The Pelton turbin , juga dikenal sebagai roda hidrolik tangensial atau roda Pelton, diciptakan oleh Amerika Lester Allen Pelton pada 1870-an. Meskipun beberapa jenis turbin diciptakan sebelum jenis Pelton, ini masih yang paling banyak digunakan saat ini untuk efektivitasnya.
Ini adalah turbin impuls atau turbin hidrolik yang memiliki desain sederhana dan kompak, memiliki bentuk roda, terutama terdiri dari ember, deflektor atau bilah bergerak terbagi, terletak di sekitar pinggirannya.
Bilahnya dapat diposisikan secara individual atau dipasang ke hub pusat, atau seluruh roda dapat dipasang dalam satu bagian lengkap. Untuk berfungsi, ia mengubah energi fluida menjadi gerakan, yang dihasilkan ketika semburan air berkecepatan tinggi mengenai bilah yang bergerak, menyebabkannya berputar dan mulai beroperasi.
Umumnya digunakan untuk menghasilkan listrik di pembangkit listrik tenaga air, dimana reservoir air yang tersedia terletak pada ketinggian tertentu di atas turbin.
Sejarah
Roda hidrolik lahir dari roda pertama yang digunakan untuk mengambil air dari sungai dan digerakkan oleh manusia atau hewan.
Roda-roda ini berasal dari abad ke-2 SM, ketika pedal ditambahkan ke keliling roda. Roda hidrolik mulai digunakan ketika kemungkinan memanfaatkan energi arus untuk mengoperasikan mesin lain, yang sekarang dikenal sebagai mesin turbin atau mesin hidrolik, ditemukan.
Turbin impuls tipe Pelton baru muncul pada tahun 1870, ketika penambang Lester Allen Pelton asal Amerika menerapkan mekanisme pertama dengan roda untuk menarik air, mirip dengan penggilingan, kemudian ia menerapkan mesin uap.
Mekanisme ini mulai gagal dalam operasinya. Dari situ, Pelton muncul dengan ide merancang roda hidrolik dengan bilah atau bilah yang menerima guncangan air dengan kecepatan tinggi.
Dia mengamati bahwa jet menghantam tepi bilah bukan di pusatnya dan akibatnya aliran air keluar ke arah sebaliknya dan turbin bertambah cepat, menjadikannya metode yang lebih efisien. Fakta ini didasarkan pada prinsip yang melestarikan energi kinetik yang dihasilkan oleh jet dan dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik.
Pelton dianggap sebagai bapak tenaga air, atas kontribusinya yang signifikan terhadap pengembangan tenaga air di seluruh dunia. Penemuannya pada akhir 1870-an, dijuluki sendiri Pelton Runner, diakui sebagai desain turbin impuls paling efisien.
Kemudian, Lester Pelton mematenkan rodanya dan pada tahun 1888 membentuk Perusahaan Kincir Air Pelton di San Francisco. "Pelton" adalah merek dagang dari produk perusahaan tersebut, tetapi istilah tersebut digunakan untuk mengidentifikasi turbin impuls yang serupa.
Belakangan, desain baru muncul, seperti turbin Turgo yang dipatenkan pada tahun 1919, dan turbin Banki yang terinspirasi dari model roda Pelton.
Pengoperasian turbin Pelton
Ada dua jenis turbin: turbin reaksi dan turbin impuls. Dalam turbin reaksi, drainase terjadi di bawah tekanan ruang tertutup; misalnya, alat penyiram taman sederhana.
Dalam turbin impuls tipe Pelton, ketika ember yang terletak di pinggiran roda secara langsung menerima air dengan kecepatan tinggi, ember tersebut menggerakkan gerakan rotasi turbin, mengubah energi kinetik menjadi energi dinamis.
Meskipun energi kinetik dan energi tekanan digunakan dalam turbin reaksi, dan meskipun semua energi yang dikirim dalam turbin impuls adalah kinetik, oleh karena itu, pengoperasian kedua turbin bergantung pada perubahan kecepatan air, sehingga memberikan gaya dinamis pada elemen berputar tersebut.
Aplikasi
Ada banyak variasi turbin dalam berbagai ukuran di pasaran, namun disarankan untuk menggunakan turbin tipe Pelton pada ketinggian dari 300 meter hingga sekitar 700 meter atau lebih.
Turbin kecil digunakan untuk keperluan rumah tangga. Berkat energi dinamis yang dihasilkan oleh kecepatan air, dengan mudah dapat menghasilkan energi listrik sedemikian rupa sehingga turbin ini banyak digunakan untuk pengoperasian pembangkit listrik tenaga air.
Misalnya, pembangkit listrik tenaga air Bieudron di kompleks bendungan Grande Dixence yang terletak di Pegunungan Alpen Swiss di kanton Valais, Swiss.
Pabrik ini mulai berproduksi pada tahun 1998, dengan dua rekor dunia: memiliki turbin Pelton terkuat di dunia dan kepala tertinggi yang digunakan untuk menghasilkan energi hidroelektrik.
Fasilitas ini menampung tiga turbin Pelton, masing-masing beroperasi pada ketinggian sekitar 1.869 meter dan laju aliran 25 meter kubik per detik, bekerja dengan efisiensi lebih dari 92%.
Pada bulan Desember 2000, gerbang bendungan Cleuson-Dixence, yang memasok turbin Pelton di Bieudron, pecah pada ketinggian sekitar 1.234 meter, memaksa pembangkit listrik ditutup.
Pecahan itu memiliki panjang 9 meter kali lebar 60 sentimeter, menyebabkan aliran melalui pecahan melebihi 150 meter kubik per detik, yaitu pelepasan sejumlah besar air dengan cepat pada tekanan tinggi, menghancurkan bagiannya sekitar 100 hektar padang rumput, kebun buah, hutan, mencuci berbagai chalet dan lumbung yang terletak di sekitar daerah ini.
Mereka melakukan penyelidikan besar-besaran atas kecelakaan itu, sebagai akibatnya mereka hampir sepenuhnya mendesain ulang penstock. Akar penyebab rupturnya masih belum diketahui.
Desain ulang membutuhkan perbaikan pada lapisan pipa dan perbaikan tanah di sekitar penstock untuk mengurangi aliran air antara pipa dan batuan.
Bagian penstock yang rusak dialihkan dari lokasi sebelumnya untuk mencari batuan baru yang lebih stabil. Konstruksi gerbang yang didesain ulang selesai pada tahun 2009.
Fasilitas Bieudron tidak beroperasi setelah kecelakaan ini sampai akhirnya beroperasi penuh pada Januari 2010.
Referensi
- Roda Penton. Wikipedia, ensiklopedia gratis. Dipulihkan: en.wikipedia.org
- Turbin pelton. Wikipedia, ensiklopedia gratis. Dipulihkan dari es.wikipedia.org
- Lester Allen Pelton. Wikipedia, ensiklopedia gratis. Dipulihkan dari en.wikipedia.org
- Pembangkit Listrik Tenaga Air Bieudron. Wikipedia, ensiklopedia gratis. Dipulihkan dari en.wikipedia.org
- Turbin Pelton dan Turgo. Energi Terbarukan Pertama. Dipulihkan dari energi terbarukanfirst.co.uk
- Hanania J., Stenhouse K., dan Turbin Jason Donev J. Pelton. Ensiklopedia Pendidikan Energi. Dipulihkan dari energyeducation.ca
- Pelton Turbine - Aspek Kerja dan Desain. Pelajari Teknik. Dipulihkan dari learnengineering.org
- Turbin Hidrolik. Mesin Tenaga OJSC. Dipulihkan dari power-m.ru/es/
- Roda Pelton. Hartvigsen Hydro. Dipulihkan dari h-hydro.com
- Unsur Mekanika Fluida Bolinaga JJ. Universitas Katolik Andres Bello. Caracas, 2010. Aplikasi untuk Mesin Hidrolik. 298.
- Linsley RK, dan Franzini JB Hydraulic Resources Engineering. CECSA. Mesin Hidrolik. Bab 12.399-402, 417.
- Wylie S. Mekanika Fluida. McGraw Hill. Edisi keenam. Teori Turbomachines. 531-532.