Berikut adalah beberapa poin penting yang perlu diperhatikan dalam memilih jenis turbin air yang tepat: 1. Tinggi jatuh air (head) - Untuk head rendah (<25 m) lebih cocok menggunakan turbin Kaplan atau Francis. - Untuk head sedang (25-150 m) bisa menggunakan turbin Kaplan atau Francis. - Untuk head tinggi (150-300 m) lebih cocok menggunakan turbin Francis atau Pelton. - Untuk head sangat tinggi (>300 m)

1. Turbin air
Turbin air adalah sebuah mesin berputar yang mengambil energi kinetik dari arus air.
Turbin air adalah mesin yang digunakan untuk mengubah energi potensial air menjadi
energi mekanik, energi mekanik inilah yang nantinya digunakan untuk menggerakkan
generator dan menghasilkan energi listrik.
Turbin air dikembangkan pada awal abad ke-19 dan digunakan secara luas untuk tenaga
industri sebelum adanya jaringan listrik. Sekarang mereka digunakan untuk
pembangkit tenaga listrik.
Mereka mengambil sumber energi yang bersih dan terbaharui.
(sumber : https://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_air)

2. Sejarah TurbinAir
 Ján Andrej Segner (1700) mengembangkan turbin air reaksi pada pertengahan
tahun 1700. Turbin ini mempunyai sumbu horizontal dan merupakan awal mula
dari turbin air modern. Turbin ini merupakan mesin yang sederhana yang masih
diproduksi saat ini untuk pembangkit tenaga listrik skala kecil. Segner bekerja
dengan Euler dalam membuat teori matematis awal untuk desain turbin.
 Jean-Victor Poncelet (1820) mengembangkan turbin aliran kedalam
 Benoit Fourneyon (1826) mengembangkan turbin aliran keluar. Turbin ini sangan
efisien (Hingga 80%) yang mengalirkan air melalui saluran dengan sudu lengkung
satu dimensi. Saluran keluaran juga mempunyai lengkungan pengarah.
 Uriah A. Boyden (1844) mengembangkan turbin aliran keluar yang meningkatkan
performa dari turbin Fourneyon. Bentuk sudunya mirip dengan turbin Francis.
 digunakan secara James B. Francis (1849) meningkatkan efisiensi turbin reaksi
aliran kedalam hingga lebih dari 90%. Dia memberikan test yang memuaskan dan
mengembangkan metode engineering untuk desain turbin air. Turbin Francis
dinamakan sesuai dengan namanya, yang merupakan turbin air modern pertama
dan masih luas.

3. Komponen Turbin Air
Rotor yaitu bagian yang berputar pada system yang terdiri dari :
 Sudu-sudu berfungsi untuk menerima beban pancaran yang
disemprotkan Oleh nozzle.
 Poros berfungsi untuk meneruskan aliran tenaga yang berupa
gerak putar yang dihasilkan oleh sudu.
 Bantalan berfungsi sebagai perapat-perapat komponen-
komponen dengan tujuan agar tidak mengalami kebocoran
pada sistem.
Stator yaitu bagian yang diam pada sistem yang terdiri dari:
 Pipa pengarah/nozzle berfungsi untuk meneruskan aliran
fluida sehingga tekanan dan kecepatan alir fluida yang
digunakan di dalam sistem besar.
 Rumah turbin berfungsi sebagai rumah kedudukan
komponen dari komponen turbin.
Rotor
Stator
Gambar Turbin Kaplan
(Rosann Diamond, 2016)

4. (sumber : https://www.duniapembangkitlistrik.com/2017/1/pengertian-prinsip-cara-kerja-bagian.html)

5. • Teori Operasi
Air yang mengalir diarahkan ke bilah-bilah pelari turbin, menciptakan gaya
pada pisau/sudu. Dengan cara ini, energi ditransfer dari aliran air ke turbin
Energi potensial
kinetik air
mengalir
Mengalir melalui
pipa/saluran nozel
Mendorong
impeller/sudu
Roda
turbin/runner
berputar
Rotor berputar
pada generator
menghasilkan
listrik
Listrik di
simpan/dikonversi
ke AC

6. (Rosann Diamond, 2016)
Beberapa keuntungan dari turbin air :
1. Efisiensi yang tinggi
2. Fleksibel dalam operasional
3. Perawatan mudah
4. Tidak ada energi potensial terbuang
5. Tidak ada bahan polutan

7. Jenis-jenis
turbin
air
(sumber : https://en.wikipedia.org/wiki/File:Turbines_impulse_v_reaction.png)
Turbin Impulse
merupakan turbin yang merubah
seluruh energi dari air (potensial,
kecepatan dan tekanan ) menjadi energi
kinetik untuk memutar turbin. Energi
potenisal air akan diubah menjadi
energi kinetik pada nozel. Air yang
keluar dari nozel memiliki tekanan yang
sangat tinggi kemudian membentur
sudu. Benturan air dan sudu inilah akan
merubah arah aliran kecepatan
sehingga terjadi perubahan momentum
(impluse).
Tekanan air dari nozzle = tekanan
atmosfer lingkungan

8. Jenis-jenis
turbin
air
(sumber : https://en.wikipedia.org/wiki/File:Turbines_impulse_v_reaction.png)
Turbin reaksi
merupakan jenis turbin yang paling
banyak digunakan, turbin ini
mempunyai sudu yang berbentuk
khusus yang menyebabkan tekanan air
akan menurun saat melewati sudu
tersebut. Perbedaan tekanan inilah
yang akan menggerakkan runner
(bagian turbin yang berputar) untuk
berputar.
tekanan air masuk > tekanan air
keluar

9. Turbin impuls
a. Turbin Pleton
• Karakteristik Turbin Pelton :Bentuk sudu turbin
terdiri dari dua bagian yang simetris sehingga
pancaran air mengenai tengah sudu lalu berbelok
ke kedua arah sehinga bisa membalikkan pancaran
air dengan baik dan membebaskan sudu dari gaya-
gaya samping.
• Ketinggian air (head) 200 – 2000 meter
• Debit 4-15 ㎥/dtk
• Kelebihan Turbin Pelton :
 Daya yang dihasilkan besar
 Konstruksi yang sederhana
 Mudah dalam perawatan
 Teknologi yang sederhana mudah diterapkan di
daerah yang terisolir.
• Kekurangan :
 Memerlukan investasi yang lebih banyak
(sumber : https://ilmuteknik.id/jenis-jenis-turbin-air-beserta-cara-kerjanya/)

10. Turbin impuls
b. Turbin Turgo
Turbin tugro memiliki desain yang hampir sama dengan turbin pleton,
perbedaannya hanya terdapat pada sudut sudu-suduya. kecepatan putar
turbin turgo lebih besar. Akibatnya dimungkinkan transmisi langsung
dari turbin ke generator.
Turbin ini dapat dioperasikan pada head 30 – 300 m.
(sumber : https://ilmuteknik.id/jenis-jenis-turbin-air-beserta-cara-kerjanya/)
Kelebihan :
 Efisiensi total dalam operasi meningkat
 Biaya Maintenance Turun.
Kekurangan :
 Membutuhkan lebih banyak tempat

11. Turbin impuls
c. Turbin Crossflow
Turbin ini ditemukan oleh Michell-Banki sehingga sering disebut juga turbin Michell-Banki atau
Turbin Osberger (perusahaan pembuatnya). Turbin ini dapat dioperasikan pada debit 10 ㎥/dtk,
atau pada ketinggian air 1 – 200 m. Diameter kincir air yakni roda jalan atau runnernya biasanya 2
meter ke atas, tetapi diameter Turbin Cross-Flow dapat dibuat hanya 20 cm saja sehingga bahan-
bahan yang dibutuhkan jauh lebih sedikit, itulah sebabnya bisa lebih murah. Demikian juga daya
guna atau effisiensi rata-rata turbin ini lebih tinggi dari pada daya guna kincir air.
(sumber : https://www.duniapembangkitlistrik.com/2017/11/pengertian-prinsip-cara-kerja-bagian.html)
(sumber : Gubran, 2014/)
Kelebihan :
 Pemanfaatan air 2x membuat
Efektivitas & Efisiensi Meningkat
Kekurangan :
 Perputaran Turbin sangat lambat

12. Turbin reaksi
a. Turbin Francis
Turbin francis ini digunakan pada head 10-300 m, dimana baling-balingnya terbuat dari baja.
Turbin yang dikelilingi dengan sudu pengarah semuanya terbenam dalam air. Air yang masuk
kedalam turbin dialirkan melalui pengisian air dari atas turbin (schact) atau melalui sebuah rumah
yang berbentuk spiral (rumah keong). Semua roda jalan selalu bekerja. Daya yang dihasilkan
turbin diatur dengan cara mengubah posisi pembukaan sudu pengarah.
(sumber : https://ilmuteknik.id/jenis-jenis-turbin-air-beserta-cara-kerjanya/)
Keuntungan
 Variasi dalam kepala operasi dapat dengan mudah dikendalikan pada turbin Francis
Kelemahan :
 Sulit dalam Perawatan & Pembersihan

13. Turbin reaksi
b. Turbin Kaplan propeller
Turbin Kaplan termasuk kelompok turbin air reaksi jenis baling-baling (propeller). Keistimewaannya adalah
sudut sudu geraknya (runner) bisa diatur (adjustable blade) untuk menyesuaikan dengan kondisi aliran saat itu
yaitu perubahan debit air. Propeller propeller seperti pada perahu,biasanya mempunyai tiga hingga enam sudu.
Turbin Kaplan ini memiliki kecepatan spesifik tinggi (high spesific speed). Turbin kaplan bekerja pada kondisi
head rendah dengan debit besar
(Sumber : https://en.wikipedia.org/wiki/File:DIVE-TurbineSketch.svg)
Keuntungan :
 Turbin Ini Memiliki Tingkat Efisiensi Tertinggi
Kekurangan
 Membutuhkan Biaya Yang Besar Untuk Mendesain,Menginstalasi

14. Turbin reaksi
c. Turbin Vortex
Turbin vortex adalah turbin yang memanfaatkan pusaran air buatan untuk memutar sudu turbin dan kemudian
diubah menjadi energy putaran pada poros. Turbin ini dinamakan sebagai Gravitation water vortex power plant
(GWVPP) oleh penemunya Frans Zotleterer berkebangsaan Austria (paten pertama 2003/2004), tetapi nama
turbin ini dikenal juga sebagai turbin vortex atau turbin pusaran air. Sesuai dengan namanya pusaran air, turbin
ini memanfaatkan pusaran air buatan untuk memutar sudu turbin dan kemudian energi pusaran air diubah
menjadi energi putaran pada poros. Prosesnya air dari sungai dialirkan melalui saluran masuk ke tangki turbin
yang berbentuk lingkaran dan di bagian tengah dasar tangki terdapat saluran buang berupa lingkaran kecil.
Akibat saluran buang ini maka air mengalir akan membentuk aliran pusaran air. Ketinggian air (head) yang
diperlukan untuk turbin ini 0,7 – 2 m dan debit berkisar 1000 liter per detik. Turbin ini sederhana, mudah
dalam perawatannya, kecil, kuat, dan bertahan hingga 50 – 100 tahun.
(sumber : http://www.zotloeterer.com/welcome/gravitation-water-
vortex-power-plants/)
(Sumber : http://gwwk.ch/about/technology/)

15. terimakasih

16. MINGGU KE – 2
14 APRIL 2021

17. Perhitungan

18. Pemilihan Turbin
Pemilihan dengan Pengaruh harga kecepatan spesifik terhadap jenis
atau macam turbin.
Putaran Spesifik (Ns) Jenis Turbin
4 - 35. Pelton satu nozzel
17 - 50 Pelton dua nozzel
24 - 70 Pelton banyak nozzel
70 - 120 Francis kecepatan rendah
120 - 200 Francis kecepatan menengah
200 - 350 Francis kecepatan tinggi
350 - 450 Francis Express Type
300 - 550 Propeller atau Kaplan kecepatanrendah
550 - 750 Propeller atau Kaplan kecepatanmenengah
750 - 1000 Propeller atau Kaplan kecepatan tinggi

19. Pemilihan Turbin
Pemilihan Berdasarkan Tinggi Jatuh Air
No Tinggi jatuh air / head (m) Type / Jenis Turbin
1 0 sampai 25 Kaplan atau Francis
(lebih cocok Kaplan)
2 25 sampai 50 Kaplan atau Francis
(lebih cocok francis)
3 50 sampai 150 Francis
4 150 sampai 250 Francis atau pelton
(lebih cocok francis)
5 250 sampai 300 Francis atau pelton
(lebih cocok pelton)
6 Di atas 300 Pelton

20. Bentuk bilah turbin air yang tepat adalah fungsi dari
tekanan suplai air dan jenis impeller/sudu yang dipilih.