Turbin Air

Turbin air sering digunakan pada pembangkit listrik tenaga air. Turbin memiliki fungsi merubah energi potensial yang dimiliki oleh air menjadi energi mekanik (putaran) pada rotor turbin. Energi mekanik turbin disambungkan ke generator untuk menghasilkan listrik.

Prinsip kerja turbin air adalah pemanfaatan energi potensial air untuk memutar sudu-sudu turbin. Air tersebut akan disemprotkan ke sudu dengan tekanan tinggi sehingga memutar sudu. Putaran sudu otomatis akan memutar poros turbin. Putaran poros turbin diteruskan ke poros generator untuk menghasilkan energi listrik dari energi mekanik turbin.

Macam-macam turbin air yang sering digunakan di lapangan adalah:

• • Turbin Pelton: Ciri utama dari turbin ini adalah bentuk sudu seperti sendok dan nozzle. Dengan bantuan nozzle dan daya tampung air sudu yang besar, turbin pelton cocok untuk head tinggi.

• • Turbin Cross-flow: Ciri utama dari turbin ini adalah bentuk runner (sudu) yang memanjang berbentuk silinder. Turbin ini cocok untuk head rendah.

• • Turbin Francis: Ciri utama dari turbin ini adalah bentuk cangkangnya seperti cangkang siput atau berbentuk seperti pompa sentrifugal. Turbin ini cocok untuk pengoperasian head sedang-tinggi.

• • Turbin Kaplan: Ciri utama dari turbin ini adalah arah aliran air secara aksial dan bentuk propeller seperti propeller pada perahu.

Adapun untuk turbin air mikrohidro, terdapat juga jenis turbin air yang populer yaitu gravitation water vortex turbine.

Perancangan turbin air diperlukan rumus-rumus perhitungan yang harus diperhatikan. Perhitungan-perhitungan yang paling sering dijadikan acuan adalah debit aliran dan head.

Debit aliran adalah volume air yang mengalir per satuan detik. Debit secara umum dirumuskan menjadi:

Q=V.A

• • Q = Debit aliran air (m^3/s)

• • V = Kecepatan aliran air (m/s)

• • A = Luas penampang aliran (m^2)

Head adalah energi aliran persatuan berat yang terjadi pada aliran inlet atau outlet. Head dinyatakan sebagai satuan jarak sehingga fenomena fisik dari head adalah jarak aliran yang bisa dicapai oleh suatu fluida. Persamaan bernoulli merumuskan bahwa total head inlet pada turbin akan sama dengan total head outlet. Secara umum dapat ditulis menjadi:

Namun, kenyataan di lapangan tidak bisa sesederhana itu untuk perancangan turbin air karena. Biasanya kita perlu semacam prototype untuk menguji kualitas turbin air dan cara ini akan membuang banyak biaya dan waktu untuk pengujian. Pada zaman modern ini, ada suatu metode bernama metode simulasi CFD (computational Fluid Dynamics) untuk menguji aliran fluida pada perancangan peralatan teknik kita menggunakan komputer.