Persamaan kontinuitas: Q = V × A
Keterangan: Q
= debit aliran m
3
detik V
= kecepatan aliran ms A
= luas penampang pipa m
2
Head losses yang terjadi pada saluran pipa: 1. Mayor Losses yang terjadi akibat gesekan aliran dalam satuan pipa
2. Minor Losses yang terjadi akibat adanya perlengkapan equipment pipa, seperti belokan elbow, valve, saringan dan peralatan lainnya.
2.3.1 Klasifikasi Turbin
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.8 Kincir Air
[11]
Kincir air adalah jenis turbin yang paling kuno, sudah sejak lama digunakan oleh masyarakat. Teknologinya sederhana dan biasanya bekerja pada tinggi air
yang rendah berkisar antara 0,1 meter sampai 12 meter roda kincir besar, dengan kapasitas aliran antara 0,05 m
3
det sampai 5 m
3
det, serta kecepatan putarannya kecil berkisar pada 2 rpm sampai 12 rpm. Selain energi tempat, faktor yang harus
diperhatikan pada kincir air adalah pengaruh berat air yang mengalir masuk ke dalam sel-selnya.
Air yang mengalir ke dalam dan ke luar dari kincir tidak mempunyai tekanan lebih, hanya tekanan atmosfir saja. Kecepatan air yang mengalir ke dalam
kincir harus kecil, sebab bila kecepatannya besar ketika melalui sel air akan melimpah ke luar atau energi yang ada hilang percuma.
Berdasarkan prinsip kerjanya turbin air dibagi menjadi dua kelompok, yaitu turbin impuls dan turbin reaksi.
Table 2.1 Pengelompokan Turbin
High Head Medium Head
Low Head Impulse Turbine
Pelton Turgo
Cross Flow Multi-Jet Pelton
Turgo Cross Flow
Universitas Sumatera Utara
Reaction Turbine Francis
Propeller Kaplan
Francis Kaplan
Universitas Sumatera Utara
Pelton Gambar 2.9 Klasifikasi Turbin Air
[2]
1. Turbin Impuls atau Turbin Tekanan Sama
Yang dimaksud dengan turbin impuls adalah turbin air yang cara bekerjanya dengan merubah seluruh energi air yang teridiri dari energi potensial-tekanan-
kecepatan yang tersedia menjadi energi kinetik untuk memutar turbin, sehingga menghasilkan energi puntir dalam bentuk putaran poros. Atau dengan kata lain,
energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pada nosel. Contoh turbin impuls adalah turbin Pelton. Turbin Pelton dipakai untuk tinggi air jatuh yang
besar. Turbin impuls adalah turbin tekanan sama karena aliran air yang ke luar
nosel tekanannya adalah sama dengan tekanan atmosfer di sekitarnya. Semua energi tinggi tempat, dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin diubah
menjadi energi kecepatan Gambar 2.15. Pancaran air tersebut akan menghasilkan gaya tangensial F
u
di roda jalan.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.10 Skema Turbin Pancar Turbin Pelton, jalannya tekanan di dalam pipa dan di dalam roda jalan
[2]
2. Turbin Reaksi atau Turbin Tekanan Lebih
Turbin reaksi adalah turbin air yang cara bekerjanya dengan merubah seluruh energi air yang tersedia menjadi energi puntir dalam bentuk putaran. Sudu
pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan air selama melalui sudu.
Turbin ini terdiri dari sudu pengarah dan sudu jalan dan kedua sudu tersebut semuanya terendam di dalam air. Air dialirkan ke dalam sebuah terusan atau
dilewatkan ke dalam sebuah cincin yang berbentuk spiral rumah keong. Perubahan energi seluruhnya terjadi di dalam sudu gerak Gambar 2.11.
Turbin air yang paling banyak digunakan adalah turbin reaksi. Turbin reaksi digunakan untuk aplikasi turbin dengan head rendah dan medium.
Pada turbin reaksi, letak turbin harus diperhatikan agar tidak terjadi bahaya kavitasi yang terjadi akibat adanya tekanan absolut yang lebih kecil dari tekanan
uap air. Kavitasi dapat menyebabkan sudu-sudu turbin menjadi berlubang-lubang kecil, sehingga mengurangi efisiensi turbin yang akhirnya dapat pula merusak
sudu turbin. Jika turbin diletakkan lebih tinggi dari tinggi tekanan isap, maka kavitasi akan terjadi, sehingga letak turbin harus selalu di bawah tinggi tekanan
isap Hs.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.11 Sistem Kerja Dari Tinggi Air Jatuh mulai dari sudu pengarah, sudu jalan dan ke pipa. Pembagian energi
tinggi air jatuh ke sudu pengarah; di sudu jalan timbul tekanan kerendahan dan di dalam pipa isap tekanan tersebut kembali
terbentuk
[2]
2.3.2 Perbandingan Karakteristik Turbin
