makalah turbin air

39
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 LAT AR 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 menuju tekanan rendah. Energi gerak air dapat dimanfaatkan dikarenakan d alam 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 memuncak sampai akhirnya ditemukan microhidro, microhidro memimiliki peluang besar untuk dimanfaatkan oleh masyarakat umum. %liran sungai dengan sejumlah anak sungainya dibendung dengan se buah &am. %irnya ditampung dalam waduk yang kemudian dialirkan melaui Pintu Pengambilan %ir '(ntake )ate* yang selanjutnya masuk ke dalam Terowon gan Tek an '+eadrace Tunn el*. Sebelum memasuki Pipa Pesat 'Penstock*, air harus melewati Ta ngki Pendatar 'Surge Ta nk* yang berfungsi untuk mengamankan pipa pesat apabila terjadi tekanan kejut atau tekanan mendadak yang biasa disebut sebagai pukulan air 'water hammer* s aat atup !tama '(nlet -a lve* ditutup seketika. Setelah

Upload: rizkitata

Post on 08-Jan-2016

175 views

Category:

Documents


23 download

DESCRIPTION

Turbin air

TRANSCRIPT

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.