Optimasi Jarak Nozzle dan Debit Air terhadap Daya Poros dan Efisiensi Turbin Pelton Skala Laboratorium

Abstract

Turbin Pelton merupakan salah satu jenis turbin air impuls yang banyak diaplikasikan pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) karena konstruksinya yang sederhana dan fleksibilitasnya terhadap variasi head. Dua parameter krusial yang menentukan efektivitas transfer momentum dari pancaran air ke sudu turbin adalah jarak antara ujung nozzle dengan sudu dan laju debit air. Penelitian eksperimental ini bertujuan untuk menginvestigasi pengaruh interaksi antara jarak nozzle (20, 40, 60, 80, dan 100 mm) dan debit air (1,5; 2,0; dan 2,5 L/s) terhadap daya poros dan efisiensi mekanis turbin Pelton (18 sudu) pada head konstan 5 meter. Daya poros dievaluasi melalui pengukuran putaran dan torsi pengereman menggunakan dinamometer prony brake, sementara efisiensi dikalkulasi sebagai rasio daya poros terhadap daya hidrolis. Hasil pengujian menunjukkan bahwa daya poros meningkat secara proporsional seiring dengan penambahan debit air. Namun, variasi jarak nozzle menunjukkan tren non-monotonik (diminishing returns), di mana jarak 60 mm teridentifikasi sebagai titik optimum untuk seluruh variasi debit. Performa puncak tercapai pada kombinasi jarak nozzle 60 mm dan debit 2,5 L/s, yang menghasilkan daya poros tertinggi sebesar 77,3 W dengan efisiensi maksimum 63,0%. Temuan ini mengonfirmasi bahwa jarak nozzle dan debit air memiliki efek interaktif yang kuat, sehingga perancangan dan komisioning unit turbin Pelton untuk aplikasi PLTMH harus mengoptimalkan kedua parameter tersebut secara simultan untuk meminimalkan disipasi energi pancaran.