60
TURBIN ALIRAN SILANG DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Disusun oleh : Danang Prihartarto NIM : 035214033 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2008 i

TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

  • Upload
    others

  • View
    11

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

TURBIN ALIRAN SILANG DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Disusun oleh :

Danang Prihartarto

NIM : 035214033

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA 2008

i

Page 2: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

CROSSFLOW TURBINE WITH 16 BLADES FOR GENERATOR

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

to Obtain the Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering

By

Danang Prihartarto Student Number: 035214033

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA 2008

ii

Page 3: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

iii

Page 4: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

iv

Page 5: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

HALAMAN PERSEMBAHAN

Tugas akhir ini saya persembahkan untuk :

1. Alm. Bp. Karmanto

2. Bu Sukarni

3. Mas Budhi

4. Mas Radik

5. Paulina

v

Page 6: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

MOTTO

Life is beautiful

Hiduplah sekarang untuk masa yang akan datang, bukan untuk masa lalu

vi

Page 7: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, Maret 2008 Penulis

Danang Prihartarto

vii

Page 8: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tanggan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma: Nama : Danang Prihartarto Nomor Mahasiswa : 035214033 Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul : …………………………………………………………………………………………... Turbin Aliran Silang Dengan Jumlah Sudu 16 Untuk Pembangkit Listrik ..... .................................................................................................................................... beserta peragkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, me- ngalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dam mempublikasikan di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : Maret 2008 Yang menyatakan

( Danang Prihartarto )

viii

Page 9: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

INTISARI

Energi air dimanfaatkan untuk menggerakkan Turbin Aliran Silang. Turbin Airan Silang ini digunakan untuk pembangkit listrik dengan bantuan alternator. Turbin Aliran Silang biasanya sudu dibuat dari plat yang dilengkung. Hal ini sulit diaplikasikan di masyarakat sehingga dalam penelitian ini pembuatan sudunya disederhanakan yaitu dengan pipa besi berdiameter 0,076 m yang dibelah menjadi 4 sama besar.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui daya maksimum yang dihasilkan oleh Turbin Aliran Silang dengan jumlah sudu 16, yang mana tinggi air jatuh (head) dan kapasitas air (debit) sudah ditentukan. Turbin Aliran Silang tediri dari runner dan nosel. Diameter runner Turbin Aliran Silang sebesar 0,23 m dan panjangnya 0,2 m. Sudunya dibuat dari pipa besi berdiameter 0,076 m yang dibelah menjadi 4 sama besar. Penelitian ini menggunakkan variasi beban lampu, yang digunakan adalah lampu 10 watt, 20 watt, 30 watt, 135 watt, 35 watt, 45 watt, 55 watt, 65 watt. Pada saat pengujian diukur putaran poros, arus, tegangan ketika tanpa beban dan ketika diberi beban. Dari data yang diperoleh maka dapat dihitung daya keluaran dan efisiensi total.

Pada pengujian pertama (pada head 1,5 m dan debit 0,015 m3/s), daya keluaran paling besar yaitu 13,54 watt dan efisiensi total yang paling besar adalah 6.78 % yang didapat ketika alternator diberi beban lampu 45 watt. Pada pengujian kedua (pada head 1,3 m dan debit 0,012 m3/s), daya keluaran paling besar yaitu 11,3 watt dan efisiensi total yang paling besar adalah 7,23 % yang didapat ketika alternator diberi beban lampu 45 watt.

ix

Page 10: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia-Nya,

sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian untuk Tugas Akhir dengan judul

“Turbin Aliran Silang dengan Jumlah Sudu 16 untuk Pembangkit Listrik”.

Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk merarih gelar

Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta. Melalui penyusunan tugas akhir ini mahasiswa diharapkan mampu

mempunyai daya analisa yang tajam serta membantu memperdalam ilmu yang

telah diperoleh selama masa kuliah.

Penulis menyadari bahwa dalam proses belajar di Program Studi Teknik

Mesin, sejak awal studi sampai berakhirnya studi melibatkan banyak hal. Atas

segala saran, bimbingan, dukungan dan bantuan, pada kesempatan ini dengan

penuh kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya

kepada :

1. Romo Ir. Gregorius Heliarko, S.J., S.S., B.S.T., M.A., Msc., selaku Dekan

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin, Ketua

Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata

Dharma.

3. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T, M.T sebagai Dosen Pembimbing Tugas

Akhir yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyelesaian

Tugas Akhir ini.

x

Page 11: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

4. Bapak Doddy Purwadianto, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing akademik.

5. Segenap Dosen di Jurusan Teknik Mesin, yang telah membimbing selama

kuliah di Universitas Sanata Dharma.

6. Kepala Laboratorium Konversi Energi Jurusan Teknik Mesin Universitas

Sanata Dharma yang telah memberikan ijin dan fasilitas yang dipergunakan

serta karyawan yang telah membantu dalam penelitian ini.

7. Teman-teman mahasiswa khususnya angkatan 2003 Jurusan Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma dan semua pihak yang tidak bisa saya sebutkan

satu persatu.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini masih banyak

terdapat kekurangan dan kesalahan serta jauh dari sempurna. Oleh karena itu

penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk

penyempurnaan Tugas Akhir ini.

Akhirnya harapan penulis, semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat

bagi semua pihak dan dapat dijadikan bahan kajian lebih lanjut.

Yogyakarta, Maret 2008

Penulis

xi

Page 12: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...........................................................................................i

LEMBAR PERSETUJUAN .............................................................................iii

LEMBAR PENGESAHAN ..............................................................................iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................................v

MOTTO ............................................................................................................vi

PERNYATAAN ...............................................................................................vii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH ...........................................................................................viii

INTISARI ..........................................................................................................ix

KATA PENGANTAR .......................................................................................x

DAFTAR ISI ....................................................................................................xii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................xv

DAFTAR TABEL............................................................................................xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ...................................................................................1

1.2. Rumusan Masalah ..............................................................................2

1.3. Tujuan Penelitian ...............................................................................3

BAB II DASAR TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka .................................................................................4

2.2. Bagian-bagian Turbin Aliran Silang ...................................................5

2.3. Prinsip Dasar Turbin Aliran Silang .....................................................8

xii

Page 13: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

2.4. Alur Pergerakkan Air pada Turbin Aliran Silang ...............................9

2.5. Konstruksi Turbin Aliran Silang .......................................................11

BAB III METODE PENELITIAN

3.1. Diagram Alir Penelitian ....................................................................19

3.2. Perancangan Turbin Aliran Silang ....................................................19

3.3. Pelaksanaan Penelitian ......................................................................29

3.3.1. Sarana Penelitian ......................................................................29

3.3.2. Skema Penelitian .....................................................................30

3.3.3. Jalannya Penelitian ...................................................................31

3.3.3.1. Persiapan .........................................................................31

3.3.3.2. Penelitian .........................................................................32

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Penelitian ...................................................................................33

4.1.1. Data Hasil Penelitian ................................................................33

4.1.2. Perhitungan Data Hasil Penelitian ...........................................34

4.2. Pembahasan .........................................................................................36

4.2.1. Pembahasan Tentang Daya Keluaran Hasil Penelitian Secara

Keseluruhan .............................................................................36

4.2.2. Pembahasan Tentang Efisiensi Total Hasil Penelitian Secara

Keseluruhan .............................................................................37

xiii

Page 14: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan .......................................................................................40

5.2. Saran ..................................................................................................40

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................42

LAMPIRAN

xiv

Page 15: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Turbin Aliran Silang ....................................................................5

Gambar 2.2 Runner Turbin Aliran Silang .......................................................6

Gambar 2.3 Alternator ....................................................................................7

Gambar 2.4 Skema Turbin Aliran Silang ........................................................8

Gambar 2.5 Aliran pergerakkan air pada Turbin Aliran Silang ....................10

Gambar 2.6 Defleksi pergerakkan air pada Turbin Aliran Silang ................10

Gambar 2.7 Segitiga kecepatan pada Turbin Aliran Silang ..........................11

Gambar 2.8 Gabungan segetiga kecepatan pada Turbin Aliran Silang ........12

Gambar 2.9 Kelengkungan sudu ...................................................................13

Gambar 2.10 Jarak antar sudu .........................................................................14

Gambar 2.11 Alur pancaran air........................................................................15

Gambar 3.1 Skema penelitian Turbin Aliran Silang .....................................30

Gambar 4.1 Grafik daya keluaran (Pout) vs putaran alternator ......................36

Gambar 4.2 Grafik efisiensi total (η) vs putaran alternator ..........................37

xv

Page 16: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data penelitian pada head 1,5 m dan debit 0,015 m3/s ..................33

Tabel 4.2 Data penelitian pada head 1,3 m dan debit 0,012 m3/s ..................34

Tabel 4.3 Hasil perhitungan data penelitian pada head 1,5 m dan

debit 0,015 m3/s ..............................................................................34

Tabel 4.4 Hasil perhitungan data penelitian pada head 1,3 m dan

debit 0,012 m3/s ..............................................................................35

xvi

Page 17: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Teknologi alat pembangkit energi pada saat ini sudah banyak macam,

kegunaan dan manfaatnya. Pada umumnya alat pembangkit energi tersebut

mengunakan energi fosil sebagai energi dasar, berupa gas bumi, minyak bumi dan

batu bara. Akhir-akhir ini manusia dikhawatirkan dengan krisis energi bahan

bakar fosil dan efek buruk hasil pembakaran bahan bakar fosil tersebut sehingga

dikembangkan berbagai bentuk energi alternatif dengan memanfatkan energi alam

berupa energi surya, air, angin dan gelombang.

Air merupakan salah satu sumber daya alam yang tidak terbatas

jumlahnya, yang potensinya dapat digunakan sebagai energi alternatif untuk

menggantikan pengunaan energi fosil. Oleh karena itu manusia mulai

mengembangkan energi air sebagai sumber energi alternatif khususnya sebagai

penghasil energi listrik. Dengan memanfaatkan energi air ini maka manusia juga

dapat mengurangi efek buruk yang ditimbulkan oleh energi fosil yang berupa

polusi. Pada prakteknya energi air yang termanfaatkan hanya energi air yang besar

saja, sehingga diberbagai tempat yang mempunyai potensi energi air kecil yang

tidak termanfaatkan. Di lain pihak banyak kelompok masyarakat terpencil yang

belum bisa menikmati energi listrik distribusi dari pusat. Sehingga diperlukan

teknologi terapan untuk memanfaatkan potensi-potensi energi air tersebut.

Teknologi tersebut tidak harus mempunyai efisiensi yang besar, tetapi yang

1

Page 18: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

2

penting teknologi itu harus mudah diterapkan dan diaplikasikan oleh masyarakat

pada umumnya.

Turbin Aliran Silang adalah salah satu alat yang dapat mengkonversi

energi air menjadi energi listrik dengan bantuan generator. Turbin Aliran Silang

cocok digunakan untuk daerah-daerah yang potensinya airnya kecil misalnya di

sungai-sungai kecil, kapasitas airnya (debit) antara 0,01 m3/s sampai dengan 7

m3/s dan tinggi air jatuh (head) antara 1 m sampai denagn 200 m. Turbin Aliran

Silang terdiri dari beberapa sudu yang dipasang pada sepasang piringan pararel

dan sebuah nosel.

1.2 Rumusan Masalah

Selama ini energi air yang dimanfaatkan hanya energi air yang besar saja,

sedangkan diberbagai tempat banyak mempunyai potensi energi air kecil yang

belum dimanfaatkan. Dalam hal ini banyak kelompok masyarakat terpencil yang

belum bisa menikmati energi listrik distribusi dari pusat. Sehingga diperlukan

teknologi terapan untuk memanfaatkan potensi-potensi energi air kecil tersebut

untuk memenuhi kebutuhan listrik untuk masyarakat terpencil.

Saat ini kebanyakan sudu turbin aliran silang dibuat dengan menggunakan

plat yang dilengkung. Karena membuat sudu turbin aliran silang dengan

menggunakan plat yang dilengkung sulit, maka untuk mempermudah pembuatan

sudunya dibuat dengan menggunakan pipa berdiameter 0,076 m yang dibelah

menjadi 4 sama besar.

Page 19: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

3

1.3 Tujuan Penelitian

Penelitian yang dilakukan bertujuan untuk mengetahui unjuk kerja Turbin

Aliran Silang dengan jumlah sudu 16 sehingga dapat diketahui daya dan efisiensi

total yang paling besar. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan tambahan

pengetahuan tentang tenaga air atau hydropower, khususnya yang berkaitan

dengan pemanfaatan turbin aliran silang sebagai pembangkit energi listrik.

Page 20: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

BAB II

DASAR TEORI

Turbin Aliran Silang berfungsi untuk mengkonversi energi ptensial air

menjadi energi mekanis. Air dialirkan melalui sebuah nosel yang kemudian masuk

ke sudu turbin menggerakkan runner dan poros yang terhubung dengan generator.

Generator yang berputar selanjutnya menghasilkan energi listrik.

2.1. Tinjauan Pustaka

Dalam penelitian tentang Crossflow Turbine yang berjudul Parametric

Study on Perfomance of Cross-Flow Turbine, C. B. Joshi, 1995 mengatakan

bahwa semakin banyak jumlah sudunya maka semakin besar efisiensi turbinnya.

Dari penelitian Nadjamuddin Harun, M. Yamin dan N. Salam, 1995 tentang

Turbin Banki pada debit aliran sungai (Q) = 0,0899 m3/s pada kecepatan aliran (v)

= 0,5015 m/s dan luas penampang (A) = 0,17931 m2, tinggi jatuh efektif (H) = 7

meter diperoleh efisiensi turbin = 75%, daya (P) = 10 Kw. Diameter roda turbin

(D) = 31,5 cm. Drs. Rukman, M.T merancang Turbin Crossflow dengan tujuan

untuk mengetahui ukuran; pembuatan dan perhitungan biaya runner. Perancangan

dilakukan berdasarkan data lapangan. Data ini meliputi debit dan head dengan

panjang dan jumlah sudu tetap. Sensitivitas dalam perancangan ini adalah

memvariasikan debit dan head, baik debit terhadap head maupun head terhadap

debit. Hasil perancangan menunjukkan dengan efisiensi 80%, turbin dapat

membangkitkan daya sebesar 977 W. Bedasarkan pengujian crossflow turbine

4

Page 21: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

5

yang dilakukan oleh Multi Bina Teknika Utama didapat daya keluaran 900 W

pada putaran 1500 rpm. Diameter runner adalah 0,17 m, debit air 0,00625 m3/s,

head 50 m.

2.2. Bagian-bagian Turbin Aliran Silang

Nosel

Runner

Gambar 2.1 Turbin Aliran Silang

(http://www.otherpower.com/scotthydro.html)

Page 22: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

6

Sudu

piringan

Alternator Gambar 2.2 Runner Turbin Aliran Silang

(http://www.otherpower.com/scotthydro.html)

Turbin Aliran Silang terdiri dari beberapa sudu yang dipasang pada

sepasang piringan paralel dan sebuah nosel. Ukuran nosel disesuaikan dengan

ukuran runner turbin.

Altenator adalah suatu alat elektromekanikal yang mengkonversi daya

mekanis menjadi energi elektrik. Pada prinsipnya alternator dapat juga disebut

sebagai generator, tetapi biasanya altenator lebih mengacu pada bentuk yang lebih

kecil yang biasa digunakan pada otomotif. Altenator memiliki 3 bagian yang

penting, yaitu :

1. Rotor

Yang dimakud dengan rotor adalah bagian yang berputar yang menjadi

satu dengan poros alternator yang terdapat magnet permanen atau

lilitan induksi magnet. Pada rotor terdapat bagian yang berfungsi

Page 23: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

7

sebagai kutub magnet yang terletak pada sisi luar dari lilitan. Rotor

ditumpu oleh dua buah bearing, pada bagian depannya terdapat puli.

2. Stator

Stator adalah bagian yang statis pada altenator yang berupa inti besi

yang dibungkus dengan kawat tembaga. Bagian ini berupa lilitan yang

berfungsi untuk menghasilkan arus bolak-balik (AC).

3. Dioda

Dioda mengkonversi arus bolak-balik yang dihasilkan oleh pasangan

rotor dan stator menjadi arus searah.

Besarnya arus yang dihasilkan oleh altenator tergantung pada besarnya

putaran alternator dan kekuatan medan magnet. Altenator menghasilkan listrik

dengan prinsip yang sama pada DC generator, yakni adanya arus pengumpan yang

disebut arus eksitasi saat terjadi medan magnet disekitar kumparan.

Gambar 2.3 Altenator (Forcefield, 2003)

Dari alternator dapat di ukur arus (I) dan tegangan keluaran (V) yang kemudian

digunakan untuk menentukan besarnya daya yang dihasilkan

Page 24: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

8

2.3. Prinsip Dasar Turbin Aliran Silang

Turbin Aliran Silang (Crosflow Turbine) ditemukan oleh Michell-Banki.

Yang kemudian turbin ini juga dikenal dengan nama Turbin Michell-Banki.

Turbin ini juga disebut dengan Turbin Ossberger, Ossberger adalah nama

perusahaan yang memproduksi Turbin Aliran Silang. Turbin Aliran Silang

termasuk turbin impuls. Pancaran air dari nosel masuk ke turbin melalui sudu

jalan sehingga terjadi perubahan energi kinetik menjadi energi mekanis. Pancaran

air yang masuk ke turbin melalui bagian atas memberikan energi ke sudu,

kemudian masuk ke bagian dalam turbin dan keluar melalui bagian bawah turbin.

Turbin mengambil energi air dua kali yaitu melalui sudu atas dan sudu bawah.

Pada bagian atas turbin mengambil energi sebesar 72 % dan pada bagian bawah

turbin mengambil energi sebesar 28 %.

Gambar 2.4 Skema Turbin Aliran Silang

Page 25: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

9

2.4. Alur Pergerakkan Air pada Turbin Aliran Silang

Pada gambar 2.5 diasumsikan bahwa pancaran air dari nosel masuk

kedalam runner pada titik A dengan sudut α yang bersinggungan dengan keliling

runner. Kecepatan air sebelum memasuki runner dapat dihitung dengan

persamaan:

V1=C (2gH)½ (Banki, 2004, hal 6) .............................................2.1

dengan :

V1 = Kecepatan absolut.

H = Head ketinggian

C = Koefisien berdasarkan nosel

Dalam turbin berhubungan dengan komponen – komponen kecepatan yaitu:

V = Kecepatan mutlak

v = Kecepatan relatif

u = Kecepatan tangensial roda turbin.

α adalah sudut antara kecepatan absolut dengan kecepatan keliling

lingkaran runner dan β adalah sudut antara kecepatan relatif dengan kecepatan

keliling lingkaran runner. Dengan indek 1 menandakan kecepatan masuk dan

indek 2 menandakan kecepatan keluar sudu jalan turbin.

Page 26: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

10

Gambar 2.5 Aliran pergerakan air pada Turbin Aliran Silang (Mockmore, 2004, hal. 6)

Alur pergerakan air pada kenyataannya tidak seperti yang terdapat dalam

gambar 2.5 karena terdapat defleksi sebesar θ seperti dalam gambar 2.6.

Gambar 2.6 Defleksi pada pergerakan air pada Turbin

Aliran Silang (Mockmore, 2004, hal. 8)

Page 27: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

11

2.5. Konstruksi Turbin Aliran Silang

Sudut β1 ditentukan oleh nilai α1,V1, dan u1.

Gambar 2.7 Segitiga kecepatan pada Turbin Aliran Silang

(Mockmore, 2004, hal. 8)

Jika u1 = ½ V1cos α1 ...................................................................................2.2

maka tan β1= 2 tan α1 ...................................................................................2.3

jika α1 = 16o

maka β1=29o ,50o atau 30o atau nilai pendekatan.

(Mockmore, 2004, hal 10)

β2' adalah sudut sudu keluar sisi atas pada keliling dalam runner. Dengan asumsi

v1 = v2 dan α1 = α2, untuk membuat aliran pancaran air radial maka besarnya

β2'=90o.

Page 28: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

12

Gambar 2.8 Gabungan segitiga kecepatan pada Turbin Aliran

Silang (Mockmore, 2004, hal 11)

a. Diameter Luar runner (D1)

D1 = 862H½/N (Mockmore, 2004, hal 14) .............................2.4

dengan :

H = head ketinggian (in)

N = putaran turbin (rpm)

b. Panjang Turbin (L)

L = 144QN/862 H½ Ck(2gH)½ (Mockmore, 2004, hal 15) .....2.5

Dengan :

Q = Debit aliran air (cfs)

C= Koefisien nosel = 0.98

k = Faktor koreksi = 0.087

Page 29: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

13

c. Perbandingan panjang dan diameter turbin

LD1 = 210.6Q/H 21

(Mockmore, 2004, hal 17) .......................2.6

d. Jari-jari kelengkungan sudu (ρ)

ρ = 0.3261 r1 (Mockmore, 2004, hal 15) ...............................2.7

dengan :

r1 = jari-jari luar runner (in)

e. Lebar velk radial (a )

a = 0,17D1 (Mockmore, 2004, hal 12) ................................2.8

Gambar 2.9 Kelengkungan sudu (Mockmore, 2004, hal. 16)

Page 30: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

14

f. Jarak antar sudu (t)

Jarak antar sudu meliputi jarak antar sudu pancaran air masuk (s1), jarak

sudu pancaran air keluar (s2) dan jarak antar sudu (t) (gambar 2.14)

s1 = kD1 (Mockmore, 2004, hal 14) ..........................................2.9

s2 = t(r2/r1) (Mockmore, 2004, hal 11) ........................................2.10

t =s1/sin β1 (Mockmore, 2004, hal 10) ........................................2.11

Gambar 2.10 Jarak antar sudu (Mockmore, 2004, hal. 9)

g. Jumlah sudu (n)

n = л D1/t (Mockmore, 2004, hal 17) ...............................2.12

Page 31: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

15

h. Jarak pancaran dari poros (y1) (gambar 2.17)

y1 = (0.1986-0.945k) D1 (Mockmore Banki, 2004, hal 14) ..2.13

i. Jarak pancaran dari keliling dalam (y2 ) (gambar 2.17)

y2 = (0.1314-0.945k) D1 (Mockmore, 2004, hal 14) .............2.14

Gambar 2.11 Alur pancaran air (Mockmore, 2004, hal. 13)

j. Efisiensi maksimal turbin

jika u1 = ½ V1cos α1

maka tan β1= 2 tan α1

ψ = koefisien empiris yang nilainya sekitar (0,98)

(Mockmore, 2004, hal)

Page 32: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

16

ε max = 0,5 C2 (1 + ψ ) cos2 α1 (Mockmore, 2004, hal 9) .......2.15

k. Nosel

Meliputi penampang nosel (A) dan tinggi pancaran air nosel (so)

A = Q/V1 (Mockmore, 2004, hal 17) ................................2.16

So = A / L (Mockmore, 2004, hal 17) ................................2.17

l. Sudut pusat sudu jalan (gambar 2.12)

Tan ½ δ = cosβ1/(sin β1+r2/r1) ...........................................................2.18

m. Perhitungan poros

Parameter-parameter yang digunakan dalam perhitungan poros sebagai

berikut ;

• P = daya yang ditransmisikan (kW)

• Fc = faktor koreksi (Sularso, 2004, hal. 7)

• n = putaran poros (rpm)

• Pd = fc×P (kW) ...........................................................................2.19

• T = momen puntir rencana (kg.mm)

T = 9,74×105×n

Pd ................................................................2.20

• σ B = kekuatan tarik bahan (kg/mm2)

• Sf1 dan Sf2 = faktor keamanan

Page 33: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

17

• Cb = faktor Cb nilainya 1,2 sampai 2,3. Jika diperkirakan tidak terjadi

pembebanan lentur maka Cb = 1.

• Kt = faktor Kt dipilih 1,0 jika beban dikenakan secara halus; 1,0-1,5

jika dikenakan sedikit beban kejutan atau tumbukan; dan 1,5-3,0 jika

beban kejutan atau tumbukan besar.

• aτ = )21( SfSf

B

×σ

(kg/mm2) .........................................................2.21

• ds = diameter minimal poros (mm)

ds = 31

]1,5[ TCbKta

×××τ

.........................................................2.22

n. Perhitungan Daya yang tersedia (Pin)

P = 8,8

QHe

P = 8,8

QH (HP) .................................................................2.23

Q = Debit air (cfs)

H = Tinggi air jatuh (head) (feet)

o. Perhitungan Daya Keluaran (Pout)

Pout = V x I ....................................................................2.24

V = Tegangan (volt)

I = Arus (ampere)

Page 34: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

18

p. Perhitungan Torsi Guna Turbin (T)

T = n

Pout×55,9 ................................................................2.25

n = Putaran

q. Perhitungan Efisiensi Total (η)

η = %100×in

out

PP

..............................................................2.26

Page 35: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian

SELESAI

PENGOLAHAN DATA

PENGAMBILAN DATA

PEMBUATAN TURBIN ALIRAN SILANG

PENELITIAN TURBIN ALIRAN SILANG

PERANCANGAN TURBIN ALIRAN SILANG

STUDI PUSTAKA

START

3.2 Perancangan Turbin Aliran Silang

Dalam merancang sebuah Turbin Aliran Silang diperlukan parameter yang

diketahui sebagai dasar perancangan untuk perhitungan parameter-parameter lain.

Dalam perancangan ini terdapat parameter yang diketahui yaitu :

Tinggi tekan / head (H) = 1,5 meter

= 4,92126 ft

19

Page 36: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

20

Kapasitas aliran / Debit (Q) = 336,75 US gpm

= 0,750cfs

= 0,021 m3/s

Asumsi :

Koefisien nosel (C) = 0,98

Faktor koreksi (k) = 0,087

Sudut masuk (α1) = 16º

Sudut keluar (β2') = 90° (untuk membuat aliran pancaran

air radial).

Perancangan Turbin Aliran Silang dengan sudu jalan yang terbuat dari

pipa berdiameter 3 in (0,076 m).

Perhitungan :

Sudu jalan Turbin Aliran Silang terbuat dari pipa dengan diameter 3 inci

(0,076 m), sehingga dapat diketahui :

a. Jari-jari kelengkungan sudu turbin (ρ)

ρ = 23 in

ρ = 1,5 in

ρ = 0,038 m

b. Diamater turbin (D1)

ρ = 0,3261 r1

Page 37: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

21

D1 = 3261,0

)2( ρx

= 3261,0

)5,12( x

= 9,199 in

D1 = 0.234 m

c. Panjang turbin (L)

LD1 = 210,6 21

H

Q

L = 210,6 21

1HD

Q

L = 210,6

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛21

92126,41996,9

750285,0

x

L = 7,742 in

L = 0,197 m

d. Lebar sudu (a )

a = 0,17 D1

a = 0,17×9,1996

a = 1,564 in

a = 0,039 m

Page 38: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

22

e. Jarak antar sudu pancaran air masuk (s1)

s1 = k D1

s1 = 0,087×9,1996

s1 = 0,8 in

s1 = 0,02 m

f. Jarak antar sudu (t)

dengan sudut masuk β1 =30o

t = 1

1

sin βs

t = °30sin

8003,0

t = 1,6 in

t = 0,04 m

g. Jarak antar sudu pancaran air keluar (s2)

dengan :

r1 = 2

1D

r1 = 2

1996,9

r1 = 4,5998 in

r2 = r1 - a

r2 = 4,5998 - 1,5639

r2 = 3,036 in

Page 39: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

23

r2 = 0,077 m

maka

s2 = t ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

1

2

rr

s2 =1,6007 ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛5998,40358,3

s2 =1,056 in

s2 =0,026 m

h. Jumlah sudu (n)

n = л ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

tD1

n = 3,14 ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛6007,11996,9

n = 18,046 ≈ 18

dari n = 18 maka Turbin Aliran Silang ini dikemungkinan dapat

dibuat dengan jumlah sudu 16, 18, 20. Dalam perancangan ini dpilih

jumlah sudu 16.

i. Jarak pancaran dari poros (y1)

y1 = (0,1986-0,945k) D1

y1 = (0,1986-0,945×0,087) 9,1996

y1 = 1,071 in

y1 = 0,027 m

Page 40: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

24

j. Jarak pancaran dari keliling dalam (y2)

y2 = (0,1314-0,945k) D1

y2 = (0,1314-0,945×0,087) 9,1996

y2 = 0,453 in

y2 = 0,012 m

k. Luas penampang nossel (A)

A = ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

1VQ

dengan:

V1 = C (2gH)½

V1 = 0,98 (2×32,2×4,92126)½

V1 =17,446 ft2/s

V1 =1,621 m2/s

maka :

A = ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

1VQ

A = ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛446,17

750285,0

A = 0,043 ft2

A = 0,004 m2

Page 41: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

25

l. Tinggi pancaran air nosel (So)

So = ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

LA

So = ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛7422,71926,6

So = 0,799 in

So = 0,02 m

m. Putaran poros (N)

D1 = 21862 H

N⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

N = 21

1

862 HD ⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

N = 21

9215,41996,9862

⎟⎠

⎞⎜⎝

N = 207,867 rpm

n. Sudut pusat sudu jalan (δ )

Tan 21 δ =

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

1

21

1

sin

cos

rr

β

β

Tan 21 δ =

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+°

°

5998,40358,330sin

30cos

δ = 73,48o

Page 42: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

26

o. Efisiensi maksimal turbin

ε max = 0,5 C2 (1 + ψ ) (cos α1)2

ε max = 0,5× 0,982 (1 + 0,98 ) (cos 16)2

ε max = 0,87 = 87 %

p. Daya maksimal yang tersedia

Pmax = 8,8

QHe

Pmax =8,8

87,092126,4750285,0 ××

Pmax = 0,3650 hp

Pmax = 272.18 watt

q. Perhitungan Poros

P = 0,1996 kW

n = 207,687 rpm

fc = 1,0

• Pd = fc×P

Pd = 1,0 × 0,1996

Pd = 0,1996 kW

Page 43: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

27

• T = 9,74×105×n

Pd

T = 9,74×105×687,207

1996,0

T = 936,074 kg.mm

σ B = 58 kg/mm2 (Sularso,2004,hal. 330)

Sf1 = 6,0 ; Sf2 = 2,0 (Sularso,2004,hal. 8)

• aτ = )0,20,6(

58×

aτ = 4,83 kg/mm2

Kt = 2,0 (Sularso,2004,hal. 8)

Cb = 1,5 (Sularso,2004,hal. 8)

• ds = 31

]074,9365,10,283,41,5[ ×××

ds = 14,3665 mm

Dalam perancangan ini menggunakan diameter poros 0,018 m.

Page 44: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

28

Geometri Turbin Aliran Silang :

a. Jari-jari kelengkungan sudu = 1,5 in = 0,038 m

b. Diameter turbin (D1) = 9,199 in = 0,234 m

c. Panjang turbin (L) = 7,742 in = 0,197 m

d. Lebar sudu (a) = 1,564 in = 0,039 m

e. Jarak antar sudu dalam turbin (S1) = 0,8 in = 0,02 m

f. Jarak antar sudu (t) = 1,6 in = 0,04 m

g. Jarak antar sudu luar turbin (S2) = 1,056 in = 0,026 m

h. Jumlah sudu (n) = 16 buah

i. Jarak pancaran dari poros (y1) = 1,07 in = 0,027 m

j. Jarak pancaran dari keliling (y2) = 0,453 in = 0,012 m

k. Luas penampang nozel (A) = 0,043 ft2 = 0,004 m

l. Tinggi pancaran air nosel (So) = 0,799 in = 0,02 m

m. Kecepatan putar (N) = 207,867 rpm

n. Sudut pusat sudu jalan (δ ) = 73,48o

o. Efisiensi turbin maksimal = 87 %

p. Daya maksimal yang tersedia = 0,3650 HP = 272,18 watt

q. Diameter poros yang digunakan = 0,018 m

Page 45: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

29

3.3 Pelaksanaan Penelitian

Pelaksanaan penelitian dibagi menjadi 3 bagian yaitu sarana pennelitian,

skema penelitian dan jalannya penelitian.

3.3.1 Sarana Penelitian

Sarana penelitian yang digunakan pada percobaan ini adalah sebagai

berikut:

a. Turbin Aliran Silang

Turbin Aliran Silang ini terdiri dari runner dan nosel.

b. Pompa Air

Pompa air digunakan sebagai sumber tenaga untuk memompa air

menuju bak penampungan. Air yang ada di bak penampungan kemudian

dialirkan dengan selang menuju kearah runner turbin melalui nosel hingga

memutar runner turbin. Spesifikasi pompa yang digunakan:

Jenis pompa : pompa model ns-100

Debit maksimal : 449 US gpm = 0,028 m3/ s

Head maksimal : 82 feet = 24,99 m

Daya maksimal : 10 HP = 7457 Watt

Putaran maksimal : 2000 rpm

Page 46: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

30

c. Alternator

Alternator digunakan untuk mendapatkan keluaran yang berupa

tegangan dan arus listrik.

d. Multimeter

Multimeter digunakan untuk mengukur arus dan tegangan yang

dihasilkan oleh Turbin Aliran Silang.

e. Lampu

Pada penelitian ini lampu yang digunakan sebagai beban, yaitu 10

watt, 20 watt, 30 watt, 35 watt, 45 watt, 55 watt, 65 watt.

3.3.2 Skema Penelitian

Gambar 3.1. Skema penelitian Turbin Aliran Silang

Page 47: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

31

3.3.3 Jalannya Penelitian

Jalannya penelitian ini dilaksanakan dalam dua tahap, yaitu tahap

persiapan dan tahap penelitian.

3.3.3.1 Persiapan

1. Persiapan Penelitian

Runner di pasang pada kontruksi yang sudah disiapkan. Profil siku

dirangkai dengan mur-baut menjadi rangka pendukung yang akan

mendukung nossel dan altenator. Pada poros runner dihubungkan ke

bagian altenator dengan sabuk dan puli. Pada setiap penelitian diberi

beban berupa lampu yang divariasikan. Bagian atas dan samping dari

altenator diberi penutup yang terbuat dari fiber untuk mencegah air

mengenai altenator.

2. Penelitian Awal

Setelah rangkaian Turbin Aliran Silang ini sudah selesai dirakit,

maka rangkaian Turbin Aliran Silang ini perlu diujicoba untuk mengetahui

apakah runner dapat berputar dengan baik atau tidak. Pompa air disiapkan

untuk memompa air ke bak penampungan. Melalui bak penampungan air

dialirkan melalui pipa dan melewati nosel menuju runner, air

disemprotkan pada bagian atas sudu. Setelah turbin dapat berputar dengan

baik maka penelitian dapat dilaksanakan.

Page 48: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

32

3.3.3.2 Penelitian

1. Penelitian pertama dilakukan pada head 1,5 m. Yang dilakukan pertama

yaitu mengukur debit air pada head 1,5 m. Setelah mendapatkan besarnya

debit maka penelitian selanjutnya dapat dilakukan.

2. Penelitian dilakukan dengan melakukan variasi beban. Data yang diambil

pada saat percobaan adalah tegangan dan arus yang dihasilkan pada saat

dikenai beban lampu.

3. Pada penelitian pertama, Turbin Aliran Silang diberi beban lampu 10 watt

kemudian pompa air dijalankan hingga memutar turbin. Kemudian diukur

dengan menggunakan tachometer untuk mengukur putaran dan multimeter

untuk mengukur tegangan dan arus yang dihasilkan.

4. Penelitian dilakukan kembali untuk variasi jumlah beban lampu 20, 30, 35,

45, 55, 65 watt dengan cara yang sama.

5. Untuk penelitian yang kedua dilakukan untuk head 1,3 m. Seperti pada

pengujian sebelumnya, pertama ditentukan terlebih dahulu sampai pada

debit yang stabil pada head 1,3 m.

6. Kemudian dilakukan penelitian sama seperti metode penelitian pertama.

Page 49: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

4.1.1 Data Hasil Penelitian

Data yang diperoleh dari sarana penelitian adalah variasi head dan debit

hasilnya sebagai berikut :

a. Penelitian pertama

Tabel 4.1. Data penelitian pada head 1,5 m dan debit 0,015 m3/s

beban putaran V I

(watt) (rpm) (volt) (ampere)

65 745 6,80 1,87

55 756 7,28 1,83

45 770 7,65 1,77

35 792 8,12 1,62

30 815 8,41 1,49

20 846 9,10 1,22

10 905 9,78 0,68

0 936 10,53 0

33

Page 50: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

34

b. Penelitian kedua

Tabel 4.2. Data penelitian pada head 1,3 m dan debit 0,012 m3/s

beban putaran V I

(watt) (rpm) (volt) (ampere)

65 640 6,10 1,80

55 653 6,50 1,73

45 671 6,85 1,65

35 686 7,02 1,51

30 705 7,25 1,38

20 728 7,69 1,14

10 779 8,22 0,65

0 804 8,84 0

4.1.2 Perhitungan Data Hasil Penelitian

a. Hasil Perhitungan DataPenelitian Pertama

Tabel 4.3. Hasil perhitungan data penelitian

dengan head 1,5 m; Debit = 0,015 m3/s

putaran beban V I Daya(P_out) Efisiensi Torsi

(rpm) (watt) (volt) (ampere) (watt) (%) (Nm)

745 65 6,80 1,87 12,72 6,37 0,16

756 55 7,28 1,83 13,32 6,67 0,17

770 45 7,65 1,77 13,54 6,78 0,17

792 35 8,12 1,62 13,15 6,59 0,16

815 30 8,41 1,49 12,53 6,28 0,15

846 20 9,10 1,22 11,10 5,56 0,13

905 10 9,78 0,68 6,65 3,33 0,07

936 0 10,53 0 0 0 0

Page 51: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

35

b. Hasil Perhitungan Data Penelitian Kedua

Tabel 4.4. Hasil perhitungan data penelitian

dengan head 1,3 m ; Debit = 0,012 m3/s

putaran beban V I Daya(P_out) Efisiensi Torsi

(rpm) (watt) (volt) (ampere) (watt) (%) (Nm)

640 65 6,10 1,80 10,98 7,03 0,16

653 55 6,50 1,73 11,25 7,19 0,17

671 45 6,85 1,65 11,30 7,23 0,16

686 35 7,02 1,51 10,60 6,78 0,15

705 30 7,25 1,38 10,00 6,40 0,14

728 20 7,69 1,14 8,77 5,61 0,12

779 10 8,22 0,65 5,34 3,42 0,07

804 0 8,84 0 0 0 0

Page 52: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

36

4.2 Pembahasan

4.2.1 Pembahasan Tentang Daya Keluaran Hasil Penelitian Secara

Keseluruhan

02468

10121416

600 650 700 750 800 850 900 950 1000

putaran alternator (rpm)

P ou

t (w

att)

head 1,5 meter ; debit 0,015 meter kubik/detikhead 1,3 meter ; debit 0,012 meter kubik/detik

Gambar 4.1 Grafik daya keluaran (Pout) vs putaran alternator

Dari data hasil penelitian dengan menggunakan head 1,5 m dan debit

0,015 m3/s didapat grafik yang menghasilkan daya maksimal sebesar 13.54 watt.

Daya maksimal tersebut didapat pada saat alternator di beri beban lampu 45 watt

dan putaran alternatornya 770 rpm.

Dari data hasil penelitian dengan menggunakan head 1,3 m dan debit

0,012 m3/s didapat grafik yang menghasilkan daya maksimal sebesar 11,30 watt.

Page 53: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

37

Daya maksimal tersebut didapat pada saat alternator di beri beban lampu 45 watt

dan putaran alternatornya 671 rpm.

Dari gambar 4.2 ditunjukkan perbandingan 2 buah grafik daya keluaran

vs putaran alternator antara data hasil penelitian pada head 1,5 m dan debit 0,015

m3/s dengan data hasil penelitian pada head 1,3 m dan Debit 0,012 m3/s. Dari

perbandingan tersebut didapat bahwa semakin besar head dan debitnya maka

putaran yang dihasilkan semakin besar sehingga daya yang dihasilkan juga

semakin besar.

4.2.2 Pembahasan Tentang Efisiensi total Hasil Penelitian secara

keseluruhan

0123456789

10

600 650 700 750 800 850 900 950 1000

putaran alternator (rpm)

efisi

ensi

tota

l (%

)

head 1,5 meter ; debit 0,015 meter kubik/detikhead 1,3 meter ; debit 0,012 meter kubik/detik

Gambar 4.2 Grafik efisiensi total (η) vs putaran alternator

Page 54: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

38

Dari data hasil penelitian dengan menggunakan head 1,5 m dan debit

0,015 m3/s didapat grafik yang menghasilkan efisiensi total maksimal sebesar

6.78 %. Efisiensi maksimal tersebut didapat pada saat alternator di beri beban

lampu 45 watt dan putaran alternatornya 770 rpm.

Dari data hasil penelitian dengan menggunakan head 1,3 m dan debit

0,012 m3/s didapat grafik yang menghasilkan efisiensi total maksimal sebesar

7.23 %. Efisiensi maksimal tersebut didapat pada saat alternator di beri beban

lampu 45 watt dan putaran alternatornya 671 rpm.

Dari gambar 4.2 ditunjukkan perbandingan 2 buah grafik efisiensi total vs

putaran alternator antara data hasil penelitian pada head 1,5 m dan debit 0,015

m3/s dengan data hasil penelitian pada head 1,3 m dan debit 0,012 m3/s . Dari

perbandingan tersebut didapat bahwa penelitian pada head 1,3 m dan debit 0,012

m3/s menghasilkan efisiensi total yang lebih besar daripada penelitian dengan

head 1,5 m dan debit 0,015 m3/s. Hal ini disebabkan karena terjadi selisih daya

yang tersedia (Pin) cukup banyak antara pengujian pada head 1,5 m dan debit

0,015 m3/s dengan pengujian pada head 1,3 m dan debit 0,012 m3/s (Pin pada head

1,5 m dan debit 0,015 m3/s = 199.63 watt ; Pin pada head 1,3 m dan debit 0,012

m3/s = 156.31 watt). Sedangkan selisih daya keluarannya (Pout) hanya sedikit (Pout

pada head 1,5 m dan debit 0,015 m3/s =12.72 watt ; Pout pada head 1,3 m dan

debit 0,012 m3/s = 10.98 watt).

Dari kedua penelitian didapat efisiensi total terbesar 7,23 %, nilai tersebut

selisihnya jauh dari efisiensi maksimal (ε max) teoritis yaitu 87 %. Hal ini

disebabkan pada saat penelitian terjadi rugi-rugi, yaitu :

Page 55: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

39

1. Rugi-rugi gesekan pada saluran air (pipa dan selang) yaitu

gesekan antara air dengan permukan saluran.

2. Rugi-rugi pada sambungan antara pipa dengan pipa, pipa dengan

selang, dan selang dengan selang, dimana pada sambungan salah

satu diameter saluran air ada yang lebih besar agar dapat

disambung sehingga terjadi hambatan pada laju aliran air. Selain

itu juga terjadi kebcoran pada sambungan-sambungan tersebut.

3. Rugi-rugi pada saluran air yang berbelok.

4. Rugi-rugi pada runner, yaitu putaran runner tidak stabil (oling).

Hal ini disebabkan karena pembuatan runner yang kurang baik

terutama pemasangan sudu-sudunya kurang presisi.

5. Rugi-rugi pada aliran air dari nosel, aliran air dari nosel tidak

semuanya masuk ke sudu turbin (ada yang menyebar ke samping

runner). Untuk menghindari hal tersebut maka panjang nosel

dibuat sedikit lebih kecil dari panjang runner.

Page 56: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian Turbin Aliran Silang dengan jumlah sudu 16 ini,

dapat disimpulkan beberapa hal, antara lain:

1. Pada head 1,5 m dan debit 0,015 m3/s, daya keluaran paling besar

yaitu 13,54 watt dan efisiensi total yang paling besar adalah

6,78 %, didapat ketika alternator diberi beban lampu 45 watt.

2. Pada head 1,3 m dan debit 0,012 m3/s, daya keluaran paling besar

yaitu 11,3 watt dan efisiensi total yang paling besar adalah 7,23 %,

didapat ketika alternator diberi beban lampu 45 watt.

5.2 Saran

Beberapa saran yang penting untuk penelitian pada bidang sejenis dengan

penelitian ini atau yang ingin mengembangkan penelitian ini:

1. Dalam membuat runner hendaknya dibuat dengan tingkat kerapian dan

presisi semaksimal mungkin agar runner tidak terjadi oling saat

berputar.

2. Melakukan penelitian dengan variasi debit air lebih banyak dan head

yang lebih tinggi agar mendapatkan hasil data yang lebih akurat dan

maksimal.

40

Page 57: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

41

3. Melakukan penelitian dengan variasi beban yang lebih banyak agar

dapat dilihat perbandingan efisiensinya secara detail.

4. Dalam membuat konstruksi penelitian Turbin Aliran Silang ini

hendaknya dibuat dengan lebih rapi (meminimalkan sambungan dan

belokkan saluran air, menghindari kebocoran pada saluran air)

sehingga dapat memperkecil nilai rugi-rugi.

Page 58: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT

DAFTAR PUSTAKA

Fritz Dietzel. (1996). Turbin Pompa dan Kompresor, cetakan ke-5. Jakarta: Erlangga

Harun, Nadjamuddin., Yamin, M., Salam, N. (1995). Pemanfaatan Turbin

Mikrohidro untuk Pembangkit Tenaga Listrik di Desa Baji Minasa Kecamatan Bulukumpa Kabupaten Bukukumba. http://www.asosiasi-politeknik.or.id/index.php?module=aspi_jurnal&func=display&jurnal_id=228

Joe Cole. (2004) Crossflow Turbine Abstract. OSC Bulletin #25 “The Banki

Crossflow Turbine. Joshi, C. B, Seshadri, V., Singh, S. N. (1995). Parametric Study on Perfomance of

Cross-Flow Turbine. American Society of Civil Engineers. Mockmore, C. A., Merryfield, Fred. (1949). The Banki Water Turbine. Corvallis:

Bulletin Series No. 25. Rukman. Studi Kajian dan Pengembangan Proses Manufaktur Turbin Cross

Flow.http://72.14.235.104/search?q=cache:EHXbcE9eZsoJ:mst.gadjahmada.edu/mikrohidro/mahasiswa.asp+turbin+aliran+silang+%2B+artikel+teknik&hl=id&ct=clnk&cd=2&gl=id

Sularso dan Kiyokatsu Suga. (2004). Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen

Mesin, cetakan ke-11. Jakarta: PT. Pradnya Paramita. ……… Micro Hydropower Basics, http://www.microhydropower.net/intro.html

42

Page 59: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT
Page 60: TURBIN CROSSFLOW DENGAN JUMLAH SUDU 16 UNTUK PEMBANGKIT