Friday, April 20, 2012

SISTEM PENDINGIN PADA MESIN DIESEL CCM SULZER


Penjelasan
Pendinginan adalah suatu proses yang dilakukan untuk menurunkan temperatur suatu benda atau lingkungan. Pendinginan dilakukan dengan cara memindahkan kalor dari objek yang akan didinginkan ke lingkungan. Oleh karena itu dalam proses pendinginan diperlukan media yang digunakan untuk memindahkan kalor tersebut. Adapun media pendingin yang digunakan adalah fluida kompresibel contohnya udara dan fluida inkompresibel contohnya air. Umumnya pendinginan dilakukan cukup dengan menggunakan satu jenis fluida saja, namun tak jarang pula digunakan fluida kerja lebih dari satu.

Pendinginan dapat terjadi dengan dua cara yaitu pendinginan secara alami dan pendinginan secara paksa. Pendinginan secara alami yaitu proses pendinginan yang berlangsung dengan sendirinya tanpa turut campur tangan manusia. Sedangkan proses pendinginan secara paksa yaitu proses pendinginan yang berlangsung dengan turut campur tangan manusia. Selain itu menurut siklusnya, proses pendinginan terbagi atas dua bagian yaitu:

1.      Pendinginan Terbuka
Pendinginan terbuka yaitu proses pendinginan yang fluida kerjanya Irreversible (tidak berulang/kembali), dimana fluida kerjanya melakukan pendinginan hanya sekali saja. Setelah fluida kerja selesai melakukan pendinginan maka fluida kerja dikembalikan atau dibuang ke lingkungan.

2.      Pendinginan Tertutup
               Pendinginan tetutup yaitu proses pendinginan yang fluida kerjanya Reversible (berulang-ulang), dimana fluida kerjanya melakukan pendinginan secara berulang-ulang. Setelah fluida kerja selesai melakukan pendinginan, fluida kerja tersebut kembali didinginkan sehingga bisa digunakan kembali untuk proses pendinginan. Hal tersebut kemudian membentuk sebuah siklus pendinginan. Tetapi untuk dapat membuat fluida tersebut dapat mendinginkan lagi, diperlukan beberapa peralatan tambahan.
 Gambar 1.  Diagram sirkulasi air pendingin dari motor bakar torak
 dengan pendingin air


               Adapun tujuan dan alasan dari penggunaan pendinginan adalah sebagai berikut:
a. Untuk mencegah material dari kerusakan.
b. Menjaga struktur dan sifat-sifat dari suatu material agar tidak berubah.
c. Menjaga kerja suatu mesin agar stabil.       
d. Membuat material atau mesin lebih tahan lama.

Dalam merencanakan suatu sistem pendingin, kita harus memperhatikan beberapa hal antara lain biaya, beban pendinginan, media pendingin, lokasi dan lingkungan sekitar, sistem pendinginan, peralatan yang dibutuhkan, dan lain-lain. Hal tersebut perlu diperhatikan karena akan sangat berpengaruh terhadap kemampuan kerja dari sistem pendingin yang digunakan.


Operasional Sistem Pendingin Mesin CCM SULZER
Operasional pada sistem pendingin mesin CCM SULZER terdiri atas beberapa tahap. Mula-mula air pendingin diambil dari ­­perusahaan air minum (PAM) dan sumur bor yang kemudian disalurkan ke tangki penampungan air. Air pendingin juga diukur kadar PHnya, adapun kadar PH yang disyaratkan adalah antara 7-9. Hal ini dilakukan untuk mencegah terjadinya korosi dan kerusakan pada tangki dan pipa-pipa saluran pendingin. Dari tangki penampung, air pendingin dipompa menuju ke tangki penambahan jacket water.  



Gambar 2.  Mesin Diesel CCM Sulzer

Selanjutnya air pendingin dipompa melalui dua buah pompa sentrifugal masuk ke dalam mesin yaitu menuju bagian silinder. Pada blok silinder, air pendingin menyerap kalor melalui dinding silinder dan bagian-bagian yang dilaluinya. Air pendingin yang sudah panas ini kemudian keluar melalui cylinder head. Apabila air pendingin yang keluar ini temperaturnya masih dibawah 60­­­­­­­­­­oC, maka air pendingin tersebut akan kembali masuk ke mesin untuk mendinginkan mesin lagi. Namun apabila air pendingin yang keluar dari mesin melebihi temperatur 60oC , maka air pendingin akan dialirkan menuju radiator untuk didinginkan. Adapun yang mengatur hal tersebut adalah thermostat yang diletakkan pada pipa menuju radiator dan pada pipa saluran balik. 

Cara kerjanya adalah apabila temperatur air pendingin dibawah 60oC maka thermostat akan menutup katup saluran yang menuju radiator dan membuka katup saluran balik yang menuju mesin dan apabila temperatur air pendingin diatas 60oC maka thermostat akan membuka katup pada saluran yang menuju radiator dan menutup katup yang menuju saluran balik ke mesin. Dari radiator, air pendingin yang telah didinginkan kemudian dipompa kembali menuju mesin.

Seperti yang telah diketahui bahwa sistem pendingin merupakan salah satu bagian yang paling vital dalam mesin diesel. Bila terjadi kerusakan pada sistem pendingin, maka seluruh mesin diesel juga tidak dapat digunakan. Karena apabila mesin diesel dipaksa untuk bekerja tanpa sistem pendingin, maka akan terjadi kerusakan yang serius pada seluruh bagian mesin diesel. Oleh sebab itu harus dilakukan pemeriksaan dan perawatan yang teratur dan teliti untuk mencegah hal-hal yang tidak diinginkan. Adapun pemeriksaan yang dilakukan adalah sebagai berikut:

a.  Pemeriksaan pada pipa-pipa penyalur air pendingin meliputi pemeriksaan korosi, kebocoran, kotoran pada pipa, sambungan pipa, dan perubahan bentuk pipa.
b.  Pemeriksaan pada pompa air pendingin meliputi pemeriksaan putaran pompa, tekanan, dan daya pompa.
c.  Pemeriksaan pada air pendingin meliputi pemeriksaan PH air pendingin, air berat, dan temperatur air pendingin.

Sedangkan perawatan yang diperlukan terbagi atas tiga bagian yaitu:
a.   Penggantian komponen yang sudah tidak layak pakai dan komponen yang mempunyai jangka waktu pemakaian.
b.   Melakukan overhaul untuk membersihkan bagian atau komponen dari sistem pendingin.
c.   Melakukan perbaikan pada bagian-bagian yang membutuhkan perbaikan.

Untuk memudahkan dalam pemeliharaan komponen-komponen mesin diesel temasuk sistem pendinginannya, setiap mesin telah dilengkapi dengan satu buku operasi manual dan semua instruksi dalam membongkar, membersihkan dan memasang kembali diuraikan dengan jelas.


Gangguan Pada Sistem Pendingin Dan Penyebabnya
Adapun gangguan yang dapat terjadi pada sistem pendingin mesin CCM SULZER adalah:
1.  Air pendingin tidak bersikulasi. Penyebabnya:
Ø  Pompa air pendingin tidak bekerja atau rusak.
Ø  Pipa penyalur air pendingin tersumbat.
Ø  Tangki penampung air pendingin kosong.
Ø  Air pendingin membeku.
2.  Laju air pendingin lambat. Penyebabnya:
Ø  Pipa penyalur air pendingin bocor.
Ø  Terjadi penumpukan kotoran di dalam pipa.
Ø  Putaran pompa air pendingin tidak stabil (terlalu rendah).
3.   Laju air pendingin terlalu cepat. Penyebabnya:
Ø  Putaran pompa air pendingin tidak stabil (terlalu cepat).
4.   Terjadi korosi pada dinding-dinding yang dilalui air pendingin. Penyebabnya:
Ø  PH air pendingin terlalu rendah (ph<7)
Ø  Air pendingin banyak menggunakan air berat.
5.  Mesin mati akibat overheat. Penyebabnya:
Ø  Air pendingin tidak bersikulasi.
Ø  Temperatur air pendingin yang masuk ke mesin diatas 60oC.
Ø  Laju air pendingin terlalu lambat.



Sifat-Sifat Pendingin Yang Baik

a.    Bersih
   Artinya bersih dari kotoran-kotoran yang dapat menyumbat mesin pendingin sehingga menghambat pemindahan panas dari bagian-bagian atau komponen-komponen mesin kepada mesin pendingin.

b.   Keasaman air (PH)
Keasaman air pendingin (ph) penting dalam sistem pendingin. Keasaman air pendingin (PH) kurang lebih 7. Bila PH air pendingin kurang dari 7 maka akan bersifat asam, ini sangat berpengaruh pada mesin dan akan membuat bagian mesin mudah terjadi korosi. Bila PH air pendingin lebih dari 7 maka akan bersifat basah, ini akan mempengaruhi air pendingin dan menyebabkan kurang baiknya penyerapan panas oleh air pendingin.


c.    Tidak mengandung mineral
      Air pendingin yang mengandung mineral mudah membentuk kotoran-kotoran/partikel dalam air yang selanjutnya akan menempel pada dinding saluran air (instalasi), dan akan menghambat pemindahan panas dari bagian mesin ke air pendingin. Maka air pendingin mesin yang baik tidak mengandung mineral.



d.   Dapat menyerap panas dengan baik
         Pendingin air mempunyai sifat pendingin yang baik karena mempunyai daya serap panas yang banyak, mudah di alirkan dan pendinginan yang merata.


Referensi :

Anonymous, 1985 Teknik Pemeliharaan CCM Sulzer.  Penerbit  PLTD  Lueng Bata, Banda Aceh.

Drs. Boentaro, 2000,  Mengatasi Kerusakan Mesin Diesel. Penerbit Puspa Swara.

Laboratorium Fluida, Laboratorium Motor Bakar dan Pembakaran, 2003, Penuntun Praktikum Pengukuran Prestasi Mesin. Penerbit Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Unsyiah.


MESIN DIESEL SEBAGAI MOTOR PENGGERAK


Mengenal Mesin Diesel
Motor Diesel adalah mesin kalor gas yang diperoleh dari proses pembakaran didalam mesin itu sendiri dan langsung digunakan untuk melakukan kerja mekanis, yaitu menjalankan mesin tersebut. Motor diesel adalah salah satu jenis motor bakar torak yang biasanya disebut motor penyalaan. Motor diesel ditemukan oleh Rudolf Diesel yang berkebangsaan Jerman yang berhasil mempertunjukkan hasil kerjanya pada tahun 1890 dengan menggunakan konsep pembakarannya melalui penyalaan kompresi udara pada tingkat tinggi atau disebut “Compression Ignition Engine”. Pembakaran ini dapat terjadi karena udara dikompresikan pada ruang dengan tekanan dan temperatur melebihi suhu dan tekanan penyalaan bahan bakar itu sendiri. Dan mempunyai dua sistem kerja yang dibedakan atas dua langkah dan empat langkah. Dalam penulisan laporan praktek ini penulis hanya membahas tentang prinsip kerja motor diesel yang menggunakan empat langkah kerja.
            Dalam sejarah perkembangannya, motor bakar torak adalah penggerak mula yang sangat ringan dan kompak. Meskipun mesin pancar gas menempati posisi  yang terbaik sebagai mesin propulasi pesawat terbang, namun motor bakar torak masih unggul sebagai penggerak kendaran bermotor, general listrik kereta api, kapal laut, mesin pertanian dan mesin kontruksi lainnya. Tetapi gas buangnya mengandung  komponen yang beracun sehingga sangat membahayakan jika konsentrasinya didalam atmosfer terlalu tinggi. Maka boleh dikatakan bahwa polusi dikota-kota besar sebagai akibat semakin meningkatnya kendaraan bermotor. Bila dibanding dengan motor bensin, motor diesel tidak hanya mengandung komponen beracun. bagaimanapun juga mengurangi polusi diudara merupakan persyaratan yang harus dipenuhi motor masa kini .


Prinsip Kerja Mesin Diesel
            Secara skematis prinsip kerja motor diesel empat langkah dapat dijelaskan sebagai berikut :
1)      Langkah Hisap. Pada langkah ini katup masuk membuka dan katup buang tertutup. Udara mengalir ke dalam silinder.
2)      Langkah kompresi. Pada langkah ini kedua katup menutup, piston bergerak dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA) menekan udara yang ada dalam silinder. Sesaat sebelum mencapai TMA, bahan bakar diinjeksikan
3)      Langkah ekspansi. Karena injeksi bahan bakar ke dalam silinder yang bertemperatur tinggi, bahan bakar terbakar dan bereaksi menekan piston untuk melakukan kerja sampai piston mencapai TMB. Kedua katup tertutup pada langkah ini
4)      Langkah buang. Ketika piston hampir mencapai TMB, katup buang terbuka, katup masuk tetap tertutup. Ketika piston bergerak menuju TMA gas sisa pembakaran terbuang keluar ruang bakar. Akhir langkah ini adalah ketika piston mencapai TMA. Siklus kemudian berulang lagi.

Gambar 1 Prinsip kerja mesin diesel
Diagram P-V
Untuk menjelaskan diagram motor bakar torak, terlebih dahulu dipakai beberapa idealisasi sehingga prosesnya dapat dipahami dengan mudah. Proses yang sebenarnya berbeda dengan proses yang ideal, dimana perbedaan tersebut menjadi sebagian besar jika idealisasi yang digunakan itu terlalu jauh menyimpang dari keadaan sebenarnya. Siklus yang ideal itu biasanya dinamai siklus udara dengan beberapa idealisasi sebagai berikut :
Ø  Fluida kerja didalam silinder adalah udara, dianggap gas ideal dengan konstanta kalor yang konstan.
Ø  Proses kompersi dan ekspansi berlansung secara isentropik.
Ø  Pada proses eskpansi, yaitu pada torak mencapai TMB fluida kerja didinginkan sehingga tekanan dan temperaturnya turun mencapai tekanan dan temperatur atmosfir.
Ø  Tekanan fluida kerja dalam silinder selama langkah buang dan langkah isap adalah konstan sama dengan tekanan atmosfer.


 
Gambar. 2 Siklus Diesel Diagram P-V

Siklus volume konstan yang dianggap sebagai siklus dasar dari setiap mesin empat langkah seperti dilihat pada gambar dibawah ini, dimana pada waktu torak berada di TMB (titik 1) udara pada kondisi tekanan atmosfer. Gerakan torak dari TMB ke TMA (titik 2) menyebabkan udara pada kondisi atmosfir tersebut mengalami proses kompresi isentropik sampai torak mencapai TMA, sesuai dengan idealisasi (2). Pada waktu torak pada TMA udara dipanasi pada volume konstan sehingga tekanannya naik, sesuai dengan idealisasi (3). Selanjutnya torak bergerak dari TMA ke TMB merupakan proses ekspansi isentropik (dari titik 3 ke titik 4), sesuai dengan idealisasi (2). Pada saat torak mencapai TMB (titik 4) sesuai dengan idealisasi (4) udara didinginkan sehingga mencapai kondisi atmosfir (titik 1). Gerak torak selanjutnya dri TMA ke TMB yaitu (dari titik 0 ke titik1), adalah langkah isap pada tekanan konstan yang sama dengan tekanan buang. Kedua proses tersebut terakhir adalah sesuai dengan idealisasi (3) dan (4), maka sebenarnya tidak perlu diadakan penggantian fluida kerja.

Komponen-komponen Mesin Diesel
Dalam mengoperasian mesin diesel diperlukan peralatan yang mempunyai fungsi khusus, sehingga dalam suatu unit mesin diesel setiap komponennya saling bekerja sama dengan bagian yang lain membentuk suatu mesin yang kompak atau mesin tersebut akan utuh dan saling tunjang menunjang setiap peralatannya.
Untuk mengoperasikan dan melakukan perawatan, maka setiap bagian dari mesin itu harus diketahui fungsi dan seluk beluk keadaan atau sifat dari bagian tersebut. Sehingga dalam melakukan pengopersian dan perawatan tidak mengalami kesulitan. Dan yang lebih penting lagi mengetahui bagaimana suatu bagian mesin tersebut berfungsi secara normal, sehingga mempengaruhi fungsi mesin diesel secara keseluruh.

Komponen Utama Mesin Diesel
Komponen utama mesin diesel sedikit berbeda dengan komponen utama mesin bensin. Letak perbedaanya pada sistem aliran bahan bakar dan pengapian. Mesin bensin menggunakan sistem pengapian (spark plug) sedangkan mesin solar menggunakan tekanan udara tinggi (Compresion).
Secara garis besar, komponen utama mesin diesel dapat digolongkan menjadi Tiga sistem berikut.

Sistem Aliran bahan bakar
Bagian sistem aliran bahan bakar ini terdiri dari tangki (menampung solar), saringan (untuk menyaring kotoran solar), pompa transfer (untuk memompa solar dari tangki ke pompa injeksi), pompa injeksi (untuk memompa solar agar tekanan naik), injektor nozzel (untuk mengabutkan solar dan menyemprotkan ke dalam silinder), pipa tekanan tinggi (untuk menyalurkan solar bertekanan tinggi dari pompa injeksi ke injektor), serta pipa tekanan rendah (untuk menyalurkan solar bertekanan rendah ke pompa injeksi).

Sistem Pendingin
Bagian ini terdiri dari radiator (berfungsi untuk mendinginkan air, oli) dan thermostaat (berfungsi untuk mengatur aliran air sesuai kondisi suhunya).

Sistem Pelumas   
Bagian ini terdiri dari pompa pelumas (untuk memompa oli keseluruh bagian mesin yang perlu dipelumasan) dan saringan oli (untuk menyaring kotoran yang terkandung dalam oli).


Referensi :

Arimunandar, Wiranto, 1988, Pengerak Mula Motor Bakar Torak. Penerbit ITB, Bandung.

PT. PLN ( Persero ), 1995 , Pengoperasian dan Pemeliharaan Mesin Diesel. Penerbit  PLTD  Lueng Bata, Banda Aceh.

Drs. Boentaro, 2000,  Mengatasi Kerusakan Mesin Diesel. Penerbit Puspa Swara.

Laboratorium Fluida, Laboratorium Motor Bakar dan Pembakaran, 2003, Penuntun Praktikum Pengukuran Prestasi Mesin. Penerbit Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Unsyiah.