Turbin adalah sebuah perangkat yang bisa mengubah energi dari satu bentuk ke bentuk lain.

Hal ini digunakan di beberapa sektor seperti pada pembangkit listrik dan mesin kendaraan terbang seperti pesawat jet.

Tidak heran jika bentuk dan desain turbin ini berbeda karena mengikut pada mekanisme perubahan energi itu sendiri.

Dan perlu diketahui, peranan turbin dalam keseharian terbilang sangat dekat. Listrik yang digunakan setiap hari untuk memenuhi kebutuhan hidup berasal dari turbin pembangkit listrik.

Lebih jelasnya lagi simak dahulu bahasan Fungsi Turbin berikut.

Pengertian Turbin

Seperti bahasan di atas, turbin merupakan sebuah mesin rotari yang berfungsi untuk mengubah energi dari aliran fluida menjadi energi gerak yang bermanfaat bagi kebutuhan manusia.

Mesin turbin yang paling simple terdiri dari sebuah bagian yang berputar disebut rotor, yang terdiri atas sebuah poros atau shaft dengan sudut-sudut atau blade yang terpasang disekelilingnya.

Rotor tersebut berputar akibat dari tumbukan aliran fluida atau berputar sebagai reaksi dari aliran fluida tersebut.

Oleh karena itu turbin terbagi atas 2 jenis, yaitu turbin impuls dan turbin reaksi.

Rotor pada turbin impuls berputar karena tumbukan fluida bertekanan yang diarahkan oleh nozzle kepada rotor tersebut, sedangkan rotor turbin reaksi berputar akibat dari tekanan fluida itu sendiri yang keluar dari ujung sudut melalui nozzle.

Baca juga: PTC Adalah : Pengertian, Karakteristik, Fungsi, dan Cara Kerja

Pengertian Turbin Menurut Para Ahli

Berikut ini definisi turbin menurut para ahli:

Munson, Young, dan Okiishi. Turbin yaitu sebuah alat yang memanfaatkan energi dari fluida.
Sommers. Turbin yaitu sebuah alat yang mengubah energi kinetik dari fluida menjadi energi mekanik berdasarkan prinsip impuls dan reaksi atau perpaduan keduanya.
Budenholzer. Turbin yaitu beberapa tipe alat yang mengonversikan energi dari aliran fluida menjadi energi mekanis.
Cleveland dan Morris. Pengertian turbin yaitu sebuah alat yang bisa mengubah energi fluida yang bergerak air, udara, uap, dan gas panas menjadi kekuatan mekanis.
Jayagopal. Definisi turbin yaitu sebuah alat yang mengonversikan energi fluida menjadi energi mekanis putaran. Fluida yang dimaksud ini bisa berupa uap, gas, atau air.

Berdasarkan pengertian-pengertian di atas, bisa disimpulkan jika turbin adalah sebuah instrumen yang memanfaatkan energi pada fluida dan mengubahnya menjadi energi mekanik putaran pada poros turbin.

Turbin pada umumnya dipakai pada sistem pembangkit listrik, mesin kendaraan, hingga sistem tenaga penggerak seperti pada mesin pesawat jet.

Komponen utama turbin yaitu serangkaian bilah atau pisau (blades) yang umumnya terbuat dari besi.

Susunan pisau turbin digerakkan oleh fluida yang masuk ke dalam turbin. Aliran fluida yang sudah mendorong pisau turbin tersebut memindahkan energi kinetik dimilikinya ke pisau turbin dan keluar saat sisa energinya hanya sedikit.

Pendeknya, energi di fluida tersebut diubah oleh turbin menjadi energi putar.

Baca juga: Cara Membuat Bel Listrik Sederhana dan Prinsip Kerja

Fungsi Turbin

Untuk fungsi turbin khususnya dalam area energy conversion ialah:

1. Menyediakan Listrik untuk Berbagai Kebutuhan

Banyak pembangkit listrik di dunia, khususnya di negara maju, memanfaatkan turbogenerator.

Di Indonesia sendiri, beberapa telah dibangun PLTB Sidrap yang menjadi pembangkit listrik tenaga angin dengan kapasitas 75 MW.

PLTB ini menggunakan 30 kincir angin yang kapasitas masing-masingnya yaitu 2,5 MW.

2. Alternatif Pembangkit Listrik Ramah Lingkungan dan Murah

Tidak hanya sekedar menghasilkan listrik, turbin juga mendukung upaya dalam pemenuhan energi ramah lingkungan.

Beragam pembangkit listrik seperti pembangkit listrik tenaga air dan angin tidak mengandalkan batu bara dan bahan bakar fosil lain.

Selain itu, jika dibanding pembangkit listrik bertenaga nuklir, pemakaian turbin pada PLT Air dan Angin lebih mudah, tidak membahayakan, dan bisa disesuaikan dengan bentang alam suatu daerah.

Dimana, fungsi turbin pada pembangkit listrik tenaga air yaitu sebagai pengubah energi (energy converter) dari energi gerak air menjadi energi listrik yang dihasilkan dari putaran generator.

3. Optimasi Fungsi Energi

Pada proses ekstraksi gas alam sering digunakan turboexpander.

Turboexpander tidak hanya sekadar expansion device (alat ekspansi) biasa.

Karena selain bisa menurunkan tekanan gas, turbin yang dipasang juga bisa dimanfaatkan untuk menggunakan energi kinetik menjadi listrik.

4. Menjalankan Moda Transportasi

Banyak moda transportasi menggunakan turbin sebagai sumber energi mereka.

Contohnya saja pada kapal dan mobil.

Walau demikian, harus diakui jika fungsi ini tidak selamanya optimal.

Pada mobil contohnya, penggunaan turbin tidak efektif jika dibanding dengan sumber energi lain seperti BBM.

Baca juga: Tachometer: Sejarah, 5 Macam & Cara Kerja (LENGKAP)

Cara Kerja Turbin

Biasanya, turbin bisa dibagi berdasarkan jenis fluidanya.

Walau mekanisme semua jenis turbin tersebut serupa yaitu mengubah energi kinetik fluida menjadi energi listrik.

Tetapi secara teori ada perbedaan mendasar.

Contohnya, turbin uap yang harus berputar dengan cepat sementara turbin angin berputar dengan kecepatan relatif lambat.

1. Turbin Air

Turbin air yaitu komponen penting pada sistem PLTA atau pembangkit listrik tenaga air.

Fungsi turbin air yaitu untuk mengubah aliran air menjadi energi mekanis.

Konsep dasar PLTA yaitu dengan memanfaatkan bendungan air pada tempat tinggi.

Air kemudian dialirkan ke tempat yang lebih rendah sehingga kecepatan alirannya akan bertambah.

Dalam ilmu fisika, energi potensial (ketinggian) berubah menjadi energi kinetik (kecepatan) yaitu teori paling tepat untuk mendeskripsikan fenomena ini.

Aliran inilah yang kemudian memutar turbin air yang terhubung ke generator pembangkit listrik.

Karena itu turbin air dijelaskan sebagai 3 langkah proses perubahan energi.

Dari energi potensial, kinetik, mekanik atau putaran turbin, sampai energi listrik.

Ada banyak jenis turbin air yang bisa disesuaikan dengan kondisi perairan.

Tipe turbin ini diharapkan bisa memberikan hasil yang terbaik dan maksimal dalam menghasilkan energi listrik.

Karena itu, banyak faktor yang harus diketahui untuk menentukan jenis turbin apa yang sebaiknya digunakan.

Dua jenis turbin air yang paling sering ditemukan pada PLTA yaitu turbin reaksi (reaction turbines) dan turbin impuls (impulse turbine).

Berikut penjelasannya:

Turbin impuls

Prinsip kerja turbin impuls sama seperti turbin air pada umumnya. Pertama, air keluar dari nozzle dan membentur sudut turbin.

Hal ini membuat turbin yang tadinya diam mulai berputar setelah terjadi perubahan momentum (impuls).

Mudahnya, air kehilangan momentumnya setelah menabrak sudu turbin sementara turbin menerima momentum dari air.

Dalam hal ini kamu bisa membayangkan tendangan bola yang membentur kepala kamu.

Kamu bisa rasakan, kepala kamu terlempar sementara bola kehilangan kecepatannya dan menjadi lambat atau berhenti.

Nah, begitulah konsep turbin impuls, perubahan momentum akibat tabrakan antara air dan sendok turbin.

Berdasarkan teori hukum konservasi energi, energi yang diterima sudut turbin untuk berputar sama besarnya dengan energi yang hilang di air, karena itulah air menjadi lebih lambat setelah kehilangan energinya.

Turbin reaksi

Sama seperti dengan turbin impuls, turbin reaksi juga mengubah energi pada air menjadi energi mekanik (putaran) dan penampungan air juga dari tempat tinggi.

Perbedaannya, pisau dari turbin reaksi tidak berbentuk sudu, melainkan memiliki profil khusus seperti melengkung.

Turbin menangkap energi hanya di bagian yang bersentuhan langsung dengan air.

Sehingga, semua rangkaian pisau turbin reaksi yang menyentuh air secara bersamaan memiliki potensi besar untuk mengekstrak lebih banyak energi, daripada sudut turbin impuls yang hanya beberapa menyentuh air di saat yang sama.

Baca juga: Diameter Piston Sonic Semua Tipe

2. Turbin Angin

Turbin angin adalah komponen utama pada kincir angin dan pembangkit listrik tenaga angin.

Cara kerja turbin angin yaitu dengan mengubah energi kinetik yang terkandung di angin menjadi energi mekanik pada batang poros yang akan menghasilkan energi listrik dengan bantuan generator.

Turbin angin bisa ditemukan baik di darat dan juga di laut.

Kecepatan turbin angin relatif lebih lambat jika dibandingkan dengan turbin air.

Hal ini karena turbin angin memiliki massa dan gaya torsi yang lebih besar.

Sehingga walau dengan putaran lambat, turbin angin masih bisa menghasilkan energi listrik dalam jumlah yang lengkap.

Selain itu, turbin angin yang berputar terlalu cepat bisa merusak struktur kincir angin itu sendiri.

Ada 3 komponen yang mendasar pada turbin angin yang berperan penting dalam mekanisme kerjanya.

Pertama yaitu bilah rotor yang dibentuk seperti sayap pesawat terbang dengan konsep airfoil untuk menangkap angin sehingga bisa memutar batang poros. Bilah rotor biasa juga disebut pisau rotor atau baling baling.

Kedua yaitu nacelle yang berisi sistem roda gigi, yang fungsi untuk menghantar atau mentransmisikan tenaga putar pada turbin angin ke generator listrik.

Dan terakhir hadir menara kincir (tower) yang berdiri tegak.

Tinggi tower harus disesuaikan dengan kondisi angin sekitar tempat tersebut.

Hal ini karena pada ketinggian tertentu, kondisi angin sangat cocok untuk ditangkap oleh baling baling kincir angin.

3. Turbin Uap

Untuk mesin uap, batu bara dibakar untuk menghasilkan panas yang bisa membuat air mendidih dan berubah bentuk menjadi uap.

Uap ini kemudian digunakan untuk memutar turbin uap yang juga terhubung ke generator.

Turbin uap yaitu bagian penting pad sistem PLTU atau pembangkit listrik tenaga uap.

Berbeda dengan turbin air dan angin yang hanya memiliki 1 set turbin, turbin uap bahkan bisa memiliki sampai 3 set turbin yaitu high, intermediate dan low.

Ketiga set turbin ini disusun berdasarkan dari besar tekanan yang diterimanya.

Turbin uap pada kasus ini memiliki fungsi untuk mengubah uap yang panas dan bertekanan menjadi gerakan mekanik, adalah putaran pada turbin.

Uap yang masih dalam tekanan tinggi akan masuk ke set turbin high terlebih dahulu.

Setelah itu, proses diikuti dengan masuknya uap ke set turbin intermediate dan low, hanya tentu dengan melalui sistem recovery.

Baca juga: Corrective Maintenance Adalah : Pengertian, Jenis, dan Fungsi

4. Mesin Pesawat Jet

Turbin gas sering dipakai pada heat engines karena termasuk jenis turbin yang paling fleksibel.

Salah satu aplikasi turbin gas bisa ditemukan pada mesin jet (mesin pesawat).

Di turbin gas di atas, udara masuk ke dalam kompresor untuk dimampatkan dahulu.

Setelah itu, udara mampatan tersebut akan dipanaskan dan dicampur dengan bahan bakar.

Saat dibakar, campuran udara-bensin meledak dan partikelnya menjadi tersebar (proses ekspansi) dengan sangat cepat.

Ekspansi fluida yang terdiri dari udara dan bensin yang mendorong dan menggerakkan turbin di bagian belakang mesin pesawat.

Selain dipakai pada mesin pesawat, turbin gas sebagai bagian yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik pada pembangkit listrik berbahan bakar gas alam.

Dimana pembakaran (combustion) dalam hal ini dihasilkan dari sebuah proses pembakaran gas alam.

Penggunaan Turbin

Penggunaan paling sering dari turbin yaitu pemroduksian tenaga listrik. Hampir semua tenaga listrik diproduksi menggunakan turbin dari jenis tertentu.

Turbin terkadang menjadi bagian dari mesin yang lebih besar.

Sebuah turbin gas, sebagai contoh, dapat menunjuk ke mesin pembakaran dalam yang berisi sebuah turbin, kompresor, kombustor, dan alternator.

Turbin memiliki kepadatan tenaga (power densi) yang luar biasa berbanding dengan volume dan beratnya.

Hal ini karena kemampuan saat beroperasi pada kecepatan sangat tinggi.

Mesin utama dari Space Shuttle menggunakan turbopumps atau mesin yang terdiri dari sebuah pompa yang didorong oleh sebuah mesin turbin untuk memberikan propellant (oksigen cair dan hidrogen cair) ke ruang pembakaran mesin.

Turbopump hidrogen cair ini sedikit lebih besar dari mesin mobil dan akan memproduksi 70.000 hp (52,2 MW).

Kesimpulan

Turbin merupakan sebuah mesin rotari yang berfungsi untuk mengubah energi dari aliran fluida menjadi energi gerak yang bermanfaat bagi kebutuhan manusia.

Mesin turbin yang paling simple terdiri dari sebuah bagian yang berputar disebut rotor, yang terdiri atas sebuah poros atau shaft dengan sudut-sudut atau blade yang terpasang disekelilingnya.

Turbin pada umumnya dipakai pada sistem pembangkit listrik, mesin kendaraan, hingga sistem tenaga penggerak seperti pada mesin pesawat jet.

Komponen utama turbin yaitu serangkaian bilah atau pisau (blades) yang umumnya terbuat dari besi dan di atas juga dijelaskan secara lengkap Fungsi Turbin yang bisa kamu ketahui.