b. Tinggi Sudu h
ℎ = , − , Sehingga:
ℎ = , × , h = , m
Maka tinggi mangkok yang akan digunakan adalah 0,06 m.
c. Kedalaman Sudu t
= . ×
Sehingga:
t = . × , m
= ,
Maka kedalam mangkok yang akan digunakan adalah 0,0199 m.
3.3 RANCANG BANGUN INSTALASI
Rancang bangun instalasi pemipaan uji eksperimental Turbin Pelton terdapat pada lantai dua,dan lantai tiga. Ketinggian instalasi yang terdapat pada lantai dua
adalah 5,21 meter dan pada lantai tiga adalah 9,41 meter diukur dari lubang keluaran tempat penampungan atas TPA ke poros mulut nosel . Panjang pipa,
diukur dari lantai dua ke Turbin Pelton adalah 6,31 meter, sedangkan untuk lantai tiga adalah sepanjang 11,62 meter. Adapun tujuan rancang bangun instalasi pipa
adalah sebagai bentuk simulasi dari suatu aliran sungai atau aliran air terjun dengan ketinggian H.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.3 Instalasi Pipa untuk Turbin Pelton
3.4 PERALATAN PENGUJIAN 3.4.1 Hand Tachometer
Alat ini digunakan untuk mengukur putaran rpm poros turbin pelton dan poros generator. Dalam uji performansi turbin pelton pada head 9,41 meter dengan
menggunakan satu nosel, 24 buah sudu, dan analisa perbandingan menggunakan variasi bentuk sudu mangkuk dan setengah silinder ini hand tachometer yang
digunakan adalah Krisbow KW06-303 dengan spesifikasi :
Ketelitian akurasi : ± 0,05 + 1 digit
Range : autrange
Sampling time : 0,8 s over 60 rpm
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.4 Hand Tachometer
Gambar 3.4 Hand Tachometer
3.4.2 Meteran
Meteran dalam uji performansi turbin pelton pada head 9,41 meter dengan menggunakan satu nosel, 24 buah sudu dan analisa perbandingan menggunakan
variasi bentuk sudu mangkok dan setengah silinder ini digunakan untuk mengukur panjang dalam instalasi pipa, instalasi dudukan turbin pelton dan
mengukur tinggi permukaan air pada tempat penampungan atas TPA dan tempat penampungan bawah TPB.
Gambar 3.5 Meteran.
Universitas Sumatera Utara
3.4.3 Flow Meter Digital
Flowmeter adalah alat untuk mengukur jumlah atau laju aliran dari suatu fluida yang mengalir dalam pipa atau sambungan terbuka. alat ini terdiri dari
primary device, yang disebut sebagai alat utama dan secondary device alat bantu sekunder. Flowmeter umumnya terdiri dari dua bagian, yaitu alat utama dan alat
bantu sekunder. Alat utama menghasilkan suatu signal yang merespons terhadap aliran karena laju aliran tersebut telah terganggu. Alat utamanya merupakan
sebuah orifis yang mengganggu laju aliran, yaitu menyebabkan terjadinya penurunan tekanan. Alat bantu sekunder menerima sinyal dari alat utama lalu
menampilkan, merekam, danatau mentrasmisikannya sebagai hasil pengukuran dari laju aliran
.
Flow Meter Digital dalam uji performansi turbin pelton pada head 9,41 meter dengan menggunakan satu nosel, 24 buah sudu dan analisa
perbandingan menggunakan variasi bentuk sudu mangkok dan setengah silinder digunakan untuk mengukur debit air yang mengalir pada pipa.
Adapun spesifikasi dari Flow Meter Digital adalah Brand Name : Lebong.
Type : Flow Meter Digital water measurement.
Color optional : Black. Usage
: water. Display
: Digital display. Power supply : baterai kering 9V.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.6 Flow Meter Digital
3.4.4 Pompa Pengumpan
Pompa ini digunakan untuk mengumpankan air dari tempat penampungan bawah TPB ke tempat penampungan atas TPA. Dalam uji eksperimental turbin
pelton pada head 9,41 meter dengan menggunakan satu nosel, 24 buah sudu dan analisa perbandingan menggunakan variasi bentuk sudu mangkuk dan setengah
silinder ini, pompa pengumpan yang digunakan adalah pompa sentrifugal 6 enam inchi dengan daya motor penggerak P 5,5 kW, putaran n 1440 rpm dan
dihubungkan secara direct drive.
Gambar 3.10 Pompa Pengumpan
Gambar 3.7 Pompa Pengumpan
Universitas Sumatera Utara
3.5 PELAKSANAAN PENGUJIAN
Uji eksperimental turbin pelton pada head 9,41 meter dengan menggunakan satu nosel, 24 buah sudu dan analisa perbandingan menggunaan variasi bentuk
sudu mangkuk dan setengah silinder dilakukan di Laboratorium Mesin Fluida, Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Pengukuran-pengukuran yang dilakukan tehadap penelitian ini meliputi:
1. Pengukuran putaran rpm poros turbin pelton dengan menggunakan Hand
Tachometer. 2.
Pengukuran debit air dengan menggunakan Flow Meter Digital. 3.
Pengukuran torsi poros turbin dengan Dinamo Meter.
Sebelum dilakukan pengujian turbin pelton dan pengambilan data, terlebih dahulu dilakukan pemeriksaan checking terhadap beberapa instalasi dan
peralatan, yang meliputi:
1. Pemeriksaan debit air di dalam tempat penampungan bawah TPB dan debit
air di dalam tempat penampungan atas TPA. 2.
Pemeriksaan pipa penghubung antara TPB dan TPA, serta membuka keran pengatur gate valve kapasitas air pada pompa pengumpan.
3. Pemeriksaan katup valve untuk pengujian lantai dua atau lantai tiga.
4. Pemeriksaan katup pada turbin pelton.
5. Pemeriksaan poros penghubung pada poros turbin pelton dan poros dinamo
meter . 6.
Pemeriksaan dinamo meter. Setelah prosedur pemeriksaan terhadap beberapa instalasi dan peralatan di
atas selesai dilakukan dan pemeriksaan dipastikan dalam kondisi standby, maka prosedur pengujian pun dapat dimulai. Adapun prosedur pengujian uji
eksperimental turbin pelton dengan jumlah sudu 24 sudu dan 26 sudu ini adalah sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
1. Pengujian pertama dilakukan dengan jumlah 24 sudu bucket.
2. Katup pada sisi masuk nosel dibuka 60°, 75° dan 90°.
3. Sebelum pompa pengumpan dihidupkan, terlebih dahulu keran pengatur
gate valve dibuka supaya umur pemakaian pompa pengumpan lebih lama. 4.
Dilakukan monitoring terhadap ketinggian air di dalam TPA sesuai dengan data pengujian yang dibutuhkan 80 cm.
5. Setelah ketinggian air di TPA dan aliran air pada pipa pengumpan konstan,
maka dilakukan pengujian serta pengambilan data terhadap: a.
Pengukuran torsi Nm dengan Dinamo Meter. b.
Pengukuran debit Ls dengan Flow Meter Digital. c.
Pengukuran putaran rpm pada poros Turbin Pelton dan poros generator dengan Hand Tachometer.
6. Pengukuran terhadap beberapa variabel di atas dilakukan terhadap beban ;
masing-masing 1 Newton sampai poros turbin berhenti 0 rpm 7.
Melakukan kembali pengukuran seperti prosedur pengujian sebelumnya berulang-ulang sebanyak tiga kali untuk mendapatkan data pengujian yang
lebih akurat.
8. Setelah pengukuran pada turbin pelton dengan jumlah dua puluh satu sudu
bucket selesai, maka dilakukan penggantian runner dan penambahan jumlah sudu bucket menjadi dua puluh enam buah. Kemudian dilakukan
pengujian kembali seperti prosedur diatas.
Besaran-besaran yang diukur dan dicatat meliputi: 1.
Debit air Ls 2.
Torsi Nm 3.
Putaran poros Turbin Pelton rpm
Universitas Sumatera Utara
Dari besaran-besaran di atas dapat dihitung besaran turunan lainnya seperti: 1.
Daya Air 2.
Daya Turbin Pelton 3.
Efisiensi Turbin Pelton Setelah pengujian di atas, dilakukan pengujian torsi dengan prosedur sebagai
berikut: 1.
Katup menuju nosel pada turbin ditutup. 2.
Pompa pengumpan dihidupkan dan air dipompakan dari TPB ke TPA, setelah tinggi air mencapai ketinggian pengujian 80 cm, gate valve
pompa pengumpan diatur agar ketinggian air di tempat penampung atas stabil.
3. Secara bersamaan, katup menuju nosel Turbin Pelton dibuka sesuai dengan
variasi bukaan katub yang diinginkan. 4.
Segera setelah air menumbuk sudu turbin dan turbin berputar maka beban dapat diberikan dimulai dari 0 Newton sampai poros turbin berhenti
berputar 0 rpm
5. Dari data yang diperoleh, maka perhitungan torsi pun dapat dilakukan.
Dengan cara nilai beban yang diberikan N dikalikan dengan jarak poros turbin ke beban yaitu 0,25 m.
Universitas Sumatera Utara
Flowchart Uji performansi turbin pelton pada head 9,41 meter dengan menggunakan satu nosel, 24 buah sudu dan analisa perbandingan
menggunakan variasi bentuk sudu mangkok dan setengah silinder
Survey tempat pengujian akan dilakukan
Rancang bangun instalasi Uji eksperimental turbin pelton pada head 9,41 meter dengan menggunakan
satu nosel dan analisa perbandingan menggunakan
variasi bentuk sudu mangkok dan setengah silinder
Pengambilan data hasil pengujian
Pelaksanaan pengujian
Perhitungan dan analisa hasil
pengujian
Penulisan laporan hasil pengujian
Kesimpulan dan saran
Universitas Sumatera Utara
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 PERHITUNGAN EFISIENSI TURBIN PELTON PADA HEAD 9,41 METER DENGAN MENGGUNAKAN SATU NOSEL BUKAAN
NOSEL 90º DENGAN MENGGUNAKAN 24 SUDU MANGKOK.
Kapasitas Aktual pada Head 9,41 meter
Pengukuran di lakukan dengan menggunakan Flow meter digital yang di pasang pada pipa.
Q=0,0058 ⁄
Panjang Pipa yang digunakan pada Head 9,41 meter Panjang Pipa 4 in = 11,05 meter
Panjang Pipa 2 in = 0,57 meter Jadi Panjang Total Pipa yang digunakan adalah 11,62 meter
Head Losses Mayor pada Pipa 4 inci
Menurut Persamaan Umum Hazen Williams ; ℎ =
, .
, ,
.
,
Dimana ; Q = 0,0058 ⁄
C = Koefisien Kekasaran Pipa PVC menurut Hazen Williams 130
D = Diameter Pipa 0,1016 meter L = Panjang Pipa 11,05 meter
Universitas Sumatera Utara
Kategori