Kamis, 22 Maret 2012

MESIN PEMBANGKIT TENAGA : MOTOR BAKAR

Laporan Peralin-1

oleh :
Hafizah Khaerina F34100110
Febriani Purba F34100118
I.                  PENDAHULUAN


1.1  Latar Belakang

Dalam kegiatan industri, khususnya dalam industri pertanian, penggunaan mesin tentu tidak dapat dipisahkan dalam pembuatan produk industri tersebut. Baik dalam industri besar maupun industri kecil, ada sedikitnya alat atau mesin yang digunakan untuk pengoprasian secara otomatis. Selain itu juga, penggunaannya dimanfaatkan untuk mengejar hasil yang lebih efisien dan efektif dengan mempertimbangkan kualitas dan kuantitas produknya, serta keuntungan yang tinggi.
Dalam mengoprasikan mesin untuk menghasilkan produk industri pastilah membutuhkan sumber tenaga atau motor pembangkit tenaga untuk dapat menjalankan mesin yang akan digunakan. Motor pembangkit tenaga yang digunakan biasanya berupa motor bakar atau motor listrik.
Kombinasi antara penggunaan mesin dengan sumber daya manusia yang bagus, tentu akan menghasilkan produk dengan kualitas handal dan berlangsung secara kontinyu. Dalam penggunaannya, mesin harus dipilih secara tepat sesuai dengan kebutuhan dalam operasi, baik dari segi fungsi, maupun kapasitasnya.
Umumnya jenis peralatan industri pertanian tidak banyak berbeda dengan peralatan industri manufaktur. Perbedaan mendasar terletak pada penanganan bahan sebab komoditas pertanian memiliki karakter mudah rusak dan kamba sehingga diperlukan teknik khusus agar tidak mengalami kerusakan atau cacat selama proses produksi.

2.1 Tujuan

            Praktikum ini bertujuan untuk memperkenalkan secara langsung kepada praktikan jenis-jenis motor bakar, cara kerjanya, dan penggunaannya dalam bidang agroindustri.


II.               PEMBAHASAN

Pada praktikum peralatan industri ini praktikum diadakan di Leuwi Kopo IPB Dramaga. Asisten praktikum memperkenalkan secara langsung motor bakar jenis bensin jenis 4 tak. Mesin yang diperkenalkan tidak dapat lagi dijalankan sehingga untuk menunjukkan cara kerja motor tersebut asisten menunjukan video yang berisi tentang cara kerja motor bakar tersebut.
Motor bakar adalah mesin atau pesawat yang menggunakan energi termal untuk melakukan kerja mekanik, yaitu dengan mengubah energi kimia dari bahan bakar menjadi energi panas, dan menggunakan energi tersebut untuk melakukan kerja mekanik. Jika ditinjau dari cara memperoleh energi termal ini, maka motor bakar dapat dibagi menjadi dua golongan, yaitu motor pembakaran luar dan motor pembakaran dalam (Anonim 2009).

Motor bakar memiliki kelebihan dalam dalam hal penempatannya. Penempatan motor bakar dapat dilakukan dimana saja asalkan ada tempat yang baik dan aman untuk dijadikan landasan. Hal ini dimungkinkan karena motor bakar tidak memerlukan fasilitas lain setelah landasan tidak seperti motor listrik yang memerlukan instalasi listrik yang cocok dengan motor tersebut.

Motor bakar ada dua jenis yakni motor bakar diesel dan motor bakar bensin. Motor bakar bensin dibagi lagi menjadi dua jenis jika dilihat dari cara kerjanya yaitu motor bakar konvensional, motor bakar yang menggunakan piston. Kedua jenis motor bakar dua langkah dan motor bakar empat langkah. (Suteja, 1989).

1.1 Motor Bakar bensin

Menurut Soedarmo 2008, tak dapat juga disebut dengan stroke/ langkah/ gerakan piston motor. Artinya adalah jarak langkah atau gerakan zuiger atau piston dala silinder mulai dari yang paling atas (rata dengan silinder blok) sampai dengan gerakan paling bawah. Batas gerakan piston yang paling atas biasanya disebut dengan titik mati alias (TMA) dan gerakan piston yang paling bawah disebut dengan titik mati bawah (TMB). Langkah yang sangat terbatas itu disebabkan oleh adanya kruk as yang menggetakkan piston. Pergerakan piston adalah TMA ke TMB dan atau sebaliknya. Oleh sebab itu, gerak piston disebut taka tau stroke yang putaran kruknya sebanyak 180 derajat (1/2 putaran).     
a.        
MMotor bakar 2 tak

Motor 2 tak adalah jenis motor bakar, yang dalam setiap silindernya untuk mendapatkan satu kali usaha hanya dengan gerakan piston sebanyak dua kali, sedangkan kruk as berputar satu kali (360 derajat). Prinsip kerja motor dua tak yang pertama adalah Intake atau hisap, yaitu proses masuknya gas, pemampatan dan pembakaran gas. Dalam langkah ini, piston bergerak dari TMB menuju TMA. Bersamaan dengan terbukanya lubang saluran masuk, gas dari karburator terhisap masuk ke dalam carter (ruang kruk as). Gas yang berada di atas piston akan dikompresi atau dimampatkan. Saat piston hampir mencapai TMA, busi meletikkan bunga api listriknya dengan tegangan tinggi untuk membakar gas yang telah dikompresi. 

Langkah kedua yaitu compression, adalah proses kerja, kompresi carter, buang dan cuci atau bilas. Pada langkah ini piston bergerak dari TMA menuju TMB. Gas dalam silinder yang telah dibakar akan berusaha mengembang lalu mendorong piston ke bawah dengan disertai tenaga tekanan lalu kemudian tekanan tersebut akan disimpan dan diubah oleh krus as menjadi tenaga. Sedangkan gas di dalam carter akan dikompres, sering disebut carter compression (kompresi carter). Kemudian lubang saluran terbuka oleh piston, gas sisa pembakaran dengan sendirinya keluar melalui saluran buang dari dalam silinder langsung ke pipa knalpot. Pada waktu lubang saluran bilas telah terbuka oleh piston, gas yang telah dikompresi dalam carter akan berusaha naik ke atas piston untuk membersihkan gas baru tersebut menempati ruangan silinder untuk kemudia dibakar dan ini jadi terus menerus selama mesin dalam keadaan hidup.

b.      Motor  Bakar 4 tak

Motor 4 tak adalah setiap jenis motor bakar yang dalam setiap silindernya untuk mendapatkan satu kali usaha memerlukan empat kali gerakan piston dan putaran kruk as-nya sebanyak dua kali (total 720 derajat) yang disertai terbukanya klep masuk dan klep buang masing- masing sebanyak satu kali.

Prinsip kerja motor 4 tak yang pertama adalah langkah intake. Pada langkah ini, katup masuk terbuka, katup buang tertutup. Piston bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB). Oleh karena gerakan piston dari TMA ke TMB, di atas piston terjadi pembesaran volume yang mengakibatkan ruang tersebut menjadi hampa (vakum). Perbedaan tekanan udara luar yang tinggu dengan tekanan hampa mengakibatkan udara akan mengalir dan bercampur dengan bensin di karburator untuk membentuk gas, selanjutnya, gas tersebut mengalir ke dalam ruang silinder mlalui saluran masuk (intake manifold) dan katup masuk.

Langkah selanjutnya adalah langkah compression. Katup masuk dan katup buang tertutup. Piston bergerak dari TMB ke TMA. Pada langkah ini ruangan di atas piston volumenya mengecil sehingga campuran udara bahan bakar menjadi padat, tekanan dan suhunya naik. Beberapa derajat sebelum torak mencapai TMA terjadi letikan bunga api listrik dari busi yang membakar campuran bahan bakar dan udara.

Langkah berikutnya adalah langkah power atau usaha. Katup masuk dan katup buang masih tertutup. Piston bergerak dari TMA ke TMB. Proses pembakaran menyebabkan campuran gas mengembang dan memuai sehingga energi panas yang dihasilkan oleh pembakaran dalam ruang bakar menimbulkan tekanan ke segala arah dan mendesak piston ke TMB. Langkah usaha inilah yang diharapkan pada mesin untuk dapat menjaga kelangsungan kerja dan perolehan tenaga mesin. Proses tenaga yang dihasilkan merupakan perubahan dari gerak rotasi diubah menjadi gerak translasi.

Langkah yang terakhir adalah langkah exhaust atau buang. Katup masuk tertutup, katup buang terbuka, piston bergerak dari TMB ke TMA. Setelah mesin menghasilkan energi yang diperoleh dari ledakan gas yang terbakar selanjutnya piston bergerak ke TMA mendesak gas bekas sisa hasil pembakaran keluar melalui katup buang dan saluran buang.

Kelebihan dari penggunaan motor bakar 4 tak adalah pemakaian bensin lebih hemat karena pembakaran lebih sempurna, polusi yang ditimbulkan rendah karena pembakaran lebih sempurna dan oli tidak terbakar sehingga gas buang lebih bersih, tenaga yang dihasilkan lebih besar karena pembakaran lebih sempurna. Sedangkan kekurangannya adalah perawatannya yang lebih sulit dibandingkan dengan motor bensin 2 tak karena menggunakan katup masuk dan katup buang beserta sistem penggeraknya, serta relatif lebih sulit dioperasikan (Hamim 2010).

Kelebihan dari penggunaan motor bakar 2 tak adalah mudah dihidupkan, perawatannya lebih mudah karena tanpa katup, suaranya lebih halus karena tidak menggunakan ring piston oli katup serta mekanisme penggeraknya. Sedangkan kekurangannya adalah polusi yang ditimbulkan lebih banyak karena oli ikut terbakar bersama bensin dan pembakarannya kurang sempurna, serta pemakaian bahan bakar (bensin) lebih banyak/ boros karena pembakarannya yang kurang sempurna (Hamim 2010).

1.2 Mesin Bakar Diesel

Motor bakar diesel merupakan mesin pembakaran internal yang menggunakan panas kompresi untuk melakukan pembakaran pada bahan bakar. Secara sederhana mesin diesel  bekerja dengan cara menginjeksikan bahan bakar ke dalam ruangan yang telah dikompresi dan memiliki suhu yang tinggi sehingga bahan bakar langsung berubah menjadi uap dan meledak. Adanya ledakan ini menyebabkan terbentuknya tenaga untuk menggerakan mesin-mesin pertanian, generator dan lain sebagainnya.

Secara garis besar mesin diesel  memiliki lima bagian utama, yaitu:

a)      1. Komponen sistem bahan bakar : tangki bahan bakar, keran bahan bakar, saringan bahan bakar, pompa injeksi, mekanisme governor, pipa tekanan tinggi, injector (nozzle), dan saluran pengembalaian bahan bakar.

b)      2. Komponen sistem pelumas : pnaci oli (carter), saringan kasar (oil screen), pompa oli, saringan halus (oil filter), indicator oli dan saluran penyalur oli pelumas.

a)      3. Komponen sistem pendingin : tangki air pendingin, mantel pendingin tegak silinder (water jacket) dan komponen lain sesuai tipe pendingin yang digunakan.

b)    4.  Komponen sistem mekanisme katup : poros bubungan (cam shaft), pengungkit (tappet), batang pendorong (push rod), tuas penekan katup (rocker arm), katup dan pegas katup.

c)      5. Komponen lain di luar keempat sistem yang telah disebutkan, yaitu : blok silinder, kepala silinder, torak (piston), batang torak (connecting rod), poros engkol, roda gila (fly wheel0, dan puli penggerak.

Cara kerja mesin  diesel 4 tak

            Pembakaran pada motor diesel terjadi karena bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam selinder terbakar dengan sendirinya akibat tingginya suhu udara kompresi dalam ruang bakar. Untuk membantu pemahaman tentang prinsip kerja motor diesel penggerak generator listrik (4 tak).


Prinsip kerja motor diesel dapat dipahami dengan mempelajari urutan langkah kerja dalam menghasilkan satu usaha untuk memutar poros engkol. Urutan langkah kerjanya sebagai berikut :

a). Langkah Hisap.
Piston (torak) bergerak dari TMA ke TMB, katup masuk membuka dan katup buang tertutup. Udara murni terhisap masuk ke dalam selinder diakibatkan oleh dua hal. Pertama, karena kevakuman ruang selinder akibat semakin memperbesar volume karena gerakan torak
dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB), dan kedua, karena katup masuk (hisap) yang terbuka.

Gambar 3 (diagram kerja katup motor diesel 4 tak), tanda panah putih melambangkan derajad pembukaan katup hisap. Katup hisap ternyata mulai membuka beberapa derajat sebelum torak (piston) mencapai TMA (dalam contoh : 100 sebelum TMA) dan menutup kembali beberapa derajad setelah TMB (dalam contoh : 490 setelah TMB).

b).Langkah Kompresi.
Poros engkol berputar, kedua katup tertutup rapat, piston (torak) bergerak dari TMB ke TMA. Udara murni yang terhisap ke dalam selinder saat langkah hisap, dikompresi hingga tekanan dan suhunya naik mencapai 35 atm dengan temperatur 500-8000C (pada
perbandingan kompresi 20 : 1).

Gambar 3 menunjukkan katup hisap baru menutup kembali setelah beberapa derajad setelah TMB (dalam contoh : 490 setelah TMB). Dengan kata lain, langkah kompresi efektif baru terjadi setelah katup masuk (hisap) benar-benar tertutup.

c). Langkah Usaha (pembakaran).
Poros engkol terus berputar, beberapa derajad sebelum torak mencapai TMA, injector (penyemprot bahan bakar) menginjeksikan bahan bakar ke ruang bakar (di atas torak / piston). Bahan bakar yang diinjeksikan dengan tekanan tinggi (150-300 atm) akan membentuk partikel-partikel kecil (kabut) yang akan menguap dan terbakar dengan cepat karena adanya temperatur ruang bakar yang tinggi (500-8000C). Pembakaran maksimal tidak terjadi langsung saat bahan bakar diinjeksikan, tetapi mengalami keterlambatan pembakaran (ignition delay). Dengan demikian meskipun saat injeksi terjadi sebelum TMA tetapi tekanan maksimum pembakaran tetap terjadi setelah TMA akibat adanya keterlambatan pembakaran (ignition delay). Proses pembakaran ini akan menghasilkan tekanan balik kepada piston (torak) sehingga piston akan terodorong ke bawah beberapa saat setelah mencapai TMA sehingga bergerak dari
TMA ke TMB.

Gaya akibat tekanan pembakaran yang mendorong piston ke bawah diteruskan oleh batang piston (torak) untuk memutar poros engkol. Poros engkol inilah yang berfungsi sebagai pengubah gerak naik turun torak menjadi gerak putar yang menghasilkan tenaga putar pada motor diesel.

d). Langkah Pembuangan
Katup buang terbuka dan piston bergerak dari TMB ke TMA. Karena adanya gaya kelembamam yang dimiliki oleh roda gaya (fly wheel) yang seporos dengan poros engkol, maka saat langkah usaha berakhir, poros engkol tetap berputar. Hal tersebut menyebabkan torak bergerak dari TMB ke TMA. Karena katup buang terbuka, maka gas sisa pembakaran terdorong keluar oleh gerakan torak dari TMB ke TMA. Setelah langkah ini berakhir, langkah kerja motor diesel 4 langkah (4 tak) akan kembali lagi ke langkah hisap. Proses yang berulang-ulang tersebut diatas disebut dengan siklus diesel.

 Mekanisme katup pada motor diesel generator 4 tak berfungsi untuk mengatur pemasukan udara murni dan pengeluaran gas sisa pembakaran dengan cara membuka dan menutup kedua katup. Mekanisme katup pada motor diesel 4 tak terdiri dari : poros bubungan (camshaft), pengungkit (tappet), batang pendorong (pushrod), tuas penekan katup (rocker arm) dan katup beserta pegas pengembalinya. Cara kerja mekanisme katup yaitu : saat motor bekerja roda gigi poros engkol berputar menggerakkan roda gigi bubungan sehingga poros bubungan juga ikut berputar. Karena permukaan poros bubungan berbentuk eksentris (lonjong) maka pengungkit (tappet) yang berhubungan dengannya cenderung bergerak naik turun sesuai dengan bentuk permukaan poros bubungan yang menggerakkannya. Gerak naik turun tappet tersebut diteruskan oleh batang pendorong (push-rod) ke tuas penekan katup (rocker-arm) sehingga menekan (katup terbuka) dan membebaskan katup (katup tertutup) secara bergantian mengikuti putaran poros bubungan yang lonjong (eksentrik).

Kelebihan dan kekurangan dari penggunaan motor bakar diesel adalah harganya lebih ekonomis. Lebih ekonomis dibanding motor bakar bensin karena motor bakar diesel memiliki efisiensi yang lebih tinggi dan harga bahan bakar solar lebih murah daripada bensin. Motor diesel lebih aman dibanding motor bensin yang lebih mudah terbakar. Motor diesel lebih mudah perawatannya daripada motor bensin dan motor diesel lebih tahan lama daripada motor bensin karena pada umumnya putarannya rendah dan konstruksinya lebih kuat. Kendati demikian motor diesel memiliki beberapa kekurangan seperti dayanya lebih besar dibanding motor bensin sehingga menyebabkan ia menjadi tidak portable, lebih sukar hidup, dan getaran yang dihasilkan lebih tinggi dibanding dengan motor bensin. Untuk penggunaan di industri motor bakar diesel digunakan sebagai motor penggerak bagi kemdaraan seperti truk dalam proses transportasi atau peralatan yang membutuhkan tenaga yang besar seperti traktor misalnya. Sedangkan motor bakar bensin untuk menggerakan mesin yang membutuhkan keceptan yang tinggi seperti mesin pencacah dan mesin pengering.


I.                  PENUTUP

1.1  Kesimpulan

Motor bakar adalah mesin atau pesawat yang menggunakan energi termal untuk melakukan kerja mekanik, yaitu dengan mengubah energi kimia dari bahan bakar menjadi energi panas, dan menggunakan energi tersebut untuk melakukan kerja mekanik. Motor bakar ada dua jenis yaitu motor bakar diesel dan motor bakar bensin. Motor bakar bensin dapat dibagi menjadi dua jenis dilihat dari cara kerjanya yaitu motor bakar 2 tak dan motor bakar 4 tak. Prinsip kerja motor 2 tak yaitu intake dan compression, sedangkan motor 4 tak yaitu intake, compression, power,  dan exhaust. Kelebihan dari penggunaan motor bakar 4 tak jika dibandingkan dengan motor 2 tak adalah pemakaian bensin lebih hemat, polusi yang ditimbulkan rendah, tenaga yang dihasilkan lebih besar. Sedangkan kekurangannya adalah perawatannya yang lebih sulit dan relatif lebih sulit dioperasikan jika dibandingkan dengan motor bensin 2 tak.

Motor bakar diesel merupakan mesin pembakaran internal yang menggunakan panas kompresi untuk melakukan pembakaran pada bahan bakar. Motor bakar diesel memiliki beberapa kelebihan seperti efisiensi yang tinggi, daya yang lebih besar, lebih aman, lebih tahan, dan lebih mudah pemeliharaanya dibanding motor bakar bensin. Namun demikian motor bakar diesel memiliki beberapa kelemahan seperti tidak portable, lebih sukar hidup, dan getaran yang tinggi dibanding dengan motor bakar bensin. 

Dalam penggunaan di bidang industri perlu diperhatikan kebutuhan dari penggunaan motor bakar tersebut. Jika motor yang diperlukan adalah yang mempunyai kekuatan yang besar namun tidak perlu memiliki kecepatan yang tinggi maka motor bakar diesel adalah pilihan yang paling sesuai. Sedangkan jika menginginkan kecepatan yang tinggi maka sebaiknya digunakan motor bakar bensin.

1.1  Saran
Dalam menentukan motor yang akan digunakan dalam sebuah indistri perlu dikaji penggunaan dari motor bakar tersebut sehingga dapat memilih motor bakar yang paling sesuai.


DAFTAR PUSTAKA

[Anonim]. Sistem Kerja Motor Bakar 1. 2009. http://www.scribd.com/doc/19699097/Sistem-Kerja-Motor-Bakar-1  (diakses pada 3 Maret 2012).
[Depdiknas].2003.Modul teknik Dasar Motor Diesel.Universitas Negeri Yogyakarta.
Hamim, M. Noor, dkk. 2010. “Tugas Akhir : Rekalkulasi Mesin Diesel 4- Tak Multi Silinder”. Program Studi Diploma III Teknik Mesin, Fakultas Teknik. Semarang : Universitas Diponegoro.
Suteja, Wiraatmaja. 1989. Peralatan Industri. Bogor : FATETA IPB
Soedarmo, Hartoto. 2008. Panduan Praktik Merawat dan Memperbaiki Sepeda Motor. Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama.


 







Tidak ada komentar:

Poskan Komentar