yang lebih baik, sehingga efisiensi yang dihasilkan memuaskan. Dari model PLTA yang dibuat itu kemudian diikuti oleh Negara lain seperti Eropa, Amerika
dan Negara lainnya. Para ahli yakin bahwa kincir air mulai digunakan sekitar 500 tahun sebelum digunakannya di negara India. Baru kemudian tepatnya pada abad
ke-18 kincir air mengalami perkembangan yang sangat pesat dan dapat diubah menjadi turbin air. Kemajuan yang sangat pesat dari turbin air dilakukan oleh
Prancis. Tepatnya tahun 1855 Prancis berhasil membuat turbin dan meraih sukses pada tahun 1910.
Turbin Francis mempunyai poros tegak dengan ukuran yang besar, sedangakan dengan ukuran yang kecil dengan ukuran mendatar. Turbin Francis
memakai roda propeller atau runner yang dapat berputar secara bebas. Awal mula yang membawa kesuksesan Francis adalah pelton yang telah membangun turbin
aksi pada tahun 1870. Pelton membangun turbin dengan ketinggian jatuh air yang besar. Pemasukan
air yang melalui saluran yang kemudian oleh pipa pesat penstock air tersebut dirubah menjadi kecepatan tinggi dan langsung menemukan sudu jalan. Sudu-
sudu jalan dari turbin pelton berua bucket atau ember atau sekop yang dibuat runcing pada sisi sebelah luarnya. Turbin pelton memanfaatkan kecepatan air
yang keluar dari pipa pesat, sehingga turbin ini termasuk aksi. Hamper 95 tenaga air yang diberikan menjadi diknetis. Dewasa ini makin banyak terlihat
penggunaan PLTA, dimana penggunaan airnya dipompa ke atas pada waktu bebannya rendah. System ini sangat menguntungkan untuk memenuhi kebutuhan
akan tenaga listrik. Sedangakan perkembangan lain adalah pembangunan PLTA di bawah tanah. Hampir semua pembangunan waduk PLTA digunakan berbagai
keperluan, misalnya untuk irigasi, perikanan, dan sebagai pengendali banjir.
2.1.1 KLASIFIKASI TURBIN AIR
Turbin air dapat dikelompokkan dengan berbagai cara. Jenis turbin dapat digolongkan menjadi tiga sesuai dengan range dari head-nya, yaitu :
1. Turbin dengan head rendah.
2. Turbin dengan head medium.
Universitas Sumatera Utara
3. Turbin dengan head tinggi.
Sedangkan menurut cara kerjanya, maka terdapat dua jenis turbin yaitu : 1.
Turbin Impuls aksi. 2.
Turbin Reaksi.
1. Turbin Impuls aksi.
Turbin impuls adalah turbin air yang cara kerjanya 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 dan turbin Cross Flow.
1 Turbin Cross Flow
Gamb ar 2.1 Turbin Cross Flow
Ketika air masuk ke turbin akan diarahkan oaleh satu atau lebih baling-baling yang terletak di hulu runner dan melintas dua kali
sebelum menginggalkan turbin. Prakondisi
Mulai operasi dengan kepala antara 5 m H 200 m
Universitas Sumatera Utara
Keuntungan i.
Desain sederhana sehingga menyebabkan produksi yang baik dan tersandardisasi.
ii. Murah dan kuat.
iii. Dibandingkan dengan turbin lainnya, turbin cross flow
biayanya lebih rendah. iv.
Sangat dianjurkan untuk kondisi seperti di Indonesia. Kerugian
Turbin cross flow memiliki efisiensi hingga 80 lebih rendah dibandingkan dengan jenis turbin lainnya.
2 Turbin Pelton
Gambar 2.2 Turbin Pelton
Turbin yang terdiri dari sejumlah ruang penampung untuk menangkap aliran air.
Untuk arus yang lebih tinggi jumlah ruang penampung dapat ditingkatkan.
Turbin yang sangat efisien. Prakondisi
i. Mula operasi antara 50 m H 1300 m
ii. Membutuhkan system aliran air yang rendah.
Keuntungan
Universitas Sumatera Utara
i. Konstruksi yang kompak.
ii. Stabil dijalankan.
iii. Mudah dioperasikan.
Kerugian i.
Tidak cocok untuk lokasi yang headnya rendah. ii.
Tidak cocok untuk system aliran airnya tinggi.
2. Turbin Reaksi
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. 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.
Contoh turbin reaksi adalah turbin Francis dan turbin Propeler Kaplan.
1 Turbin Francis
Jenis turbin reaksi. Komponen Runner tenggelam dalam air sepenuhnya.
Terdiri dari deretan bilah melengkung.
Universitas Sumatera Utara
Regulasi aliran dilakukan melalui deretan yang dapat diatur.
Prakondisi i.
Mulai operasi antara 25 m H 350 m ii.
H = head atau ketinngian air terjun. Keuntungan
i. Operasional yang handal.
ii. Konstruksi sederhana.
iii. Tingginya efisiensi.
Kerugian i.
Tidak cocok untuk lokasi dengan Head ketinggian air terjun yang tinggi.
Gambar 2.3 Turbin Francis
2 Turbin Propeler Kaplan
Jenis turbin reaksi. Kaplan adalah jenis turbin tertua dengan konfigurasi sebuah ulir
dan gerbang kecil radial untuk pengaturan aliran.
Universitas Sumatera Utara
Turbin Kaplan memiliki pisau yang dapat diatur dan disesuaikan melalui gerbang kecil dan menghasilkan efisiensi terbaik terbaik
atas berbagai laju aliran. Prakondisi
i. Mulai operasi antara 2 m H 40 m
ii. Memerlukan system yang tinggi alirannya.
Keuntungan i.
Turbin propeller dapat berjalan kecepatan tinggi dan head yang rendah.
ii. Turbin Kaplan sangat efisien.
Kerugian i.
Mahalnya pemeliharaan dan investasi. ii.
Tidak cocok untuk lokasi dengan head yang tinggi.
Gambar 2.4 Turbin Propeler
2.1.2 Perbandingan Karakteristik Turbin Air
