## Analisa Pengaruh Variasi Jumlah Nozzle Dengan Memanfaatkan Ketinggian Aliran Air Terhadap Daya Listrik Yang Dihasilkan Turbin Pelton
La Ode Yasir 1) , Ridway Balaka 2) , Nanang Endriatno 3)
¹ Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo 2,3 Dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo Jl. H.E.A Makadompit, Kampus Hijau Bumi Tridarma Andounohu, Kendari 93232 Email: laodeyasir777@gmail.com Article Info Abstrak
Available online August 23, 2022
Tujuan  penelitian  ini  untuk  mengetahui  pengaruh  variasi  jumlah nozzle dan  sudut nozzle terhadap  daya  yang  dihasilkan  turbin  Perlton.  Penelitian  ini  menggunakan  instalasi  turbin Pelton  yang  menggunakan  tinggi  jatuh  air  sebagai head kemudian  melakukan  pengambilan data dengan variasi jumlah nozzle serta sudut nozzle . Dari hasil pengujian menunjukan bahwa semakin  banyak  jumlah nozzle yang  digunaka  maka  semakin  besar  pula  daya  yang  dihasilkan serta semakin kecil  sudut nozzle maka semakin besar pula daya  yang dihasilkan. Pada posisi I dengan menggunakan 1 nozzle , pada sudut 25 o daya listrik yang dihasilkan sebesar 6,16 Watt, pada sudut 30 o daya listrik yang dihasilkan sebesar 2,65 Watt, pada sudut 45 o daya listrik yang dihasilkan  sebesar  0,1  Watt.  Sedangkan  pada  posisi  II  dengan  menggunakan  2 nozzle pada sudut  25 o daya  listrik  yang  dihasilkan  sebesar  7,56  Watt,  pada  sudut  30 o daya  listrik  yang dihasilkan sebesar 3,76 Watt, pada sudut 45 o daya listrik yang dihasilkan sebesar 0,24 Watt
Kata kunci : Daya listrik, nozzle, turbin pelton

## Abstract
The  performance  of  a  Pelton  turbine  is  influenced  by  the  height,  flow  velocity,  blade  angle, number of nozzles, flow size and number of blades and nozzle spray distance. This study uses a Pelton turbine installation that uses the height of the water drop as a head and then takes data with  variations  in  the  number  of  nozzles  and  nozzle  angles.  The  purpose  of  this  study  was  to determine  the  effect  of  variations  in  the  number  of  nozzles  and  nozzle  angles  on  the  power produced by the Pelton turbine. The test results show that the more nozzles used, the greater the  power  generated  and  the  smaller  the  nozzle  angle,  the  greater  the  power  generated.  In position I using 1 nozzle, at an angle of 25 o the electrical power produced is 6.16 Watt, at an angle of 30 o the electric power produced is 2.65 Watt, at an angle of 45 o the electrical power generated is 0.1 Watt. While in position II using 2 nozzles at an angle of 25 o the electrical power produced is 7.56 Watts, at an angle of 30 o the electrical power generated is 3.76 Watts, at an angle of 45 o the electrical power generated is 0.24 Watts.
Keywords: Electric power, nozzle, pelton turbine .
1. Pendahuluan
Energi  adalah  kebutuhan  pokok  manusia untuk melakukan aktivitas sehari-hari. Perkembangan  teknologi  dan  industri  yang  pesat akan  mendorong  peningkatan  kebutuhan  energi. Salah satu energi yang sangat besar pemanfaatannya adalah energi listrik. Pemanfaatan energi listrik terus bertambah mulai dari rumah tangga, perusahaan/ pabrik,
perkantoran, dan lain – lain [1] .
Salah satu pembangkit  listrik tenaga air yang digunakan  untuk  memanfaatkan  tenaga  air  dan yang  bisa  dibuat  adalah  turbin  air.  Salah  satu peralatan pokok dalam suatu pembangkitan listrik tenaga  air  ialah  turbin  air  Pelton  yang  berfungsi mengubah  energi  potensial  berupa  energi kecepatan  oleh nozzel menjadi  energi  mekanik berupa  putaran  pada  poros  turbin,  untuk mendapatkan  energi  listrik  maka  poros  turbin dikopel dengan generator [2].

## ENTHALPY: Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Journal homepage: http://ojs.uho.ac.id/index.php/ENTHALPY
Telah  banyak  penelitian  yang  dilakukan terkait turbin pelton guna meningkatkan daya dan efisiensi  yang  dihasilkan.    Pada  turbin  pelton banyak  faktor  yang  dapat  mempengaruhi  energi yang dihasilkan salah satunya adalah nozzle. Oleh karena  itu  pada  penelitian  ini  membahas pengaruh  jumlah nozzle dan  sudut nozzle terhadap  daya  yang  dihasilkan  turbin  pelton. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui pengaruh  jumlah nozzle dan  sudut nozzle terhadap daya yang dihasilkan turbin pelton.
Turbin  pelton  adalah  salah  satu  dari  jenis turbin air yang paling efisien dibandingkan dengan turbin  implus  lainnya.  Sudu  dibentuk  sedemikian sehingga semburan air akan mengenai titik tengah sudu  dan  pancaran  air  tersebut  akan  berbelok  ke kedua  arah  sehinga  bisa  membalikkan  semburan air dengan baik dan membebaskan sudu dari gaya- gaya samping [3].
Turbin  pelton  memanfaatkan nozzle sebagai pengatur  arah  aliran  air  untuk  menggerakan putaran sudu turbin. Putaran sudu turbin tersebut dipengaruhi  oleh  beberapa  parameter  yaitu  jarak nozzle ,  posisi nozzle ,  diameter nozzle ,  jumlah nozzle , dan bentuk geometri sudu turbin [4]. Nozzle adalah  alat  atau  perangkat  yang dirancang untuk mengontrol arah atau karakteristik  dari  aliran  fluida  (terutama  untuk meningkatkan  kecepatan)  saat  keluar  (atau memasuki)  sebuah  ruang  tertutup  atau  pipa. Sebuah nozzle dapat digunakan untuk mengarahkan  atau  memodifikasi  aliran  fluida. Nozzle sering  digunakan  untuk  mengontrol  laju aliran,  kecepatan,  arah,  massa,  bentuk,  dan/atau tekanan dari aliran yang muncul [5].
Debit/kapasitas merupakan volum fluida yang dapat  dialirkan  per  satuan  waktu.  Pengukuran kapasitas dilakukan dengan menggunakan venture meter , orifice , pitot tube dan lain-lain. Satuan dari kapasitas (Q) adalah m 3 /s, liter/s, atau ft 3 /s. Debit aliran dipergunakan untuk menghitung kecepatan aliran  pada  masing-masing  pipa  experimen dimana  rumus  debit  aliran  dapat  diperoleh dengan persamaan [6].
Q = V t (1)
Dimana: Q  = Kapasitas aliran/debit aliran (m 3 /s) V  = Volume air (m 3 ) t  = Waktu (s)
Fluida  adalah  suatu  benda  atau  zat  yang dapat mengalir. Kecepatan aliran fluida merupakan  banyaknya  zat  yang  mengalir  dengan kecepatan  tertentu  persatuan  waktu.  Kecepatan
aliran  dapat  ditentukan  dengan  menggunakan persamaan [7] berikut:
v = Q A (2)
Dimana : v  = Kecepatan aliran aliran (m/s) Q  = Kapasitas aliran/Debit aliran (m 3 /s) A  = Luas penampang (m)
Untuk  mencari  nilai  kehilangan  tinggi  pada saluran  air  (H Losses ),  dapat  digunakan  persamaan [8] berikut :
H Losses = 1 3 . H Actual (3)
Dimana:
H losses = Kehilangan tinggi pada saluran air (m) H Actual = Tinggi jatuh air total (m)
Daya  air  atau  daya  hidrolik  merupakan  daya yang masuk ke dalam nozzle , yang besarnya dapat diperoleh dengan persamaan [9], sebagai berikut: P hyd = Q. ρ. g. H                                                       (4) Dimana:
P hyd = Daya hidrolik (Watt) Q = Kapasitas air (m 3 /s) ρ
= Massa jenis fluida (kg/m 3 )
H = Head aliran (m).
Daya  yang  dihasilkan  oleh  turbin  /  daya turbin diperoleh dengan persamaan [10] berikut : P T = T. ω                                                                    (5) Dimana:
P T = Daya turbin (Watt) T  = Torsi (N.m) ω = Kecepatan anguler (Rad/s)
Sedangkan untuk menentukan nilai kecepatan  anguler  dapat  digunakan  persamaan berikut:
ω = 2. π. n 60 (6)
Dimana: ω = Kecepatan anguler (rad/s) ᴨ = Phi (3,14) n  = Jumlah putaran
Daya  listrik  yang  dihasilkan  turbin  dapat diketahui  dengan  menggunakan  persamaan berikut :
P L = V. I                                                                      (7) Dimana:
P L = Daya listrik (Watt) V  = Tegangan (Volt) I  = Kuat arus (A)
Efisiensi  turbin  adalah  perbandingan  antara daya  yang  dihasilkan  pada  poros  turbin  dengan daya  yang  diberikan  oleh  fluida.  Efisiensi  turbin menyatakan kemampuan turbin untuk mengubah
energi  fluida  menjadi  energi  yang  berguna  pada poros  turbin.  Untuk  mengetahui  efisiensi  turbin dapat di gunakan rumus [11], sebagai berikut:
η T = P T P hyd . 100%                                                   (8)
Dimana: η T = Efisiensi turbin (%)
P T = Daya turbin (Watt) P hyd = Daya hidrolik (Watt)

## 2. Metode Penelitian
Penelitian  ini  menggunakan  instalasi  turbin Pelton yang menggunakan tinggi jatuh air sebagai head  kemudian  melakukan  pengambilan  data dengan variasi jumlah nozzle serta sudut nozzle.
Gambar 1. Komponen alat uji
Keterangan: 1. Sudu turbin 8. Tong air 2. Casis turbin 9. Tower air 3. Puli 10. Pipa air 4. Poros turbin 11. Katup 5. Fambel 12. Elbow 6. Dinamo 13. Shoct drat 7. Bola Lampu 14. Nozzle

## Prosedur Penelitian
Adapun  prosedur  kerja  pada  penelitian  ini yaitu sebagai berikut :
1. Alat dan bahan disiapkan
2. Membuat rangkain alat pengujian
3. Menempatkan tong air pada tower air
4. Memasang  dan  memastikan  sambungan  pipa air telah terpasang dengan baik.
5. Mengisi tong air dengan fluida cair (air).
6. Mengatur  sudut  tembak nozzle pada kemiringan 25 o .
7. Membuka katub bukaan agar fluida mengalir
8. Mencatat  kapasistas  aliran,  tekanan  fluida dan ketinggian aliran.
9. Mengukur kecepatan putar pada poros turbin
10. Mengukur daya yang dihasilkan turbin.
11. Mengulangi pengamatan dengan
memvariasikan sudut tembak nozzle yaitu 30 o dan 45 o . 12. Mengulangi  pengamatan  hingga  5  kali  untuk setiap sudut tembak nozzle agar mendapatkan hasil yang akurat.
13. Mencatat hasil pengamatan.
14. Menambah  jumlah nozzle menjadi  2  dan mengulangi  pengambilan  data  pada  setiap sudut tembak nozzle yaitu 25 o , 30 o dan 45 o . 15. Mencatat data yang diperoleh.
3. Hasil dan Pembahasan
Jumlah Nozzle Terhadap Putaran Turbin Pelton
Tabel 1. Hasil hitungan putaran poros turbin Pelton Jumlah Nozzle Putaran (rpm) Sudut 25 º Sudut 30 º Sudut 45 º 1 112,4 80,6 14,9 2 125,7 109,8 27,5 Adapun  hubungan  jumlah nozzle dengan putaran  dapat  dilihat  pada  gambar  2  sebagai berikut:
Gambar 2. Hubungan jumlah nozzle dengan putaran
Pada  gambar  di  atas  menunjukan  pengaruh jumlah nozzle dan  sudut nozzle terhadap  putaran poros  turbin.  Pada  sudut  tembak  25 o untuk  1 nozzle menghasilkan putaran 112,4 rpm dan untuk 2 nozzle menghasilkan putaran sebesar 125,7 rpm. Pada  sudut  tembak  30 o ,  untuk  1 nozzle menghasilkan  putaran  sebesar  80,6  rpm  dan untuk  2 nozzle menghasilkan  putaran  sebesar
112.4 125.7 80.6 109.8 14.9 27.5 0 50 100 150 1 2 1 2 1 2 Sudut 25º Sudut 30º Sudut 45º Put ar a (n) Jumlah Nozzle
109,8 rpm. Pada sudut tembak 45 o , untuk 1 nozzle menghasilkan  putaran  sebesar  14,9  rpm  dan untuk 2 nozzle menghasilkan putaran sebesar 27,5 rpm.

## Hubungan Jumlah Nozzle Dengan Daya Turbin
Tabel 2. Hasil hitungan daya turbin Jumlah Nozzle Daya Turbin Sudut 25 º Sudut 30 º Sudut 45 º 1 3,53 1,69 0,16 2 9,21 4,6 0,58 Adapun  hubungan  jumlah Nozzle dengan daya  turbin  dapat  dilihat  pada  gambar  3  sebagai berikut :
Gambar 3. Hubungan jumlah nozzle dengan daya turbin
Pada  gambar  di  atas  menunjukan  pengaruh jumlah nozzle dan  sudut nozzle terhadap  daya turbin.  Pada  sudut  tembak  25 o untuk  1 nozzle menghasilkan  daya  turbin  sebesar  3,53  Watt  dan untuk  2 nozzle menghasilkan  daya  turbin  sebesar 9,21 Watt. Pada sudut tembak 30 o , untuk 1 nozzle menghasilkan  daya  turbin  sebesar  1,69  Watt  dan untuk  2 nozzle menghasilkan  daya  turbin  sebesar 4,6  Watt.  Pada  sudut  tembak  45 o ,  untuk  1 nozzle menghasilkan  daya  turbin  sebesar  0,16  Watt  dan untuk  2 nozzle menghasilkan  daya  turbin  sebesar 0,58 Watt.
Hubungan Jumlah Nozzle Dengan Daya Listrik
Tabel 3. pHasil hitungan daya listrik Jumlah Nozzle Daya Turbin Sudut 25 º Sudut 30 º Sudut 45 º 1 6,16 2,65 0,1 2 7,56 3,72 0,24
Adapun hubungan jumlah nozzle dengan daya listrik dapat dilihat pada gambar 4 sebagai berikut :
Gambar 4. Hubungan jumlah nozzle dengan daya
listrik
Pada  gambar  di  atas  menunjukan  pengaruh jumlah nozzle dan  sudut nozzle terhadap  daya listrik.  Pada  sudut  tembak  25 o untuk  1 nozzle menghasilkan  daya  listrik  sebesar  6,16  Watt  dan untuk  2 nozzle menghasilkan  daya  listrik  sebesar 7,56 Watt. Pada sudut tembak 30 o , untuk 1 nozzle menghasilkan  daya  listrik  sebesar  2,65  Watt  dan untuk  2 nozzle menghasilkan  daya  listrik  sebesar 3,72 Watt. Pada sudut tembak 45 o , untuk 1 nozzle menghasilkan  daya  listrik  sebesar  0,1  Watt  dan untuk  2 nozzle menghasilkan  daya  listrik  sebesar 0,24 Watt.
Hubungan Jumlah Nozzle Dengan Efisiensi
Jumlah Nozzle Efisiensi (%) Sudut 25 º Sudut 30 º Sudut 45 º 1 62,9 30,07 2,78 2 66,36 33,12 4,15
Adapun  hubungan  jumlah nozzle dengan efisiensi  dapat  dilihat  pada  gambar  5  sebagai berikut:
Gambar 5. Hubungan jumlah nozzle dengan efisiensi
Pada gambar 5 di atas menunjukan pengaruh jumlah nozzle dan sudut nozzle terhadap efisiensi. Pada  sudut  25 o ,  dimana  dengan  jumlah nozzle 1 efisiensi yang dihasilkan adalah 62,9% dan dengan jumlah nozzle 2  efisiensi  yang  dihasilkan  adalah
3.53 9.21 1.69 4.6 0.16 0.58 0 2 4 6 8 10 1 2 1 2 1
2 Sudut 25º Sudut 30º Sudut 45º Da ya T u rb in (W att) Jumlah Nozzle 0 0 0 0 0 0 6.16 7.56 2.65 3.72 0.1 0.24 0 2 4 6 8 1 2 1 2 1 2 Sudut 25º Sudut 30º Sudut 45º D ay a List rik (W at t) Jumlah Nozzle 62.9 66.36 30.07 33.12 2.78 4.15 0 30 60 90 1 2 1 2 1 2 Sudut 25º Sudut 30º Sudut 45º Efi si e n si ( %) Jumlah Nozzle Tabel 4 . Hasil hitungan efisiensi
sebesar 66,36%. Pada sudut tembak 30 o , dengan 1 nozzle  efisiensi  yang  dihasilkan  adalah  sebesar 30,07%  dan  dengan  menggunakan  2 nozzle efisiensi  yang  dihasilkan  sebesar  33,12%.  Pada sudut  tembak  45 o ,  dengan  1 nozzle efisiensi  yang dihasilkan  adalah  sebesar  2,78%  dan  dengan menggunakan  2 nozzle efisiensi  yang  dihasilkan sebesar 4,15%.

## 4. Kesimpulan
Dari  hasil  pengujian  dan  analisa  yang  telah dilakukan,  kesimpulan  dari  penelitian  ini  yaitu Jumlah  penggunaan nozzle pada  turbin  Pelton berpengaruh  terhadap  daya  yang  dihasilkan. Dimana  semakin  banyak nozzle yang  digunakan maka  kecepatan  aliran  yang  dihasilkan  akan semakin besar sehingga daya yang dihasilkan akan semakin besar pula. Selain itu, dari penelitian yang telah dilakukan dapat dilihat bahwa sudut tembak berpengaruh  terhadap  daya  yang  dihasilkan turbin.  Dapat  dilihat  bahwa  pada  sudut  25 o merupakan sudut paling ideal untuk menghasilkan daya yang lebih besar.

## 5. Saran
Adapun  saran  yang  diberikan  peneliti  dari hasil kesimpulan penelitian ini yaitu perlu adanya pemvariasian  ukuran  pipa  yang  digunakan, sehingga  dapat  dilihat  pengaruh  debit  terhadap daya yang dihasilkan turbin.

## Daftar Pustaka
[1] A.  S.  Mubarok,  “Pengaruh  Berat  Bucket
Terhadap  Putaran  dan  Torsi  Pada  Turbin
Pelton,” Seminar  Nasional  TEKNOKA, vol. Vol.  2,  no.  ISSN  No.  2502-8782,  September 2017.
[2] M.  H.  W.  Ali  Thobari,  “ Analisa  Pengaruh Sudut  Keluar  Sudu ,” Jurnal  Faculty  of Engineering,  Universitas  Pancasakti  Tegal,
2013.
[3] M.  S.  Simamora,  “ Perancangan  Alat  Uji Prestasi  Turbin  Pelton ,” Jurnal  perancangan alat uji prestasi turbin pelton, 2017.
[4] Y.  Kurniawan,  “Pengaruh  J arak  dan  Posisi Nozzle Terhadap Daya Turbin Pelton,” Jurnal Keteknikan Pertanian, vol. Vol. 5, no. P-ISSN 2407-0475  E-ISSN  2338-8439,  p.  No.  3, Desember 2017.
[5] Mafruddin,  “Studi  Eksperimental  Sudut Nosel Dan Sudut Sudu,” Jurnal Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah Metro, 2016.
[6] M.  R.  Yusuf,  “Analisa  Pengaruh  Variasi Tekanan dan Jarak Semprot Nozzle Terhadap Daya,” ENTHALPY-Jurnal  Ilmiah  Mahasiswa Teknik Mesin, pp. Vol. 4, No. 1, 2019.
[7] S.  Assauri,  “ Pengaruh  Variasi  Jumlah  Nozzle Terhadap  Daya  Listrik  Yang  Dihasilkan  Pada Prototype  Turbin  Pelton ,” Jurnal  Teknik Mesin  Universitas  Islam  Malang, vol.  Vol.  6, no. ISSN : 2337-6546, p. No. 01, 2016.
[8]   S.  Buyung ,  “ Analisis  Pengaruh  Tinggi Jatuhnya  Air  (Head)  Terhadap  Daya ,” Jurnal Politeknik Katolik Saint Paul Sorong, 2017.
[9] B.  S.  Ahmad  Yani,  “Analisis  Jumlah  Sudu Mangkuk  Terhadap  Kinerja  Turbin  Pelton Pada  Alat  Praktikum  Turbin  Air,” Jurnal Teknik  Mesin  Univ.  Muhammadiyah  Metro, p. Vol. 7, 2018.
[10]  A.  Y.  Rosmiati, “ Pengaruh  Variasi  Diameter Nosel  Terhadap  Torsi  Dan  Daya  Turbin  Air ,” TURBO, vol. Vol. 6, no. p-ISSN: 2301-6663, e- ISSN: 2477-250X, p. no. 1, 2017.
[11] F.  Fikram,  “Pengaruh  Variasi  Head  Dengan
Memanfaatkan  Energi  Potensial  Terhadap Putaran,” ENTHALPY Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin, 2020.