43
= 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
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.
Universitas Sumatera Utara
44
4. Air kemudian kembali kesungai melalui saluran keluar.
Universitas Sumatera Utara
1
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 secera teoritis idealnya = ρgQHv H
v
= Height of Vorteks 5. Efesiensi Hidrolik maksimum meningkat saat kecepatan impeler setengah dari
kecepatan fluida. lihat Grafik 2.18
Gamba r 2.14 Bentuk permukaan Pusaran Air secara matematik
Universitas Sumatera Utara
2
Grafik 2.15 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
2. Tahun 2011 pemasangan Gravitation Water
Universitas Sumatera Utara
3
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
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
4
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 UMUM
Turbin pusaran air vortex merupakan turbin yang memanfaatkan pusaran air sebagai media perantara energi terhadap sumbu vertikal sehingga terjadi perbedaan
tekanan antara bagian sumbu dan sekelilingnya. Turbin pusaran air vortex ini dioperasikan pada daerah yang memiliki head yang rendah dan memanfaatkan pusaran
gravitasi air sehingga akan menimbulkan perbedaan tekanan air dengan bagian sumbu. Turbin pusaran air vortex merupakan salah satu turbin yang sangat spesial, karena
dapat beroperasi pada daerah yang memiliki head yang sangat rendah. Turbin pusaran air vortex bekerja pada head rendah . Sebagai simulasi atau pengkondisian dari air mengalir
yang berada di alam. Dalam uji eksperimental turbin vortex ini, dibuat turbin vortex, adapun beberapa pekerjaan yang dilakukan adalah:
Pembuatan sudu dari besi plat
Pembuatan poros
Pembuatan rumah turbin casingdari bahan kaca akrilik acrylic
Pembuatan bak penampungan air reservoir
Pembuatan saluran air dari bak penampungan talang
Pembuatan saluran buang output
Dan ditambah beberapa instalasi turbin vortex.Adapun penambahan instalasi yang dilakukan adalah:
Universitas Sumatera Utara
