Dokumen tersebut membahas beberapa jenis turbin pembangkit listrik tenaga air, yaitu turbin Pelton, Francis, dan Kaplan. Turbin Pelton digunakan untuk head tinggi dan bekerja dengan sistem impuls, sedangkan turbin Francis dan Kaplan bekerja dengan sistem tekanan dan lebih banyak digunakan untuk head rendah hinggi sedang. Turbin Kaplan merupakan evolusi dari turbin Francis dengan bilah yang dapat disesuaikan untuk mencapai efisiensi ting

1. Pembangkit Tenaga Listrik
TURBIN PELTON
Turbin Pelton. Turbin Pelton adalah
turbin reaksi di mana satu atau lebih
pancaran air menumbuk roda yang
terdapat
sejumlah
Masing-Masing
mangkok.
pancaran
keluar
melalui nozzle dengan valve untuk
mengatur
aliran.
Turbin
pelton
hanya digunakan untuk head tinggi.
Nozzel turbin berada searah dengan
piringan runner. Pada penelitian ini
dilakukan perhitungan untuk mendapatkan dimensi mangkok runner turbin pelton.
Mangkok runner ini dirancang agar dapat menerima energi kinetik dan mengambil
energi tersebut menjadi torsi pada poros generator.
Turbin Pelton merupakan turbin untuk tinggi terjun yang tinggi, yaitu di atas
300 meter. Teknik mengkonversikan energi potensial air menjadi energi mekanik pada
roda air turbin dilakukan melalui proses impuls sehingga turbin Pelton disebut juga
turbin impuls.
Turbin Pelton disebut juga turbin impuls atau turbin tekanan rata atau turbin
pancaran bebas karena tekanan air keluar nosel sama dengan tekanan atmosfer. Dalam
instalasi turbin ini semua energi ( geodetic dan tekanan ) diubah menjadi kecepatan
keluar nosel. Konstruksi nosel ada pada gambar di atas. Tidak semua sudu menerima
Ady Purnomo - 11301020003
Page 1

2. Pembangkit Tenaga Listrik
hempasan air, tetapi secara bergantian tergantung posisi sudu tersebut. Jumlah
tergantung besarnya kapasitas air, dapat bervariasi satu sampai enam. Turbin pelton
dipakai untuk tinggi jatuh air yang besar, dengan kecepatan spesifik 1 sampai 15.
Instalasi dan begian utama turbin pelton. Turbin pelton biasanya berukuran
besar. Hal ini dapat dimaklumi karena dioperasikan pada tekananyang tinggi
danperubahan momentum yang diterima sudu-sudu sangat besar, dengan sendiri
struktur turbin harus kuat.
Pada turbin pelton semua energi tinggi tempet dan tekanan ketika masuk kesudu
jalan turbin telah telah diubah menjadi energi kecepatan Seperti terlihat pada gambar
dibawah ini:
Turbin pelton terdiri dari dua bagian utama yaitu :
Nosel
Roda Jalan
Nosel mempunyai beberapa fungsi yaitu:
1. Mengarahkan pancaran air ke sudu turbin.
2. Mengubah tekanan menjadi energi kinetik.
3. Mengatur kapasitas air yang masuk turbin.
Ady Purnomo - 11301020003
Page 2

3. Pembangkit Tenaga Listrik
Jarum
yang
berada
pada
nosel
bertujuan
untuk
mengatur
kapasitas
dan
mengkonsentrasikan air yang terpancar di mulut nosel. Panjang jarum sangat
menentukan tingkat konsentrasi air, makin panjang jarum air makin terkonsentrasi.
Untuk turbin pelton dengan daya kecil, debit bisa diatur dengan hanya
menggeser kedudukan jarum sudu. Untuk instalasi yang lebih besar harus
menggunakan dua buah sistem pengaturan atau lebih,
Tujuan pengaturan ini adalah untuk menghindari terjadinya tekanan tumbukan
yang besar dalam pipa pesat yang timbul akibat penumpukkan nosel secara tiba-tiba
ketika beban turbin berkurang dengan tiba-tiba.
Untuk mengurangi putaran turbin pada kondisi atas, pembelokkan pancaran
akan berayaun kedepan jarum nosel terlebihdahulu sehingga pancaran air dari nosel
berbelok sebagian.
Jumlah nosel tergantung pada bilangan-bilangan spesifik nq trubin pelton.
Dimana nq dirumuskan :
Roda jalan berbentuk pelek (rim) dengan sejumlah sudu di sekelilinnya. Pelek
ini dihubungkan dengan poros dan seterusnya menggerakkan generator. Sudu turbin
pelton berbentuk elipsoida yang dibuat dengan bucket (sudu) dan di tengahnya
mempunyai splitter (pemisah air). Bentuk sudu sedemikian dimaksudkan supaya bisa
membalikkan putaran air dengan baik dan membebaskan sudu dari gaya samping.
Ady Purnomo - 11301020003
Page 3

4. Pembangkit Tenaga Listrik
TURBIN FRANCIS
Turbin francis bekerja dengan memakai proses tekanan lebih. Pada waktu air
masuk ke roda jalan, sebagian dari enrgi tinggi jatuh telah bekerja di dalam suddu
pengarah diubah sebagai kecepatan air masuk. Sisa energi tinggi jatuh dimamfaatkan
dalam sudu jalan, dengan adanya pipa isap memungkinkan energi tinggi jatuh bekerja
di sudu jalan dengan semaksimum mungkin.
Turbin yang dikelilingi dengan sudu pengarah semuanya terbenam dalm air. Air
yang masuk kedalam turbin dialirkan melalui pengisian air dari atas turbin (schact) atau
melalui sebuah rumah yang berbentuk spiral (rumah keong). Semua roda jalan selalu
bekerja. Daya yang dihasilkan turbin diatur dengan cara mengubah posisi pembukaan
sudu pengarah. Pembukaan sudu pengarah dapat dilakuakan dengan tangan atau dengan
pengatur dari oli tekan(gobernor tekanan oli), dengan demikian kapasitas air yang
masuk ke dalam roda turbin bisa diperbesar atau diperkecil.
Pada sisi sebelah luar roda jalan terdapat tekanan kerendahan (kurang dari 1
atmosfir) dan kecepatan aliran yang tinggi. Di dalam pipa isap kecepatan alirannya
akan berkurang dan tekanannya akan kembali naik sehingga air bisa dialirkan keluar
lewat saluran air di bawah dengan tekanan seperti keadaan sekitarnya. Pipa isap pada
turbin ini mempunyai fungsi mengubah energi kecepatan menjadi energi tekan.
Daerah kerja turbin francis. Jenis konstruksi turbin ini pertama kali
dilaksanakan sekitar tahun 1950. Sekarang turbin francis adalah yang paling banyak
dipakai, karena tinggi air jatuh dan kapasitasnya yang paling sering terdapat/ sesuai
dengan kebutuhannya. Dari hasil penggunaan dan penelitian yang terus-menerus untuk
pengembangan selanjutnya, turbin francis sekarang sudah bisa digunakan untuk tinggi
Ady Purnomo - 11301020003
Page 4

5. Pembangkit Tenaga Listrik
air jatuh sampai 700m dengan kapasitas air dan kecepatan air dan kecepatan putar yang
sesuai memenuhi harapan. Gambar berikut adalah daerah penggunaan dari beberapa
jenis konstruksi turbin yang berbeda :
Pokok utama pada gambar adalah adanya daerah penggunaan tipe turbin. Untuk
diketahui pada gambar diatas di dalam daerah yang dibatasi dengan garis terdapat
banyak jenis turbin yang dibuat, jadi sebetulnya garis tersebut sudah bukan merupakan
garis batas lagi. Karena ada turbin yang titik muatan beban penuhnya terletak di bawah
atau di atas daerah yang diberi tanda. Titik beban penuh turbin dapat juga terletak di
bawah daerah tersebut, bila dari kondisi tempat membutuhkan pemasangan turbin
dengan tinggi khusus dan berdasarkan alasan untuk menghindari kavitasi, sehingga
dengan demikian harus dipilih kecepatan spesifik yang kecil.
Turbin francis yang kecil sering terletak di bawah daerah tersebut, karena harus
menggerakkan generator yang mempunyai kecepatan putar yang tinggi dsan
dihubungkna langsung dengan roda gigi transmisi. Didalam daerah batas antara turbin
francis dengan turbin kaplan, Turbin kaplan lebih menguntungkan yaitu pada keadaan
beban tidak penuh randemennya lebih tinggi, karena sudu-suda turbin kaplan bisa
diatur sesuai dengan beban yang ada.
Ady Purnomo - 11301020003
Page 5

6. Pembangkit Tenaga Listrik
TURBIN KAPLAN
Turbin Kaplan adalah Turbin Air, jenis baling baling, yang memiliki pisau atau
sirip, yang dapat disesuaikan. Turbin ini dikembangkan pada tahun 1913 oleh Profesor
Austria Viktor Kaplan, yang dikombinasikan bilah baling-baling otomatis yang dapat
disesuaikan, dengan gerbang gawang otomatis yang juga dapat disesuaikan, untuk
dapat mencapai efisiensi melalui berbagai tingkat aliran dan air.
Turbin Kaplan merupakan Evolusi dari Turbin Francis. Penemuan yang
memungkinkan produksi listrik yang efisien di negara tertentu, yang memiliki head
yang relatif rendah, yang tidak mungkin diterapkan untuk Turbin Francis.
Head Kaplan berkisar 10 - 70 meter dan Output Daya 5-120 MW. Diameter
Runner adalah antara 2 dan 8 meter. Kecepatan putar Runner turbin adalah 79-429 rpm.
Turbin Kaplan saat ini sudah banyak digunakan di seluruh dunia dalam High Flow,
Low Head.
Sesuai dengan persamaan euler, maka makin kecil tinggi air jatuh yang
tersedia,makin sedikit belokannya aliran air di dalam sudu jalan. Dengan bertambahnya
kapasitas air yang masuk ke dalam turbin, maka akan bertambah besar pula luas
penampang salauran yang dilalui air, dan selain itu kecepatan putar yang demikian bisa
ditentukan lebih tinggi. Kecepatan spesifik bertambah,kelengkungan sudu, jumlah
sudu, dan belokan aliran air di dalam sudu berkurang.
Pada permulaan sekali disaat pengembang pusat tenaga sungai, turbinnya
menggunakan roda baling-baling dengan sudu-sudu tetap yang dituang.
Ady Purnomo - 11301020003
Page 6

7. Pembangkit Tenaga Listrik
Untuk tempat pusat listrik tenaga sungai harus dihitung lebih dahulu besarnya
perubahan tinggi air jatuhnya sepanjang tahun. Dan aliran sungai tersebut bisa diatur
dengan memakai bendungan. Makin besar kapasitas air yang mengalir pada saat air
tinggi, akan makin tinggi air jatuh yang bisa dimamfaatkan, karena tinggi permukaan
air atas adalah konstan sedangkan air kelebihan pada permukaan air bawah akan naik.
Turbin yang bekerja pada kondisi tinggi air jauh yang berubah-ubah mempunyai
kerugian, karena dalam perencanaan sudu turbin telah disesuaikan bahwa perpindahan
energi yang baik hanya terjadi pada titik normal yaitu pada kondisi perbandingan
kecepatan dan tekanan yang tertentu. Bila terjadi penyimpangan yang besar baik ke atas
maupun ke bawah, seperti yang terdapat pada pusat tenaga listrik sungai, randamen
roda baling-balingnya turbin cepat atau lambat akan turun.
Keuntungan turbin baling-baling dibandingkan dengan turbin francis adalah
kecepatan putarnya bisa dipilih lebih tinggi, dengan demikian roda turbin bisa dikopel
langsung dengan langsung dengan generator dan ukurannyapun lebih kecil.
Roda Jalan Turbin Kaplan : Kontruksi Dan Keadaan Aliran Air. Konstruksinya
bisa dibedakan, sampai dengan alat pengarah pada hakekatnya sama dengan turbin
francis dan pada leher poros terdapat sekitar 4 sampai 8 buah kipas sudu yang dapat
diputar.
Ady Purnomo - 11301020003
Page 7

8. Pembangkit Tenaga Listrik
Kipas sudu pada gambar Diatas ini sama seperti baling-baling atau sayap
pesawat terbang yaitu membawa aliran dengan belokan yang hanya sedikit. Bila untuk
pesawat terbang maksudnya adalah supaya dari gaya dorong yang ada bisa didapatkan
gaya ke atas, dengan tahanan yang sedikit mungkin. Tetapi pada turbin kaplan
maksudnya adalah untuk mendapatkan gaya tangensial yang bisa menghasilkan torsi
pada pada poros.
Sumber :
http://hydropowerplantsttpln.blogspot.com/2012/02/pelatihan-di-bandung.html
http://digilib.informatika.lipi.go.id/informatika/mybox/283-anjar_PERANCANGAN_TURBIN_PELTON.pdf
http://turbin-pelton.blogspot.com/
http://yefrichan.wordpress.com/2010/05/31/klasifikasi-turbin/
http://antopaendeblog.blogspot.com/2012/02/turbin-francis.html
http://www.turbinhidro.com/turbin_propeller
Ady Purnomo - 11301020003
Page 8