Buku Pedoman Pratikum
MOTOR BAKAR BENSIN
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PROF.DR.HAMKA JULI 2011
0
KATA PENGANTAR
Buku intruksi praktikum ini disusun untuk menunjang mahasiswa dalam kegiatan praktikum mata kuliah Prestasi Mesin. untuk keselamatan kerja, dan proses yang benar. Mahasiswa harus mengerti tentang cara pengoperasian Motor Bakar Bensin, Panel intrumen kontrol pengujian. Petunjuk pratikum ini menjelaskan intruksi dan persiapan sebelum praktikum dan parameter yang digunakan dalam penyelesaian pengolahan data hasil pratikum. Pada bagian akhir terdapat lampiran dari bagaimana mengatur parameter alat ukur. Sebelum melakukan pratikum ikuti prosedur yang ada, yakinkan menjalankan mesin dan panel kontrol .didampingi oleh teknisi laboratorium yang menguasai. Buku intruksi pratikum ini diselesai atas kerja sama tim pengembangan laboratorium dari Universitas Tarumanagara dan Universitas Muhammadiyah Prof. DR Hamka. Isi buku intruksi pratikum ini senantiasa dilakukan perbaikan terus menerus, agar dapat lebih baik. Masukan dan saran dari pembaca sangat diharapkan.
Jakarta, 04 Juli 2011 Tim pengembangan Laboratorium,
Rosehan, Ir., MT DR. Abrar Riza, ST.,MT. Drs. M. Yusuf D., MM Agus Fikri, ST., MM.
1
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR DAFTAR ISI PERATURAN–PERATURAN DAN KEWAJIBAN Syarat-syarat dan Tata Tertib Penggunaan Laboratorium Hak-hak Pengguna Laboratorium Kewajiban Pengguna Laboratorium Larangan-larangan terhadap Pengguna Laboratorium Sangsi-sangsi terhadap Tata Tertib KESELAMATAN KERJA PENGUJIAN MOTOR BAKAR 1. Tujuan 2. Prosedur 3. Petunjuk keamanan 4. Parameter yang diperlukan TABEL PENGUMPULAN DATA PRATIKUM DATA AWAL LAMPIRAN
1 2 3
5 6
11 12 13
2
PERATURAN–PERATURAN DAN KEWAJIBAN
Syarat-syarat dan Tata Tertib Penggunaan Laboratorium 1. 2. 3. 4.
Mengajukan surat permohonan ijin penggunaan laboratorium kepada Ketua jurusan dan disetujui oleh Penanggung jawab laboratorium. Sanggup mengisi dan menandatangani Surat Pernyataan yang dikeluarkan oleh Laboratorium. Sanggup mentaati peraturan Universitas serta tata tertib yang dikeluarkan laboratorium. Jam kerja pengguna laboratorium atau pratikum disamakan dengan karyawan. Senin s/d Jumat : 08.00 – 17.00 Istirahat : 12.00 – 13.00
Hak-hak Pengguna Laboratorium 1. 2. 3.
Mendapat bimbingan dan pengarahan. Memperoleh pelayanan peminjaman alat-alat yang digunakan Memperoleh pasilitas sesuai dengan rekomendasi dari ketua jurusan.
Kewajiban Pengguna Laboratorium 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.
Pengguna laboratorium harus taat pada seluruh peraturan Universitas serta tata tertib yang dikeluarkan laboratorium Berada di laboratorium sesuai dengan jadwal yang sudah diatur. Berlaku sopan, jujur dan bertanggung jawab terhadap tugas-tugas yang diberikan oleh pembimbing. Mengenakan pakaian yang telah ditentukan oleh jurusan mesin dengan rapi Mengisi Log book yang telah tersedia. Memberikan kabar bila berhalangan hadir atau hendak meninggalkan tempat (laboratorium). Menggunakan sepatu yang aman selama di dalam laboratorium Mentaati penggunaan alat-alat, dan bahan-bahan yang dipakai. Melaporkan dengan segera kepada petugas / pembimbing yang berwenang apabila terjadi kerusakan atau kesalahan pengoperasian mesin. Diharuskan menjaga ketenangan dan ketenteraman serta keharmonisan di lingkungan laboratorium. Harus mentaati ketentuan P2K3/Keselamatan dan Kesehatan Kerja. Membersihkan tempat peralatan serta mengatur kembali dengan rapi apabila hendak meninggalkan ruang laboratorium. Apabila telah selesai masa penggunaan laboratorium supaya membuat laporan ditujukan kepada Ketua jurusan mesin dan tembusan kepada Penanggung jawab laboratorium.
Larangan-larangan terhadap Pengguna Laboratorium 1. 2. 3. 4. 5.
Merokok dan membuat api di dalam lingkungan laboratorium, kecuali ditempat yang telah ditentukan. Membawa senjata tajam, dan peralatan yang berbahaya. Menerima tamu pribadi atau mengajak teman ke dalam laboratorium, kecuali seizin yang berwenang. Menggunakan bahan/alat serta memasuki ruang lain tanpa izin yang berwenang. Memaksa karyawan untuk melaksanakan sesuatu hal yang bukan merupakan wewenangnya. 3
6.
Menangani secara langsung mesin-mesin, kecuali dibawah pengawasan/bimbingan petugas laboratorium. 7. Memperpanjang jam penggunaan laboratorium seperti yang telah ditentukan kecuali ada persetujuan Ketua jurusan mesin. 8. Berbuat Asusila di dalam lingkungan laboratorium. 9. Mencuri, memiliki barang-barang atau dokumen-dokumen laboratorium. 10. Berkelahi/bertengkar baik antara teman maupun dengan karyawan. 11. Menggunakan fasilitas lain. 12. Khusus wanita/siswi tidak diperkenankan: • Berpakaian longgar, terurai, karena akan mengundang resiko tinggi tentang keselamatan • Memakai rok atau baju mini. • Memakai sepatu bertumit tinggi. • Memakai perhiasan yang menyolok dan berharga. • Memakai tata rias muka yang berlebihan.
Sangsi-sangsi terhadap Tata Tertib: 1. 2. 3.
Peringatan secara lisan. Peringatan secara tertulis/Pengurangan nilai Pratikum bagi praktikan. Dikeluarkan dari laboratorium.
Telah dibaca dan dipahami, sanggup untuk mentaati Peraturan-peraturan dan Kewajiban selama di dalam lingkungan laboratorium
Jakarta, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .)
4
KESELAMATAN KERJA
Pada saat akan mulai praktikum mahasiswa diharapkan mengetahui dan memahami tentang keselamatan kerja. Hal ini agar dalam pelaksanaan kegiatan praktikum tidak terjadi kecelakaan kerja, baik pada mahasiswa ataupun kerusakan pada motor bakar bensin dan instrument pengujian, berikut ini hal-hal yang harus di perhatikan selama kegiatan praktikum . Intruksi keselamatan kerja: 1.
Mengerti dan memahami petunjuk keselamatan kerja
2.
Mengerti dan memahami fungsi setiap tombol dan instrument yang ada pada panel intrumen pengujian,
3.
Tidak menyentuh atau terlalu dekat dengan bagian yang berputar dan bertemperatur tinggi,
4.
Prony brake tertutup dan berisi air pada saat dioperasikan,
5.
Tidak merubah instalasi panel pengujian atau memperbesar sekering utama panel,
6.
Pengatur katup gas selalu pada posisi minimal, pada putaran idle,
7.
Jangan menyalakan api atau merokok di dalam laboratorium terkhusus di dekat tangki bahan bakar.,
8.
Keringkan bekas limpahan bahan bakar, stop mesin tekan tombol panic apabila terjadi kebocoran pada slang bahan bakar,
9.
Selalu sediakan pemadam kebakaran di dekat pengoperasian motor bakar bensin,
10. Jagalah menyentuh terminal saklar atau kontrol (instalasi perkabelan), karena panel dioperasikan dengan tegangan 12VDC dan 220 VAC, 11. Jangan memeriksa air radiator, prony brake dan minyak pelumas saat motor bakar sedang dioperasikan 12. Hendaklah menanyakan hal-hal yang kurang jelas pada teknisi laboratorium, agar keselamatan kerja tetap terjaga
5
PENGUJIAN MOTOR BAKAR 1. Tujuan Mempelajari karateristik dan parameter motor bakar bensin. 2. Prosedur: a. Persiapan sebelum menjalankan 1) Periksa air pada prony brake terisi sampai menenggelamkan silinder brake 2) Periksa air di Radiator, terisi penuh 3) Periksa minyak pelumas pada tongkat ukur 4) Tombol Emergensi dalam keadaan tertutup 5) Posisi bukaan katup gas pada kondisi putaran rendah 6) Pasang Kabel bateri 7) Isi minyak di gelas ukur atau menggunakan tangki 8) Yakinkan tidak ada yang mengganggu bagian yang bergerak atau berputar b. Menjalan Peralatan Pengujian 1) Buka tombol emergensi (putar ke kanan) 2) Putar kunci saklar pada posisi on, lampu hijau menyala 3) Tekan tombol pompa bahan bakar lampu merah menyala, jika diperlukan pengisian gelas ukur atau tangki persediaan 4) Posisi aliran kran tangki ke karburator 5) Tekan tombol stater menyala lampu merah, sampai mesin jalan 6) Tarik cock, jika mesin sulit hidup dan tekan kembali bila sudah jalan 7) Periksa Amper meter, menunjukan nilai positif 8) Biarkan mesin jalan sampai stabil (normal) pada putaran 750 – 1000 rpm c. Pengujian 1) Periksa tegangan bateri menunjukan 12V DC dalam kondisi normal 2) Tekan tombol utama panel, lampu tombol menyala 3) Periksa tegangan AC, normal menunjukan 220V 4) Nyala intrumen yang akan digunakan dengan saklar yang berada di bawah intrumen Pengujian dilakukan pada bukaan katup tetap pada posisi ¼ bagian, putaran dan beban berubah Perubahan beban dilakukan oleh prony brake dari beban kecil kemudian semakin besar 5) Atur putaran mesin dengan memutar handle putar bukaan katup gas 6) Tekan tuas pembebanan secara pelahan sambil melihat putaran dan beban mesin, maksimum penunjukan 600 N 7) Naikkan putaran mesin sesuai dengan instruksi data diperlukan 8) Tahan kondisi (hold) mesin, pindahkan kran bahan bakar pada posisi aliran gelas ukur ke karburator dan timer di aktifkan 9) Pengamatan atau pengukuran data yang diperlukan, perhatikan timer sambil melihat gelas ukur. 6
10) Setelah dilakukan penahan (hold) beban beberapa saat, atur putaran dan tuas beban ke minimum untuk melepas beban dan putaran mesin 750 – 1000 rpm 11) Ulangi dari item 5 sampai 10 sampai data diperoleh tercukupi 12) Matikan semua intrumen yang digunakan 13) Matikan power utama panel d. Menghentikan Peralatan pengujian 1) Turunkan putaran mesin sampai di bawah 750 rpm 2) Matikan saklar kunci utama pada posisi off 3) Tekan tombol emergensi 4) Lepaskan Bateri 5) Kosongkan bahan bakar pada tabung dan tangki 6) Kosongkan air pendingin pada prony brake 3. Petunjuk keamanan a. Tekan tombol emergensi dalam keadaan di luar kendali b. Hindari putaran mesin melampaui putaran maksimum c. Hindari pemberian beban kejut, akan merusak mesin dan prony brake d. Periksa air pendingin prony brake pada saat akan melakukan pengujian e. Hindari pengisian penuh bahan bakar pada tangki dan gelas ukur f. Kosongkan bahan bakar pada tangki dan gelas ukur, bila tidak dioperasikan g. Melepaskan hubungan batteri, bila tidak digunakan h. Tidak diperkenankan merubah instalasi instrument baik kabel maupun selang i. Membuka tutup belakang panel intrumen j. Tidak mengoperasikan mesin sendirian k. Tidak Merokok atau menyalakan api l. Selalu sediakan pemadam api 4. Parameter yang diperlukan a. Momen Puntir (Mt), Gaya pengukuran dapat dilihat pada panel dengan pembacaan (F). Panjang lengan torsi meter (L) = 0,215 m Mt = F x L (Nm) b. Pemakaian bahan bakar (Be), dihitung dari persamaan: (kg/jam Kw) Be = mf / Ne dimana: mf : pemakaian bahan bakar tiap jam (kg/jam) mf = (X / t) x spgrbb x ρair x 3,6 x 10-3 (kg/jam) t : waktu yang dipakai untuk menghabiskan sejumlah X (detik) X: jumlah minyak yang digunakan (mL) spgrbb : spesifik gravitasi bahan bakar, bensin 0,7329 ρair : massa jenis air (kg/m3) Ne: daya efektif mesin (kW) 7
Ne = 1,047 x 10-4 x Mt x n (kW) Mt : momen puntir (Nm) n : putaran mesin (rpm) c. Tekanan efektif rata-rata (Pe) Pe = (0,06 x Ne) / (Vl x a x n)
(MPa)
dimana: Vl : volume langkah total
(mm3)
a : jumlah siklus tiap langkah = ½ untuk empat langkah d. Temperatur 1) Temperatur Mesin (oC) Tmix : temperatur campuran udara gas masuk manifold Tumv : temperatur udara masuk venturi meter Tamm : temperatur air masuk mesin Takm : : temperatur air keluar mesin Tmp : temperatur minyak pelumas 2) Temperatur Kalorimeter (oC) Tgmk : temperatur gas buang masuk kalorimeter Tgkk : temperatur gas buang keluar kalorimeter Tamk : temperatur air masuk kalorimeter Takk : temperatur air keluar kalorimeter Tapb : temperatur air prony brake e. Tekanan Piv : tekanan masuk venturi (kPa) (kPa) Pov: tekanan keluar venturi Pmix: tekanan saluran masuk intake manifold (kPa) (kPa) Pud : tekanan udara
(oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (oC)
f. Effisiensi volumemetri ήv = ma / mai dimana: ma : jumlah udara sesungguhnya dibutuhkan ma = Q x 60 x ρud ρud : massa jenis udara Q : laju aliran udara
(kg/m3) (m3/s)
8
ρ : massa jenis udara (kg/m3) (m) Da : diameter masuk orifice Db : diameter orifice (m) C : koefisien discharge, C = 0,6 ∆p : penurunan tekanan (Pa) ∆p = Piv - Pov Pud : tekanan udara luar (Pa) Piv : tekanan udara venturi (Pa) Tud : temperature udara (oK) mai : jumlah udara ideal yang dibutuhkan mai = Vl x 60 x n x a x ρud
(kg/jam)
ρud : massa jenis udara
(kg/m3)
Vl : volume langkah total
(m3)
g. Effisiensi termis ήth = (3,6 x 106 x Ne) / (mf x LHV) dimana LHV : panas pembakaran rendah dari bahan bakar h. Neraca kalor H1 + H2 = Q1 + H3 + Ne + Q dimana: H1 : entalpi pembakaran bahan bakar H1 = (mf x LHV) / 3600 (Watt) H2 : entalpi udara masuk H2 = (ma x cud x Tud) / 3600 cud: panas jenis udara H3 : entalpi gas buang H3 : (mf x ma) x cp x To / 3600 + cair x Qc x ρair (Takm – Tamm) (Watt) Q1 : panas yang diserap air pendingin Q1 = cair x Qair x ρair (Takk – Tamk) / 60 (Watt) cair : panas jenis air pendingin Qair : laju air dalam calorimeter (m3) ρair : massa jenis air (kg/m3) Q : panas kerugian yang lain bersumber dari dynamo pengisian bateri dan sebagainya
9
Gambar 1. Titik Pengukur
10
LEMBAR PENGAMBILAN DATA PRAKTIKUM PRESTASI MESIN Hari
: …………………………………………….
Tanggal
: …………………………………………….
Modul Praktikum
: Prestasi Mesin
No
Putaran
Prony Brake o
Gaya (N) Tapb C 1
3500
2
3000
3
2500
4
2000
5
1500
6
1000
Bahan Bakar ….. ml (dtk)
Flow meter udara Piv kPa
Pov kPa
Air pendingin mesin o
o
L
Tamm C Takm C Qair /men
Pelumas mesin o
Tmp C
kg
Pmp /cm2
Air pendingin kalorimeter o
Tamk C
o
Takk C
L
Qair /men
Gas kalorimeter o
Tgmk C
o
Tgkk C
Asisten,
Jakarta, ...................................... Ketua Kelompok,
(.............................................)
(.............................................)
Gas buang TgmkoC
11
DATA AWAL Asumsi data karena tidak ada alat ukur Laju aliran air pendingin mesin : Qair = 46 L/men Tekanan minyak pelumas : Pmp = 2,4 – 2,7 kg/cm2 Data-data diperlukan Lingkungan Temperatur sekitar : Tud = Tekanan sekitar : Pud = 1 atm Mesin Mesin : Toyota Kijang 5K 4 silinder segaris 8 katup OVHV Diameter silinder : dsm = 72 mm Langkah torak : Lsm = 79,7 mm Volume langkah : Vsm = 1298 cc (4 silinder) Putaran maksimum : nmax = 3.500rpm Putaran minimum : nmin = 1.000 rpm
Bahan bakar Jenis bahan bakar : Bensin premium Spesifik gravity bahan bakar : spgrbb = 0,7329 R = 287 J/kg oK Flow meter Jenis flow meter : Koefisien discharge edge orifice : K = 0,6 Diameter orifice : Da = 73 mm Db = 26 mm Prony brake Jenis : Disk brake rendam Sistem brake : hidrolik Sensor : load cell full bridge strain gage Pendingin : Air Panjang lengan : L = 215 mm = 0.215 m
12
Konversi Satuan Tekanan
13
Pulse Meter 01
14
Pulse Meter 02
15
Temperatur Control 01
16
Temperatur Control 02
17
Panel Meter
18
Digital Pressure Sensor
19
Led 1, mengindikasikan keluar melampaui batasan atas Led 2, mengindikasikan keluaran berjalan normal Led 3, mengindikasikan keluar melampaui batasan bawah Tombol 4, digunakan untuk membuka dan menutup pengaturan 0 dan 1 Tombol 5 digunakan utnuk mengatur angka digital Stiker 6, menun jukan unit pembacaan 20
Led 1 on pemabacaan automatis, Led 1 off pembacaan manual Led 2, 3, 4, 5, 6, on posisi sensor temperatur yang sedang dibaca Petension (7), pengaturan interval pembacaan sensor (0 – 10 detik) Tombol (8), pemilihan manual ke auto dan auto ke manual tekan beberapa saat (3 detik) Tombol (8) digunakan untuk memilih titik pengukuran sensor Led (9), penunjukan besaran yang terukur
Tekan tombol 2 dan 3 secara bersamaan untuk me-reset 000 penunjukan Tombol 1 tidak untuk digunakan
Catatan: MT4W MP5W
50mV 3000 10 - 5 1.0 – 5 F1 0.6000 10 – 02
0.05
21
