LAPORAN PRATIKUMMARINE DIESELSEMESTER GENAP 2014 / 2015

Oleh :Kelompok 131. Mochamad Hidayat (4214106005)2. Bayu Rizal B.(4214106013)3. Gufron H(4214106015)

JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALANFAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTANINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERBAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Motor diesel merupakan jenis motor pembakaran dalam (internal combustion engine)yang umumnya digunakan sebagai alat penggerak atau pembangkit. Pada motor diesel penyalaan bahan bakar dengan cara menyemprotkan bahan bakar dengan pompa bertekanan ke dalam silinder yang berisi udara terkompresi. Dengan tekanan dan temperature udara di dalam silinder yang tinggi dimana melebihi temperature nyala bahan bakar maka bahan bakar akan terbakar besrsamaan dengan udara bertekanan kemudian akan menghasilkan suatu kerja.Setiap engine pasti mempunyai performa. Hal ini bertujuan untuk memberikan in formasi kepada customer berkaitan dengan kinerja engine tersebut. Engine manufacture biasanya melengakapi suatu engine dengan project guide, yang didalamnya berisi segala informasi yang berkaitan dengan engine tersebut.Pada makalah ini akan dibahas tentang pengujian motor diesel Kipor Diesel Engine yang berada di WorkshopInternal Combustion Engine Jurusan Teknik Sistem Perkapalan ITS. Dimana dengan type In line, single cylinder, 4 stroke, air cooled, direct injection, model KM 178 F, diameter silinder 78 mm, panjang langkah torak 64 mm dengan daya 4kW pada putaran 3600 Rpm dan volume displacement 0.305 m3. Dengan dilakukannya pengujujian terhadap motor diesel Kipor Diesel Enginedapat diketahui performa dan karakteristik engine tersebut, yang digambarkan pada grafik- garafik, SFOC vs Daya putaran konstan, thermal vs Daya putaran konstan, Daya full load vs rpm, Torsi full load vs rpm, BMEP vs daya putaran konstan, dan Diagram Engine an Envelope.

1.2 Tujuan PraktikumPengujian motor bakar bertujuan untuk melihat unjuk kerja dari motor, dengan menggambar grafik-grafik karakteristik engine antara lain :a) SFC vs Daya (Pada putaran konstan)b) thermal vs Daya (Pada putaran konstan)c) Daya full load vsrpmd) Torsi full load vs rpme) BMEP vs rpm (Pada daya konstan)f) Diagram Engine an Envelope

1.3 ManfaatPenulisan laporan praktikum mata kuliah Marine Diesel ini diharapkan membawa manfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi bidang marine diesel khususnya dan bagi pembaca pada umumnya. Penulisan ini mampu dijadikan sebagai literatur dalam mengoperasikan marine diesel dengan menggunakan engine yang tersedia pada Workshop Internal Combustion Engine.

BAB IIDASAR TEORI

2.1Sistem StartSistem start pada suatu engine adalah suatu sistem untukmenghidupkan engine tersebut. Sistem start ini ada bermacam-macam mulai dari yang paling sederhana sampai dengan yangrumit (kompleks) sesuai dengan besarnya daya dari enginetersebut (Davit&Kingsley, 1983). Untuk sistem yang sederhanabiasanya instalasinya hanya simple, sebagai contohnya adalahsistem start yang dikick dengan kaki. Untuk contoh sistem startyang rumit adalah sistem start dengan menggunakanudarabertekanan yang membutuhkan instalasi dan peralatan seperticompressor, botol angin serta peralatan pendukung lainnya.Secara garis besar sistem start pada suatu engine dapat dibagimenjadi 2 jenis yaitu direct start danindirect start.2.1.1 Indirect StartIndirect start yaitu suatu sistem start dimana perlakuanyang dikenakan pada engine adalah di luar ruang bakar engine.Indirect start ini biasanya ada pada engine dengan daya yangtidak begitu besar. Jenis dari indirect start ini bermacam-macamyaitu ada yang ditarik dengan tali, diengkol dengan tangan,didorong (pada sepeda motor/mobil) atau memakai botol angin.Botol angin ini tidak digunakan untuk menekan piston di ruangbakar, melainkan untuk menggerakkan flywheel. Cara lain yaitudengan menggunakan motor elektrik maupun hidrolis yangbiasanya tegangannya berkisar 6 sampai 12 volt. (Davit&Kingsley,1983)Indirect start ini biasanya yang mendapat perlakuan padaengine adalah bagian flywheel. Jika flywheel diputar maka secaraotomatis piston juga akan ikut bergerak karena bagian flywheelterhubung dengan piston. Dengan bergeraknya piston dan adanyainjeksi bahan bakar maka pembakaran dapat terjadi karena adanyakompresi. Pada diesel engine dapat terjadi pembakaran denganterpenuhinya segitiga api. Dengan tersedianya tekananpembakaran yang cukup dengan adanya penginjeksian bahanbakar.

2.1.2 Direct StartDirect start adalah sistem start dimana perlakuan di engineada di ruang bakar. Sistem ini diaplikasikan pada engine dengandaya yang besar, biasanya untuk engine yang ada di kapal.Sebenarnya indirect start juga bisa diaplikasikan pada enginedengan daya yang besar. Akan tetapi sistem ini menjadi tidakefektif dan tidak efisien karena instalasi dan dimensi dari sistemstart ini membutuhkan space yang besar. Jika diaplilasikan dikapal, tentu saja hal ini tidak praktis. Sistem start di kapaldiletakkan di engine room yang mempunyai space sangat terbatas.Aplikasi dari direct start ini juga menggunakan botol anginuntuk menginjeksikan udara yang bertekanan ke dalam ruangbakar. Pada indirect start juga ada kasus yang sama yaitupenggunaan botol angin. Akan tetapi dalam aplikasinya terdapatperbedaan yang sangat mendasar antara kedua sistem ini. Jikapadaindirect start, botol angin ini digunakan untukmenggerakkan flywheel dan secara otomatis piston juga ikutbergerak karena terhubung dengan crankshaft. Sedangkan padadirect start, udara bertekanan langsung digunakan untukmenggerakkan piston dengan injeksi udara yang disimpan dibotolangin masuk ke engine melalui starting valve.(Taylor,1996).Penginjeksian udara ke dalam piston pada setiap enginejuga berbeda-beda tergantung dari starting valve pada enginetersebut. Jika starting valve hanya ada satu, sedangkan jumlahpiston pada engine tersebut lebih dari satu maka sebelum startposisi silinder yang ada harus diatur.Misalkan saja penyetelan flywheel sebelum start sepertipada gambar seperti pada gambar 2.1. Suatu engine yang terdiridari 5 silinder dan starting valve terdapat pada silinder nomor 1maka setiap engine akan distart posisi piston nomor 1 harus padaposisi titik mati atas (TMA) pada langkah kompresi. Pengaturanposisi TMA ini bisa dilakukan secara manual yaitu denganmemutar flywheelnya, pada setiap engine pasti sudah adatandanya yang menyatakan bahwa silinder yang ada startingvalvenya sudah pada posisi TMA.

Gambar 2.1 FlywheelJika pada suatu engine yang mempunyai banyak silider danmasing-masing silinder ada starting valvenya maka pada saat starttidak perlu adanya pengaturan posisi silindernya. Ketika enginedalam keadaan mati dan akan distart maka tinggal menekan tuasstartnya saja karena penginjeksian udara sudah diatur secaraotomatis oleh starting valve. Peralatan-peralatan yang ada untuk starting air systemterdiri dari bermacam-macam yaitu seperti pada gambar 2.7.Penjelasan dari masing-masing item peralatan adalah sebagaiberikut:1. DistributorDistributor biasanya terdiri dari kumpulan pilot valve yang disusun secara seri. Biasanya pada masing-masing silinder ada satu saluran pilot valve. Pergerakan dari pilot valve ini digerakkan oleh camshaft.

2. Botol anginBotol angin (tabung penyimpan udara) yang harus disediakan pada sistem start adalah 2 buah. Kapasitas yang harusdisediakan untuk reversible diesel engine adalah 12 kaliuntuk start tanpa pengisian ulang dari kompressor. Dalam botol angin ini juga diletakkan safety valve untuk menghindari tekanan berlebih.

3. KompressorKompressor yang ada untuk sistem start pada umumnya berjumlah 2 buah. Kompressor ini harus mampu digunakan untuk mengisi botol angin dari kondisi kosong sampai penuh dalam waktu kurang dari 1 jam.

4. Automatic valveAutomatic valve ini berfungsi untuk menghindari ledakan karena tekanan balik yang ada pada sistem. Valve ini jugaterintegrasi dengan slow turn valve dan non return valve.

5. Starting valveLokasi dari starting valve ini berada silinder head. Tekanandari botol angin akan dimasukkan ke engine melalui starting valve ini.

Jika sistem ini digambarkan dalam diagram blok secara keseluruhan maka seperti pada gambar di bawah ini :

Gambar 2.2 Starting air system2.2 Parameter unjuk kerja mesin dieselBeberapa parameter yang dicatat selama pengujian unjuk kerja mesin digunakan sebagai data mentah yang kemudian diolah menjadi data hasil pengujian. Dari data hasil pengujian akan terlihat ada tidaknya peningkatan atau penurunan performa mesin yang diuji dengan bahan bakar solar. Hasil pengujian tersebut ditunjukkan dengan parameter fuel consumtion, specific fuel consumtion, daya, efisiensi thermal, dan komposisi gas buang yang pada pengujian ini akan diukur kapasitasnya. 2.2.1 Konsumsi Bahan Bakar (Fuel Consumption/FC)Jumlah massa bahan bakar yang dibutuhkan oleh suatu motor dalam rentang waktu operasionalnya. FC/ Fuel Consumtion dapat ditentukan melalui persamaan berikut :FC = [L/h] ..(2.1)Dimana : Vg = volume bahan bakar yangdipergunakan [liter] t = waktu yang dibutuhkan [detik]2.2.2 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)Jumlah massa bahan bakar yang dibutuhkan oleh suatu motor untuk setiap satuan daya dan waktu pada beban dan putaran tertentu. Untuk menghitung konsumsi bahan bakar spesifik adalah sebagai berikut:SFC = [kg/kWh] ..(2.2)Dimana : SFC = Spesifik fuel oil consumtion (kg/kWh) Ne = Daya (kW)t = waktu (detik) mbb = jumlah bahan bakar (kg) = Vg x 2.2.3 Jumlah input energy bahan bakarJumlah kalor masuk (Qm) dirumuskan :Qm = mbbx LHV .(2.3)Dimana : Qm = jumlah kalor masuk (kkal) LHV = nilai kalor bawah bahan bakar (kkal/kg) mbb = jumlah bahan bakar (kg)2.2.4 Efisiensi thermal (th)Sumber energy untuk menggerakkan mesin adalah energy kimia yang tersimpan didalam bahan bakar. Fakta yang terjadi adalah piston, bagian mesin yang berfungsi untuk mengkonversikan energy kimia menjadi tenaga, bekerja tidak terlalu efisien untuk mengubah seluruh energy kimia menjadi tenaga (energy mekanik). Lebih kurang sepertiga dari energy bahan bakar tersebut dikeluarkan melalui pipa pembuangan sebagai panas yang hilang, sepertiga lagi hilang ke sistem pendinginan mesin (radiator) dan hanya menyisakan lebih kurang sepertiga untuk digunakan sebagai pembangkit tenaga mesin.Efisiensi thermal, merupakan ukuran pemakaian bahan bakar oleh mesin. Efisiensi ini menunjukkan seberapa banyak daya yang dihasilkan oleh sejumlah laju panas yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar. Laju pelepasan panas sendiri merupakan hasil dari laju aliran bahan bakar dan nilai pembakaran bahan bakar. Sehingga untuk meningkatkan efisiensi thermal, daya output mesin dapat ditambah dengan cara meningkatkan laju aliran bahan bakar atau dengan menggunakan bahan bakar dengan nilai pembakaran yang tinggi.Efisiensi thermal dapat ditentukan melalui persamaan :th= x 100% .(2.4)Dimana : th = efisiensi thermal Ne = Daya (kW) Qm = jumlah kalor masuk (kKal)

BAB IIIPELAKSANAAN PRAKTIKUM

3.1Peralatan Praktikum1. Diesel Engine Sebagai penggerak utama.2. Tang Ampere Untuk mengukur arus yang mengalir pada rangkaian.3. TachometerUntuk mengukur putaran(rpm).4. VoltmeterUntuk mengukur tegangan listrik pada beban.5. PanelUntuk mengatur besar kecil nilai beban.6. Lampu PijarSebagai beban listrik.

3.2Tahapan Pengujiana) Pengujian dilakukan pada lima variasi putaran engine yang ditentukan ( 2900 rpm, 3000 rpm, dan 3100 rpm, 3200 rpm, 3300 rpm).b) Pada setiap variasi putaran engine, tentukan besar beban lampu yang digunakan pada pengujian (beban nol, beban lampu pijar 1000W, beban lampu pijar 1500 W, beban lampu pijar 2000 W, beban lampu pijar 2500W dan beban lampu pijar 3000W).c) Terapkan pembebanan pada mesin dengan mempertahnkan putaran tetap.d) Mencatat parameter parameter yang diperlukan sesuai tabel pengamatan yang disediakan (Tegangan, Arus, Jumlah Bahan Bakar, Load Faktor, Waktu, Putaran Alternator).e) Pembebanan ditambah bertahap, dengan tetap mempertahankan putaran.f) Ponit a, b, c, d juga dilakukan pada putaran berbeda.

3.3Grafik-grafik Prestasi 3.3.1 Pengujian pada Putaran BerubahPengujian pada putaran berubah dilakukan dalam interval putaran, dengan tahapan kenaikan putaran dalam interval tersebut pada masing-masing posisi pembebanan. Tahap pengujian sebagai berikut :a. Naikkan putaran mesin pada suatu putaran tertentu.b. Tuntukan pembebanan yang dikehendaki (beban nol, beban lampu pijar 1000; 1500; 2000; 2500 dan 3000, dengan mempertahankan putaran tersebut.c. Amati data- data percobaan yang diperlukan (tabel pengamatan).d. Pengamatan dilakukan sebanyak tiga kali.e. Dengan pembebanan tetap, naikkan putaran mesin dalam tahapan- tahapan yang dikehendaki, dalam interval putaran ditentukan.f. Pengamatan seperti pada point c dilakukan pada setiap tahapan putaran dengan keadaan b.

3.2.2 Pengujian pada Putaran TetapTahapan pengujian putaran tetap sebagai berikut :a. Putaran mesin ditentukan yaitu 2900, 3000, 3100, 3200, dan 3300 rpm.b. Pembebanan dilakukan secara bertingkat.c. Pada masing-masing pembebanan dilakukan pengamatan data- data (seperti tabel pengamatan).d. Tahapan pengujian pada titk b dan c dilakukan pada masing- masing putaran yang ditentukan (2900, 3000, 3100, 3200, dan 3300 rpm).

3.3 Spesifikasi Enginea. Merk: Kipor Diesel Engineb. Model: KM 178 Fc. Type: In line, single cylinder, 4 stroke, air cooled, direct injectiond. Rated Power/Speed: 4 kW / 3600 r/mine. Cylinder Bore: 78 mmf. Stroke: 64 mmg. Volume langkah: 0,305 m3

4

BAB IVANALISA DAN PERHITUNGAN DATA

4.1Data Hasil PercobaanTabel 4.1 Hasil PercobaanNoPutaran EngineBebanAlternatorLoad FactorJumlah Bahan Bakar (ml)WaktuPutaran Alternator

TeganganArus

(RPM)(Volt)(Ampere)(s)(RPM)

12900015400.85201871400

211923.7751340

321945.6741386

431847.4601360

541739681344

6515810.2631307

13000019000.85201801432

212033.71311420

322005.6721418

431887.4701408

541809721399

6516310.5721388

13100018700.85201881473

211983.81241472

322135.8841464

431927.5671458

541839.2601432

6516510.5601428

13200021200.85201291520

212233.91231516

3221261201510

432047.8721498

541929.5311491

6517610.9301470

13300022500.8520981600

212324951598

322226871562

432108651542

541969.4611535

6517210.9591508

Catatan :

Beban 0=0 watt

Beban 1=1000 watt

Beban 2=1500 watt

Beban 3=2000 watt

Beban 4=2500 watt

Beban 5=3000 watt

4.2Perhitungan Data-data sebagai berikut:Putaran (n)= 3000 Rpm = 50 RpsJml. BB (mbb)= 50 cc = 0,00005 m3Lengan (L)= 0.064 mDiameter cylinder= 0.078 mWaktu (t)= 100 detiki = 1/2 (4 stroke)Jumlah Cylinder (Z)= 1VL= 0.305 m3solar= 830 kg/m3LHV= 41800 kJ/kgMaka, Perhitungan 1 : Daya Engine (P)P= = = 2013 W= 2,01 kW

Putaran Engine (n)n= = = 50 Rps

Torsi ()= = = 0.00641 kW/Rps

Hubungan Daya dengan Torsi (P)P=2 x x n x= 2 x 3.14 x 50 x0.00641= 2.014 kW

Brake Mean Effective Pressure (BMEP)BMEP= = = 0.0615 NoDaya Engine Putaran EngineTorsiHub. Daya dengan TorsiBMEP

(KW)(RPS)

10.0048.330.000000.0000.0000

20.840.002750.8360.0247

31.280.004211.2780.0378

41.600.005281.6020.0473

51.830.006031.8320.0541

61.900.006251.8960.0560

10.0050.000.000000.0000.0000

20.880.002810.8840.0270

31.320.004201.3180.0403

41.640.005211.6370.0500

51.910.006071.9060.0583

62.010.006412.0140.0615

10.0051.670.000000.0000.0000

20.890.002730.8850.0280

31.450.004481.4530.0459

41.690.005221.6940.0535

51.980.006101.9810.0626

62.040.006282.0380.0644

10.0053.330.000000.0000.0000

21.020.003051.0230.0334

31.500.004471.4960.0488

41.870.005591.8720.0610

52.150.006412.1460.0700

62.260.006742.2570.0736

10.0055.000.000000.0000.0000

21.090.003161.0920.0367

31.570.004541.5670.0527

41.980.005721.9760.0665

52.170.006282.1680.0729

62.210.006392.2060.0742

Tabel 4.2 Hasil Perhitungan 1

Jumlah bahan bakar (mBB)mBB= VBB x = 20 x 10-9 x 830= 1.66 x 10-5kg

Konsumsi bahan bakar spesifik (SFC)SFC== = 1.185 x 10-7Kg/kWh

Kecepatan aliran bahan bakarKec.bb= = = 2.371 x 10-7 kg/s

Jumlah kalor masuk (Qm)Qm=mBB . LHV= 1.66 x 10-5 x 418 x 102= 0.69388 kkal

Efisiensi thermal ( th )th = = = 2.88%

Berdasarkan perhitungan seperti diatas, maka diperoleh data seperti tabel di bawah ini.Tabel 4.3 Hasil Perhitungan 2

Dari tabel 4.3 diperoleh nilai jumlah bahan bakar (mbb), sfc, kecepatan aliran bahan bakar, jumlah kalor masuk (Qm) dan efisiensi thermal (th) untuk masing- masing putaran terkait. Berdasarka tabel 4.3 di atas terlihat bahwa nilai Mbb = 1.66 x 10-5 Kg terjadi pada semua variasi putaran engine dengan nilai jumlah massa bahan bakar yang dibutuhkan oleh suatu motor untuk setiap satuan daya dan waktu pada beban dan putaran tertentu (sfc) terbesar 2.64 x 10-7 pada beban 0.84 kW, nilai kecepatan aliran bahan bakar terbesar yakni 5.53 x 10-7 pada beban 2.26 kW, jumlah kalor masuk (Qm) yakni 0.69388 kkal dan efisiensi thermal terbesar yaitu 3.25% pada beban 2.26 kW. Karena variasi putaran pada percobaan hanya 2900 rpm, 3000 rpm, 3100 rpm, 3200 rpm dan 3300 rpm maka variasi putaran ini belum dapat menunjukkan daya maksimum sesungguhnya yang dapat dihasilkan oleh engine. Berikut disertakan grafik- grafik unjuk kerja engine SFC vs Daya putaran konstan, thermal vs Daya putaran konstan, Daya Full Load vs Rpm, Torsi Full Load vs Rpm, BMEP vs Daya putaran konstan dan diagram Engine An Envelope.

4.3Grafik Hasil Tabel Perhitungan dan Percobaana. Grafik SFC VS Daya (pada putaran konstan)

b. thermal vs Daya (pada putaran konstan)

c. Daya Full Load vs Rpm

d. Torsi Full Load vs Rpm

e. BMEP vs Daya

f. Diagram Engine An Envelope

BAB VKESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Dari grafik- grafik unjuk kerja engine tersebut tergambarkan karakteristik dari Kipor Diesel Engine . Hasil data yang diperoleh setelah praktikum yaitu tegangan, arus listrik, putaran alternative, dan waktu yang dibutuhkan untuk 20 ml per satu kali variasi putaran pada tiap-tiap variasi beban. Telah diperoleh nilai jumlah bahan bakar (mbb), sfc, kecepatan aliran bahan bakar, jumlah kalor masuk (Qm) dan efisiensi thermal (th) untuk masing- masing putaran terkait. Berdasarka tabel 4.3 di atas terlihat bahwa nilai Mbb = 1.66 x 10-5 Kg terjadi pada semua variasi putaran engine dengan nilai jumlah massa bahan bakar yang dibutuhkan oleh suatu motor untuk setiap satuan daya dan waktu pada beban dan putaran tertentu (sfc) terbesar 2.64 x 10-7 pada beban 0.84 kW, nilai kecepatan aliran bahan bakar terbesar yakni 5.53 x 10-7pada beban 2.26 kW, jumlah kalor masuk (Qm) yakni 0.69388 kkal dan efisiensi thermal terbesar yaitu 3.25% pada beban 2.26 kW.. Dengan variasi putaran pada percobaan hanya 2900 rpm, 3000 rpm, 3100 rpm, 3200 rpm dan 3300 rpm maka variasi putaran ini belum dapat menunjukkan daya maksimum sesungguhnya yang dapat dihasilkan oleh engine.

5.2. Saran Perlu variasi putaran yang lebih banyak agar performa maksimal engine dapat diketahui lebih maksimal.

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, Koici. T. 1993.Motor Diesel Putaran Tinggi. Jakarta. Pradnya Paramitha

Cahyasasmita, Noah. Unjuk KerjaDiesel Engine Type Direct Injection Dengan Metode Simulasi dan Eksperimen. Surabaya

Jamlean, Faustinus. 2010.Sistem Propulsi dan Penggerak Kapal, PPNS, SURABAYA

Karyanto, E. 1980. Panduan Reparasi Kapal Mesi Diesel