Turbin air dikembangkan pada abad 19 untuk tenaga industri dan listrik. Dokumen ini menjelaskan teori operasi turbin air dan rumus untuk menghitung daya yang dihasilkan berdasarkan debit, tinggi, dan efisiensi turbin. Diakhiri dengan soal latihan mengenai perhitungan daya dan debit turbin.

1. Ady Purnomo- 11301020003
Debit Air Turbin dan Kecepatan Spesifik
Turbin air dikembangkan pada abad 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 diperbaharukan.
Kata "turbine" ditemukan oleh seorang insinyur Perancis yang bernama Claude
Bourdin pada awal abad 19, yang diambil dari terjemahan bahasa Latin dari kata "whirling"
(putaran) 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).
Teori pengoperasiannya yaitu Aliran air diarahkan langsung menuju sudu-sudu
melalui pengarah, menghasilkan daya pada sirip. Selama sudu berputar, gaya bekerja melalui
suatu jarak, sehingga menghasilkan kerja. Dalam proses ini, energi ditransfer dari aliran air
ke turbin. Turbin air dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu turbin reaksi dan turbin impuls.
Kepresisian bentuk turbin air, apapun desainnya, semua digerakkan oleh suplai tekanan air.
Tenaga yang didapat dari aliran air adalah,
1

2. Ady Purnomo- 11301020003
P=η
ρ
g
h
i
Dimana
·
P
= Daya (J/s or watts)
·
η
= efisiensi turbin
·
ρ
= massa jenis air (kg/m3)
·
g
= percepatan gravitasi (9.81 m/s2)
·
h
= head (m). Untuk air tenang, ada perbedaan berat antara permukaan masuk
dan keluar. Perpindahan air memerlukan komponen tambahan untuk ditambahkan untuk
mendapatkan aliran energi kinetik. Total head dikalikan tekanan head ditambah kecepatan
head.
·
i
= aliran rata-rata (m3/s)
Turbin air modern dioperasikan pada efisiensi mekanis lebih dari 90% (tidak
terpengaruh efisiensi termodinamika).
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 tubin diberikan oleh perusahaan (dengan penilaian yang lainnya)
dan dan selalu dapat diartikan sebagai titik efisiensi maksimum. Perhitungan tepat ini
menghasilkan performa turbin dalam jangkauan head dan debit tertentu.
2

3. Ady Purnomo- 11301020003
ns
Ns
n
P
, n = rpm
H 5/ 4
P/
gH 5 / 4
, Ω = kecepatan sudut (radian/detik)
3

4. Ady Purnomo- 11301020003
Latihan Soal
1. Diketahui data lokasi adalah sebagai berikut :
Q
= 300m3/s
H
= 12m
η
= 0.5
Berapakah besarnya potensi daya ( P ) ?
Pusat tenaga koyna dilengkapi dengan 4 unit turbin – turbin dengan batang tegak
2.
disatukan dengan 70.000 KvA, 3 Fase dan 50 Hz.
Generator dilengkapi dengan 10 pasang kutub – kutub. Tinggi tekan perencanaan
kotor adalah 505 m dan daya guna transmisi dari terowongan tekan (head – race
tunnel) dan batang pipa bersama – sama dapat menjadi 94%.
Keempat unit secara bersama – sama akan menghasilkan suatu tenaga dari
348.000 tk pada suatu jaminan daya guna dari 91%
Carilah debit perencanaan dari turbin dan kecepatan spesifiknya.
Jawaban :
= 300 m3/s
= 12 m
η
Dit:
Q
H
1. Dik:
= 0.5
P
Dij:
P=g.η.H.Q
P = 9,8 m/s2 . 0,5 . 12 m . 300 m3/s
P = 17640 Kw
2. Dik:
1 kVA = 1 Kw
P
= 70.000 Kva = 70000 Kw
H
= 505 m
f
= 50 Hz
4 turbin
Generator dilengkapi dengan 10 pasang kutub
4

5. Ady Purnomo- 11301020003
Dit: Q dan Ns
Dij:
Mencari nilai Q dengan
P=g.H.Q
70.000 kW = 9,8 m/s2 . 505 m . Q
70.000 kW = 4949 m2/s2 . Q
Q = 70.000 kW / 4949 m2/s2
Q = 14,14 m3/s
Jadi, debit perencanaan turbin adalah 14,14 m3/s
Rumus kecepatan spesifik:
Ns = N x
Ket:
Ns
= Kecepatan Spesifik (m.Kw)
N
= Kecepatan Putar (rpm)
P
= Output Turbin (Kw)
H
= Tinggi (m)
Cari dahulu Kecepatan putar dengan rumus dibawah :
N=
Ket :
N
= Kecepatan Putar (rpm)
F
= frekuensi (Hz)
P
= Jumlah kutub
N=
N = 600 rpm
===========
Ns = 600 rpm x
5

6. Ady Purnomo- 11301020003
Ns = 600 rpm x 0,11
Ns = 66 mKw
Jadi, Kecepatan spesifik turbin adalah 66 mKw
6