2.3 Turbin Air
Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan secara luas untuk industri pembangkit listrik. Sekarang lebih umum dipakai untuk generator listrik.
Turbin kini dimanfaatkan secara luas dan merupakan sumberenergi yang dapat diperbaharukan. Kincir air sudah sejak lama digunakan untuk industri tenaga
listrik. Pada mulanya yang dipertimbangkan adalah ukuran kincirnya, yang membatasi debit dan head yang dapat dimanfaatkan. Perkembangan kincir air
menjadi turbin modern membutuhkan jangka waktu yang cukup lama. Perkembangan yang dilakukan dalam waktu revolusi industri menggunakan
metode dan prinsip ilmiah. Mereka juga mengembangkan teknologi material dan metode produksi baru pada saat itu.
Kata turbine ditemukan oleh seorang insinyur Perancis yang bernama Claude Bourdin
pada awal abad 19, yang diambil dari terjemahan bahasa Latin dari kata whirlingpusaran atau vortex pusaran air. Perbedaan dasar antara
turbin air awal 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. Untuk selanjutnya dikembangkan turbin impulse yang tidak membutuhkan putaran air.
Turbin-turbin hidrolik berfungsi mengubah energi air menjadi energi kinetic, kemudian energi kinetik akan diubah menjadi energi listrik oleh
generator. Hal ini menyebabkan setiap pembahasan tentang turbin hidrolik akan mengikut sertakan generator sebagai pembangkit listrik. Air mengalir melalui
turbin akan memberikan tenaga pada penggerak runner turbin dan membuat runner
itu berputar. Poros dari penggerak turbin berhubungan dengan poros generator sehingga energi kinetik turbin menjadi input bagi generator dan diubah
menjadi energi listrik. Jadi turbin-turbin hidrolik menempati kunci dalam bidang teknik hidrolik dan memberikan kontribusi yang besar dari seluruh biaya proyek,
terutama untuk PLTA skala besar.
2.3.1 Klasifikasi Turbin Air
Universitas Sumatera Utara
Turbin hidrolik adalah suatu alat yang dapat menghasilkan torsi sebagai akibat gaya dinamik dan gaya tekan air, turbin hidrolik ini dapat dikelompokkan
menjadi dua tipe, yaitu : 1.
Turbin Reaksi reaction turbine adalah turbin yang mengkombinasikan energi potensial tekan dan energi kinetik untuk menghasilkan energi gerak.
2. Turbin Impuls impuls turbine adalah turbin yang memanfaatkan energi
kinetik dari pancaran air yang berkecepatan tinggi untuk diubah menjadi energi gerak.
Diagram klasifikasi turbin air dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.6 Klasifikasi Turbin air Sumber :
www.wikipedia.or.id
2.3.2 Turbin Reaksi Reaction Turbine
Turbin vortex
Universitas Sumatera Utara
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
pengarah dengan tekanan yang tinggi. Pada saat air yang bertekanan tersebut 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 2.7 Turbin Francis
Universitas Sumatera Utara
Sumber : Rajput Rames, 2000
2 Turbin Kaplan.
Tidak berbeda dengan turbin francis, turbin kaplan cara kerjanya menggunakan prinsip reaksi. Turbin ini mempunyai roda jalan yang mirip dengan baling-baling
pesawat terbang. Bila baling-baling pesawat terbang berfungsi 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 2.8 Turbin Kaplan
Universitas Sumatera Utara
Sumber : Rajput Rames, 2000
2.3.3 Turbin Impuls Impulse Turbine
Kategori