• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
Perencanaan turbin air
 

Perencanaan turbin air

on

  • 15,079 views

 

Statistics

Views

Total Views
15,079
Views on SlideShare
15,074
Embed Views
5

Actions

Likes
6
Downloads
592
Comments
6

2 Embeds 5

http://5680776469489031188_fc6724180b631b65d23ace5a5d5f88c1dc1f8065.blogspot.com 4
http://bonkadhafadli.blogspot.com 1

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft PowerPoint

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel

16 of 6 previous next Post a comment

  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
  • berbagi ilmu itu sangat menyenangkan
    makasih atas ilmunya :D
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
  • pelajari fungsi pole dan pembangkit termal pada turbin,semua berhubungan dengan koneksivitas medan magnet dan panas yang muncul.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
  • terimaksih, tulisan yang sangat bermanfaat pak. tapi saya masih belum jelas kenapa turbin putaran rendah menggunakan pole yang banyak sedangkan pembangkit termal sedikit.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
  • mksh bnyak atas info nya
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
  • turbin pompa dan kompressor,, fritz dietsel.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    Perencanaan turbin air Perencanaan turbin air Presentation Transcript

    • BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang 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, disamping kecenderungan melonjaknya harga sumber energi yang dimaksud. Factor inilah yang menjadi tantangan bagi para ilmuwan dan teknisi untuk menjauhkan diri dari ketergantungan terhadap minyak bumi,gas alam dan batubara.
    • Hal ini sangat penting diperhatikan, karena banyak kasus tersedianyaenergi dengan harga murah telah mengakibatkan pemakaian yang tidakeffisien dan dibeberapa tempat menyebabkan terjadinya kerusakanlingkungan (ekologi).Dari penelitian - penelitian yang telah dilakukan dapatlah disimpulkanbahwa salah satu sumber energi yang dapat memenuhi harapanterhadap tantangan di atas adalah air, dimana air dipergunakan dengansystem- system dan peralatan – peralatan tertentu akan menghasilkanenergi dalam jumlah yang besar dengan biaya yang rendah danmempunyai dampak lingkungan ( ekologi ) yang minimal.Dengan melihat latar belakang di atas, penulis penulis tertarik untukpemanfaatan energi yang relative kecil, seperti tinggi jatuh air yangrendah serta debit air yang kecil untuk membangkitkan enargi listrik.Maka untuk itu penulis mengangkat dan membahas dengan judul “Hidro Power Mini “
    • 1.2.Perumusan Masalah Perumusan masalah yang dapat dikemukakan sesuai dengan perancangan ini antara lain adalah sebagai berikut: 1. Masih banyak masyarkat yang ada di pedesaan yang belum dapat menikmati penggunaan listrik baik itu sebagai penerangan maupun sebagai pembangkit tenaga lainnya. 2. Sulitnya cara pendistribusian listrik ke daerah- daerah yang terpencil baik di karenakan lokasi maupun dari jarak sumber energy yang relative lebih jauh. 3. Pemakaian tenaga motor bakar yang menggunakan diesel maupun bensin sebagai pembangkit tenaga listrik akan mengakibatkan polusi terhadap lingkungan
    • 1.3.Batasan Masalah Untuk membatasi permasalahan agar pembahasan Tugas Rancangan ini tidak terlalu meluas maka penulis mengambil batasan permasalahan sebagai berikut : 1. Menghitung atau membahas aliran air sungai yang di gunakan untuk menggerakkan turbin air. 2. Menghitung bagian-bagian turbin air seperti poros, bantalan,pasak ataupun alat-alat lain pendukung turbin air. 3. Konstruksi bangunan dan peralatan elektro tidak dijelaskan seecara mendetail. 4. Menghitung konstruksi bangunan dan peralatan sipil tidak dijabarkan secara mendetail.
    • 1.4. Tujuan Penulisan Adapun tujuan penulisan tugas rancangan ini adalah: 1. Menghitung besarnya daya yang dapat dihasilkan dari debit air ataupun tinggi air jatuh yang ada. 2. Dapat memilih jenis turbin air menurut jenis aliran ataupun ketinggian air jatuh. 3. Dapat menyelesaikan cara-cara yang harus ditempuh untuk mencari alternatife lain selain pemakaian motor bakar sebagai pembangkit tenaga listrik. 4. Agar masyarakat terpencil dapat menikmati energi listrik sebagai energy lampu penerangan maupun sumber energi yang lain yang membutuhkan energi listrik.
    • BAB II TINJAUAN PUSTAKA2.1. Pengertian Dan Perkembangan 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. Berdasarkan pengertian diatas maka, mesin-mesin fluida dapat dibagi atas 2 ( dua ) golongan yaitu : Mesin-mesin tenaga ( penggerak ). 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. Mesin-mesin kerja. Mesin ini berfungsi untuk mengubah energi mekanis pada poros menjadi energi fluida ( energi potensial dan energi kinetis ). Misalnya : Pompa, Kompresor, Blower, fan dan lain-lain.
    • Turbin air adalah suatu mesin yang menggunakan airsebagai fluida kerja, yang dialirkan melalui pipa dari suatu tempatyang lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah pada mana turbinditempatkan. Dalam hal demikian, air memiliki energi potensialdiwaktu mengalir didalam pipa, energi potensial air berangsur-angsur berubah menjadi energi kinetis. Di dalam turbin air, energikinetis air diubah menjadi energi mekanis yang timbul padaporos turbin ini merupakan suatu sumber tenaga atau dayasehingga dapat menggerakkan peralatan-peralatan lain yangsesuai dengan kebutuhan. Tetapi umumnya energi mekanis yangtimbul pada turbin ini dipakai untuk menggerakkan generatorlistrik yang dikopel langsung dengan poros turbin. Secara umum suatu turbin air terdiri dari sebuah rodagerak yang disebut runner ataupun rotor dengan sejumlah sudu-sudu, vane atau blade ataupun bucket yang ditumpu padasekeliling roda gerak. Jadi energi yang dikandung air tersebutmendorong atau menerpa sudu-sudu dari roda gerak atau runnersehingga runner ikut berputar.
    • 2.2. Pandangan Umum Turbin Air Ide penggunaan air sebagai sumber energi telahdikenal sejak lebih dari 2000 tahun yang lampau.Energi hydroulik yang dirubah menjadi energi mekanis pertamasekali dipergunakan di benua asia, yaitu di China dan India, yangmenggunakan roda-roda kincir yang dibuat dari kayu. Dari asiapindah kemesir dari mesir terus berkembang ke negara-negaraeropa dan amerika. Leonardo Da Vinci ( 1452-1519 ) seorang seniman dariItalia pertama sekali membuat lukisan kincir air. Sedangkan teorimatematisnya dilakukan oleh Galileo Galilei dan Descartes.Kemudian Smearn dan Bossut pada tahun 1759 membuatpercobaan praktis menggunakan kincir air tersebut. Pada tahun 1836, Radien Becher berkebangsaanjerman menulis buku yang pertama sekali menguraikan tentangteori dan konstruksi kincir air. Selanjutnya seorang ilmuwanswiss, Daniel Bernoulli ( 1700-1782 ) menulis buku tentang teorikonversi energi air menjadi energi-energi bentuk lain, dalambukunya yang terkenal dengan buku “ HYDRODYNAMICS “.
    • Teori Bernoulli ini digunakan secara praktis olehSegner ( jerman ) untuk membuat kincir air lebih maju dandilakukannya pada tahun 1750. Kemudian pada tahunyang sama pula ( 1750 ), seorang ilmuwan yang berasaldari Basle ( Switzerland ) yang bernama Leonard Euler( 1707-1783 ) menguraikan teori tentang “ hydraulicmachine “, yang sekarang ini menjadi dasar ilmu ini. Pada tahun 1824, seorang ilmuwan prancisbernama Burdin membuat sebuah kincir air radial dengansebuah mekanis pengarah yang dapat digunakan secarapraktis di lapangan, inilah yang pertama disebut turbin air. Pengembangan turbin air yang ditemukan olehBurdin ini dilanjutkan oleh muridnya Fourneyron ( 1827 )dan untuk pertama sekali dibuat di amerika pada tahun1843. Pengembangan selanjutnya dilakukan oleh :1. Heuschel-Jouvel ( Axial Flow Turbin ) tahun 1837.2. Girard, Hawd dan Swain ( Inward Flow Turbin ) 1850.3. James Bichens Francis ( Inward Flow Turbin ) 1865. Uraian di atas merupakan perkembangan turbinreaksi, sedangkan untuk turbin impuls, dikembangkanoleh J.Pelton pada tahun 1880 di Amerika denganmembuat turbin yang menggunakan aliran tangensial.Turbin ini dikenal dengan turbin pelton, dan sering jugadisebut Free Jet Turbine.
    • 2.3. Type Turbin Air Turbin air dapat dibagi atas 2 ( dua) type yaitu : 1. Impuls Turbin. 2. Reaction Turbin.2.3.1. Impulse Turbin. Pada turbin ini seluruh energi potensial di ubah menjadi energi kinetis didalam nozzle sebelum menerpa roda turbin, nozzle ini pasang pada ujung penstock. Air yang keluar dari nozzle memancar dengan kecepatan-kecepatan tinggi diarahkan pada sejumlah sudu-sudu ( bucket ) yang dipasang sekeliling roda turbin. Karena bentuk sudu-sudu yang sedemikian rupa, maka terjadi perubahan momentum dari fluida yang menyebabkan sudu- sudu akan menerima gaya dorong yang mengakibatkan roda turbin akan berputar. Setelah air mendorong sudu-sudu tersebut air jatuh ke tail race ( air buangan ), jadi roda turbin berputar di atas permukaan air.untuk menjaga percikan air serta membawa air keluar dari turbin ke tail race, maka sekeliling runner ( roda gerak/putar ) dipasang rumah turbin ( casing ). Casing yang di pasang pada turbin ini tidak mempunyai fungsi hydraulic, hanya berfungsi sebagai mengarahkan air jatuh ke tail race dan juga berfungsi sebagai pengaman turbin.
    • Yang termasuk dalam turbin ini ( Turbin Impulse )adalah antara lain :1. Pelton Wheel.2. Turgo Impulse Wheel.3. Crossflow Turbin4. Girard Turbin.5. Banki Turbin.6. Jonal turbin. Turbin pelton adalah salah satu jenis turbin impulsyang lazim digunakan di lapangan dan sangat cocokuntuk head yang sangat tinggi ( 1000 ft ). Gambar.2.1. Turbin Pelton
    • Rotor turbin pelton ini dilengkapi dengan bucketyang di pasang pada sekeliling disc. Bucket ini akanmenerima tumbukan pancaran air dari nozzel sehinggabucket akan bergerak. Sebuah jarum ( speed rod )dipasang pada nozzel untuk mengatur jumlah aliran airyaitu dengan memutar hand wheel sehingga jarum akanbergerak maju atau mundur. Turbin Turgo dapat beroperasi pada head 30 s/d300 m. Seperti turbin pelton turbin turgo merupakan turbinimpulse, tetapi sudunya berbeda. Pancaran air dari nozlemembentur sudu pada sudut 20 o. Kecepatan putar turbinturgo lebih besar dari turbin Pelton. Akibatnyadimungkinkan transmisi langsung dari turbin ke generatorsehingga menaikkan efisiensi total sekaligus menurunkanbiaya perawatan. Gambar 2.2. Sudu turbin Turgo dan nozle
    • Crossflow Turbin salah satu jenis turbin impuls inijuga dikenal dengan nama Turbin Michell-Banki yangmerupakan penemunya. Selain itu juga disebut TurbinOsberger yang merupakan perusahaan yangmemproduksi turbin crossflow. Turbin crossflow dapatdioperasikan pada debit 20 litres/sec hingga 10 m3/secdan head antara 1 s/d 200 m. Gambar 2.3. Turbin Crossflow
    • Turbin Crossflow menggunakan nozle yangsesuai dengan lebar runner. Pancaran air masuk turbindan mengenai sudu sehingga terjadi konversi energikinetik menjadi energi mekanis. Air mengalir keluarmembentur sudu dan memberikan energinya (lebihrendah dibanding saat masuk) kemudian meninggalkanturbin. Runner turbin dibuat dari beberapa sudu yangdipasang pada sepasang piringan paralel. Gambar 2.4. Turbin Crossflow
    • 2.3.2. Reaction Turbin. Pada turbin ini aliran air yang mempunyai energi potensial dan kinetis pada saluran masuk ( penstock dan spiral casing ) langsung di alirkan pada sudu- sudu ( bucket ) yang terpasang pada roda turbin ( runner ). Pada saat ini energi yang dimiliki oleh air di ubah menjadi gaya tangensial pada roda turbin. Turbin ini bekerja atas dasar gabungan dari kecepatan air dan tekanan yaitu, perbedaan tekanan air pada inlet turbin dan outlet turbine. Pada turbin ini sudu-sudu gerak ( runner ) berada di dalam air, dan draft tube digunakan untuk mendapatkan effesiensi yang maksimal. Berdsarkan arah aliran air pada runner turbine, maka turbin reaksi dibagi atas : Radial Flow Turbin yaitu, arah aliran tegak lurus terhadap sumbu rotasi runner. Axial Flow Turbine yaitu, arah aliran sejajar dengan sunbu rotasi runner. Mixxed Flow Turbin yaitu, arah aliran sebagian arah axial dan sebagian arah radial.
    • Turbin francis adalah satu jenis mixed flowturbine, yang dipakai untuk head yang menengah. Turbinfrancis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbindipasang diantara sumber air tekanan tinggi di bagianmasuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar.Rumah siput ( scorol casing ) berfungsi untuk menahansebagian besar dari bahan tekanan hydroulik yangditerima turbin. Turbin Francis menggunakan sudupengara, sudu-sudu pengarah ( guide vane ) dipasangdisekeliling luar runner dan mengatur daya yang keluar( output ) turbin dengan mengubah ubah bukaannyasesuai dengan perubahan beban melalui suatumekanisme pengatur. Gambar 2.5. Sketsa Turbin Francis
    • Gambar 2.6. Turbin Francis
    •  Keterangan gambar ; 1. Generator Rotor 2. Generator Stator 3. Turbine Shaft 4. Runner 5. Turbine Head Cover 6. Stay Ring Discharge Ring 7. Supporting Cone 8. Guide Vane 9. Operating Ring 10. Guide Vane Servomotor 11. Lower Guide Bearing 12. Thrust Bearing 13. Upper Guide Bearing 14. Spiral Case 15. Draft Tube Cone
    • Turbin Kaplan termasuk jenis axial jenis flowturbine, dimana sudu-sudu ( blade ) turbin ini dapatberputar ( adjust table runner ). Turbin ini dipakai untukhead yang rendah pengaturan posisi blade pada turbinKaplan sangat menguntungkan pada kondisi kapasitasaliran yang bervariasi dan head yang rendah. Gambar.2.7. Turbin Kaplan
    • 2.4. Pembangkit Tenaga Air Air merupakan sumber energi yang murah danrelatif mudah didapat, karena pada air tersimpan energipotensial (pada air jatuh) dan energi kinetik (pada airmengalir). Tenaga air (Hydropower) adalah energi yangdiperoleh dari air yang mengalir. Energi yang dimiliki airdapat dimanfaatkan dan digunakan dalam wujud energimekanis maupun energi listrik. Pemanfaatan energi airbanyak dilakukan dengan menggunakan kincir air atauturbin air yang memanfaatkan adanya suatu air terjun ataualiran air di sungai. Sejak awal abad 18 kincir air banyakdimanfaatkan sebagai penggerak penggilingan gandum,penggergajian kayu dan mesin tekstil. Memasuki abad 19turbin air mulai dikembangkan. Besarnya tenaga air yang tersedia dari suatusumber air bergantung pada besarnya head dan debit air.Dalam hubungan dengan reservoir air maka head adalahbeda ketinggian antara muka air pada reservoir denganmuka air keluar dari kincir air/turbin air.
    • Instalasi perancangan turbin air dapat dilihat padagambar berikut : Gambar.2.8. Instalasi Turbin air
    • Total energi yang tersedia dari suatu reservoir airadalah merupakan energi potensial air yaitu : E = mgh……….. (a)dengan m = adalah massa air h = adalah head (m) m g = adalah percepatan gravitasi  s 2   Daya merupakan energi tiap satuan waktu E , sehingga   t persamaan (a) dapat dinyatakan sebagai : E m = gh t t EDengan mensubsitusikan P terhadap  t  danmensubsitusikan ρQ terhadap  m  maka   :   t  P =ρQgh ……….. (b)denganP = adalah daya (watt)  m3 Q = adalah kapasitas aliran  s     ρ = adalah densitas air  kg   3 m 
    • Selain memanfaatkan air jatuh hydropower dapatdiperoleh dari aliran air datar. Dalam hal ini energi yangtersedia merupakan energi kinetic. 1 ……….. (c) E = mv 2 2dengan : mv = adalah kecepatan aliran air  s   Daya air yang tersedia dinyatakan sebagai berikut : 1 P = ρ 2 Qv ……….. (d) 2atau dengan menggunakan persamaan kontinuitas Q = Avmaka 1 P= ρ 3 Av 2 ……….. (e)dengan :A adalah luas penampang aliran air ( m ) 2
    • Untuk menghitung daya yang di bangkitkan turbindapat di perhatikan pada gambar berkut :
    • Daya yang dibangkitkan oleh turbin sebesar : P = ρ .g .Q.H ……….( watt ) jadi dalam daya Kw ( kilowatt ) adalah : ρ .g.Q.H P = 1000 (kw)dimana : P = daya yang dibangkitkan turbin ( kw ) ρ rapat massa air ( 1000 Kg/m3 ) = g = percepatan gravitasi ( 9,81 m/dtk2 ) Q = kapasitas aliran air ( m3/dtk ) H = head effektif ( m ) Daya yang sebenarnya adalah : ρ g .Q.H . η . t P = 1000maka, η P = 9,81.Q.H. t ( kw )dengan η = efisiensi turbin. t
    • 2.5. Putaran Spesifik Turbin Kecepatan spesifik turbin adalah kecepatan turbinmodel atau turbin bentuk sama, tetapi skalanya berlainanyang bekerja pada satu-satuan head dan satuan debit airyang menghasilkan satu-satuan daya. Penentuan spesifikini berguna untuk membandingkan semua jenis turbin airpada basis yang sama. Kecepatan spesifik dapat didefenisikan sebagaijumlah putaran permenit pada masa suatu runner tertentuakan berputar sehingga dihasilkan satu-satuan daya untuksatu-satuan head. Jika kecepatan aliran air dinyatakan dengan Vmaka ; V = 2 gh dengan H = head ( tinggi jatuh air ).
    • Substitusi persamaan Putaran Spesifik Turbin : ( rpm )  n   N  ns = 1 / 2   H  H 3/ 2  n N ns = ………( rpm ) H 5/ 4Dimana : n s =Putaran spesifik ( rpm ) n= Kecepatan putaran turbin ( rpm ) N = Daya turbin ( Hp ) H = Head efektif ( m ) Persamaan ini digunakan untuk menghitungkecepatan spesifik turbin. Kecepatan spesifik sangatmenentukan terhadap type turbin yang direncanakan.
    • Tabel.1. Berikut menunjukan jenis – jenis turbin sesuai dengan kecepatan spesifikmasing – masing Turbin. Putaran Spesifik Turbin ( rpm ) Jenis Turbin British Metric Pelton Turbin 2 – 10 10 – 40 Francis Turbin 10 – 130 40 – 550 Kaplan Turbin 82 – 247 350 - 1050
    • BAB III PERENCANAAN TURBIN AIR Sebagaimana dapat dipahami pada sebelumnya,daya yang dihasilkan adalah hasil kali dari tinggi jatuh dandebit air; oleh karena itu berhasilnya pembangkitantenaga air tergantung dari pada usaha untukmendapatkan tinggi jatuh air dan debit yang besar secaraefektif dan ekonomis. Pada umumnya debit yang besarmembutuhkan fasilitas dan ukuran yang besar. Sehingga di dalam perencanaan turbin pemilihanlokasi ( site location ) merupakan suatu kegiatan studydan penyelidikan pada suatu Daerah Aliran Sungai (DAS)ataupun pada irigasi tertentu untuk memilih satu ataubeberapa lokasi/tempat, dimana potensi air yang adapada lokasi tersebut dapat dimanfaatkan menjadi daerahpembangkit tenaga air.
    • 3.1. Daya Generator. Daya output dari suatu generator AC adalah dayayang direncanakan atau daya yang efektif ( kw ), dayareaktif ( kVAR ) dan daya yang semu ( kVA ) yaitutegangan pada saat ini adalah nol dan merupakan hargaelectromotor force ( EMF ) maksimum. Maka sesuai dengan spesifikasi tugas yangdirencanakan dalam perencanaan dari pada turbin airyaitu, untuk menggerakkan sebuah generator 600 kVA.Sehingga daya output generator adalah :Dari persamaan dapat diperoleh daya nyata ( kW ) yaitu :Daya nyata ( kW ) = Daya semu ( kVA ) x factor dayadengan factor daya (cos o) = 0,8Maka, Ng = 600 . 0,8 Ng = 480 kWSehingga daya output generator adalah 480 kW.
    • 3.2. Daya Turbin. Turbin yang direncanakan digunakan untukmenggerakkan generator dengan kapasitas 600 kVA dantinggi jatuh air ( head ) 30 meter. Data di atas akan ditentukan daya yangdibangkitkan turbin dan kapasitas aliran air penggerakturbin yang dibutuhkan. Besarnya daya yang diperlukanuntuk menggerakkan generator dapat dihitung menurutpersamaan. Ng = 9,8 η t .η g .Q.H ( kW )…………( a ) NT = 9,8 ηt .Q.H ( kW ).………..( b )Subsitusi persamaan ( b ) ke persamaan ( a ) didapat : Ng = ηg .N T ( kW ) .………( c )Akibat adanya transmisi antara poros turbin dan porosgenerator maka persamaan ( c ) menjadi : ηg .ηtr .N T Ng = ( kW )
    • Sehingga, Ng NT = ( kW ) η. tr g ηDimana : NT = daya turbin Ng = daya generator = 480 kW ηg = effesiensi generator = 0,9 ηtr = effisiensi transmisi kopling flens = 0,95maka daya turbin : 480 NT = 0,9.0,95 = 561,40 kW = 763,50 Hp NT = 764 Hpdengan 1 kW = 1,36 Hp.Sehingga daya yang dibangkitkan turbin adalah 764 Hp.
    • 3.3. Head Effektif. Berdasarkan spesifikasi tugas yang direncanakandalam pemanfaatan sumber air yang dapat dialirkan kesuatu lokasi tersebut terdapat perbedaaan ketinggiandengan aliran sumber air yang diharapkan. Akibatperbedaan ketinggian ( head ) 30 meter, sebagaipenggerak sudu-sudu turbin dimana roda sudu-suduturbin tersebut ditempatkan didepan dari saluran air yanglangsung menerpa sudu-sudu turbin. Saluran air yang menerpa sudu-sudu turbin maka,losses yang terjadi adalah akibat dari panjangnya jaraksaluran untuk menerpa sudu dan juga diakibatkanbesarnya sudu pengarah air jatuh. Jadi untukmembangkitkan turbin tersebut yang berguna adalah headeffektif. Besarnya head effektif dapat diperoleh denganmengurangi tinggi jatuh air total ( head total ) dengankehilangan tinggi pada saluran air ( head losses ).Persamaan-persamaan tersebut dapat ditulis sebagaiberikut : Head effektif = head actual – Head losses,dengan, Head actual = 30 meter.
    • Didalam perencanaan ini ketinggian jatuh air( head ) yang dapat dimanfaatkan adalah yangmempunyai head sebesar 30 meter, maka besarnya headlosses sebesar : 1 Hls = 3 . Hact, dengan Hact = 30 meter 1 = 3 . 30 m = 10 meterKetinggian jatuh air effektip ( Heff ) adalah : Heff = Hact - Hls = 30 m – 10 m = 20 meter
    • 3.4. Kapasitas Aliran Air Besarnya kapasitas aliran air yang mengalir keturbin dapat diperoleh dengan menggunakan persamaansebagai berikut : γ.ηt .Q.H eff NT = ( Hp ) 75dimana : NT = daya turbin = 764 Hp γ = berat jenis air = 1000 kg/m3 ηt = effesiensi turbin = 0,9 Q = kapasitas aliran ( m3/dtk ) Heff = head effektif = 20 ( m )maka : 75.N T Q = γ t .H eff η . ( m3/dtk ) 75.764 = 1000.0,9.20 = 3,18 m3/dtkJadi besarnya kapasitas aliran air adalah 3,18 m3/dtk
    • 3.5. Perencanaan Instalasi Pipa Pesat ( Penstock ) Pipa pesat ( penstock ) adalah saluran yang digunakan untuk mengalirkan air untuk mengalirkan air dari sumber air ( head race water ) ke rumah turbin. Berdasarkan type konstruksinya maka. Maka,pipa pesat ( penstock ) dibagi atas :1. Concrete Penstock.2. Fiberglass or Plastik Penstock.3. Steel Penstock.4. Wood Stave Pipe. Steel penstock lazim di pakai dan digunakan karena pembuatannya mudah,kekuatannya yang tinggi sehingga tahan lama dan diproduksi dalam ukuran – ukuran yang bervariasi. Dalam perencanaan ini dpilih steel penstock. Instalasi pipa yang direncanakan ;h1 = tinggi air masuk di bawah head race 6 m.h3 = tinggi sisi air keluar di atas tail race 1,5 m.L1 = panjang pipa dari reservoir atas 7 m.
    • Secara trigonometri dapat dihitung panjang L2 : L2 = H −h1 −h3 dengan sudut θ = 30 sin θ 30m − 6m − 1,5m = sin 30 = 45 mSehingga panjang pipa pesat ( penstock ) keseluruhanadalah : L = L1 + L2 + L3 = ( 7 m + 45 m + 5 m ) = 57 m
    • 3.6. Diameter Pipa Pesat Besarnya diameter pipa pesat ( penstock )dihitung dengan mempergunakan persamaan rumus : Q = 0,3968 . π .D 8 / 3 .S 1 / 2 n 4dimana : n = koefisien kekasaran saluran, besarnya tergantung dari bahan pipa. = 0,012 ( bahan pipa baja las ) Q = kapasitas aliran air. D = diameter pipa pesat( penstock ) S = slope of hydraulic gradient. H lsdengan, S = L
    • jika, Hls = head losses = 10 m L = panjang pipa pesat 57 m 10mmaka, S = 57 m = 0,175mSehingga persamaan diatas dapat diperoleh besarnyadiameter pipa pesat ( penstock ) : 0,3968 π 3,18 = . .(0,175)1 / 2 .D 8 / 3 0.012 4 3,18 D8/3 = 10,85 D = 0,293 mDari diameter pipa pesat (penstock) dipilih standart pipaASA B.36. 10-1939, maka ukuran tersebut adalah : Schedule 40. Diameter luar ( do ) = 24” Diameter dalam ( di ) = 23,313” Tebal pipa ( t ) = 0,687”
    • 3.7. Kecepatan Aliran Air. Besarnya kecepatan aliran air didalam pipadiperoleh dari perhitungan berikut ; Q V = π / 4 .D 2dengan, Q = kapsitas aliran = 3,18 m3 D = diameter dalam pipa = 23,313” = 0,592 m 3,18m 3maka, V = π / 4.(0,592) 2 = 11,55 m/dtk
    • 3.8. Putaran Turbin Kecepatan poros dari pada turbin dibatasi, danberkisar antara ( 125 – 750 ) rpm. Putaran turbin dapatditentukan berdasarkan persamaan dari speed ratiosebagai berikut : πD.n . = 0,8 2.g.H eff 60seadangkan ; 60.0,8 2.g.H eff D.n =dimana, π D = diameter masuk sisi runner n = putaran runner ( roda turbin ) g = percepatan gravitasi ( 9,81m/det2 ) Heff = tinggi jatuh effektif ( 20 m )maka dapat diperoleh ; 60.0,8 2.9,81.20m D.n = 3,14 = 304
    • Untuk harga-harga “n” selanjutnya, besarnya D1 akan dapatditabelkan berikut ini : Table .2. Hubungan Putaran Turbin dengan Diameter RunnerSisi Masuk. Putaran Turbin Diameter Runner n = rpm D1 = m 125 3,59 225 1,99 300 1,50 350 1,28 400 1,12 500 0,90 550 0,82 600 0,75 650 0,69 700 0,64 750 0,60
    • Putaran turbin berkisar antara 125 – 750 rpmmaka dengan memilih putaran “n” didapat diameter D1akan tertentu. Misalnya untuk n = 125 rpm.Maka didapat ; 304m D1 = 125rpm = 2,43 m Dari table di atas dapat dilihat untuk putaranturbin yang lebih kecil maka, diameter runner akan lebihbesar, sedangkan pada putaran yang besar akan kecil. Maka perencanaan ini dipilih yang sesuai ataumendekati dengan diameter aliran dari pada pipa pesat(penstock).Sehingga dipilih : - Putaran Turbin ( n ) = 225 rpm - Diameter Runner ( D1 ) = 20 mm
    • 3.9. Putaran Generator Turbin Dalam hal ini, putaran generator turbin adalahmerupakan fungsi hubungan daripada frekuwensi denganjumlah pasang kutub dari generator itu sendiri. Sedangkanfrekwensi yang umumnya dipakai di Indonesia adalah 50hz maka dalam bentuk persamaan dapat di tulis : 120. f Ng = Pdengan, Ng = kecepatan putar generator f = frekwensi, hz P = jumlah pasang kutub generator
    • Kecepatan putar generator untuk beberapa kondisi dapat dilihat padatable .3. berikut; Jumlah Kutub 50 ( Hz ) 60 ( Hz ) 6 1.000 1.200 8 750 900 10 600 720 12 500 600 14 429 514 16 375 450 18 333 400 20 300 360 24 250 300 28 214 257 32 188 225 36 167 200 40 150 180 48 125 150 56 107 129 64 94 113 72 83 100
    • Dari table di atas terlihat bahwa makin banyakjumlah kutub makin rendah putaran generator, sebaiknyajumlah kutub sedikit putaran generator makin tinggi. Putaran generator perlu dipertimbangkan didalampemilihan sebagai berikut ; 1.Jika Putaran Tinggi :Jumlah kutub sedikit, maka generator akan semakin ringan/kecil dan lebih kompak dan ekonomis.Turbin akan lebih kecil.Jika turbin dan generator kecil maka, pembuatannyaakan lebih mudah namun membutuhkan bahan materialyang lebih kuat. 2.Jika Putaran Rendah ;jumlah kutub banyak maka, generator akan lebih beratdan tidak ekonomis.Turbin dan generator relative besar, maka pasangankutub akan lebih banyak.Gaya centrifugal yang timbul kecil. Dimana poros turbin dikopel langsung memakaikopling flens tempa maka dipilih ;Kecepatan putar generator ( ng ) = 750 rpm.Jumlah pasang kutub ( P ) = 4 pasang ( 8 buah ).
    • 3.10. Putaran Spesifik Turbin Dari persamaan ( 10 ) dapat diperoleh : n NT ns = ( rpm ) H 5/ 4dari analisa sebelumnya telah didapat : NT = daya turbin = 764 Hp H = Tinggi jatuh effektif = 20 m n = putaran turbin = 225 rpm 225rpm 764 Hpmaka, ns = ( 20) 5 / 4 = 145,13 rpm ( metric )