Download - Turbin Dan Kincir - Copy
-
8/13/2019 Turbin Dan Kincir - Copy
1/13
Kincir dan Turbin Air
Oleh : Amir Fatah
TINJAUAN UMUM
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 ujud energi mekanis
maupun energi listrik. !emanfaatan energi air banyak dilakukan dengan menggunakan
kin"ir air atau turbin air yang memanfaatkan adanya suatu air terjun atau aliran air disungai. #ejak aal abad $% kin"ir air banyak dimanfaatkan sebagai penggerak
penggilingan gandum, penggergajian kayu dan mesin tekstil. &emasuki abad $' turbin
air mulai dikembangkan.
esarnya tenaga air yang tersedia dari suatu sumber air bergantung pada besarnya
head dan debit air. alam hubungan dengan reser*oir air maka head adalah beda
ketinggian antara muka air pada reser*oir dengan muka air keluar dari kin"ir air+turbin
air. Total energi yang tersedia dari suatu reser*oir air adalah merupakan energi potensial
air yaitu :
mghE= .............................................................................($.$)
dengan
m adalah massa air
h adalah head (m)
g adalah per"epatan gra*itasi
,s
m
aya merupakan energi tiap satuan aktu
tE , sehingga persamaan ($.$) dapat
dinyatakan sebagai :
ght
m
t
E=
$
-
8/13/2019 Turbin Dan Kincir - Copy
2/13
engan mensubsitusikan ! terhadap
t
E dan mensubsitusikan Q terhadap
t
m
maka :
QghP = ..........................................................................($.)
dengan
P adalah daya (att) yaitu
- adalah kapasitas aliran
s
m.
adalah densitas air
.m
kg
#elain memanfaatkan air jatuh hydropoer dapat diperoleh dari aliran air datar. alam
hal ini energi yang tersedia merupakan energi kinetik
,
,
$mvE= ..........................................................................($.)
dengan
v adalah ke"epatan aliran air
s
m
aya air yang tersedia dinyatakan sebagai berikut :
,
,
$QvP = ......................................................................($./)
atau dengan menggunakan persamaan kontinuitas AvQ = maka
.
,
$AvP = ......................................................................($.0)
dengan
A adalah luas penampang aliran air ( ),m
A. Kincir Air (Water Wheel)
1in"ir air merupakan sarana untuk merubah energi air menjadi energi mekanik
berupa torsi pada poros kin"ir. Ada beberapa tipe kin"ir air yaitu :
-
8/13/2019 Turbin Dan Kincir - Copy
3/13
$. 1in"ir Air O*ershot
. 1in"ir Air 2ndershot
. 1in"ir Air reastshot/. 1in"ir Air Tub
1. Kincir Air Overshot
3ambar $. 1in"ir air O*ershot#umber.http:++os*.org+edu"ation+4ater!oer
1in"ir air o*ershot bekerja bila air yang mengalir
jatuh ke dalam bagian sudu5sudu sisi bagian atas,
dan karena gaya berat air roda kin"ir berputar.
1in"ir air o*ershot adalah kin"ir air yang paling
banyak digunakan dibandingkan dengan jenis
kin"ir air yang lain.
Keuntungan
Tingkat efisiensi yang tinggi dapat men"apai %06.
Tidak membutuhkan aliran yang deras.
1onstruksi yang sederhana.
&udah dalam peraatan.
Teknologi yang sederhana mudah diterapkan di daerah yang terisolir.
Kerugian
1arena aliran air berasal dari atas maka biasanya reser*oir air atau bendungan air,
sehingga memerlukan in*estasi yang lebih banyak.
Tidak dapat diterapkan untuk mesin putaran tinggi.
&embutuhkan ruang yang lebih luas untuk penempatan.
aya yang dihasilkan relatif ke"il.
. Kincir Air Undershot
http://osv.org/education/WaterPowerhttp://osv.org/education/WaterPowerhttp://osv.org/education/WaterPower -
8/13/2019 Turbin Dan Kincir - Copy
4/13
3ambar 1in"ir air 2ndershot#umber.http:++os*.org+edu"ation+4ater!oer
1in"ir air undershot bekerja bila air yang
mengalir, menghantam dinding sudu yang
terletak pada bagian baah dari kin"ir air. 1in"irair tipe undershot tidak mempunyai tambahan
keuntungan dari head.Tipe ini "o"ok dipasang
pada perairan dangkal pada daerah yang rata.
Tipe ini disebut juga dengan 78itru*ian7. isini
aliran air berlaanan dengan arah sudu yang
memutar kin"ir.
Keuntungan
1onstruksi lebih sederhana
9ebih ekonomis
&udah untuk dipindahkan
Kerugian
Efisiensi ke"il
aya yang dihasilkan relatif ke"il
!. Kincir Air "reastshot
3ambar 1in"ir air reastshot#umber.http:++os*.org+edu"ation+4ater!oer
1in"ir air reastshot merupakan perpaduan
antara tipe o*ershot dan undershot dilihat dari
energi yang diterimanya. arak tinggi jatuhnya
tidak melebihi diameter kin"ir, arah aliran air
yang menggerakkan kin"ir air disekitar sumbu
poros dari kin"ir air. 1in"ir air jenis inimenperbaiki kinerja dari kin"ir air tipe under shot
Keuntungan
Tipe ini lebih efisien dari tipe under shot
/
http://osv.org/education/WaterPowerhttp://osv.org/education/WaterPowerhttp://osv.org/education/WaterPowerhttp://osv.org/education/WaterPowerhttp://osv.org/education/WaterPowerhttp://osv.org/education/WaterPower -
8/13/2019 Turbin Dan Kincir - Copy
5/13
ibandingkan tipe o*ershot tinggi jatuhnya lebih pendek
apat diaplikasikan pada sumber air aliran datar
Kerugian #udu5sudu dari tipe ini tidak rata seperti tipe undershot (lebih rumit)
iperlukan dam pada arus aliran datar
Efisiensi lebih ke"il dari pada tipe o*ershot
#. Kincir Air Tub
3ambar / 1in"ir air reastshot#umber.http:++os*.org+edu"ation+4ater!oer
1in"ir air Tub merupakan kin"ir air yang
kin"irnya diletakkan se"ara horisontal dan sudu5
sudunya miring terhadap garis *ertikal, dan tipe
ini dapat dibuat lebih ke"il dari pada tipe o*ershot
maupun tipe undershot. 1arena arah gaya dari
pan"uran air menyamping maka, energi yang
diterima oleh kin"ir yaitu energi potensial dan
kinetik.
Keuntungan
&emiliki konstruksi yang lebih ringkas
1e"epatan putarnya lebih "epat
Kerugian
Tidak menghasilkan daya yang besar
1arena komponennya lebih ke"il membutuhkan tingkat ketelitian yang lebih teliti
". Turbin air
Turbin air dikembangkan pada abad $' dan digunakan se"ara luas untuk
pembangkit tenaga listrik.. Turbin air mengubah energi potensial air menjadi energi
mekanis. Energi mekanis diubah dengan generator listrik menjadi tenaga listrik.
0
http://osv.org/education/WaterPowerhttp://osv.org/education/WaterPowerhttp://osv.org/education/WaterPower -
8/13/2019 Turbin Dan Kincir - Copy
6/13
erdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi
mekanis, turbin air dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin impuls dan turbin
reaksi.Tabel .$ !engelompokan Turbin
;igh ;ead &edium ;ead 9o ;ead
impulse turbines !elton
Turgo
"ross5flo
multi5jet !elton
Turgo
"ross5flo
rea"tion turbines Fran"is propeller1aplan
1. Turbin I$%uls
Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pda no
-
8/13/2019 Turbin Dan Kincir - Copy
7/13
3ambar 0 Turbin !elton
#umber.
http:++en.ikipedia.org+iki+pelton>hee
l
Turbin pelton merupakan turbin impuls. Turbin !elton
terdiri dari satu set sudu jalan yang diputar oleh pan"aran
air yang disemprotkan dari satu atau lebih alat yangdisebut nosel. Turbin !elton adalah salah satu dari jenis
turbin air yang paling efisien. Turbin !elton adalah turbin
yang "o"ok digunakan untuk head tinggi.
3ambar .=. ?o
-
8/13/2019 Turbin Dan Kincir - Copy
8/13
3ambar % Turbin !elton dengan banyak noheel
Turbin !elton untuk pembangkit skala besar membutuhkan head lebih kurang $0 meter
tetapi untuk skala mikro head meter sudah men"ukupi.
b. Turbin Turgo
Turbin Turgo dapat beroperasi pada head s+d m. #eperti turbin pelton
turbin turgo merupakan turbin impulse, tetapi sudunya berbeda. !an"aran air dari no
-
8/13/2019 Turbin Dan Kincir - Copy
9/13
c. Turbin 'rosslo
#alah satu jenis turbin impuls ini juga dikenal dengan nama Turbin &i"hell5anki
yang merupakan penemunya. #elain itu juga disebut Turbin Osberger yang merupakanperusahaan yang memproduksi turbin "rossflo. Turbin "rossflo dapat dioperasikan
pada debit litres+se" hingga $ m+se" dan head antara $ s+d m.
3ambar $. Turbin Brossflo#umber: http://europa.eu.int/en/comm/dg17/hydro/layman2.pdf
Turbin C"rossflo menggunakan no
-
8/13/2019 Turbin Dan Kincir - Copy
10/13
3ambar $$. Turbin Brossflo#umber:http://home.carolina.rr.com/microhydro
. Turbin *ea+si
#udu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan terjadinya
penurunan tekanan air selama melalui sudu. !erbedaan tekanan ini memberikan gaya
pada sudu sehingga runner (bagian turbin yang berputar) dapat berputar. Turbin yang
bekerja berdasarkan prinsip ini dikelompokkan sebagai turbin reaksi. Dunner turbin
reaksi sepenuhnya ter"elup dalam air dan berada dalam rumah turbin.
a. Turbin ,rancis
Turbin fran"is merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang diantara
sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar.
Turbin Fran"is menggunakan sudu pengarah. #udu pengarah mengarahkan air masuk
se"ara tangensial. #udu pengarah pad turbin Fran"is dapat merupakan suatu sudu
pengarah yang tetap ataupun sudu pengarah yang dapat diatur sudutnya. 2ntuk
penggunaan pada berbagai kondisi aliran air penggunaan sudu pengarah yang dapat
diatur merupakan pilihan yang tepat.
$
http://home.carolina.rr.com/microhydrohttp://home.carolina.rr.com/microhydrohttp://home.carolina.rr.com/microhydro -
8/13/2019 Turbin Dan Kincir - Copy
11/13
1eterangan gambar
$. 3enerator Dotor
. 3enerator #tator
. Turbine #haft/. Dunner
0. Turbine ;ead Bo*er
=. #tay Ding is"harge Ding@. #upporting Bone
%. 3uide 8ane
'. Operating Ding$. 3uide 8ane #er*omotor
$$. 9oer 3uide earing
$. Thrust earing$. 2pper 3uide earing
$/. #piral Base$0. raft Tube Bone
3ambar $$. Turbin Fran"is#umber.http:++en.ikipedia.org+iki+fran"is>turbine
.
3ambar $. #ketsa Turbin Fran"isSumber : http://lingolex.com/bilc/engine.html
b. Turbin Ka%lan - &ro%eller
$$
http://en.wikipedia.org/wiki/pelton_wheelhttp://en.wikipedia.org/wiki/pelton_wheelhttp://lingolex.com/bilc/engine.htmlhttp://en.wikipedia.org/wiki/pelton_wheelhttp://lingolex.com/bilc/engine.html -
8/13/2019 Turbin Dan Kincir - Copy
12/13
Turbin 1aplan dan propeller merupakan turbin rekasi aliran aksial. Turbin ini tersusun
dari propeller seperti pada perahu.. !ropeller tersebut biasanya mempunyai tiga hingga
enam sudu.
3ambar $. Turbin 1aplan#umber.http:++en.ikipedia.org+iki+1aplan>turbine
A,TA* &U/TAKA
$
http://en.wikipedia.org/wiki/pelton_wheelhttp://en.wikipedia.org/wiki/pelton_wheelhttp://en.wikipedia.org/wiki/Image:S_vs_kaplan_schnitt_1_zoom.jpghttp://en.wikipedia.org/wiki/pelton_wheel -
8/13/2019 Turbin Dan Kincir - Copy
13/13
http:++os*.org+edu"ation+4ater!oer
http:++en.ikipedia.org+iki+pelton>heel
1ompas. =.Kecukupan Air, Persoalan Klasik Di Yogyakarta. akarta. !T. 1ompas
!T. Energi ndonesia. @.Desain Mikrohidro K!. akarta. !T. Energi ndonesia.
#antoso. 0.Peman"aatan #enaga Air$akarta. 9!.
$
http://osv.org/education/WaterPowerhttp://en.wikipedia.org/wiki/pelton_wheelhttp://osv.org/education/WaterPowerhttp://en.wikipedia.org/wiki/pelton_wheel