Telah dilakukan telaah bagi pengembangan sudu turbin Pelton berupa modifikasi bentuk sudu untuk pemakaian pada kincir air ‘undershot’ arus lemah 0,8-2,5 m/detik dalam rangka pemanfaatan energi air sungai yang ada di Sumatera Selatan khususnya dan Indonesia pada umumnya dengan tujuan untuk optimalisasi penyerapan energi kinetik arus sungai menjadi energi mekanik yang berguna bagi kehidupan. Material yang digunakan pada modifikasi ini adalah Polyester Matrix Composite berpenguat anyaman logam dengan tujuan untuk mendapatkan kekuatan mekanik, kekuatan impact dan kekuatan terhadap korosi air laut dan memastikan turbin air ini dapat beroperasi dimana saja. Kata kunci: Sudu Pelton modifikasi, Arus lemah, Polyester Matrix Composite, Laju korosi

Darmawi, Darmawi

Hadi, Qomarul

Sipahutar, Riman

Ejournal of industrial system portal (Kementerian Perindustrian)

Darmawi,Riman Sipahutar,Qomarul HadiTinjauan Teoritis Modifikasi Sudu Turbin Pelton Dengan Material Polyester Matrix Composite UntukPemakaian Pada Kincir Air ‘Undershot’ Arus Lemah 0,8 – 2,5 M/DetikProsiding Seminar Nasional I Hasil Litbangyasa IndustriPalembang, 18 Oktober 2018ISSN 2654-8550149Tinjauan Teoritis Modifikasi Sudu Turbin Pelton denganMaterial Polyester Matrix Composite untuk PemakaianPada Kincir Air ‘Undershot’ Arus Lemah0,8 – 2,5 M/DetikDarmawi1a), Riman Sipahutar1), Qomarul Hadi 1)1Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas SriwijayaaCorresponding author email: darmawi@unsri.ac.idABSTRAKTelah dilakukan telaah bagi pengembangan sudu turbin Pelton berupa modifikasi bentuk sudu untukpemakaian pada kincir air ‘undershot’ arus lemah 0,8-2,5 m/detik dalam rangka pemanfaatan energi air sungaiyang ada di Sumatera Selatan khususnya dan Indonesia pada umumnya dengan tujuan untuk optimalisasipenyerapan energi kinetik arus sungai menjadi energi mekanik yang berguna bagi kehidupan. Material yangdigunakan pada modifikasi ini adalah Polyester Matrix Composite berpenguat anyaman logam dengan tujuanuntuk mendapatkan kekuatan mekanik, kekuatan impact dan kekuatan terhadap korosi air laut dan memastikanturbin air ini dapat beroperasi dimana saja.Kata kunci: Sudu Pelton modifikasi, Arus lemah, Polyester Matrix Composite, Laju korosi.AbstractIt has been studied about the modification of Pelton turbine blade to apply for Undershot Waterwheel at lowcurrent speed of 0.8 – 2.5 m/sec for South Sumatran rivers specifically and Indonesian rivers in general. Thisstudy aims at developing and confirming that the kinetic energy of water current could optimally utilized byPelton blade modification to improve efficiencies. The material used in this experiments is Polyester MatrixComposite reinforced by wire mesh to find the mechanical strength, impact strength and sea water corrosionresistance. These properties are required to ascertain the blades could operates at acid water.Keywords: Pelton blade modification, Low current, Polyester Matrix Composite, Corrosion ratePENDAHULUANHasil studi [1] menunjukkan bahwa kecepatan arus sungai di Sumatera Selatan khususnya padaumumnya berada dibawah 1 m/detik. Pada kecepatan dibawah 1 m/detik, arus air kurang ekonomis untukdimanfaatkan menjadi energi mekanik [2] sehingga diperlukan upaya untuk melakukan modifikasi terhadaparus sungai tersebut dalam rangka meningkatkan kecepatan aliran menuju turbin air guna mengoptimalisasikanenergi kinetik arus sungai.Secara teknologi, ada dua hal yang dapat dilakukan untuk tujuan tersebut, yaitu Pertama, menggunakanpengarah yang berbentuk konvergen guna memfokuskan aliran dan meningkatkan kecepatan pada saatmemasuki sudu turbin. Kedua, adalah melakukan modifikasi sudu turbin air atau kincir air sehingga dapatmenyerap energi air secara maksimal.Sebagaimana diketahui, bahwa penulis telah melakukan penelitian [2] terhadap energi aliran air pasangsurut pada saluran sekunder daerah Telang, Banyuasin-Sumatera Selatan dengan menggunakan Kincir Airsudu rata. Sudu rata pada kesempatan itu dimaksudkan untuk mengantisipasi aliran bolak-balik pada saatDarmawi,Riman Sipahutar,Qomarul HadiTinjauan Teoritis Modifikasi Sudu Turbin Pelton Dengan Material Polyester Matrix Composite UntukPemakaian Pada Kincir Air ‘Undershot’ Arus Lemah 0,8 – 2,5 M/DetikProsiding Seminar Nasional I Hasil Litbangyasa IndustriPalembang, 18 Oktober 2018ISSN 2654-8550150pasang naik dan pada saat pasang surut. Dari penelitian terdahulu itu dapat disimpulkan beberapa hal yangmeliputi:1. Masih banyak energi aliran air yang terbuang pada sudu rata.2. Terdapat kendala dalam sistem transmisi yang bekerja dengan prinsip meningkatkan putaran (step-up) yangbelum umum dijual di pasaran.[3]Tulisan ini akan membahas tentang upaya memaksimalkan penyerapan energi kinetik aliran air dengancara memodifikasi sudu turbin Pelton untuk diaplikasikan pada kincir air aliran bawah (undershot). Sudu turbinPelton dianggap sangat layak dijadikan acuan, karena telah terbukti efektif menyerap energi impuls yangberasal dari penstock dan diubah menjadi energi mekanik melalui sudu-sudu turbin.Jika aliran sungai-sungai di Indonesia yang kebanyakan bergerak dengan kecepatan dibawah 1 m/detikdapat dimanfaatkan menjadi energi mekanik secara optimal maka sangat besar potensi energi air (hydropower)yang dapat digunakan untuk kehidupan masyarakat terutama yang tinggal di pedesaan.Tinjauan TeoritisKincir Air (Waterwheel) bekerja dengan tiga prinsip dasar, yaitu: Aliran Atas (Uppershot), Aliran Dada(Breastshot) dan Aliran Bawah (Undershot) yang masing-masing membutuhkan konfigurasi sudu yang berbedaterkait arah dan sifat aliran yang berbeda pula. Kincir air dengan sudu rata akan menghasilkan aliran dengankonfigurasi seperti pada Gambar 1. Untuk memastikan sudu dapat beroperasi dengan aman pada lingkungan airyang asam sekalipun, maka material sudu tidak dibuat dari logam tetapi dibuat dari PMC (Polymer MatrixComposite) dengan penguat wire mesh baja yang pada bangunan digunakan sebagai saringan nyamuk.Gambar 1. Aliran membentur sudu rata [4].a. Pada posisi vertikalDarmawi,Riman Sipahutar,Qomarul HadiTinjauan Teoritis Modifikasi Sudu Turbin Pelton Dengan Material Polyester Matrix Composite UntukPemakaian Pada Kincir Air ‘Undershot’ Arus Lemah 0,8 – 2,5 M/DetikProsiding Seminar Nasional I Hasil Litbangyasa IndustriPalembang, 18 Oktober 2018ISSN 2654-8550151b. Pada posisi miringSegitiga kecepatan aliran menjadi sbb:U Vr1V1Vr2 = V2fV2UGambar 2. Segitiga kecepatan turbin air dengan sudu rata.Dimana:U = kecepatan keliling sudu (rad/detik)Vr1= kecepatan relatif air masuk sudu (m/det)V1 = kecepatan absolut air masuk sudu (m/det)Vr2 = kecepatan relatif air keluar sudu. V2f = kecepatan aliran keluar sudu.V2 = kecepatan absolut air keluar sudu.Ada beberapa macam resin yang ditemukan dipasar, diantaranya adalah: Polyaster Oprthopthalic, PolyesterIsophthalic, Epoxy, Vinyl Ester, Phenolic dan Yukalac. Hampir semua resin-resin ini tahan terhadap korosidan larutan asam, yang menjadi alasan mengapa resin dijadikan bahan baku sudu. Dengan ketahanan korosidan ketahanan terhadap asam, maka sudu ini akan dapat beroperasi pada air laut dengan pH rendah. Padaperencanaan sudu modifikasi ini, dipilih resin Unsaturated Polyester Type 2668 WNC dengan pengerasMEPOXE (Methyl Ethyl Keton Peroksida) dengan alasan mudah didapatkan dan harga lebih murah.Berikut adalah sudu Pelton yang bekerja pada Turbin Air ImpulsGambar3:Darmawi,Riman Sipahutar,Qomarul HadiTinjauan Teoritis Modifikasi Sudu Turbin Pelton Dengan Material Polyester Matrix Composite UntukPemakaian Pada Kincir Air ‘Undershot’ Arus Lemah 0,8 – 2,5 M/DetikProsiding Seminar Nasional I Hasil Litbangyasa IndustriPalembang, 18 Oktober 2018ISSN 2654-8550152a) Sudu Pelton dengan pemecah jet pada bagian tengah dan kemiringan pada sisi sampinguntuk menghindari interferensi.b) Sudu Pelton dengan tangkai pemegang tampak depan dan tampak sampingGambar 4: Sudu Pelton dengan segitiga kecepatan saat inlet dan outletDimana segitiga kecepatannya adalah sebagai berikut:Sudu Pelton ModifikasiSudu dengan bentuk seperti ini tidak dapat bekerja efektif pada aliran air dengan kecepatan rendah. Olehsebab itu perlu pengembangan berupa perubahan-perubahan yang mengarah pada efektifitas dan efisiensiyang lebih tinggi.Gambar 5: Sudu Pelton dan ukurannya.Dimana: L = 2 – 3 D; B = 3-5 D dan D = 0,8 – 1,2 diameter nozzle.[4]Darmawi,Riman Sipahutar,Qomarul HadiTinjauan Teoritis Modifikasi Sudu Turbin Pelton Dengan Material Polyester Matrix Composite UntukPemakaian Pada Kincir Air ‘Undershot’ Arus Lemah 0,8 – 2,5 M/DetikProsiding Seminar Nasional I Hasil Litbangyasa IndustriPalembang, 18 Oktober 2018ISSN 2654-8550153BCHGambar 6: Sudu Pelton modifikasi dengan ukuran-ukuran utama.Gambar 6 menunjukkan sudu Pelton modifikasi untuk aliran air kecepatan rendah 0,8 m/detik – 2,5m/detik.[5]Pada sudu ini terdapat dinding disisi kiri dan kanan, serta bidang miring dengan kemiringan sudut gammadengan kisaran 100 hingga 450 yang dimaksudkan untuk mengakomodir sebanyak mungkin arus dan menyerapsebesar-besarnya energi kinetik air pada sudu. Dinding ini dimaksudkan untuk meminimalisir kerugian energiakibat aliran relatif keluar sudu Vr2 yang juga merupakan V2f. Sebaliknya air akan mengalir kebawah yangbidangnya miring sebesar sudut gamma.Dengan cara ini maka akan didapat berapakah peningkatan efektifitasnya dibandingkan dengan jika sudukincir hanya berupa bidang datar saja. Dan pada kemiringan sudut gamma berapa didapat efisiensi tertinggisudu modifikasi.Tabel1: Hipotetik ukuran sudu Pelton modifikasi untuk kincir air Undershot terhadap tinggi sudu (H) dan sudutgamma.[5]No. Sudut Kedalaman Lebar sudu Wɤ sudu B (cm) (cm)1 45 0,4 -0,5H 1,2-1,5H2 35 0,3-0,4H 1,2-1,5H3 30 0,3-0,4H 1,2-1,6H4 20 0,2-0,35H 1,2-1,6H5 15 0,2-0,3H 1,2-1,7H6 10 0,2-0,3H 1,2-1,7HPengujian lebih lanjut masih diperlukan untuk memastikan hipotesa ini bekerja sesuai perkiraan dan perkiraanukuran-ukuran mendekati kepastian.KESIMPULANDari analisis dan pembahasan diatas dapat disimpulkan hal-hal sbb:1. Perlu pengembangan terhadap sudu turbin Pelton untuk pemakaian pada kincir air ‘undershot’ agarpenyerapan energi kinetik air pada sudu optimum dibandingkan dengan hanya memakai sudu rata.Darmawi,Riman Sipahutar,Qomarul HadiTinjauan Teoritis Modifikasi Sudu Turbin Pelton Dengan Material Polyester Matrix Composite UntukPemakaian Pada Kincir Air ‘Undershot’ Arus Lemah 0,8 – 2,5 M/DetikProsiding Seminar Nasional I Hasil Litbangyasa IndustriPalembang, 18 Oktober 2018ISSN 2654-85501542. Kemiringan pada sisi kiri dan kanan sudu Pelton diubah menjadi bidang tegak lurus karena untuk airdengan kecepatan rendah 0,8-2,5 m/detik karena tak akan menimbulkan interferensi.3. Lebar sudu Pelton modifikasi lebih besar dari tinggi, untuk mengantisipasi pemakaian pada sungai yangdangkal.DAFTAR PUSTAKA:1. Darmawi, “Pengembangan Kemandirian Energi Pedesaan Berwawasan Lingkungan Melalui RancangBangun Kincir Air Apung Pada Saluran Sekunder Daerah Reklamasi Rawa Pasng Surut”, Disertasi,Pascasarjana Unsri , Palembang, 2013.2. Kiho S, Shiono M, Suzuki K, “The Power Generatio From Tidal Currents by Darrieus Turbine”, WRECJournal, halaman 1242-1245, Tahun 1996.3. Darmawi, “Tidal Curents Turbine and Related Development Problems for Indonesia”, International Journalof Applied Mechanics and Materials, Volume 575 Halaman 610-614, Tahun 2014.4. Zoeb Husain, Mohd.Zulkifly Abdullah, Zainal Alimuddin, “Basic Fluid Mechanics and HydraulicMachines”, BS Publication, halaman 101-115, Hyderabad, 20085. Darmawi, Riman Sipahutar, Qomarul Hadi, “Pengembangan Sudu Turbin Pelton Untuk Diaplikasikan PadaKincir Air Undershot Arus Lemah 0,8 – 2,5 m/detik Dengan Bahan Dasar Polymer Matrik Komposite” ,Rancangan Penelitian Dana BNPB, Universitas Sriwijaya, Tahun 2018.

Tinjauan Teoritis Modifikasi Sudu Turbin Pelton dengan Material Polyester Matrix Composite untuk Pemakaian Pada Kincir Air ‘Undershot’ Arus Lemah  0,8 – 2,5 M/Detik

Telah dilakukan telaah bagi pengembangan sudu turbin Pelton berupa modifikasi bentuk sudu untuk pemakaian pada kincir air ‘undershot' arus lemah 0,8-2,5 m/detik dalam rangka pemanfaatan energi air sungai yang ada di Sumatera Selatan khususnya dan Indonesia pada umumnya dengan tujuan untuk optimalisasi penyerapan energi kinetik arus sungai menjadi energi mekanik yang berguna bagi kehidupan. Material yang digunakan pada modifikasi ini adalah Polyester Matrix Composite berpenguat anyaman logam dengan tujuan untuk mendapatkan kekuatan mekanik, kekuatan impact dan kekuatan terhadap korosi air laut dan memastikan turbin air ini dapat beroperasi dimana saja

Darmawi, D. (Darmawi)

Sipahutar, R. (Riman)

Hadi, Q. (Qomarul)

Neliti

Tinjauan Teoritis Modifikasi Sudu Turbin Pelton dengan Material Polyester Matrix Composite untuk Pemakaian pada Kincir Air ‘Undershot' Arus Lemah 0,8 – 2,5 M/Detik

http://ejournal.kemenperin.go.id/pmbp/article/download/4472/3392

Tinjauan Teoritis Modifikasi Sudu Turbin Pelton dengan Material Polyester Matrix Composite untuk Pemakaian Pada Kincir Air ‘Undershot’ Arus Lemah 0,8 – 2,5 M/Detik

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Ejournal of industrial system portal (Kementerian Perindustrian)

Neliti