{"id":18957,"date":"2026-10-07T17:39:15","date_gmt":"2026-10-07T17:39:15","guid":{"rendered":"https:\/\/ccitonline.com\/wp\/?p=18957"},"modified":"2026-10-07T17:39:15","modified_gmt":"2026-10-07T17:39:15","slug":"tugas-besar-laporan-merancang-turbin-pelton-bravianto-ikbar-muhammad-2406412940","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccitonline.com\/wp\/2026\/10\/07\/tugas-besar-laporan-merancang-turbin-pelton-bravianto-ikbar-muhammad-2406412940\/","title":{"rendered":"TUGAS BESAR LAPORAN MERANCANG TURBIN PELTON – Bravianto Ikbar Muhammad 2406412940"},"content":{"rendered":"\n

\u0628\u0650\u0633\u0652\u0645\u0650 \u0627\u0644\u0644\u064e\u0651\u0647\u0650 \u0627\u0644\u0631\u064e\u0651\u062d\u0652\u0645\u064e\u0646\u0650 \u0627\u0644\u0631\u064e\u0651\u062d\u0650\u064a\u0645<\/strong>
\u0671\u0644\u0633\u064e\u0651\u0644\u064e\u0627\u0645\u064f \u0639\u064e\u0644\u064e\u064a\u0652\u0643\u064f\u0645\u0652 \u0648\u064e\u0631\u064e\u062d\u0652\u0645\u064e\u0629\u064f \u0671\u0644\u0644\u064e\u0651\u0670\u0647\u0650 \u0648\u064e\u0628\u064e\u0631\u064e\u0643\u064e\u0627\u062a\u064f\u0647\u064f<\/p>\n\n\n\n

A. Project Title<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Perancangan dan Analisis Turbin Pelton untuk Pemanfaatan Energi Hidro pada Kondisi High-Head Low-Flow Berbasis Kerangka DAI5<\/p>\n\n\n\n

B. Author Complete Name<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Bravianto Ikbar Muhammad dengan NPM 2406412940<\/p>\n\n\n\n

C. Affiliation<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia<\/p>\n\n\n\n

D. ABSTRACT<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Project ini membahas perancangan dan analisis turbin Pelton untuk memanfaatkan energi hidro pada kondisi high-head dan low-flow, dengan konteks penerapan potensial pada wilayah yang memiliki sumber air ber-head tinggi dan keterbatasan akses energi. Design case menggunakan net head 200 m, debit 0,55 m\u00b3\/s, single jet berdiameter 100 mm, runner berdiameter 1,2 m, 750 rpm, dan 21 bucket. Metodologi mengikuti kerangka DAI5 dengan menempatkan pemahaman masalah, kebutuhan stakeholder, konteks fisik-sosial-teknis, idealisasi, dan proses iteratif sebagai satu rangkaian perancangan. Analisis awal menghasilkan hydraulic power 1,079 MW, sedangkan target mechanical output 960 kW setara dengan implied efficiency 88,96%. Velocity-triangle analysis memberikan jet velocity ideal 62,64 m\/s dan speed ratio 0,752 pada 750 rpm. Sensitivity study sederhana menunjukkan titik maksimum model sekitar 498 rpm dengan daya sekitar 983 kW, sedangkan pada 750 rpm model menghasilkan sekitar 733 kW. Konsistensi antara head, debit, dan diameter jet juga diperiksa; diameter jet sekitar 105,7 mm diperlukan agar debit 0,55 m\u00b3\/s dapat dilewatkan pada head ideal 200 m. Hasil menunjukkan bahwa rancangan perlu dilanjutkan melalui iterasi nozzle-runner-bucket dan validasi numerik sebelum 960 kW dapat dianggap sebagai performa aktual.<\/p>\n\n\n\n

E. AUTHOR DECLARATION<\/strong>
E.1 Deep Awareness (of) I<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Saya menyadari bahwa proses perancangan engineering merupakan proses pengambilan keputusan yang berdampak pada manusia, lingkungan, dan pemanfaatan sumber daya. Dalam project ini, kesadaran kepada Tuhan Yang Maha Esa saya tempatkan sebagai landasan moral agar keputusan teknis tidak hanya berorientasi pada pencapaian daya dan efisiensi, tetapi juga pada keselamatan, keandalan, kemanfaatan, dan keberlanjutan.<\/p>\n\n\n\n

Saya juga menyadari keterbatasan diri dan model yang digunakan. Data masukan, asumsi, persamaan satu dimensi, dan sensitivity model dapat menghasilkan penyimpangan dari kondisi nyata. Karena itu, saya berusaha menjaga kesadaran kritis dengan memeriksa konsistensi parameter, membandingkan hasil terhadap literatur, dan tidak menyamakan hasil analitis dengan hasil eksperimen atau CFD.<\/p>\n\n\n\n

Kesadaran tersebut dipertahankan sepanjang proses: dari penetapan masalah, pemilihan konsep, idealisasi, perhitungan, interpretasi hasil, sampai penentuan kebutuhan iterasi. Dengan demikian, penerapan DAI5 tidak diposisikan sebagai tambahan administratif, tetapi sebagai cara menjaga kualitas keputusan engineering.<\/p>\n\n\n\n

E.2 Intention of the Project Activity<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Intensi utama project ini adalah merancang dan menganalisis turbin Pelton yang mampu memanfaatkan energi hidro pada kondisi high-head dan low-flow secara efektif, aman, dapat diproduksi, mudah dipelihara, dan berkelanjutan. Tujuan teknisnya adalah menentukan parameter desain utama, menganalisis velocity triangle dan persamaan Euler, memeriksa konsistensi head-debit-nozzle, serta menyediakan dasar untuk CAD, simulasi, dan validasi pada tahap berikutnya.<\/p>\n\n\n\n

F. INTRODUCTION<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Energi hidro menyediakan mekanisme konversi energi yang langsung memanfaatkan head dan debit sumber air. Dalam kondisi high-head dan relatively low-flow, turbin impuls menjadi kandidat penting karena head dapat dikonversikan menjadi kecepatan jet sebelum jet memasuki runner. Solemslie dan Dahlhaug mendeskripsikan Pelton sebagai turbin impuls yang biasanya digunakan pada daerah dengan head tinggi dan flow relatif rendah (Solemslie & Dahlhaug, 2014).<\/p>\n\n\n\n

Konteks project diarahkan pada potensi pembangkitan energi terdesentralisasi di wilayah pedesaan yang dapat memiliki sumber air tetapi keterbatasan akses terhadap jaringan energi. Studi Setyawan et al. (2024) secara eksplisit membahas potensi energi air di Indonesia, termasuk lokasi yang tidak memiliki listrik PLN tetapi memiliki aliran sungai, serta menempatkan Pelton pada konteks daerah pegunungan dengan head tinggi dan flow yang lebih rendah.<\/p>\n\n\n\n

Namun, Pelton tidak boleh dianggap sebagai sistem yang otomatis sederhana dalam detail desain. Perrig menunjukkan bahwa aliran Pelton melibatkan piping flow, free jet, aliran 3D unsteady free-surface di bucket, dan aliran dua fase di casing. Kompleksitas ini membuat interaksi jet-bucket, jet cut, pressure pulse, cavitation, dan erosion menjadi aspek yang dapat memengaruhi performa aktual (Perrig, 2007).<\/p>\n\n\n\n

F.1 Initial Thinking (about the Problem)<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Permasalahan engineering yang dibahas adalah bagaimana mengubah energi hidro dari kondisi high-head dan low-flow menjadi daya mekanis secara efektif melalui turbin Pelton yang memiliki parameter hidrolik dan mekanis yang konsisten. Dengan Hn = 200 m dan Q = 0,55 m\u00b3\/s, terdapat potensi hydraulic input sekitar 1,079 MW, tetapi ukuran jet, kecepatan runner, dan geometri bucket harus dipilih agar energi tersebut dapat ditransfer ke shaft secara efektif.<\/p>\n\n\n\n

Masalah kemudian diurai menjadi: (1) menentukan hydraulic input, (2) menentukan jet condition, (3) menentukan hubungan jet velocity\u2013runner speed melalui velocity triangle, (4) menilai torque dan power, (5) menilai geometry ratios dan bucket count, dan (6) memverifikasi apakah input yang diberikan konsisten. Alomar et al. (2022) menunjukkan secara eksperimental bahwa head, flow rate, dan nozzle diameter berpengaruh terhadap performance Pelton.<\/p>\n\n\n\n

Stakeholder utama adalah pengguna energi, operator-maintenance, engineer\/designer, pihak manufaktur, serta lingkungan dan pengguna lain dari sumber air. Pengguna membutuhkan listrik yang andal; operator membutuhkan sistem yang dapat dirawat; engineer membutuhkan desain yang fisically sound dan dapat diverifikasi; manufaktur membutuhkan geometri dan material yang feasible; lingkungan membutuhkan pengelolaan sumber air yang bertanggung jawab.<\/p>\n\n\n\n

Root cause dari potensi performance loss berada pada rantai konversi: source head\/flow \u2192 penstock\/nozzle \u2192 free jet \u2192 jet-bucket interaction \u2192 runner \u2192 shaft \u2192 generator. Gangguan pada salah satu tahap dapat menurunkan energy transfer. Literatur juga menunjukkan bahwa detail bucket flow masih kompleks; Solemslie dan Dahlhaug menemukan bahwa water leaving the bucket through the lip dapat menjadi sumber kehilangan yang besar, sementara Perrig menunjukkan bahwa free-surface dan unsteady phenomena memengaruhi distribusi energi di bucket.<\/p>\n\n\n\n

Engineering gap dalam project ini bukan ketiadaan penelitian Pelton, melainkan kebutuhan untuk mengintegrasikan parameter design case, analytical model, consistency checks, literature benchmarking, dan rencana validation dalam satu workflow DAI5 yang transparan.<\/p>\n\n\n\n

G. METHODS & PROCEDURES<\/strong>
1. Design Inputs<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Parameter<\/strong><\/td>Symbol<\/strong><\/td>Value<\/strong><\/td>Status<\/strong><\/td><\/tr>
Net head<\/td>Hn<\/td>200 m<\/td>Given<\/td><\/tr>
Flow rate<\/td>Q<\/td>0.55 m\u00b3\/s<\/td>Given<\/td><\/tr>
Rotational speed<\/td>N<\/td>750 rpm<\/td>Given<\/td><\/tr>
Number of jets<\/td>nj<\/td>1<\/td>Given<\/td><\/tr>
Jet diameter<\/td>dj<\/td>0.10 m<\/td>Given<\/td><\/tr>
Runner pitch diameter<\/td>D<\/td>1.20 m<\/td>Given<\/td><\/tr>
Peripheral speed<\/td>U<\/td>47.1 m\/s<\/td>Given \/ consistency checked<\/td><\/tr>
Number of buckets<\/td>Z<\/td>21<\/td>Given<\/td><\/tr>
Metric specific speed<\/td>Ns<\/td>14.8<\/td>Given; convention to be stated<\/td><\/tr>
Mechanical output target<\/td>Pm<\/td>960 kW<\/td>Target<\/td><\/tr>
Total efficiency<\/td>eta_t<\/td>88%<\/td>Assumption\/target<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

2. Idealization and Assumptions<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    \n
  • Fluida kerja dianggap sebagai air incompressible dengan \u03c1 = 1000 kg\/m\u00b3 pada perhitungan awal.<\/li>\n\n\n\n
  • Net head 200 m digunakan sebagai head desain yang tersedia pada turbine inlet sebelum nozzle conversion.<\/li>\n\n\n\n
  • Jet velocity awal dihitung ideal dari Vj = sqrt(2gHn); coefficient nozzle ditunda untuk iterasi lebih lanjut.<\/li>\n\n\n\n
  • Single-jet arrangement digunakan sebagai baseline.<\/li>\n\n\n\n
  • D = 1,2 m dan N = 750 rpm merupakan design inputs; U = 47,1 m\/s diverifikasi terhadap D dan N.<\/li>\n\n\n\n
  • Velocity triangle digunakan sebagai reduced-order model; beta = 10\u00b0 dan k = 0,85 digunakan khusus untuk ilustrasi outlet triangle.<\/li>\n\n\n\n
  • Sensitivity efficiency\/power curve menggunakan beta = 15\u00b0 dan k = 0,85 agar sesuai dengan MATLAB screenshot; curve tersebut bukan hasil CFD\/experiment.<\/li>\n\n\n\n
  • Actual Pelton bucket flow diakui sebagai 3D, unsteady, free-surface and multiphase phenomenon yang lebih kompleks dari model satu dimensi.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

    3. Analytical Procedures<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Hydraulic power:  P\u2095 = \u03c1gQH\u2099<\/p>\n\n\n\n

    Angular velocity:  \u03c9 = 2\u03c0N\/60<\/p>\n\n\n\n

    Shaft torque target:  T = P\u2098\/\u03c9<\/p>\n\n\n\n

    Ideal jet velocity:  V\u2c7c = \u221a(2gH\u2099)<\/p>\n\n\n\n

    Runner peripheral velocity:  U = \u03c0DN\/60<\/p>\n\n\n\n

    Speed ratio:  \u03c6 = U\/V\u2c7c<\/p>\n\n\n\n

    Jet continuity:  Q = A\u2c7cV\u2c7c ; A\u2c7c = \u03c0d\u2c7c\u00b2\/4<\/p>\n\n\n\n

    Geometry ratio:  D\/d\u2c7c<\/p>\n\n\n\n

    Bucket pitch:  s = \u03c0D\/Z<\/p>\n\n\n\n

    4. Verification, Validation, and Iteration<\/p>\n\n\n\n

    Verification dilakukan pada level persamaan dan konsistensi input. Validation direncanakan melalui benchmark terhadap hasil literatur dan, pada tahap lanjutan, CFD atau eksperimen. Iteration menjadi bagian wajib karena input awal belum sepenuhnya konsisten. Pendekatan ini mengikuti kebutuhan DAI5 untuk error minimization, verification\/validation, dan iterative approach.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    H. RESULTS & DISCUSSION<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Bagian ini menyajikan hasil secara terstruktur dari design point, analytical calculation, MATLAB outputs, consistency checks, dan literature comparison. Setiap hasil dibahas berdasarkan makna fisiknya terhadap problem awal, bukan hanya sebagai angka.<\/p>\n\n\n\n

    1. Selected Design Point<\/p>\n\n\n\n

    Parameter<\/strong><\/td>Value<\/strong><\/td>Check \/ comment<\/strong><\/td><\/tr>
    Hn<\/td>200 m<\/td>High-head condition<\/td><\/tr>
    Q<\/td>0.55 m\u00b3\/s<\/td>Specified design flow<\/td><\/tr>
    N<\/td>750 rpm<\/td>Specified speed<\/td><\/tr>
    D<\/td>1.20 m<\/td>Runner PCD<\/td><\/tr>
    U<\/td>47.1 m\/s<\/td>Calculated from D,N = 47.12 m\/s<\/td><\/tr>
    nj<\/td>1<\/td>Single jet<\/td><\/tr>
    dj<\/td>100 mm<\/td>Consistency checked below<\/td><\/tr>
    Z<\/td>21<\/td>Above Z >= 17 empirical threshold cited by Setyawan et al.<\/td><\/tr>
    Ns<\/td>14.8<\/td>Given; formula convention to be documented<\/td><\/tr>
    Pm,target<\/td>960 kW<\/td>Target output<\/td><\/tr>
    eta,total<\/td>88%<\/td>Given assumption<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

    2. Hydraulic Power and Power Balance<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    P_h = rho g Q H_n    (1)<\/p>\n\n\n\n

    Dengan rho = 1000 kg\/m\u00b3, g = 9,81 m\/s\u00b2, Q = 0,55 m\u00b3\/s, dan Hn = 200 m, diperoleh P_h = 1,079.1 kW. Target mechanical output 960 kW memberikan implied efficiency sebesar 88.96%. Sebaliknya, jika efisiensi tepat 88% diterapkan ke hydraulic power, mechanical output yang konsisten adalah sekitar 949.6 kW.<\/p>\n\n\n\n

    Quantity<\/strong><\/td>Value<\/strong><\/td>Interpretation<\/strong><\/td><\/tr>
    Hydraulic input power<\/td>1,079.1 kW<\/td>Energy rate available from design head and flow<\/td><\/tr>
    Target mechanical output<\/td>960.0 kW<\/td>Specified design target<\/td><\/tr>
    Output at exactly 88%<\/td>949.6 kW<\/td>Strictly consistent with 88% assumption<\/td><\/tr>
    Implied efficiency for 960 kW<\/td>88.96%<\/td>Small mismatch; must be reconciled<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n
    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    Grafik power balance memperlihatkan bahwa hydraulic input 1,079.1 kW menjadi batas atas energi yang tersedia pada design point. Selisih terhadap target output merepresentasikan total losses yang secara konseptual berasal dari nozzle, jet formation, bucket interaction, runner, dan mechanical drivetrain. Namun, angka 960 kW belum boleh disebut \u201chasil aktual\u201d karena masih merupakan target yang diberikan. Perbedaan kecil antara 88% dan 88,96% sebaiknya ditangani dengan memilih satu definisi resmi untuk laporan final.<\/p>\n\n\n\n

    3. Velocity-Triangle Analysis<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Kecepatan jet ideal pada Hn = 200 m adalah V1 = 62.64 m\/s. Dengan U = 47,1 m\/s, speed ratio phi = 0.752. Kecepatan relatif inlet diperoleh dari W1 = V1 – U = 15.54 m\/s.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure>\n\n\n\n
    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    Untuk outlet-triangle, ilustrasi MATLAB menggunakan beta = 10\u00b0 dan relative-velocity reduction coefficient k = 0,85. Dengan asumsi tersebut, W2 sekitar 13.21 m\/s dan V2 sekitar 34.17 m\/s. Nilai ini digunakan untuk menunjukkan mekanisme perubahan whirl velocity, bukan untuk mengklaim final bucket geometry.<\/p>\n\n\n\n

    4. Speed Ratio and Runner Operating Condition<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    Pada runner D = 1,2 m dan fixed head, phi meningkat linear terhadap rpm. Pada design point 750 rpm, phi = 0.752. Sensitivity model mencapai phi = 0,5 pada sekitar 498 rpm. Dengan demikian, 750 rpm berada di sisi kanan titik optimum model sederhana tersebut. Temuan ini tidak langsung berarti bahwa 750 rpm salah, karena kondisi nyata dipengaruhi nozzle coefficient, bucket geometry, losses, generator matching, dan transient free-surface effects.<\/p>\n\n\n\n

    5. Analytical Efficiency Sensitivity<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    Sensitivity model dengan k = 0,85 dan beta = 15\u00b0 memprediksi efisiensi maksimum sekitar 91.1% pada sekitar 498 rpm. Pada 750 rpm, efisiensi model sekitar 67.9%. Kurva ini berguna sebagai screening model untuk melihat pengaruh speed ratio, bukan sebagai final predicted turbine efficiency. Perrig menunjukkan bahwa detail flow di bucket jauh lebih kompleks daripada model satu dimensi, sedangkan Solemslie dan Dahlhaug memperoleh 77,75% pada reference turbine mereka dan mengidentifikasi lip loss sebagai sumber kehilangan utama. Karena itu, penggunaan sensitivity model harus selalu disertai batasan interpretasi.<\/p>\n\n\n\n

    6. Analytical Mechanical Power Sensitivity<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    Dalam sensitivity model, maximum power sekitar 982.5 kW terjadi dekat 498 rpm. Pada 750 rpm, model memberikan sekitar 733.2 kW. Perbedaan antara target 960 kW dan nilai model sekitar 226.8 kW merupakan indikator bahwa target output memerlukan evaluasi lebih lanjut terhadap runner speed, jet condition, bucket geometry, dan losses.<\/p>\n\n\n\n

    7. Flow Capacity and Hydraulic Consistency Check<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    Pada Hn = 200 m, Vj ideal = 62.64 m\/s. Jet 100 mm mempunyai luas penampang 0.007854 m\u00b2 dan kapasitas ideal Q sekitar 0.492 m\u00b3\/s, lebih rendah dari Q = 0,55 m\u00b3\/s. Jika Q = 0,55 m\u00b3\/s dipertahankan, velocity yang dibutuhkan adalah 70.03 m\/s, setara dengan equivalent ideal head sekitar 249.9 m. Alternatif lain adalah meningkatkan jet diameter menjadi sekitar 105.7 mm.<\/p>\n\n\n\n

    8. Geometrical Evaluation<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Rasio runner diameter terhadap jet diameter adalah D\/dj = 12.00. Reference turbine Solemslie dan Dahlhaug menggunakan D\/ds = 14,68 dengan D = 513 mm, ds = 35 mm, dan 23 buckets pada H = 70 m. Present design memiliki ratio lebih rendah dan ukuran absolut lebih besar, sehingga benchmark langsung harus dilakukan secara non-dimensional dan tetap mempertimbangkan operating condition. (Solemslie & Dahlhaug, 2014) Jumlah bucket Z = 21 memberikan circumferential pitch sekitar 179.5 mm. Setyawan et al. (2024) menggunakan rule-of-thumb Z >= 17 dalam studi mereka; Perrig menekankan bahwa bucket number harus dipilih agar tidak ada water particle yang lolos tanpa encounter sekaligus menghindari detrimental interaction dengan bucket adjacent. Karena itu, Z = 21 dapat dipandang sebagai plausible starting point, bukan final proof of optimum<\/p>\n\n\n\n

    9. Discussion in Relation to the Engineering Problem<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Problem awal adalah bagaimana memanfaatkan kondisi high-head dan low-flow untuk menghasilkan daya secara efektif. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa sumber memiliki hydraulic input sekitar 1,079 MW, sehingga secara energi tersedia terdapat orde daya yang cukup besar untuk target mendekati 1 MW. Namun, consistency check menunjukkan bahwa nozzle 100 mm tidak sepenuhnya cocok dengan Q = 0,55 m\u00b3\/s pada head ideal 200 m. Sensitivity model juga menunjukkan bahwa 750 rpm tidak berada pada optimum reduced-order model.<\/p>\n\n\n\n

    Temuan tersebut mengubah cara project memandang \u201chasil\u201d. Hasil utama bukan hanya angka 960 kW, tetapi bukti bahwa desain harus melewati beberapa lapisan verification sebelum angka tersebut dapat dipercaya. Ini sejalan dengan DAI5: problem understanding menghasilkan design requirement; idealization menghasilkan model awal; instruction set menghasilkan workflow; results and discussion kemudian menguji kembali apakah asumsi awal masih layak.<\/p>\n\n\n\n

    10. Engineering Implications and Iterative Design<\/strong><\/p>\n\n\n\n

      \n
    1. Reconcile head-flow-jet diameter by deciding whether 100 mm is retained as an intentionally conservative\/illustrative input or replaced by the analytically consistent diameter around 105.7 mm.<\/li>\n\n\n\n
    2. Re-evaluate the 750 rpm operating speed using a clearly stated efficiency criterion and generator\/shaft matching requirement.<\/li>\n\n\n\n
    3. Derive final bucket geometry using documented geometric rules and a smooth 3D surface; the literature warns that lip interaction can dominate losses.<\/li>\n\n\n\n
    4. Use CFD or experimental validation to assess jet dispersion, bucket sheet flow, pressure distribution, force, torque, and water evacuation.<\/li>\n\n\n\n
    5. Use the resulting evidence to iterate nozzle, runner diameter, bucket geometry, and speed before freezing a manufacturing design.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

      11. Overall Result Summary<\/strong><\/p>\n\n\n\n

      Result<\/strong><\/td>Value<\/strong><\/td>Meaning<\/strong><\/td>DAI5 link<\/strong><\/td><\/tr>
      Hydraulic power<\/td>1,079.1 kW<\/td>Energy available at design point<\/td>12,17<\/td><\/tr>
      Target mechanical output<\/td>960 kW<\/td>Design objective<\/td>7-11<\/td><\/tr>
      Implied eta<\/td>88.96%<\/td>Near stated 88% assumption but not identical<\/td>17,18,27<\/td><\/tr>
      Ideal jet velocity<\/td>62.64 m\/s<\/td>Kinetic conversion from 200-m head<\/td>20,26<\/td><\/tr>
      Speed ratio @750 rpm<\/td>0.752<\/td>Above phi=0.5 point in simplified model<\/td>20,26<\/td><\/tr>
      Sensitivity eta @750 rpm<\/td>\u224867.9%<\/td>Reduced-order screening value<\/td>26,29<\/td><\/tr>
      Sensitivity power @750 rpm<\/td>\u2248733 kW<\/td>Below 960-kW target in simplified model<\/td>28,29<\/td><\/tr>
      Q capacity of 100-mm jet<\/td>\u22480.492 m\u00b3\/s<\/td>Below stated 0.55 m\u00b3\/s<\/td>18,27<\/td><\/tr>
      Required jet for Q=0.55<\/td>\u2248105.7 mm<\/td>Candidate iteration value<\/td>19,29<\/td><\/tr>
      D\/dj<\/td>12.0<\/td>Geometric ratio benchmark<\/td>18,20<\/td><\/tr>
      Bucket count<\/td>21<\/td>Plausible baseline, not final optimum<\/td>20,29<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n
      Decision<\/strong><\/td>Evidence<\/strong><\/td>Current status<\/strong><\/td>Action<\/strong><\/td><\/tr>
      Select Pelton for baseline<\/td>High-head \/ low-flow context<\/td>Supported<\/td>Retain Pelton baseline<\/td><\/tr>
      Accept 960-kW target as achieved<\/td>Power balance and implied \u03b7<\/td>Not yet verified<\/td>Keep as target, not result<\/td><\/tr>
      Freeze 100-mm jet<\/td>Continuity at 200 m head<\/td>Not consistent<\/td>Iterate toward \u2248105.7 mm or revise inputs<\/td><\/tr>
      Freeze 750 rpm as optimum<\/td>Sensitivity model<\/td>Not optimum in reduced model<\/td>Re-check speed with final geometry and generator match<\/td><\/tr>
      Freeze bucket geometry<\/td>Detailed flow validation<\/td>Not yet<\/td>Develop 3D geometry + CFD\/test<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

      I. CONCLUSION, CLOSING REMARKS, RECOMMENDATIONS<\/strong><\/p>\n\n\n\n

      1. Conclusion<\/strong><\/p>\n\n\n\n

      Berdasarkan design case yang diberikan, net head 200 m dan debit 0,55 m\u00b3\/s menyediakan hydraulic power sekitar 1,079.1 kW. Target mechanical output 960 kW secara matematis berkaitan dengan implied efficiency 88.96%, sedangkan efisiensi tepat 88% akan menghasilkan sekitar 949.6 kW.<\/p>\n\n\n\n

      Pada 750 rpm dan D = 1,2 m, peripheral velocity 47,1 m\/s konsisten dengan persamaan U = piDN\/60. Ideal jet velocity pada 200 m adalah 62.64 m\/s, sehingga speed ratio phi sekitar 0.752. MATLAB sensitivity model menunjukkan optimum sekitar 498 rpm dan sekitar 91.1% efficiency, sedangkan pada 750 rpm model menghasilkan sekitar 733.2 kW.<\/p>\n\n\n\n

      Consistency check juga menunjukkan bahwa satu jet berdiameter 100 mm pada 200 m secara ideal membawa sekitar 0.492 m\u00b3\/s. Untuk mempertahankan Q = 0,55 m\u00b3\/s diperlukan jet diameter sekitar 105.7 mm atau kondisi head yang lebih tinggi. Dengan demikian, desain saat ini layak sebagai baseline analytical design tetapi belum layak diperlakukan sebagai final validated turbine.<\/p>\n\n\n\n

      2. Closing Remarks<\/strong><\/p>\n\n\n\n

      Nilai utama project ini adalah membangun hubungan yang dapat ditelusuri antara kebutuhan energi, parameter sumber, kinematic design, geometri, dan keputusan iteratif. DAI5 dipakai untuk memastikan bahwa solusi engineering tetap koheren dengan tujuan, stakeholder, konteks, dan batasan model.<\/p>\n\n\n\n

      3. Recommendations<\/strong><\/p>\n\n\n\n

        \n
      • Rekonsiliasi design point Hn-Q-dj dan tetapkan satu set input final.<\/li>\n\n\n\n
      • Tetapkan definisi specific speed 14,8 dan konvensi yang digunakan dalam literatur\/materi kuliah.<\/li>\n\n\n\n
      • Finalize bucket geometry menggunakan pendekatan parametrik yang menjaga smooth and continuous flow path.<\/li>\n\n\n\n
      • Lakukan CFD transient\/VOF atau metode yang sesuai untuk jet-bucket interaction pada tahap lanjut.<\/li>\n\n\n\n
      • Lakukan structural check shaft, runner, bucket attachment dan factor of safety menggunakan torque design.<\/li>\n\n\n\n
      • Periksa uncertainty dan rancang validation plan bila prototype atau test rig tersedia.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

        J. ACKNOWLEDGMENTS<\/strong><\/p>\n\n\n\n

        Penulis mengucapkan terima kasih kepada dosen pengampu dan pihak-pihak yang memberikan arahan akademik, serta kepada penyedia sumber literatur dan perangkat komputasi yang digunakan dalam pengembangan analisis ini.<\/p>\n\n\n\n

        K. REFERENCES (LITERATURE CITED)<\/strong><\/p>\n\n\n\n

        Solemslie, B. W., & Dahlhaug, O. G. (2014). A reference Pelton turbine \u2013 design and efficiency measurements. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 22, 012004. https:\/\/doi.org\/10.1088\/1755-1315\/22\/1\/012004<\/p>\n\n\n\n

        Perrig, A. (2007). Hydrodynamics of the Free Surface Flow in Pelton Turbine Buckets. PhD Thesis No. 3715, \u00c9cole Polytechnique F\u00e9d\u00e9rale de Lausanne (EPFL).<\/p>\n\n\n\n

        Setyawan, E. Y., Krismanto, A. U., Mujiono, Djiwo, S., Saleh, C., & Hidayat, T. (2024). Optimizing Pelton turbine performance: unveiling the power of three nozzles for maximum efficiency and sustainable hydropower generation. Journal of Measurements in Engineering, 12(3), 469\u2013481. https:\/\/doi.org\/10.21595\/jme.2024.23966<\/p>\n\n\n\n

        Alomar, O. R., Abd, H. M., Mohamed Salih, M. M., & Ali, F. A. (2022). Performance analysis of Pelton turbine under different operating conditions: An experimental study. Ain Shams Engineering Journal, 13, 101684. https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.asej.2021.101684<\/p>\n\n\n\n

        L. Appendices<\/strong><\/p>\n\n\n\n

        Appendix A. Detailed Design-Point Calculations<\/strong><\/p>\n\n\n\n

        Calculation<\/strong><\/td>Expression<\/strong><\/td>Result<\/strong><\/td><\/tr>
        Hydraulic power<\/td>1000(9.81)(0.55)(200)<\/td>1,079,100 W<\/td><\/tr>
        Angular velocity<\/td>2pi(750)\/60<\/td>78.54 rad\/s<\/td><\/tr>
        Torque target<\/td>960000\/78.54<\/td>12.22 kN\u00b7m<\/td><\/tr>
        Ideal jet velocity<\/td>sqrt(2(9.81)(200))<\/td>62.64 m\/s<\/td><\/tr>
        Runner velocity check<\/td>pi(1.2)(750)\/60<\/td>47.12 m\/s<\/td><\/tr>
        Speed ratio<\/td>47.1\/62.64<\/td>0.752<\/td><\/tr>
        100-mm jet area<\/td>pi(0.1\u00b2)\/4<\/td>0.007854 m\u00b2<\/td><\/tr>
        100-mm jet capacity<\/td>A Vj<\/td>0.492 m\u00b3\/s<\/td><\/tr>
        Required jet velocity<\/td>0.55\/A<\/td>70.03 m\/s<\/td><\/tr>
        Equivalent head<\/td>70.03\u00b2\/(2g)<\/td>249.9 m<\/td><\/tr>
        Required jet diameter<\/td>sqrt(4Q\/(piVj))<\/td>105.7 mm<\/td><\/tr>
        Bucket pitch<\/td>pi(1.2)\/21<\/td>179.5 mm<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

        Appendix B. MATLAB Output Evidence<\/strong><\/p>\n\n\n\n

        \"\"<\/figure>\n\n\n\n
        \"\"<\/figure>\n\n\n\n
        \"\"<\/figure>\n\n\n\n
        \"\"<\/figure>\n\n\n\n
        \"\"<\/figure>\n\n\n\n
        \"\"<\/figure>\n\n\n\n
        \"\"<\/figure>\n\n\n\n

        Appendix C. DAI5 Criteria Traceability<\/strong><\/p>\n\n\n\n

        No.<\/strong><\/td>Evaluation criterion<\/strong><\/td>Evidence location<\/strong><\/td><\/tr>
        1<\/td>Consciousness of Purpose<\/td>E.1; H.11<\/td><\/tr>
        2<\/td>Self-awareness<\/td>E.1<\/td><\/tr>
        3<\/td>Ethical Considerations<\/td>E.1; F.1.2<\/td><\/tr>
        4<\/td>Integration of CCIT<\/td>E.1<\/td><\/tr>
        5<\/td>Critical Reflection<\/td>E.1; H.10<\/td><\/tr>
        6<\/td>Continuum of Awareness<\/td>E.1; G; H<\/td><\/tr>
        7<\/td>Clarity of Intent<\/td>E.2<\/td><\/tr>
        8<\/td>Alignment of Objectives<\/td>E.2; H.10<\/td><\/tr>
        9<\/td>Relevance of Intent<\/td>E.2; F<\/td><\/tr>
        10<\/td>Sustainability Focus<\/td>E.2; F.1.2<\/td><\/tr>
        11<\/td>Focus on Quality<\/td>E.2; G.4<\/td><\/tr>
        12<\/td>Problem Understanding<\/td>F.1.1<\/td><\/tr>
        13<\/td>Stakeholder Awareness<\/td>F.1.2<\/td><\/tr>
        14<\/td>Contextual Analysis<\/td>F.1.3<\/td><\/tr>
        15<\/td>Root Cause Analysis<\/td>F.1.4<\/td><\/tr>
        16<\/td>Relevance of Analysis<\/td>F.1.4; F.1.5<\/td><\/tr>
        17<\/td>Use of Data and Evidence<\/td>F; H.9<\/td><\/tr>
        18<\/td>Assumption Clarity<\/td>G.2<\/td><\/tr>
        19<\/td>Creativity and Innovation<\/td>G.4; H.11<\/td><\/tr>
        20<\/td>Physical Realism<\/td>G.2; H.3<\/td><\/tr>
        21<\/td>Alignment with Intent<\/td>G; H.10<\/td><\/tr>
        22<\/td>Scalability and Adaptability<\/td>F.1.2; I.3<\/td><\/tr>
        23<\/td>Simplicity and Elegance<\/td>G.3; H.11<\/td><\/tr>
        24<\/td>Clarity of Steps<\/td>G.3-G.5<\/td><\/tr>
        25<\/td>Comprehensiveness<\/td>G; H<\/td><\/tr>
        26<\/td>Physical Interpretation<\/td>H.3-H.10<\/td><\/tr>
        27<\/td>Error Minimization<\/td>G.4; H.7<\/td><\/tr>
        28<\/td>Verification and Validation<\/td>G.4; H.7; H.9<\/td><\/tr>
        29<\/td>Iterative Approach<\/td>G.4; H.11<\/td><\/tr>
        30<\/td>Sustainability Integration<\/td>E.2; F.1.2<\/td><\/tr>
        31<\/td>Communication Effectiveness<\/td>Tables, figures, captions, structured sections<\/td><\/tr>
        32<\/td>Alignment with DAI5<\/td>A-L; Appendix C<\/td><\/tr>
        33<\/td>Documentation Quality<\/td>A-L; Appendices<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

        Appendix D. Scope and Interpretation Notes<\/strong><\/p>\n\n\n\n

        1. Design values are treated as a stated design case supplied for this assignment. <\/p>\n\n\n\n

        2. The 960-kW mechanical output is a target, not an experimentally verified result. <\/p>\n\n\n\n

        3. The 88% total efficiency is a design assumption; its exact relationship to the 960-kW target should be reconciled. <\/p>\n\n\n\n

        4. MATLAB performance curves use a simplified analytical model and should not be labelled CFD or experimental. <\/p>\n\n\n\n

        5. Final runner\/bucket geometry must be developed and validated before any manufacturing claim is made.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

        \u0628\u0650\u0633\u0652\u0645\u0650 \u0627\u0644\u0644\u064e\u0651\u0647\u0650 \u0627\u0644\u0631\u064e\u0651\u062d\u0652\u0645\u064e\u0646\u0650 \u0627\u0644\u0631\u064e\u0651\u062d\u0650\u064a\u0645\u0671\u0644\u0633\u064e\u0651\u0644\u064e\u0627\u0645\u064f \u0639\u064e\u0644\u064e\u064a\u0652\u0643\u064f\u0645\u0652 \u0648\u064e\u0631\u064e\u062d\u0652\u0645\u064e\u0629\u064f \u0671\u0644\u0644\u064e\u0651\u0670\u0647\u0650 \u0648\u064e\u0628\u064e\u0631\u064e\u0643\u064e\u0627\u062a\u064f\u0647\u064f A. Project Title Perancangan dan Analisis Turbin Pelton untuk Pemanfaatan Energi Hidro pada Kondisi High-Head Low-Flow Berbasis Kerangka DAI5 B. Author Complete Name Bravianto Ikbar Muhammad dengan NPM 2406412940 C. Affiliation Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia D. ABSTRACT Project ini membahas perancangan dan analisis turbin […]<\/p>\n","protected":false},"author":672,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[26],"tags":[],"class_list":["post-18957","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-general"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ccitonline.com\/wp\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/18957","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ccitonline.com\/wp\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ccitonline.com\/wp\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ccitonline.com\/wp\/wp-json\/wp\/v2\/users\/672"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ccitonline.com\/wp\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=18957"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/ccitonline.com\/wp\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/18957\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":19037,"href":"https:\/\/ccitonline.com\/wp\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/18957\/revisions\/19037"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ccitonline.com\/wp\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=18957"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ccitonline.com\/wp\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=18957"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ccitonline.com\/wp\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=18957"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}