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