Zona Mesin ISSN 2087 - 698X Volume 10 Nomor 3 2020 Program Studi S1 Teknik Mesin Universitas Batam Pengujian Modifikasi Dan Perbaikan Alat Uji Prestasi Turbin Pelton Abdul Hamid1.
Wandi Saputra2 Program Studi Teknik Mesin.
Fakultas Teknik.
Universitas Batam.
Jl.
Kampus Abulyatama no.
Batam Center, 29464.
Indonesia Abstrak Turbin pelton termasuk jenis turbin impuls yang merubah seluruh energi air menjadi energi kecepatan sebelum memasuki runner turbin.
Perubahan energi ini dilakukan didalam nozzle dimana air yang semula mempunyai energi potensial yang tinggi diubah menjadi energi kinetis.
Maka perbandingan antara kekuatan sudu dengan kekuatan air yaitu 900 joule/m2 > 324.
9 joule/m2 .
Jadi sudu turbin aman untuk digunakan karena kekuatan sudu lebih besar dari pada kekuatan air.
Rantai tidak terlepas pada sprocket dengan putaran maksimum 1485 Rpm selama total waktu 30 menit.
Cover tidak mengalami kebocoran selama total waktu 30 menit.
Selang pressure gauge tidak mengalami kebocoran selama total waktu 30 menit.
Semakin besar bukaan katup, semakin besar juga rata-rata putaran yang dihasilkan.
Putaran turbin yang digunakan untuk memutar generator terbukti bisa menghasilkan listrik yang ditunjukkan dengan meningkatnya voltase aki/baterai.
kata kunci : Turbin Pelton.
Uji impak.
Pendahuluan Turbin .
rasetya,2.
adalah penggerak mula yang merubah energi potensial menjadi energi mekanis pada poros turbin.
Dari poros turbin dengan dibantu dengan alat perantara atau transmisi dipakai sebagai mesin penggerak sesuai dengan tipe atau jenis yang Turbin pelton termasuk jenis turbin impuls yang merubah seluruh energi air menjadi energi kecepatan sebelum memasuki runner turbin.
Perubahan energi ini dilakukan didalam nozzle dimana air yang semula mempunyai energi potensial yang tinggi diubah menjadi energi kinetis.
Mahasiswa prodi teknik mesin Uniba perlu mempelajari tentang turbin secara teori dan praktek.
Uniba saat ini ada Alat Simulasi Turbin Pelton yang akan dimodifikasi untuk menjadi alat uji prestasi turbin pelton.
Setelah dilakukan modifikasi tersebut tentunya perlu dilakukan pengujian untuk memastikan bahwa alat uji prestasi turbin pelton tersebut dapat berfungsi sebagaimana mestinya.
Ada dua macam metode uji impak, yakni metode charpy dan izod, perbedaan mendasar dari metode itu adalah pada peletakan spesimen.
Pengujian dengan menggunakan charpy lebih akurat karena pada izod pemegang spesimen juga turut menyerap energi, sehingga energi yang terukur bukanlah energi yang mampu diserap material seutuhnya.
Batang uji Charpy banyak digunakan di Amerika Serikat.
Benda uji Charpy memiliki luas penampang lintang bujur sangkar .
x 10 m.
dan memiliki takik .
berbentuk V dengan sudut 45o, dengan jari-jari dasar 0,25 mm dan kedalaman 2 mm.
Benda uji diletakkan pada tumpuan dalam posisi mendatar dan bagian yang bertakik diberi beban impak dari ayunan bandul.
Serangkaian uji Charpy pada satu material temperature sebagai upaya untuk mengetahui temperatur transisi.
Prinsip dasar pengujian charpy ini adalah besar gaya kejut yang dibutuhkan untuk mematahkan benda uji dibagi dengan luas penampang patahan.
Mulamula bandul charpy disetel di bagian atas, kemudian dilepas sehingga menabrak benda uji dan bandul terayun sampai ke kedudukan bawah jadi dengan demikian, energi yang diserap untuk mematahkan benda uji ditunjukkan oleh selisih perbedaan tinggi bandul pada kedudukan atas dengan tinggi bandul pada kedudukkan bawah .
inggi ayu.
Segera setelah benda uji diletakkan, kemudian bandul dilepaskan sehingga batang uji akan melayang .
atuh akibat gaya gravitas.
Bandul ini akan memukul benda uji yang diletakkan semula dengan energi yang sama.
Menghitung kekuatan impak masing-masing spesimen menggunakan persamaan yang ada pada standar ISO 179-1-2001 sebagai berikut:
Zona Mesin ISSN 2087 - 698X Volume 10 Nomor 3 2020 Program Studi S1 Teknik Mesin Universitas Batam Aki / Baterai ycayca ycA = yayca Ea.
Dimana:
ycayca ycA = Kekuatan Impak .
J/m2 ) yayca = Energi impak (J) h= Ketebalan spesimen uji .
bycA = Lebar spesimen .
Metode Penelitian Gambar 2.
Flowchart Alat ukur Dial Indikator Stop watch Alat pembaca RPM Multimeter Persiapan alat dan bahan Bahan Air Spesimen impak Uji impak Alat Peralatan yang digunakan dalam pengujian modifikasi Alat Uji Prestasi Turbin Pelton:
Gambar 3.
Gambar alat uji prestasi turbin Keterangan:
Sproket Cover Selang pressure gauge Sensor putaran Sudu pelton Prosedur Pengujian Pengujian dilakukan dengan prosedur di bawah Persiapkan stop watch, dial indicator, dan alat uji impact Melakukan pengujian impak material sudu turbin pelton Setelah melakukan pengujian pada material sudu turbin pelton catat energi impak hasil pengujian pada tabel Melakukan pengujian pada sproket dengan menggunakan dial indicator dan lihat pada dial indicator berapa penyimpangan maksimal selama waktu yang ditentukan Zona Mesin ISSN 2087 - 698X Volume 10 Nomor 3 2020 Program Studi S1 Teknik Mesin Universitas Batam Catat hasil pengujian sproket pada tabel sesuai dengan waktunya Melakukan pengamatan cover dengan menyiram menggunakan air selama waktu yang ditentukan Catat hasil pengamatan cover pada tabelsesuai dengan waktunya Mengamati selang pressure gauge dengan memberi sabun pada selang dan perhatikan selama waktu yang ditentukan Catat hasil pengamatan pressure gauge pada tabel sesuai dengan waktunya Mengamati membuka penuh katup air, tertutup 300 , tertutup 450 , dan tertutup 600 perhatikan pada alat pembaca rpm sesuai dengan bukaan katup Catat hasil putarandan rata-rata putaran generator sesuai dengan bukaan katup Mengukur aki/baterai menggunakan multimeter, catat voltase Lakukan pengukuran pada aki/baterai sesuai dengan waktu yang ditentukan Catat hasil voltase akhir dan catat peningkatan voltasenya sesuai dengan bycA = Lebar spesimen .
Ie 10 mm ac N = = .
075 x 10-3 ) x 103 = 1.
J/m2 ) ac N = = .
5 x 10 ) x 103 = 0.
J/m2 ) ac N = Hasil dan Pembahasan Pengujian Sudu Pelton Tabel 7.
Hasil pengujian impak = .
075 x 10-3 ) x 103 = 1.
J/m2 ) Pada pengujian impak ini hasil pengujian specimen tiga hasilnya sama dengan pengujian spesimen satu.
Material yang diuji mempunyai sifat yang getas.
Hasil rata-rata energi impak spesimen yaitu 0.
036 joule dan hasil rata rata kekuatan impak spesimen yaitu 0.
J/m2 ).
Menghitung kekuatan impak masing-masing spesimen menggunakan persamaan yang ada pada standar ISO 179-1-2001 sebagai yayca ac N = Ea.
Dimana:
ycayca ycA = Kekuatan Impak .
J/m2 ) yayca = energi impak (J) = Ketebalan spesimen uji .
Ie 4 Berdasarkan data dari perancang alat, debit aliran maksimum dari alat uji turbin pelton ini Q = 0.
00072 m3 /detik Aair = 1000 kg/m3 Maka laju aliran massa air .
m = Aair .
= 1000 kg/m3 .
00072 m3 /detik m = 0.
72 kg/detik Dari data pengujian putaran maksimum dari turbin adalah:
n = 438/min Ie 7.
3/detik Jumlah sudu satu putaran = 18 sudu Zona Mesin ISSN 2087 - 698X Volume 10 Nomor 3 2020 Program Studi S1 Teknik Mesin Universitas Batam Maka dalam 1 detik jumlah sudu yang terkena tembakan air = 18 x 7.
3 putaran = 131.
4 OO 131
sudu/detik A Massa air untuk tiap sudu:
72 kg/detik .
131 131 sudu/detik m = 0.
005496 kg/sudu OI Runner turbin = 300 mm Ie 0.
Kecepatan linier turbin V = A.
= 3.
Ie 6.
m/detik Kecepatan air saat bersentuhan dengan sudu turbin vadalah sama dengan kecepatan roda jalan yaitu v = 6.
877 m/detik.
A Energi kinetik air yang menumbuk sudu:
Ek = .
= 0.
12996 joule Energi ini tersebar diseluruh permukaan depan A Luas penampang geser sudu:
Tebal sudu = 0.
5 cm Ie 0.
Asumsi lebar sudu = 8 cm Ie 0.
Tebal sudu x lebar sudu 0.
005 x 0.
0004 m2 Maka kekuatan tumbukan air:
12996 joule 0004 m2 = 324.
9 joule/m2 Pengamatan cover Tabel 9.
Hasil pengamatan cover Selama melakukan pengamatan dengan total waktu 30 menit cover tidak mengalami = .
Alat diuji selama waktu 5 menit menghasilkan putaran 608 rpm, selama waktu 10 menit menghasilkan putaran 660 rpm, dan selama waktu 15 menit menghasilkan putaran 705 Selama diujinya sproket dengan waktu dan putaran yang didapat, rantai sama sekali tidak terlepas dari sproket.
Pengamatan selang pressure gauge Tabel 10.
Hasil pengamatan selang pressure Selama melakukan pengamatan pada selang pressure gauge dengan total waktu 30 menit, pressure gauge tidak mengalami kebocoran.
Pengujian pada sensor putaran Tabel 11.
Hasil pengujian sensor putaran Berdasarkan hasil pengujian impak, nilai ratarata kekuatan impak sudu 0.
9 kJ/m2 Ie 900 joule/m2 .
Kekuatan sudu : kekuatan air 900 joule/m2 > 324.
9 joule/m2 Jadi, kekuatan impak sudu turbin pelton aman untuk digunakan.
Pengujian sprocket Tabel 8.
Hasil pengujian sprocket Selama dilakukannya pengujian pada sensor putaran, bukaan katup terbuka penuh mendapatkan rata-rata putaran sebesar 438.
rpm, bukaan katup tertutup 300 mendapatkan rata-rata putaran sebesar 435 rpm, bukaan katup tertutup 450 mendapatkan rata-rata putaran sebesar 375.
3 rpm, sedangkan bukaan Zona Mesin ISSN 2087 - 698X Volume 10 Nomor 3 2020 Program Studi S1 Teknik Mesin Universitas Batam katup tertutup 600 tidak menghasilkan nilai Jadi semakin besar bukaan katup, semakin besar juga rata-rata putaran yang dihasilkan.
Pengujian aki/baterai Tabel 12.
pengujian aki/baterai Pada pengujian aki/baterai terdapat voltase awal aki 9.
39 volt.
Pada pengujian selama waktu 15 menit voltase akhir aki terdapat 9.
volt dan peningkatan voltasenya sebanyak 0.
Pada pengujian selama waktu 30 menit voltase akhir aki terdapat 9.
69 volt dan peningkatan voltasenya sebanyak 0.
3 volt.
Pada pengujian selama 45 menit voltase akhir aki terdapat 9.
74 volt dan peningkatan voltasenya sebanyak 0.
35 volt.
Jadi, putaran turbin yang digunakan untuk memutar generator terbukti bisa menghasilkan listrik yang ditunjukkan dengan meningkatnya voltase aki/baterai.
Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Berdasarkan hasil pengujian impak, nilai rata rata kekuatan impak 0.
9 kJ/m2 Ie 900 joule/m2 .
Maka perbandingan antara kekuatan sudu dengan kekuatan air yaitu 900 joule/m2 > 324.
9 joule/m2 .
Jadi sudu turbin aman untuk digunakan karena kekuatan sudu lebih besar dari pada kekuatan air.
Pengujian pada sprocket, rantai tidak terlepas pada sprocket dengan putaran maksimum 705 Rpm selama total waktu 30 Pengamatan pada cover tidak mengalami kebocoran selama total waktu 30 menit.
Pengamatan pada selang pressure gauge tidak mengalami kebocoran selama total waktu 30 menit.
Bukaan katup terbuka penuh mendapatkan rata-rata putaran sebesar 438.
3 rpm, bukaan katup tertutup 300 mendapatkan rata-rata putaran sebesar 435 rpm, bukaan katup tertutup 450 mendapatkan rata-rata putaran sebesar 375.
3 rpm, sedangkan bukaan katup tertutup 600 tidak menghasilkan nilai putaran.
Jadi semakin besar bukaan katup, semakin besar juga rata-rata putaran yang dihasilkan.
Pengujian pada aki/baterai setiap 15 menit voltase aki bertambah 0.
05 volt.
Jadi putaran turbin yang digunakan untuk menghasilkan listrik yang ditunjukkan dengan meningkatnya voltase aki/baterai.
Saran Dalam penelitian ini telah dilakukan pengujian sensor putaran Turbin yang memang berfungsi dengan baik, namun begitu setiap kali alat uji ini akan digunakan, sebaiknya dipastikan kembali bahwa sensor berfungsi dengan baik.
Diharapkan bagi penerus penelitian selanjutnya agar dapat merubah cara pengujian dengan menggunakan alat ukur yang lebih presisi.
Daftar Pustaka