1.1. Tujuana. Mengetahui kinerja mesin dieselb. Menganalisis karakteristik laju aliran bahan bakar mesin diesel terhadap bebanc. Menganalisis karakteristik beban terhadap efisiensid. Membuat diagram daya pembeban pada mesin diesele. Membuat diagram alir. Gambar pemipaan ruang pompa dan laboraturim teknik Energi dan diagram isometrik

1.2. Dasar TeoriA. Genset / Generator DieselGenset / Generator Diesel adalah sebuah pesawat yang merubah energi mekanik menjadi energi listrik. Energi mekanik diperoleh dari mesin penggerak seperti mesin diesel, turbin dan lain-lain. Secara umum fungsi Genset / Generator Diesel adalah untuk mensuplai arus pada sistem kelistrikan. Proses pembangkitan listrik pada generator menggunakan prinsip induksi yaitu apabila terjadi perpotongan medan magnet dengan penghantar, maka pada penghantar akan timbul gaya gerak listrik.Genset / Generator Diesel AC disebut juga Alternator. Altenator dapat mensuplai arus bukan hanyapada kecepatan tinggi tetapi juga pada putaranidle. Kerja sebuah alternator persis seperti generator DC, yang membedakan keduany aadalah konstruksi. Pada alternator medan magnet berputar, penghantar diam, sedangkan pada generator medan diam, penghantar berputar. Pada alternator, kumparan penghantar dipasang pada rangka yang disebut stator. Medan magnet disebut rotor, bergerak ditengah stator.Statorter diri dari konduktor yang dililitkan dengan jumlah yang lebih banyak, hal ini memungkinkan diperoleh induksi listrik yang lebih besar (dapat menghasilkan tegangan yang mencukupi pada putaran rendah).

Relay pada Genset / Generator DieselRelay adalah komponen yang menggunakan prinsip kerja medan magnet untuk menggerakan saklar. Saklar ini digerakan oleh magnet yang dihasilkan oleh kumparan di dalam relay yang dialiri arus listrik. Dimana kumparan kawat penghantar yang digulung memutari inti magnet. Jika kumparan dialiri arus, maka akan terjadi medan magnet yang akan menarik armatur berporos dan memaksanya bergerak- cepat kearah atas. Gerakan armatur ini akan menyebabkan kontak membuka atau menutup.Konfigurasi dari kontak-kontak relay ada 3 jenis,yaitu:1. Normally Open (NO), apabila kontak-kontak tertutup saat relay dicatu.2. Normally Closed (NC), apabila kontak-kontak terbuka saat relay dicatu.Change Over (CO), relay mempunyai kontak tengah yang normal tertutup, tetapi ketika relaydicatu kontak tengah tersebut akan membuat hubungan dengan kontak-kontak yang lain.Relay digunakan karena komponen Transistor tidak dapat berfungsi sebagai switch (saklar)tegangan AC atau tegangan tinggiSistem Starter Genset / Generator DieselUntuk menghidupkan mesin diperlukantenaga dari luar yang dapat memutarkan poros engkol sampai terjadi pembakaran dan mesin bekerja. Tenaga luar inilah yang harus dihasilkanmotor stater. Mekanisme sistem starter generator hampir sama dengan starter sebuah mobil.Mekanisme sistem starter Prinsip Kerja Motor Starter adalah mengubah energi listrik dari baterai menjadienergi mekanik berupa putaran pinion gear pada motor starter. Pada saat mesin start, putaran pinion gear ini dipindahkan ke ring gear yang terpasang pada bagian luar fly wheel, sehingga fly wheel bersama poros engkol berputar. Bila mesin sudah hidup, tenaga putar motor starter tidak diperlukan lagi, perkaitan antara piniongear dan ring gear harus dilepas. Ini terjad isecara otomatis ketika switch motor starter off.Prinsip kerja mesin diesel menggunakan prinsip kerja hukum charles. Ketika udara dikompresi maka suhu akan meningkat. Udara masuk kedalam ruang bakar dan di kompresi oleh kompresor oleh piston dengan rasio kompresi 15:1 dan 22:1 sehingga menghasilkan tekanan 40 bar. Dengan tekanan yang tinggi, maka suhu udara akan naik hingga 550oC. Sebelum piston melakukan kompresi, bahan bakar diesel disuntikkan ke ruang bakar langsung dalam tekanan tinggi melalui nozzle dan injektor supaya bercampur dengan udara panas yang bertekanan tinggi. Injektor memastikan bahwa bahan bakar terpecah menjadi butiran-butiran kecil dan tersebar merata. Uap bahan bakar kemudian menyala akibat udara yang terkompresi tinggi di dalam ruang bakar. Ledakan tertutup ini mendorong piston ke bawah dan menghasilkan tenaga linear. Batang penghubung (connecting rod) menyalurkan gerakan ini ke crankshaft dan oleh crankshaft tenaga linear tadi diubah menjadi tenaga putar.Untuk mencari debit bahan bakar (Q) yang digunakan dapat digunakan rumus: Q =

Untuk mencari daya listrik generator sinkron yang dihasilkan dapat digunakan rumus:

P =

Dimana:P = Daya output generator (W)V = Tegangan line to line generator (V)I = Arus line generator (A) = Faktor daya

Untuk mencari energi bahan bakar dari mesin diesel ini dapat digunakan rumus:

Ebb = f . LHV

Dimana:Ebb= Energi bahan bakar (J/s)f= Laju alir massa bahan bakar (kg/m3)LHV= Nilai kalor bawah bahan bakar (J/kg)

B. Gambar Yang Digunakan Dalam Perpipaan1. Process Flow Diagram (PFD)Didalam PFD digambarkan arah aliran fuida, kandungan dan karakteristik fluida yang mengalir, piping safety arrangement, kapasitas / debit fluida yang diinginkan, proses kontrol, equipment yang diperlukan, dst nya.Process flow diagram (PFD) merupakan dasar dari penjabaran disain piping selanjutnya.

2. Piping and Instrument Diagram (P&ID)P&ID merupakan penjelasan lebih lanjut dari process flow diagram dimana didalamnya didetailkan perlakuan terhadap piping instrument, pressure vessel, pompa-pompa, coller / heat exchanger, turbin, dan sebagainya.Didalam P&ID juga digambarkan interferensi antara piping dengan instrument dan keperluan hook-upnya, dan juga antara piping dengan pressure vessel / peralatan mekanikal lainnya.Untuk piping sendiri didetailkan : line number, arah flow, debit fluida, tekanan kerja, persyaratan slope, jarak dimensional minimize antara valve / flange, jarak tertentu antara instrument terhadap branch / cabang / nozzle, kebutuhan / persyaratan branch / cabang, dan sebagainya.

3. Piping General Arrangemant (GA) :G.A. merupakan lay-out daripada peralatan mekanikal, pressure vessel, dan routing dan elevasi dari piping itu sendiri. Di dalam GA dijelaskan posisi mekanikal / piping terhadap leg / girder, elevasi terhadap titik datum 0.00, dimensional / jarak antara vessel / mekanikal dengan piping, ataupun jarak antara piping dengan piping.General arrangement dibuat dalam dua view / pandangan, yaitu : Plan View : pandangan dari atas dengan elevasi tertentu. Section View : pandangan dari potongan samping dengan memperlihatkan posisi piping dan mekanikal dan keseluruhan elevasi atau elevasi tertentu saja.

4. Gambar IsometrikUntuk pekerjaan piping di dalam shop maupun ereksi di lokasi dituangkan langsung di dalam gambar isometrik. Gambar isometrik merupakan detail routing suatu line dengan ditunjukan nomor line tertentu dan digambarkan secara 3 sumbu X-Y-Z. Gambar isometrik juga menunjukan size line, arah flow, dan spesifikasi line tersebut.

5. Gambar Pipe SupportPipe support merupakan bentuk struktural penyanggga atau dudukan piping pada posisi / elevasi tertentu baik disebabkan adanya stress / tegangan yang bekerja maupun tidak. Pipe support merupakan bentuk terpisah dari struktur deck / module dan pada penempatannya dapat menjadi satu dengan main structure atau terpisah.

1.3. Alat dan Bahan1. Diesel-Generator set.2. Beban resistif.3. Voltmeter.4. Amperemeter.5. Circuit breaker.6. Stopwatch.7. Kabel konektor.

1.4. Pengujian dan Pengambilan DataA. Persiapan1. ACCUCek kondisi ACCU dengan menggunakan ampere meter. Jika ACCU habis maka lakukan pengisian dengan battery charger hingga penuh.2. Bahan BakarCek ketersediaan bahan bakar pada tangki bahan bakar. Pastikan bahwa bahan bakar terisi penuh agar tidak terjadi pengisian bahan bakar saat praktikum berjalan. Jika bahan bakar kurang maka isi bahan bakar terlebih dahulu.3. Air PendinginCek ketersediaan air pendingin pada radiator. Pastikan bahwa air pendingin pada radiator terisi hamper penuh karena jika air pendingin kurang maka pendinginan mesin tidak optimal mesin akan panas dan tidak bekerja dengan baik.4. OliCek ketersediaan menggunakan stick oil. Oli pada stick oil berada pada batas diantara titik high dan low.5. BebanRangkai rangkaian beban sesuai dengan kebutuhan praktikum.

B. Pengujian dan Pengambilan data1. Lakukan persiapan sesuai dengan yang telah disebutkan diatas.2. Mesin dihidupkan dengan cara meneka tombol start (warna hijau) pada instrument mesin.3. Setelah mesin dinyalakan, dilakukan pemanasn mesin selama 10 menit sampai keadaan stasioner, mencapai temperatur kerja dan putaran mencapai 1500 rpm.4. Pengujian konsumsi bahan bakar dengan volume bahan bakar 10 ml dengan mencatat waktu yang diperlukan.5. Pengujian dilakukan dengan variasi beban resistif, induktif dan lampu.

C. Mematikan Mesin1. Biarkan mesin bekerja beberapa menit dengn beban nominal.2. Kurangi beban sampai kondisi minimum pada kecepatan ideal.3. Tekan tombol off pada MCB beban.4. Matikan MCB pada generator.5. Tekan tombol off yang berwarna hitam pada instrument mesin.

1.5. Data PercobaanNoBebanArus (A)Tegangan (V)Laju Bahan Bakar (ml/s)

A1A2A3

1Resistif1.51.51.52200.5714

22.852.852.852200.6711

34.053.953.92200.7463

45.555.255.152200.7752

56.96.86.72200.8

68.38.17.92200.8130

7Resistif + Induktif1.51.51.52200.7299

82.92.852.82200.8130

94.053.953.92200.8547

105.55.255.22200.9174

116.96.86.62200.9709

128.38.182201.0309

13Resistif + Induktif + Lampu1.51.51.52200.7692

142.92.852.852200.8264

154.053.953.92200.8772

165.555.255.12200.9259

176.96.86.62201.0101

188.38.182201.0526

1.6. Perhitungan Menghitung Daya Generator Pou= = = 4294,4 Watt

Menghitung Energi Bahan Bakar Mesin Dieself= = = 0.000995 kg/sEbb= f . LHV= 0,000995 kg/s x 43.106 J/kg= 42773,7 J/s = 42773,7 W

Menghitung effisiensi sistem genset = x 100%= x 100%= 10,04%Setelah melakukan perhitungan efisiensi menggunakan metode perhitungan efisiensi diatas maka didapat :NoBebanEfisiensi (%)

1R3.41

25.52

36.91

48.91

511.04

612.95

7RL2.67

84.55

96.03

107.53

119.06

1210.25

13RL + Lampu2.53

144.51

155.88

167.44

178.70

1810.04

1.7. Analisis Mesin Diesel

Berdasarkan grafik beban terhadap laju alir bahan bakar maka dapat dilihat bahwa konsumsi bahan bakar naik seiring dengan bertambahnya beban. Hal tersebut dikarenakan saat beban naik maka akan terjadi penurunan putaran, sedangkan putaran harus dijaga konstan oleh governor, maka harus ada upaya untuk menaikan putaran dengan cara meningkatkan konsumsi bahan bakar agar daya mekanik (putaran) bertambah yang diatur oleh governor.

Menurut grafik beban terhadap efisiensi dapat dilihat bahwa efisiensi bertambah seiring bertambahnya beban. Semakin besar beban maka semakin besar pula efisiensi. Hal tersebut karena jika semakin besar beban maka arus beban yang ada pada stator generator akan semakin besar dan rugi-rugi yang besarnya konstan seperti rugi mekanik akan sama dengan rugi yang besarnya variable contohnya adalah rugi tembaga stator sehingga efisiensi pun cenderung semakin besar seiring dengan semakin besarnya pembebanan. Dan biasanya efisiensi maksimum didapat pada saat 90 - 100% pembebanan atau pada saat beban nominal.

1.8. Distribusi Air di Lab. Teknik Konversi Energi1. Wiring Diagram Pompa

Cara kerja pompa sentrifugal berdasarkan wiring diagramPada saat saklar s1 ditekan on maka arus akan mengalir melalui F1-Soff1(NC)-S1(NO)-K1. Pada saat K1 on maka kontak bantu K1(13-14)(NO) akan menutup dan mengunci sehingga walau S1(NO) dilepas maka akan tetap ada arus yang mengalir ke K1. Ketika K1 on maka K1 ini akan menutup kontak utama K1(1-2)(NO), K1(3-4)(NO), dan K1(5-6)(NO) sehingga arus tiga fasa akan mengalir ke motor dan menyalakan pompa Untuk mematikan pompa 1 makan cukup dengan menekan saklar Soff1(NC). Jika pada saat pompa 1 dalam keadaan menyala, ketika pompa 2 dinyalakan maka pompa 1 akan otomatis mati karena ketika salar pompa 2 on (S2-NO) ditekan, maka arus akan mengalir dari Soff2(NC)-S2(NO)-K2. Ketika K2 menyala maka saklar bantu K2(21-22)(NC) akan membuka sehingga K1 mati dan pompa 1 akan mati. Setelah K2 on juga akan menutup saklar bantu K2(13-14)(NO) sehingga akan mengunci rangkaian dan arus akan terus mengalir ke K2 walaupun Saklar S1(NO) dilepas. Jika K2 menyala maka kontak utama K2(1-2)(NO), K2(3-4)(NO), dan K2(5-6)(NO) akan menutup dan arus tiga fasa akan mengalir ke motor 2 sehingga pompa 2 akan menyala. Untuk mematikan pompa 2 cukup dengan menekan saklar Soff2.

2. Gambar Isometric Instalasi Pemipaan (Luar) Penyedia Air Bersih Lab Teknik Energi

3. Gambar Isometric Instalasi Pemipaan (Dalam) Penyedia Air Bersih Lab Teknik Energi

4. Gambar Instalasi Pemipaan (dalam) Distribusi Air Bersih dalam Lab. Teknik Konversi Energi

Keterangan :1. Cadangan turbin air2. Pump Rig Test3. Cooling Tower4. Heat Pump5. Steam Plant6. Steam Bench7. Engine Test Bed

5. Gambar Instalasi Pemipaan (Luar) Distribusi Air Bersih dalam Lab. Teknik Konversi Energi

6. Gambar Diagram Alir Distribusi Air Bersih dalam Lab. Teknik Konversi Energi Pressure Tank

Tanki

Pompa

out in CTBoilerSteamBench

Test Pump Rig

Engine test bed

Heat Pump

1.9. Kesimpulan1. Konsumsi bahan bakar pada mesin diesel akan semakin meningkat seiring dengan bertambahnya beban karena putaran harus dijaga konstan dengan governor dan meningkatkan konsumsi bahan bakar.2. Efisiensi mesin diesel semakin bertambah seiring dengan bertambahnya beban.3. Distribusi air bersih di laboraturium teknik energi terdapat beberapa komponen yaitu water tank, gate valve, check valve, pompa, pressure switch, pressure gauge, pressure transmitter dan pressure tank.

LAPORANOPERASI SISTEM ENERGI I

Disusun Oleh : Kelompok 4 Fauzan Mudvi(121711009) Angga Saputra (121711035) Hana Hanifah (121711046) M. Andes Bayu P (121711050) Pajar Sidik (121711054) Reza Zulfiqor (121711056) Wisnu Praditya D (121711062)

Kelas: 3B (Utilitas)

Prodi: D-3 Teknik Konversi Energi

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG2014