Mesin Tenaga Fluida

A. Pengertian Mesin Tenaga Fluida

   Mesin tenaga fluida merupakan jenis mesin yang memanfaatkan fluida sebagai sumber energi penggerak suatu mesin. Dalam fluida ( zat alir ) menyimpan energi dalam bentuk potensial dan energi gerak ( kinetik ). Dalam hal ini fluida yang dimanfaatkan adalah air dan angin. 

       Telah dijelaskan sebelumnya bahwa dalam fluida tersimpan sumber energi dalam bentuk energi potensial dan energi gerak yang digunakan untuk menggerakan mesin. Sebagaimana hukum kekekalan energi yang menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, namun dapat diubah kebentuk energi yang lain. Maka fluida sebagai sumber energi digunakan untuk menggerakan mesin, selanjutnya dirubah kebentuk energi lain, dan mesin berperan sebagai alat pengubah energi  ( pengonversi energi ). Adapun fluida yang digunakan sebagai sumber energi antara lain : air, udara dan uap. 

   Berdasarkan kinerjanya mesin-mesin fluida diklasifikasikan menjadi dua jenis,  yaitu :

1. Mesin-Mesin Kerja

    Mesin-mesin kerja yaitu mesin untuk merubah energi mekanis menjadi fluida. Sebagai contoh : pompa, kompresor, kipas (fan), blower dan sebagainya. Maks dalam hal ini mesin-mesin kerja (contohnya pompa) memanfaatkan putaran mesin (energi mekanik) untuk menghisap zat cair dan mengeluarkan dengan bertekanan. 

2. Mesin-Mesin Tenaga

    Mesin-mesin tenaga merupakan mesin yang berfungsi mengubah energi fluida menjadi energi mekanik. Dalam dunia teknik, turbin banyak digunakan pada banyak bidang. Pada bidang transportasi, mesin tenag fluida banyak diaplikasikan pada mesin pesawat terbang, mesin kapal dan sebagainya. Selain itu mesin tenags fluida juga banyak digunakan pada instalasi pembangkit listrik, seperti pembangkit listrik tenaga air, tenaga gas, dan tenaga uap

     Pada bidang industri manufaktur, mesin tenaga fluida banyak diaplikasikan sebagai pembangkit tenaga, pemasok listrik dalam pabrik, sebagai pendukung kegiatan produksi dan penggunaan lainnya. Oleh karena itu, mesin tenaga fluida memikiki peran yang sangat penting dalam kegiatan manufaktur sebagai pemasok kebutuhan listrik. 

B. Jenis Mesin Tenaga Fluida (Turbin)

   Pada subbab sebelumnya telah dipahami bahwa mesin tenaga fluida berfungsi untuk mengubah energi fluida menjadi energi mekanik, dan menjadikan fluida sebagai sumber energi. Adapun jenis fluida yang digunakan antara lain : gas/udara,air dan uap. 

      Adapun cakupan pembahasan pada subbab ini antara lain : mengenai turbin gas, turbin air dan turbin uap. Pada dasarnya terdapat dua jenis turbin, yaitu : turbin reaksi dan turbin impuls. Pada turbin reaksi fluida mengisi alur-alur bilah pendesak dan penurunan tekanan terjadi dalam pendesak. Turbin reaksi dirancang bangun dengan aliran radial, campuran dan aksial. Serta dirancang untuk fluida berenergi tinggi. Sedangkan turbin impuls mula-mula mengubah hulu yang tinggi melalui nosel menjadi semburan bertekanan tinggi. 

     Berdasarkaj jenis fluidanya turbin diklasifikasikan menjadi tiga macam, yaitu : turbin gas, turbin air dan turbin uap. 

1. Turbin Gas

     Turbin gas merupakan mesin yang menggunakan gas sebagai sumber tenaga untuk memutar turbin. Terdapat tiga komponen utama dalam konstruksi turbin gas yaitu, kompresor, ruang bakar dan turbin. 
a. Kompresor berfungsi untuk menghisap dan menaikan tekanan udara sehingga mengalir secara kontinu memasuki ruang bakar. 
b. Ruang bakar sebagai tempat pembakaran dan menaikan tekanan kerja. 
c. Turbin berperan mengubah energi fluida menjadi energi mekanik untuk menggerakan kompresor. Energi mekanik yang digunakan sebagai penggerak kompresor dan perlengkapan lainnya. Penyerapan daya berkisar 60% dari total daya hasil pembakaran digunakan untuk memutar kompresor, dan sisanya digunakan untuk kerja yang dibutuhkan. 
    Dalam prinsip kerjanya turbin gas menggunakan udara atmosfer yang dihisap oleh kompresor, kemudian dimampatkan dan dialirkan masuk ke combustion chamber ( ruang bakar ). Dalam ruang bakar selanjutnya bahan bakar diinjeksikan sehingga terjadi pembakaran. Hasil pembakaran berupa energi fluida selanjutnya dikonversi menjadi energi mekanik oleh turbin. Turbin gas banyak digunakan untuk berbagai mesin, antara lain : pesawat terbang, kereta api, kapal, pembangkit listrik dan transportasi darat. 

2. Turbin Air
     Untuk menggerakan kinerja turbin air diperlukan adanya aliran air yang mampu menggerakan turbin air. Oleh karena itu dalam pembangkit listrik dipersyaratkan adanya head ( ketinggian sumber air terhadap turbin ),sehingga air membawa energi fluida dan menggerakan turbin melalui air yang mengalir dari sumber air. Turbin memiliki bagian utama yaitu rotor dan stator. Rotor yaitu bagian yang berputar pada sistem yang terdiri dari : sudu-sudu dan poros dan stator yaitu bagian yang diam. Stator terdiri atas :
a. Pipa pengarah berfungsi untuk meneruskan aliran fluida sehingga tekanan dan kecepatan alir fluida yang digunakan didalam sistem besar. 
b. Rumah turbin berfungsi sebagai rumah dan dudukan untuk komponen-komponen turbin. 

3. Turbin Uap
     Turbin uap merupakan mesin konversi energi yang mengubah energi fluida (uap) menjadi energi mekanik melalui turbin dan memutat poros. Selanjutnya energi mekanis yang dihasilkan dalam bentuk putaran poros turbin menggerakan generator pembangkit listrik. Komponen utama dari sebuah turbin uap antara lain : nosel untuk mengekspansi uap, sud untuk meneruskan putaran dari turbin ke generator, bantalan berfungsi untuk menopang poros dan menerima beban, dan kopling untuk menghubungkan bagian yang digerakan. Prinsip kerja mesin uap ialah dengan memanfaatkan uap panas bertekanan yang dihasilkan oleh pembakaran yang terjadi didalam ketel uap/boiler, kemudian mengalir melalui sudu turbin dan memutar turbin, sehingga menggerakan generator yang terhubung dengan turbin untuk membangkitkan listrik. 


( Sumber,  buku Dasar Perancangan Teknik Mesin Bidang Keahlian Teknologi dan Rekayasa C2 ( Dasar Program Keahlian Teknik Mesin)  SMK/MAK kelas X ,kurikulum 2013 )