.417.2]a) Setengah Silinder b) Mangkuk
Gambar 2.8 Sudu
(sumber : Dokumentasi)
c. Nosel
Gambar 2.9 Nosel
(sumber : Dokumentasi)
d. Rumah Turbin
Rumah turbin pelton selain sebagai tempat nosel terpasang, juga berfungsi menangkap dan membelokkan percikan aliran air ke luar sudu hingga runner maupun pancaran tidak terganggu. Rumah turbin dapat dibuat sederhana dengan konstruksi las dari plat baja.
2.2.2 Karakteristik Grafik Turbin Pelton
Adapun karateristik grafik turbin pelton dibagi dalam 2 jenis yaitu:
1. Karakteristik Grafik Turbin Untuk Head Tetap
a. Grafik Rasio kecepatan vs Efisiensi Maksimal (φ vs ɳ)
[image:44.595.179.448.239.373.2]Pada grafik 2.12 ini dijelaskan bahwa pada nilai efisiensi maksimal terdapat pada Φ = 0,46, setelahnya mengalami penurunan nilai efisiensi.
Gambar 2.11 Grafik Rasio Kecepatan vs Efisiensi (φ vs ɳ)
(sumber : Khurmi 1984)
b. Grafik Daya vs Efisiensi (P vs ɳ)
Pada gambar grafik 2.13 dijelaskan bahwa semakin tinggi efisiensi semakin tinggi juga daya yang dihasilkan.
Gambar 2.12 Grafik Daya vs Efisiensi (P vs ɳ)
[image:44.595.146.466.536.662.2]2. Karakteristis Grafik Turbin Untuk Variasi Bukaan Katup
a. Grafik Kecepatan Turbin vs Daya Turbin (rpm vs P)
Pada gambar grafik 2.14 dijelaskan bahwa daya turbin akan semakin naik jika rpm juga naik. Dan variasi bukaan katub penuh menjadi daya tertinggi dan rpm
[image:45.595.170.457.519.650.2]tertinggi.
Gambar 2.13 Grafik Kecepatan Turbin vs Daya Turbin (rpm vs P)
(sumber : Khurmi 1984)
b. Grafik Kecepatan Turbin vs Efisiensi (rpm vs ɳ)
Pada gambar grafik 2.14 dijelaskan bahwa nilai efisiensi turbin akan semakin naik jika rpm juga naik. Dan variasi bukaan katub penuh menjadi daya tertinggi dan rpm tertinggi.
Gambar 2.14 Grafik Kecepatan Turbin vs Efisiensi (rpm vs ɳ)
2.3DINAMOMETER
Dinamometer adalah instrumen untuk mengukur daya, kerja atau daya yang dilakukan oleh manusia, mesin dan hewan. Dinamometer tidak mengukur daya secara langsung, tetapi dinamometer memberikan cara menentukan besarnya torsi yang mampu dihasilkan oleh suatu motor atau mesin. Torsi ditentukan sebagai hasil dari penggunaan suatu beban dengan dinamometer. Unit beban yaitu bagian dari dinamometer yang menyediakan beban, harus dapat bebas bergerak pada arah putaran poros. Panjang lengan torsi diukur dari pusat poros hingga dimana lengan torsi memberikan gaya pada timbangan. Sedangkan kecepatan poros unit daya yang diuji ditentukan menggunakan alat yang dinamakan tachometer.
(sumber : http://yefrichan.wordpress.com/2011/01/03/cara-mengukur-horsepower
-hp/)
Cara mengkonversi pengukuran torsi kedaya : HP (horse power) = (gaya x jarak)/(waktu x 33.000)
Rumus ini diberikan oleh james Watt, untuk mengukur daya HP dari “daya putaran”yaitu :
kW = (Torsi (N.m) x RPM)/9549
HP =(Torsi (lb.ft) x RPM)/5252
HP = 2πn x T/60
2.4EFISIENSI TURBIN (
�
� )Efisiensi turbin dapat dihitung dengan mengunakan rumus:
�
=
����
x 100 %
Dimana daya air dapat dihitung dengan rumus :
Pair = ρ× g × � × Q
dimana:
= massa jenis air (1000 kg/m3) g = gaya gravitasi (9,81 m/s2)
� = head efektif (m)
Q = kapasitas air (m3/s)
Daya turbin dapat dihitung dengan rumus :
PT = Т ×
ω
Dimana ;
PT = Daya Turbin (Watt)
Т = Torsi (Nm)
ω
= Kecepatan Sudut ( rad/s)2.5 ANALISIS KETIDAKPASTIAN
Suatu cara atau metode untuk menaksir ketidakpastian dalam hasil-hasil
eksperimen telah dikemukakan oleh Kline dan McClintock. Metode ini didasarkan atas spesifikasi yang teliti ketidakpastian dalam berbagai pengukuran primer eksperimen. Umpamanya, suatu bacaan tekanan tertentu mungkin dinyatakan sebagai:
P = 100 kN/m2 ± 1 kN/m2
Bila tanda plus atau minus itu digunakan untuk menyatakan katidakpastian, orang yang membuat penandaan itu sebenarnya menyatakan berapa menurut pendapatnya derajat ketelitian pengukuran yang dilakukannya itu. Perlu dicatat bahwa spesifikasi itu sendiri tidak pasti, karena pelaku eksperimen itu tentunya tidak pasti mengenai ketelitian dalam pengukurannya.
Bila instrumen itu baru saja dikalibrasi secara seksama, dengan tingkat presisi yang tinggi, eksperimentalis itu mungkin dapat memberikan tingkat ketidakpastian pengukuran yang lebih baik dari bila pengukuran dilakukan dengan pengukur atau instrumen lain yang riwayat kalibrasinya tidak diketahui. Sebagai cara yang lebih baik dalam memberikan spesifikasi ketidakpastian suatu pengukuran, Kline dan McClintock menyarankan agar pelaku eksperimen menyatakan taruhan (kemungkinan) ketidakpastian itu. Jadi, persamaan diatas tadi dapat ditulis:
P = 100 kN/m2 ± 1 kN/m2 ( 20 banding 1)
Dengan kata lain, pelaku eksperimen berani bertaruh dengan kemungkinan 20 banding 1 pengukuran itu akan berada dalam ± 1 kN/m2. Perlu dicatat bahwa spesifikasi taruhannya itu hanya bisa dilakukan eksperimentalis itu atas dasar pengalaman laboratorium keseluruhan.
Umpamakan seperangkat pengukuran dilakukan dimana ketidakpastian masing-masing pengukuran dapat dinyatakan dengan taruhan yang sama.
dasar ketidakpastian dalam pengukuran-pengukuran primer. Hasil R ialah suatu
fungsi dari variabel tak tergantung atau (independent) x1, x2, x3,...xn. jadi,
R = R (x1, x2, x3,...xn)
Umpamakan WR ialah ketidakpastian dalam hasil w1, w2,...wn ketidakpastian dalam variabel tak-tergantung itu mempunyai taruhan yang sama,
maka ketidakpastian dalam hasil yang mempunyai taruhan itu diberikan rujukan sebagai berikut:
WR = [ � + � + … + �
� ]
⁄
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 TURBIN AIR
Turbin air termasuk dalam kelompok mesin-mesin fluida yaitu, mesin-mesin yang berfungsi untuk merubah energi fluida (energi potensial dan energi kinetis air) menjadi energi mekanis atau sebaliknya. Mesin ini berfungsi untuk merubah energi fluida menjadi energi mekanis pada poros. misalnya : turbin air, turbin uap, turbin gas, kincir air, kincir angin dan lainnya. Pompa, Kompresor, Blower, fan dan lain-lain berfungsi untuk mengubah energi mekanis pada poros menjadi energi fluida (energi potensial dan energi kinetis). (Sihombing 2009)
Menurut Sejarahnya turbin-turbin air yang sekarang berasal dari kincir-kincir air pada zaman abad pertengahan yang dipakai untuk meecah batubara dan pabrik gandum. Salah satu kincir air tersebut dapat dilihat di Aungrabad, India yang telah berumur 400-an tahun. (Susatyo 2006)
Walaupun banyak terdapan desain turbin hidrolik dengan masing-masing keistimewaannya, secara umum hamper semua turbin dapat diklasifikasikan dalam dua tipe dasar-turbin impuls dan turbin reaksi. Secara umu turbin impuls merupakan mesin dengan head yang tinggi, dan laju aliran yang rendah, sedangkan turbin reaksi merupakan mesin dengan head yang rendah dan laju aliran yang tinggi. (Munson 2005)
2.1.1 KLASIFIKASI TURBIN AIR
Turbin dengan head rendah.
Turbin dengan head medium.
Turbin dengan head tinggi.
Sedangkan menurut cara kerjanya, maka terdapat dua jenis turbin yaitu :
1. Turbin Impuls (aksi). 2. Turbin Reaksi.
1. Turbin Impuls (aksi).
Turbin impuls adalah turbin air yang cara kerjanya dengan merubah seluruh energi air (yang teridiri dari energi potensial-tekanan
-kecepatan) yang tersedia menjadi energi kinetik untuk memutar turbin, sehingga menghasilkan energi mekanik dalam bentuk putaran poros. Atau dengan kata lain, energi potensial air diubah menjadi energi kinetik. Contoh turbin impuls adalah turbin Pelton dan turbin Cross Flow.
(Luknanto 2007)
[image:51.595.158.501.505.731.2]1) Turbin Cross Flow
Salah satu jenis turbin impuls ini juga disebut Turbin Michell-Banki yang
merupakan penemunya. Turbin ini dapat dioperasikan pada debit 10 liter/sec–20 liter/sec dan heah antara 1-200 m. Turbin Cross Flow
mengunakan nosel persegi panjang yang lebarnya sesuai dengan lebar runner. Runner turbin terbuat dari beberapa sudu yang dipasang pada sepasang piringan paralel. (Sihombing 2009)
[image:52.595.161.465.290.518.2]2) Turbin Pelton
Gambar 2.2 Turbin Pelton
Turbin Pelton merupakan salah satu jenis turbin impuls. Lester Pelton (1829-19080 sebagai penemu turbin Pelton adalah seorang ahli teknik
2. Turbin Reaksi
Turbin reaksi adalah turbin air yang cara bekerjanya dengan merubah seluruh energi air yang tersedia menjadi energi puntir dalam bentuk putaran. Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan air selama melalui sudu. Turbin ini terdiri dari sudu pengarah dan sudu jalan dan kedua sudu tersebut semuanya terendam di dalam air. Air dialirkan ke dalam sebuah terusan atau dilewatkan ke dalam sebuah cincin yang berbentuk spiral (rumah keong). Perubahan energi seluruhnya terjadi di dalam sudu gerak. Contoh turbin reaksi adalah turbin Francis dan turbin Propeler (Kaplan). (Luknanto 2007)
1) Turbin Francis
[image:53.595.144.484.475.729.2]Turbin Francis merupakan slah satu turbin reaksi. Turbin ini dipasang diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar. Turbin Francis mempunyai sudu pengarah air masuk secara tangensial. Sudu pengarah ini dapat berupa sudut pengarah yang tetap maupun yang dapat diatur sudutnya. (Sihombing 2009)
2) Turbin Propeler (Kaplan)
Turbin Kaplan (Propeler) adalah salah satu turbin reaksi aliran aksial. Turbin ini tersusun seperti propeller pada perahu. Propeller tersebut biasanya mempunyai tiga hingga enam sudu. . (Sihombing 2009)
Gambar 2.4 Turbin Propeler
2.1.2 Perbandingan Karakteristik Turbin Air
Kecepatan spesifik dari sebuah turbin juga dapat diartikan sebagai kecepatan ideal, persamaan geometris turbin, yang menghasilkan satu satuan daya tiap satu satuan head. Perhitungan tepat ini menghasilkan performa turbin dalam jangkauan head dan debit tertentu. Kisaran kecepatan spesifik beberapa turbin air adalah sebagai berikut:
(sumber: www.scribd.com/doc/32235908/Prinsip-Kerja-Dan-Macam-Macam
-Turbin)
[image:55.595.141.487.261.510.2]Kecepatan spesifik (ns), menunjukkan bentuk dari turbin itu dan tidak berhubungan dengan ukurannya. Hal ini menyebabkan desain turbin baru yang diubah skalanya dari desain yang sudah ada dengan performa yang sudah diketahui. Kecepatan spesifik merupakan kriteria utama yang menunjukkan pemilihan jenis turbin yang tepat berdasarkan karakteristik sumber air.
Gambar 2.5 Daerah penggunaan dari beberapa jenis konstruksi turbin yang berbeda.
(sumber : http:// Europa.eu.int./en/comm/dg17/hydro/layman2.pdf)
2.1.3. Head Turbin
Head turbin dapat juga disebut sebagai tinggi jatuh air dan sering dinotasikan sebagai H. Head turbin dapat ditentukan berdasarkan persamaan Bernoulli. Menurut persamaan Bernoulli besar energi aliran adalah :
dimana notasi :
m = massa
g = kecepatan gravitasi bumi
z = selisih ketinggian
(tinggi air atas – tinggi air bawah)
P = tekanan
v = kecepatan
Jika pada aliran tersebut m = 1 kg, maka energi spesifiknya :
= � + + � (� � )
Bila energi spesifik tersebut dibagi dengan gravitasi maka ketinggian :
� = � + + � = (m)
dimana :
z adalah ketinggian dari suatu tempat yang dipakai sebagai standar (Head Potensial)
adalah Head Tekan
adalah Head Kecepatan
(sumber : Situmorang 2008)
Hal ini sesuai dengan Bunyi Persamaan Bernoulli :
Gambar 2.6 Diagram Bernoulli Untuk Turbin Air.
(sumber: Husain 2008)
Persamaan momentum untuk pipa yang dialiri fluida, dimana sifat fluida konstan sebagai berikut:
+ + = + + + �
(sumber : Husain 2008)
Persamaan kontinuitas :
Q = V × A
Keterangan:
Q = debit aliran (m3/detik) V = kecepatan aliran (m/s)
A = luas penampang pipa (m2)
Head losses yang terjadi pada saluran pipa:
1. Mayor Loses yang terjadi akibat gesekan aliran dalam satuan pipa
ℎ = ,, . . , ,
2. Minor Loses yang terjadi akibat adanya perlengkapan (equipment)
ℎ = ∑ ×
(sumber : Situmorang 2008)
2.2TURBIN PELTON
Pemilihan jenis turbin umumnya didasarkan pada besarnya kecepatan spesifik dari kondisi kerjanya. Kecepatan spesifik adalah kecepatan turbin model (turbin dengan bentuk sama tetapi skalanya berlainan). Kecepatan spesifik dipakai sebagai tanda batasan untuk membedakan tipe roda turbin dan dipakai sebagai suatu besaran yang penting dalam merencanakan turbin air.
Persamaan kecepatan spesifik dinyatakan sebagai :
� = √�
dimana :
n = Kecepatan turbin pada efisiensi maksimum, (rpm) P = Daya Turbin, (kW)
Ns = Putaran spesifik, (rpm) H = Tinggi air jatuh, (meter)
(sumber : www.scribd.com/doc/32235908/Prinsip-Kerja-Dan-Macam-Macam-Turbin)
2.2.1 Pengenalan Turbin Pelton
a. Runner
Runner turbin Pelton terdiri atas cakra dan sejumlah sudu yang terpasang disekelilingnya. Cakra dipasang ke poros dengan sambungan pasak. Runner kebanyakan merupakan coran tunggal dari baja dengan kandungan 13% Cr. Runner Pelton terbesar memiliki garis tengah lebih dari 5 meter dan berat lebih dari 40 Ton. Selain itu ada pula runner yang antara cakra dengan sudunya terpisah, dimana pemasangan mangkok ke cakra runner ada bermacam macam cara.
Gambar 2.7 Runner Turbin Pelton
(sumber : Dokumentasi)
b. Sudu
kuningan atau almunium atau pencetakan injeksi plastik diperkuat dengan serat gelas.
[image:60.595.149.504.130.417.2]a) Setengah Silinder b) Mangkuk
Gambar 2.8 Sudu
(sumber : Dokumentasi)
c. Nosel
Gambar 2.9 Nosel
(sumber : Dokumentasi)
d. Rumah Turbin
Rumah turbin pelton selain sebagai tempat nosel terpasang, juga berfungsi menangkap dan membelokkan percikan aliran air ke luar sudu hingga runner maupun pancaran tidak terganggu. Rumah turbin dapat dibuat sederhana dengan konstruksi las dari plat baja.
2.2.2 Karakteristik Grafik Turbin Pelton
Adapun karateristik grafik turbin pelton dibagi dalam 2 jenis yaitu:
1. Karakteristik Grafik Turbin Untuk Head Tetap
a. Grafik Rasio kecepatan vs Efisiensi Maksimal (φ vs ɳ)
Pada grafik 2.12 ini dijelaskan bahwa pada nilai efisiensi maksimal terdapat pada Φ = 0,46, setelahnya mengalami penurunan nilai efisiensi.
Gambar 2.11 Grafik Rasio Kecepatan vs Efisiensi (φ vs ɳ)
(sumber : Khurmi 1984)
b. Grafik Daya vs Efisiensi (P vs ɳ)
Pada gambar grafik 2.13 dijelaskan bahwa semakin tinggi efisiensi semakin tinggi juga daya yang dihasilkan.
Gambar 2.12 Grafik Daya vs Efisiensi (P vs ɳ)
2. Karakteristis Grafik Turbin Untuk Variasi Bukaan Katup
a. Grafik Kecepatan Turbin vs Daya Turbin (rpm vs P)
Pada gambar grafik 2.14 dijelaskan bahwa daya turbin akan semakin naik jika rpm juga naik. Dan variasi bukaan katub penuh menjadi daya tertinggi dan rpm
tertinggi.
Gambar 2.13 Grafik Kecepatan Turbin vs Daya Turbin (rpm vs P)
(sumber : Khurmi 1984)
b. Grafik Kecepatan Turbin vs Efisiensi (rpm vs ɳ)
Pada gambar grafik 2.14 dijelaskan bahwa nilai efisiensi turbin akan semakin naik jika rpm juga naik. Dan variasi bukaan katub penuh menjadi daya tertinggi dan rpm tertinggi.
Gambar 2.14 Grafik Kecepatan Turbin vs Efisiensi (rpm vs ɳ)
2.3DINAMOMETER
Dinamometer adalah instrumen untuk mengukur daya, kerja atau daya yang dilakukan oleh manusia, mesin dan hewan. Dinamometer tidak mengukur daya secara langsung, tetapi dinamometer memberikan cara menentukan besarnya torsi yang mampu dihasilkan oleh suatu motor atau mesin. Torsi ditentukan sebagai hasil dari penggunaan suatu beban dengan dinamometer. Unit beban yaitu bagian dari dinamometer yang menyediakan beban, harus dapat bebas bergerak pada arah putaran poros. Panjang lengan torsi diukur dari pusat poros hingga dimana lengan torsi memberikan gaya pada timbangan. Sedangkan kecepatan poros unit daya yang diuji ditentukan menggunakan alat yang dinamakan tachometer.
(sumber : http://yefrichan.wordpress.com/2011/01/03/cara-mengukur-horsepower
-hp/)
Cara mengkonversi pengukuran torsi kedaya : HP (horse power) = (gaya x jarak)/(waktu x 33.000)
Rumus ini diberikan oleh james Watt, untuk mengukur daya HP dari “daya putaran”yaitu :
kW = (Torsi (N.m) x RPM)/9549
HP =(Torsi (lb.ft) x RPM)/5252
HP = 2πn x T/60
2.4EFISIENSI TURBIN (
�
� )Efisiensi turbin dapat dihitung dengan mengunakan rumus:
�
=
����
x 100 %
Dimana daya air dapat dihitung dengan rumus :
Pair = ρ× g × � × Q
dimana:
= massa jenis air (1000 kg/m3) g = gaya gravitasi (9,81 m/s2)
� = head efektif (m)
Q = kapasitas air (m3/s)
Daya turbin dapat dihitung dengan rumus :
PT = Т ×
ω
Dimana ;
PT = Daya Turbin (Watt)
Т = Torsi (Nm)
ω
= Kecepatan Sudut ( rad/s)2.5 ANALISIS KETIDAKPASTIAN
Suatu cara atau metode untuk menaksir ketidakpastian dalam hasil-hasil
eksperimen telah dikemukakan oleh Kline dan McClintock. Metode ini didasarkan atas spesifikasi yang teliti ketidakpastian dalam berbagai pengukuran primer eksperimen. Umpamanya, suatu bacaan tekanan tertentu mungkin dinyatakan sebagai:
P = 100 kN/m2 ± 1 kN/m2
Bila tanda plus atau minus itu digunakan untuk menyatakan katidakpastian, orang yang membuat penandaan itu sebenarnya menyatakan berapa menurut pendapatnya derajat ketelitian pengukuran yang dilakukannya itu. Perlu dicatat bahwa spesifikasi itu sendiri tidak pasti, karena pelaku eksperimen itu tentunya tidak pasti mengenai ketelitian dalam pengukurannya.
Bila instrumen itu baru saja dikalibrasi secara seksama, dengan tingkat presisi yang tinggi, eksperimentalis itu mungkin dapat memberikan tingkat ketidakpastian pengukuran yang lebih baik dari bila pengukuran dilakukan dengan pengukur atau instrumen lain yang riwayat kalibrasinya tidak diketahui. Sebagai cara yang lebih baik dalam memberikan spesifikasi ketidakpastian suatu pengukuran, Kline dan McClintock menyarankan agar pelaku eksperimen menyatakan taruhan (kemungkinan) ketidakpastian itu. Jadi, persamaan diatas tadi dapat ditulis:
P = 100 kN/m2 ± 1 kN/m2 ( 20 banding 1)
Dengan kata lain, pelaku eksperimen berani bertaruh dengan kemungkinan 20 banding 1 pengukuran itu akan berada dalam ± 1 kN/m2. Perlu dicatat bahwa spesifikasi taruhannya itu hanya bisa dilakukan eksperimentalis itu atas dasar pengalaman laboratorium keseluruhan.
Umpamakan seperangkat pengukuran dilakukan dimana ketidakpastian masing-masing pengukuran dapat dinyatakan dengan taruhan yang sama.
dasar ketidakpastian dalam pengukuran-pengukuran primer. Hasil R ialah suatu
fungsi dari variabel tak tergantung atau (independent) x1, x2, x3,...xn. jadi,
R = R (x1, x2, x3,...xn)
Umpamakan WR ialah ketidakpastian dalam hasil w1, w2,...wn ketidakpastian dalam variabel tak-tergantung itu mempunyai taruhan yang sama,
maka ketidakpastian dalam hasil yang mempunyai taruhan itu diberikan rujukan sebagai berikut:
WR = [ � + � + … + �
� ]
⁄
BAB III
METODOLOGI DAN ALAT PENELITIAN
3.1 UMUM
Turbin Pelton merupakan turbin impuls (turbin tekanan rata), yang memanfaatkan gaya gravitasi untuk kecepatan air jatuhnya, seperti pada air terjun. Pada uji eksperimen turbin pelton, prinsip kerja turbin pelton, yaitu diberi jatuhan air dari ketinggian (head) tertentu untuk memutar sudu turbin pelton. Putaran sudu diteruskan untuk memutar dinamometer sehingga dihasilkan torsi (Nm). (Munson 2005)
Uji performansi turbin pelton pada head 5,21 meter, 26 buah sudu, dan analisa perbandingan menggunakan variasi bentuk sudu (mangkuk dan setengah silinder) dilakukan di Laboratorium Mesin Fluida, Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Sebagai simulasi atau pengkondisian dari air terjun yang berada di alam. Adapun beberapa pekerjaan yang dilakukan dalam uji performansi turbin pelton ini adalah:
Pembuatan sudu dari bahan kuningan scrap.
Pembuatan runner untuk 24 sudu dan 26 sudu dari bahan stell 42.
Pembuatan poros dari bahan stell 42.
Pembuatan dudukan turbin dari bahan besi siku.
Pembuatan dudukan dinamometer dari bahan besi siku.
Pembuatan rumah turbin (casing) dari bahan acrylic.
Ditambah beberapa instalasi yang telah ada pada lantai dua dengan ketinggian 5,21 meter dan lantai tiga laboratorium dengan ketinggian 9,41 meter. Adapun penambahan beberapa instalasi yang dilakukan adalah:
Instalasi saluran perpipaan untuk lantai dua.
Instalasi saluran perpipaan untuk lantai tiga.
Instalasi dudukan nosel.
Instalasi dudukan pengujian Turbin Pelton. Instalasi saluran buangan air pada Turbin Pelton.
Instalasi dinamometer.
Aliran air yang digunakan berasal dari tempat penampungan bawah (TPB)
-terletak di lantai satu laboratorium - dipompakan ke tempat penampungan atas
(TPA) oleh satu unit pompa pengumpan. Kapasitas aliran (debit) air yang akan diumpankan dapat diatur melalui sebuah katup pengatur (gate valve) sesuai dengan kebutuhan. Gaya gravitasi menyebabkan fluida cair mengalir dari satu tempat yang relatif tinggi menuju tempat yang relatif lebih rendah. Aliran air yang jatuh dari TPA melalui pipa memiliki energi potensial sehingga akan menimbulkan daya air yang diberikan kepada Turbin Pelton sebagai energi input. Kemudian daya air ini akan masuk melalui nosel pada Turbin Pelton dan menabrak sudu yang kemudian memutar runner Turbin Pelton. Maka zat cair mendorong sudu-sudu agar dapat berputar sehingga daya runner akan diberikan
untuk memutar poros turbin pelton. Zat cair yang keluar setelah menabrak sudu akan disalurkan keluar Turbin Pelton melalui saluran buangan dari rumah turbin.
Dari uraian di atas, jelas bahwa penggunaan turbin pelton dapat mengubah energi potensial fluida menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros. Selanjutnya daya poros ini akan diteruskan oleh suatu sistem transmisi dengan poros penghubung ke dinamometer untuk mendapatkan torsi (Nm) dan putaran (rpm) pada poros turbin.
3.2 PENGUJIAN TURBIN PELTON
Gambar 3.1 Sudu dan Runner Turbin Pelton Sebelum Dirakit
(sumber : Dokumentasi)
Gambar 3.2 turbin pelton setelah dirakit.
(sumber : Dokumentasi)
Pemilihan Turbin berdasarkan pada kecepatan Spesifik dan Putaran Turbin
Untuk 1 nosel :
Dimana :
=
=
= ⁄
� = ℎ
(sumber: www.scribd.com/doc/32235908/Prinsip-Kerja-Dan-Macam-Macam
-Turbin)
Sehingga:
Untuk 1 nosel :
= √�√
nS = n √ , m
s √ , m
Dari perhitungan diatas dapat ditabelkan sebagai berikut :
Putaran 300 500 750 1000
4,24 7,05 10,575 14,1
Kecepatan air keluar nosel ( V )
Kecepatan keluar nosel adalah kecepatan air yang dipancarkan nosel. = √ . . �
dimana :
V = Kecepatan air keluar nosel m s⁄
g = Percepatan gravitasi m s⁄ H = ketinggian air jatuh m
(Husain 2008)
Diketahui : Ketinggian air jatuh maksimal � = 9,41 m
Sehingga :
= √ . . �
= √ . . , ⁄ ,
= , ⁄
Diameter Nosel (jet) Optimal (d)
Diameter jet untuk 1 nosel adalah
= , √√�
dimana :
d = Diameter pancaran air nosel m
Q = Kapasitas aliran air m s⁄
(Bono 2008)
Diameter nosel adalah:
= , √√�
= , √ ,√ , ⁄
= ,
Maka diameter nosel yang di rancang adalah 0,023 meter atau sama dengan 0,9 inci.
Kecepatan Tangensial (U)
=
(Susatyo 2006)
dimana :
= , ⁄
= , ⁄
Diameter Lingkaran Tusuk (D)
� = �..
(Susatyo 2006)
dimana :
� = �
= ,
=
Sehingga:
� = , ..
� = , .. , ⁄
� = ,
Maka diameter runner maksimal yang akan digunakan adalah 0,42 meter.
Jumlah Sudu (Z)
� =
�..(Bono 2008)
Sehingga :
� = , . , . ,
� =
Ukuran Sudu
a. Lebar Sudu (b)
= , .
(Susatyo 2006)
Sehingga :
= ,
Maka lebar sudu yang akan digunakan adalah 0,06 m.
b. Tinggi Sudu (h) ℎ = , − , (Susatyo 2006)
Sehingga: ℎ = , × , h = , m
Maka tinggi mangkok yang akan digunakan adalah 0,06 m.
c. Kedalaman Sudu (t) = . ×
(Susatyo 2006)
Sehingga:
t = . × , m
= ,
Maka kedalam mangkok yang akan digunakan adalah 0,0199 m.
3.3 RANCANG BANGUN INSTALASI
pipa adalah sebagai bentuk simulasi dari suatu aliran sungai atau aliran air terjun dengan ketinggian H.
Gambar 3.3 Instalasi Pipa untuk Turbin Pelton (sumber : Dokumentasi)
3.4
SPESIFIKASI TEKNIS TURBIN PELTON YANG
DIGUNAKAN
Turbin yang dirakit adalah Turbin Pelton Mikro, dengan data untuk perencanaan adalah :
Type atau Jenis : Turbin Pelton Mikro
Posisi Poros : Horizontal (mendatar)
Head : 5,21 m
Kapasitas Air Efektif : 3,5 l/s = 0,0035 m3/s Jumlah Sudu Turbin : 26 sudu
Bentuk Sudu : Mangkuk dan Setengah Silinder
3.5 PERALATAN PENGUJIAN 3.5.1 Hand Tachometer
Alat ini digunakan untuk mengukur putaran (rpm) poros turbin pelton dan poros generator. Dalam uji performansi turbin pelton pada head 5,21 meter, 26 buah sudu, dan analisa perbandingan menggunakan variasi bentuk sudu (mangkuk dan setengah silinder) ini hand tachometer yang digunakan adalah Krisbow KW06-303 dengan spesifikasi :
Ketelitian (akurasi) : ± 0,05% + 1 digit
Range : autrange
Sampling time : 0,8 s (over 60 rpm)
Gambar 3.4 Hand Tachometer
Gambar 3.4 Hand Tachometer
3.4.2 Rollmeter
[image:78.595.209.445.226.442.2]Rollmeter dalam uji performansi turbin pelton pada head 5,21 meter, 26 buah sudu dan analisa perbandingan menggunakan variasi bentuk sudu (mangkuk dan setengah silinder) ini digunakan untuk mengukur panjang dalam instalasi pipa, instalasi dudukan turbin pelton dan mengukur tinggi permukaan air pada tempat penampungan atas (TPA) dan tempat penampungan bawah (TPB).
Gambar 3.5 Rollmeter. (sumber : Dokumentasi)
3.4.3 Flow Meter Digital
5,21 meter, 26 buah sudu dan analisa perbandingan menggunakan variasi bentuk sudu (mangkuk dan setengah silinder) digunakan untuk mengukur debit air yang mengalir pada pipa.
Adapun spesifikasi dari Flow Meter Digital adalah
Brand Name : Lebong.
Type : Flow Meter Digital (water measurement).
Color optional : Black.
Usage : water.
Display : Digital display.
Power supply : baterai kering 9V.
Ketelitian (akurasi) : ± 0,05% + 1 digit.
Gambar 3.6 Flow Meter Digital (sumber : Dokumentasi)
3.4.4 Pompa Pengumpan
menggunakan variasi bentuk sudu (mangkuk dan setengah silinder) ini, pompa pengumpan yang digunakan adalah pompa sentrifugal 6 (enam) inchi dengan daya motor penggerak (P) 5,5 kW, putaran (n) 1440 rpm dan dihubungkan secara direct
drive.
Gambar 3.10 Pompa Pengumpan
Gambar 3.7 Pompa Pengumpan (sumber : Dokumentasi)
3.5 PELAKSANAAN PENGUJIAN
Uji eksperimental turbin pelton pada head 5,21 meter, 26 buah sudu dan analisa perbandingan menggunaan variasi bentuk sudu (mangkuk dan setengah silinder) dilakukan di Laboratorium Mesin Fluida, Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Pengukuran-pengukuran yang
dilakukan tehadap penelitian ini meliputi:
1. Pengukuran putaran (rpm) poros turbin pelton dengan menggunakan Hand
Tachometer.
2. Pengukuran debit air dengan menggunakan Flow Meter Digital. 3. Pengukuran torsi poros turbin dengan Dinamometer.
1. Pemeriksaan debit air di dalam tempat penampungan bawah (TPB) dan
debit air di dalam tempat penampungan atas (TPA).
2. Pemeriksaan pipa penghubung antara TPB dan TPA, serta membuka keran
pengatur (gate valve) kapasitas air pada pompa pengumpan.
3. Pemeriksaan katup (valve) untuk pengujian lantai dua atau lantai tiga. 4. Pemeriksaan katup pada turbin pelton.
5. Pemeriksaan poros penghubung pada poros turbin pelton dan poros dinamo
meter .
6. Pemeriksaan dinamometer.
Setelah prosedur pemeriksaan terhadap beberapa instalasi dan peralatan di atas selesai dilakukan dan pemeriksaan dipastikan dalam kondisi standby, maka prosedur pengujian pun dapat dimulai. Adapun prosedur pengujian uji eksperimental turbin pelton dengan jumlah sudu 24 sudu dan 26 sudu ini adalah sebagai berikut:
1. Pengujian pertama dilakukan dengan jumlah 26 sudu. 2. Katup pada sisi masuk nosel dibuka 60°, 75° dan 90°.
3. Sebelum pompa pengumpan dihidupkan, terlebih dahulu keran pengatur
(gate valve) dibuka supaya umur pemakaian pompa pengumpan lebih lama.
4. Dilakukan monitoring terhadap ketinggian air di dalam TPA sesuai dengan
data pengujian yang dibutuhkan (80 cm).
5. Setelah ketinggian air di TPA dan aliran air pada pipa pengumpan konstan,
maka dilakukan pengujian serta pengambilan data terhadap: a. Pengukuran torsi (Nm) dengan Dinamo Meter.
b. Pengukuran debit (l/s) dengan Flow Meter Digital.
c. Pengukuran putaran (rpm) pada poros Turbin Pelton dan poros
generator dengan Hand Tachometer.
6. Pengukuran terhadap beberapa variabel di atas dilakukan terhadap beban ;
masing-masing 1 Newton sampai poros turbin berhenti (0 rpm)
7. Melakukan kembali pengukuran seperti prosedur pengujian sebelumnya
berulang-ulang sebanyak tiga kali untuk mendapatkan data pengujian yang
8. Setelah pengukuran pada turbin pelton dengan jumlah dua puluh enam sudu
mangkok selesai, maka dilakukan penggantian runner dan penggantian sudu menjadi dua puluh enam buah sudu setengah silinder. Kemudian dilakukan pengujian kembali seperti prosedur diatas.
Besaran-besaran yang diukur dan dicatat meliputi:
1. Debit air (l/s) 2. Torsi (Nm)
3. Putaran poros Turbin Pelton (rpm)
Dari besaran-besaran di atas dapat dihitung besaran turunan lainnya seperti:
1. Daya Air
2. Daya Turbin Pelton 3. Efisiensi Turbin Pelton
Setelah pengujian di atas, dilakukan pengujian torsi dengan prosedur sebagai berikut:
1. Katup menuju nosel pada turbin ditutup.
2. Pompa pengumpan dihidupkan dan air dipompakan dari TPB ke TPA,
setelah tinggi air mencapai ketinggian pengujian (80 cm), gate valve
pompa pengumpan diatur agar ketinggian air di tempat penampung atas stabil.
3. Secara bersamaan, katup menuju nosel Turbin Pelton dibuka sesuaidengan
variasi bukaan katub yang diinginkan.
4. Segera setelah air menumbuk sudu turbin dan turbin berputar maka beban
dapat diberikan dimulai dari 0 Newton sampai poros turbin berhenti berputar (0 rpm)
5. Dari data yang diperoleh, maka perhitungan torsi pun dapat dilakukan.
Flowchart Uji performansi turbin pelton pada head 5,21 meter jumlah 26 buah sudu dan analisa perbandingan menggunakan variasi bentuk sudu (mangkuk
dan setengah silinder)
Survey tempat pengujian akan dilakukan
Rancang bangun ulang instalasi Uji eksperimental turbin pelton pada head 5,21meter dan analisa perbandingan menggunakan variasi bentuk sudu (mangkukdan setengah
silinder)
Pengambilan data hasil pengujian Pelaksanaan pengujian
Perhitungan dan analisa hasil pengujian
Penulisan laporan hasil pengujian
