Dalam vortex bebas, tidak ada perubahan energi melintas pada aliran lurus, jadi persamaan di atassama dengan nol.Apabila suatu gaya diberikan pada
suatu fluida dengan maksud membuat aliran fluida berputar. Hubungan kecepatan partikel fluida v terhadap jaraknya dari pusat putaran x dapat dilihat pada
persamaan berikut: = . �
� =
�
ωX
2
Sehingga :
� =
�
Dimana : Fc = gaya sentrifugal pada aliran vortex W = berat partikel vortex
V = kecepatan tangensial
2.3 Turbin Air
Tenaga air mulai digunakan oleh manusia sudah sekitar 2000 tahun yang lalu yaitu ketika bangsa Yunani dan Romawi sudah mengenal kincir air, yang mana
mereka meletakkan kincir air itu secara horizontal arah poros kincir horizontal di aliran sungai yang panjang.Kincir air ini digunakan tenaganya untuk
menggiling jagung dengan menggunakan roda gigi. Tenaga air yang ditimbulkan oleh adanya energi potensial dan energi kinetik yang dimiliki oleh arus sungai
yang mengalir tersebut yangakan memutar kincir air itu, oleh karena itu
Universitas Sumatera Utara
beroperasi penggilingan.Penggilingan menjadi tugas yang utama dilakukan dengan tenaga air kemudian, dan pada perkembangannya kincir ini kemudian
dikembangkan oleh bangsa-bangsa di Asia dan Eropa Timur pada masa setelah itu
yaitu sekitar abad ke 4.
Gambar 2.11Kincir Air
Karena kincir air sudah terkenal di berbagai tempat di dunia pada waktu itu, makamanusia mulai memikirkan tentang bagaimanacara meningkatkan
kegunaan dari tenaga air tersebut.Manusia mulai mengubah bentuk kincir air dari keadaan yang sebelumnya, hal ini merupakan suatu langkah yang penting bagi
perkembangan teknologi kinci air pada waktu itu.Bentuk kincirpun mulai bervariasi ada yang dipasang secara horisontal dengan arah putaran roda dari kiri
ke kanan. Pada awalnya, kincir air dipasang sedemikian sehingga pusat dari kincir tersebut berada di atas permukaan air dan arus air akan menggerakkan bagian
bawah dari kincir tersebut sehingga kincir air dapat berputar. Kemudian, merekaakan mencelupkan kincir di bawah permukaan air yang melebihi dari
orientasi yang sebelumnya.Pada abad ke 18, John Smeaton menguji kedua-duanya orientasi di atas dan menemukan bahwa kincir yang bekerja mendapatkan
Universitas Sumatera Utara
efisiensi yang lebih tinggi. Pada abad sesudahnya para insinyur telah dapat menyempurnakan kincir air menemukan dua peningkatan, diantaranya adalah
sudu dari kincir air yang dibengkokkan dapat bekerja lebih baik ,dan yang kedua adalah dapat diketahui posisi yang lebih tepat dari roda sehingga dihasilkan kincir
air yang efisien.Pengembangan ini membantu orang-orang dalam penggunaan dari kincir air yang sudah mempunyai tenaga yang lebih dari sebelumnya.Tenaga yang
lebih tersebut tidak hanya untuk menggiling hasil panen seperti jagung dan gandum, tetapi juga dapat digunakan sebagai tenaga untuk menggerakkan
konveyor, sehingga masalah pengangkutan di dalam suatu pengilingan dapat diatasi dengan penggunaan tenaga kincir air.Pada abad ke 19, turbin air telah
ditemukan, dan lambat laun mulai menggeser penggunaan dari kincir air.Manusia mulai meninggalkan kincir air karena melihat bahwa turbin air jauh lebih efisien
dibanding dengan kincir air.Bagaimanapun, kincir air masih tersisa di seluruh dunia sampai hari ini.
Di negara-negara berkembang, kebutuhan serta kemungkinan untuk membuat turbin setempat kian meningkat.Peralatan, mesin-mesin, bahan dan
tenaga terlatih maupun staf teknis yang diperlukan telah tersedia, yang belum ada hanyalah informasi dan know-hownya.Salah satu kategori mesin yang digunakan
untuk memanfaatkan tenaga air yang bisa dibuat setempat adalah turbin air. Banyak dijumpai adanya tradisi maju di beberapa negara dalam memproduksi,
memasang dan mengoperasikan penggilingan bertenaga air kecil.Di negara Nepal pada awal tahun 1970-antelah dibangun dan dipasang beberapa Turbin Aliran
Silang TAS pertama. Beberapa selang kemudian dalam dekade yang sama sampai pada tahun 1990-an, TAS mulai menyebar lebih dari 600 penggilingan
Universitas Sumatera Utara
bertenaga air.Turbin Aliran Silang TAS adalah model yang paling sederhana, sementara TAS memerlukan kisaran tinggi terjunnya rendah dan debit air yang
dibutuhkan sangat besar.Air yang mengalir mempunyai energi yang dapat digunakan untuk memutar roda turbin, karena itu pusat-pusat tenaga air dibangun
di sungai-sungai dan di pegunungan-pegunungan.Pusat tenaga air tersebut dapat dibedakan dalam dua golongan, yaitu pusat tenaga air tekanan tinggi dan pusat
tenaga air tekanan rendah.
2.4 KlasifikasiTurbin Air
