Oleh :Hj. Selvia Aprilyanti, ST, MT

Turbin adalah suatu mesin rotari yang berfungsi untuk mengubah energi potensial aliran fluida menjadi energi gerak yang bermanfaat. Fluida yang digunakan untuk menggerakkan turbin antara lain adalah gas, air, uap air, dan angin.

Turbine Ventilator Otomatis akan berputar hanya dengan hembusan angin yang lemah sekalipun, tetapi juga mampu menahan angin berkecepatan tinggi. Berputarnya EXTRA Turbine Ventilator juga disebabkan karena adanya perbedaan tekanan udara di dalam dan di luar ruangan, dimana secara alamiah udara panas di dalam ruangan akan mengalir dan menekan keluar melalui sirip-sirip turbine dan membuat EXTRA Turbine Ventilator Otomatis berputar. Dengan demikian ada atau tidak ada angin, EXTRA Turbine Ventilator akan selalu berputar menghisap udara panas dalam ruangan.

Mampu mengatasi masalah udara panas, pengap, dan kotor dari dalam ruangan serta mengurangi kelembaban

Bebas biaya listrik (operational fee) Bebas biaya perawatan (maintenance free) Kuat dan ringan Tidak berkarat dan tidak berisik Membuat ruangan kerja lebih nyaman (sirkulasi

udara normal / layak) sehingga dapat meningkatkan produktivitas karyawan

Cocok untuk berbagai aplikasi jenis atap dan bagunan seperti – Pabrik, Gudang,Ruang serbaguna, lapangan Futsal, Rumah tingga, Rumah Ibadah,Perkantoran, Rumah makan dll.

Prinsip kerja dari turbin gas tidak jauh berbeda dengan turbin-turbin yang lain. Putaran dari rotor turbin, diakibatkan oleh adanya gas bertekanan yang melewati sudu-sudu turbin. Gas dengan tekanan tinggi didapatkan dari pembakaran bahan bakar dengan udara, sesaat sebelum masuk turbin. Ekspansi udara hasil proses pembakaran inilah yang digunakan untuk menggerakkan sudu-sudu turbin.Turbin gas menggunakan udara atmosfer sebagai media kerjanya. Udara masuk melalui sisi inlet akibat terhisap oleh kompresor. Kompresor ini berfungsi untuk memampatkan udara hingga mencapai tekanan tertentu. Biasanya, tekanan di akhir sudu kompresor mencapai 30 kali tekanan inlet kompresor. Pada sisi akhir kompresor udara bertekanan akan melewati difuser. Difuser ini berfungsi untuk mendukung kompresor meningkatkan tek

Proses selanjutnya adalah masuknya udara bertekanan yang keluar dari kompresor untuk menuju area pembakaran (biasa disebut combustion chamber). Di area ini, dilakukan injeksi bahan bakar diikuti dengan proses pembakaran bahan bakar tersebut di dalam udara. Pembakaran ini mengakibatkan terjadinya ekspansi dari udara sehingga volume udara hasil pembakaran meningkat, dan tentu saja temperaturnya yang juga meningkat. Proses pembakaran di dalam chamber tidak akan meningkatkan tekanan udara, karena peningkatan volume udara akibat pemanasan cepat mengakibatkan udara berekspansi ke sisi turbin. Sedangkan kenaikan suhu udara hasil pembakaran, mengindikasikan kandungan energi dalam udara (entalpi) yang naik pula. Energi inilah yang akan dikonversikan menjadi tenaga putaran poros oleh turbin gas.

Udara hasil pembakaran selanjutnya masuk ke sisi turbin. Turbin gas terdiri atas beberapa stage sudu. Stage pertama yang dilewati oleh udara pembakaran disebut sisi high pressure stage (tekanan tinggi), sedangkan sudu yang paling akhir disebut dengan sisi low pressure stage (tekanan rendah). Sudu-sudu dari tiap stage turbin uap berfungsi sebagai nozzle, yang akan mengubah energi panas yang terkandung di dalam udara hasil pembakaran untuk menjadi energi gerak. Selain sisi rotor, sudu turbin juga terdapat pada sisi stator. Untuk lebih memahami bagaimana proses perubahan energi panas menjadi energi gerak putaran pada poros turbin,

Turbin gas memiliki compresor yang dipasangkan dengan dirinya sendiri dan juga ada sebuah ruangan pembakaran di tengahnya.  Selain pada pesawat terbang, turbin gas ini juga biasa digunakan pada power plants untuk menghasilkan listrik. Prinsip kerja dari turbin gas ini tidak jauh berbeda dengan turbin-turbin yang lain. Putaran rotor turbin diakibatkan oleh adanya energi panas yang bertekanan dan melewati sudu-sudu turbin. Energi panas ini tentunya didapatkan dari hasil pembakaran natural gas dengan udara sesaat sebelum masuk turbin. 

Turbin gas menggunakan udara atmosfer sebagai salah satu media kerjanya. Udara masuk melalui sisi inlet akibat terhisap oleh compressor lalu compressor memampatkan udara hingga mencapai tekanan tertentu lalu udara bertekanan ini masuk ke combustion chamber (ruang bakar). Di ruang bakar inilah akan di-injeksikan fluida bahan bakar sehingga terjadi proses pembakaran dengan udara dan menghasilkan ledakan. semakin tinggi tekanan yang dihasilkan compressor maka ledakan hasil pembakaran juga akan semakin tinggi. Dari hasil ledakan ini, volume fluida akan meningkat karena proses pemanasan yang sangat cepat dan mengakibatkan fluida berekspansi ke sisi turbin. Tepat setelah itu, turbin akan menyerap beberapa energi fluida yang dibutuhkan untuk menggerakkan compressor. sekarang bagian terakhir dimana fluida dengan energi tinggi diperluas di bagian nozzle untuk menghasilkan Jet Kecepatan Tinggi.

Turbin air adalah turbin yang merubah tenaga potensial air menjadi tenaga mekanis. Turbin air adalah sebuah mesin berputar yang mengambil energi kinetik dari arus air.

Turbin air dikembangkan pada awal abad ke-19 dan digunakan secara luas untuk tenaga industri sebelum adanya jaringan listrik. Sekarang mereka digunakan untuk pembangkit tenaga listrik. Mereka mengambil sumber energi yang bersih dan terbaharui.  

Sejarah Ide untuk memanfaatkan tenaga air untuk di manfaatkan menjadi tenaga mekanis

sudah dimulai dari abad yang samar-samar pada zaman prasejarah. Pada tahun 2200 SM, bangsa india selatan sudah berhasil untuk merubah tenaga air menjadi tenaga mekanis yaitu dengan menggunakan kincir air. Air yang ada di alirkan melalui saluran dan langsung menumbuk kincir air yang di pasang pada ujung saluran. Tenaga yang ditimbulkan oleh aliran air dapat menyebabkan kincir air tersebut berputar, berputarnya kincir diteruskan ke poros kincir dan dengan dibantu oleh susunan roda gigi dapat digunakan untuk memutar generator atau alat yang lain, seperti penumbuk padi, jagung atau lain sebagainya. Pada mulanya kincir air dibuat dari kayu, tetapi lama-kelamaan dibuat dari bahan yang lebih baik, sehingga efisiensi yang dihasilkan memuaskan. Dari model PLTA yang dibuat itu kemudian diikuti oleh Negara lain seperti Eropa, Amerika dan Negara lainnya. Para ahli yakin bahwa kincir air mulai digunakan sekitar 500 tahun sebelum digunakknnya di Negara india. Baru kemudian tepatnya pada abad ke 18 kincir air mengalami perkembangan yang sangat pesat dan dapat diubah menjadi turbin air. Kemajuan yang sangat pesat dari turbin air dilakukan oleh francis. Tepatnya tahun 1855 francis berhasil membuat turbin dan meraih sukses pada tahun 1910. 

Terdapat dua jenis turbin air (PLTA,PLTMH) yaitu : turbin impulse dan turbin reaksi. Type Turbin ini dipengaruhi oleh "head" atau tinggi dari air terhadap turbin dan debit atau volume air di lokasi Pembangkit. Faktor lain yang mempengaruhi adalah efisiensi dan biaya.

1. TURBIN IMPULSE

Turbin impulse umumnya menggunakan kecepatan dari air untuk menggerakkan runner dan dilepaskan pada tekanan atmosfir. Aliran air menyemprot setiap piringan pada runner. Tidak ada bagian yang menghisap dibawah turbin dan air mengalir kebawah rumah turbin setelah mengenai runner. Turbin impulse umumnya cocok untuk yang memiliki head tinggi dan volume air rendah.

a. TURBIN PELTON

Turbin Pelton ditemukan pada tahun 1870an oleh Lester Allan Pelton. Jenis Turbin ini memiliki satu atau beberapa jet penyemprot air untuk memutar piringan.Tak seperti turbin jenis reaksi, turbin ini tidak memerlukan tabung diffuser.

Ketinggian air (head) = 200 s.d 2000 meter.Debit air = 4 s.d 15 m3/s

Turbin Cross Flow Turbin Cross Flow juga disebut Turbin Banki-Mitchel atau Turbin Ossbeger, dikarenakan jenis turbin ini disebut-sebut ditemukan oleh ilmuwan Australia Anthony Michell, Ilmuwan Australia Donat Banki, Ilmuwan Jerman Fritz Ossberger. Mereka masing-masing memiliki patent atas jenis turbin ini.

Tak seperti kebanyakan turbin yang beputar dikarenakan aliran air secara axial maupun radial, pada turbin Cross Flow air mengalir secara melintang atau memotong blade turbin, Turbin Cross Flow didesain untuk mengakomodasi debit air yang lebih besar dan head yang lebih rendah dibanding Pelton. Headnya kurang dari 200 meter.

2. TURBIN REAKSI

Turbin REAKSI menghasilkan daya dari kobinasi tekanan dan pergerakan air. Runner di letakkan langsung pada aliran arus. turbin reaksi biasanya digunakan untuk lokasi PLTA/PLTMH yang memiliki head yang lebih rendah dan debit yang lebih besar dibandingkan dengan turbin IMPULSE.

Turbin propeller pada umumnya memiliki runner dengan 3 sampai dengan 6 blade dimana air mengenai semua blade secara konstan. Pitch dari blade dapat fix atau diadjust. Ada beberapa macam turbin propeller yaitu : turbin bulb, turbin Straflo, turbin tube dan 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.

Turbin Kaplan lebih disarankan untuk Implementasi Pembangkit Listrik yang memiliki tinggi jatuh atau terjunan air yang lebih rendah daripada turbin Francis.

Turbin Turbo Propeller. Tipe Turbin ini memiliki sifat khas, seperti Debit Besar, Kecepatan Aliran Tinggi, Efisiensi Tinggi dan Hemat Penggalian, dll.

Turbin FRANCIS memiliki runner  dengan baling-baling tetap, biasanya jumlahnya 9 atau lebih. Air dimasukkan tepat diatas runner dan mengelilinginya dan jatuh melalui runner dan memutarnya. Selain Runner komponen lainnya adalah scroll case, wicket gate dan draft tube.

Turbin KINETIK juga disebut turbin aliran bebas, menghasilkan listrik dari energi kinetik di dalam air yang mengalir, alih-alih dari energi potensial dari ketinggian. Sistem dapat beroperasi di sungai, saluran buatan manusia, air pasang surut, atau arus laut. Sistem Kinetic memanfaatkan jalur alami aliran air. Turbin ini tidak memerlukan pengalihan air melalui saluran buatan manusia, dasar sungai, atau pipa, meskipun mungkin memiliki aplikasi dalam saluran tersebut. Sistem Kinetic tidak memerlukan pekerjaan sipil yang besar; Namun dapat menggunakan struktur yang ada seperti jembatan, tailraces dan saluran.

Prinsip kerja Turbin kinetik bekerja,dimana arus aliran air langsung menumbuksudu turbin tanpa melalui nozel. Energidiberikan kepada sudu berupa energikinetik atau energi kecepatan. Pada turbinkinetik vertikal (tegak) air langsungmenumbuk sudu pada setengah bagianroda turbin sedangkan setengah bagianyang lain juga mendapat tumbukan tetapitidak sebesar setengah bagian yangpertama sehingga turbin masih bisaberputar. Tentunya keberhasilan turbin iniberputar tergantung pada bentuk danjumlah sudunya, apabila bentuk dan jumlahsudunya kurang memadai maka putaranturbin akan semakin lambat, bahkanberhenti berputar. Oleh sebab ituberdasarkan prinsip kerja ini danberdasarkan teori segitiga kecepatan makaakan didapatkan bentuk dan jumlah suduyang tepat.

Turbin uap merupakan suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Poros turbin, lansung atau dengan bantuan roda gigi reduksi, dihubungkan dengan mekanisme yang akan digerakkan. Tergantung pada jenis mekanisme yang digunakan, turbin uap dapat digunakan pada berbagai bidang seperti pada bidang industri, untuk pembangkit tenaga listrik dan untuk transportasi. Pada proses perubahan energi potensial menjadi energi mekanisnya yaitu dalam bentuk putaran poros dilakukan dengan berbagai cara.

Pada dasarnya turbin uap terdiri dari dua bagian utama, yaitu stator dan rotor yang merupakan komponen utama pada turbin kemudian di tambah komponen lainnya yang meliputi pendukunnya seperti bantalan, kopling dan sistem bantu lainnya agar kerja turbin dapat lebih baik. Sebuah turbin uap memanfaatkan energi kinetik dari fluida kerjanya yang bertambah akibat penambahan energi termal.

Sebuah sistem turbin uap – generator yang digunakan untuk pembangkit listrik tenaga uap berfungsi untuk mengkonversikan energi panas dari uap air menjadi energi listrik. Proses yang terjadi adalah energi panas yang ditunjukkan oleh gradien/perubahan temperatur dikonversikan oleh turbin menjadi energi kinetik dan sudu-sudu turbin mengkonversikan energi kinetik ini menjadi energi mekanik pada poros/shaft. Pada akhirnya, generator mengkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik. Panas dari uap air yang tidak terkonversi menjadi energi mekanik, terdisipasi/dibuang di kondenser oleh air pendingin.

Umumnya PLTU menggunakan turbin uap tipe multistage, yakni turbin uap yang terdiri atas lebih dari 1 stage turbin (Turbin High Pressure, Intermediate Pressure, dan Low Pressure). Uap air superheater yang dihasilkan oleh boiler masuk ke turbin High Pressure (HP), dan keluar pada sisi exhaust menuju ke boiler lagi untuk proses reheater. Uap air yang dipanaskan kembali ini dimasukkan kembali ke turbin uap sisi Intermediate Pressure (IP), dan uap yang keluar dari turbin IP akan langsung masuk ke Turbin Low Pressure (LP). Selanjutnya uap air yang keluar dari turbin LP masuk ke dalam kondenser untuk mengalami proses kondensasi

Turbin uap terdiri dari sebuah cakram yang dikelilingi oleh daun-daun cakram yang disebut sudu-sudu. Sudu-sudu ini berputar karena tiupan dari uap bertekanan yang berasal dari ketel uap, yang telah dipanasi terdahulu dengan menggunakan bahan bakar padat, cair dan gas.

Uap tersebut kemudian dibagi dengan menggunakan control valve yang akan dipakai untuk memutar turbin yang dikopelkan langsung dengan pompa dan juga sama halnya dikopel dengan sebuah generator singkron untuk menghasilkan energi listrik.

Setelah melewati turbin uap, uap yang bertekanan dan bertemperatur tinggi tadi muncul menjadi uap bertekanan rendah. Panas yang sudah diserap oleh kondensor menyebabkan uap berubah menjadi air yang kemudian dipompakan kembali menuju boiler. Sisa panas dibuang oleh kondensor mencapai setengah jumlah panas semula yang masuk. Hal ini mengakibatkan efisisensi thermodhinamika suatu turbin uap bernilai lebih kecil dari 50%. Turbin uap yang modern mempunyai temperatur boiler sekitar 5000C sampai 6000C dan temperatur kondensor 200C sampai 300C.