2.4 Turbin Vorteks
Aliran sungai dengan head yang kecil belum termanfaatkan dengan optimal. Hal ini menjadi referensi untuk memanfaatkan aliran sungai dengan
mengubahnya menjadi aliran vorteks.Seorang Peneliti dari Jerman Viktor Schauberger mengembangkan teknologi aliran vorteks pusaran untuk
diterapkan pada pemodelan turbin air dengan memanfaatkan aliran irigasi yang kemudian diubah menjadi aliran vorteks pusaran, yang kemudian dimanfaatkan
untuk menggerakkan sudu turbin. Aliran vorteks yang juga dikenal sebagai aliran pulsating atau pusaran dapat terjadi pada suatu fluida yang mengalir dalam suatu
saluran yang mengalami perubahan mendadak.
Fenomena aliran vorteks sering kali dijumpai pada pemodelan sayap pesawat, aliran vorteks cenderung dianggap sebagai suatu kerugian dalam suatu
aliran fluida. Kemudian teknologi ini dikembangkan oleh Franz Zotloeterer
berkebangsaan Austria.Ia memulai penelitian ini pada tahun 2004 dan memulai
pemasangan turbin pertamanya di Obergrafendorf, Austria pada tahun 2005, kemudian sampai dengan tahun 2013 turbin ini sudah dibangun di beberapa
negara seperti Jerman, Republik Ceko, Hungaria, Cili, Thailand, Irlandia,
Indonesia, Jepang, Francis, Italy, dan Swiss.
2.4.1 Perhitungan Perancangan Teoritis Turbin Vorteks
Ada beberapa perhitungan yang penting dalam perancangan turbin vortex, yaitu:
1. Perhitungan Daya Maksimum Teoritis Turbin Vortex
Diambil dari potensial energi air per satuan waktu, dimana:
Sumber : M. Bruce, 2006
Universitas Sumatera Utara
Ket: P = Daya maksimum teoritis fluida kerja
ρ = Massa jenis air g = Percepatan gravitasi
Q = Debit fluida mengalir Hv = Ketinggian aliran vortex maksimum di bakbasin
.
2. Perhitungan Daya Poros Teoritis Turbin Vortex
Diambil dari Energi Kinetik aliran vortex per satuan waktu, yaitu:
Sumber : M. Bruce, 2006 Ket:
P = Daya maksimum teoritis fluida kerja = Laju aliran massa fluida kerja
U =Kecepatan aliran fluida kerja, dalam hal ini adalah kecepatan tangensial fluida memasuki runner
3. Tinjauan Momentum Sudut
Diambil untuk menghitung torsi dan daya efektif yang tersalur ke poros turbin melalui analisa segitiga kecepatan.
T
shaft
= Sumber : M. Bruce, 2006
= Sumber : M. Bruce, 2006
Universitas Sumatera Utara
Ket: Tshaft = Momen torsi yang bekerja pada poros
Wshafttime = kerja yang terjadi pada poros per satuan waktu= daya teoritis poros = laju aliran massa fluida kerja
r = jari-jari runner luar dan dalam V = Kecepatan fluida kerja masuk sudu kec. tangensial masuk sudu
U = Kecepatan Suduimpeler dapat direncanakan 12 = keterangan kondisi masuk dan keluar kondisi batas
2.4.2 Prinsip Kerja Turbin Vorteks
Sistem PLTA pusaran air adalah sebuah teknologi baru yang memanfaatkan energi yang terkandung dalam pusaran air yang besar yang dibuat
dengan menciptakan melalui perbedaan head rendah di sungai. Cara kerjanya:
1. Air Sungai dari tepi sungai disalurkan dan diarahkan ke tangki sirkulasi. Tangki sirkulasi ini memiliki suatu lubang lingkaran pada dasarnya.
2. Tekanan rendah pada lubang dasar tangki dan kecepatan air pada titik masuk tangki sirkulasi mempengaruhi kekuatan aliran vorteks.
3. Energi potensial seluruhnya diubah menjadi energy kinetic rotasi di inti vortex yang selanjutnya diekstraksi melalui turbin sumbu vertikal.
4. Air kemudian kembali kesungai melalui saluran keluar.
Universitas Sumatera Utara
Berikut adalah penemuan fundamental dari penilitian dari Institute of Technology, Sligo in Civil Engineering:
1. Bentuk permukan Pusaran Air dapat digambar secara matematik dan diprediksi secara akurat. Gambar 2.17
2. Efisiensi daya Pusaran air yang maksimal dapat terjadi dalam jangkauan rasio antara diamater lubang dan diameter tanki adalah sekitar 14 - 18 masing-
masing untuk tempat head rendah dan tinggi. 3. Tinggi pusaran bervariasi secara linier sesuai dengan debit.
4. Energi keluar maksimum sece ra teoritis idealnya = ρgQHv
H
v
= Height of Vorteks 5. Efesiensi Hidrolik maksimum meningkat saat kecepatan impeler setengah dari
kecepatan fluida. lihat Grafik 2.18
Gambar 2.17 Bentuk permukan Pusaran Air secara matematik
Universitas Sumatera Utara
Grafik 2.18 Efesiensi Hidrolik Turbin vorteks
2.4.3 Aplikasi Turbin Vorteks
Teknologi Turbin vorteks ini sudah dikembangkan oleh Franz Zotloeterer berkebangsaan Austriasejak tahun 2004 dan memulai pemasangan turbin
pertamanya di Obergrafendorf, Austria pada tahun 2005, kemudian sampai
dengan tahun 2013 turbin ini sudah dibangun di beberapa negara seperti Jerman, Republik Ceko, Hungaria, Cili, Thailand,Irlandia, Indonesia, Jepang, Francis,
Italy, dan Swiss.
1.Tahun 2005 Pemasangan pertama di dunia Gravitation Water Vorteks Power Plant di Obergrafendorf diAustria.
Tinggi head : 1,5m Debit : 0,9m³s
Energi Listrik : 6,1kW max. 7,5kW Kapasitas kerja pertahunnya : 44.000kWh
Universitas Sumatera Utara
2. Tahun 2011 pemasangan Gravitation Water Vorteks Power Plant di Kärnten, Austria.
Tinggi head: 0,9m Debit : 2x 0,7m³s
Turbin Energi Listrik : 2x 3,5kW Kapasitas kerja pertahunnya: 25.000kWh
3. Pada Pebruari 2012 pemasangan Double- Gravitation Water Vorteks Power Plant di Winterberg, Jerman.
Tinggi head: 2x 1,4m Debit : 0,5m³s
Energi Listrik : 2x 4,0kW Kapasitas kerja pertahunnya : 30.000kWh
4. Pada Agustus 2012 pemasangan Gravitation Water Vorteks Power Plant di Nantes, Prancis.
Tinggi head : 1m Debit : 0,3m³s
Energi Listrik : 1,7kW Kapasitas kerja pertahunnya : 8.500kWh
Universitas Sumatera Utara
5. Tahun 2013 pemasangan Gravitation Water Vorteks Power Plant di KottingObergrafendorf,
Tinggi head: 1,3m Debit : 2x 2,2m³s
Energi Listrik : 2x 17kW Kapasitas kerja pertahunnya : 160.000kWh
Universitas Sumatera Utara
BAB I PENDAHULUAN
Kategori