KINERJA POMPA PROPELLER TERHADAP PERUBAHAN SUDUT IMPELLER SEBAGAI TURBIN AIR

Pemanfaatan pompa propeler sebagai turbin (Pump as Turbine/PAT) merupakan alternatif berbiaya relatif rendah untuk konversi energi pada sumber air ber-head rendah. Penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh sudut pitch impeller terhadap karakteristik aliran, debit, putaran, daya hidraulik, daya poros, dan efisiensi PAT. Pengujian dilakukan pada instalasi sirkulasi tertutup menggunakan pipa PVC 3 inci dan impeller berdiameter 84 mm yang dibuat dari PLA melalui pencetakan tiga dimensi. Enam variasi sudut impeller, yaitu 25°, 30°, 35°, 40°, 45°, dan 50°, diuji dengan pembebanan rem Prony 100-500 g. Data eksperimen kemudian dibandingkan dengan simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD) menggunakan ANSYS Fluent untuk mengevaluasi distribusi tekanan, kecepatan, dan pola aliran internal. Hasil menunjukkan bahwa sudut impeller sangat menentukan kemampuan turbin mengekstraksi energi fluida. Rezim putaran menurun dari sekitar 400 rpm pada sudut 25°-30°, menjadi sekitar 200 rpm pada 35°-40°, dan sekitar 150 rpm pada 45°-50°. Efisiensi tertinggi pada masing-masing sudut adalah 77,20%, 48,71%, 45,32%, 33,23%, 26,22%, dan 18,12%. Kondisi terbaik dalam rentang pengujian diperoleh pada sudut 25° dan beban 500 g, dengan putaran 394,33 rpm, debit 6,158 × 10⁻³ m³/s, daya hidraulik 3,303 W, daya poros 2,550 W, dan efisiensi 77,20%. Sebaliknya, pada sudut 50° dan beban 500 g, debit meningkat menjadi 12,381 × 10⁻³ m³/s dan daya hidraulik mencapai 26,854 W, tetapi putaran turun menjadi 150,67 rpm dan efisiensi hanya 17,88%, meskipun daya poros mencapai 4,802 W. Hasil CFD memprediksi efisiensi 78,98% pada sudut 25° dengan selisih 1,78 poin persentase terhadap eksperimen; deviasi absolut seluruh variasi pada beban 500 g berada pada rentang 0,11-2,76 poin persentase. Visualisasi aliran memperlihatkan bahwa sudut 25° menghasilkan aliran yang lebih melekat, gradien tekanan yang teratur, dan deselerasi fluida yang efektif. Pelebaran sudut memicu ketidaksesuaian sudut datang, separasi aliran, tip-leakage vortex, wake, serta kecepatan residual yang meningkatkan rugi-rugi hidraulik. Dengan demikian, sudut 25° merupakan konfigurasi terbaik di antara variasi yang diuji dan memberikan dasar desain untuk pengembangan PAT aksial pada sistem mikrohidro head rendah.