ANALISA PERANCANGAN TURBIN VORTEX DENGAN
CASING BERPENAMPANG SPIRAL DAN LINGKARAN
DENGAN 3 VARIASI DIMENSI SUDU
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
INDRA BAYU SEGARA KASBI 080401022
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
▸ Baca selengkapnya: produk kerajinan dengan memanfaatkan bahan dari limbah berbentuk bangun ruang
(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)KATA PENGANTAR
Puji Syukur Penulis Panjatkan kehadiran Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan karunia-Nyalah penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul
“Rancang Bangun Turbin Vortex Berbentuk Spiral dan Lingkaran Dengan Casing
Turbin dari Bahan Akrelik”.
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, Do’a dan bantuan baik materiil, moril, maupun spirital dari berbagai pihak akhirnya kesulitan itu dapat teratasi. Untuk itu sebagai manusia yang harus tahu terimakasih, degan penuh ketulusan hati penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga :
1. Bapak Ir. M . Syahril Gultom, MT Selaku dosen pembimbing yang dengan penuh kesabaran telah memberikan bimbingan dan motivasi kepada penulis.
2. Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus ST,. MT dan Bapak Drs. A. Zulkifli Lubis, M.Sc Selaku dosen pembanding I dan II yang telah memberikan masukan dan saran dalam penyelesain skripsi ini.
3. Bapak Dr. Ing. Ir Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
4. Kedua orang tua penulis, Ir. Syarul Kasbi dan Sri Jumaida yang tidak pernah putus-putusnya memberikan dukungan, do’a, moril serta kasih sayangnya yang tak terhingga kepada penulis.
5. Seluruh Saudara penulis, Reza Fahlevi Kasbi, Sri Romaini Syahriza Kasbi, Widya Sari Kasbi dan Dani Kasbi yang selalu saling membantu demi mencapai cita-cita. 6. Seluruh staf pengajar dan staf tata usaha Departemen Teknik Mesin, yang telah
membimbing serta membantu segala keperluan penulis selama penulis kuliah.
7. Rekan-rekan satu tim kerja , Edi, Boy, Gibran dan Stevanus yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan saran dan kritik.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR...i
ABSTRAK...iii
DAFTAR ISI...iv
DAFTAR GAMBAR...viii
DAFTAR TABEL...xi
DAFTAR SIMBOL...xii
AKSARA YUNANI...xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang... 1
1.2Tujuan... 2
1.3Batas Masalah ... 2
1.4Manfaat Penelitian...2
1.5Asumsi ...3
1.6Sistematika Penulisan...3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1Potensi Energi Air...5
2.2Mesin-Mesin Fluida...6
2.3Pengertian Turbin Air...6
2.4Komponen – Komponen Turbi...8
2.5Jenis-Jenis Turbin Air...9
2.5.1 Turbin Impuls...10
2.5.2 Turbin Reaksi...13
2.6.1Klasifikasi Berdasarkan Ketinggian Jatuh Air...16
2.6.2 Klasifikasi Berdasarkan Kecepatan Spesifik Turbin...16
2.6.3 Klasifikasi Berdasarkan Arah Aliran Fluida...18
2.7Turbin Vortex...18
2.7.1 Cara Kerja Turbin Vortex...19
2.7.2 Komponen Utama Turbin Vortex...20
2.7.3 Keunggulan Turbin Vortex...20
2.7.4 Pengaruh Turbin Vortex Pada Lingkungan...20
2.7.5 Pengembangan Turbin Vortex di Air Sungai...22
2.8 Aliran Vortex...23
2.8.1 Aliran Vortex Bebas...24
2.8.2 Aliran Vortex Paksa...25
2.8.3 Aliran Vortex Kombinasi...25
2.9 Penampang Air...26
2.10 Lubang Masuk...26
2.11 Pipa Lepas...27
2.12 Kavitasi...28
BABA III METODOLOGI PERANCANGAN 3.1 Umum...29
3.2 Prosedur Penelitian...30
3.3 Penentuan Kecepatan Aliran Air Pada Penampang...31
3.4.1 Analisa Segitiga Kecepatan Pada Sisi Masu...28
3.4.2 Analisa Sigitiga Kecepatan Pada Sisi Keluar...29
3.5 Perhitungan Komponen – Komponen Utama Turbin...36
3.5.1 Roda Jalan...36
3.5.2 Ukuran – Ukuran Utama Sudu Roda Jalan...37
3.5.2.1 Diameter Sudu Roda Jalan Pada Sisi Masuk...38
3.5.2.2 Jarak Antara Sudu...38
3.5.2.3 Tebal Sudu Roda Jalan...38
3.5.2.4 Tinggi Roda Jalan...38
3.5.2.5 Pemilihan Bahan Sudu...38
3.6 Efisiensi Turbin Vortex...37
3.7 Putaran Spesifik Turbin...42
3.8 Pemilihan Casing Turbin...43
3.9 Casing Turbin...44
3.9.1 Casing Spiral...44
3.9.2 Casing Lingkaran...46
3.10 Pipa Buang ...47
3.11 Perancangan Poros Turbin...47
3.11.1 Perhitungan Momen Torsi Poros...47
3.11.2 Pemilihan Bahan Poros...48
3.11.3 Pemeriksaan Kekuatan Poros...49
3.12 Bantalan...50
3.12.2 Perhitungan Gaya Aksial...52 3.12.3 Pemilihan Dimensin Bantalan...54 BAB IV KESIMPULAN
ABSTRAK
Energi pada saat sekarang ini semakin berkurang akibat penggunaan energi fosil secara berlebihan di semua bidang, ilmuwan diselurah dunia menyadari hal ini dan mencoba berbagai energi alternatif. Salah satu sumber energi saat ini yang banyak dilakukan penelitian adalah arus air. Indonesia adalah negara agraris yang menghasilkan air secara terus menerus, sehingga turbin air lebih diutamakan dari turbin angin karena angin di indonesia relatif stabil.
Microhydro ataupun Picohydro yang dibuat biasanya memanfaatkan air terjun dengan head
jatuh yang besar, sedangkan untuk aliran sungai dengan head jatuh yang kecil belum termanfaatkan dengan optimal. Hal ini menjadi referensi untuk memanfaatkan aliran sungai dengan mengubahnya menjadi aliran vortex. Tujuan dari analisa perancangan ini adalah untuk mendapatkan rancangan casing turbi n vortex, rancangan poros, rancangan sudu dan bantalan serta bahan-bahan yang sesuai.
Turbin Vortex ini di rancang dengan debit air 0,0052 dan kecepatan air 1,44 m/s. Menggunakan casing berpenampang spiral dan lingkaran berbahan Akrilik, dengan 3 variasi dimenai sudu berbahan seng. Hasil dari perancangan ini diharapkan akan bermanfaat untuk pengguna turbin vortex, sehingga didapat turbin vortex yang aman pada saat digunakan.
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Sudu Turbin Pelton 10
Gambar 2.2 Turbin Pelton 11
Gambar 2.3 Turbin Crossflow 12
Gambar 2.4 Turbin Kaplan 14
Gambar 2.5 Turbin Francis 14
Gambar 2.6 Turbin Vortex 15
Gambar 2.7 Rumah Turbin Vortex 19
Gambar 2.8 Gravitasi Air Pembangkit Listrik Pusaran Sebagai Bio-reaktor 21 Gambar 2.9 Gravitasi Water Vortex Power Plants (GWVPPs) 22
Gambar 3.0 Tipe – Tipe Vortex 25
Gambar 3.1 Beberapa Tipe Lubang Masuk 26
Gambar 3.2 Instalansi Penampang 30
Gambar 3.3 Roda Jalan 34
Gambar 3.4 Segitiga Kecepatan Pada Kontruksi Roda Jalan 37 Gambar 3.5 Segitiga Kecepatan Pada Sisi Masuk dan Sisi keluar 41
Gambar 3.6 Metode Segitiga 42
Gambar 3.7 Casing Spiral 43
Gambar 3.8 Ukuran Lingkaran 43
Gambar 3.9 Casing Lingkaran 44
Gambar 3.10 Pembebanan Pada Poros 51
DAFTAR TABEL
DAFTAR SIMBOL
Lambang Arti SATUAN
A Luas (m)
b Lebar Penampang (m)
D1 Diameter Roda Jalan Sisi Masuk (m)
D2 Diameter Roda Jalan Sisi Keluar (m)
Dt Diameter Turbin (m)
Dp Diameter Poros (m)
f Koefisien
Fm Gaya momentum (N)
Ft Gaya Tekanan (N)
Fr Gaya Radial (N)
Fa Gaya Aksial (N)
g konstanta Gravitasi (9,81 m/s)
H Head (m)
k Koefisien Losses Faktor Ketebalan Sudu
L Panjang (m)
Jarak Antara Sudu
n Putaran Operasi (rpm)
ns Putaran Spesifik (rpm)
N Jumlah Sudu
P Daya (Watt)
Jumlah Kutup
Q Debit Aliran (m3/s)
RAY Reaksi Pada Titik A (Sumbu Y) (N)
RBX Reaksi Pada Titik B (Sumbu X) (N)
RBY Reaksi Pada Titik B (Sumbu Y) (N)
Sf1 Faktor Keamanan Bahan
Sf2 Faktor Keamanan Bentuk Poros
t Tebal Sudu Roda Jalan (m)
U Kecepatan Tangensial (m/s)
V Kecepatan (m/s)
Wp Berat Poros (N)
Wt Berat Roda Jalan (N)
AKSARA YUNANI
Arti
Satuan
γ
Berat Jenis (N/m3)ɳ
t Efisiensi Turbin (m2/det)ɳ
g Efesiensi Generator -ɳ
h Efesiensi Hidrolik -ρ
Massa Jenis (kg/m)α
Sudu antara Kec.Absolut dan Kec. Tangensial -β
Sudut Sudu-τ
g Tegangan Geser (kg/mm2)τ
t Tegangan Geser Torsi (kg/mm2)ABSTRAK
Energi pada saat sekarang ini semakin berkurang akibat penggunaan energi fosil secara berlebihan di semua bidang, ilmuwan diselurah dunia menyadari hal ini dan mencoba berbagai energi alternatif. Salah satu sumber energi saat ini yang banyak dilakukan penelitian adalah arus air. Indonesia adalah negara agraris yang menghasilkan air secara terus menerus, sehingga turbin air lebih diutamakan dari turbin angin karena angin di indonesia relatif stabil.
Microhydro ataupun Picohydro yang dibuat biasanya memanfaatkan air terjun dengan head
jatuh yang besar, sedangkan untuk aliran sungai dengan head jatuh yang kecil belum termanfaatkan dengan optimal. Hal ini menjadi referensi untuk memanfaatkan aliran sungai dengan mengubahnya menjadi aliran vortex. Tujuan dari analisa perancangan ini adalah untuk mendapatkan rancangan casing turbi n vortex, rancangan poros, rancangan sudu dan bantalan serta bahan-bahan yang sesuai.
Turbin Vortex ini di rancang dengan debit air 0,0052 dan kecepatan air 1,44 m/s. Menggunakan casing berpenampang spiral dan lingkaran berbahan Akrilik, dengan 3 variasi dimenai sudu berbahan seng. Hasil dari perancangan ini diharapkan akan bermanfaat untuk pengguna turbin vortex, sehingga didapat turbin vortex yang aman pada saat digunakan.
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Energi pada saat sekarang ini semakin berkurang akibat penggunaan energi fosil secara berlebihan di semua bidang, ilmuwan diselurah dunia menyadari hal ini dan mencoba berbagai energi alternatif. Salah satu sumber energi saat ini yang banyak dilakukan penelitian adalah arus air. Penggunaan berbagai macam turbin semakin maju. Indonesia adalah negara agraris yang menghasilkan air secara terus menerus, sehingga turbin air lebih diutamakan dari turbin angin karena angin di indonesia relatif stabil. Alih fungsi turbin angin menjadi turbin air perlu dilakukan studi lebih lanjut. Massa jenis air yang hampir 1000 kali lipat massa jenis udara menyebabkan gaya dan torsi yang mempengaruhi turbin semakin besar.
Pembangkit listrik tenaga air saat ini menjadi salah satu pilihan dalam memanfaatkan sumber energi terbaru, namun pemanfaatan yang ada masih menggunakan teknologi yang sederhana. Pembangkit Listrik jenis ini dalam proses pembuatannya sangat ekonomis, tapi masih dalam skala kecil. Artinya pembangkit-pembangkit ini hanya mampu mencukupi pemakaian energi listrik untuk sejumlah rumah saja. Jenis Pembangkit Listrik Tenaga Air ini sering disebut Microhydro atau sering juga disebut Picohydro tergantung keluaran daya listrik yang dihasilkan.
Microhydro ataupun Picohydro yang dibuat biasanya memanfaatkan air terjun dengan head jatuh yang besar. Sedangkan untuk aliran sungai dengan head jatuh yang kecil belum termanfaatkan dengan optimal. Hal ini menjadi referensi untuk memanfaatkan aliran sungai dengan mengubahnya menjadi aliran vortex.
Seorang Peneliti dari Jerman Viktor Schauberger mengembangkan teknologi aliran vortex (pusaran) untuk diterapkan pada pemodelan turbin air. Aliran vortex
Viktor Schauberger, memanfaatkan aliran irigasi yang kemudian diubah menjadi aliran vortex (pusaran), kemudian dimanfaatkan untuk menggerakkan sudu turbin. Dari penelitian ini didapatkan efisiensi sebesar 75 % dengan tinggi air jatuh 0,6 m. Namun pada penelitiannya Viktor Schauberger tidak menjelaskan pengaruh tinggi sudu turbin. Bertolak dari kondisi tersebut di atas maka penyusun melakukan penelitian untuk melihat pengaruh tinggi sudu turbin terhadap performansi turbin.
Penelitian tentang “turbin vortex” belum sempurna, bukan dikarenakan Indonesia kekurangan penemu tetapi pengaplikasiannya belum banyak sehingga dapat dijadikan tolak ukur. Oleh karena itu perlu dibuat penganalisaan disamping pembuatan turbin vortex itu sendiri, agar nantinya effisiensi dari turbin air didapat maksimal.
1.2 Tujuan
Adapun yang menjadi tujuan dari analisa perancangan ini adalah untuk mendapatkan rancangan casing turbin vortex, rancangan poros, rancangan sudu dan bantalan serta bahan-bahan yang sesuai.
1.3 Batas Masalah
Adapun batasan masalah dalam analisa perancangan ini adalah :
Pancangan casing turbin vortex, perancangan poros, perancangan sudu dan bantalan serta menentukan bahan yang sesuai.
1.4 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari analisa perencangan ini :
2. Memberi sumbangan yang berarti bagi perkembangan teknologi energi terbaru bagi indonesia.
3. Membantu masyarakat melakukan penghematan secara ekonomis, terutama masyarakat pedalaman yang memiliki sumber air yang baik.
1.5 Asumsi
Energi listrik semakin berkurang dapat disebabkan adanya penggunaan energi secara berlebihan, oleh karena itu masih banyak masyarakat yang tidak mendapatkan sumber energi dengan baik, terutama masyarakat pedalaman. Turbin vortex merupakan turbin terbaru digunakan untuk pembangkit tenaga listrik. Turbil vortex merupakan salah satu turbin yang sangat spesial, karena dapat beroperasi pada daerah yang memiliki head yang sangat rendah.
1.5 Sistematika Penulisan
Agar penyusunan skripsi ini dapat tersusun secara sistematis dan mempermudah pembaca memahami tulisan ini, maka skripsi ini dibagi dalam beberapa bagian yaitu:
HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK
KATA PENGANTAR DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL
BAB 1: PENDAHULUAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang dari judul skripsi yang telah ditetapkan, Tujuan penelitian, Batasan masalah, Rumusan Masalah, Manfaat penelitian dan Sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
permasalahan pemakaian turbin air, dan lain-lannya. Dasar teori didapatkan dari berbagai sumber, diantaranya berasal dari : buku - buku pedoman, jurnal, paper, tugas akhir, e-mail, e-book, dan enews.
BAB III : METOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisikan tentang cara perancangan turbin vortex.
BAB V : KESIMPULAN
Bab ini akan berisi kesimpulan dari skripsi yang telah selesai dikerjakan. DAFTAR PUSTAKA
Daftar pustaka berisikan literatur-literatur yang digunakan untuk menyusun laporan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Potensi Energi Air
Air merupakan sumber energi yang murah dan relatif mudah didapat, karena pada air tersimpan energi potensial (pada air jatuh) dan energi kinetik (pada air mengalir). Tenaga air (hydropower) adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Energi yang dimiliki air dapat dimanfaatkan dan digunakan dalam wujud energi mekanis maupun energi listrik. Pemanfaatan energi air banyak dilakukan dengan kincir air atau turbin air yang memanfaatkan adanya suatu air terjun ataupun aliran air disungai. Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan secara luas untuk pembangkit tenaga listrik. Berdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi kinetik.
Besarnya tenaga air yang tersedia dari suatu sumber air bergantung pada besarnya head dan debit air. Banyaknya sungai dan danau air tawar yang ada di Indonesia merupakan modal awal untuk pengembangan energi air ini. Namun eksploitasi terhadap sumber energi yang satu ini juga harus memperhatikan ekosistem lingkungan yang sudah ada. Pemanfaatan energi air pada dasarnya adalah pemanfaatan energi potensial gravitasi. Energi mekanik aliran air yang merupakan transformasi dari energi potensial gravitasi dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin atau kincir. Umumnya turbin digunakan untuk membangkitkan energi listrik sedangkan kincir untuk pemanfaatan energi mekanik secara langsung. Untuk aliran yang melewati turbin, maka besar daya yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan :
P = ρ.g.Q.H
eff.ŋt
dimana : P = daya air (watt)ρ = massa jenis air (kg/m3)
Q = debit aliran (m3/det) g = gravitasi bumi (m/det2) Heff = head efektif (m)
2.2 Mesin – Mesin Fliuda
Mesin-mesin fluida adalah mesin-mesin yang berfungsi untuk mengubah energi mekanis menjadi energi fluida ( energi potensial dan energi mekanis ) atau sebaliknya yaitu merubah energi fluida menjadi energi mekanis sesuai dengan pengertian diatas, maka klasifikasi mesin-mesin fluida secara umum adalah :
1. Mesin-mesin tenaga
Mesin-mesin tenaga merupakan mesin fluida yang dapat merubah energi fluida menjadi energi mekanis. Yang termasuk dalam kelompok ini adalah turbin air dan
kincir air
2. Mesin-mesin kerja
Mesin-mesin kerja merupakan mesin fluida yang dapat merubah energi mekanis menjadi energi fluida. Yang termasuk dalam kelompok ini adalah pompa, blower, kolpresor, dan fan.
Sesuai dengan spesifikasi tugas yang diberikan maka dalam tulisan ini akan dibahas mengenai turbin air secara khusus.
2.3 Pengertian Tubin Air
Turbin air yaitu suatu mesin yang dipergunakan untuk mengamil tenaga air untuk diubah menjadi tenaga listrik, jadi berfungsi untuk mengubah tenaga air menjadi tenaga mekanis, sedangkan tenaga mekanis ini diubah menjadi tenaga listrik oleh generator.
Ada beberapa kesamaan teori dari turbin air dan pompa air, dengan perbedaan utama energi transfer yang berkebalikan. Turbin air mengubah energi potensial dari air menjadi energi mekanis putaran poros. Sedangkan pompa air mengubah energi mekanis putaran poros menjadi gerak aliran air.
Turbin konvensional, dalam kelompok mesin penggerak mula atau prime movers
ada tiga macam yaitu :
1. Turbin air dengan media kerja air.
2. Turbin gas dengan media kerja gas panas yang bertekanan. 3. Turbin uap dengan media kerja uap.
Ketiga macam turbin tersebut mempunyai kemiripan dalam konstruksi, namun beda dalam termodinamikanya, karena fluida kerjanya yang tidak sama.
Teori turbin air bertujuan terutama untuk mendapatkan kerja optimum dalam pemanfaatan energi air pada suatu kondisi oprasi tertentu. Dasar kerja turbin air sangat sederhana ini sudah ditemukan sebelum dimulainya tahun masehi. Teknologi turbin air merupakan perkembangan dari kincir air (water wheel). Perbedaan utama antara kinci air dan turbin air adalah bahwa kincir air hanya mengubah kecepatan aliran, sedangkan turbin air mengubah arah dan kecepatan aliran.
Pada saat sekarang, penggunaan turbin air lebih banyak digunakan dibandingkan kincir air. Hal ini disebabkan karena turbin air mempunyai keuntungan-keuntungan antara lain :
1. Ruang yang diperlukan lebih kecil.
2. Dapat beroperasi dengan kecepatan yang lebih tinggi.
3. Mampu membangkitkan daya yang lebih besar dengan ukuran yang relatif kecil. 4. Daerah putaran (rpm) yang lebih luas, sehinga memungkinkan hubungan langsung
dengan generator.
5. Mampu memanfaatkan beda ketinggian permukaan air dari yang sangat rendah sampai yang ekstrim tinggi.
6. Dapat bekerja terendam didalam air.
7. Mempunyai efisiensi yang relatif lebih baik.
2.4 Komponen-komponen Turbin
1. Stator
Stator turbin terdiri dari dua bagian, yaitu casing dan sudu diam (fixed blade). Namun untuk tempat kedudukan sudu-sudu diam yang pendek dipasang diapragma.
a. Casing
Casing atau shell adalah suatu wadah berbentuk menyerupai sebuah tabung dimana rotor ditempatkan. Pada ujung casing terdapat ruang besar mengelilingi poros turbin disebut exhaust hood, dan diluarcasing dipasang bantalan yang berfungsi untuk menyangga rotor.
b. Sudu Tetap
Sudu merupakan bagian dari turbin dimana konversi energi terjadi. Sudu terdiri dari bagian akar sudu, badan sudu dan ujung sudu. Sudu kemudian dirangkai sehingga membentuk satu lingkaran penuh.
Sudu-sudu tetap dipasang melingkar pada dudukan berbentuk piringan yang disebut
diapragma. Pemasangan sudu-sudu tetap ini pada diapragma menggunakan akar
berbentuk T sehingga memberi posisi yang kokoh pada sudu.
Diapragma terdiri dari dua bagian (atas dan bawah) dan dipasang pada alur-alur yang ada didalam casing. Setiap baris dari rangkaian sudu-sudu tetap ini membentuk suatu lingkaran penuh dan ditempatkan langsung didepan setiap baris dari sudu-sudu gerak .
2. Rotor
Rotor adalah bagian yang berutar terdiri dari poros dan sudu-sudu gerak yang terpasang mengelilingi rotor. Jumlah baris sudu gerak pada rotor sama dengan jumlah baris sudu diam pada casing. Pasangan antara sudu diam dan sudu gerak disebut tingkat (stage).
a. Poros
poros dibuat alur-alur melingkar yang biasa disebut akar (root) untuk tempat dudukan, sudu-sudu gerak (moving blade).
b. Sudu Gerak
Sudu gerak adakah sudu-sudu yang dipasang di sekeliling rotor membentuk suatu piringan. Dalam suatu rotor turbin terdiri dari beberapa baris piringan dengan diameter yang berbeda-beda, banyaknya baris sudu gerak biasanya disebut banyaknya tingkat.
c. Bantalan
Bantalan berfungsi sebagai penyangga rotor sehingga membuat rotor dapat stabil/lurus pada posisinya didalam casing dan rotor dapat berputar dengan aman dan bebas. Adanya bantalan yang menyangga turbin selain bermanfaat untuk menjaga rotor turbin tetap pada posisinya juga menimbulkan kerugian mekanik karena gesekan. Sebagai bagian yang berputar, rotor memiliki kecenderungan untuk bergerak baik dalam arah radial maupun dalam arah aksial. Karena itu rotor harus ditumpu secara baik agar tidak terjadi pergeseran radial maupun aksial yang berlebihan. Komponen yang dipakai untuk keperluan ini disebut bantalan (bearing).
2.5 Jenis – Jenis Turbin
Berdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis, turbin dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin Impuls dan turbin Reaksi. Turbin air dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin impuls dan turbin reaksi.
kepentingan tidak begitu besar artinya, namun dari kepentingan akademik, beberapa jenis turbin air ini perlu juga dikenal.
2.5.1 Turbin Impuls
Pada turbin impuls energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pada nosel. Air keluar nosel yang mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu tubir. Setelah membentur sudu turbin arah kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan momentum (impuls). Akibatnya roda turbin akan berputar. Turbin impuls adalah turbin tekanan sama karena aliran air yang keluar dari nosel tekananya adalah sama dengan tekanan atmosfil sekitarnya. Beberapa contoh dari turbin impuls tubin pelton
dan turbin crossflow. 1. Turbin Pelton.
[image:31.595.181.446.510.620.2]Turbin pelton merupakan turbin impuls. Turbin Pelton terdiri dari satu set sudu jalan yang diputar oleh pancaran air yang disemprotkan dari satu atau lebih alat yang disebut nosel. Turbin Pelton adalah salah satu dari jenis turbin air yang paling efisien. Turbin Pelton adalah turbin yang cocok digunakan untuk head tinggi.
Gambar 2.1 Sudu Tubin Pelton
Sumber
air tersebut akan berbelok ke kedua arah sehinga bisa membalikkan pancaran air dengan baik dan membebaskan sudu dari gaya-gaya samping. Untuk turbin dengan daya yang besar, sistem penyemprotan airnya dibagi lewat beberapa nosel. Dengan demikian diameter pancaran air bisa diperkecil dan ember sudu lebih kecil. Turbin Pelton untuk pembangkit skala besar membutuhkan head lebih kurang 150 meter tetapi untuk skala mikro head 20 meter sudah mencukupi.
Gambar 2.2 Turbin Pelton
Sumber
2. Turbin Crossflow (Turbin Michell-Banki).
Pada turbin impuls pelton beroperasi pada head relatif tinggi, sehingga pada head yang rendah operasinya kurang efektif atau efisiensinya rendah. Karena alasan tersebut, turbin pelton jarang dipakai secara luas untuk pembangkit listrik skala kecil. Sebagai alternatif turbin jenis impuls yang dapat beroperasi pada head rendah adalah turbin crossflow atau turbin impuls aliran ossberger. Turbin crossflow dapat dioperasikan pada debit 20 litres/sec hingga 10 m3/sec dan head antara 1 s/d 200 m. Komponen – komponen utama konstruksi turbin crossflow adalah sebagai berikut : 1. Rumah Turbin.
3. Roda Jalan. 4. Penutup. 5. Katup Udara. 6. Pipa Hisap. 7. Bagian Peralihan.
[image:33.595.214.431.397.575.2]Aliran air dilewatkan melalui sudu-sudu jalan yang berbentuk silinder, kemudian aliran air dari dalam silinder ke luar melalui sudu-sudu. Jadi perubahan energi aliran air menjadi energi mekanik putar terjadi dua kali yaitu pada waktu air masuk silinder dan air keluar silinder. Energi yang diperoleh dari tahap kedua adalah 20% nya dari tahap pertama.
Gambar 2.3 Turbin Crossflow
Sumber
sehingga terjadi konversi energi kinetik menjadi energi mekanis. Air mengalir keluar membentur sudu dan memberikan energinya (lebih rendah dibanding saat masuk) kemudian meninggalkan turbin. Runner turbin dibuat dari beberapa sudu yang dipasang pada sepasang piringan paralel.
Ciri utama tubin impuls adalah tekanan jatuh hanya terjadi pada sudu tetap, dan tidak terjadi pada sudu berputar. Turbin impuls disebut turbin tak bertekanan karena sudu gerak beroperasi pada tekanan atmosfer. Banyak turbin air jenis impuls yang pernah dibuat, namun yang masih banyak ditemukan pada saat sekarang adalah turbin pelton dengan bentuk bucket yang terbelah ditengah. Posisi poros dapat dibuat tegak (vertika) atau mendatar (horizontal).
2.5.2 Turbin Reaksi
Pada turbin reaksi, energi yang tersedia pada saluran masuk hanya sebagaian saja yang dirubah menjadi energi kinetik sedangkan sisanya tetap dalam bentuk energi tekan. Ketika air mengalir melalui rod gerak/runner terjadi perubahan energi tekan menjadi energi kinetik secara berangsur-angsur. Tekanan pada sisi masuk roda gerak lebih tinggi dibandingkan tekanan pada sisi keluar roda gerak turbin, dimana tekanan tersebut bervariasi terhadap laju aliran fluida yang melalui turbin. Selanjutnya agar perubahan tekanan ini dapat terjadi, maka roda/runner dalam hal ini harus tertutup dari udara luar dan seluruhnya terisi air selama turbin beroperasi. Beberapa contoh dari turbin reaksi adalah turbin fancis,turbin kapla, dan turbin vortex
1. Turbin Kaplan.
penuh turbin kaplan mempunyai efisiensi paling tinggi, hal ini dikarenakan sudu-sudu turbin kaplan dapat diatur menyesuaikan dengan beban yang ada.
Gambar 2.4 Turbin Kaplan dengan sudu jalan yang dapat diatur.
Sumber : http://202.90.195.156/bse/smk/smk12%20TeknikMesinIndustri%20Sunyoto.pdz
2. Turbin Francis
Gambar 2.5 Turbin Francis
Sumbe
3. Turbin Vortex (Pusaran Air)
Gambar 2.6 Turbin Vortex
Sumber : KonzKl.EmmeRossei_110131[1].doc / WWK Energie GmbH
Ciri utama turbin reaksi pada semua jenis turbin , baik turbin uap, turbin gas dan turbin air, adalah sebagian dari tekanan jatuh terjadi pada sudu tetap dan sebagian lagi pada sudu berputar. Persamaan kontinuitas dapat digunakan pada perhitungan aliran melalui sudu berputar, karena seluruh fluida kerja memenuhi seluruh saluran sudu. Karena fluda masuk sudu berputar melalui seluruh tepi seksi masuk, maka untuk daya dan putran yang sama, diameter nominalnya relatif lebih kecil dibandingkan turbin impuls.
2.6 Klasifikasi Turbin
Pemilihan turbin kebanyakan didasarkan pada head air yang yang didapatkan dan pada rata-rata alirannya. Umumnya, turbin impuls digunakan untuk tempat dengan head tinggi, dan turbin reaksi digunakan untuk tempat dengan head rendah.
2.6.1 Klasifikasi Berdasarkan Ketinggian Jatuh Air
Pemakaian jenis turbin dibedakan atas ketinggian air jatuh, dimana untuk
ketinggian air jatuh tertentu maka berbeda pula jenis turbin yang digunakan.
Pada tabel berikut dapat dilihat jenis turbin yang digunakan menurut tinggi air
[image:37.595.90.503.607.769.2]jatuh.
Tabel Klasifikasi Turbin air berdasarkan tinggi jatuh air
Ketinggian Air Jatuh (m) Jenis Turbin
Tinggi tekan sangat rendah
(<2m)
Turbin Vortex
Tinggi tekan rendah (<15) Turbin Baling-baling/Kaplan
Tinggi tekan menengah
(16-70)
Turbin Kaplan/Francis
Tinggi tekan sangat tinggi
(>500)
Turbin Pelton
Sumber : M. M. Dhandekar, K. N Sharma, “Pembangkit Listrik Tenaga Air” hal. 394
2.6.2 Klasifikasi Berdasarkan Kecepatan Spesifik Turbin
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.
Kecepatan spesifik dari sebuah turbin juga dapat diartikan sebagai kecepatan ideal, persamaan geometris turbin, yang menghasilkan satu satuan daya tiap satu satuan head. Kecepatan spesifik turbin dapat diartikan sebagai titik efisiensi maksimum. Perhitungan tepat ini menghasilkan performa turbin dalam jangkauan head dan debit tertentu.
Kecepatan spesifik juga merupakan titik awal dari analisis desain dari sebuah turbin baru. Setelah kecepatan spesifik yang diinginkan diketahui, dimensi dasar dari bagian - bagian turbin dapat dihitung dengan mudah.
Debit yang melalui turbin dikendalikan dengan katub yang besar atau pintu gerbang yang disusun diluar sekeliling pengarah turbin. Perubahan head dan debit dapat dilakukan dengan variasi bukaan pintu, akan menujukkan efisiensi turbin dengan kondisi yang berubah-ubah.
Kecepatan spesifik dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
n
s=
n√PtH5/4
Dimana :
H = Tinggi effektif (m) Pt = Daya turbin
Tabel Klasifikasi berdasarkan putaran spesifik
PENGGERAK
KECEPATAN SPESIFIK (RPM)
Lambat Sedang Cepat
Pelton 4 – 5 16 – 30 31 – 70
Francis 60 –
150
151 - 250
251 – 400
Kaplan 300 –
450
451 – 700
701 – 1100
2.6.3 Klasifikasi Berdasarkan Arah Aliran Fluida
Pada tabel berikut dapat dilihat pemakaian jenis turbin berdasarkan arah alirannya.
Tabel Jenis-jenis turbin berdasarkan arah alirannya
Jenis Turbin Arah Aliran
Francis Radikal atau gabungan
Pelton Tangensial
Kaplan Aksial
Vortex Vertikal
[image:39.595.75.445.608.719.2]Turbin vortex adalah turbin yang mengubah energi kinetik dari vortex (pusaran) menjadi torsi. Vortex atau pusaran sendiri didefenisikan sebagai aliran fluida yang bergerak disepanjang lintasan melengkung atau aliran massa fluida yang bergerak melingkar.
[image:40.595.109.537.167.341.2]
Gambar 2.7 Aliran Turbin Vortex
Sumber :
Turbin vortex merupakan turbin yang memanfaatkan pusaran air sebagai media perantara energi terhadap sumbu vertikal sehingga terjadi perbedaan tekanan antara bagian sumbu dan sekelilingnya. Turbin air ini dioperasikan pada daerah yang memiliki head yang rendah dan memanfaatkan pusaran gravitasi air sehingga akan menimbulkan perbedaan tekanan air dengan bagian sumbu. Hal ini ditemukan oleh insinyur Austria Franz Zotloterer ketika mencoba untuk menemukan cara untuk mengalirkan air tanpa sumber daya eksternal.
Tanaman pusaran air gravitasi yang dibangun langsung diatas sungai. Tingkat tinggi air minimal 0.7 m dan maksimum 2 m. Turbin pusaran air gravitasi “teknologi bersih” spesifikasi karena fakta bahwa 97 % dari produksi listrik bebad CO2. Turbin air jenis vortex ini baik bagi lingkungan karena tidak menimbulkan ancaman bagi kehidupan air seperti ikan dan udang, karena merekan dapat melewati hilir rotor dan hulu. Efesiensi pembersihan peningkatan mikro-organisme alami berkat kadar oksigen yang lebih tinggi dihasilkan dari aerasi rutin air
pendirian perusahaan Zotlöterer untuk perencanaan dan konstruksi pembangkit listrik pusaran air gravitasi. 2005, sebuah pabrik percontohan pertama 7.5 kW tenaga listrik dan Pembangkit listrik tahunan sekitar 43.000 kWh di Obergrafendorf di Lower Austria didirikan. Pada tahun 2009 pilot plant dengan gravitasi untuk pembangkit listrik pusaran air dioptimalkan Turbin Zotlöterer turbin, dan Generator kuat dilengkapi dimana tenaga listrik untuk bisa meningkat menjadi 10 kW. Diikuti antara tahun 2007 dan 2010 lainnya Air pembangkit listrik pusaran gravitasi di Indonesia, Swiss, Irlandia dan di Austria.
2.7.1 Cara Kerja Turbin Vortex
Sistem PLTA pusaran air adalah sebuah teknologi baru yang memanfaatkan energi yang terkandung dalam pusaran air yang besar dengan diciptakan melalui perbedaan head rendah di sungai.
Cara kerja turbin Vortex :
1. Air Sungai dari tepi sungai disalurkan dan dibawake tangki sirkulasi. Tangki sirkulasi ini memiliki suatu lubang lingkaran pada dasarnya.
2. Tekanan rendah pada lubang dasar tangki dan kecepatan air pada titik masuk tangki sirkulasi mempengaruhi kekuatan aliran vortex.
3. Energi potensial seluruhnya diubah menjadi energy kinetic rotasi diinti vortex yang selanjutnya diekstraksi melalui turbin sumbu vertikal.
[image:41.595.102.522.570.717.2]4. Air kemudian kembali kesungai melalui saluran keluar.
Gambar 2.8 Rumah Turbin Vortex
2.7.2 Komponen Utama Turbin Vortex
Komponen utama pada turbin vortex sama dengan turbin-turbin lain hanya saja turbin vortex lebih mudah dalam pemasangannya dan pemeliharaannya. Turbin ini kuat dan dibangun untuk terakhir, dengan maksimum rak-hidup 50-100 tahun. Beberapa bagian diantaranya sebagai berikut : Rumah (casing), Poros, Sudu (Moving Blades), dan Bantalan (Bearing)
2.7.3 Keunggulan Turbin Vortex
1. Baik dikembangkan pada daerah yang memiliki sumber air dengan debit yang cukup besar namun hanya memiliki head yang rendah.
2. Tidak memerlukan sistem kontrol yang sangat rumit seperti turbin lainnya.
3. Tekanan air yang terjadi tidak merusak ekologi, dalam hal ini dampak terhadap kehidupan air (ikan) dan microorganisme lainya tetap terjaga.
4. Tidak membutuhkan draft tube, sehingga dapat mengurangi pengeluaran untuk penggalian pemasangan draft tube.
5. Memiliki efisiensi yang tinggi, dengan variasi debit yang besar dan sangat baik untuk debit air yang kecil.
6. Tidak memerlukan jaring- jaring halus sebagai pencegah masuknya puing-puing kedalam turbin, sehingga dapat mengurangi biaya perawatan.
2.7.4 Pengembangan turbin vortek di Air Sungai
Gambar 2.9 Gravitation Water Vortex Power Plants (GWVPPs)
Sumber :
Dengan turbin vortex yang proses pemurnian air alami juga dapat diaktifkan dalam sungai diatur. Dalam jarak didefinisikan pada turbin sungai dapat ditempatkan untuk menganginkan air. Semakin banyak tanaman air menghasilkan area biodegradasi , yang mengurangi zat berbahaya dalam air sungai. Jadi turbin vortex
ekologis lumayan menghasilkan listrik, tanaman air, mikroba dan ikan.
Sebaliknya pembangkit listrik tenaga air konvensional tidak memiliki efek positif terhadap sungai. Karena tingkat tekanan air besar melewati turbin tidak ada makhluk air bisa bertahan, tapi turbin vortex adalah sistem hidrolik terbuka tanpa tingkat tekanan air yang tinggi. Gravitasi Vortex Air ( GWV ) dengan tabung udara di tengah memungkinkan bahwa banyak udara dapat diserap oleh air. Turbin vortex
adalah modus dasar air mengalir dan menunjukkan proses aerasi alami air di sungai . Untuk alasan ini kualitas ekologi positif tenaga air dengan turbin vortex benar-benar berbeda dengan pembangkit listrik tenaga air tradisional, yang menghancurkan kehidupan di sungai, karena perbedaan besar tingkat tekanan air di sekitar turbin hidro konvensional .
dan ikan - ikan di sungai kita, karena itu turbin vortex merupakan modul penting di dunia modern kita .
2.7.5 Pengaruh Turbin Vortex pada lingkungan
Turbin air mempunyai pengaruh positif dan negatif bagi lingkungan. Adapun pengaruh positif yaitu :
1. Turbin adalah salah satu penghasil tenaga terbersih, menggantikan pembakaran bahan bakar fosil dan menghapuskan limbah nuklir. 2. Turbin menggunakan energi yang dapat diperbarui dan didesain untuk
beroperasi dalam jangka waktu puluhan tahun.
3. Turbin memproduksi sumber energi listrik dunia dengan jumlah yang besar.
Adapun pengaruh negatif dari pembangunan turbin adalah : putaran sudu atau gerbang pengarah dari turbin air dapat mengganggu ekologi natural sungai, membunuh ikan, menghentikan migrasi dan menggangu mata pencaharian manusia. Contohnya: suku Indian Amerika di Northwest Pasific mempunyai mata pencaharian memancing ikan salmon, tapi pembangunan secara agresif menghancurkan jalan hidupnya.
Berbeda dengan turbin vortex (pusaran air), bukan saja didorong oleh teknologi sederhana dan dapat diandalkan. Turbin vortex adalah teknologi bersih karena fakta bahwa 97% dari produk listrik bebas CO2, dan turbin vortex juga baik bagi
Gambar 2.10 Gravitasi Air Pembangkit Listrik Pusaran Sebagai Bio-reaktor
Sumber :
2.8 Aliran vortex
Gambar 2.11 Aliran Vortex
www.fhnw.ch/technik
Pergerakan aliran fluida dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu: 1. Translasi murni atau translasi irrotasional
2. Rotasi murni atau translasi rotasional
3. Distorsi atau deformasi murni, baik angular ataupun linier
Aliran irrotasional terjadi apabila elemen fluida di setiap titik tidak mempunyai kecepatan sudut netto terhadap titik tersebut. Sebaliknya aliran rotasional terjadi apabila elemen fluida mempunyai kecepatan sudut netto. Gerak vortex dapat dikategorikan sebagai dalam aliran rotasional. Vortex digambarkan sebagai aliran yang bergerak dan berputar terhadap sumbu vertical sehingga terjadi perbedaan tekanan antara bagian sumbu dan sekelilingnya
Berdasarkan klasifikasi aliran berputar yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari maka aliran vortex dapat dibedakan menjadi tiga bagian, yaitu :
2.8.1 Aliran vortex Bebas
Aliran vortex terjadi walaupun tidak adanya gaya yang dilakukan pada fluida tersebut. Karateristik dari vortex bebas adalah kecepatan tangensial dari partikel fluida yang berputar pada jarak tertentu dari pusatvortex. Hubungan kecepatan partikel fluida v terhadap jaraknya dari pusat putaran r dapat dilihat pada persamaan ini:
Dimana:
V = kecepatan tangensial fluida (m s-1)
r = jari-jari putaran partikel fluida dari titik pusat (m) � = sirkulasi
2.8.2 Aliran Vortex Paksa
Apabila suatu gaya diberikan pada suatu fluida dengan maksud membuat aliran fluida berputar. Hubungan kecepatan partikel fluida v terhadap jaraknya dari pusat putaran r dapat dilihat pada persamaanberikut:
� =�.�
Dimana:
� = kecepatan sudut
r = jari-jari putaran (m)
2.8.3 Aliran Vortex Kombinasi
Aliran Vortex Kombinasi adalah vortex dengan vortex paksa pada inti pusatnya dan distribusi kecepatan yang sesuai dengan vortex bebas pada luar intinya. Jadi untuk sebuah votex kombinasi dapat dilihat pada persamaan berikut:
Vθ = ωr r ≤ r0
Vθ =�
� r < r0 Dimana :
Sebuah konsep matematika yang biasanya berhubungan dengan gerakan vortex adalah sirkulasi. Sirkulasi didefenisikan sebagai sebuah integral garis dari komponen tangensial kecepatan yang diambil dari sekeliling kurva tertutup di medan aliran. Konsep sirkulasi sering digunakan untuk mengevaluasi gaya-gaya pada terbentuk pada benda-benda yang terendam dalam fluida yang bergerak.
Gambar 2.12 Tipe-tipe Vortex
Sumber
Tipe vortex 1 merupakan awal aliran air berputar di permukaan. Tipe 2 putaran air mulai menunjukkan adanya cekungan kedalam di bagian tengah pusaran. Tipe 3 pusaran air mulai membentuk kolom udara (vortex) yang bergerak menuju oulet. Tipe 4 kekuatan vortex
mampu menarik material apung masuk ke dalam pusaran. Tipe 5 adalah vortex dimana gelembung-gelembung udara pecah di ujung pusat pusaran yang masuk konstruksi silinder. Tipe 6 vortex dengan lubang udara penuh menuju outlet.
2.9 Penampang Air
Penampang merupakan saluran yang digunakan mengalirkan air dari reservoar
atas menuju turbin. Panjang Penampang air adalah : Ltotal = L1 + L2 + L3
2.10 Lubang masuk (Inlet area)
involute, lubang masuk tipe ramp dan lubang masuk tipe scroll dapat mengurangi efek dari turbulensi yang terjadi disekitar dinding lubang masuk dan daerah antara lubang masuk.
Gambar 2.13 Beberapa tipe dari lubang masuk (Inlet area)
Sumber
2.11 Pipa Lepas
Pipa lepas adalah saluran penghubung antara sisi keluar turbin dengan muka air bawah. Umumnya pipa lepas satu meter dimuka air bawah. Dengan demikian head antara air keluar roda jalan dan muka air bawah dapat dimanfaatkan. Fungsi utama pipa lepas adalah :
1. Memanfaatkan tinggi air jatuh antara sisi keluar turbin dengan muka air bawah. Air yang jatuh bebas dari sisi keluar turbin menimbulkan kehampaan dalam pipa lepas. Kehampaan ini terjadi akibat kecepatan air yang keluar dari roda turbin sangat tinggi sehingga terjadi tarikan air setinggi jarak antara sisi keluar turbin dan muka air bawah, ini berlaku untuk rumah turbin yang beradah lebih tinggi dari muka air bawah
2. Mengurangi kerugian energi kinetik. Umumnya kecaepatan air keluar roda jalan masih dalam kecepatan tinggi. Dengan menggunakan pipa lepas yang mempumyai penampangan yang semakin besar kearah keluar, maka kecepatan air dapat diperkecil sehingga energi kinetik dapat dikurangi. Dengan menggunakan pipa lepas ini effisiensi turbin dapat bertambah.
2.12 Kavitasi
Kavitasi adalah suatu peristiwa terjadinya gelembung-gelembung uap didalam cairan (air) yang mengalir apabila tekanan di tempat tersebut sama dengan tekanan uapnya. Gelembung tersebut akan terbawa arus. apabila gelembung tersebut kemudian sampai disuatu daerah dimana tekanannya melebihi tekanan uapnya, maka gelembung tersebut akan pecah dengan tiba-tiba. Pecahnya gelembung-gelembung tersebut bukan saja menimbulkan bunyi berisik dan getaran, tetapi dapat menyebabkan lubang-lubang kikisan pada permukaan atau bagian turbin, misalnya pada permukaan sudu-sudu, rumah turbin dan dinding bagian atas isap, kavitasi yang berlebihan dapat pula mengurangi daya dan efisiensi turbin yang bersangkutan, oleh karena itu diusahakan agar tidak terjadi kavitasi.kavitasi dapat dicegah atau dikurangi dengan jalan antara lain :
1. Memperkecil jarak vertikal antara roda turbin dan permukaan air bawah (memperkecil tinggi isap), dalam hal ini diusahakan tekanan air tidak lebih rendah dari tekanan uapnya.
2. Memperkecil konstruksi dan mengusahakan agar tidak terdapat belokan-belokan atau bentuk-bentuk yang tajam
BAB III
METODELOGI PENELITIAN
3.1 Umum
Turbin pusaran air (vortex) merupakan turbin yang memanfaatkan pusaran air sebagai media perantara energi terhadap sumbu vertikal sehingga terjadi perbedaan tekanan antara bagian sumbu dan sekelilingnya. Turbin pusaran air (vortex) ini dioperasikan pada daerah yang memiliki head yang rendah dan memanfaatkan pusaran gravitasi air sehingga akan menimbulkan perbedaan tekanan air dengan bagian sumbu.
Turbin pusaran air (vortex) merupakan salah satu turbin yang sangat spesial, karena dapat beroperasi pada daerah yang memiliki head yang sangat rendah. Turbin pusaran air (vortex) bekerja pada head rendah dengan ketinggian air jatuh antara 0,7 m– 1,4 m. Sebagai simulasi atau pengkondisian dari air mengalir yang berada di alam. Dalam analisa perancangan turbin vortex dibuat turbin vortex, adapun beberapa analisa yang dilakukan adalah:
Perancangan sudu dari bahan seng.
Perancangan poros dari bahan besi S45 C-D.
Perancangan rumah turbin (casing) dari baha akrilik. Perancangan saluran buang dari akrilik
3.2 Prosedur Penelitian
a
Gambar 3.1 : Diagram Alir Proses Pengerjaan Skripsi
Studi Literatur Mulai
Analisa Perancangan
[image:52.595.115.463.164.661.2]Pembuatan Gambar Teknik
Perlu Perbaikan Ya
Analisa Perancangan
Tidak
3.3 Penentuan Kecepatan Aliran Air Pada Penamapang.
Fluida mengalir dengan kecepatan tertentu, penampang aliran air seperti gambar 3.2. Maka yang dimaksud dengan debit fluida adalah volum fluida yang mengalir persatuan waktu melalui suatu penampang dengan luas penampang A dan dengan kecepatan v.
L1= 2 m
y A = b . y
[image:53.595.71.528.209.371.2]b
Gambar 3.2 Instalansi Penampang
Dimana :
L1 = Penampang aliran air direncanakan ( 2 m)
b = Lebar penampang air direncanakan ( 0.12 m2) y = Tinggi air direncanakan ( 0.03 m)
Luas penampang : A = b . y
= 0.12 . 0.03 = 0.0036 m2 Kecepatan aliran air pada penampang :
V = Q
A
...(lit 17) Dimana :
Q = Debir aliran air direncanakan ( 0,0052 m3/s)
Penampang Turbin
A = Luas Penampang direncanakan (0,0036 m)
V = Q A
=
0,0052
0.0036 = 1,44 m/s
Maka dalam perancangan ini didapat kecepatan air pada penampang 1.44 m/s.
3.4 Analisa Segitiga Kecepatan
[image:54.595.102.498.367.679.2]Kecepatan air yang mengalir melalui sudu runner dan kecepatan tangensial akibat perputaran runner akan membentuk hubungan segitiga kecepatan, hubungan segitiga kecepatan ini dapat terjadi pada sisi masuk dan sisi keluar runner. Penggunaaan segitiga kecepatan pada kontruksi runner dapat dilihat pada gambar 3.3 berikut ini :
Keterangan gambar :
U = Kecepatan sekeliling roda jalan V = Kecepatan absolud fluida
Vw = Kecepatan air memutar roda jalan Vr = Kecepatan relatif fluida
Vf = Kecepatan aliran
α
= Sudut yang dibuat oleh kecepatan absolud dengan kecepatan tangensialθ = sudut yang terbentuk oleh kecepatan relatif dengan kecepatann tangensial
V2,Vw2,Vr2, Vf2,β dan ϕ = Nilai- nilai yang sesuai pada sisi keluar.
- Kecepatan segitiga pada inlet akan menjadi garis lurus di mana : Vr1 = V1 – U1 = V1 – U
Vw1 = V1 α = 0 dan θ = 0
- Dari segitiga kecepatan pada outlet, dimana : Vr2 = KVr1
Dimana, K = sudu gesekan co-efisien, sedikit kurang dari satu. Idealy ketika permukaan casing yang sangat halus dan kerugian energi akibat dampak di splitter diabaikan, k = 1
Kekuatan yang diberikan oleh air dalam arah gerakan diberikan sebagai
F = ρaV1(Vw1 + Vw2) ...(lit 1 hal 1058)
[ρ dan a adalah Kepadatan massa dan area (a = �
4 d
2
) respecitively]
Energi kinetik (E.K) dari penampang per kedua = 1
2(ρaV1)V1
Efisiensi hidrolik,
ɳ
h =�����������������
�.�.���������
=
���1(��1+��2)� 1
2 (���1)�12
=
2(��1+��2)� �12Dari inlet dan outlet segitiga kecepatan : Vw1 = V1
Vr1 = V1 – u1 = V1 – u
Vw2 = Vr2 cos ϕ – u2 = Vr2 cos ϕ – u = KVr1 cos ϕ – u = K(V1 – u) cos ϕ – u
Substitusikan nilai-nilai Vw1 and Vw2 :
ɳ
h =2[�1+�(�−�)cos ϕ−�]� �12
=
2[(�1−�)(1+� cos ϕ)�] �12
Efisiensi hidrolik akan maksimum untuk memberikan nilai V1:
�
�� (ɳh) = 0
� ��
�
2(�1−�)(1+cos ϕ)u �12
�
= 0 2(1+� cos ϕ)�12 x �
�� (V1u – u2) = 0
2(1+� cos ϕ)
�12 ≠0 , �
�� (V1u – u2) = 0
V1 – 2u = 0 or u = �1
2
3.4.1 Analisa Segitiga Kecepatan Pada Sisi Masuk Kecepatan absolud pada sisi masuk (V1)
V1 =
V1 =
0,0052
0,0036= 1,44 m/s
Kecepatan sekeliling roda jalan pada sisi masuk (U1)
U1 =
�1
2 = 0,72
Kecepatan relatif pada sisi masuk (Vr1) Vr1 = V1 – U
= 1,44 – 0,72 = 0,72 m/s
Kecepatan air memutar roda jalan (Vw1) Vw1 = V1 = 1,44 m/s
Karena air bergerak dalam arah yang sama seperti di baling-baling, Oleh karena itu segitiga kecepatan pada sisi masuk akan menjadi garis lurus, seperti pada gambar 3.4.
3.4.2 Analisa Segitiga Kecepatan Pada Sisi Keluar
Karena sudu licin, sehingga analisa segitiga pada sisi keluar : Kecepatan relatif pada sisi keluar (Vr2)
Vr2 = Vr1 = 0,72 m/s
Kecepatan sekeliling roda pada sisi keluar (V2)
U2 = U1 = 0,72
Kecepatan air memutar roda pada sisi keluar (Vw2)
Vw2 = Vr2 cos ϕ – u
= 0,72 cos 60 – 0,72 = - 0,36 m/s
Kecepatan air keluar (Vf2)
Vf2 = V2 sin
ϕ
= 1,25 m/s
[image:58.595.181.416.212.553.2]Dari hasil perhitungan diatas maka dapat digambar segitiga kecepatan pada sisi keluar roda jalan seperti pada gambar 3.4.
Gambar 3.4 Segitiga kecepatan pada sisi masuk dan sisi keluar.
3.5 Perhitungan Komponen – komponen Utama Turbin
3.5.1 Roda Jalan (Runner)
penerima kerja dari fluida dan selanjudnya energi yang dikandung fluida dikonversikan pada poros.
D1 D2
[image:59.595.102.502.149.496.2]L
Gambar 3.5 Roda Jalan
Keterangan gambar :
D1 = Diameter luar roda jalan
D2 = Diameter dalam roda jalan
3.5.2 Ukuran – Ukuran Utama Sudu Roda Jalan
Ukuran – ukuran utama sudu roda jalan yang akan dihitung terdiri dari beberapa bagian yaitu:
3.5.2.1 Diameter Sudu Roda Jalan Pada Sisi Masuk
Diameter sudu roda jalan sisi masuk (D1) dan diameter roda jalan sisi keluar (D2)
direncanakan adalah :
Perancangan I : D1 = 0,60 m
D2 = 0,18 m
Perancangan II : D1 = 0,46 m
D2 = 0,12 m
Perancangan III : D1 = 0,32 m
D2 = 0,08 m
3.5.2.2 Jarak Antara Sudu
Jarak antara sudu dapat ditentukan dengan persamaan :
L = � .�1
� ...(lit 4 hal 141) Dimana : D1 = Diameter sudu pada sisi masuk
z = Jumlah sudu (direncanakan 8) maka :
Perancanagan I :
L = 3,14 .0,60
L = 3,14 .0,46
8
=
0,18 m Perancanagan III :L = 3,14 .0,32
8
=
0,12 m3.5.2.3 Tebal Sudu Roda Jalan
Sudu roda jalan dalam perancangan ditentukan dengan menggunaka bahan seng dengan ketebalan 0.20 mm. (Data Seng dapat dilihat pada lampiran 1)
3.5.2.4 Tinggi Roda Jalan
Tinggi roda jalan dapat ditentukan dengan dengan persamaan : Hrj = tinggi turbin – tinggi penampang
= 1 m – 0,10 m = 0,90 m
3.5.2.5 Pemilihan Bahan Sudu
Pada umumnya bahan sudu yang digunakan adalah besi cor (cast iron), baja cor (cast steel), baja tahan karat (stainless steel), ataupun untuk turbin yang menghasilkan daya yang relative kecil, bahan yang digunaan adalah besi tuang atau perunggu.
Pada perancangan ini dipilih bahan sudu adalah seng. Bahan seng kuat dan tahan lama terhadap korosi yang terjadi diair, mempunyai bobot sangat ringan dan memiliki permukaan yang licin.
3.6 Efesiensi Turbin Vortex
Untuk efesiensi turbin dapat dihitung dengan menggunakan rumus : ɳt =
�������
dimana :
Pair = Daya air (watt)
Pturbin = Daya turbin (watt)
• Untuk menghitung daya air dapat menggunakan rumus :
Pair =1
2 m.v
2
...(lit 1 hal 1058)
Dimana :
ṁ = Laju aliran massa (kg/m3)
ṁ =
ρ
. Q= 1000 kg/m3 . 0,0052 m3/s = 5,2 kg/s v = kecepatan aliran air = 1,44 m/s
maka :
Pair =1
25,2.(1,44
2
)
= 5,391 watt
• Untuk menghitung daya turbin dapat menggunakan rumus :
Pturbin = T .
ω
T = ρaV1(Vw1.R1 + Vw2.R2) ...(lit 1 hal 1026)
ω
=2��60
...(lit 1 hal 1033)
Dimana :
ω
= Kecepatan sudut (rad/s)n = Kecepatan turbi = 60 .�
� . �1
...(lit 1 hal 1122)
maka :
Perancangan I :
n = 60 .0,72
3,14 .0,60 = 23 rpm
ω
=2 .3,14 .2360 = 2,41 rad/s
Pturbin = T .
ω
= ρaV1(Vw1.R1 + Vw2R2).
ω
= ρaV1 (Vw1.ω.R1+ Vw2. ω.R2 )
= 5,2 (1,44 . 2,41 . 0,30 + (-0,36 . 2.41 . 0,09) = 5.007 watt
Perancangan II :
n = 60 .0,72
3,14 .0,46 = 30 rpm
ω
=2 .3,14 .3060 = 3,14 rad/s
Pturbin = T .
ω
= ρaV1(Vw1.R1 + Vw2R2).
ω
= ρaV1 (Vw1.ω.R1+ Vw2. ω.R2 )
= 5,2 (1,44 . 3,14 . 0,23 + (-0,36 . 3,14 . 0.06) = 5,055 watt
n = 60 .0,72
3,14 .0,32 = 45 rpm
ω
=2 .3,14 .4360 = 4,5 rad/s
Pturbin = T .
ω
= ρaV1(Vw1.R1 + Vw2R2).
ω
= ρaV1 (Vw1.ω.R1+ Vw2. ω.R2 )
= 5,2 (1,44 . 4,5 . 0,16 + (-0,36 . 4,5 . 0.04) = 5,054 wat
Maka dari hasil diatas didapat efesiensi turbin vortex : Perancangan I :
ɳt =
5,007
5,391x 100 % = 93 %
Perancangan II : ɳt =
5,055
5,391x 100 % = 94 %
Perancangan III : ɳt =
5,054
5,391x 100 % = 94 %
3.7Putaran Spesifik Turbin
Putaran spesifik adalah putaran yang diperlukan untuk menganalisa hubungan antara putaran yang dihasilkan oleh daya turbin terhadap besarnya energi potensial yang diberikan. Putara spesifik turbin dapat diperoleh dari persamaan :
n
s=
n√PtH5/4...(lit 1 hal 1053)
n = Putaran turbin (n1= 23 rpm, n2= 30 rpm dan n3= 45 rpm)
ns = Putaran spesifik (rpm)
H = Tinggi effektif direncanakan (0,70m)
Pt = Daya turbin ( 0,005 kW x 1,341 HP = 0,0068 HP) Sehingga putaran spesifik turbin adalah :
Perancangan I :
n
s=
23√0 .0068 0,705/4=
1,90,64 = 3 rpm
Perancangan II :
n
s=
30√0 .0068 0,705/4=
2,50,64 = 4 rpm
Perancangan III :
n
s=
45√0 .0068 0,705/4=
3,70,64 = 6 rpm
3.8Pemilihan Casing turbin
Casing turbin berfungsi untuk membagi dan menyalurkan air yang berasal dari penampang air ke sekeliling runner. Casing turbin terbagi atas dua tipe yaitu:
Tipe ini dipergunakan bila air permukaan direncanakan langsung mengenai sudu gerk turbin.
2. Tipe Saluran Tertutup
Tipe ini dengan sistem tertutup dengan menggunakan scroll casing. Tipe ini cocok digunakan bila air dari permukaan atas dengan menggunakan pipa penstok.
Dari pertimbangan diatas maka dalam perancangan dipilih rumah turbin dengan saluran terbuka.
3.9 Casing Turbin
Casing turbin atau Scroll casing dalam perancangan terdiri dari 2 tipe casing turbin berbentuk spiral dan lingkaran.
3.9.1 Casing Spiral
Gambar 3.6 Metode Segitiga
Maka untuk diameter utama turbin 90 cm didapat hasil jari-jari dari gambar metode segitiga yaitu :
Tabel 3.2 Panjang jari – jari turbin spiral Jari –jari (r) Cm
1 50
2 4,75
3 4,5
4 4,25
5 40
6 3,75
7 3,5
8 3,25
Gambar 3.7 Casing Spiral
3.9.2 Casing Lingkaran
[image:68.595.342.483.598.792.2]Bentuk lingkaran dengan penampang laluan air merata kesekeliling sudu dengan kecepatan yang sama. Perancangan casing turbin berbentuk lingkaran dengan diameter lingkaran 90 cm menggunakan rumus lingkaran.
Gambar 3.8 Ukuran Lingkaran
Dimana : D = diameter lingkaran = 0,90 cm
r = Jari-jari lingkaran :
r =
� 2=
0,90�
2
=
0,
45 m [image:68.595.74.281.599.766.2]Gambar 3.9 Casing Lingkaran
Pada perancangan ini bahan casing turbin spiral dan casing turbin lingkaran adalah Akrelik transparan dengan tebal 2,5 mm.
3.10 Pipa Buang (Draft Tube)
Diameter pipa buang didapat dari persamaan :
D = ��
10
...(lit 14) Dimana :
Dt = diameter turbin = 0,90 m
Maka :
D = 90
10 = 0,09 cm
3.11 Perancangan Poros Turbin
Poros turbin berfungsi untuk mentransmisikan daya dan putaran yang dihasilkan turbin ke poros generator.
3.11.1 Perhitungan Momen Torsi Poros
Mt = 9,74 . 105 n
Pd
...(lit 6 hal 8)
Dimana : Mt = momen torsi
Pd = daya renana = 0,005 KW
n = putaran turbin (n1= 23 rpm, n2= 30 rpm dan n3= 45 rpm)
Maka momen torsi adalah : Perancangan I :
Mt = 9,74 . 105 0.005 23
= 214 kg/mm Perancangan II :
Mt = 9,74 . 105 0.005 30
= 164 kg/mm
Perancangan III :
Mt = 9,74 . 105 0.005 45
= 109 kg/mm
3.11.2 Pemilihan Bahan Poros
Dalam menentukan bahan perlu diketahui teganagan izinnya, yang dapat dihitumg dengan rumus :
�
�=
��1 × ����2 ...(lit 6 hal 9)σb = kekuatan tarik bahan (kg/mm2)
Sf1 = faktor keamanan yang tergantung pada jenis bahan, dimana untuk bahan
S-C besarnya : 6,0.
Sf2 = faktor keamana yang bergantung dari bentuk poros, dimana harganya
berkisar antara 1,3 – 3,0.
Pada perancangan ini bahan poros yang dipilih adalah batang baja yang difinis dingin S 45 C-D dengan kekuatan tarik σ = 72 kg/mm2. (Bahan poros dapat dilihat pada lampiran 2 ) Maka tegang geser izin adalah :
�
�=
��1� × ���2...(lit 6 hal 9)
=
72 6�2,5=
4,8 kg/mm23.11.3 Pemeriksaan Kekuatan Poros
Hasil diameter poro yang dirancang harus diuji kekuatannya. Jika tegangan geser lebih besar dari tegangan geser izin, maka perancangan tidak akan menghasilkan hasil yang baik. Besar tegangan geser yang timbul pada poros adalah :
τt = 3
. . 16
dp Mp
π
Dimana :
τt = tegangan geser akibat momen torsi (kg/mm2)
Perancangan I :
�
�=
16×214 3,14×193= 1744
2154 = 1,59 kg/mm
2
.
Perancangan II :
�
�=
16×164 3,14×193= 1744
2154 = 1,22 kg/mm
2
.
Perancangan III :
�
�=
16×8675 3,14×193= 1744
2154 = 0,80 kg/mm
2
.
Maka dari hasil diperoleh �� <��, poros aman untuk digunakan.
3.12 Bantalan
Pada saat turbin beroperasi, pada poros akan bekerja gaya-gaya yaitu akibat berat poros dan akibat berat roda jalan. Secara umum gaya- gaya yang bekerja pada poros adalah :
1. Gaya radial, yaitu gaya yang terjadi pada poros dengan arah horizontal.
2. Gaya aksial, yaitu gaya yang bekerja pada poros dengan arah vertikal yang diakibatkan berat poros dan berat roda jalan.
Gaya radial yang bekerja pada poros dengan arah sejajar sumbu poros disebabakan oleh momentum fluida dan tekanan yang bekerja searah gerakan roda jalan .
1. Gaya Radial Akibat Momentum Fluida
Gaya radial akibat momentum fluida dapat dihitung dengan persamaan :
Fm =
�
�
.
Q . Vr1Dimana :
Fm = Gaya radial akibat momentum fluida (kg)
γ
= Berat jenis fluida = 9806 N/m3
Q = Kapasitas aliran = 0,0052 m3/s
Vr1 = Kecepatan relatif aliran air melalui sudu turbin (m/s)
Maka dari persamaan diatas didapat :
Fm =
9806
9,81
.
0,0052 . 0,94Fm = 4,8 N = 0,48 kg
2. Gaya Radial Akibat Tekanan Searah Roda Jalan.
Gaya radial akibat tekanan yang bekerja searah gerakan roda jalan .dapat dihitung dengan persamaan :
Ft= ρ.a Vr1 (Vw1 + Vw2)
Diaman :
ρ = Massa jenis air (kg/m3)
a = Luas penampang (m2)
Vr1 = Kecepatan absolud sisi masuk (m/s)
Vw1= Kecepatan air memutar roda jalan pada sisi masuk (m/s)
Maka :
Ft = 1000 x 0,0036 x 0,94 (1,44 + 0,36)
= 4 kg
3. Total gaya radial
Total gaya radial yang terjadi adalah :
Fr = Fm + Ft
= 0,38 + 4 = 4.38 kg
3.12.2 Perhitungan Gaya Aksial
Beban aksial pada poros diakibatkan oleh roda jalan dan berat poros. Berat poros dapat dihitung dengan rumus :
Wp = �
4
.
Dp2
. L.p.g
Dimana :
Wp = Berat poros (kg) Dp = Diameter poros (mm) L = Panjang poros (mm)
Ρ = Massa jenis poros (untuk baja = 7,8.10-3
kg/cm3)
Maka :
Wp =
3,14 4
.
1,92
.150 .7,8.10-3. 9.81
= 33 kg
Untuk berat roda jalan dapat dihitung dengan persamaan :
Wr = �4
.
(D12. D22) .tb.γ
Wr = Berat roda jalan (kg)
D1 = Diameter sisi luar roda jalan (m)
D2 = Diameter sisi dalam roda jalan
γ
= Berat jenis bahan seng = 7140 kg/m
tb = Tebal sudu = 0.003 m
Maka dari persamaan diatas didapat :
• Perancangan I :
Wr ==�
4
.
(0,602
. 0,182) .0.0002. 7140 = 0,37 kg
• Perancangan II :
Wr ==�
4
.
(0,452
. 0,122) .0,0002. 7140 = 0,21 kg
• Perancangan III :
Wr ==�
4
.
(0,302
. 0,082) .0,0002. 7140 = 0,094 kg
Dalam perancangan ini berat poros dan berat roda jalan di anggap sebagai beban terpusat. Pembebanan pada poros dapat dilihat pada gambar 3.10.
Wp
Wr
Gambar 3.10 Pembebanan pada poros
Dari gambar 3.10 didapat persamaan :
• Perancangan I :
Fa = Wp + wr = 33 kg + 0,37 kg = 33,4 kg
• Perancangan II :
Fa = Wp + wr = 33 kg + 0,21 kg = 33,2 kg
• Perancangan III :
Fa = Wp + wr
= 33 kg + 0,094 kg = 33 kg
3.12.3 Pemilihan Dimensi Bantalan
Bantal yang digunakan adalah bantalan bola (deep groove ball bearing) jenis terbuka 6004 untuk menahan beban aksial (Gambar dan data bantalan yang digunakan dapat dilihat pada lampiran 3). Dimana ukuran – ukuran utamanya adalah :
-Diameter dalam bantalan (d1) = 20 mm
-Diameter luar bantalan (do) = 42 mm
-Lebar (B) = 12 mm
Gambar 3.11 Bantalan
Untuk memeriksa kekuatan bantalan, perlu dihitung beban dinamis bantalan. Bentalan mampu menahan beban apabila kapasitas nominal dinamis spesifik lebih besar dari kapasitas dinamis yang timbul pada bantalan. Beban ekivalen dinamis dihitung dengan persamaan :
P = X. Fr + Fa. Y Dimana :
Fr = Beban radial
Fa = Beban aksial
X = Koefesien beban radial Y = koefesien beban aksial
Bantalan menahan beban aksial dan radial dari data, yaitu : X = Faktor rotasi = 0.4
Y = Faktor aksial = 1 Maka dari persamaan diatas didapat :
• Perancangan I :
P = 0.4 (4,38) + 1.(33,4) = 35,2 kg
• Perancangan II :
= 34,9 kg
• Perancangan III :
P = 0.4 (4,38) + 1.(33) = 34,7 kg
Untuk mengetahui apakah bantalan tahan terhadap pembebanan yang terjadi untuk suatu umur yang direncanakan, maka perludilakukan terhadap beban dinamis yang timbul terhadap bantalan. Beban dinamis yang direncanakan dapat dicari dengan persamaan :
ƒ
h= ƒ
n�ĆDimana :
Ć = Beban dinamis yang timbul
P = Beban ekivalen
ƒ
h= Faktor umur bantalan= ��ℎ
500� 3�10
Lh = Lama pemakaian bantalan, direncanakan 200000 jam
= �20000
500 �
3�10
= 3,02
ƒ
n= Faktor kecepatan bantalan= �33,3
375� 3
10 �
= 0,48
Sehingga diperoleh besaran beban dinamis :
_
C = P fn fh
• Perancangan I :
_
C =
�
3,020,48
�
.
35,2 = 221,5 kg• Perancangan II :
_
C =
�
3,020,48
�
.
34,9 = 219,5 kg• Perancangan I :
_
C =
�
3,020,48
�
.
34,7 = 218,3 kgDari hasil perhitungan diatas diperoleh bahwa
_
BAB IV
KESIMPULAN
Pembangkit listrik tenaga air sangat cocok dikembangkan di indonesia mengingat potensi tenaga air yang sangat besar yang masih belum dimanfaatkan dan yang masih menjadi hambatan dalam pembuatan sistem pembangkit listrik tenaga mikrohydro adalah investasi awal yang besar, sehingga biaya investasi perkilowatt lebih tinggi dibandingkan dengan sistem pembangkit listrik yang lain. Pembangkit listrik tenaga air sangat menguntungkan di masa sekarang karena biaya operasinya sangat kecil.
Dari hasil perhitungan dan pembahasan perencanaan turbin yang dilakukan , maka diperoleh data-data sebagai berikut :
1. Turbin
- Jenis turbin : Turbin Vortex
- Jumlah : 2 unit
- Daya : 5 W
- Putaran operasi : N1 = 23 rpm
N2 = 30 rpm
N3 = 45 rpm
- Putaran spesifik : Ns1 = 3 rpm
Ns2 = 4 rpm
Ns3 = 6 rpm
- Debit air : 0,0052 m/s
2. Penampang Air
- Panjang : 2 m
- Lebar : 0,12 m
3. Roda Jalan
- Diameter roda jalan
Perancangan I : D1 = 0,60 m
D2 = 0,18 m
Perancangan II : D1 = 0,46 m
D2 = 0,12 m
Perancangan III : D1 = 0,32 m
D2 = 0,08 m
- Jumlah sudu : 8
