makalah turbin air
DESCRIPTION
Turbin airTRANSCRIPT
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 1/39
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Turbin air tergolong mesin konversi energi yang mengubah energi gerak
air menjadi energi listrik, mekanis dan lain sebagainya. Energi gerak air
tergolong energi terbarukan atau renewable energy. Energi gerak air disebut
sebagai energi terbarukan dikarenakan energi ini tidak memiliki batasan
masa/waktu atau dapat dikatakan energi ini tidak memiliki batasan watu.
Energi gerak air termasuk energi yang mudah dan relatif mudah didapat.
Energi gerak air terjadi karena adanya beda ketinggian permukaan, secara
umum air bergerak dari permukaan tinggi menuju permukaan yang rendah
atau dapat dikatakan bahwa air bergerak pada tekanan yang tinggi menujutekanan rendah. Energi gerak air dapat dimanfaatkan dikarenakan dalam air
mengandung energi potensial berupa perbedaan ketinggian pada air dan energi
kinetic yang disebabkan oleh kecepatan aliran air. Pada hukum newton
dikatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dilenyapkan, energi
memiliki sifat mutlak sebagaimana dinyatakaan dalam hukum kekekalan
energi. Energi listrik tentu tidak dapat diciptakan melainkan energi listrik ada
karena adanya pengkonversian melalui energi lain. Salah satu pengkonversi
energi listrik dari tenaga mekanis adalah energi gerak air. Energi air dapat
dikonversi menjadi energi listrik karena adanya mesin pengkonversi turbin air.esin pengkonversi energi air memanfaatkan energi gerak yang dirubah
menjadi listrik atau energi yang lain.
asyarakat umum yang lekat dengan peradaban teknologi membuat
kebutuhan akan listrik menjadi kebutuhan pokok. !ntuk memenuhi kebutuhan
tersebut dibuat mesin pembangkit energi yang memanfatkan energi gerak air.
Perkembangan turbin air mulai nampak pada awal abad "#. Sejak awal abad
"# kincir air banyak dimanfaatkan sebagai penggerak penggilingan gandum,
penggergajian kayu dan mesin tekstil. emasuki abad "$ turbin air mulai
dikembangkan. Perkembangan turbin air hingga saat ini mulai memuncaksampai akhirnya ditemukan microhidro, microhidro memimiliki peluang besar
untuk dimanfaatkan oleh masyarakat umum. %liran sungai dengan sejumlah
anak sungainya dibendung dengan sebuah &am. %irnya ditampung dalam
waduk yang kemudian dialirkan melaui Pintu Pengambilan %ir '(ntake )ate*
yang selanjutnya masuk ke dalam Terowongan Tekan '+eadrace Tunnel*.
Sebelum memasuki Pipa Pesat 'Penstock*, air harus melewati Tangki Pendatar
'Surge Tank* yang berfungsi untuk mengamankan pipa pesat apabila terjadi
tekanan kejut atau tekanan mendadak yang biasa disebut sebagai pukulan air
'water hammer* saat atup !tama '(nlet -alve* ditutup seketika. Setelah
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 2/39
atup !tama dibuka, aliran air memasuki umah eong 'Spiral ase*. %liran
air yang bergerak memutar Turbin dan dari turbin, air mengalir keluar melalui
Pipa 0epas '&raft Tube* dan selanjutnya dibuang ke Saluran Pembuangan
'Tail ace*. Poros turbin yang berputar tersebut dikopel dengan poros
)enerator sehingga menghasilkan energi listrik. elalui Trafo !tama 'ain
Transformer*, energi listrik disalurkan melewati Saluran !dara Tegangan
Tinggi 'S!TT* 12 k- ke konsumen melalui )ardu (nduk.
1.2 RUMUSAN MASALAH
!ntuk mememanfaatkan energi terbarukan sebagai pengganti energi yang
tidak dapat diperbaruhi, maka diperlukan untuk mempelajari mengenai mesin
konversi energi. Salah satu mesin konversi energi berbasis renewable energiadalah turbin air. 3atasan topik tentang turbin angin terdiri dari4
". %pa yang dimaksud dengan turbin air5
6. 3agaimana perkembangan turbin air konvensional hingga modern5
1.3 TUJUAN
ateri turbin air memiliki peran penting dalam perkembangan energi
terbarukan. Turbin air dapat digunakan untuk mengkonversi energi gerak
menjadi energi yang dibutuhkan oleh masyarakat. Tujuan dari mempelajari
turbin angin adalah4
". engetahui hal khusus dan umum tentang turbin air.6. engetahui analisis dari turbin angin.
1.4 MANFAAT
anfaat yang dapat diambil dari mempelajari turbin air adalah4
". engetahui tentang perkembangan teknologi pengelolahan energi
terbarukan berupa turbin air.
BAB 2
ISI
2.1 PENGERTIAN UMUM TURBIN AIR
Turbin merupakan mesin yang berputar diakibatkan oleh energi kinetik
dan potensial dari aliran fluida. Turbin sederhana memiliki satu bagian yang
bergerak, 7asembli rotor8blade7. 9luida yang bergerak menjadikan blade pada
turbin berputar dan menghasilkan energi untuk menggerakkan rotor.
Perbedaan dasar antara turbin air awal dengan kincir air terletak pada
komponen. omponen pada turbin lebih optimal dan dapat memanfaatkan air
dengan putaran lebih cepat serta dapat memanfaatkan head yang lebih tinggi.
omponen kincir lebih sederhana dengan biaya peralatan dan perawatan yang
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 3/39
lebih murah. Turbin berfungsi untuk mengubah energi potensial dan kinetik
menjadi energi mekanik. gaya jatuh air yang mendorong baling8baling
menyebabkan turbin berputar.
omponen8komponen utama pada turbin air terdiri dari rotor dan stator.
% Rotor yaitu bagian yang berputar pada sistem yang terdiri dari4
". Sudu pengarah berfungsi untuk mengontrol kapasitas aliran masuk
turbin.
6. Poros berfungsi untuk meneruskan aliran tenaga yang berupa gerak
putar yang dihasilkan oleh sudu.
:. 3antalan berfungsi sebagai perapat8perapat komponen8komponen
dengan tujuan agar tidak mengalami kebocoran pada sistem.
;. unner berfungsi untuk merubah energi potensial fluida menjadi
energi mekani.
3 Stator yaitu bagian yang diam pada sistem yang terdiri dari4
". Pipa pengarah/no<<le berfungsi untuk meneruskan alira fluida
sehingga tekanan dan kecepatan alir fluida yang digunakan di
dalam sistem besar.
6. umah turbin berfungsi sebagai rumah kedudukan komponen
komponen dari turbin.
!ntuk merencanakan turbin diperlukan beberapa pertimbangan,
pertimbangan yang digunakan untuk menentukan jenis turbin yang sesuai
ditempatkan disuatu daerah tergantung dari ketinggian dan debit air. Secara umum
turbin air terbagi atas ; jenis turbin yaitu turbin Pelton, 9rancis, 3anki danaplan. %dapun perbandingan karakteristik jenis turbin dapat kita lihat pada
grafik net head 'm* dan flow 'm:/s* di bawah ini4
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 4/39
&apat dilihat pada grafik diatas bahwa turbin kaplan adalah turbin yang
beroperasi pada head yang rendah dengan kapasitas aliran yang tinggi atau bahkan
beroperasi pada kapasitas yang sangat rendah. +al ini karena sudu8sudu turbin
kaplan dapat diatur secara manual atau otomatis untuk merespon perubahan
kapasitas. 3erkebalikan dengan turbin kaplan, turbin pelton adalah turbin yang
beroperasi pada head tinggi dengan kapasitas yang rendah. !ntuk turbin francis
mempunyai karakteristik yang berbeda dengan yang lainnya yaitu turbin francis
dapat beroperasi pada head yang rendah atau beroperasi pada head yang tinggi.
Pemilihan turbin kebanyakan didasarkan pada head air yang didapatkan dan
kurang lebih pada rata8rata alirannya. !mumnya, turbin impuls digunakan untuk
tempat dengan head tinggi, dan turbin reaksi digunakan untuk tempat dengan head
rendah. Turbin aplan baik digunakan untuk semua jenis debit dan head,
efisiiensinya baik dalam segala kondisi aliran. %plikasi penggunaan turbin
berdasarkan tinggi head yang didapatkan adalah sebagai berikut ini 4"* Turbin aplan 4 6 = + = "22 meter
6* Turbin 9rancis 4 > = + = >22 meter
:* Turbin Pelton 4 + = :2 meter
;* Turbin 3anki 4 6 = + = 622 meter
2.2 SEJARAH TURBIN AIR
ata 7turbine7 ditemukan oleh seorang insinyur Perancis yang bernama
laude 3ourdin pada awal abad "$, yang diambil dari terjemahan bahasa 0atin
dari kata 7whirling7 'putaran* atau 7vorte?7 'pusaran air*. @An %ndrej Segnermengembangkan turbin air reaksi pada pertengahan tahun "122. turbin ini
mempunyai sumbu hori<ontal dan merupakan awal mula dari turbin air modern.
Turbin ini merupakan mesin yang simpel yang masih diproduksi saat ini untuk
pembangkit tenaga listrik skala kecil. Segner bekerja dengan Euler dalam
membuat teori matematis awal untuk desain turbin. Pada tahun "#62, @ean8-ictor
Poncelet mengembangkan turbin aliran kedalam. Pada tahun "#6B, 3enoit
9ourneyon mengembangkan turbin aliran keluar. Turbin ini sangan efisien '#2C*
yang mengalirkan air melalui saluran dengan sudu lengkung satu dimensi. Saluran
keluaran juga mempunyai lengkungan pengarah. Pada tahun "#;;, !riah %.
3oyden mengembangkan turbin aliran keluar yang meningkatkan performa dari
turbin 9ourneyon. 3entuk sudunya mirip dengan turbin 9rancis. Pada tahun "#;$,
@ames 3. 9rancis meningkatkan efisiensi turbin reaksi aliran kedalam hingga lebih
dari $2C. &ia memberikan test yang memuaskan dan mengembangkan metode
engineering untuk desain turbin air. Turbin 9rancis dinamakan sesuai dengan
namanya, yang merupakan turbin air modern pertama. Turbin ini masih digunakan
secara luas di dunia saat ini. Turbin air aliran kedalam mempunyai susunan
mekanis yang lebih baik dan semua turbin reaksi modern menggunakan desain ini.
Putaran massa air berputar hingga putaran yang semakin cepat, air berusaha
menambah kecepatan untuk membangkitkan energi. Energi tadi dibangkitkan
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 5/39
pada sudu dengan memanfaatkan berat jatuh air dan pusarannya. Tekanan air
berkurang sampai nol sampai air keluar melalui sirip turbin dan memberikan
energi. Sekitar tahun "#$2, bantalan fluida modern ditemukan, sekarang
umumnya digunakan untuk mendukung pusaran turbin air yang berat. +ingga
tahun 6226, bantalan fluida terlihat mempunyai arti selama lebih dari ":22 tahun
Sekitar tahun "$":, -ictor aplan membuat turbin aplan, sebuah tipe mesin
baling8baling. (ni merupakan evolusi dari turbin 9rancis tetapi dikembangkan
dengan kemampuan sumber air yang mempunyai head kecil.
Pada umumnya semua turbin air hingga akhir abad "$ 'termasuk kincir air*
merupakan mesin reaksiD tekanan air yang berperan pada mesin dan menghasilkan
kerja. Sebuah turbin reaksi membutuhkan air yang penuh dalam proses transfer
energi. Pada tahun "#BB, tukang pembuat gilingan di alifornia, Samuel night
menemukan sebuah mesin yang mengerjakan tuntas sebuah konsep yang berbeda
jauh. Terinspirasi dari system jet tekanan tinggi yang digunakan dalam lapangan pengeboran emas hidrolik, night mengembangkan ceruk kincir yang dapat
menangkap energi dari semburan jet, yang ditimbulkan dari energi kinetik air.
Pada sumber yang cukup tinggi 'ratusan kaki* yang dialirkan melalui sebuah pipa
saluran. Turbin ini disebut turbin impulse atau turbin tangensial. %liran air
mendorong ceruk disekeliling kincir turbin pada kecepatan maksimum dan jatuh
keluar sudu dengan tanpa kecepatan. Pada tahun "#1$, 0ester Pelton, melakukan
percobaan dengan kincir night, dikembangkanlah desain ceruk ganda yang
membuang air kesamping, menghilangkan beberapa energi yang hilang pada
kincir night yang membuang sebagian air kembali melawan kincir. Sekitar tahun"#$>, illiam &oble mengembangkan ceruk setengah silinder milik Pelton
menjadi ceruk berbentuk bulat memanjang, termasuk sebuah potongan
didalamnya yang memungkinkan semburan untuk membersihkan masukan ceruk.
Turbin ini merupakan bentuk modern dari turbin Pelton yang saat ini dapat
memberikan efisiensi hingga $6C. Pelton telah memprakarsai desain yang efektif,
kemudian &oble mengambil alih perusahaan Pelton dan tidak mengganti namanya
menjadi &oble karena nama Pelton sudah dikenal. Turgo dan turbin aliran silang
merupakan desain turbin impulse selanjutnya. Turbin air terdapat dalam suatu
pembangkit listrik berfungsi untuk mengubah energi potensial yang dimiliki air
menjadi energi kinetik. Selanjutnya energi kinetic ini akan dirubah menjadi energi
elektrik melalui generator. +al ini menyebabkan setiap pembahasan tentang turbin
hidrolik akan mengikutsertakan generator sebagai pembangkit listrik.
2.3 JENIS TURBIN AIR
Turbin air dapat digolongkan menjadi dua yaitu turbin air berdasarkan
model aliran air masuk runner dan berdasarkan bentuknya. 3erikut ini akan
diuraikan klasifikasi jnis turbin air.
2.3.1. Berdasara! Mode" A"#ra! A#r Mas$ R$!!er.
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 6/39
3erdasaran model aliran air masuk runner, maka turbin air dapat dibagi
menjadi tiga tipe yaitu 4
%. Turbin %liran Tangensial
Pada kelompok turbin ini posisi air masuk runner dengan arah tangensial atau
tegak lurus dengan poros runner mengakibatkan runner berputar,
contohnya Turbin Pelton dan Turbin Cross-Flow.
3. Turbin %liran %ksial
Pada turbin ini air masuk runner dan keluar runner sejajar dengan
poros runner , Turbin Kaplan atau Propeller adalah salah satu contoh dari tipe
turbin ini.
. Turbin %liran %ksial 8 adial
Pada turbin ini air masuk ke dalam runner secara radial dan keluar runner
secara aksial sejajar dengan poros. Turbin Francis adalah termasuk dari jenis
turbin ini.
2.3.2. Berdasara! %e!t$!&a
A. T$r%#! I'($"s
Turbin impuls adalah turbin air yang cara kerjanya merubah seluruh energi
air 'yang terdiri dari energi potensialFtekananFkecepatan* yang tersedia menjadi
energi kinetik untuk memutar turbin, sehingga menghasilkan energi kinetik.
Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pada no<le. %ir keluar no<le
yang mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu turbin. Setelah membentur
sudu arah kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan momentum'impulse*. %kibatnya roda turbin akan berputar. Turbin impuls adalah turbin
tekanan sama karena aliran air yang keluar dari no<le tekanannya adalah sama
dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi tempat dan tekanan
ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi kecepatan.
Turbin impuls merubah aliran semburan air. Semburan turbin membentuk
sudut yang membuat aliran turbin. +asil perubahan momentum 'impuls*
disebabkan tekanan pada sudu turbin. Sejak turbin berputar, gaya berputar melalui
kerja dan mengalihkan aliran air dengan mengurangi energi.Sebelum mengenai
sudu turbin, tekanan air 'energi potensial* dikonversi menjadi energi kinetik oleh
sebuah nosel dan difokuskan pada turbin. Tidak ada tekanan yang dirubah pada
sudu turbin, dan turbin tidak memerlukan rumahan untuk operasinya.
+ukum kedua Gewton menggambarkan transfer energi untuk turbin
impuls. Turbin impuls paling sering digunakan pada aplikasi turbin tekanan sangat
tinggi. ontoh turbin impuls adalah turbin Pelton, turbin ross 9low, dan turbin
Tugor.
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 7/39
3erikut adalah macam8macam turbin impuls sebagai berikut
1 T$r%#! Pe"to!
Turbin Pelton yang bekerja dengan prinsip impuls, semua energi tinggi
dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi kecepatan.
Pancaran air tersebut yang akan menjadi gaya tangensial 9 yang bekerja pada
sudu roda jalan. Turbin pelton beroperasi pada tinggi jatuh yang besar . Tinggi air
jatuh dihitung mulai dari permukaan atas sampai tengah tengah pancaran air.
3entuk sudu terbelah menjadi dua bagian yang simetris, dengan maksud adalah
agar dapat membalikan pancaran air dengan baik dan membebaslan sudu dari
gaya8gaya samping . Tidak semua sudu menerima pancaran air, hanya sebagaian H jarum katup air tekanan tinggi bagaian saja scara bergantian bergantung posisi
sudut tersebut. @umlah noselnya bergantung kepada besarnya kapasitas air, tiap
roda turbin dapat dilengkapi dengan nosel " sampai B. %dapun penampang
konstruksi sudu jalan dari pelton beserta noselnya dapat dilihat pada gambar 6".6
!kuran8ukuran utama turbin pelton adalah diameter lingkar sudu yang kena
pancaran air, disingkat diameter lingkaran pancar dan diameter pancaran air.
Pengaturan nosel akan menentukan kecepatan dari turbin. !ntuk turbin8turbin
yang bekerja pada kecepatan tinggi jumlah nosel diperbanyak hubungan antara
jumlah nosel dengan keceptan sepesifik.
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 8/39
Pengaturan nosel pada turbin poros vertikal dan hori<ontal dapat dilihat
pada gambar
2 T$r%#! )ross*F"o+
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 9/39
Turbin ross89low adalah salah satu turbin air dari jenis turbin aksi
'impulse turbine*. Prinsip kerja turbin ini mula8mula ditemukan oleh seorang
insinyur %ustralia yang bernama %.).. ichell pada tahun "$2:. emudian
turbin ini dikembangkan dan dipatenkan di @erman 3arat oleh Prof. &onat 3anki
sehingga turbin ini diberi nama Turbin 3anki kadang disebut juga Turbin ichell8
Issberger '+aimerl, 0.%., "$B2*.
Pemakaian jenis Turbin ross89low lebih menguntungkan dibanding
dengan pengunaan kincir air maupun jenis turbin mikro hidro lainnya.
Penggunaan turbin ini untuk daya yang sama dapat menghemat biaya pembuatan
penggerak mula sampai >2 C dari penggunaan kincir air dengan bahan yang
sama. Penghematan ini dapat dicapai karena ukuran Turbin ross89low lebih kecildan lebih kompak dibanding kincir air. &iameter kincir air yakni roda jalan atau
runnernya biasanya 6 meter ke atas, tetapi diameter Turbin ross89low dapat
dibuat hanya 62 cm saja sehingga bahan8bahan yang dibutuhkan jauh lebih
sedikit, itulah sebabnya bisa lebih murah. &emikian juga daya guna atau effisiensi
rata8rata turbin ini lebih tinggi dari pada daya guna kincir air. +asil pengujian
laboratorium yang dilakukan oleh pabrik turbin Issberger @erman 3arat yang
menyimpulkan bahwa daya guna kincir air dari jenis yang paling unggul
sekalipun hanya mencapai 12 C sedang effisiensi turbin ross89low mencapai #6
C ' +aimerl, 0.%., "$B2*. Tingginya effisiensi Turbin ross89low ini akibat
pemanfaatan energi air pada turbin ini dilakukan dua kali, yang pertama energi
tumbukan air pada sudu8sudu pada saat air mulai masuk, dan yang kedua adalah
daya dorong air pada sudu8sudu saat air akan meninggalkan runner. %danya kerja
air yang bertingkat ini ternyata memberikan keuntungan dalam hal effektifitasnya
yang tinggi dan kesederhanaan pada sistim pengeluaran air dari runner.
3 T$r%#! T$r,o
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 10/39
Turbin Turgo dapat beroperasi pada head :2 s/d :22 m. Seperti turbin
pelton turbin turgo merupakan turbin impuls, tetapi sudunya berbeda. Pancaran
air dari no<<le membentur sudu pada sudut 62o. ecepatan putar turbin turgo lebih
besar dari turbin Pelton. %kibatnya dimungkinkan transmisi langsung dari turbin
ke generator sehingga menaikkan efisiensi total sekaligus menurunkan biaya perawatan.
B. T$r%#! Reas#
Turbin eaksi adalah turbin yang cara kerjanya merubah seluruh energi air
yang tersedia menjadi energi kinetik. Turbin jenis ini adalah turbin yang paling
banyak digunakan. Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang
menyebabkan terjadinya penurunan tekanan air selama melalui sudu. Perbedaan
tekanan ini memberikan gaya pada sudu sehingga runner 'bagian turbin yang
berputar* dapat berputar. Turbin yang bekerja berdasarkan prinsip ini
dikelompokkan sebagai turbin reaksi. unner turbin reaksisepenuhnya tercelup
dalam air dan berada dalam rumah turbin. 3erikut ini adalah macam8macam
turbin reaksi.
1. T$r%#! Fra!-#s
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 11/39
Turbin francis mempunyai poros tegak dengan ukuran yang besar,
sedangakan dengan ukuran yang kecil dengan ukuran mendatar. Turbin francis
memakai roda propeller atau runner yang dapat berputar secara bebas.Turbin
francis adalah termasuk turbin jenis ini Jgambar 6".$K. onstruksi turbin terdiri
dari dari sudu pengarah dan sudu jalan, dan kedua sudu tersebut, semuanya
terendam di dalam aliran air. %ir pertama masuk pada terusan berbentuk rumah
keong. Perubahan energi seluruhnya terjadi pada sudu pengarah dan sudu gerak.%liran air masuk ke sudu pengarah dengan kecepatan semakin naik degan tekanan
yang semakin turun sampai roda jalan, pada roda jalan kecapatan akan naik lagi
dan tekanan turun sampai di bawah " atm. !ntuk menghindari kavitasi, tekanan
harus dinaikan sampai " atm dengan cara pemasangan pipa hisap. Pengaturan
daya yang dihasilkan yaitu dengan mengatur posisi pembukaan sudu pengarah,
sehingga kapasitas air yang masuk ke roda turbin dapat diperbesar atau diperkecil.
Turbin francis dapat dipasang dengan poros vertikal dan hori<ontal lih.gambar
6"."2.
2. T$r%#! Ka("a! ata$ Pro(e""er
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 12/39
)ambar turbin kaplan atau propeller
Turbin aplan dan propeller merupakan turbin rekasi aliran aksial. Turbin
ini tersusun dari propeller seperti pada perahu. Propeller tersebut biasanya
mempunyai tiga hingga enam sudu. Tidak berbeda dengan turbin francis, turbin
kaplan cara kerjanya menggunakan prinsip reaksi. Turbin ini mempunyai roda
jalan yang mirip dengan baling8baling pesawat terbang. 3ila baling8baling
pesawat terbang berfungsi untuk menghasilkan gaya dorong, roda jalan pada
kaplan berfungsi untuk mendapatkan gaya 9 yaitu gaya putar yang dapat
menghasilkan torsi pada poros turbin. 3erbeda dengan roda jalan pada francis,
sudu8sudu pada roda jalan kaplan dapat diputar posisinya untuk menyesuaikan
kondisi beban turbin.
Turbin kaplan banyak dipakai pada instalasi pembangkit listrk tenaga air
sungai, karena turbin ini mempunyai kelebihan dapat menyesuaikan head yang
berubah8ubah sepanjang tahun. Turbin kaplan dapat beroperasi pada kecepatan
tinggi sehingga ukuran roda turbin lebih kecil dan dapat dikopel langsung dengan
generator. Pada kondisi pada beban tidak penuh turbin kaplan mempunyai
efisiensi paling tinggi, hal ini dikarenakan sudu8sudu turbin kaplan dapat diatur
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 13/39
menyesuaikan dengan beban yang ada.Turbin kaplan adalah turbin yang
beroperasi pada head yang rendah dengan kapasitas aliran air yang tinggi atau
bahkan beroperasi pada kapasitas yang sangat renah. +al ini karena sudu8sudu
trubin kaplan dapat diatur secara manual atau otomatis untuk merespon perubahan
kapasitas 3erkebalikan denga turbin kaplan turbin pelton adalah turbin yang
beroperasi dengan head tinggi dengan kapasitas yang rendah. !ntuk turbin francis
mempunyai karakteritik yang berbeda dengan lainnya yaitu turbin francis dapat
beroperasi pada head yang rendah atau beroperasi pada head yang tinggi.
Turbin air berguna untuk merubah energi potensial menjadi energi
mekanik. Pengelompokkan turbin air terbagi menjadi dua4 '"* Turbin (mplus, '6*
Turbin eaksi.
T$r%#! #'($"s adalah turbin air yang cara kerjanya merubah seluruh
energi air 'yang terdiri dari energi potensial, tekanan dan kecepatan* yang tersediamenjadi energi kinetik untuk memutar turbin, sehingga menghasilkan energi
kinetik. Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pada no<le. %ir keluar
no<le yang mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu turbin. Setelah
membentur sudu arah kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan
momentum 'impulse*. %kibatnya roda turbin akan berputar. Turbin impuls adalah
turbin tekanan sama karena aliran airyang keluar dari no<le tekanannya adalah
sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi tempat dan tekanan
ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi kecepatan. ontoh
turbin impuls adalah turbin Pelton.T$r%#! reas# adalah turbin yang cara kerjanya merubah seluruh energi
air yang tersedia menjadi energi kinetik. Turbin jenis ini adalah turbin yang paling
banyak digunakan. Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang
menyebabkan terjadinya penurunan tekanan air selama melalui sudu. Perbedaan
tekanan ini memberikan gaya pada sudu sehingga runner 'bagian turbin yang
berputar* dapat berputar. Turbin yang bekerja berdasarkan prinsip ini
dikelompokkan sebagai turbin reaksi. unner turbin reaksi sepenuhnya tercelup
dalam air dan berada dalam rumah turbin.
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 14/39
Tabel dibawah ini merupakan pengelompokkan turbin air berdasarkan cara
kerja terhadap high head, medium head, dan low head. @enis turbin air terdiri dari
turbin pelton, turgo, crossflow, francis, aplan propeller.
a. T$r%#! Pe"to!
Turbin Pelton ditemukan pada tahun "#12an oleh 0ester %llan Pelton.
@enis Turbin ini memiliki satu atau beberapa jet penyemprot air untuk memutar
piringan.Tak seperti turbin jenis reaksi, turbin ini tidak memerlukan tabung
diffuser. etinggian air 'head* L 622 s.d 6222 meter. &ebit air L ; s.d "> m:/s.
Ke$!t$!,a! t$r%#! (e"to! '"* &aya yang dihasilkan besar '6* onstruksi yang
sederhana, ':* udah dalam perawatan dan ';* Teknologi yang sederhana mudah
diterapkan di daerah yang terisolir.
Ke$ra!,a! 4 arena aliran air berasal dari atas maka biasanya reservoir air atau
bendungan air, sehingga memerlukan investasi yang lebih banyak.
Turbin pelton digolongkan ke dalam jenis turbin impuls atau tekanan sama.
arena selama mengalir di sepanjang sudu8sudu turbin tidak terjadi penurunan
tekanan, sedangkan perubahan seluruhnya terjadi pada bagian pengarah pancaran
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 15/39
atau nosel. Energi yang masuk ke roda jalan dalam bentuk energi kinetik. Pada
waktu melewati roda turbin, energi kinetik dikonversikan menjadi kerja poros dan
sebagian kecil energi terlepas dan sebagian lagi digunakan untuk melawan
gesekan dengan permukaan sudu turbin.
%. T$r%#! t$r,o
Turbin turgo &apat beroperasi pada head :2 s/d :22 m. Seperti turbin
pelton turbin turgo merupakan turbin impulse.
-. T$r%#! -ross/"o+
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 16/39
Turbin ross 9low juga disebut Turbin 3anki8itchel atau Turbin Issbeger,
dikarenakan jenis turbin ini disebut8sebut ditemukan oleh ilmuwan %ustralia
%nthony ichell, (lmuwan %ustralia &onat 3anki, (lmuwan @erman 9rit<
Issberger. ereka masing8masing memiliki patent atas jenis turbin ini.
Tak seperti kebanyakan turbin yang beputar dikarenakan aliran air secara a?ial
maupun radial, pada turbin ross 9low air mengalir secara melintang atau
memotong blade turbin, Turbin ross 9low didesain untuk mengakomodasi debit
air yang lebih besar dan head yang lebih rendah dibanding Pelton. +eadnya
kurang dari 622 meter.
• Tinggi Terjunan 'head*4 + L >M 622 m
• &ebit4 N L 2,2:M ": mO/s
• apasitas4 G L "2M : >22 k
Turbin rossflow adalah radial, turbin bertekanan kecil dengan injeksi
tangensial dari putaran kipas dengan poros horisontal. Turbin ini digolongkan
sebagai turbin berkecepatan rendah. %liran air mengalir melalui pintu masuk pipa,
dan diatur oleh baling8baling pemacu dan masuk ke putaran kipas turbin. Setelah
air melewati putaran kipas turbin, air berada pada putaran kipas yang berlawanan,
sehingga memberikan efisiensi tambahan. %khirnya, air mengalir dari casing baik
secara bebas atau melalui tabung dibawah turbin. Pada prakteknya, aliran air pada
putaran kipas memberikan efek pembersihan sendiri. Setiap kotoran yangterdorong diantara putaran kipas akan masuk bersama air yang juga ditarik keluar
oleh gaya sentrifugal. Setelah setengah putaran dari kipas, air mengambil kotoran
yang keluar dan menyembur keluar kedalam kolam penenang. @ika aliran air
berubah H ubah, maka turbin rossflow dirancang dengan dua sel. Pembagian
standar dari sel masuk adalah "46. Sel sempit memproses aliran air kecil dan sel
lebar memproses aliran deras. edua sel bersama8sama memproses aliran penuh.
&engan pembagian ini, aliran air yang digunakan adalah "22 sampai "1C pada
efisiensi optimal. &engan demikian turbin rossflow dapat digunakan pada aliran
sungai yang sangat bervariasi, bahkan mencapai efisiensi #2C.
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 17/39
T#!,at e/#s#se!s# t$r%#!
Total efisiensi turbin crossflow mini dengan ketinggian yang kecil adalah
#;C sepanjang aliran. Efisiensi maksimum dari turbin menengah dan besar
dengan etingian yang besar, adalah #1C. &alam )ambar : diilustrasikan
elebihan dari turbin crossflow. %liran air sungai dalam kurun waktu setahun
aliran sungai menjadi sangat kecil untuk beberapa bulan. Selama bulan8bulan
tersebut, kemampuan turbin untuk menghasilkan listrik tergantung pada program
efisiensi dari turbin yang yang dipakai. &alam keadaan normal, turbin mencapai
efisiensi tinggi, namun selama arus air kecil, efisiensi agak rendah, mencapai
output tahunan yang lebih rendah ditempat8tempat dengan variabel aliran air
dimana turbin dengan efisiensi kurva yang tetap datar.
Pe,a!,a! %a"#!,*%a"#!,
&alam turbin crossflow split, air yang dibutuhkan untuk menggerakkan
turbin diarahkan oleh dua kekuatan permukaan pegangan baling8baling yangseimbang. Semburan air dipisahkan oleh baling8baling, diseimbangkan dan
dibiarkan masuk dengan lancar melewati kipas secara bebas sesuai dengan ruang
yang ada. edua pegangan baling8baling putar diatur dengan tepat didalam rumah
turbin dan dapat berfungsi sebagai alat penutup turbin jika terjadi penurunan arus
air. aka katup penutup tidak perlu digunakan sebagai penyeimbang tekanan
antara pipa dan turbin. edua pegangan baling8baling dipasang dengan pemisah
yang diperpanjang , yang dihubungkan dan dikontrol secara manual atau otomatis.
Pegangan baling8baling ditempatkan dalam rumah pelumas dan tidak memerlukan
perawatan khusus. %pabila terjadi penghentian, maka turbin mampu menutupsecara otomatis oleh gaya gravitasi karena adanya beban tambah pada ujung
pemisahnya .
R$'a0 T$r%#!
umah turbin crossflow terbuat dari struktur baja, sehingga kuat dan tahan
terhadap benturan dan beku.
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 18/39
R$!!er
unner adalah bagian paling penting dari turbin, dilengkapi dengan
lempengan yang terbuat dari profil baja dengan metode yang sudah terbukti.
edua ujungnya dipasang dan di las pada bagian dalam ujung cakram dari runner
tersebut. unner dapat mempunyai lempengan sampai :1 buah tergantung dari
ukuran turbin. 0empengan miring menciptakan sedikit kekuatan aksial, untuk itu
pelumasan tidak diperlukan karena telah diperkuat oleh bantalan aksial.
0empengan pada runner yang lebar ditunjang oleh beberapa cakram. Sebelum
instalasi akhir dari turbin, runner benar8benar diukur secara seimbang dan diuji
untuk deteksi keretakan.
Ba!ta"a!
Turbin crossflow dilengkapi dengan bantalan rol serta dengan beberapa
keunggulan seperti putaran dengan daya aus rendah dan pemeliharaan yang
sederhana. &esain dari rumah bantalan mencegah kebocoran air ke dalam bantalan
dan kontak dengan pelumas. (ni adalah kualitas terpenting dari desain paten darirumah bantalan turbin crossflow kami. Selain itu, bantalan ini juga dipergunakan
pada kipas yang berpusat pada turbin. Pada setiap penemuan solusi teknis selalu
dilengkapi elemen penyegelan yang bebas perawatan. Selain penggantian pelumas
setiap tahun, bantalan tidak memerlukan perawatan apapun. Selain itu, solusi
teknis yang digunakan memungkinkan penggantian sederhana dari kipas tanpa
mengeluarkan seluruh turbin keluar dari posisinya.
Dra/t T$%e
Pada prinsipnya, turbin crossflow adalah turbin aliran bebas. Gamun,
dalam kasus dengan etinggian 'head* dengan ukuran sedang atau rendah,
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 19/39
diperlukan &raft Tube. +al ini untuk memastikan bahwa ruang mesin bebas dari
banjir dan sekaligus ketinggian seluruh ukuran etinggian terjunan dapat
diterapkan. @ika aliran bebas turbin dengan skala luas digunakan, maka kolom air
dalam &raft tube harus dikontrol. +al ini dipastikan dengan menyeimbangkan
katup udara, yang mempengaruhi tekanan bawah dalam rumah turbin. &engan
cara tersebut, turbin dengan tinggi hisap dari " sampai :m dapat digunakan secara
optimal tanpa ada bahaya kavitasi. Selain itu, apabila etinggian dengan ukuran
yang rendah digunakan, pembuatan draft tube sebagai pipa baja pengumpul akan
mengurangi biaya konstruksi yang jauh lebih rendah. &engan demikian, biaya
dapat ditekan pada kebanyakan proyek yang bermasalah.
(eras# arater#st#
3erkat desain turbin crossflow yang unik, bahaya akan kavitasi tidak ada.
Sehingga kipas tidak perlu ditempatkan di bawah tingkat air tanah. &engan
demikian konstruksi biaya dan operasi merugikan dapat dihindari.3aja dengan struktur normal digunakan untuk hingga $2m. !ntuk etinggian
dengan ukuran $2 sampai "62m, kipas terbuat dari struktur baja. Sedangkan untuk
etinggian yang melebihi "62m, seluruh turbin harus terbuat dari baja.
ecepatan maksimum yang kontinyu dari turbin crossflow biasanya mencapai
kelipatan 6.: dari kecepatan nominal. 9akta ini memungkinkan untuk diproduksi
secara massal dengan menggunakan generator
Ke$!t$!,a! e eo!o'#a!
&engan meningkatnya minat masyarakat akan kelestarian lingkungan
dalam upaya mencari sumber daya alam yang dapat digunakan sepertimemproduksi energi listrik dari sumber energi terbarukan. Sayangnya,
penggunaan power hydro terbatas oleh faktor8faktor yang sangat signifikan
sebagai berikut ini 4 tingginya biaya instalasi, termasuk desain dan perencanaan,
dimensi, serta produk dari mesin yang dibutuhkan.
Ileh karena itu, insinyur serta konsultan dan desainer turbin telah
mencoba untuk mengurangi total biaya dari turbin air yang standar. Pendekatan
seperti ini hanya layak untuk turbin besar. Gamun di sisi lain, hal ini mungkin
dapat menyebabkan masalah dengan dimensi untuk turbin kecil, bila head
'etinggian * yang diproyeksikan dan variasi aliran air sepanjang tahun
diperhitungkan.
Turbin crossflow kami terbuat dari komponen standar yang dikonfigurasikan
sesuai dengan kebutuhan pelanggan H yaitu diperhitungkan secara menyeluruh
potensi dari air dan etinggian 'head* dilokasi ditempat tertentu. Seperti sistem
modular yang menyediakan dan merancang semua fungsi dengan harga yang baik
pada waktu yang bersamaan.
Turbin crossflow memiliki purna jual yang panjang dan bebas perawatan.
Selama pengoperasian, tidak diperlukan suku cadang yang mahal atau kompleks,
maupun dapat di perbaiki langsung dilapangan. euntungan tertentu turbin
crossflow adalah dapat digunakan dalam sistem air bersih gravitasi, bahkan di
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 20/39
saluran yang sangat panjang, ataupun tidak menyebabkan dampak yang tidak
diinginkan secara hidrolik dan dengan demikian tidak mempengaruhi kualitas air
minum selama pengoperasian. +al ini telah berhasil diuji beberapa kali oleh
perusahaan kami di banyak negara di seluruh dunia.
Turbin ross89low adalah salah satu turbin air dari jeis turbin aksi 'impulse
turbine*. Pemakaian jenis Turbin ross89low lebih menguntungkan dibanding
dengan pengunaan kincir air maupun jenis turbin mikro hidro lainnya.
Penggunaan turbin ini untuk daya yang sama dapat menghemat biaya pembuatan
penggerak mula sampai >2 C dari penggunaan kincir air dengan bahan yang
sama. Penghematan ini dapat dicapai karena ukuran Turbin ross89low lebih kecil
dan lebih kompak dibanding kincir air.
d. T$r%#! /ra!-#s
Turbin 9%G(S memiliki runner dengan baling8baling tetap, biasanya
jumlahnya $ atau lebih. %ir dimasukkan tepat diatas runner dan mengelilinginyadan jatuh melalui runner dan memutarnya. Selain unner komponen lainnya
adalah scroll case, wicket gate dan draft tube.
Turbin 9rancis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang diantara
sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian
keluar. Turbin 9rancis menggunakan sudu pengarah. Sudu pengarah
mengarahkan air masuk secara tangensial.
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 21/39
Turbin francis bekerja dengan memakai proses tekanan lebih. Pada waktu air
masuk ke roda jalan, sebagian dari enrgi tinggi jatuh telah bekerja di dalam sudu
pengarah diubah sebagai kecepatan air masuk. Sisa energi tinggi jatuh
dimanfaatkan dalam sudu jalan, dengan adanya pipa isap memungkinkan energi
tinggi jatuh bekerja di sudu jalan dengan semaksimum mungkin. Turbin yang
dikelilingi dengan sudu pengarah semuanya terbenam dalam air. %ir 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. &aya yang dihasilkan turbin diatur dengan cara mengubah posisi
pembukaan sudu pengarah. Pembukaan sudu pengarah dapat dilakuakan dengan
tangan atau dengan pengatur dari oli tekan'gobernor tekanan oli*, dengan
demikian kapasitas air yang masuk ke dalam roda turbin bisa diperbesar atau
diperkecil. Pada sisi sebelah luar roda jalan terdapat tekanan kerendahan 'kurang
dari " atmosfir* dan kecepatan aliran yang tinggi. &i dalam pipa isap kecepatanalirannya akan berkurang dan tekanannya akan kembali naik sehingga air bisa
dialirkan keluar lewat saluran air di bawah dengan tekanan seperti keadaan
sekitarnya.
e. T$r%#! a("a! (ro(e""er
Turbin propeller pada umumnya memiliki runner dengan : sampai dengan B blade dimana air mengenai semua blade secara konstan. Pitch dari blade dapat fi?
atau diadjust. %da beberapa macam turbin propeller yaitu 4 turbin bulb, turbin
Straflo, turbin tube dan turbin %P0%G
f. Turibin inetik
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 22/39
Turbin (GET( juga disebut turbin aliran bebas, menghasilkan listrik
dari energi kinetik di dalam air yang mengalir, alih8alih dari energi potensial dari
ketinggian. Sistem dapat beroperasi di sungai, saluran buatan manusia, air pasang
surut, atau arus laut. Sistem inetic memanfaatkan jalur alami aliran air. Turbin
ini tidak memerlukan pengalihan air melalui saluran buatan manusia, dasar
sungai, atau pipa, meskipun mungkin memiliki aplikasi dalam saluran tersebut.
Sistem inetic tidak memerlukan pekerjaan sipil yang besarD Gamun dapat
menggunakan struktur yang ada seperti jembatan, tailraces dan saluran.
6.; riteria Pemilihan Turbin
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 23/39
%da beberapa faktor yang mendasari perencanaan dan pemilihan suatu turbin air.
9aktor8faktor tersebut yang terutama antara lain adalah4
". &ebit aliran air
6. +ead atau tinggi air jatuh
:. ecepatan spesifik
;. Putaran turbin
>. 3iaya pembangunan instalasi
&ari sekian banyak faktor tersebut di atas, yang paling menentukan adalah
debit dan head aliran air. !kuran atau dimensi turbin air sangat tergantung kepada
debit dan head air ini. &ebit air yang besar pada head tertentu akan memerlukan
turbin air ukuran besar, dimensi turbin air cenderung lebih kecil. &engan
demikian debit dan head air ini secara tidak langsung akan menentukan biaya
pembuatan turbin air berikut pembangkitnya. Pemilihan turbin kebanyakan
didasarkan pada head air yang didapatkan dan kurang lebih pada rata8rataalirannya. !mumnya, turbin impuls digunakan untuk tempat dengan head tinggi,
dan turbin reaksi digunakan untuk tempat dengan head rendah. Turbin aplan
baik digunakan untuk semua jenis debit dan head, efisiensinya baik dalam segala
kondisi aliran.
Turbin kecil 'umumnya dibawah "2 * mempunyai poros horisontal, dan
kadang dipakai juga pada kapasitas turbin mencapai "22 . Poros Pelton bisa
vertikal maupun horisontal karena ukuran turbin lebih kecil dari head yang di
dapat atau tersedia. 3eberapa turbin impuls menggunakan beberapa semburan air
tiap semburan untuk meningkatkan kecepatan spesifik dan keseimbangan gaya.
&ari diagram diatas dapat dinyatakan sebagai berikut. Turbin kaplan
adalah turbin yang beroperasi pada head yang rendah dengan kapasitas aliran yang
tinggi atau bahkan beroperasi pada kapasitas yang sangat rendah. +al ini karena
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 24/39
sudu H sudu turbin kaplan dapat diatur secara manual atau otomatis untuk
merspon perubahan kapasitas. 3erkebalikan dengan turbin kaplan, turbin pelton
adalah turbin yang beroperasi pada head tinggi dengan kapasitas yang rendah.
!ntuk turbin francis mempunyai karakteristik yang berbeda dengan yang lainnya
yaitu turbin francis dapat beroperasi pada head yang rendah atau beroperasi pada
head yang tinggi.
Pemilihan turbin kebanyakan didasarkan pada head air yang didapatkan
dan kurang lebih pada rata8rata alirannya. !mumnya, turbin impuls digunakan
untuk tempat dengan head tinggi, dan turbin reaksi digunakan untuk tempat
dengan head rendah. Turbin aplan baik digunakan untuk semua jenis debit dan
head, efisiiensinya baik dalam segala kondisi aliran.
!niversitas Sumatera !tara
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 25/39
%plikasi penggunaan turbin berdasarkan tinggi head yang didapatkan adalah
sebagai berikut ini 4
"* Turbin aplan 4 6 = + = "22 meter
6* Turbin 9rancis 4 > = + = >22 meter
:* Turbin Pelton 4 + = :2 meter
;* Turbin 3anki 4 6 = + = 622 meter
6.> Gea"a*,ea"a (ada Pada T$r%#!
A. Ka#tas#
Salah satu masalah yang sering timbul dalam perawatan turbin yaitu
kavitasi. avitasi merupakan peristiwa terjadinya gelembung8gelembung uap
yang kecil 'minute microscopic bubbles* di dalam cairan 'air* yang mengalir,
dimana tekanan yang trjadi ditempat tersebut sama atau lebih rendah dari tekanan
uap jenuhnya.Pada saat gelembung8gelembung tersebut sampai pada daerah yang
tekanannya lebih tinggi maka gelembung tersebut akan pecah dan mengakibatkan
lubang8lubang kikisan pada permukaan dinding saluran hisap bagian atas 'draft
tube*, sudu8sudu, dan rumah turbin. Selain itu juga akan menimbulkan getaran
dan bunyi yang berisik. avitasi yang sangat besar akan menurunkan daya dan
efisiensi turbin.
avitasi dapat diantisipasi atau dikurangi dengan cara antara lain 4
". emasang turbin pada tempat yang cocok, yaitu dengan memperkecil
tinggi hisap agar tekanan air lebih rendah dari tekanan uap jenuhnya.6. emperbaiki konstruksi dan diusahakan agar tidak terdapat belokan8
belokan yang tajam.
:. enggunakan material yang mampu menahan erosi akibat pengikisan yang
ditimbulkan oleh pecahnya gelembung8gelembung uap yang dibawa oleh air,
dan material yang tahan terhadap korosi.
B. Ke-e(ata! L#ar Run Away Speed 5
ecepatan liar yaitu suatu kecepatan yang terjadi akibat pada waktu turbin
bekerja dimana tiba8tiba bebannya dihentikan dengan tiba8tiba. &alam hal tersebut
timbul gejala bahwa roda turbin akan berputar dengan sangat cepat.
ekuatan turbin harus diperhitungkan terhadap kecepatan liarnyauntuk mencegah
terjadinya kerusakan turbin atau generatornya. ecepatan liar dapat diantisipasi
atau dikurangi dengan cara, yaitu4 pada bagian poros turbin dibuat suatu pengatur
kecepatan 'governor* yang dapat meredam putaran liar.
). 6ater Ha''er
Suatu peristiwa di mana timbulnya gelombang bertekanan akibat dari fluida yang
mengalir tiba8tiba berhenti atau arah alirannya berubah 'perubahan
momentum*. ater hammer juga terjadi akibat katup pada air keluar turbin di
tutup secara tiba8tiba sehingga tekanan di dalam turbin meningkat. Selain tekanan
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 26/39
tinggi juga terjadi gelombang kejut sehingga menimbulkan suara keras seperti
suara menempa / pukulan. (ni dapat menyebabkan kerusakan pada turbin.
ater hammer dapat diantisipasi atau dikurangi dengan cara, yaitu4 dengan
membuat surge tank pada bagian atas dekat sumber air. Surge tank ini akan
menampung air yang membalik pada saat katup ditutup, sehingga water
hammer dapat dihindari.
2.7. Per0#t$!,a! Da&a da! e!er,# &a!, d#%a!,#ta! t$r%#!
T$r%#! A#r
&aya yang dihasilkan turbin air bergantung pada kapasitas air 'm:/detik*,
kerapatan air atau ho, head atau tinggi jatuh air efektif dalam satuan meter.
&engan rumus sebagai berikut 4
P=Q.ρ . g . h . η
&iamana
ρ . g=massa
ρ L kerapatan air 'g/m:*
N L kapasitas air 'm:/detik*
) L gaya gravitasi, $,#" 'm/detik 6*
+ L tinggi jatuh efektif 'm*
η=¿ efisiensi total
sedangkan energi yang dibangkitkan turbin air adalahE L P . t . efisiensi generator . efisiensi transmisi.
&imana
P L daya turbin air 'att*
T L waktu
Secara sederhana dapat dinyatakan bahwa semakin tinggi jatuh air dengan
kapasitas aliran akan mempunyai energi potensial yang ebih besar dibandingkan
dengan tinggi jatuh air yang lebih rendah. 0ogika tersebut juga berlaku
sebaliknya, yaitu untuk tinggi jatuh air yang sama, tetapi energi potensial yang
dimiliki akan lebih besar apabila kapasitas aliran air juga besar.Putaran spesifik
Putaran spesifik yaitu putaran turbin dimana dibangkitkan daya sebesar satu
satuan daya per tinggi jatuh 'head* satu satuan tinggi jatuh 'head efektif*.
ecepatan spesifik tubin diberikan oleh perusahaan 'dengan penilaian yang
lainnya* dan dan selalu dapat diartikan sebagai titik efisiensi maksimum.
Perhitungan tepat ini menghasilkan performa turbin dalam jangkauan head dan
debit tertentu. &engan rumus sebagai berikut.
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 27/39
Ns= n ( p)0,5
( H efektif )5
4
&iamana Gs adalah putaran spesifik
G L putaran turbin
P L daya turbin
+ efektif L +gross 8 +losses
%dapun performa dan karakteristiknya dapat dilihat pada tabel berikut
Je!#s t$r%#! Ke-e(ata! s(es#/#
!s da"a' r('
E/#s#e!s# da"a' 8 T#!,,# a#r at$0
H5
Pelton 68; #> H $2 B222 H 6222
9rancis ; H 1
:2 8 #6
#6 H $2
$2 H #6
$2 H $;
$; H $:
6222 H ;22
>22
>22 H ">
Propeler "22 H ";2
";2 H 6>2
$;
$; H #>
"22 H ">
"> H "2
6.; PEGE%P%G T!3(G %( P%&% P0T% &%G (I+(&I
Pembangkit 0istrik Tenaga %itPembangkit listrik tenaga air adalah salah satu sumber energi listrik yang
memanfaatkan air sebagai sumber listrik. Pembangkit ini merupakan salah satu
sumber energi listrik utama yang ada di (ndonesia. eberadaannya diharapkan
mampu memenuhi pasokan listrik bagi masyarakat (ndonesia, selain yang berasal
dari bahan bakar batu bara. Pembangkit listrik tenaga air di (ndonesia banyak
dikembangkan. +al ini karena persediaan air di (ndonesia cukup melimpah.
eberadaan beberapa waduk besar di (ndonesia, selain digunakan untuk
penampungan air juga dimanfaatkan untuk menjadi energi penghasil listrik.
Pilihan mengembangkan pembangkit listrik tenaga air ini salah satunya
disebabkan potensi air yang ada di (ndonesia. @umlah air yang melimpah,
dikembangkan untuk menciptakan energi yang diubah menjadi sebuah arus listrik.
+al ini ditujukan untuk menciptakan biaya produksi yang murah pada listrik di
(ndonesia. Pembangkit listrik tenaga air termasuk salah satu sumber pembangkit
listrik tertua yang pernah ditemukan. Selain pembangkit ini, masih ada pula
beberapa jenis pembangkit listrik yang ada di dunia. Seperti pembangkit listrik
tenaga surya, pembangkit listrik tenaga diesel, dan juga pembangkit listrik tenaga
nuklir. Pembangkit tinggi tenaga air 'P0T%* bekerja dengan cara merubah energi
potensial 'dari dam atau air terjun* menjadi energi mekanik 'dengan bantuan
turbin air* dan dari energy mekanik menjadi energi listrik 'dengan bantuan
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 28/39
generator*. apasitas P0T% diseluruh dunia ada sekitar B1>.222 ,setara
dengan :,B milyar barrel minyak atau samadengan 6; C kebutuhan listrik dunia
yang digunakan oleh lebih " milyar orang. P0T% termasuk jenis pembangkitan
hidro. arena pembangkitan ini menggunakan air untuk kerjanya. Saat ini
pengetahuan tentang P0T% perlu untuk diketahui oleh para mahasiswa sebagai
modal awal untuk kedepannya.
P0T% mulai dikembangkan di (ndonesia secara bertahap pada tahun "$22. asa
itu merupakan era dimana penggunaan bahan bakar minyak merupakan sumber
energi utama di dunia. Pengembangan P0T% tidak terlalu diprioritaskan oleh
karena itu progresnya berjalan lambat. Sedangkan sekarang, pengembangan P0T%
mulai di tinjau ulang karena penggunaan bahan bakar minyak mengahasilkan
banyak polusi lingkungan dan persediaan bahan bakar minyak mulai menipis.
3eberapa alasan tambahan bahwa P0T% lebih menguntungkan dibandingkan tipe
generator lain adalah 4". Persediaan air cenderung tidak habis dan dapat diperbaharui.
6. amah 0ingkungan.
:. Tidak memerlukan bahan bakar.
;. Periode mulainya terjadi secara terus menerus.
>. Pengoperasiannya sederhana dan biaya perawatannya murah.
B. +ampir tidak ada resiko meledak.
Tenaga air merupakan sumber daya terpenting. Tenaga air memiliki beberapa
keuntungan yang tidak dapat dipisahkan. 3ahan bakar untuk P0T! adakah
batubara. 3erdasarkan pengertian yang sama, kita dapat mengatakan bahwa bahan bakr untuk P0T% adalah air. Gyatanya suatu jurnal teknis mengenai tenag air
menamakannya sebagi batubara putih. Tetapi keunggulan untuk bahan bakar
P0T% ini sama sekali tidak akan habis terpakai ataupun berubah menjadi yang
lain.
P0T% tidak menghadapi masalah pembuangan limbah. P0T% meruapkan suatu
sumber energy yang abadi. %ir melintas melalaui turbin tanpa kehilangan
kemampuan pelayanan untuk wilayah di hilirnya. 3iaya pengoperasian dan
pemeliharaan P0T% sangat rendah.
Pada P0T%, transportasi batubara putih berlangsung secara alamiah. Turbin8turbin
pada P0T% bisa dioperasikan setiap saat dan cukup sederhana untuk dimengerti.
Peralatan P0T% yang mutakhir, umumnya memiliki peluang yang besar untuk bisa
dioperasikan selama >2 tahun. P0T% bisa diamnfaatkan untuk cadangan yang bisa
diandalakn pada sistem kelistrikan terpadu.
". Pengertian P0T%
Pengertian pembangkit listrik tenaga air 'P0T%* bekerja dengan cara merubah
energi potensial 'dari dam atau air terjun* menjadi energi mekanik 'dengan
bantuan turbinair* dan dari energi mekanik menjadi energi listrik 'dengan bantuan
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 29/39
generator* Pembangkit listrik tenaga air konvensional bekerja dengan cara
mengalirkan air dari dam ke turbin setelah itu air dibuang. Pada saat beban puncak
air dalam lower reservoir akan di pompa ke upper reservoir sehingga cadangan air
pada waduk utama tetap stabil.
Pembangkit listrik tenaga air 'P0T%* bekerja dengan cara merubah energi
potensial 'dari dam atau air terjun* menjadi energi mekanik 'dengan bantuan
turbin air* dan dari energi mekanik menjadi energi listrik 'dengan bantuan
generator*.
P0T% dapat beroperasi sesuai dengan perancangan sebelumnya, bila mempunyai
&aerah %liran Sungai '&%S* yang potensial sebagai sumber air untuk
memenuhkebutuhan dalam pengoperasian P0T% tersebut. Pada operasi P0T%
tersebut, perhitungan keadaan air yang masuk pada waduk / dam tempat
penampungan air, beserta besar air yang tersedia dalam waduk / dam dan
perhitungan besar air yang akan dialirkan melalui pintu saluran air untukmenggerakkan turbin sebagai penggerak sumber listrik tersebut, merupakan suatu
keharusan untuk dimiliki, dengan demikian kontrol terhadap air yang masuk
maupun yang didistribusikan ke pintu saluran air untuk menggerakkan turbin
harus dilakukan dengan baik, sehingga dalam operasi P0T% tersebut, dapat
dijadikan sebagai dasar tindakan pengaturan efisiensi penggunaan air maupun
pengamanan seluruh sistem, sehingga P0T% tersebut, dapat beroperasi sepanjang
tahun, walaupun pada musim kemarau panjang.
apasitas P0T% diseluruh dunia ada sekitar B1>.222 ,setara dengan :,B
milyar barrel minyak atau sama dengan 6; C kebutuhan listrik dunia yangdigunakan oleh lebih " milyar orang.
&alam penentuan pemanfaatan suatu potensi sumber tenaga air bagi
pembangkitan tanaga listrik ditentukan oleh tiga faktor yaitu4
a. @umlah air yang tersedia, yang merupakan fungsi dari jatuh hujan dan atau
salju.
b. Tinggi terjun yang dapat dimanfaatkan, hal mana tergantung dari topografi
daerah tersebut.
c. @arak lokasi yang dapat dimanfaatkan terhadap adanya pusat8pusat beban atau
jaringan transmisi.
6. Prinsip P0T% dan konversi energi
Pada prinsipnya P0T% mengolah energi potensial air diubah menjadi energi
kinetis dengan adanya head, lalu energi kinetis ini berubah menjadi energi
mekanis dengan adanya aliran air yang menggerakkan turbin, lalu energi mekanis
ini berubah menjadi energi listrik melalui perputaran rotor pada generator. @umlah
energi listrik yang bisa dibangkitkan dengan sumber daya air tergantung pada dua
hal, yaitu jarak tinggi air 'head* dan berapa besar jumlah air yang mengalir
'debit*.
!ntuk bisa menghasilkan energi listrik dari air, harus melalui beberapa tahapan
perubahan energi, yaitu4
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 30/39
a. Energi Potensial
Energi potensial yaitu energi yang terjadi akibat adanya beda potensial, yaitu
akibat adanya perbedaan ketinggian. 3esarnya energi potensial yaitu4
Ep L m . g . h
&imana4
Ep 4 Energi Potensial
m 4 massa 'kg*
g 4 gravitasi '$.# kg/m6*
h 4 head 'm*
b. Energi inetis
Energi kinetis yaitu energi yang dihasilkan akibat adanya aliran air sehingga
timbul air dengan kecepatan tertentu, yang dirumuskan.
Ek L 2,> m . v . v
&imana4Ek 4 Energi kinetis
m 4 massa 'kg*
v 4 kecepatan 'm/s*
c. Energi ekanis
Energi mekanis yaitu energi yang timbul akibat adanya pergerakan turbin.
3esarnya energi mekanis tergantung dari besarnya energi potensial dan energi
kinetis. 3esarnya energi mekanis.
dirumuskan4 Em L T . . t
&imana4Em 4 Energi mekanis
T 4 torsi
4 sudut putar
t 4 waktu 's*
d. Energi 0istrik
etika turbin berputar maka rotor juga berputar sehingga menghasilkan energi
listrik sesuai persamaan4
El L - . ( . t
&imana4
El 4 Energi 0istrik
- 4 tegangan '-olt*
( 4 %rus '%mpere*
t 4 waktu 's*
:. omponen &asar P0T%
omponen H komponen dasar P0T% berupa dam, turbin, generator dan transmisi.
&am berfungsi untuk menampung air dalam jumlah besar karena turbin
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 31/39
memerlukan pasokan air yang cukup dan stabil. Selain itu dam juga berfungsi
untuk pengendalian banjir.
a. Turbin
Turbin berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. %ir
akan memukul sudu H sudu dari turbin sehingga turbin berputar. Perputaran turbin
ini di hubungkan ke generator.
Turbin merupakan peralatan yang tersusun dan terdiri dari beberapa peralatan
suplai air masuk turbin, diantaranya sudu 'runner*, pipa pesat 'penstock*, rumah
turbin 'spiral chasing*, katup utama 'inlet valve*, pipa lepas 'draft tube*, alat
pengaman, poros, bantalan 'bearing*, dan distributor listrik. enurut momentum
air turbin dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin reaksi dan turbin impuls.
Turbin reaksi bekerja karena adanya tekanan air, sedangkan turbin impuls bekerja
karena kecepatan air yang menghantam sudu.
Prinsip erja Turbin eaksi yaitu Sudu8sudu 'runner* pada turbin francis dan propeller berfungsi sebagai sudu8sudu jalan, posisi sudunya tetap 'tidak bisa
digerakkan*. Sedangkan sudu8sudu pada turbin kaplan berfungsi sebagai sudu8
sudu jalan, posisi sudunya bisa digerakkan 'pada sumbunya* yang diatur oleh
servomotor dengan cara manual atau otomatis sesuai dengan pembukaan sudu
atur. Proses penurunan tekanan air terjadi baik pada sudu8sudu atur maupun pada
sudu8sudu jalan 'runner blade*. Prinsip Terja Turbin Pelton berbeda dengan turbin
rekasi Sudu8sudu yang berbentuk mangkok berfungsi sebagai sudu8sudu jalan,
posisinya tetap 'tidak bisa digerakkan*.
&alam hal ini proses penurunan tekanan air terutama terjadi didalam sudu8suduaturnya saja 'nosel* dan sedikit sekali 'dapat diabaikan* terjadi pada sudu8sudu
jalan 'mangkok8mangkok runner*.%ir yang digunakan untuk membangkitkan
listrik bisa berasal dari bendungan yang dibangun diatas gunung yang tinggi, atau
dari aliran sungai bawah tanah. arena sumber air yang bervariasi, maka turbin
air didesain sesuai dengan karakteristik dan jumlah aliran airnya. 3erikut ini
merupakan berbagai jenis turbin yang biasa digunakan untuk P0T%.
b. )enerator
)enerator dihubungkan ke turbin dengan bantuan poros dan gearbo?.
emanfaatkan perputaran turbin untuk memutar kumparan magnet didalam
generator sehingga terjadi pergerakan elektron yang membangkitkan arus %.
)enerator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber
energi mekanis. )enerator terdiri dari dua bagian utama, yaitu rotor dan stator.
otor terdiri dari "# buah besi yang dililit oleh kawat dan dipasang secara
melingkar sehingga membentuk $ pasang kutub utara dan selatan. @ika kutub ini
dialiri arus eksitasi dari %utomatic -oltage egulator '%-*, maka akan timbul
magnet. otor terletak satu poros dengan turbin, sehingga jika turbin berputar
maka rotor juga ikut berputar. agnet yang berputar memproduksi tegangan di
kawat setiap kali sebuah kutub melewati QcoilR yang terletak di stator. 0alu
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 32/39
tegangan inilah yang kemudian menjadi listrik. %gar generator bisa menghasilkan
listrik, ada tiga hal yang harus diperhatikan, yaitu4
i. Putaran
Putaran rotor dipengaruhi oleh frekuensi dan jumlah pasang kutub pada rotor,
sesuai dengan persamaan4
L B2 . f / P
dimana4
4 putaran
f 4 frekuensi
P 4 jumlah pasang kutub
@umlah kutub pada rotor di P0T% Saguling sebanyak $ pasang, dengan frekuensi
system sebesar >2 +ert<, maka didapat nilai putaran rotor sebesar ::: rpm.
ii. umparan
3anyak dan besarnya jumlah kumparan pada stator mempengaruhi besarnya dayalistrik yang bisa dihasilkan oleh pembangkit
iii. agnet
agnet yang ada pada generator bukan magnet permanen, melainkan dihasilkan
dari besi yang dililit kawat. @ika lilitan tersebut dialiri arus eksitasi dari %- maka
akan timbul magnet dari rotor.
Sehingga didapat persamaan4
E L 3 . - . 0
&imana4
E 4 )aya elektromagnet3 4 uat medan magnet
- 4 ecepatan putar
0 4 Panjang penghantar
&ari ketiga hal tersebut, yang bernilai tetap adalah putaran rotor dan kumparan,
sehingga agar beban yang dihasilkan sesuai, maka yang bisa diatur adalah sifat
kemagnetannya, yaitu dengan mengatur jumlah arus yang masuk. akin besar
arus yang masuk, makin besar pula nilai kemagnetannya, sedangkan makin kecil
arus yang masuk, makin kecil pula nilai kemagnetannya.
enurut jenis penempatan thrust bearingnya, generator dibedakan menjadi empat,
yaitu4
@enis biasa thrust bearing diletakkan diatas generator dengan dua guide
bearing.
@enis Payung '!mbrella )enerator* thrust bearing dan satu guide bearing
diletakkan dibawah rotor.
@enis setengah payung 'Semi !mbrella )enerator* kombinasi guide dan
thrust bearing diletakkan dibawah rotor dan second guide bearing diletakkan
diatas rotor.
@enis Penunjang 3awah thrust bearing diletakkan dibawah coupling.
)enerator yang digunakan di Saguling adalah jenis Setengah Payung.
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 33/39
c. Travo
Travo digunakan untuk menaikan tegangan arus bolak balik '%* agar listrik tidak
banyak terbuang saat dialirkan melalui transmisi. Travo yang digunakan adalah
travo step up. Transmisi berguna untuk mengalirkan listrik dari P0T% ke rumah H
rumah atau industri. Sebelum listrik kita pakai tegangannya di turunkan lagi
dengan travo step down. Pembangkit listrik tenaga air konvensional bekerja
dengan cara mengalirkan air dari dam ke turbin setelah itu air dibuang. Saat ini
ada teknologi baru yang dikenal dengan pumped8storage plant.
d. 3endungan
3endungan atau dam adalah konstruksi yang dibangun untuk menahan laju air
menjadi waduk, danau, atau tempat rekreasi. 3endungan juga digunakan untuk
mengalirkan air ke sebuah Pusat 0istrik Tenaga %ir. ebanyakan dam jugamemiliki bagian yang disebut pintu air untuk membuang air yang tidak diinginkan
secara bertahap atau berkelanjutan. @enis bendungan antara lain4
i. 3endungan 3eton
3endungan )ravitasi
3endungan 3usur
3endungan ongga
ii. 3endungan !rugan
3endungan !rugan 3atu
3endungan Tanahiii. 3endungan erangka 3aja
iv. 3endungan ayu
;. @enis P0T%
a. P0T% jenis terusan air 'water way*
%dalah pusat listrik yang mempunyai tempat ambil air 'intake* di hulu sungai dan
mengalirkan air ke hilir melalui terusan air dengan kemiringan 'gradient* yang
agak kecil.Tenaga listrik dibangkitkan dengan cara memanfaatkan tinggi terjun
dan kemiringan sungai.
b. P0T% jenis &% /bendungan
%dalah pembangkit listrik dengan bendungan yang melintang disungai,
pembuatan bendungan ini dimaksudkan untuk menaikkan permukaan air dibagian
hulu sungai guna membangkitkan energi potensial yang lebih besar sebagai
pembangkit listrik.
c. P0T% jenis terusan dan &% 'campuran*
%dalah pusat listrik yang menggunakan gabungan dari dua jenis sebelumnya, jadi
energi potensial yang diperoleh dari bendungan dan terusan.
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 34/39
>. aduk
aduk adalah kolam besar tempat menyimpan air sediaan untuk berbagai
kebutuhan. aduk dapat terjadi secara alami maupun dibuat manusia.Sesuai
dengan kondisi alam, pengembangan P0T% dapat dibagi atas 6 jenis yaitu 4 tipe
waduk dan tipe aliran langsung. Tipe waduk dapat berupa bendungan'reservoir*
dan keluaran danau 'lake outlet*, sedangkan tipe aliran langsung dapat berupa
aliran langsung sungai 'run8off river* dan aliran langsung dengan bendungan
pendek 'run8off river with low head dam*. ontohnya adalah bendungan
Scrivener, anberra %ustralia, dibangun untuk mengatasi banjir >2228tahunan.
aduk buatan dibangun dengan cara membuat bendungan yang lalu dialiri air
sampai waduk tersebut penuh, dan dapat diklasifikasikan menurut struktur, tujuan
atau ketinggian.
a. 3erdasarkan struktur dan bahan yang digunakan, bendungan dapat
diklasifikasikan sebagai4 &am kayu, 7embankment dam7 atau 7masonry dam7. b. 3erdasarkan tujuan dibuatnya, yaitu4 untuk menyediakan air untuk irigasi
atau penyediaan air di perkotaan meningkatkan navigasi, menghasilkan tenaga
hidroelektrik, menciptakan tempat rekreasi atau habitat untuk ikan dan hewan
lainnya. Pencegahan banjir dan menahan pembuangan dari tempat industri seperti
pertambangan atau pabrik.
c. 3erdasarkan ketinggian, yaitu4 dam besar lebih tinggi dari "> meter dan
dam utama lebih dari ">2 m.8dam rendah kurang dari :2 m, dam ketinggian8
medium antara :2 8"22 m, dan dam tinggi lebih dari "22 m.3eberapa bendungan
lainnya yaitu bendungan Sadel sebenarnya adalah sebuah dike,yaitu tembok yangdibangun sepanjang sisi danau untuk melindungi tanah disekelilingnya dari banjir.
(ni mirip dengan tanggul, yaitu tembok yang dibuatsepanjang sisi sungai atau air
terjun untuk melindungi tanah di sekitarnya darikebanjiran. Sebuah bendungan
Pengukur overflow dam didisain untuk dilewati air. eir adalah sebuah tipe
bendungan pengukur kecil yang digunakan untuk mengukur input air. 3endungan
Pengecek check dam adalah bendungan kecil yang didisain untuk mengurangi dan
mengontrol arus soil erosion. Pumped8storage plant memiliki dua penampungan
yaitu4
i. aduk !tama 'upper reservoir* seperti dam
pada P0T% konvensional. %ir dialirkan langsung ke turbin untuk menghasilkan
listrik.
ii. aduk cadangan 'lower reservoir*. %ir yang
keluar dari turbin ditampung di lower reservoir sebelum dibuang disungai.
B. Parameter yang mempengaruhi pengoperasian P0T%
a. eberadaan %ir
!ntuk dapat mengoptimalkan pengoperasian P0T%, baik dalam keadaan musim
penghujan. aupun musim kemaraupanjang, diperlukan perhitungan besar
volume air yang tersedia dalam waduk / dam, guna perhitungan berapa besar
debit air yang harus dialirkan melalui pintu air yang dialirkan ke turbin. 3ila
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 35/39
terjadi banjir, berapa besar volume air yang harus dibuang keluar dari waduk /
dam melalui pintu pembungan air, sehingga tetap terjadi keseimbangan air dalam
waduk / dam, dengan demikian dapat dihindari kerusakan bangunan waduk / dam
maupun perangkat keras pendukung lainnya. !ntuk kebutuhan perhitungan
keadaan air baik yang akan masuk maupun yang berada dalam waduk / dam,
dilakukan pengukuran terhadap parameter yang mempengaruhi keadaan air yang
akan masuk maupun yang ada dalam waduk/dam. Pengukuran tersebut dilakukan
pada berbagai stasiun ukur yang tersebar pada &%S dalam waduk / dam tersebut.
b. onstruksi Saluran %ir ke Turbin
ecepatan gerakan turbin, dipengaruhi oleh besar tekanan aliran air yang dialirkan
ke turbin. 3esar tekanan aliran air yang dialirkan tersebut, dipengaruhi debit air
yang dialirkan beserta konstruksi dan penempatan saluran air yang mengalirkan
air tersebut. Semakin lebar diameter dan semakin tinggi pintu saluran air dibuka,
semakin besar debit air yang dialirkan, semakin tinggi tekanan air yang terjadimasuk ke turbin. Selain hal tersebut diatas, rancangan dan peletakan saluran air
tersebut, juga mempengaruhi tekanan air yang dialirkan ke turbin.
Pada prinsipnya ada beberapa parameter yang mempengaruhi operasi P0T%,
disebabkan oleh 4
i. eberadaan %ir
!ntuk dapat mengoptimalkan pengoperasian P0T%, baik dalam keadaan musim
penghujan maupun musim kemarau panjang, diperlukan perhitungan besar
volume air yang tersedia dalam waduk / dam, guna perhitungan berapa besar debit
air yang harus dialirkan melalui pintu air yang dialirkan ke turbin.3ila terjadi banjir, berapa besar volume air yang harus dibuang keluar dari
waduk / dam melalui pintu pembungan air, sehingga tetap terjadi keseimbangan
air dalam waduk / dam, dengan demikian dapat dihindari kerusakan bangunan
waduk / dam maupun perangkat keras pendukung lainnya. !ntuk kebutuhan
perhitungan keadaan air baik yang akan masuk maupun yang berada dalam waduk
/ dam, dilakukan pengukuran terhadap parameter yang mempengaruhi keadaan air
yang akan masuk maupun yang ada dalam waduk/dam.
Pengukuran tersebut dilakukan pada berbagai stasiun ukur yang tersebar pada
&%S dalam waduk / dam tersebut. &ata hasil pengukuran yang diperoleh pada
stasiun pengukuran, ditransmisikan melalui media komunikasi yang digunakan ke
pusat kontrol operasi P0T% untuk diproses sesuai fungsinya dalam sistem kontrol
tersebut.
Pada perhitungan keberadaan air tersebut, ada beberapa parameter yang harus
diperhatikan antara lain4
ii. %liran permukaan ' surface flow*
%liran permukaan dan aliran dasar dipengaruhi intensitas curah hujan dan lama
turunnya hujan. Semakin tinggi intensitas curah hujan dan semakin lama waktu
turunnya hujan, semakin besar aliran permukaan dan aliran dasar sungai. Tinggi
permukaan dipengaruhi aliran permukaan dan aliran dasar. Semakin besar aliran
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 36/39
permukaan dan aliran dasar, semakin tinggi muka air yang terjadi, sehingga
semakin besar volume air yang mengalir ke dalam waduk / dam.
iii. %liran dasar ' 3ase flow*
iv. Tinggi muka air
v. ehilangan air karena keadaan
lingkungan
Parameter kehilangan air yang disebabkan keadaan lingkungan, dipengaruhi
antara lain4
Suhu udara semakin tinggi suhu udara, semakin besar kehilangan air.
elembaban semakin kecil kelembaban 'humidity*, semakin besar
kehilangan air.
ecepatan angin semakin cepat kecepatan angin berhembus, semakin besar
kehilangan air.
Penyinaran matahari semakin panas dan semakin lama penyinaran matahari,semakin besar kehilangan air.
vi. eadaan &%S
Parameter keadaan &%S dipengaruhi beberapa parameter, antara lain 4
-agitasi semakin rapat tumbuhnya tumbuh8tumbuhan 'pohon* dalam &%S,
semakin besar aliran dasar sungai.
Penduduk semakin padat / ramai penduduk yang bermukim dalam &%S,
semakin besar kehilangan air.
(ndustri semakin banyak industri yang beroperasi dalam &%S, semakin
besar kehilangan air 1. lasifikasi P0T%
lasifikasi Pembangkit 0istrik Tenaga %ir berdasarkan4
a. 3erdasarkan tujuan
+al ini disebabkan karena fungsi yang berbeda8beda misalnya untuk mensuplai
air, irigasi, kontrol banjir dan lain sebagainya disamping produksi utamanya yaitu
tenaga listrik.
b. 3erdasarkan keadaan hidraulik
Suatu dasar klasifikasi pada pembangkit listrik tenaga air adalah memperhatikan
prinsip dasar hidraulika saat perencanaannya. %da empat jenis pembangkit yang
menggunakan prinsip ini. Uaitu4
i. Pembangkit listrik tenaga air konvensional yaitu pembangkit yang
menggunakan kekuatan air secara wajar yang diperoleh dari pengaliran air dan
sungai.
ii. Pembangkit listrik dengan pemompaan kembali air ke kolam
penampungan yaitu pembangkitan menggunakan konsep perputaran kembali air
yang sama denagn mempergunakan pompa, yang dilakukan saat pembangkit
melayani permintaan tenaga listrik yang tidak begitu berat.
iii. Pembangkit listrik tenaga air pasang surut yaitu gerak naik dan turun air
laut menunjukkan adanya sumber tenaga yang tidak terbatas. )ambaran siklus air
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 37/39
pasang adalah perbedaan naiknya permukaan air pada waktu air pasang dan pada
waktu air surut. %ir pada waktu pasang berada pada tingkatan yang tinggi dan
dapat disalurkan ke dalam kolam untuk disimpan pada tingkatan tinggi tersebut.
%ir akan dialirkan kelaut pada waktu surut melalui turbin8turbin.
iv. Pembangkit listrik tenaga air yang ditekan yaitu dengan mengalihkan
sebuah sumber air yang besar seperti air laut yang masuk ke sebuah penurunan
topografis yang alamiah, yang didistribusikan dalam pengoperasian ketinggian
tekanan air untuk membangkitkan tenaga listrik.
c. 3erdasarkan Sistem Pengoperasian
Pengoperasian bekerja dalam hubungan penyediaan tenaga listrik sesuai dengan
permintaan, atau pengoperasian dapat berbentuk suatu kesatuan sistem kisi8kisi
yang mempunyai banyak unit.
d. 3erdasarkan 0okasi olam Penyimpanan dan Pengatur.
olam yang dilengkapi dengan konstruksi bendungan/tanggul. olam tersbutdiperlukan ketika terjadi pengaliran tidak sama untuk kurun waktu lebih dari satu
tahun. Tanpa kolam penyimpanan, pembangkit/instalasi dipergunakan dalam
pengaliran keadaan normal.
e. 3erdasarkan 0okasi dan Topografi
(nstalasi pembangkit dapat berlokasi didaerah pegunungan atau dataran.
Pembangkit di pegunungan biasanya bangunan utamanya berupa bendungan dan
di daerah dataran berupa tanggul.
f. 3erdasarkan apasitas P0T%
enurut esonyi4i. Pembangkit listrik yang paling kecil sampai dengan 4 "22 k
ii. apasitas P0T% yang terendah sampai dengan 4 "222 k
iii. apasitas menengah P0T% sampai dengan 4 "2222 k
iv. apasitas tertinggi diatas 4 "2222 k
g. 3erdasarkan ketinggian tekanan air
i. P0T% dengan tekanan air rendah kurang dari 4dibawah "> m
ii. P0T% dengan tekan air menengah berkisar 4"> m H 12 m
iii. P0T% dengan tekanan air tinggi berkisar 41" m H 6>2 m
iv. P0T% dengaan tekanan air yang sangat tinggi 4diatas 6>2 m
h. 3erdasarkan bangunan/konstruksi utama
3erdasarkan bangunan / konstruksi utama dibagi atas4
Pembangkit listrik pada aliran sungai, pemiliahn lokasi harus menjamin
bahwa pengalirannya tetap normal dan tidak mengganggu bahan8bahn konstruksi
pembangkit listrik. &engan demikian pembangkit listrik walaupun mempunyai
kolam cadangan untuk penyimpanan air yang besar, juga mempunyai sebuah
saluran pengatur jalannya air dari kolam penyimpanan itu.
Pembangkit listrik dengan bendungan yang terletak di lembah, maka
bendungan itu merupakan lokasi utama dalam menciptakan sebauh kolam
penampung cadangan air, dan konstruksi bangunan terletak pada sisi tanggul.
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 38/39
Pembangkit listrik tenaga air dengan pengalihan terusan, aliran air yang
dialirkan melalui sebauh terusan ke konstruksi bangunan yang lokasinya cukup
jauh dari kolam penyimpanan. %ir dari lokasi bangunan dikeringkan ke dalam
sungai semula denagn suatu pengalihan aliran air. Pembangkt listrik tenaga air
dengan pengalihan ketinggian, tekanan air dialirkan melalui sebuah sitem
terowongan dan terusan yang menuju kolam cadangan diatas, atau aliran lain
melalui lokasi bangunan ini.
E3TEVPembangkit 0istrik Tenaga %ir 'P0T%* irata merupakan P0T%
terbesar di %sia Tenggara. P0T% ini memiliki konstruksi power house di bawah
tanah dengan kapasitas #?"6B egawatt '* sehingga total kapasitas terpasang
".22# egawatt '* dengan produksi energi listrik rata8rata ".;6# )iga
atthour ')h* pertahun.
apasitas "22# tersebut terdiri dari irata ( yang memiliki empat unit
masing8masing operasi dengan daya terpasang "6B yang mulai dioperasikantahun "$## dengan daya terpasang >2; , selain itu irata (( juga dengan
empat unit masing8masing "6B , yang mulai dioperasikan sejak tahun "$$1
dengan daya terpasang >2; . irata ( dan (( mampu memproduksi energi
listrik rata8rata ".;6# )h pertahun yang kemudian dislaurkan melalui jaringan
transmisi tegangan ekstra tinggi >22 k- ke sistem interkoneksi @awa8adura83ali
'@amali*.
)una menghasilkan energi listrik sebesar ".;6# )wh, dioperasikan delapan buah
turbin dengan kapasitas masing8masing "6$.222 dengan putaran "#1,> P.
%dapun tinggi air jatuh efektif untuk memutar turbin ""6,> meter dengan debit airmaksimum ":> m: perdetik.
P0T% irata dibangun dengan komposisi bangunan power house empat lantai di
bawah tanah yang menpengoperasiannya dikendalikan dari ruang control
switchyard berjarak sekitar 6 kilometer 'km* dari mesin8mesin pembangkit yang
terletak di power house. P0T% tersebut merupakan pembangkit yang dioperasikan
oleh anak perusahaan PT Perusahaan 0istrik Gegara 'P0G persero* yaitu PT
Pembangkitan @awa 3ali 'P@3* yang disalurkan melalui saluran transmisi tenaga
listrik >22 kilo volt '-* ke sistem @awa 3ali yang diatur oleh dispatcher P0G
Pusat Pengatur 3eban 'P:3*.
ontribusi utama irata terhadap sistem @awa 3ali yaitu memikul beban puncak
dan beroperasi pada pukul "1.22866.22, dengan moda operasi 09 '0oad
9reWuency ontrol*, dimana memiliki fasilitas line charging bila sistem @awa 3ali
mengalami 3lack Iut dan Start up operasi/ sinkron ke jaringan >22 - yang
relatif cepat yaitu kurang lebih lima menit.
P0T% irata terletak di daerah aliran sungai '&%S* itarum di &esa Tegal aru,
ecamatan Plered, abupaten Purwakarta, @awa 3arat. 0atar belakang pendirian
P0T% ini, dengan letak sungai itarum yang subur, bergunung8gunung dan
dianugerahi curah hujan yang tinggi. Pembangunan proyek P0T% irata
7/17/2019 Makalah Turbin Air
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-turbin-air-568eedf3a7c26 39/39
merupakan salah satu cara pemanfaatan potensi tenaga air di Sungai itarum yang
letaknya di wilayah kabupaten 3andung, kurang lebih B2 km sebelah barat laut
kota 3andung atau "22 km dari @akarta melalui jalan Purwakarta. 'ferial*.
3%3 : PEG!T!P
:." (G)%S%G
omponen H kompnen dasar P0T% berupa dam, turbin, generator dan transmisi.
&am berfungsi untuk menampung air dalam jumlah besar karena turbin
memerlukan pasokan air yang cukup dan stabil. Selain itu dam juga berfungsi
untuk pengendalian banjir. contoh waduk @atiluhur yang berkapasitas : miliar
kubik air dengan volume efektif sebesar 6,B miliar kubik.
Turbin berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. gaya
jatuh air yang mendorong baling8baling menyebabkan turbin berputar. Turbin air
kebanyakan seperti kincir angin, dengan menggantikan fungsi dorong angin untuk memutar baling8baling digantikan air untuk memutar turbin. Perputaran turbin ini
di hubungkan ke generator. Turbin terdiri dari berbagai jenis seperti turbin
9rancis, aplan, Pelton, dll.
)enerator dihubungkan ke turbin dengan bantuan poros dan gearbo?.
emanfaatkan perputaran turbin untuk memutar kumparan magnet didalam
generator sehingga terjadi pergerakan elektron yang membangkitkan arus %.
Travo digunakan untuk menaikan tegangan arus bolak balik '%* agar listrik tidak
banyak terbuang saat dialirkan melalui transmisi. Travo yang digunakan adalah
travo step up.Transmisi berguna untuk mengalirkan listrik dari P0T% ke rumah H rumah atau
industri. Sebelum listrik kita pakai tegangannya di turunkan lagi dengan travo step
down.
:.6 &%9T% P!ST%%
Tanpa Pengarang. 62"". Makalah Turbin Air P!TA", 'Inlain*, 'http4//www.
%%0%+ T!3(G %(8P0T% Xaphroditestory.htm*, diakses 6B
%gustus 622B.