Pengaruh variasi Bukaan Regulator Terhadap Karakteristik Turbin Air Aliran Silang
PENGARUH VARIASI BUKAAN REGULATOR TERHADAP
KARAKTERISTIK TURBIN AIR ALIRAN SILANG
SKRIPSI
Skripsi yang Diajukan untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
JONI TANTO NIM. 050401095
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N
(2)
PENGARUH VARIASI BUKAAN REGULATOR TERHADAP KARAKTERISTIK TURBIN AIR ALIRAN SILANG
JONI TANTO NIM : 050401095
Diketahui / Disahkan: Disetujui:
Departemen Teknik Mesin Dosen Pembimbing,
Fakultas Teknik USU Ketua,
Dr. Ing. Ir.Ikhwansyah Isranuri
NIP. 196412241992111001 NIP. 194511051971061001 Ir.Zamanhuri, MT
(3)
PENGARUH VARIASI BUKAAN REGULATOR TERHADAP KARAKTERISTIK TURBIN AIR ALIRAN SILANG
JONI TANTO NIM : 050401095
Telah diseminarkan dan disetujui pada seminar tugas sarjana Periode ke-575, Senin 21 Juni 2010
Dosen Pembanding I Dosen Pembanding II
Ir. Isril Amir
NIP. 194510271974121001 NIP.197209232000121003 Tulus B. Sitorus, ST, MT
(4)
PENGARUH VARIASI BUKAAN REGULATOR TERHADAP KARAKTERISTIK TURBIN AIR ALIRAN SILANG
JONI TANTO NIM : 050401095
Telah Diketahui Oleh: Pembimbing/Penguji
NIP. 194511051971061001 Ir. Zamanhuri, MT
Diketahui Oleh:
Ketua Departemen Teknik Mesin
NIP.1964 1224 1992 111001 Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Penguji I
Ir.Isril Amir
NIP. 194510271974121001
Penguji II
Tulus B. Sitorus, ST, MT NIP. 197209232000121003
(5)
NAMA : JONI TANTO
TUGAS SARJANA
NIM : 05 0401 095
MATA PELAJARAN : MESIN FLUIDA
SPESIFIKASI : Lakukan penelitian karakteristik turbin aliran
silang yang ada di Laboratorium Mesin Fluida
Departemen Teknik Mesin USU dengan
memvariasikan penampang nosel ( mengatur
regulator) dan kapasitas fluida kerjanya.
DIBERIKAN TANGGAL : 20 / Januari / 2010 SELESAI TANGGAL : 11 / Juni / 2010
MEDAN, 20 Januari 2010 KETUA DEPT. TEKNIK MESIN DOSEN PEMBIMBING,
Dr. Ing.Ir Ikhwansyah Isranuri
NIP. 196412241992111001 NIP.194511051971061001 Ir. Zamanhuri,MT
(6)
KARTU BIMBINGAN
No : 932/ TS/ 2009TUGAS SARJANA MAHASISWA
Sub. Program Studi : Konversi Energi. Bidang Tugas : Mesin Fluida.
Judul Tugas : Pengaruh variasi Bukaan Regulator Terhadap Karakteristik Turbin Air Aliran Silang
Diberikan Tanggal : 20 Januari 2010 Selesai Tanggal : 11 Juni 2010
Dosen Pembimbing : Ir.Zamanhuri,MT Nama Mahasiswa : Joni Tanto NIM : 05 0401 095
NO TANGGAL KEGIATAN ASISTENSI BIMBINGAN TANDATANGAN DOSEN 1 20-01-2010 Pengambilan tugas
2 25-01-2010 Survey turbin yang ada di lab 3 02-02-2010 Spesifikasi Tugas 4 08-02-2010 Pengambilan data 5 23-03-2010 Perbaiki bab I 6 30-03-2010 Lanjutkan Bab II 7 12-04-2010 Lanjutkan Bab III 8 28-04-2010 Lanjutkan Bab IV 9 12-05-2010 Perbaiki dan lanjutkan Bab IV 10 25-05-2010 Perbaiki dan pelajari 11 11-06-2010 Acc (boleh diseminarkan)
12
13
14
15
CATATAN : diketahui,
1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada dosen Ketua Departemen Teknik Mesin pembimbing setiap asistensi. F.T U.S.U
2. Kartu ini harus dijaga bersih dan rapi. 3. Kartu ini harus dikembalikan kejurusan,
bila kegiatan asistensi telah selesai,
NIP. 196412241992111001 Dr. Ing.Ir Ikhwansyah Isranuri
(7)
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
berkat dan anugrah-Nya yang telah diberikan kepada penulis, sehingga penulis
dapat menyelesaikan tugas sarjana ini tepat pada waktunya.
Tugas sarjana ini merupakan salah satu persyaratan guna menyelesaikan
pendidikan pada Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Sarjana ini adalah “Pengaruh Variasi
Bukaan Regulator Terhadap Karakteristik Turbin Air Aliran Silang.”
Dalam mengerjakan tugas sarjana ini, penulis mendapat bantuan dan
dukungan berupa materil dan spiritual yang diberikan oleh berbagai pihak, oleh
karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih setulus –
tulusnya kepada :
1. Orang tuaku yang menjadi teladan dan panutanku, yang selalu
memotivasi dan memberi semangat bagi penulis.
2. Bapak Ir. Zamanhuri,MT, selaku Dosen Pembimbing Tugas Sarjana
yang telah banyak memberikan arahan, bimbingan, dan nasehat serta
telah banyak meluangkan waktunya membimbing penulis dalam
menyelesaikan Tugas Sarjana ini.
3. Bapak Ir.Isril Amir selaku dosen yang telah banyak memberikan
arahan, bimbingan dan nasehat serta banyak meluangkan waktu dalam
penginstalasian turbin air yang ada.
4. Bapak Dr. Ing. Ikhwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik
(8)
5. Bapak Tuluss B Sitorus, ST, MT, selaku Sekretaris Departemen
Teknik Mesin-Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6. Bapak / Ibu Staf Pengajar pada Departemen Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
7. Seluruh Pegawai di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan pelayanan terbaik
dalam akademis ataupun non-akademis (Bu Is, Kak Sonta, Bang
Syawal, dan semua yang turut membantu saya).
8. Seluruh Asisten Laboratorium Pada Departemen Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
9. Rekan-rekan saya mahasiswa Mesin USU khususnys stambuk 2005.
10. Buat semua pihak yang ikut membantu penulis dalam menyelesaikan
turbin air yang tidak dapat disebutkan oleh penulis satu persatu.
Terimakasih saya ucapkan atas perhatian dan dukungan dari semua
pihak sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas sarjana ini.
Medan, Juni 2010
Penulis,
JONI TANTO
(9)
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR... i
DAFTAR ISI……….………. iii
DAFTAR GAMBAR……… v
DAFTAR SIMBOL... vii
AKSARA YUNANI...viii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1
1.2 Maksud dan Tujuan Penelitian... 2
1.3 Batasan Penelitian... 3
1.4 Metodologi Penulisan... 3
1.5 Sistematika Penulisan... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sejarah Turbin... 5
2.2 Klasifikasi Turbin Air………. 8
2.2.1 Turbin Impuls……….. 8
2.2.2 Turbin Reaksi……….. 10
2.3 Perbandingan Karakteristik Turbin... 13
2.4 Kecepatan Spesifik Turbin... 15
2.5 Turbin Air Cross Flow... 17
2.6 Posisi Penyemburan Terhadap Sumbu Roda Jalan……. 24
2.7 Energi Air... 27
2.8 Daya Listrik... 30
(10)
2.10 Effisiensi Turbin………... 31
BAB III INSTALASI DAN PERALATAN PENGUJIAN 3.1 Umum... 32
3.2 Turbin Yang Di Uji... 33
3.3 Instalasi Pengujian Turbin... 34
3.4 Peralatan Untuk Pengujian... 35
3.4.1 Hand Tachometer... 35
3.4.2 Clamp Meter... 36
3.4.3 Multitester... 37
3.4.4 Meteran... 38
3.4.5 Generator... 39
3.4.6 Instalasi Rangkaian Lampu... 39
3.4.7 Pompa... 40
BAB IV PELAKSANAAN DAN HASIL PENGUJIAN 4.1 Pelaksanaan Pengujian... 42
4.2 Analisis Data Dan Perhitungan... 44
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan………. 52
5.2 Saran………... 54
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
(11)
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Turbin Pelton ………. 9
Gambar 2.2 Turbin Pelton dengan banyak nozle………..………. 9
Gambar 2.3 Sudu Turbin Turgo Dan Nozzle……….……… 10
Gambar 2.4 Turbin Francis……… 11
Gambar 2.5 Turbin Kaplan Dengan Sudu Jalan Yang Dapat Diatur…...………….. 12
Gambar 2.6 Diagram Klasifikasi Turbin Air………. 13
Gambar 2.7 Grafik Perbandingan Karakteristik Turbin……….………… 13
Gambar 2.8 Perbandingan bentuk sudu turbin berdasarkan kecepatan spesifik…… 16
Gambar 2.9 Konstruksi Turbin Turbin Ossberger atau Turbin Crossflow………… 19
Gambar 2.10 Aliran Masuk Turbin Ossberger atau Turbin Crossflow………. 20
Gambar 2.11 Turbin Aliran Silang Jenis Vertical………. 21
Gambar 2.12 Turbin Aliran Silang Jenis Horizontal………. 22
Gambar 2.13 Posisi Penyemburan Vertikal………... 25
Gambar 2.14 Posisi Penyemburan Horizontal………... 26
Gambar 2.15 Posisi Penyemburan Miring………. 26
Gambar 2.16 Diagram bernouli untuk turbin air……… 28
Gambar 3.1 Turbin Aliran Silang………...… 33
Gambar 3.2 Sketsa Instalasi Turbin………...… 34
Gambar 3.3 Hand Tachometer………... 35
Gambar 3.4 Clamp Meter……….. 37
Gambar 3.5 Multitester……….. 38
Gambar 3.5 Dinamo………... 39
(12)
Gambar 3.7 Pompa………. 41
Gambar 4.1 Grafik hubungan Q vs effisiensi……….……… 49
Gambar 4.2 Grafik hubungan Q vs daya turbin………….……… 49
Gambar 4.3 Grafik hubungan Q vs nt……… 50
Gambar 4.4 Grafik karakteristik hubungan Q vs effisiensi..………... 50
Gambar 4.5 Grafik karakteristik hubungna Q vs daya turbin………... 51
(13)
DAFTAR SIMBOL
Simbol Arti Satuan
A : Luas penampang m2
d : Diameter mm
f : Koefisien gesekan
g : Percepatan gravitasi m/s2
Heff : Head effektif m
hf : Head loses mayor m
hm : Head loses minor m
I : Kuat arus Ampere
L : Panjang pipa m
ns : Putaran spesifik rpm
nt : Putaran turbin rpm
P : Daya Watt
Pa : Daya air Watt
Pt : Daya turbin Watt
Pl : Daya generator Watt
Q : Debit aliran m3/s
(14)
AKSARA YUNANI
LAMBANG Arti Satuan
η Efisiensi
γ (gamma) Berat jenis N/m3
ϕ (phi) Koefisien generator
ρ (rho) Massa jenis kg / m3
(15)
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Sekarang ini konsumsi energi berhubungan langsung dengan tingkat
kehidupan penduduk serta derajat industrisasi suatu negara. Salah satu bentuk
energi yang paling banyak digunakan manusia dalam kehidupan sehari-hari
adalah energi listrik, sebab energi ini dapat dengan mudah dan efisien
dikonversikan menjadi bentuk energi yang lain.
Turbin air dikembangkan pada abad ke-19 dan digunakan secara luas
untuk tenaga industri untuk jaringan listrik. Sekarang lebih umum dipakai
untuk generator listrik. Turbin kini dimanfaatkan secara luas dan merupakan
sumber energi yang dapat diperbarui. Kata ‘Turbin’ diambil dari terjemahan
bahasa latin dari kata ‘Whirling’ (putaran) atau ‘vortex’ (pusaran air).
Perbedaan dasar antara turbin air dengan kincir air adalah komponen putaran
air yang memberikan energi pada poros yang berputar. Komponen tambahan
ini memungkinkan turbin dapat memberikan daya yang lebih besar dengan
komponen yang lebih kecil. Turbin dapat memanfaatkan air dengan putaran
lebih cepat dan dapat memanfaatkan head yang lebih tinggi.
Pada umumnya turbin air dioperasikan secara kontinu dalam jangka waktu
yang lama. Masalah – masalah pada turbin air yang akan berujung pada
berkurangnya efisiensi dan performasi harus bisa di deteksi dan di monitor
selama beroperasi. Performansi dari turbin dipengaruhi oleh berbagai faktor
(16)
instrumen yang bekerja selama turbin air itu beroperasi. Turbin air akan
mengubah energi kinetik air menjadi energi mekanik, yaitu : putaran roda
turbin (sudu). Pada kondisi aktual, tidak semua energi potensial air dapat
diubah menjadi energi mekanik pada turbin, pasti dalam proses perubahan
terdapat kerugian – kerugian. Dari hal tersebut dapat didefinisikan efisiensi
dari turbin yaitu : perbandingan daya pada turbin dengan daya air pada
reservoir. Air dari reservoir akan mengalir dengan kapasitas tertentu dalam
saluran pipa yang menuju turbin. Pada turbin air terdapat pengaturan kapasitas
untuk memvariasikan kapasitas aliran. Pengaturan kapasitas aliran masuk ke
turbin dimaksudkan untuk merespon beban.
1.2 Maksud dan Tujuan Penelitian
Maksud dari penelitian ini adalah untuk memenuhi syarat lulus Sarjana.
Tujuan penelitian ini adalah :
a. Untuk mengetahui karakteristik turbin aliran silang dari beberapa
bukaan regulator
b. Untuk mengetahui kemampuan turbin pada berbagai kapasitas aliran,
berbagai bukaan regulator dan pembebanan yang berbeda, sehingga
akan memberikan effisiensi atau kemampuan optimum dari turbin
(17)
1.3Batasan Penelitian
Karena luasnya permasalahan ini, maka penelitian ini dibatasi pada :
a. Penelitian terhadap turbin jenis Cross Flow Turbine yang ada di
Laboratorium Mesin Fluida.
b. Perilaku turbin sebagai sumber pembangkit tenaga air dengan parameter
debit, putaran turbin, putaran dinamo yang dipasang, voltase dan kuat arus
(dari voltase dan kuat arus akan didapat kan daya).
1.4Metodologi Penulisan
Metodologi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah
sebagai berikut :
a. Survey lapangan, berupa peninjauan terhadap turbin, yang dilakukan
langsung ke Lab Mesin Fluida.
b. Pengambilan data dari turbin cross flow di Lab Mesin Fluida
c. Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian – kajian dari buku – buku
dan tulisan yang berhubungan dengan penelitian effisiensi Turbin Aliran
Silang.
d. Diskusi, berupa Tanya jawab dengan Dosen Pembimbing yang telah
ditunjuk oleh Departemen Teknik Mesin mengenai penelitian serta
masalah – masalah yang timbul selama penyusunan tugas sarjana.
e. Pembuatan instalasi pipa pada Turbin Aliran Silang
(18)
1.5Sistematika Penulisan
Penulisan ini disusun dalam lima bab. Secara garis besar masing – masing
bab akan membahas hal – hal sebagai berikut :
Bab I Pendahuluan berisi penjelasan secara ringkas mengenai latar belakang permasalahan yang ada, maksud dan tujuan, pembatasan masalah, metodologi
penulisan dan sistematika penulisan
Bab II Tinjauan Pustaka berisi penjelasan mengenai sejarah turbin, klasifikasi turbin air, turbin air cross flow, energy air, daya listrik, daya turbin, dan efisiensi
turbin.
Bab III Instalasi dan Peralatan Pengujian berisi penjelasan mengenai instalasi turbin aliran silang yang diuji, instalasi pengujian turbin aliran silang dan
peralatan yang digunakan dalam pelaksanaan pengujian.
BAB IV Pelaksanaan dan Hasil Pengujian berisi penjelasan tentang pelaksanaan pengujiam, besaran – besaran yang didapatkan, analisis hasil
pengujian, dan grafik hasil pengujian.
(19)
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Tenaga air merupakan sumber daya energi yang penting setelah tenaga uap
atau panas. Hampir 30% dari seluruh kebutuhan tenaga di dunia dipenuhi oleh
pusat – pusat listrik tenaga air. Banyak Negara yang hampir seluruh kebutuhan
energinya berasal dari tenaga air. Penggunssn tenaga air sebagai sumber energi,
terutama untuk pembangkit tenaga listrik, memiliki kelebihan dibanding sumber
energi lainnya.
2.1 Sejarah Turbin
Ján Andrej Segner mengembangkan turbin air reaksi pada pertengahan
tahun 1700. turbin ini mempunyai sumbu horizontal dan merupakan awal mula
dari turbin air modern. Turbin ini merupakan mesin yang simpel yang masih
diproduksi saat ini untuk pembangkit tenaga listrik skala kecil. Segner bekerja
dengan Euler dalam membuat teori matematis awal untuk desain turbin.
Pada tahun 1820, Jean-Victor Poncelet mengembangkan turbin aliran
kedalam. Pada tahun 1826, Benoit Fourneyon mengembangkan turbin aliran
keluar. Turbin ini sangan efisien (~80%) yang mengalirkan air melalui saluran
dengan sudu lengkung satu dimensi. Saluran keluaran juga mempunyai
lengkungan pengarah. Pada tahun 1844, Uriah A. Boyden mengembangkan turbin
aliran keluar yang meningkatkan performa dari turbin Fourneyon. Bentuk sudunya
mirip dengan turbin Francis. Pada tahun 1849, James B. Francis meningkatkan
(20)
yang memuaskan dan mengembangkan metode engineering untuk desain turbin
air. Turbin Francis dinamakan sesuai dengan namanya, yang merupakan turbin air
modern pertama. Turbin ini masih digunakan secara luas di dunia saat ini.
Turbin air aliran kedalam mempunyai susunan mekanis yang lebih baik
dan semua turbin reaksi modern menggunakan desain ini. Putaran massa air
berputar hingga putaran yang semakin cepat, air berusaha menambah kecepatan
untuk membangkitkan energi. Energi tadi dibangkitkan pada sudu dengan
memanfaatkan berat jatuh air dan pusarannya. Tekanan air berkurang sampai nol
sampai air keluar melalui sirip turbin dan memberikan energi. Sekitar tahun 1890,
bantalan fluida modern ditemukan, sekarang umumnya digunakan untuk
mendukung pusaran turbin air yang berat. Hingga tahun 2002, bantalan fluida
terlihat mempunyai arti selama lebih dari 1300 tahun Sekitar tahun 1913, Victor
Kaplan membuat turbin Kaplan, sebuah tipe mesin baling-baling. Ini merupakan
evolusi dari turbin Francis tetapi dikembangkan dengan kemampuan sumber air
yang mempunyai head kecil.
Pada umumnya semua turbin air hingga akhir abad 19 (termasuk kincir
air) merupakan mesin reaksi; tekanan air yang berperan pada mesin dan
menghasilkan kerja. Sebuah turbin reaksi membutuhkan air yang penuh dalam
proses transfer energi.
Pada tahun 1866, tukang pembuat gilingan di California, Samuel Knight
menemukan sebuah mesin yang mengerjakan tuntas sebuah konsep yang berbeda
jauh. Terinspirasi dari system jet tekanan tinggi yang digunakan dalam lapangan
pengeboran emas hidrolik, Knight mengembangkan ceruk kincir yang dapat
(21)
pada sumber yang cukup tinggi (ratusan kaki) yang dialirkan melalui sebuah pipa
saluran. Turbin ini disebut turbin impulse atau turbin tangensial. Aliran air
mendorong ceruk disekeliling kincir turbin pada kecepatan maksimum dan jatuh
keluar sudu dengan tanpa kecepatan.
Pada tahun 1879, Lester Pelton, melakukan percobaan dengan kincir
Knight, dikembangkanlah desain ceruk ganda yang membuang air kesamping,
menghilangkan beberapa energi yang hilang pada kincir Knight yang membuang
sebagian air kembali melawan kincir. Sekitar tahun 1895, William Doble
mengembangkan ceruk setengah silinder milik Pelton menjadi ceruk berbentuk
bulat memanjang, termasuk sebuah potongan didalamnya yang memungkinkan
semburan untuk membersihkan masukan ceruk. Turbin ini merupakan bentuk
modern dari turbin Pelton yang saat ini dapat memberikan efisiensi hingga 92%.
Pelton telah memprakarsai desain yang efektif, kemudian Doble mengambil alih
perusahaan Pelton dan tidak mengganti namanya menjadi Doble karena nama
Pelton sudah dikenal. Turgo dan turbin aliran silang merupakan desain turbin
impulse selanjutnya.
Turbin air terdapat dalam suatu pembangkit listrik berfungsi untuk
mengubah energi potensial yang dimiliki air menjadi energi kinetic. Selanjutnya
energi kinetic ini akan dirubah menjadi energi elektrik melalui generator. Hal ini
menyebabkan setiap pembahasan tentang turbin hidrolik akan mengikutsertakan
(22)
2.2Klasifikasi Turbin Air
Turbin air mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis. Energi
mekanis diubah dengan generator listrik menjadi tenaga listrik. Berdasarkan
prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis,
turbin air dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin impuls dan turbin reaksi.
2.2.1 Turbin Impuls
Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pada nozle. Air keluar
nozle yang mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu turbin. Setelah
membentur sudu arah kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan
momentum (impulse). Akibatnya roda turbin akan berputar. Turbin impuls adalah
turbin tekanan sama karena aliran air yang keluar dari nosel tekanannya adalah
sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi tempat dan
tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi kecepatan.
Adapun jenis – jenis turbin impuls adalah sebagai berikut :
1) Turbin Pelton.
Turbin pelton merupakan turbin impuls. Turbin Pelton terdiri dari satu set
sudu jalan yang diputar oleh pancaran air yang disemprotkan dari satu atau lebih
alat yang disebut nosel. Turbin Pelton adalah salah satu dari jenis turbin air yang
paling efisien. Turbin Pelton adalah turbin yang cocok digunakan untuk head
(23)
Gambar 2.1 Turbin Pelton.
Sumber: http://europa.eu.int/en/comm/dg17/hydro/layman2.pdf
Bentuk sudu turbin terdiri dari dua bagian yang simetris. Sudu dibentuk
sedemikian sehingga pancaran air akan mengenai tengah-tengah sudu dan
pancaran air tersebut akan berbelok ke kedua arah sehinga bisa membalikkan
pancaran air dengan baik dan membebaskan sudu dari gaya-gaya samping. Untuk
turbin dengan daya yang besar, sistem penyemprotan airnya dibagi lewat beberapa
nosel. Dengan demikian diameter pancaran air bisa diperkecil dan ember sudu
lebih kecil.
Gambar 2.2 Turbin Pelton dengan banyak nozle.
Sumber
Turbin Pelton untuk pembangkit skala besar membutuhkan head lebih kurang 150
meter tetapi untuk skala mikro head 20 meter sudah mencukupi.
2) Turbin Turgo.
Turbin Turgo dapat beroperasi pada head 30 s/d 300 m. Seperti turbin
pelton turbin turgo merupakan turbin impulse, tetapi sudunya berbeda. Pancaran
(24)
besar dari turbin Pelton. Akibatnya dimungkinkan transmisi langsung dari turbin
ke generator sehingga menaikkan efisiensi total sekaligus menurunkan biaya
perawatan.
Gambar 2.3 Sudu turbin turgo dan nozzle.
Sumber: http://europa.eu.int/en/comm/dg17/hydro/layman2.pdf
3) Turbin Ossberger Atau Turbin Crossflow (Turbin Michell-Banki).
Tipe turbin impuls lainnya dalah turbin cross flow (Stapenhorst,
1978) yang biasa disebut sebagai turbin banki atau turbin Mitchell. Turbin ini
akan di bahas lebih lanjut.
2.2.2 Turbin Reaksi
Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan
terjadinya penurunan tekanan air selama melalui sudu. Perbedaan tekanan ini
memberikan gaya pada sudu sehingga runner (bagian turbin yang berputar) dapat
berputar. Turbin yang bekerja berdasarkan prinsip ini dikelompokkan sebagai
turbin reaksi. Proses ekspansi fluida kerja pada turbin reaksi terjadi pada sudu
tetap dan sudu geraknya. Air mengalir memasuki roda turbin melalui sudu - sudu
(25)
mengalir kesekeliling sudu - sudu, runner turbin akan berputar penuh. Energi yang
ada pada air akan berkurang ketika meninggalkan sudu. Energi yang hilang
tersebut telah diubah menjadi energi mekanis oleh roda turbin. Dilihat dari
konstruksinya, turbin reaksi ada dua jenis:
1. Turbin Francis.
Turbin francis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang
diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di
bagian keluar. Turbin Francis menggunakan sudu pengarah. Sudu pengarah
mengarahkan air masuk secara tangensial. Sudu pengarah pada turbin francis
dapat merupakan suatu sudu pengarah yang tetap ataupun sudu pengarah yang
dapat diatur sudutnya. Untuk penggunaan pada berbagai kondisi aliran air
penggunaan sudu pengarah yang dapat diatur merupakan pilihan yang tepat.
Gambar 2.4 Turbin Francis
Sumbe
2. Turbin Kaplan.
Tidak berbeda dengan turbin francis, turbin kaplan cara kerjanya
menggunakan prinsip reaksi. Turbin ini mempunyai roda jalan yang mirip dengan
(26)
untuk menghasilkan gaya dorong, roda jalan pada kaplan berfungsi untuk
mendapatkan gaya F yaitu gaya putar yang dapat menghasilkan torsi pada poros
turbin. Berbeda dengan roda jalan pada francis, sudu-sudu pada roda jalan kaplan
dapat diputar posisinya untuk menyesuaikan kondisi beban turbin. Turbin kaplan
banyak dipakai pada instalasi pembangkit listrk tenaga air sungai, karena turbin
ini mempunyai kelebihan dapat menyesuaikan head yang berubah-ubah sepanjang
tahun. Turbin Kaplan dapat beroperasi pada kecepatan tinggi sehingga ukuran
roda turbin lebih kecil dan dapat dikopel langsung dengan generator. Pada kondisi
pada beban tidak penuh turbin kaplan mempunyai efisiensi paling tinggi, hal ini
dikarenakan sudu-sudu turbin kaplan dapat diatur menyesuaikan dengan beban
yang ada.
Gambar 2.5 Turbin Kaplan dengan sudu jalan yang dapat diatur.
(27)
Diagram klasifikasi turbin air dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.6 Diagram klasifikasi turbin air.
2.3 Perbandingan Karakteristik Turbin
Perbandingan karakteristik turbin dapat kita lihat pada grafik head (m) vs flow (m3/s) di bawah ini.
Gambar 2.7 Grafik Perbandingan karakteristik Turbin.Sumber :
Turbin Air
Turbin impuls
Turbin reaksi
Turbin pelton
Turbin turgo
Turbin ossberger
Turbin francis
(28)
Dapat dilihat pada gambar 2.7 turbin kaplan adalah turbin yang beroperasi
pada head yang rendah dengan kapasitas aliran yang tinggi atau bahkan beroperasi
pada kapasitas yang sangat rendah. Hal ini karena sudu – sudu turbin kaplan dapat
diatur secara manual atau otomatis untuk merspon perubahan kapasitas.
Berkebalikan dengan turbin kaplan, turbin pelton adalah turbin yang
beroperasi pada head tinggi dengan kapasitas yang rendah. Untuk turbin francis
mempunyai karakteristik yang berbeda dengan yang lainnya yaitu turbin francis
dapat beroperasi pada head yang rendah atau beroperasi pada head yang tinggi.
Pemilihan turbin kebanyakan didasarkan pada head air yang didapatkan
dan kurang lebih pada rata-rata alirannya. Umumnya, turbin impuls digunakan
untuk tempat dengan head tinggi, dan turbin reaksi digunakan untuk tempat
dengan head rendah. Turbin Kaplan baik digunakan untuk semua jenis debit dan
head, efisiensinya baik dalam segala kondisi aliran.
Turbin kecil (umumnya dibawah 10 MW) mempunyai poros horisontal,
dan kadang dipakai juga pada kapasitas turbin mencapai 100 MW. Turbin Francis
dan Kaplan besar biasanya mempunyai poros / sudu vertikal karena ini menjadi
penggunaan paling baik untuk head yang didapatkan, dan membuat instalasi
generator lebih ekonomis. Poros Pelton bisa vertikal maupun horisontal karena
ukuran turbin lebih kecil dari head yang di dapat atau tersedia. Beberapa turbin
impuls menggunakan beberapa semburan air tiap semburan untuk meningkatkan
kecepatan spesifik dan keseimbangan gaya poros.
Aplikasi penggunaan turbin berdasarkan tinggi head yang didapatkan adalah
sebagai berikut ini :
(29)
2) Turbin Francis : 5 < H < 500 meter
3) Turbin Pelton : H < 30 meter
4) Turbin Banki : 2 < H < 200 meter
2.4 Kecepatan spesifik turbin
Kecepatan spesifik (ns), menunjukkan bentuk dari turbin itu dan tidak
berhubungan dengan ukurannya. Hal ini menyebabkan desain turbin baru yang
diubah skalanya dari desain yang sudah ada, dengan performa yang sudah
diketahui. Kecepatan spesifik merupakan kriteria utama yang menunjukkan
pemilihan jenis turbin yang tepat berdasarkan karakteristik sumber air.
Kecepatan spesifik dari sebuah turbin juga dapat diartikan sebagai
kecepatan ideal, persamaan geometris turbin, yang menghasilkan satu satuan daya
tiap satu satuan head. Kecepatan spesifik turbin dapat diartikan sebagai titik
efisiensi maksimum. Perhitungan tepat ini menghasilkan performa turbin dalam
jangkauan head dan debit tertentu.
Kecepatan spesifik juga merupakan titik awal dari analisis desain dari
sebuah turbin baru. Setelah kecepatan spesifik yang diinginkan diketahui, dimensi
dasar dari bagian - bagian turbin dapat dihitung dengan mudah.
Keluaran turbin dapat diperkirakan berdasarkan dari test permodelan.
Replika miniatur dari desain yang diusulkan, diameter sekitar satu kaki (0,3 m),
dapat diuji dan hasil pengukuran laboratorium dapat digunakan sebagai
kesimpulan dengan tingkat keakuratan yang tinggi.
Debit yang melalui turbin dikendalikan dengan katub yang besar atau
(30)
debit dapat dilakukan dengan variasi bukaan pintu, akan menujukkan efisiensi
turbin dengan kondisi yang berubah-ubah.
Kecepatan spesifik dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
4 3
. 65 , 3
H Q n
ns = t ……….. 2.1
Dengan : nt = putaran turbin (rpm)
Q = kapasitas aliran (m3/s)
H = tinggi air jatuh (m)
g = percepatan graviatsi (m/s2)
Perbandingan bentuk sudu turbin terhadap kecepatan spesifik turbin adalah
sebagai berikut ini :
Gambar 2.8 Perbandingan bentuk sudu turbin berdasarkan kecepatan spesifik.
Sumber : European Community's Layman's Guidebook (on how to develop a small hydro site)
Berdasarkan gambar 2.8, semakin tinggi ns maka bentuk sudu turbin akan
(31)
2.5 Turbin Air Cross - Flow
Turbin tipe ini dibuat pertama kali di Eropa. Nama cross flow diambil dari
kenyataan bahwa air melintasi kedua sudu gerak atau runner dalam menghasilkan
putaran (rotasi). Sedangkan nama Banki (dari Hungaria) dan Mitchell (dari
Austria) adalah nama ahli teknik yang mengembangkan prinsip – prinsip turbin
tersebut serta perhitungannya. Turbin cross flow ini mempunyai arah aliran yang
radial atau tegak lurus dengan sumbu turbin.
Turbin air cross flow adalah sebuah turbin air radial dimana aliran air
masuk dan keluar rotor melalui lingkaran peripheral rotor yang sama. Turbin air
cross flow pertama kali diperkenalkan oleh A.G.M.Mitchell dan D.Banki pada
awal abad ini (Mosonyi,1966). Penemuan turbin ini sangat didasarkan pada usaha
untuk mencari jenis turbin baru yang lebih kecil, sederhana dan lebih murah
dibandingkan dengan jenis turbin yang lainnya. Sebagai hasilnya, turbin air cross
flow yang hanya memerlukan proses pembuatan yang sederhana, sepertinya dapat
memenuhi kita, meskipun belum ada pembangkit daya yang besar yang perna
dibangun dengan menggunakan turbin jenis ini. Turbin air cross flow sangat
terkenal untuk pembangkit daya ukuran kecil hingga sedang. Untuk jangkauan
daya yang dapat dihasilkan, turbin air cross flow telah dapat menggantikan tempat
mesin konversi daya air yang lain, seperti kincir air yang sederhana sampai turbin
impuls dan reaksi yang rumit pembuatannya.
Meskipun turbin air cross flow telah dipergunakan secara luas diseluruh
dunia selama ini, teori dasar yang terperinci, khususnya yang melibatkan aliran
(32)
perbedaan yang kontras dibandingkan dengan upaya yang sama untuk turbin jenis
lain.
Turbin air cross flow yang selama ini dibuat termasuk jenis turbin air
impuls – radial. Turbin ini aliran air masuk ke turbin melalui sebuah pipa pencar
dengan penampang segi empat. Aliran melewati sudu gerak turbin sebanyak duta
kali dengan arah relative tegak lurus poros turbin. Dalam hal ini tidak ada aliran
arah aksial, sehingga tidak terdapat gaya – gaya yang bekerja dalam arah poros
turbin.
Air masuk roda gerak turbin ke sudu gerak tingkat pertama dari arah luar
roda menuju kearah tegak lurus poros, kemudian aliran air melalui bagian tengah
roda gerak yang kosong dan airnya akan mengenai sudu gerak untuk kedua
kalinya dan kemudian keluar turbin. Diantara tingkat pertama dan tingkat kedua
aliran membentuk jet pada daerah terbuka dengan tekanan yang sama dengan
tekanan atmosfer. Aliran yang terjadi secara fisik harus memenuhi prinsip
kekekalan massa.
Pada turbin impuls pelton beroperasi pada head relatif tinggi, sehingga pada
head yang rendah operasinya kurang efektif atau efisiensinya rendah. Karena alasan tersebut, turbin pelton jarang dipakai secara luas untuk pembangkit listrik
skala kecil. Sebagai alternatif turbin jenis impuls yang dapat beroperasi pada head
rendah adalah turbin crossflow atau turbin impuls aliran ossberger. Turbin
crossflow dapat dioperasikan pada debit 10 litres/sec hingga 10000 litres/sec dan
head antara 1 s/d 200 m. Komponen – komponen utama konstruksi turbin
crossflow adalah sebagai berikut :
(33)
2. Alat Pengarah (distributor)
3. Roda Jalan
4. Penutup
5. Katup Udara
6. Pipa Hisap
7. Bagian Peralihan
Aliran air dilewatkan melalui sudu sudu jalan yang berbentuk silinder,
kemudian aliran air dari dalam silinder ke luar melalui sudu-sudu. Jadi perubahan
energi aliran air menjadi energi mekanik putar terjadi dua kali yaitu pada waktu
air masuk silinder dan air keluar silinder. Energi yang diperoleh dari tahap kedua
adalah 20 %nya dari tahap pertama.
Gambar 2.9 Konstruksi turbin ossberger atau turbin crossflow.
Sumber
Air yang masuk sudu diarahkan oleh alat pengarah yang sekaligus berfungsi
(34)
dengan turbin impuls pelton yaitu energi kinetik dari pengarah dikenakan pada
sudu-sudu pada tekanan yang sama. Turbin crossflow menggunakan nozle persegi
panjang yang lebarnya sesuai dengan lebar runner. Pancaran air masuk turbin dan
mengenai sudu sehingga terjadi konversi energi kinetik menjadi energi mekanis.
Air mengalir keluar membentur sudu dan memberikan energinya (lebih rendah
dibanding saat masuk) kemudian meninggalkan turbin. Runner turbin dibuat dari
beberapa sudu yang dipasang pada sepasang piringan paralel.
Gambar 2.10 Aliran masuk turbin ossberger atau turbin crossflow.
Sumber: http://europa.eu.int/en/comm/dg17/hydro/layman2.pdf
Turbin aliran silang yang pertama disebut turbin banki, ini berbentuk
skripsi yaitu tahun 1949 oleh State University di Oregon. Sedangkan publikasi
mengenai rancangan bangunan baru dimulai tahun 1967 oleh suatu badan yang
diberi nama VITA. Namun demikian, jauh sebelumnya turbin jenis ini telah
diproduksi oleh suatu pabrik yakni Ossberger di Jerman. Konstruksi Turbin
Ossberger mirip dengan separuh pompa keong. Disini air masuk menuju roda turbin vertical terhadap lantai pondasi. Menurut propagadis turbin ini bereffisiensi
(35)
74% - 84% dan menjamin operasinya 80%. Apabila diperhatikan dengan cermat
bagian – bagian dan rakitan turbinnya masih terlalu rumit untuk memperoleh daya
yang kecil.
Turbin aliran silang ini akhirnya lebih akrab kepada masyarakat pedesaan
dengan segala aspek kesederhanaannya. Hal ini telah dibuktikan oleh beberapa
badan kerja sama SKAT – Switzerland/BYS Nepal, GATE Jerman/BEW – Nepal,
GATE Jerman/CITA Equador dan ATD – Pakistan, semenjak tahun 1975 lebih
dari 500 unit telah dipasang dinegara ketiga tersebut.
Turbin aliran silang yang direncanakan ini dirancang dengan
menggunakan rumah turbin yang sedemikian rupa dalam bentuk yang sederhana
sehingga mudah diangkut dan dipasang. Pada turbin ini digunakan sebuah katup
(valve) yang berbentuk khusus yang berfungsi untuk mengatur arah dan kapasitas
aliran air. Menurut arah aliran airnya turbin ini dapat dibedakan atas dua jenis
yaitu :
1) Turbin aliran silang jenis vertical
Dimana air dialirkan melaului pipa pesat dengan posisi vertical terhadap
rumah turbin dan mendorong karangan sudu hingga roda jalan turbin berputar dan
ini berlangsung secara kontinu.
(36)
2) Turbin aliran silang jenis horizontal
Dimana aliran air dialirkan melalui pipa pesat dalam posisi horizontal
terhadap rumah turbin dan menyembur / mendorong karang sudu hingga roda
jalan turbin berputar.
Gambar 2.12 Turbin Aliran Silang Jenis Horizontal
Studi yang mendalam terhadap pembangkit tenaga jenis cross flow untuk
PLTA skala kecil belum banyak dilakukan orang, karena tipe ini dianggap
sederhana dan effisiensi nya relatif rendah. Penelitian pada akhir – akhir ini
dilakukan terhadap pembangkit listrik yang berskala besar, mengingat secara
ekonomi makro, pembangkit listrik besarlah yang dianggap sangat
menguntungkan untuk dikembangkan. Tetapi bila kita berbicara kemampuan
masyarakat dalam keikutsertaan mengumpulkan air dari sumber tenaga yang
tersebar di jaringan irigasi dan sungai – sungai kecil di Indonesia, maka justru kita
harus mengembangkan tipe cross flow itu agar dapat dimanfaatkan oleh
masyarakat yang terbatas pengetahuan dan teknologinya. Tipe cross flow ini
sudah jelas kesederhanaannya dan dapat diproduksi oleh bengkel – bengkel biasa
(37)
Masalahnya dalam mendisain atau mendimensi tipe cross flow ini perlu
ada pedoman petunjuk, panduan dan bahkan spesifikasi jenis – jenis tertentu yang
telah diketahui perilakunya yang berkaitan dengan :
1. Kesedian debit dan tinggi muka air di suatu lokasi tertentu, untuk
mengetahui ketersediaan air pada suatu daerah aliran baik untuk
tujuan khusus seperti pembuatan bendungan untuk keperluan
pembangkit tenaga listrik atau untuk keperluan irigasi maupun untuk
tujuan yang lebih umum seperti pembuatan masterplan konservasi
sumberdaya air, perkiraan tentang ketersediaan air amatlah penting.
Oleh karena itu masalah data – data topografi dari suatu sungai yang
berkesinambungan harus dimiliki.
Disamping itu cara lain untuk merencanakan PLTA skala kecil perlu
diketahui ketersedian air yang ada agar PLTA tersebut dapat
berfungsi terus menerus sepanjang waktu, serta lokasi penempatan
turbin agar sesuai dengan yang direncanakan sehingga didapat debit
serta tinggi muka air yang memadai. Ketersediaan air di sungai
dalam jangka waktu yang panjang dapat diperkirakan dengan
mengadakan pegamatan taraf muka air pada beberapa lokasi
pengamatan. Dengan demikian debit pada sungai tersebut akan
dipergunakan untuk menggerakan turbin.
2. Daya yang dapat dihasilkan
Berdasarkan debit yang ada pada PLTA tersebut akan menghasilkan
daya dengan menggunakan rumus :
(38)
Dimana :
P = Daya (W)
ρ = Massa jenis air (kg/m3) Q = Debit (m3/s)
g = Percepatan gravitasi (m/s2)
H= Perbedaan ketinggian (m)
η = efisiensi
3. Pembangkit listrik atau generaor
Pembangkit listrik atau generator ini diusahakan yang mudah
diperoleh di pasar atau yang dapat dibuat lokal.
4. Ukuran dan bentuk detail turbin
Ukuran dan bentuk detail turbin dibuat agar mudah di desain dan
dipasang dilapangan.
5. Efisiensi turbin
Efisiensi turbin di dapat dari membandingkan output dan input yang
terpakai.
6. Pengoperasian dan Pemeliharaan
Pengoperasian dan pemeliharaan PLTA skala kecil ini mampu
dilakukan oleh tenaga/ teknisi menengah.
2.6Posisi Penyemburan Terhadap Sumbu Roda Jalan
Telah diuraikan bahwa energi potensial air telah dirubah melalui
penyembur menjadi energi kinetik pada sudu atau tenaga putar roda jalan. Daya
(39)
sudu – sudu, juga telah dinyatakan c1 = 2(u1/cosα1) untuk α1 = 150 harga ini tidak
jauh berubah c1 = 2,07u1 hal ini berarti saat berikutnya c1 kembali memasuki sudu
yang lain berlawanan arah, keluar dari sisi masuk kali ini sebagai w1.
Disatu sisi keadaan ini menguntungkan yaitu dapat memanfaatkan secara
maksimal energi air. Disisi lain akan merugikan karena kecepatan c1
menimbulkan arus putar balik (tahanan) yang seharusnya menuju pipa lepas.
Kajian ini untuk menetapkan posisi terbaik dari penyembur terhadap sumbu
poros.
Posisi penyemburan terhadap sumbu roda jalan dapat dibedakan atas tiga
jenis yaitu :
1) Posisi vertikal.
Sisi masuk vertikal membentuk sudut 900 dengan lantai. Dilukiskan
kecepatan aliran keluar roda jalan sebagai keadaan penuh pada keadaan normal
dan garis terputus – putus untuk kecepatan lebih. Kedua garis ini membentuk arus
pusar pada posisi setengah (1/2) belahan roda jalan (u1 = ½ c1). Arus pusar ini
merupakan tahanan geser antara lapisan tangensial dan sebagian lainnya
menumbuk dinding setelah terbuang ke pipa lepas.
(40)
2) Posisi Horizontal.
Dari segi pengaruh komponen keceptan dari roda jalan meskipun persis
berada diatas pipa lepas tetapi masih terjadi arus pusar pada dinding belakang.
Pada kecepatan arus normal terjadi pula arus perlawanan dari sisi depan poros
dengan meniadakan letak pipa. Di lapangan sisi masuk tertentu lebih banyak
digunakan.
Gambar 2.14 Posisi Penyemburan Horizontal
3) Posisi miring.
Bedasarkan kedua kasus diatas diantara sudut miring antara 00 – 900
lukisan lapis kecepatan pada sisi masuk normal maupun pada kecepatan lebih,
kedudukan terbaik adalah membentuk 300. Pada sisi ini komponen kecepatan c1
berubah menjadi w1 dan w2. Pusaran liar tetap ada, tetapi kedudukan lapis telah
menjauhi roda turbin atau jatuh ke pipa lepas dengan tambahan gaya berat sendiri.
Lebih besar dari 300 kecendrungan terjadinya arus pusar diantara roda jalan dan
dinding mulai terlihat.
(41)
2.7Energi Air
Kaidah energy menyatakan bahwa energy tidak dapat diciptakan dan tidak
dapat dimusnahkan tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk energy lain.
Pembangkitan energy air adalah suatu perubahan energy akibat adanya
perbedaan ketinggian antara reservoir atas dan reservoir bawah makan akan
terdapat energy potensial dan energy kinetic pada aliran tersebut. Selanjutnya
energy tersebut dapat dimanfaatkan dengan mengubahnya menjadi energy
mekanis melalui turbin air.
Untuk suatu aliran dengan head dan debit tertentu yang melalui sebuah
turbin dapat menghasilkan daya (power) air sebesar :
………... 2.3
Dimana :
P = Daya (Watt)
ρ = Massa jenis air ( kg/m3) g = Percepatan gravitasi (m/s2)
Heff = Head efektif ( m )
Persamaan bernouli untuk losses instalasi tenaga air dengan menyatakan
titik 1 sebagai kondisi masuk air serta titik 3 untuk keadaan muka air bahwa
(42)
Gambar 2.16 diagram bernouli untuk turbin air
Persamaan momentum untuk pipa yang dialiri fluida dimana sifat fluida
konstan adalah sebagai berikut :
……… 2.4
Saat head losses akibat gesekan tidak diperhitungkan, maka persamaan
momentum akan berubah menjadi persamaan Bernouli. Persamaan ini ditemukan
pada aliran fluida yang tidak mengalami gesekan.
………. 2.5
Persamaan momentum untuk titik 1 dan 3 diperoleh :
……….. 2.6
Persamaan momentum untuk titik 2 dan 3 :
……….. 2.7
Dimana :
P = Tekanan absolute ( N/m2)
(43)
Hl = Head losses pada pipa ( m )
Heff = Head effektif (m)
Untuk kondisi-kondisi instalasi turbin air di atas dimana :
- Untuk waduk (reservoir titik 1) kecepatan V1 ≈ 0
- , (pressure grade adalah nol)
Maka :
………. 2.8
Persamaan head effektif diperoleh dari persamaan :
………. 2.9
Dengan mensubtitusikan persamaan 2.8 ke persamaan 2.9, diperoleh :
………. 2.10
Persamaan kontinuitas :
Q = V x A ……….… 2.11
Dimana :
Q = Debit aliran (m3/s)
V = Kecepatan aliran (m/s)
(44)
Head losses yang terjadi pada salurran pipa terbagi atas :
1. Mayor losses yang terjadi akibat gesekan aliran dalam satuan pipa ………. 2.12
2. Minor losses yang terjadi akibat adanya perlengkapan (equipment) pipa seperti belokan (elbow), valve, saringan dan peralatan lainnya.
…..……….… 2.13 2.8Daya Listrik
Daya listrik yang terbangkitkan dihitung dengan rumus
Pl = V.I ... 2.14 Dimana:
Pl = Daya listrik (Watt)
V = Tegangan (Volt)
I = Arus (Ampere)
2.9 Daya Turbin
Daya turbin dapat dihitung dengan rumus
Pt = ...2.15 cos
.
.η ϕ
ηp g l
P
Dimana :
Pl = Daya listrik (Watt)
p
η = effisiensi pulley
g
η = Effisiensi generator
ϕ
(45)
2.10 Efisiensi Turbin
Efisiensi turbin didapatkan dari perbandingan nilai daya air dan daya turbin
yaitu:
……….…... 2.16
Dimana :
(46)
BAB III
INSTALASI DAN PERALATAN PENGUJIAN
3.1 Umum
Pengujian pemanfaatan turbin air cross flow dilakukan di Laboratorium
Mesin Fluida, Departemen Teknik Mesin FT USU. Aliran yang digunakan berasal
dari bak penampungan yang dipompa.
Dalam sistem instalasi ini, secara garis besar dapat dibagi menjadi dua bagian
sebagai berikut:
• Instalasi saluran buatan dengan kapasitas aliran air yang bisa diatur
• Instalasi turbin
• Instalasi generator
• Instalasi tempat penampungan air
• Instalasi rangkaian pengujian daya turbin
Aliran air berasal dari bak penampungan yang mempunyai posisi lebih
tinggi dari posisi turbin. Kapasitas aliran air (debit) yang akan diberikan pada
saluran buatan, diatur dengan menggunakan katub yang terletak pada pipa
penghubung sebelum turbin. Katub pengatur debit dioperasikan dengan cara
dibuka atau ditutup.
Aliran air akan memberikan energi air yang akan diberikan pada turbin
sebagai energi input. Kemudian energi air ini oleh turbin dipergunakan untuk
menggerakan roda turbin yang mana akan menghasilkan daya poros turbin.
(47)
3.2 Turbin
Turbin yang di uji merupakan turbin yang berada di Laboratorium Mesin
Fluida, Departemen Teknik Mesin FT USU dengan jenis turbin aliran silang
(cross flow).
(48)
3.3 Instalasi Pengujian Turbin
Pada sistem ini, air yang jatuh ke turbin berasal dari tempat penampungan
atas. Air yang berada di tempat penampungan atas berasal dari tempat
penambungan bawah, yang air nya dipompa naik ke atas.
Aliran air dari tempat penampungan atas kemudian di jatuhkan mengenai
turbin melalui saluran buatan. Debit aliran air yang jatuh dapat ubah – ubah.
Instalasi pengujian turbin ditunjukkan pada gambar sebagai berikut:
Gambar 3.2 Sketsa Instalasi Pengujian
Ket :
1. reservoir atas
2. turbin
3. reservoir bawah
4. pipa
(49)
6. rangkaian listrik
7. pompa
3.4 Peralatan Untuk Pengujian 3.4.1 Hand Tachometer
Alat ini digunakan untuk mengukur putaran turbin dan dinamo. Pada
pengujian ini Hand Tachometer yang digunakan adalah Krisbow KW06-303
dengan spesifikasi :
Ketelitian (akurasi) : ± 0.05 % + 1 digits
Range : auto range
Sampling time : 0.8 sec (over 60RPM)
(50)
3.4.2 Clamp Meter
Antara dinamo dan instalasi lamu dihubungkan dengan kabel masuk ke
mcb dipisahkan antara kabel positif dan negatif. Clamp Meter ini digunakan untuk
mengukur besarnya arus listrik (Ampere) yang dibangkitkan oleh dinamo. Dalam
pengujian ini Clamp Meter yang digunakan adalah Krisbow KW06-286 dengan
spesifikasi :
fungsi jangkauan akurasi
Arus AC
2000 AAC ± (2.5% +10 digits) 20.00 AAC
± (2.5 % + 4 digits) 200.0 AAC
400 AAC ± (3.0 % + 4 digits)
tegangan DC
200.0
mVDC ± (0.5% + 5digits) 2.000 VDC
± (1.2% + 3 digits) 20.00 VDC
200.0 VDC
600 VDC ± (1.5% + 3 digits)
tegangan AC
200.0
mVAC ± (1.5% + 30 digits) 2.000 VAC
± (1.5% + 3 digits) 20.00 VAC
200.0 VAC
600 VAC ± (2.0% + 4 digits)
Resistansi
200 Ω ± (1.0% + 4 digits)
2 kΩ
± (1.5% + 2 digits)
20 kΩ 200 kΩ
2 MΩ ± (2.0% + 3 digits)
(51)
Gambar 3.4 Clamp Meter
3.4.3 Multi Tester
Antara dinamo dan instalasi lamu dihubungkan dengan kabel masuk ke
mcb dipisahkan antara kabel positif dan negatif. Multi Tester digunakan untuk
mengukur besarnya tegangan listrik (Volt) yang dibangkitkan oleh dinamo. Dalam
pengujian ini, Multi Tester yang digunakan adalah Sunwa GE–360TRN-B dengan
spesifikasi :
Range : DC voltage : 0 ; 0.1 ; 0.5 ; 2.5 ; 10 ; 50 ; 250 ; 1000 V
AC voltage : 0 ; 10 ; 50 ; 250 ; 1000V
DC current : 0 ; 50 μA ; 2.5 mA ; 25 mA ; 0.25A Resistance : x1 ; x10 ; x100; x1k ; x10k
(52)
Akurasi : DC voltage : ± 3% of full scale
AC voltage : ± 4% of full scale
DC current : ± 3% of full scale
Resistance : ± 3% of scale length
Gambar 3.5 Multitester
3.4.4 Meteran
Meteran adalah alat yang digunakan untuk mengukur tinggi muka air pada
(53)
3.4.5 Generator
Generator yang digunakan dalam pengujian ini adalah sebagai berikut:
Gambar 3.6 Generator
3.4.6 Instalasi Rangkaian Lampu
Pada instalasi ini digunakan lampu berdaya 100 watt sebanyak 5 buah dan
200 watt sebanyak 5 buah. Pada masing – masing lampu dipasang sakelar untuk
menghidupkan lampu. Pada instalasi ini juga dilengkapi dengan MCB (Mini
Circuit Breaker), yang berfungsi untuk menghindari putusnya lampu bila daya
(54)
Gambar 3.7 Rangkaian Listrik
3.4.7 Pompa
Pompa digunakan untuk menaikkan air dari tempat penampungan bawah
(55)
(56)
BAB IV
PELAKSANAAN DAN HASIL PENGUJIAN
4.1Pelaksanaan Pengujian
Pelaksanaan pengujian turbin cross flow pada saluran buatan ini dilakukan
di Laboratorium Mesin Fluida, Departemen Teknik Mesin FT USU.
Pengukuran yang dilakukan meliputi :
1. Pengukuran putaran poros turbin dan generator dengan Hand
Tachometer.
2. Pengukuran tegangan listrik dengan mengunakan Multi Tester
3. Pengukuran arus listrik dengan menggunakan Clamp Meter
Persiapan pelaksanaan pengujian yang dilakukan adalah pemeriksaan
instalasi dan peralatan yang meliputi :
1. Pemeriksaan banyaknya air dalam tempat penampungan bawah
2. Pemeriksaan pipa penghubung antara tempat penampungan bawah
dengan tempat penampungan atas, serta katub pengatur kapasitas air
pada pipa
3. Pemeriksaan poros turbin dan generator
4. Pemeriksaan tegangan listrik dan arus listrik
5. Pemeriksaan instalasi lampu sebagai beban
6. Pemeriksaan V- Belt pada pulley
(57)
Prosedur pengujian:
1. Keran dibuka sesuai keinginan
2. Pompa dihidupkan
3. Setelah aliran sudah konstan maka dilakukan pengamatan terhadap :
a. Pengukuran putaran pada turbin maupun dinamo dengan Hand
Tachometer
b. Pengukuran tegangan dengan Multitester
c. Pengukuran arus listrik dengan Clamp Meter
d. Setelah selesai dilakukan pembebanan dengan cara menyalakan
lampu untuk 1 lampu, 2 lampu, 3 lampu,… 15 lampu dan
dilakukan pengukuran seperti langkah – langkah sebelum nya.
Besaran yang diukur/ dicatat adalah :
1. Putaran poros turbin (nt)
2. Putaran poros dinamo (nd)
3. Tegangan listrik (V)
4. Arus listrik (I)
5. Nyala lampu (watt)
Dari besaran – besaran diatas dapat dihitung besaran lainnya :
1. Daya hidrolisis
2. Daya Turbin
(58)
4.2Analisis data dan perhitungan nya
Dari besaran – besaran yang langsung didapat dari pengamatan pembacaan
kemudian dihitung besaran – besaran yang diperlukan untuk mengetahui
karakteristik turbin yang diuji.
Contoh perhitungan :
1. Perhitungan debit air dan kecepatan aliran
Q = V.A
dimana:
Q = 0.01586 m3/s
d = 0.103 m
A = 2
4 1
D
π = 0.0081 m2 Maka V = 1.903 m/s
2. Perhitungan Bilangan Reynold
υ
Vd = ReDik :
V = 1.903
d = 0.103 m
υ = harganya 1.02 x 10-6 m2/s untuk tekanan 1 atm pada suhu 200C
(59)
3. Perhitungan Head loses
Head loses terbagi dua yaitu: head loses mayor dan heal loses minor.
a. Head loses mayor
g V d L f hf 2 2 = Dik :
L = 11.12 m
d = 0.103 m
V = 1.903 m/s
f = 0.0262 (didapat dari diagram moody) Maka h = 0.531 m f
b. Head loses minor
g V nk hm 2 2
∑
=Dik : V = 1.903 m/s
g = 9.81 m/s2
k = 2.32
koefisien gesekan dalam instalasi terdapat 2 buah elbow
(60)
K
∑
nk2 elbow 900 0.51 1.02
1 katub bola 0.05 0.05
Sisi masuk pipa 0.25 0.25
Sisi keluar pipa 1 1
Jumlah 2.32
Harga k berdasarkan ketentuan yang terdapat pada lampiran Maka h = 0.428 m m
Head loses total = h + f h m
= 0.531 + 0.0.428m
= 0.959 m
4. Daya Listrik
Pl = V.I Dik :
V = 113 Volt
I = 1.48 A
Maka Pl = 167.24 Watt
5. Daya Turbin
Pt =
ϕ η
ηp. g.cos
l
P
Dik : Pl = 167.24 Watt
p
η = 0.95
g
(61)
ϕ
cos = 0.8
Maka Pt = 244.503 Watt
6. Daya Air
Qgh Pa =ρ
Dik : ρ= 1000 kg/m3 Q = 0.01586 m3/s
g = 9.81 m/s2
h = 9.301 m
Maka Pa = 1447.111 Watt
7. Effisiensi Turbin
% 100 x P P a t t = η
Dik : P = 1447.111 Watt a
t
P = 244.503 Watt Maka ηt = 16.89593 %
Hasil-hasil perhitungan selanjutnya dapat dilihat pada tabel lampiran.
Dari hasil tabel perhitungan, dicari rata-rata untuk setiap percobaan dan
(62)
Table 4.1 tabel hasil pengolahan data regulator Q (m3/s) Heff (m) nt (rpm) ngen (rpm) Plistrik (watt) Pt (watt) Pa (watt) ηt (%) 3/12
0,01586 9,301 336,5625 900,9375 97,1237 141,9937 1447,111 10,043 0,0149 9,409 333,425 886 94,4758 138,1224 1375,304 9,81222 0,0142 9,486 321,58125 860,44375 74,5335 108,9671 1321,419 8,61117 0,0135 9,555 315,9 844,5875 73,0992 106,8702 1265,416 8,08753 0,0128 9,63 272,69375 729,59375 35,8866 52,46573 1209,22 4,33881
4/12
0,01586 9,301 352,525 945,15 118,335 173,0047 1447,111 11,9552 0,0149 9,409 334,1375 893,75 95,0521 138,9651 1375,304 10,1043 0,0142 9,486 319,61875 850,275 77,2794 112,9816 1321,419 8,55002 0,0135 9,555 308,20625 828,1625 68,8456 100,6515 1265,416 7,95402 0,0128 9,63 277,55625 733,3375 38,3158 56,01718 1209,22 4,63251
5/12
0,01586 9,301 326,19375 871,80625 88,3966 129,2348 1447,111 8,88383 0,0149 9,409 325,11875 871,175 87,9343 128,5588 1375,304 8,78001 0,0142 9,486 320,08125 851,56875 79,4983 116,2255 1321,419 7,4509 0,0135 9,555 295,75625 789,9125 58,1423 85,00329 1265,416 6,71742 0,0128 9,63 269,6625 716,75625 37,2054 54,39382 1209,22 4,49826
6/12
0,01586 9,301 307,0125 818,51875 68,9702 100,8336 1447,111 6,96793 0,0149 9,409 301,80625 805,00625 63,1286 92,29322 1375,304 6,9844 0,0142 9,486 298,65625 798,0875 61,5939 90,04952 1321,419 6,54761 0,0135 9,555 291,86875 779,36875 53,5129 78,23529 1265,416 6,18257 0,0128 9,63 269,2375 718,08125 36,3278 53,11075 1209,22 4,39215
7/12
0,01586 9,301 287,59375 765,1625 47,1318 68,90607 1447,111 4,76163 0,0149 9,409 286,0375 757,45625 46,9046 68,57401 1375,304 4,87807 0,0142 9,486 282,875 751,98125 45,8884 67,08827 1321,419 4,98065 0,0135 9,555 280,4625 746,325 45,0176 65,81524 1265,416 5,41909 0,0128 9,63 259,8375 693,475 30,9394 45,2331 1209,22 3,74068
(63)
Grafik-grafik hasil pengujian :
Gambar 4.1 Grafik hubungan Q vs effisiensi
(64)
Gambar 4.3 grafik hubungan Q Vs nT
(65)
Gambar 4.5 grafik karakteristik hubungan Q Vs nt
Gambar 4.6 grafik karakteristik hubungan Q Vs Pt
Pada gambar 4.1, 4.2, 4.3 terlihat bahwa pada bukaan regulator 3/12 dan
4/12 effisiensi, daya turbin dan putaran turbin hampir sama pada debit 13-15 L/s .
Pada bukaan diatas 15 L/s effisiensi, daya turbin dan putaran turbin lebih baik
pada bukaan 4/12. Dari sini dapat diketahui bahwa pada debit aliran di atas 15 L/s
(66)
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil pengujian dan perhitungan yang telah dilakukan pada turbin
aliran silang dapat diambil beberapa kesimpulan :
1. Kondisi optimum turbin aliran silang pada bukaan regulator 3/12
yang diuji adalah sebagai berikut :
a. Efisiensi maksimum (η maks) 10.043 %
b. Daya turbin 141.9937 Watt
c. Kecepatan putaran turbin 336.5 rpm
d. Tinggi terjun effektif 9.301 m
e. Kapasitas Aliran 15.86 L/s
2. Kondisi optimum turbin aliran silang pada bukaan regulator 4/12
yang diuji adalah sebagai berikut :
a. Efisiensi maksimum (η maks) 11.95 %
b. Daya turbin 173 Watt
c. Kecepatan putaran turbin 352 rpm
d. Tinggi terjun effektif 9.301 m
e. Kapasitas Aliran 15.86 L/s
3. Kondisi optimum turbin aliran silang pada bukaan regulator 5/12
yang diuji adalah sebagai berikut :
a. Efisiensi maksimum (η maks) 8.88 %
(67)
c. Kecepatan putaran turbin 326 rpm
d. Tinggi terjun effektif 9.301 m
e. Kapasitas Aliran 15.86 L/s
4. Kondisi optimum turbin aliran silang pada bukaan regulator 6/12
yang diuji adalah sebagai berikut :
a. Efisiensi maksimum (η maks) 6.96 %
b. Daya turbin 100.833 Watt
c. Kecepatan putaran turbin 307 rpm
d. Tinggi terjun effektif 9.301 m
e. Kapasitas Aliran 15.86 L/s
5. Kondisi optimum turbin aliran silang pada bukaan regulator 7/12
yang diuji adalah sebagai berikut :
a. Efisiensi maksimum (η maks) 5.41 %
b. Daya turbin 65.81 Watt
c. Kecepatan putaran turbin 280 rpm
d. Tinggi terjun effektif 9.555 m
e. Kapasitas Aliran 13.5 L/s
6. Rendahnya efisiensi turbin cross flow ini terutama disebabkan oleh
adanya kerugian – kerugian (kehilangan energi) karena kebocoran
pada rumah turbin, gesekan serta tumbukan air baik pada bak
penampung, turbin sendiri serta pada pulley V-Belt sampai ke
(68)
5.2 Saran
1. Hasil penelitian menunjukkan effisiensi turbin yang rendah yang
diakibatkan adanya kebocoran pada rumah turbin, sehingga perlu
dilakukan perbaikan untuk mengurangi kebocoran pada rumah turbin
tersebut.
2. Effisiensi yang rendah juga disebabkan oleh draft tube yang mempunyai
diameter yang sama, sehingga perlu dilakukan perbaikan dengan
memperbesar draft tube dan mengarahkan ke rumah turbin sehingga
mengurangi hambatan aliran.
3. Penelitian yang dilakukan hanya pada bukaan regulator tertentu saja,
sehingga perlu dilakukan penelitian pada semua bukaan regulator.
4. Penelitian juga perlu dilakukan pada putaran konstan untuk setiap
(69)
DAFTAR PUSTAKA
1) Dietzel Fritz, “Turbin Pompa dan Kompresor”, Cetakan Ke-Lima, Penerbit
Erlangga, Jakarta, 1996.
2) Steeter LV dan Wylie B,”Mekanika Fluida”, edisi ke-8, Penerbit Erlangga,
Jakarta, 1993.
3) Dadenkar, M.M, Sharman K.N.,”Pembangkit Listrik Tenaga Air”, UI Press,
Jakarta, 1991.
4) Patty, O.F , “Tenaga Air”, Cetakan Pertama, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1995.
5) Frank White,”Fluid Mechanic”,MacGraw-Hill Inc. USA
6) Munson, Bruce. R, Young, Donald, F. Okiishi, Theodore, H,”Fundamentals of
Fluid Mechanics”, eifth edition, USA, 2006
7) Warnick, C.C,”Hydropower Engineering”, Prentice Hall, Inc, New York,
1984.
8) M. Edy Sunarto, Alex Arter, Ueli Meler, “Pedoman Rekayasa Tenaga Air”,
Jakarta, 1991.
9) Ir. Sularso,”Pompa Dan Kompressor”, Cetakan ketiga, PT. Pradya Paramita,
Jakarta, 1987.
(70)
Lampiran A
Data hasil penelitian
(71)
Q= 15,86 L/s bukaan regulator 3/12
banyak
lampu Q Heff
Putaran
V I
Turbin Dinamo
0 0.01586 9.301 544 1460 191 0
1 0.01586 9.301 506 1368 167 0.33
2 0.01586 9.301 470 1246 150 0.65
3 0.01586 9.301 427 1129 134 0.93
4 0.01586 9.301 386 1031 116.7 1.17
5 0.01586 9.301 348 934 102 1.31
6 0.01586 9.301 320 855 84 1.44
7 0.01586 9.301 304 804 76 1.54
8 0.01586 9.301 284 774 66.8 1.66
9 0.01586 9.301 275 736 59.2 1.78
10 0.01586 9.301 268 722 54.6 1.9
11 0.01586 9.301 262 705 49.8 2.02
12 0.01586 9.301 255.4 687 45.8 2.08
13 0.01586 9.301 250.6 671 42 2.14
14 0.01586 9.301 245 653 38.4 2.19
15 0.01586 9.301 240 640 35 2.25
Q= 15,86 L/s bukaan regulator 4/12
banyak lampu Q Heff
Putaran
V I
Turbin Dinamo
0 0.01586 9.301 565 1506 208 0
1 0.01586 9.301 523 1395 185 0.35
2 0.01586 9.301 480 1298 163 0.69
3 0.01586 9.301 441 1206 144 0.98
4 0.01586 9.301 411 1076 128 1.26
5 0.01586 9.301 373 1005 113 1.48
6 0.01586 9.301 341.4 930.3 99.5 1.63
7 0.01586 9.301 326 875 87.8 1.76
8 0.01586 9.301 305 825.1 78.4 1.84
9 0.01586 9.301 295 789 69.5 1.96
10 0.01586 9.301 280 752 61.7 2.02
11 0.01586 9.301 272 726 55.4 2.12
12 0.01586 9.301 267 708 51 2.22
13 0.01586 9.301 260 692 47 2.28
14 0.01586 9.301 255 680 42 2.34
(72)
Q= 15,86 L/s bukaan regulator 5/12
banyak lampu Q Heff putaran V I
turbin dinamo
0 0.01586 9.301 525.5 1401 178.8 0
1 0.01586 9.301 485.9 1295 151.5 0.3
2 0.01586 9.301 447.3 1202 135.4 0.59
3 0.01586 9.301 406.9 1098 121.5 0.86
4 0.01586 9.301 369.2 999.4 103.3 1.08
5 0.01586 9.301 342.8 888.7 95 1.25
6 0.01586 9.301 321.6 856 82.9 1.42
7 0.01586 9.301 297 800.2 72.9 1.54
8 0.01586 9.301 285 763 64.4 1.67
9 0.01586 9.301 274.4 729.3 59 1.78
10 0.01586 9.301 258.9 707.5 53.8 1.85
11 0.01586 9.301 254.3 674.8 48.1 1.92
12 0.01586 9.301 243.7 651.6 42.3 1.98
13 0.01586 9.301 239.6 637.1 38.3 2.08
14 0.01586 9.301 235.4 625.5 34.6 2.13
15 0.01586 9.301 231.6 619.8 33.9 2.22
Q= 15,86 L/s bukaan regulator 6/12
banyak lampu Q Heff putaran
turbin dinamo V I
0 0.01586 9.301 488.4 1313 146 0
1 0.01586 9.301 458.2 1204 128.4 0.27
2 0.01586 9.301 420.8 1120 115.7 0.57
3 0.01586 9.301 385.1 1029 108.4 0.78
4 0.01586 9.301 350 930.6 93.2 1.01
5 0.01586 9.301 332.1 876 84.9 1.18
6 0.01586 9.301 296.3 818.7 72.1 1.3
7 0.01586 9.301 283.6 746 62.6 1.41
8 0.01586 9.301 267.2 713.2 56.4 1.54
9 0.01586 9.301 254.4 672.1 49.2 1.59
10 0.01586 9.301 245.7 656.5 45.3 1.64
11 0.01586 9.301 236.5 636.3 40.2 1.71
12 0.01586 9.301 231 622.1 36.7 1.76
13 0.01586 9.301 226.3 602.1 32.4 1.81
14 0.01586 9.301 220.1 584.6 29.6 1.9
(73)
Q= 15,86 L/s bukaan regulator 7/12 banyak
lampu Q Heff
putaran
V I
turbin dinamo
0 0.01586 9.301 460.3 1201 112.3 0
1 0.01586 9.301 416 1113 96.4 0.21
2 0.01586 9.301 381.5 1030 91.2 0.44
3 0.01586 9.301 343.4 921.9 81.5 0.69
4 0.01586 9.301 319.8 831.2 70.3 0.83
5 0.01586 9.301 288 771.4 63.8 0.98
6 0.01586 9.301 277.6 735 58.4 1.14
7 0.01586 9.301 258.2 690.3 52.3 1.23
8 0.01586 9.301 248.7 659.1 45.7 1.33
9 0.01586 9.301 235.8 634.3 39.2 1.41
10 0.01586 9.301 228.4 594.9 34.9 1.46
11 0.01586 9.301 222 586.7 31.5 1.5
12 0.01586 9.301 215.6 572.9 28.8 1.55
13 0.01586 9.301 213.6 569.5 26 1.67
14 0.01586 9.301 211.1 562.8 24.2 1.78
15 0.01586 9.301 206 557.7 21.8 1.85
Q=14,9 L/s bukaan regulator 3/12
Banyak lampu Q Heff putaran V I
turbin dinamo
0 0.0149 9.409 542.5 1405 182.9 0
1 0.0149 9.409 498.7 1330 161.5 0.33
2 0.0149 9.409 465.5 1247 142.8 0.63
3 0.0149 9.409 419.4 1128 129.3 0.92
4 0.0149 9.409 379 1011 110.7 1.12
5 0.0149 9.409 343.6 942.1 97.5 1.32
6 0.0149 9.409 325.1 865.6 86.7 1.47
7 0.0149 9.409 305.6 815.4 75.8 1.6
8 0.0149 9.409 288.7 768.8 68.3 1.69
9 0.0149 9.409 272.9 732.6 59.7 1.79
10 0.0149 9.409 266.1 700.5 53.9 1.87
11 0.0149 9.409 256.2 676.9 48.2 1.95
12 0.0149 9.409 248.5 655.6 43.3 2.02
13 0.0149 9.409 245.2 643.8 39.7 2.11
14 0.0149 9.409 240.3 631.9 36.6 2.17
(74)
Q=14,9 L/s bukaan regulator 4/12
Banyak lampu Q Heff putaran V I
turbin dinamo
0 0.0149 9.409 550.1 1443 192.1 0
1 0.0149 9.409 502.1 1368 170 0.33
2 0.0149 9.409 467.8 1259 145.9 0.65
3 0.0149 9.409 427.6 1144 133.1 0.91
4 0.0149 9.409 384.9 1020 116.2 1.11
5 0.0149 9.409 346.8 931.4 98.3 1.3
6 0.0149 9.409 319.7 864.3 83.9 1.46
7 0.0149 9.409 301.9 808.3 74.3 1.61
8 0.0149 9.409 287.4 766.7 66.8 1.68
9 0.0149 9.409 270.3 728.8 58.3 1.76
10 0.0149 9.409 264.9 712.1 52.6 1.87
11 0.0149 9.409 257.3 676.7 47.5 2
12 0.0149 9.409 247 662.5 42.4 2.02
13 0.0149 9.409 242.1 644.8 39.1 2.11
14 0.0149 9.409 239.6 640.7 38.2 2.23
15 0.0149 9.409 236.7 629.7 37.6 2.35
Q=14,9 L/s bukaan regulator 5/12
Banyak lampu Q Heff
putaran
V I
turbin dinamo
0 0.0149 9.409 508.8 1354 157.4 0
1 0.0149 9.409 479.9 1263 140.5 0.3
2 0.0149 9.409 444.4 1174 126.2 0.58
3 0.0149 9.409 408.1 1072 116.9 0.84
4 0.0149 9.409 369.1 979 104.9 1.05
5 0.0149 9.409 335.2 893.8 89.4 1.23
6 0.0149 9.409 313.3 832.4 78.2 1.36
7 0.0149 9.409 292.3 777.2 67.2 1.45
8 0.0149 9.409 276.5 734.1 63.2 1.55
9 0.0149 9.409 263.3 711.8 54.8 1.68
10 0.0149 9.409 256 673 49.5 1.76
11 0.0149 9.409 248.8 655.3 43.3 1.81
12 0.0149 9.409 235.5 635.9 38.1 1.9
13 0.0149 9.409 233.5 628.5 36.2 1.98
14 0.0149 9.409 230.5 624.6 32.6 2.06
(75)
Q=14,9 L/s bukaan regulator 6/12
Banyak lampu Q Heff
putaran
V I
turbin dinamo
0 0.0149 9.409 464.7 1260 121.2 0
1 0.0149 9.409 442.8 1187 116.3 0.25
2 0.0149 9.409 414.8 1104 106.7 0.52
3 0.0149 9.409 365.8 968.7 93.2 0.75
4 0.0149 9.409 330.9 913 91.6 0.96
5 0.0149 9.409 316.2 838.5 75.2 1.14
6 0.0149 9.409 292.8 762 67.4 1.22
7 0.0149 9.409 273.3 746.9 59.8 1.36
8 0.0149 9.409 259.5 705.2 53.2 1.48
9 0.0149 9.409 249.4 661.8 45.7 1.53
10 0.0149 9.409 241.7 650.3 41.4 1.58
11 0.0149 9.409 235 616.2 36.4 1.7
12 0.0149 9.409 226.6 600.1 34 1.73
13 0.0149 9.409 223.5 596.2 30.9 1.81
14 0.0149 9.409 221.4 583.9 27.9 1.87
15 0.0149 9.409 220.1 575.6 26.4 1.93
Q=14,9 L/s bukaan regulator 7/12
Banyak lampu Q Heff
putaran
V I
turbin dinamo
0 0.0149 9.409 457.4 1236 113.5 0
1 0.0149 9.409 433.9 1157 104.9 0.23
2 0.0149 9.409 393.2 1036 93.2 0.49
3 0.0149 9.409 366.9 963 86.9 0.71
4 0.0149 9.409 328 864 78.1 0.92
5 0.0149 9.409 297.5 796.3 64.8 1.01
6 0.0149 9.409 273.9 744.9 58.3 1.09
7 0.0149 9.409 260.2 687.7 48.1 1.19
8 0.0149 9.409 244.9 659.3 41.5 1.28
9 0.0149 9.409 235.2 622.6 38.7 1.31
10 0.0149 9.409 231 600.3 33.1 1.45
11 0.0149 9.409 222.2 595.9 30.1 1.49
12 0.0149 9.409 219.6 592.8 27.3 1.51
13 0.0149 9.409 216.8 586.5 23.2 1.58
14 0.0149 9.409 211.1 558.8 22.7 1.62
(76)
Q=14.2 L/s bukaan regulator 3/12
Banyak lampu Q Heff
putaran
V I
turbin dinamo
0 0.0142 9.486 532.3 1414.0 178.3 0
1 0.0142 9.486 491.2 1312.0 152.5 0.33
2 0.0142 9.486 453.4 1215.0 133.5 0.62
3 0.0142 9.486 406.8 1089.0 118.1 0.87
4 0.0142 9.486 361.8 973.9 100.2 1.05
5 0.0142 9.486 327.6 878.1 85.8 1.21
6 0.0142 9.486 303.8 811.8 73.4 1.35
7 0.0142 9.486 284.1 763.4 65.2 1.47
8 0.0142 9.486 271.8 728.5 58.3 1.58
9 0.0142 9.486 255.0 692.5 49.3 1.63
10 0.0142 9.486 247.2 659.3 44.5 1.69
11 0.0142 9.486 236.3 630.8 38.7 1.75
12 0.0142 9.486 229.9 615.3 34.6 1.77
13 0.0142 9.486 222.5 600.6 31.5 1.83
14 0.0142 9.486 219.2 581.1 27.9 1.87
15 0.0142 9.486 211.5 548.1 22.8 1.9
Q=14.2 L/s bukaan regulator 4/12
Banyak lampu Q Heff
putaran
V I
turbin dinamo
0 0.0142 9.486 545.4 1420.0 186.4 0
1 0.0142 9.486 495.0 1342.0 163.8 0.31
2 0.0142 9.486 456.0 1214.0 134.8 0.65
3 0.0142 9.486 399.5 1066.0 116.7 0.86
4 0.0142 9.486 373.9 990.8 104.8 1.1
5 0.0142 9.486 331.7 905.7 89.3 1.25
6 0.0142 9.486 305.0 816.0 76.8 1.38
7 0.0142 9.486 286.2 768.2 66.4 1.47
8 0.0142 9.486 274.9 725.7 58.2 1.6
9 0.0142 9.486 256.7 683.1 53.4 1.66
10 0.0142 9.486 246.8 652.5 45.4 1.72
11 0.0142 9.486 240.3 630.8 38.9 1.78
12 0.0142 9.486 237.0 613.4 34.3 1.83
13 0.0142 9.486 226.0 604.2 32.6 1.89
14 0.0142 9.486 220.8 590.8 29.5 1.97
(77)
Q=14.2 L/s bukaan regulator 5/12
Banyak lampu Q Heff
putaran
V I
turbin dinamo
0 0.0142 9.486 518.9 1391.0 170.0 0
1 0.0142 9.486 491.7 1304.0 154.0 0.32
2 0.0142 9.486 458.4 1208.0 138.0 0.69
3 0.0142 9.486 411.1 1107.0 122.0 0.9
4 0.0142 9.486 373.3 1000.0 108.0 1.14
5 0.0142 9.486 341.5 904.1 91.5 1.28
6 0.0142 9.486 314.2 840.4 80.0 1.42
7 0.0142 9.486 293.4 783.7 71.0 1.55
8 0.0142 9.486 281.3 748.7 62.0 1.66
9 0.0142 9.486 266.2 723.9 57.0 1.75
10 0.0142 9.486 259.7 693.1 51.0 1.86
11 0.0142 9.486 250.7 672.4 44.6 1.92
12 0.0142 9.486 241.3 652.1 40.9 1.96
13 0.0142 9.486 235.7 640.9 38.4 2.04
14 0.0142 9.486 233.8 639.3 35.9 2.16
15 0.0142 9.486 230.7 630.2 34.2 2.25
Q=14.2 L/s bukaan regulator 6/12
Banyak lampu Q Heff
putaran
V I
turbin dinamo
0 0.0142 9.486 486.0 1286.0 130.0 0
1 0.0142 9.486 453.5 1202.0 118.0 0.27
2 0.0142 9.486 411.5 1122.0 109.0 0.52
3 0.0142 9.486 375.0 1006.0 99.0 0.77
4 0.0142 9.486 344.8 912.7 88.0 0.96
5 0.0142 9.486 313.2 846.7 78.0 1.13
6 0.0142 9.486 292.7 771.3 68.0 1.25
7 0.0142 9.486 276.2 732.2 58.0 1.39
8 0.0142 9.486 263.7 691.1 51.0 1.48
9 0.0142 9.486 250.2 664.8 47.0 1.57
10 0.0142 9.486 240.0 641.4 41.0 1.62
11 0.0142 9.486 234.2 623.1 38.0 1.69
12 0.0142 9.486 225.3 606.3 33.5 1.76
13 0.0142 9.486 223.5 600.9 31.7 1.86
14 0.0142 9.486 220.4 593.1 29.5 1.89
(78)
Q=14.2 L/s bukaan regulator 7/12
Banyak lampu Q Heff putaran V I
turbin dinamo
0 0.0142 9.486 445.9 1155.0 86.5 0
1 0.0142 9.486 413.8 1096.0 84.1 0.21
2 0.0142 9.486 378.9 1003.0 86.4 0.45
3 0.0142 9.486 345.0 934.6 80.0 0.69
4 0.0142 9.486 318.0 854.1 73.2 0.84
5 0.0142 9.486 293.0 774.4 63.1 0.97
6 0.0142 9.486 267.6 720.0 53.0 1.12
7 0.0142 9.486 256.0 689.8 48.5 1.18
8 0.0142 9.486 242.2 638.3 43.8 1.26
9 0.0142 9.486 234.5 620.2 38.4 1.36
10 0.0142 9.486 227.1 615.7 35.4 1.45
11 0.0142 9.486 221.1 588.3 31.0 1.53
12 0.0142 9.486 216.2 579.8 28.5 1.57
13 0.0142 9.486 212.9 566.7 25.2 1.6
14 0.0142 9.486 210.4 557.7 24.3 1.68
15 0.0142 9.486 204.8 547.6 21.5 1.73
Q=13.5 L/s bukaan regulator 3/12
Banyak lampu Q Heff putaran V I
turbin dinamo
0 0.0135 9.555 531.8 1425 177.2 0
1 0.0135 9.555 496.4 1323 156.3 0.32
2 0.0135 9.555 450.3 1213 133.3 0.59
3 0.0135 9.555 410 1095 121.2 0.87
4 0.0135 9.555 368.9 993.9 106.7 1.06
5 0.0135 9.555 338.1 910 91.2 1.15
6 0.0135 9.555 310.3 842.8 77.8 1.24
7 0.0135 9.555 296.3 785.5 69.2 1.34
8 0.0135 9.555 279.1 737.3 61.1 1.45
9 0.0135 9.555 265.4 707.9 53.3 1.53
10 0.0135 9.555 255.7 677.2 48.6 1.6
11 0.0135 9.555 247.6 657.3 43.2 1.65
12 0.0135 9.555 238.4 634.4 38.4 1.79
13 0.0135 9.555 230.6 621.8 33.5 1.82
14 0.0135 9.555 224.5 592.8 30.3 1.87
(79)
Q=13.5 L/s bukaan regulator 4/12
Banyak lampu Q Heff
putaran
V I
turbin dinamo
0 0.0135 9.555 493.4 1318 140.8 0
1 0.0135 9.555 460.3 1238 127.8 0.28
2 0.0135 9.555 431.8 1145 117.8 0.55
3 0.0135 9.555 382.7 1048 104.1 0.81
4 0.0135 9.555 351.8 942.9 93.6 0.99
5 0.0135 9.555 324.9 865.1 81.7 1.17
6 0.0135 9.555 301.7 804.9 72.8 1.3
7 0.0135 9.555 280.7 759 63.2 1.41
8 0.0135 9.555 267.1 720.5 56.1 1.52
9 0.0135 9.555 256.2 684.9 50.2 1.61
10 0.0135 9.555 250.3 673.3 47.2 1.72
11 0.0135 9.555 239.9 646.5 40.3 1.77
12 0.0135 9.555 232.1 626.3 36.8 1.8
13 0.0135 9.555 226.8 607.6 32.6 1.83
14 0.0135 9.555 218.5 594 28.2 1.86
15 0.0135 9.555 213.1 576.6 24.7 1.93
Q=13.5 L/s bukaan regulator 5/12
Banyak lampu Q Heff
putaran
V I
turbin dinamo
0 0.0135 9.555 476.5 1245 116.8 0
1 0.0135 9.555 441.2 1184 110.8 0.24
2 0.0135 9.555 404.8 1084 106.2 0.5
3 0.0135 9.555 372.8 992.2 98.5 0.75
4 0.0135 9.555 338.9 899.4 87.2 0.92
5 0.0135 9.555 312.3 827.6 77.1 1.1
6 0.0135 9.555 289 775.3 65.9 1.21
7 0.0135 9.555 267.1 722 56.9 1.33
8 0.0135 9.555 256.9 704.8 51.7 1.45
9 0.0135 9.555 247 657.6 43.4 1.51
10 0.0135 9.555 233.8 622.9 39.1 1.54
11 0.0135 9.555 234.4 616.6 37.1 1.63
12 0.0135 9.555 221.6 601.7 33.5 1.69
13 0.0135 9.555 219.6 581.5 29.6 1.75
14 0.0135 9.555 212.6 573.5 25.5 1.78
(80)
Q=13.5 L/s bukaan regulator 6/12
Banyak lampu Q Heff putaran V I
turbin dinamo
0 0.0135 9.555 458.2 1220 110 0
1 0.0135 9.555 429.1 1156 104.3 0.24
2 0.0135 9.555 405.7 1072 100.3 0.48
3 0.0135 9.555 365.6 986.9 92.9 0.74
4 0.0135 9.555 338.6 894.9 81.1 0.9
5 0.0135 9.555 302.8 824.2 70.5 1.07
6 0.0135 9.555 284.8 751.5 62.2 1.11
7 0.0135 9.555 264 701.1 53.4 1.31
8 0.0135 9.555 249.9 672.2 46.5 1.34
9 0.0135 9.555 243 652.6 43.9 1.43
10 0.0135 9.555 233.1 627.1 39.3 1.51
11 0.0135 9.555 228.5 605.2 34.1 1.62
12 0.0135 9.555 220.5 590.2 31.8 1.66
13 0.0135 9.555 217.8 583.3 28 1.72
14 0.0135 9.555 215.5 572 25.4 1.78
15 0.0135 9.555 212.8 560.7 22.3 1.84
Q=13.5 L/s bukaan regulator 7/12
Banyak lampu Q Heff putaran V I
turbin dinamo
0 0.0135 9.555 448.9 1209 101.2 0
1 0.0135 9.555 421.9 1132 98.3 0.23
2 0.0135 9.555 395.7 1046 95 0.47
3 0.0135 9.555 358 946.7 87.6 0.71
4 0.0135 9.555 328.8 856.8 77.7 0.84
5 0.0135 9.555 302.6 781.8 69.3 1
6 0.0135 9.555 274.9 735.8 58.4 1.13
7 0.0135 9.555 262.8 698 50.1 1.28
8 0.0135 9.555 250.5 655.3 47.1 1.3
9 0.0135 9.555 237.4 626.5 38.5 1.35
10 0.0135 9.555 229.1 593.9 32.4 1.41
11 0.0135 9.555 222.9 581.3 30.8 1.5
12 0.0135 9.555 216.9 573.6 26.1 1.56
13 0.0135 9.555 213.9 567.9 24.5 1.6
14 0.0135 9.555 210.2 562.5 23.1 1.66
(81)
Q=12.8 L/s bukaan regulator 3/12
banyak lampu Q Heff
putaran
V I
turbin dinamo
0 0.0128 9.63 458.4 1220 102.9 0
1 0.0128 9.63 416 1164 89.4 0.23
2 0.0128 9.63 377 1024 86.3 0.46
3 0.0128 9.63 343.9 912.8 76.8 0.66
4 0.0128 9.63 303.5 805.3 64.2 0.77
5 0.0128 9.63 287.2 750.9 55.8 0.93
6 0.0128 9.63 256.2 691.6 48.2 1.01
7 0.0128 9.63 248.8 647 42.1 1.06
8 0.0128 9.63 232.9 627.2 36.6 1.19
9 0.0128 9.63 221.8 591.4 31.6 1.23
10 0.0128 9.63 213.4 576.4 27.8 1.32
11 0.0128 9.63 209.5 554.8 25.1 1.26
12 0.0128 9.63 204.2 549.1 23.2 1.46
13 0.0128 9.63 200.8 528.2 21.3 1.48
14 0.0128 9.63 196.1 525.1 18.3 1.53
15 0.0128 9.63 193.4 505.7 16.2 1.51
Q=12.8 L/s bukaan regulator 4/12
banyak lampu Q Heff
putaran
V I
turbin dinamo
0 0.0128 9.63 488.4 1261 115.2 0
1 0.0128 9.63 440.5 1169 100.1 0.22
2 0.0128 9.63 385.9 993.8 79.2 0.46
3 0.0128 9.63 344.4 876.1 70.6 0.68
4 0.0128 9.63 319.1 810.8 62.5 0.84
5 0.0128 9.63 288 756.2 55.3 0.98
6 0.0128 9.63 269.9 706.5 50.3 1.08
7 0.0128 9.63 249 674.5 42.7 1.17
8 0.0128 9.63 229.3 615.9 35.1 1.26
9 0.0128 9.63 220.9 598.5 31.1 1.36
10 0.0128 9.63 216.9 570.6 29.3 1.4
11 0.0128 9.63 205.6 561.3 25.8 1.48
12 0.0128 9.63 201.7 555.4 23.7 1.52
13 0.0128 9.63 197.2 540.4 21.4 1.56
14 0.0128 9.63 193 526.1 19.3 1.61
(82)
Q=12.8 L/s bukaan regulator 5/12
banyak lampu Q Heff putaran V I
turbin dinamo
0 0.0128 9.63 427 1129 87.4 0
1 0.0128 9.63 403 1082 83.1 0.2
2 0.0128 9.63 367.3 996.3 80.3 0.45
3 0.0128 9.63 341 912 77.8 0.67
4 0.0128 9.63 308.7 827 68.8 0.82
5 0.0128 9.63 285.7 754.8 58.6 0.96
6 0.0128 9.63 262.1 699.3 51.8 1.08
7 0.0128 9.63 247.7 667 44.3 1.14
8 0.0128 9.63 236 626.3 38.9 1.21
9 0.0128 9.63 224.9 505.7 33.2 1.27
10 0.0128 9.63 217.5 582.2 30.5 1.32
11 0.0128 9.63 210.2 565 26.6 1.34
12 0.0128 9.63 201.8 546.5 23.8 1.36
13 0.0128 9.63 197.8 536.5 19.2 1.38
14 0.0128 9.63 192.5 520.2 17.4 1.41
15 0.0128 9.63 191.4 518.3 15.8 1.44
Q=12.8 L/s bukaan regulator 6/12
banyak lampu Q Heff
putaran
V I
turbin dinamo
0 0.0128 9.63 422 1089 81.2 0
1 0.0128 9.63 392.3 1053 75.3 0.19
2 0.0128 9.63 356.6 968.3 71.6 0.42
3 0.0128 9.63 332.4 890.5 68.2 0.61
4 0.0128 9.63 306.7 821.7 65.4 0.81
5 0.0128 9.63 278.4 746.6 55.7 0.92
6 0.0128 9.63 260.9 705.4 50.3 1.04
7 0.0128 9.63 246.7 655.6 41.8 1.12
8 0.0128 9.63 236.6 624.2 38.3 1.18
9 0.0128 9.63 225.8 603.9 33.2 1.26
10 0.0128 9.63 219.5 586.8 29.8 1.34
11 0.0128 9.63 213.1 573 27.6 1.39
12 0.0128 9.63 207.2 554.2 24.3 1.46
13 0.0128 9.63 205 542.2 21.8 1.49
14 0.0128 9.63 203.6 540.8 19.5 1.53
15 0.0128 9.63 201 534.1 18 1.6
Q=12.8 L/s bukaan regulator 7/12
(83)
banyak lampu Q Heff
putaran
V I
turbin dinamo
0 0.0128 9.63 402.1 1064 72.1 0
1 0.0128 9.63 386.4 992.5 68.3 0.17
2 0.0128 9.63 347.8 914.5 65.1 0.37
3 0.0128 9.63 308.7 853.8 64.6 0.56
4 0.0128 9.63 293.4 788.3 58.4 0.75
5 0.0128 9.63 271.7 728.6 51.3 0.87
6 0.0128 9.63 252.6 676.7 43.8 0.96
7 0.0128 9.63 239.1 634.4 39.4 1.05
8 0.0128 9.63 228.6 612.7 34.2 1.13
9 0.0128 9.63 217.9 587.1 30.2 1.18
10 0.0128 9.63 211.5 566.5 26.7 1.27
11 0.0128 9.63 206.9 554.1 24.7 1.35
12 0.0128 9.63 201.3 540.8 22.2 1.39
13 0.0128 9.63 200 536.1 19.7 1.43
14 0.0128 9.63 196.2 525 18.2 1.47
(84)
Lampiran B
Data hasil pengolahan
(85)
(86)
(87)
(88)
(89)
(90)
(91)
(92)
(93)
(94)
(95)
(96)
(97)
(98)
(99)
(100)
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)