Pembuatan runner blade dengan jumlah runner adalah 5 sudu dari bahan
kuningan
Pembuatan poros dari bahan besi
Pembuatan dudukan turbin dari bahan besi siku
Pembuatan rumah turbin, guide vane, dan draft tube dengan pengerjaan plat.
Aliran air yang digunakan berasal dari resevoir yang telah diisi oleh air kemudian dipompa oleh satu unit pompa sentrifugal menuju rumah turbin dan
jatuh kembali ke resevoir melalui draft tube secara siklus. Kapasitas aliran debit air yang akan dipompa dapat diatur melalui sebuah katup pengatur ball valve
sesuai dengan kebutuhan. Rumah turbin dimana memiliki geometri variabel yang dapat membuat operasi efisien untuk aliran air. Rumah turbin juga berfungsi
untuk memberikan gaya sentripetal agar runner blade dapat bergerak melingkar yakni gaya yang selalu membelokkannya menuju pusat lintasan lingkaran draft
tube. Gerak melingkar runner blade inilah yang akan dikonversikan untuk memutar poros altenator dan menghasilkan arus listrik. Dengan kata lain energi
kinetik yang terdapat dari aliran air masuk ke rumah turbin akan dimanfaatkan menjadi energi mekanik untuk memutar runner blade
.
Dari uraian di atas, jelas bahwa penggunaan turbin Kaplan dapat mengubah energi kinetik fluida menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros.
Selanjutnya daya poros ini akan dikopel atau ditransmisikan ke altenator dan diubah menjadi energi listrik.
3.2 SPESIFIKASI TURBIN KAPLAN
Spesifikasi turbin Kaplan dalam uji eksperimental turbin Kaplan dengan 5 runner blade dan analisa perbandingan jarak vertikal runner terhadap guide vane
yakni dengan jarak 1 cm, 3 cm dan 5 cm adalah sebagai berikut:
Jumlah runner blade = 5
Diameter luar runner D = 16 cm
Tinggi guide vane B = 4,4 cm
Sudut guide vane α
= 60
o
Universitas Sumatera Utara
Jarak vertikal runner λ
= 1 cm, 3cm dan 5 cm Diameter boss
= 6,5 cm
3.3 RANCANG BANGUN INSTALASI
Rancang bangun instalasi pemipaan pada uji eksperimental turbin Kaplan menggunakan single line installation yakni memompa atau mensirkulasikan air
dari reservoir ke rumah turbin dengan pompa tunggal. Pipa yang digunakan berdiameter 2 inch dari bahan PVC. Instalasi pipa ini terdiri dari 4 buah elbow
atau belokan untuk meminimalisir head losses instalasi. Adapun tujuan rancang bangun instalasi pipa adalah sebagai bentuk simulasi dari suatu aliran sungai
dengan kapasitas memenuhi karakteristik pemilihan turbin Kaplan.
Gambar 3.1 Instalasi turbin Kaplan
3.4 PERALATAN PENGUJIAN 3.4.1 Hand Tachometer
Alat ini digunakan untuk mengukur putaran rpm poros. Turbin Kaplan yang digunakan dalam uji eksperimental turbin Kaplan dengan 5 runner blade
dan analisa perbandingan jarak vertikal runner terhadap guide vane yakni dengan
Universitas Sumatera Utara
jarak 1 cm, 3 cm dan 5 cm ini, hand tachometer yang digunakan adalah Krisbow
KW06-303 dengan spesifikasi:
Ketelitian akurasi : ± 0,05 + 1 digit Range
: autorange Sampling time
: 0,8 s over 60 rpm
Gambar 3.2 Hand Tachometer
3.4.2 Clamp Meter
Clamp meter digunakan untuk mengukur besarnya arus listrik ampere yang yang dihasilkan melalui rangkaian listrik beban dengan cara dihubungkan
seri pada rangkaian listrik. Dalam uji eksperimental turbin Kaplan dengan 5 runner blade dan analisa perbandingan jarak vertikal runner terhadap guide vane
yakni dengan jarak 1 cm, 3 cm dan 5 cm ini, clamp meter yang digunakan
adalah Krisbow KW06-286 dengan spesifikasi:
Gambar 3.3 Clamp Meter Tabel 3.1 Jangkauan dan akurasi Clamp meter
Universitas Sumatera Utara
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 + 5 digits
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 VDC ± 1.5 + 3 digits
20.00 VDC 200.0 VDC
600 VDC ± 2.0 + 4 digits
Resistansi
200 Ω
± 1.0 + 4 digits 2 k
Ω ± 1.5 + 2 digits
20 k Ω
200 k Ω
2 M Ω
± 2.0 + 3 digits 20 M
Ω ± 3.0 + 5 digits
3.4.3 Multimeter
Multimeter digunakan untuk mengukur besarnya tegangan listrik volt yang dibangkitkan oleh dinamo dengan cara dihubungkan parallel pada rangkaian
listrisk. Dalam uji eksperimental turbin Kaplan dengan 5 runner blade dan analisa perbandingan jarak vertikal runner terhadap guide vane yakni dengan jarak 1 cm,
3 cm dan 5 cm ini, multimeter yang gunakan adalah tipe fluke 15B digital multimeter dengan spesifikasi:
Range : DC voltage
: 0, 0.2, 2, 20, 200, 1000 V
Universitas Sumatera Utara
AC voltage : 0, 200, 750 V
DC current : 0 µA, 200 µA, 2 mA, 20 mA, 200 mA
Resistance : 200
Ω, 2 kΩ, 20 kΩ, 200 kΩ, 2000 kΩ
Gambar 3.4 Multimeter
3.4.4 Altenator
Alternator yang digunakan pada pengujian merupakan sebuah mesin kipas
angin yang memiliki daya maksimal 8 Watt.
Gambar 3.5 Altenator
3.4. 5 Instalasi Rangkaian Lampu
Pada instalasi ini mengunakan rangkaian pararel yang terdiri dari lampu pijar berdaya 4 Watt dan 3 Watt. Pada masing-masing lampu dipasang sakelar
yang berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan aliran listrik ke lampu.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.6 Rangkaian lampu
3.4.6 Pompa
Pompa ini digunakan untuk memompakan air dari resevoir ke rumah turbin sebagai simulasi aliran air di alam. Dalam uji eksperimental turbin Kaplan
dengan 5 runner blade dan analisa perbandingan jarak vertikal runner terhadap guide vane yakni dengan jarak 1 cm, 3 cm dan 5 cm ini, spesifikasi pompa yang
digunakan adalah:
PabrikanMerk : Kyomizu
Voltase : 220 V240 V
Kapasitas maximum : 88 Lmenit Head tekan maximum : 22 m
Head isap maximum : 8 m
Gambar 3.7 Pompa
Universitas Sumatera Utara
3.5 PELAKSANAAN PENGUJIAN
Pengujian turbin kaplan dengan 5 runner blade dilakukan di lantai 4 Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Pengukuran-pengukuran yang dilakukan terhadap penelitian ini meliputi: 1.
Pengukuran putaran rpm poros turbin Kaplan dan poros generator dengan menggunakan Hand Tachometer.
2. Pengukuran arus listrik ampere dengan menggunakan Clamp Meter.
3. Pengukuran debit air dengan menggunakan stopwatch.
4. Pengukuran tegangan listrik volt dengan menggunakan Multi Meter.
Sebelum dilakukan pengujian turbin Kaplan dan pengambilan data, terlebih dahulu dilakukan pemeriksaan checking terhadap beberapa instalasi dan
peralatan, yang meliputi: 1.
Pemeriksaan sambungan pipa diinstalasi tidak terjadi kebocoran 2.
Pemeriksaan pipa penghubung air masuk ke rumah turbin sudah terikat kuat dengan tidak ada celah air keluar.
3. Pemeriksaan pada guide vane telah mengarah pada sudut 60
o
. 4.
Pemeriksaan kesesuaian jarak vertikal runner dengan guide vane terhadap data yang akan diambil.
5. Pemeriksaan runner blade tidak menyentuh draft tube.
6. Pemeriksaan kesesuaian jarak puli dan sabuk.
7. Permeriksaan puli dapat berputar dengan baik.
8. Pemeriksaan instalasi lampu sebagai beban.
9. Pemeriksaan poros turbin kaplan dan poros altenator serta pemberian
pelumas pada bearing. 10.
Pemeriksaan altenator. Setelah prosedur pemeriksaan terhadap beberapa instalasi dan peralatan di
atas selesai dilakukan dan pemeriksaan dipastikan dalam kondisi standby, maka prosedur pengujian pun dapat dimulai. Adapun prosedur pengujian turbin Kaplan
dengan 5 runner blade adalah sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
1. Hidupkan motor listrik penggerak pompa.
2. Dilakukan monitoring runner blade tidak menyentuh draft tube dan guide
vane dan poros dalam keadaan stabil. 3.
Setelah aliran air pada pipa penghubung dan putaran turbin konstan, maka pengukuran putaran pada poros turbin Kaplan dan poros altenator dengan
Hand Tachometer. 4.
Hitung torsi yang dihasilkan dengan menggunakan neraca pegas sebagai gaya beban.
5. Setelah pengambilan data selesai dilakukan matikan pompa.
6. Ulangi percobaan diatas untuk jarak 3 cm dan 5 cm.
Besaran-besaran yang diukur dan dicatat meliputi: 1.
Tegangan listrik yang dihasilkan generator V 2.
Arus listrik yang melalui rangkaian A 3.
Putaran poros sturbin Kaplan rpm 4.
Putaran poros altenator rpm
Universitas Sumatera Utara
Survei Data
Perhitungan Kecepatan
Flowchart pengujian turbin Kaplan dengan 5 runner blade dan pengujian.
Tidak
Ya Studi literatur
Literatur
Penentuan Jenis Turbin Mulai
Rancang Bangun Instalasi Turbin Kaplan Dengan 5
Runner Blade
Pengujian Turbin Dengan menggunakan hand tachometer,
multimeter, clamp meter
Kesimpulan dan Saran
Selesai Buku-buku Pedoman,
Jurnal-jurnal Pendukung, dan
sebagainya. Head dan Debit
Universitas Sumatera Utara
BAB IV ANALISA DATA DAN HASIL PENGUJIAN
4. 1 PERHITUNGAN DIMENSI DASAR TURBIN KAPLAN
4.1.1 Kapasitas Aktual dan Head Efektif Instalasi
Kapasitas aktual instalasi
Pengukuran dilakukan dengan menampung air dari instalasi pipa pada ember dengan kapasitas 15 L, diambil sebanyak 3 kali.
Tabel 4.1 Hasil pengukuran kapasitas aktual instalasi
Pengukuran Waktu detik
Kapasitas liter
I 1,8
1,5 II
1,5 1,5
III 1,8
1,5
� =
1,5 1,7
����� �����
Q = 0,88 literdetik = 0,00088 m
3
detik
Universitas Sumatera Utara
