Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

101 teknik mesin industri jilid 1

1,362 views

Published on

  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

101 teknik mesin industri jilid 1

  1. 1. Sunyoto, dkk.TEKNIK MESININDUSTRIJILID 1SMKDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah KejuruanDirektorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan MenengahDepartemen Pendidikan Nasional
  2. 2. Hak Cipta pada Departemen Pendidikan NasionalDilindungi Undang-undangTEKNIK MESININDUSTRIJILID 1Untuk SMKPenulis : SunyotoKarnowoS. M. Bondan Respati: TIM: 17,6 x 25 cmPerancang KulitUkuran BukuSUNtSUNYOTOTeknik Mesin Industri Jilid 1 untuk SMK /oleh Sunyoto,Karnowo, S. M. Bondan Respati ---- Jakarta : Direktorat PembinaanSekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal ManajemenPendidikan Dasar dan Menengah, Departemen PendidikanNasional, 2008.xii, 204 hlmDaftar Pustaka : Lampiran. ADaftar Gambar : Lampiran. BISBN: 978-979-060-085-0ISBN: 978-979-060-086-7Diterbitkan olehDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah KejuruanDirektorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan MenengahDepartemen Pendidikan NasionalTahun 2008
  3. 3. KATA SAMBUTANPuji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dankarunia Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Direktorat Pembinaan SekolahMenengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasardan Menengah Departemen Pendidikan Nasional, telah melaksanakankegiatan penulisan buku kejuruan sebagai bentuk dari kegiatanpembelian hak cipta buku teks pelajaran kejuruan bagi siswa SMK.Karena buku-buku pelajaran kejuruan sangat sulit di dapatkan di pasaran.Buku teks pelajaran ini telah melalui proses penilaian oleh Badan StandarNasional Pendidikan sebagai buku teks pelajaran untuk SMK dan telahdinyatakan memenuhi syarat kelayakan untuk digunakan dalam prosespembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 45Tahun 2008 tanggal 15 Agustus 2008.Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepadaseluruh penulis yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanyakepada Departemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luasoleh para pendidik dan peserta didik SMK.Buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepadaDepartemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (download),digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat.Namun untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannyaharus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Denganditayangkan soft copy ini diharapkan akan lebih memudahkan bagimasyarakat khsusnya para pendidik dan peserta didik SMK di seluruhIndonesia maupun sekolah Indonesia yang berada d luar negeri untukimengakses dan memanfaatkannya sebagai sumber belajar.Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepadapara peserta didik kami ucapkan selamat belajar dan semoga dapatmemanfaatkan buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku inimasih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritiksangat kami harapkan.Jakarta, 17 Agustus 2008Direktur Pembinaan SMK
  4. 4. PENGANTAR PENULISPuji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esakarena atas bimbingan dan petunjukNya, penulis dapat menyelesaikanbuku ini.Buku yang diberi judul ”Teknik Mesin Industri” ini disusun denganmemperhatikan rambu-rambu yang ada, antara lain PeraturanPemerintah Republik Indonesia Nomor 19 Tahun 2005 tentang StandarNasional Pendidikan, Standar Isi, Standar Kompetensi Lulusan, danKurikulum Tingkat Satuan Pendidikan (KTSP) Sekolah MenengahKejuruan (SMK), khususnya bidang keahlian Teknik Mesin.Buku ini banyak membahas tentang mesin-mesin konversi energi,dimana sesuai dengan silabus dalam KTSP bidang Teknik Mesin materitersebut terdapat dalam mata pelajaran produktif kategori dasarkompetensi kejuruan. Sesuai spektrum Pendidikan Kejuruan KurikulumEdisi 2004, bidang keahlian Teknik Mesin terdiri dari 9 (sembilan)program keahlian dimana materi dasar kompetensi kejuruan diberikankepada sembilan program keahlian tersebut.Diharapkan buku ini dapat dijadikan pedoman atau rujukan bagisiswa dan guru SMK bidang keahlian Teknik Mesin khususnya, danbidang keahlian lain pada umumnya.Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepadaDirektur Pembinaan SMK, Direktorat Jenderal Manajemen PendidikanDasar dan Menengah, Depdiknas yang telah memberi kepercayaankepada penulis untuk menyelesaikan buku ini. Ucapan terimakasihpenulis sampaikan juga kepada seluruh pihak yang terlibat dalampenulisan buku ini, baik dari kalangan akademisi maupun praktisi.Akhir kata, mudah-mudahan buku ini bermanfaat bagi seluruhpembaca dan masyarakat luas pada umumnya. Kritik dan saran demiperbaikan buku ini akan penulis terima dengan senang hati. Wassalam.Tim Penulisi
  5. 5. ABSTRAKBuku Teknik Mesin Industri ini dibuat dengan harapanmemberikan manfaat bagi para siswa Sekolah Menengah Kejuruan(SMK) khususnya bidang keahlian Teknik Mesin, sehingga merekamempunyai pengetahuan dasar tentang prinsip konversi energi danmesin-mesinnya. Buku ini memaparkan teori dasar konversi energi danditambah dengan penjelasan kontruksi-kontruksi mesin pada setiap bab.Pada bab-bab awal dipaparkan tentang dasar-dasar kejuruan serta ilmu-ilmu dasar meliputi mekanika fluida, termodinamika, perpindahan panas.Penjelasan pada setiap bab dilengkapi dengan gambar-gambar dandiagram untuk mempermudah pemahaman siswa.Uraian per bagian mengacu pada standar kompetensi dalamKurikulum Tingkat Satuan Pendidikan (KTSP) Sekolah MenengahKejuruan (SMK) khususnya bidang keahlian Teknik Mesin. Penjelasanditekankan pada konsep dasar, mulai dari sejarah perkembngan sampaiteknologi terbaru yang ada. Pembuktian secara kuantitatif terhadapkonsep-konsep konversi energi dibatasi. Siswa dalam membaca buku inidiarahkan hanya untuk melogika teori dasar dengan tujuanmempermudah pemahaman.Konsep konversi energi diuraikan dengan membahasterlebih dahulu teori yang mendasari. Untuk pompa, kompresor dan turbinair teori dasar yang diuraikan adalah sama, yaitu penerapan mekanikafluida. Pada mesin-mesin kalor, motor bakar, turbin gas, dan turbin uap,teori yang mendasari adalah termodinamika, mekanika fluida, danperpindahan panas.Untuk melengkapi paparan konsep-konsep dasar padasetiap bab diberikan contoh-contoh aplikasinya. Fokus pembahasan didalam buku ini adalah mesin-mesin yang mengkonversi sumber-sumberenergi yang tersedia di alam untuk menghasilkan energi yang dapatdimanfaatkan. Mesin-mesin pompa dan kompresor, dibahas detail dalambuku ini karena mesin-mesin tersebut dianggap sebagai alat bantu untukpengoperasian mesin-mesin konversi. Selanjutnya dibahas tentangmesin–mesin panas, seperti motor bakar, turbin gas, dan turbin uap.Pada bagian akhir buku dibahas tentang turbin air, refrigerasi danpengkondisian udara.ii
  6. 6. DAFTAR ISIBAB 1 DASAR KEJURUAN ................................................................ 1A. Dasar ilmu statiska ........................................................................... 1A.1. Tegangan tarik dan tekan. ................................................. 1A.2. Rasio poison ...................................................................... 2A.3. Tegangan Geser................................................................ 2A.4. Tegangan Bending ............................................................ 2A.5. Tegangan Maksimum ....................................................... 3A.7. Torsi................................................................................... 3B. Mengenal Elemen Mesin.................................................................. 4B.1. Rem ................................................................................... 5B.2. Roda gigi............................................................................ 5B.3. Bantalan............................................................................. 7B.4. Pegas................................................................................. 8B.5. Poros ................................................................................. 10B.6.Transmisi ........................................................................... 11C. Mengenal material dan kemampuan proses .................................... 14C.1. Besi cor.............................................................................. 14C.2. Baja karbon ....................................................................... 16C.3. Material non logam ............................................................ 17BAB 2 MEMAHAMI PROSES–PROSES DASAR KEJURUAN .......... 19A. Mengenal Proses Pengecoran Logam ............................................. 19B. Mengenal Proses Pembentukan Logam .......................................... 21B.1. Pembentukan plat ............................................................. 21B.2. Kerja bangku...................................................................... 21C. Proses Mesin Perkakas ................................................................... 24C.1. Mesin bubut ....................................................................... 24C.2. Mesin fris ........................................................................... 26iii
  7. 7. D. MENGENAL PROSES MESIN KONVERSI ENERGI ..................... 27D.1. Termodinamika .................................................................. 27D.2. Bentuk-bentuk energiD.3. Sifat energi ........................................................................ 33D.4. Hukum termodinamika ....................................................... 38D.5. Gas Ideal............................................................................ 43E. Dasar Fluida...................................................................................... 46E.1. Massa jenis ....................................................................... 46E.2. Tekanan ............................................................................. 46E.3. Kemampumampatan..........................................................48E.4. Viskositas .......................................................................... 49E.5. Aliran fluida dalam pipa dan saluran .................................. 50E.6. Kondisi aliran fluida cair ..................................................... 54F. Perpindahan Panas........................................................................... 55F.1. Konduksi ............................................................................. 55F.2. Konveksi ............................................................................. 55F.3. Radiasi................................................................................ 56G. Bahan Bakar..................................................................................... 57G.1. Penggolongan bahan baker............................................... 58G.2. Bahan-bakar cair................................................................ 59G.3. Bahan bakar padat............................................................. 64BAB 3 MEREALISASIKAN KERJA AMAN BAGI MANUSIA, ALATDAN LINGKUNGAN..................................................................66A. Keselamatan dan Kesehatan Kerja ................................................. 66A.1. Pendahuluan ...................................................................... 66A.2. Peraturan Perundangan K3................................................ 66A.3. Prosedur Penerapan K3..................................................... 68A 4. Penerapan K3 Bidang Pesawat Uap dan Bejana Tekan.... 70A.5. Kebakaran dan Penanganannya........................................72A.6. Kesehatan Kerja dan Lingkungan ...................................... 74iv
  8. 8. BAB 4 MENGGAMBAR TEKNIK......................................................... 77A. Alat Gambar ..................................................................................... 77A.1. Kertas gambar ................................................................... 77B. Kop Gambar ..................................................................................... 82C. Gambar Proyeksi ............................................................................. 83D. Skala ................................................................................................ 89E. Ukuran dan Toleransi....................................................................... 90F. Penyederhanaan gambar ................................................................. 92G. Lambang Pengerjaan....................................................................... 93BAB 5 DASAR POMPA ....................................................................... 97A. Prinsip Kerja Pompa......................................................................... 98B. Klasifikasi Pompa ............................................................................. 99C. Komponen-Komponen Pompa........................................................ 104D. Konstruksi Pompa Khusus ............................................................... 106D.1. Pompa sembur ( jet pump) ............................................... 106D.2. Pompa viscous ................................................................. 107D.3. Pompa dengan volute gand a............................................ 108D.4. Pompa CHOPPER ........................................................... 110D.5. Pompa dengan Reccesed Impeller .................................. 110D.6. Pompa lumpur (slurry) ...................................................... 111D.7. Pompa LFH (Low Flow High Head ) ................................. 112BAB 6 PERFORMANSI POMPA SENTRIFUGAL............................... 113A. Kecepatan Spesifik........................................................................... 113B. Kurva Karakteristik ........................................................................... 115C. Head (Tinggi Tekan) ........................................................................ 117C.1. Head statis total................................................................. 117C.2. Head Kerugian (Loss)........................................................ 120C.3. Head Hisap Positip Neto NPSH ........................................ 125C.4. Hal yang mempengaruhi NPSH yang tersedia.................. 128C.5. Putaran dan jenis pompa................................................... 129D. Kerja, Daya dan Efisiensi Pompa..................................................... 129v
  9. 9. D.1. Definisi ............................................................................... 130E. Pemilihan Pompa.............................................................................. 132E.1. Kapasitas............................................................................133E.2. Grafik kerja berguna........................................................... 133E.3. Hal yang mempengaruhi efisiensi pompa .......................... 133F. Kavitasi.............................................................................................. 134F.1. Tekanan uap zat cair .......................................................... 134F.2. Proses kavitasi ................................................................... 134F.3. Pencegahan kavitasi .......................................................... 135G. Pemilihan Penggerak Mula............................................................... 137G.1. Roda gigi transmisi ............................................................ 140G.2. Pompa dengan penggerak turbin angin............................. 141H. Kurva Head Kapasitas Pompa dan Sistem....................................... 142I. Operasi Pompa pada Kapasitas tidak Normal ................................... 144I.1. Operasi dengan kapasitas tidak penuh ............................... 145I.2. Operasi dengan kapasitas melebihi normal......................... 146J. Kontrol Kapasitas Aliran .................................................................... 146J.1. Pengaturan katup................................................................ 147J.2. Pengaturan putaran ............................................................ 148J.3. Pengaturan sudut sudu impeler .......................................... 148J.4. Pengaturan jumlah pompa.................................................. 150BAB 7 GANGGUAN OPERASI POMPA.............................................. 154A. Benturan Air (Water Hammer) .......................................................... 154A.1. Kerusakan akibat benturan air ........................................... 155A.2. Pencegahan benturan air ................................................... 155B. Gejala Surjing ................................................................................... 156C. Tekanan Berubah-ubah.................................................................... 157vi
  10. 10. BAB 8 POMPA PERPINDAHAN POSITIF ........................................ 159A. Klasifikasi Pompa Perpindahan Positif ............................................. 159B. Penggunaan..................................................................................... 162C. Pompa Gerak Bolak balik................................................................. 162C.1.Cara kerja pemompaan...................................................... 162C.2. Pemakaian......................................................................... 163C.3. Kerkurangan pompa bolak-balik........................................ 164C.4. Komponen pompa gerak bolak-balik ................................. 164C.5. Pompa daya ...................................................................... 165C.6. Pompa aksi langsung ........................................................ 168D. Pompa Rotari ................................................................................... 170D.1. Pompa roda gigi ................................................................ 170D.2. Lobe, Skrup, vanes, flexibel tube , radial axial,plunger dan circumferential pump..................................... 171BAB 9 DASAR KOMPRESOR............................................................. 180A. Prinsip Kerja Kompresor ................................................................. 180B. Klasifikasi Kompresor....................................................................... 183C. Penggunaan Udara Mampat ............................................................ 188D. Dasar Termodinamika Kompresi...................................................... 189D.1. Proses Kompresi ............................................................... 189D.2. Temperatur Kompresi, Perbandingan Tekanan dan Kerja 192E. Efisiensi Kompresor ......................................................................... 194E.1. Efisiensi laju kerja adiabatik kompresor............................. 194E.2. Efisiensi volumetrik ............................................................ 198F. Jenis Penggerak dan Spesifikasi Kompresor ................................... 199G. Konstruksi Kompresor Perpindahan positif ...................................... 202G.1. Konstruksi kompresor torak............................................... 202G.2. Konstruksi kompresor sekrupKompresorsekrup injeksi minyak ......................................................... 211vii
  11. 11. G.3. Konstruksi kompresor sudu luncur.....................................215G.4. Konstruksi kompresor jenis roots ...................................... 218H. Konstruksi Kompresor Rotari Aksial dan Radial ............................... 219I. Gangguan Kerja Kompresor dan Cara Mengatasinya ...................... 222I.1. Pembebanan lebih dan pemanasan lebihpada motor pengerak........................................................222I.2. Pemanasan lebih pada udara hisap ................................... 222I.3. Katup pengaman yang sering terbuka ................................ 223I.4. Bunyi dan getaran ............................................................... 223I.5. Korosi .................................................................................. 224BAB 10 DASAR MOTOR BAKAR ……………………………………….227A. Sejarah Motor Bakar ......................................................................... 230B. Siklus 4 Langkah dan 2 Langkah...................................................... 237B.1. Siklus 4 langkah ................................................................. 237B.2. Siklus 2 langkah ................................................................. 238C. Daftar Istilah-Istilah Pada Motor Bakar ............................................. 240BAB 11 SIKLUS MOTOR BAKAR ....................................................... 245A. Siklus Termodinamika Motor Bakar .................................................. 245A.1. Siklus udara ideal ............................................................... 245A.2. Siklus aktual ....................................................................... 250B. Menghitung Efiseinsi Siklus Udara Ideal...........................................251B.1. Efesiensi dari siklus Otto .................................................... 252B.2. Efisiensi siklus tekanan konstan.........................................254BAB 12 PRESTASI MESIN .................................................................. 256A. Propertis Geometri Silinder............................................................... 258A.1. Volume langkah dan volume ruang baker.......................... 261A.2. Perbandingan kompresi ( compression ratio).....................261A.3. Kecepatan piston rata-rata.............................................................262B. Torsi dan Daya Mesin ....................................................................... 262C. Perhitungan Daya Mesin .................................................................. 264C.1. Daya indikator .................................................................... 265C.2. Daya poros atau daya efektif ............................................. 279viii
  12. 12. C.3. Kerugian daya gesek ........................................................ 279D. Efisiensi Mesin ................................................................................. 279D.1. Efisiensi termal .................................................................. 280D.2. Efisiensi termal indikator.................................................... 280D.3. Efisiensi termal efektif........................................................ 281D.4. Efisiensi mekanik ............................................................... 281D.5. Efisiensi volumetric............................................................ 282E. Laju pemakaian bahan bakar spesifik ............................................. 283F. Perhitungan performasi motor bakar torak ....................................... 283BAB 13 KOMPONEN MESIN .............................................................. 289A. Mesin Motor Bakar ........................................................................... 289B. Bagian Mesin.................................................................................... 289B.1. Blok silinder ....................................................................... 290B.1.1. Silinder............................................................................ 292B.2. Kepala silinder ................................................................... 295B.2.1. Bentuk ruang bakar ........................................................ 295B.3. Piston atau torak ................................................................ 296B.4. Batang torak ..................................................................... 300B.5. Poros engkol...................................................................... 301B.6. Roda gaya ........................................................................ 302B.7. Bantalan............................................................................. 302B.8. Mekanik Katup ................................................................... 303BAB 14 KELENGKAPAN MESIN........................................................ 304A Sistim Pelumasan ............................................................................ 304A.1.Minyak pelumas .................................................................. 305A.2.Model pelumasan ............................................................... 308A.3.Bagian-bagian utama padasistim pelumasan tekan...................................................... 311A.4. Sistim ventilasi karter......................................................... 313A.5. Saringan minyak pelumas ................................................. 313A.6.Tangkai pengukur minyak................................................... 314B. Sistim Pendinginan .......................................................................... 315ix
  13. 13. B.1. Pendinginan air .................................................................. 315B.2. Pendingin udara ................................................................. 320BAB 15 TURBINA. Pendahuluan …………………………………………………………….322B. Asas Impuls dan Reaksi ................................................................... 324C. Segitiga Kecepatan...........................................................................327D. Turbin Impuls .................................................................................... 330D.1. Turbin impuls satu tahap ( Turbin De Laval) ...................... 332D.2. Turbin impuls gabungan.....................................................332E. Turbin Reaksi .................................................................................... 336BAB 16 TURBIN GAS .......................................................................... 340A. Sejarah Perkembangan .................................................................... 342B. Dasar Kerja Turbin Gas .................................................................... 344B.1. Bahan bakar turbin gas ...................................................... 346B.2. Proses pembakaran ........................................................... 347BAB 17 SIKLUS TERMODINAMIKA ................................................... 351A. Klasifikasi Turbin Gas ....................................................................... 352A.1 Turbin gas sistem terbuka( langsung dan tidak langsung) .......................................... 352A.2. Turbin gas sistem tertutup( langsung dan tidak langsung) .......................................... 355A.3. Turbin gas dua poros terpisah............................................ 357A.4. Turbin gas dua poros terpusat ........................................... 358B. Efisiensi Turbin Gas.......................................................................... 359C. Modifikasi Turbin Gas ....................................................................... 364C.1. Turbin gas dengan regenerator..........................................364C.2. Turbin gas dengan pendingin sela (intercooler)................. 366C.3. Intercooler, Reheater, dan Regenerato..............................368BAB 18 KONTRUKSI TURBIN GAS .................................................... 370A. Rotor ................................................................................................. 374x
  14. 14. B. Ruang Bakar .................................................................................... 375C. Kompresor........................................................................................ 377D. Turbin ............................................................................................... 380E. Aplikasi Turbin Gas ......................................................................... 381BAB 19 MESIN TENAGA UAP............................................................ 383A. Siklus Termodinamika Mesin Uap.................................................... 384B. Siklus Aktual dari Siklus Rankine ..................................................... 385C. Peralatan Sistem Tenaga Uap ......................................................... 386C.1. Boiler 386C.2. Turbin Uap ......................................................................... 391C.3. Kondensor ........................................................................ 394D. Ekonomiser ...................................................................................... 395E. Superheater...................................................................................... 396F. Burner............................................................................................... 397F.1.Burner untuk bahan bakar cair .............................................. 398F.2. Burner dengan bahan-bakar gas............................................ 399F.3. Burner untuk bakar padat. ...................................................... 401BAB 20 PRINSIP DASAR ALIRAN ..................................................... 405A. Sejarah Turbin Air ............................................................................ 408B. Instalasi Pembangkit Tenaga Air...................................................... 411C. Energi Potensial Aliran Air ............................................................... 414C.1. Head air.................................................................................. 415D. Prinsip Peralian Energi Aliran .......................................................... 416E. Daya Turbin...................................................................................... 417F. Kecepatan Putar Turbin dan Kecepatan Spesifik............................. 419G. Perhitungan Performasi Turbin ........................................................ 420xi
  15. 15. BAB 21 KLASIFIKASI TURBIN AIR .................................................... 423A. Turbin Impuls atau Turbin Tekanan Sama........................................ 424A.1. Turbin pelton ...................................................................... 424A.2. Turbin aliran ossberger ...................................................... 428B. Turbin Reaksi atau Turbin Tekan Lebih............................................ 429B.1. Turbin Francis413 .............................................................. 429B.2. Turbin Kaplan ..................................................................... 430C. Perbandingan Karakteristik Turbin ................................................... 432BAB 22 DASAR REFRIGERASI DANPENGKONDISIAN UDARA ..................................................... 434A. Klasifikasi Mesin Refrigerasi ............................................................. 434B. Penggunaan......................................................................................435B.1. Pengkondisian udara untuk industri ................................... 435B.2. Pengkondisian udara untuk Laboratorium..........................436B.3. Pengkondisian udara Ruang Komputer ............................. 436B.4. Instalasi penkondisian udara padaInstalasi power plant ........................................................... 436B.5. Pengkondisian udara pada rumah tangga ......................... 436B.6. Pengkondisian udara untuk Automobil............................... 437B.7. Penyimpanan dan pendistribusian ..................................... 437C. Sistem Pengkondisian Udara ........................................................... 438D. Peralatan Pengkondisian udara........................................................ 439E. Beban Pemanasan dan Pendinginan .............................................. 440F. Kualitas udara ................................................................................... 444BAB 23 SIKLUS KOMPRESI UAP....................................................... 446A. Prinsip Kerja...................................................................................... 446B. Daur Refrigerasi Kompresi Uap ........................................................ 448C. Peralatan Utama Sistem Refrigerasi Kompresi Uap......................... 452D. Refrigeran ......................................................................................... 454E. Perhitungan Koefisien Unjuk Kerja .................................................. 455F. Heat pump atau Pompa Kalor.......................................................... 458G. Refrigerasi Absorbsi ......................................................................... 459xii
  16. 16. BAB 1 DASAR KEJURUANA. Dasar ilmu statiskaDesain mesin tidak lepas dari ilmu statika. Ilmu statika mempelajaritentang kekuatan material berdasarkan kombinasi tegangan danregangan baik dua dimensi maupun tiga dimensi. Dalam material tidaklepas dari tegangan dan regangan, karena dari dua hal tersebut dapatdicari kekuatan dari bahan, seperti kekuatan tarik, bending dan puntir.Dalam bahasan ini akan diulas beberapa dasar dari statika.A.1. Tegangan tarik dan tekan.Dalam membahas kekuatan tarik tidak lepas dari tegangan danregangan. Kedua sifat ini diukur saat melakukan uji tarik atau tekan(Gambar 1.1). Dalam tarik, regangan adalah pertambahan panjang darimaterial, sedangkan dalam tekan adalah pemendekkan dari bahan yangditekan.Tegangan σ =Regangan e =DayaP=Luas PenampangAperpanjang anx=panjang mulaLHasil dari tegangan dan regangan jika dibagikan akan menghasilkansebuah Modulus Young (E). Mudulus Young ini hanya berlaku padadaerah elastis dari sifat bahan.Tegangan σPL= = Modulus Young E atau E =ReganganeAxGambar 1.1 Profil tegangan dan regangan
  17. 17. A.2.Rasio poisonv=kekuatan beban langsungδB / B eB==kekuatan beban pada sudut yang benar δL / L e LSatu hal yang perlu diketahui yaitu akibat dari gaya tarik yang terjadiadalah pengurangan diameter seperti terlihat dalam Gambar 2.1 dibawah ini:Gambar 1.2 Profil tegangan dan reganganA.3.Tegangan GeserDalam bidang permesinan tidak lepas dari pergeseran. Pergeseranterjadi akibat adanya gaya yang menggeser benda sehingga terjaditegangan dan regangan geser. Tegangan dan regangan geser dapatdihitung dengan menggunakan persamaan di bawah ini:PAτRegangan geser φ =dengan G = Modulus geserGxφ=LPLG=AxTegangan geser τ =Catatan A adalah paralel dua bebanA.4. Tegangan BendingSuatu kontruksi dari bahan tidak lepas dari beban atau gaya yangmenekan tidak pada titik pusat sehingga terjadi bending. Akibat dari gayaini terjadi tegagan bending yang dapat dihitung seperti di bawah ini:Tegangan Bending σ =denganM = momen bendingMyI2
  18. 18. Iy= momen kedua dari area= jarak titik pusat dengan titik bebanA.5. Tegangan Maksimumσm = My mIdengan y m = harga maksimum y untuk tarik dan tegangantekanA.6.Radius kurvaR= EIMBending modulusZ = I / y m dan σ m = M / ZGarisTengahGambar 1.3 Radius kurvaA.7.TorsiBatang yang digunakan sebagai penghubung yang berputar akanterjadi momen puntir yang juga disebut Torsi. Untuk batang ini ada yangmenggunakan batang pejal dan batang berlubang, keduanya mempunyaikelebihan dan kelemahan masing-masing.A.7.1 Batang pejalPada batang pejal perhitungan kapasitas daya yang diterima dapatdihitung sebagai berikut:Maksimum tegangan geserτm = 16TπD 3Dengan D = diameter, T = torsiKapasitas torsiπD 3τ mT=16Kapasitas daya3
  19. 19. π 2 ND3P=τm8dengan N = jumlah putaran per detikSudut putaranθ= 32TLradπGD 4Dengan G = shear modulus, L = panjangGambar 1.4 Torsi pada batang pejalA.7.2 Batang berlubangBatang pejal mempunyai kelemahan beban lenturnya yang lebih kecil.Untuk mengatasinya dapat dipakai batang berlubang. Batang berlubangini dapat memakai bahan yang lebih sedikit, tetapi kelemahan dari batangini adalah lebih kaku dari batang pejal, sehingga lebih mudah patah.Untuk itu perlu diperhitungkan dengan baik sebelum memakainya.Perhitungan untuk mengetahui beban maksimum dapat dipakaipersamaan di bawah ini:16TDπ (D 4 − d 4 )τm =;T =τm44π (D − d )16DDengan, D = diameter luar, d = diameter dalamπ 2 N ( D 4 − d 4 )τ m32TLP=;θ =8DπG ( D 4 − d 4 )Gambar 1.5 Torsi pada batang berlubangB. Mengenal Elemen MesinDalam industri mesin yang sering dilihat pada otomotif adalah rem,kopling, bantalan, roda gigi dan belt.4
  20. 20. B.1.RemRem adalah piranti pada alat yang bergerak untuk menghentikan laju.Saat ini yan Gambar 1.68 Lambang proses pengelasan g seringdigunakan pada dunia otomotif adalah rem tromol dan rem cakram.Gambar 1.6 Rem CakramRem tromol ini sering digunakan pada rem belakang sepeda motor ataumobil yang beredar di Indonesia.Gambar 1.7 Rem TromolRem cakram ini sering digunakan pada rem depan sepeda motor ataumobil.B.2. Roda gigiRoda gigi adalah elemen mesin berbentuk gigi yang berfungsisebagai tramsmisi gerak putar dan daya dari komponen mesin satu kelainnya. Efisiensinya mendekati 98% sehingga roda gigi banyak dipakaiuntuk membuat transmisi motor penggerak ke poros yang digerakan.Gambar 1.8 Roda gigi metrik5
  21. 21. B.2.1 Klasifikasi roda gigia. Roda gigi spurGambar 1.9 Roda gigi spursb. Roda gigi helikGambar 1.10 Roda gigi helikc. Roda gigi dobel helikGambar 1.11 Roda gigi dobel helik6
  22. 22. d. Roda gigi BevelGambar 1. 12 Roda gigi Bevele. Roda gigi cacingGambar 1.13 Roda gigi cacingB.3 BantalanBantalan adalah piranti untuk memegang antara benda yang berputardengan benda yang tidak bergerak (rangka) agar gesekan yang terjadilebih halus tanpa mengeluarkan suara. Klasifikasi bantalan ditunjukkanoleh gambar 1.14 di bawah ini.7
  23. 23. Bantalan BolaBantalan RollBantalan jarumBantalan Roll taperGambar 1.14 Klasifikasi BantalanB.4. PegasPegas adalah elemen mesin yang berfungsi untuk mengontrolgerakan dengan cara menahan, meredam getaran, menghaluskantumbukan dan model pengontrolan gerakan lainnya. Secara sederhanadapat dikatakan bahwa pegas adalah media penyimpan energi untuk8
  24. 24. pengontrolan gerakan. Klasifikasi pegas adalah seperti dapat dilihat padagambar 1.15 di bawah ini:Pegas helik tekanhelik torsiPegas helik conicalPegas daunGambar 1.15 Klasifikasi Pegas9
  25. 25. B.5. PorosElemen mesin yang penting terutama untuk pembahasan mesin-mesin konversi yaitu poros. Semua mesin mempunyai poros yangberputar. Poros berfungsi sebagai batang penguhubung antar komponenmesin sekaligus memberikan energi yang dimiliki. Gambar 1.16 dan 1.17adalah macam-macam poros yang biasa dipakai pada komponen-komponen mesin.pinPoros dengan pin pengunci untuk mematikan gerakan relatif komponenlain dengan poros.Poros dengan splin untuk mematikan gerakan relatif komponen laindengan porosGambar 1.16 Macam-macam Poros10
  26. 26. Poros pada transmisi roda gigiKopling poros untuk menghubungkan poros satu dengan lainnya denganhubungan kakuGambar 1.17 Poros dengan penggunaannyaB.6 TransmisiTransmisi merupakan komponen mesin yang penting untukmenghubungkan antara mesin penggerak dengan yang digerakan.Sebagai contoh pada kendaraan bermotor, antara mesin dengan porospenerus dipasang transmisi. Fungsi pemasangan transmis i tersebutadalah untuk meneruskan putaran dan daya mesin. Disamping fungsitersebut, transmisi sebagai pengontrol putaran sehingga kendaranbermotor dapat dijalankan dengan mudah pada variasi kecepatan.Contoh lain pada instalasi pompa dengan penggerak motor bakar (dieselatau bensin) atau yang digerakan dengan motor listrik, pemasangantransmisi sangat penting disamping sebagai penerus daya, denganpemasangan transmisi, putaran pompa dapat divariasi untuk pengaturankapasitas aliran. Pada gambar 1.19 adalah instalasi kompresor denganpenggerak motor listrik dengan atau tanpa pemasangan transmisi.Dengan pemasangan transmisi sebagai pengatur putaran, nilai ekonomiskonstruksinya jika dibandingkan dengan pengatur putaran menggunakanpengubah frekuensi adalah lebih besar . Dengan kata lain untuk tujuanyang sama harga kontruksi transmisi lebih murah.Dari contoh-contoh tersebut secara umum transmisi berfungsimengubah jumlah putaran dan momen putaran mesin daya dan mengatur11
  27. 27. keduanya untuk kebutuhan kerja mesin. Pada gambar 1.18 adalahkontruksi dasar sebuah transmisi dengan komponen-komponen gayanya.Gambar 1.18 Kontruksi dasar dari pemasangan transmisiPerhitungan dasar transmisi adalah sebagai berikutDaya ∑ P = Pa + Pb + Pv = Ta ωa + Tbω b = 0PbPaDaya Kerugian panas Pv = Pa (1 − η g )Efisiensi transmisi η G =pengubah frekuensimotor listrik kompresormotor listriktransmisikompresorGambar 1.19 Instalasi kompresor dengan dan tanpa transmisiKomponen yang dipakai untuk membuat sebuah kontruksi transmisiyaitu1. Roda gigi, transmisi dengan roda gigi paling banyak digunakan, hal inikarena transmisi ini mudah pemasangannya, efisiensinya tinggi,mudahpengoperasiaannya,ukurannyarelativekecil,dan12
  28. 28. pemeliharaan mudah. Akan tetapi transmisi jenis ini transmisi gayanyakaku, sangat bising karena gesekan antara logam, dan sering tidakselaras putarannya. Beberapa model transmisi roda gigi dapat dilihatpada gambar 1.20Gambar 1.20 Model transmisi roda gigi2. Transmisi dengan rantai Gambar 1.21a . Transmisi jenis ini sangatcocok dipakai untuk menghubungkan dua poros mesin yang sejajar,mudah dipasang dan dibongkar. Tetapi dibandingkan dengan transmisiroda gigi, transmisi rantai memiliki elemen kontruksinya banyak.a.transmisi b. sabukrata gigiGambar1.21 Tramisi rantai3. Transmisi sabukTransmisi ini banyak dipakai untuk poros sejajar atau menyilang,keunggulan transmisi ini adalah kemampuan terhadap beban kejut dantidak brisik, tidak memerlukan pelumasan, kontruksi sederhana danmurah. Transmisi sabuk dibedakan menjadi tiga yaitu transmisi sabukrata, sabuk V dan sabuk gigi gambar 1.2213
  29. 29. sabuk rata sabuk bentuk sabuk gigiGambar 1.22 Macam-macam sabukC. Mengenal material dan kemampuan prosesSecara garis besar material atau bahan dibedakan menjadi dua,yaitu bahan logam (metal) dan non logam. Bahan logam dibedakan lagimejadi logam besi (ferro) dan bukan besi (non ferro). Termasuk logamferro adalah besi cor, baja karbon, baja paduan, dan baja stainless.C.1 Besi corBesi cor merupakan paduan dari besi dan karbon sehingga suhucair pada kisaran 1200O C. Hal ini lebih menguntungkan karena mudahdicairkan dan bahan bakar yang digunakan menjadi lebih irit, bentuk darifurnace lebih sederhana lihat gambar 1.22 berikutGambar 1.23 Furnace dengan pemanas listrikLogam cair mudah dicor karena dapat mengisi cetakan yang rumitdengan mudah. Karena itu besi cor merupakan bahan yang murah danserba guna ditinjau dari segi desain produk.14
  30. 30. Gambar 1.24 Blok mesin dari besi cora. Besi abu-abuDinamakan besi abu-abu karena warnanya yang abu-abu. Besi inimempunyai kandungan 1,5-4,3% karbon dan 0,3-5% silikon ditambahmanganese, belerang (sulphur) dan phosphorus. Bahan ini getas dengankekuatan tarik rendah tetapi mudah untuk dicor. Hal ini disebabkantingginya kadar carbon pada besi cor kelabu, tetapi kadar karbon tinggimembentuk serpihan yang dapat menahan redaman getaran denganbaik. Istilah tekniknya kapasitas peredam tinggi. (Lihat gambar 1.25)Gambar 1.25 Amplitudo getaran besi cor dan bajaDari gambar 1.25 dapat dilihat redaman besi cor kelabu lebih baikdari pada baja, Gambar 1.68 Lambang proses pengelasan sehinggabahan ini sering dipakai untuk meredam getaran mesin sebagai landasanmesin dan alat berat.b. Besi PaduanBesi paduan adalah besi yang dicampur dengan paduan nikel,kromium, molydenum, vanadium, coopper dan zirconium. Paduan inigunanya untuk mendapatkan besi yang kuat, keras, tahan aus, tahanpanas, tahan karat, mampu mesin dan mampu disambung dengan bahanlain.15
  31. 31. C2. Baja karbonBaja karbon sering digunakan dalm konstruksi baik untukbangunan ataupun alat-alat permesinan. Baja ini paduan dari besi dankarbon dengan beberapa elemen seperti manganese, silikon, sulphur,phosphorus, nikel dan kromium. Baja karbon mempunyai sifat yang unikdan dibagi tiga klasifikasi yaitu baja karbon rendah (0,05-0,3%C) dengankeuletan (ductility) yang tinggi dan mudah dibentuk; baja karbon sedang(0,3-0,6%C) dengan perlakuan panas mempunyai kekuatandankekerasan lebih baik tetapi rentan terhadap keuletan (ductility); dan bajakarbon tinggi (>0,6%) dengan kekerasan dan kekuatan tinggi, digunakanuntuk alat, cetakan, pegas dan lain-lain.d. Baja PaduanBerbeda dengan baja karbon, baja ini mempunyai proporsi paduanyang tinggi terhadap elemen paduannya. Bahan yang sering digunakandalam baja paduan adalah: Efek dari penambahan paduan adalah1.AluminiumBahan ini membuat tahan oksidasi sehingga tahan dari serangankarat tetapi mengurangi kekuatan dari bahan. Persentasepengguanaan 0-2%.2.ChromPada penggunaan 0,3-4%, memperbaiki ketahanan aus, oksidasi,hambatan skala, kekuatan dan kekerasan. Peningkatan kekuatanpada temperatur tinggi tetapi kehilangan keuletan (ductility).3.CobaltBahan ini memperbaiki kekerasan dan hambatan skala jugamemperbaiki sifat potong untuk baja alat dengan 8-10%. Bersamakromium, cobalt memberikan baja paduan tinggi pada temperaturtinggi.4. Tembaga (Copper)Pada tipikal range 0,2-0,5% memberikan tahan korosi dan kekuatanyield pada baja paduan.5. Timah (Lead)Di atas 0,25% digunakan untuk meningkatkan mampu mesin padabaja karbon.6.ManganPada range 0,3-2% mengurangi kerapuhan sulphur. Persentase1-2% memperbaiki kekuatan dan kelenturan dan sifat non magnetishingga 5%.7.MolydenumPada penggunaan 0,3-5% meningkatkan kekuatan temperaturtinggi, hambatan retak, dan kekerasan.8.NikelPada range 0,3-5% meningkatkan kekuatan, kelenturan dankekerasan tanpa aspek keuletan. Pada proporsi yang tinggimemperbaiki tahan korosi.16
  32. 32. 9.SilikonDengan penggunaan range 0,2-3% memperbaiki kekuatan dankekerasan tetapi mengurangi keuletan. Silikon bahan yang mudahteroksidasi (berkarat).10.Sulphur (Belerang)Di atas 0,5% meningkatkan mampu mesin tetapi mengurangikeuletan dan mampu las.11.TitaniumPada proporsi 0,3-0,75% meningkatan kekuatan dan kekerasanpada baja maraging.12.TungstenBahan ini memberikan kekerasan tinggi dan kelenturan padatemperatur tinggi.13.VanadiumBahan ini memperbaiki sifat kekerasan dan jika dikombinasikandengan karbon dapat tahan aus.e. Baja StainlessBaja karbon dengan campuran kromium 10% sehinggga tahanterhadap karat.Untuk logam non ferro banyak sekali jenisnya, antara lainaluminium, tembaga, seng, timah, titanium, perak, timah, dan lain-lain.Logam tersebut ada yang dalam bentuk logam murni dan ada yangcampuran atau paduan. Contoh logam non ferro paduan adalahperunggu (paduan tembaga dengan timah) dan kuningan (paduantembaga dengan seng). Masing-masing jenis logam tersebut mempunyaikarakteristik atau sifat-sifat yang berbeda. Oleh karena itu penggunaanlogam tersebut juga disesuaikan dengan sifat-sifat yang dimiliki masing-masing jenis logam.C3. Material non logam juga banyak jenisnya, antara lain plastik,komposit, keramik, dan lain-lain.a. PlastikPlastik adalah bahan berdasar polimer. Plastik ada dua macam,yaitu termoplastik polimer yang apabila dipanaskan akan meleleh dandapat dicetak kembali, sedangkan termoset polimer adalah plastik yangapabila dipanaskan akan menjadi abu.b.KompositKomposit adalah bahan yang terbuat dari resin dan matrik, resinsebagai pengikat biasanya plastik, dan matrik adalah penguat yangberbentuk serat yang diatur.c. KeramikKeramik adalah bahan yang pembuatannya menggunakan powderteknologi. Hal ini dilakukan karena titik lebur dari keramik tinggi sekali17
  33. 33. (diatas 2000OC) sehingga untuk menyatukan dipanaskan hingga suhusekitar 1200 sampai kulit dari butiran serbuk meleleh dan disatukandengan butiran yang lain.18
  34. 34. BAB 2 MEMAHAMI PROSES–PROSESDASAR KEJURUANA. Mengenal Proses Pengecoran LogamPengecoran adalah membuat komponen dengan caramenuangkan bahan yang dicairkan ke dalam cetakan. Bahan disini dapatberupa metal maupun non-metal. Untuk mencairkan bahan diperlukanfurnace (dapur kupola). Furnace adalah sebuah dapur atau tempat yangdilengkapi dengan heater (pemanas). Bahan padat dicairkan sampaisuhu titik cair dan dapat ditambahkan campuran bahan seperti chrom,silikon, titanium, aluminium dan lain-lain supaya bahan menjadi lebihbaik. Bahan yang sudah cair dapat dituangkan ke dalam cetakan.Bahan Baku Keluar gasTanur tinggiMasuk gasLadel LadelGambar 2.1 Tanur tinggiGambar 2.1 diatas menerangkan pembuatan baja dengan tanuryang dialiri gas O2 untuk mengurangi carbon. Bahan baku berupa biji besidimasukkan kedalam tanur dan dialiri gas, bagian bawah baja cairditampung kedalam ladel yang kemudian dimasukan ke dalam cetakan.
  35. 35. Gambar 2.3 Penuangan besi corCetakan untuk pengecoran dapat dibuat dengan pasir ataupunlogam. Untuk komponen yang rumit dan tidak banyak jumlahnyabiasanya memakai cetakan pasir, sedangkan komponen yang bentuksederhana dan diproduksi masal dapat menggunaan cetakan logam.Dalam membuat cetakan yang perlu diperhatikan adalah porositas dantoleransi untuk sringkage (penyusutan) setelah penuangan. Porositascetakan semakin tinggi semakin baik untuk mengeluarkan gas-gas yangterjebak di dalam cetakan. Untuk bentuk cetakan dan hasil pengecorandapat dilihat pada gambar 2.4Gambar 2.4 Cetakan pasir dan hasil dari pengecoran.20
  36. 36. B. Mengenal Proses Pembentukan LogamB.1. Pembentukan platPembentukan plat dari lembaran menjadi bentuk kotak atau cangkirdengan menggunakan tekanan dan cetakan (lihat gambar 2.29).Pembentukan plat ini dapat juga menekuk dari bahan.Gambar2.5 Hasil proses pembentukanB. Kerja BangkuKerja bangku adalah pekerjaan produksi komponen atau alat yangmenggunakan meja kerja. Contohnya membuat komponen menggunakanalat-alat seperti ragum, palu, kikir, bor tangan, gerinda, dan lain-lain alatkerja bangku. Biasanya alat-alat ini digunakan untuk membuat bendakerja sederhana dan tingkat presisi yang tidak tinggi.Gambar 2.6 Alat yang dipakai dalam kerja bangku.21
  37. 37. Mesin-mesin perkakas yang menggunakan motor listrik untukmemantu kerja bantu ada beberapa yaitu mesin bor, mesin gergaji, mesinpotong, mesin penekuk plat, mesin pembengkok pipa dan lain-lainnya.1. Mesin borMesin bor gunanya untuk melubangi benda dan memperbesarlobang yang sudah ada, berikut ditampilkan gambar mesin bor.Gambar 2. 7 Mesin bor duduk2. Mesin gergajiMesin gergaji gunanya untuk memotong benda atau membelahbenda, hal ini untuk mempercepat pemotongan dari benda mentah.22
  38. 38. Gambar 2.8 Mesin gergaji3. Mesin potongMesin potong gunanya untuk mempercepat pemotongan bendayang panjang.Gambar 2.9 Mesin potong23
  39. 39. C. Proses Mesin PerkakasMesin perkakas adalah alat yang dipakai untuk memproduksibarang dari barang mentah ke barang jadi. Biasanya mesin perkakas inidigunakan untuk finishing dari hasil pengecoran. Mesin-mesin perkakasyang sering digunakan yaitu mesin bubut, mesin frais, mesin bor dan lain-lain. Untuk otomasi mesin-mesin yang sudah dilengkapi dengankomputer terus dikembangkan sehingga hasilnya lebih akurat.C.1.Mesin bubutMesin ini pada prinsipnya adalah benda kerja yang berputardipotong menjadi komponen yang diinginkan dalam bentuk silinder ataukerucut. Mesin ini hanya dapat membuat benda-benda yang berbentuksilinder. Pada gambar 1.31 dibawah menjelaskan mesin bubut dengansegala pirantinya.Tempat pahatRahangpencekamTitik matiPenyanggabenda kerjaKotak alat &peralatanGambar 2.10 Mesin bubut dengan pirantinyaProses mesin bubut ini dengan cara memutar benda kerja yangkemudian disayat dengan pahat membentuk serpihan. Untuk lebihjelasnya dapat dilihat pada gambar 2.11 berikut ini:24
  40. 40. Gambar 2.11 Proses pembubutanDalam pembubutan perlu digunakan beberapa pahat, pahat yangdigunakan untuk bubut melintang, bubut alur dan lain sebagainya.Gambar 2.12 dibawah ini diperlihatkan macam-macam pahat danpenggunaannya.Gambar 2.12 Macam-macam Pahat25
  41. 41. C.2.Mesin frisMesin fris ini pada prinsipnya tool atau pahat yang berputarmengurangi dimensi benda kerja. Mesin ini juga dapat untukmenghaluskan permukaan, membuat alur, roda gigi, dan bentuk lain yangdiinginkan sesuai kemampuan mesin. Bagian dari mesin fris adalahpencekam pahat yang berputar, meja yang dapat digerakkan majumundur dan kanan kiri, dan motor penggerak pahat. Bentuk mesin frisdan gerakannya dapat dilihat pada Gambar 2.13 berikut iniGambar 2. 13 mesin CNC fris vertikalPahat untuk mesin fris berbeda dengan mesin bubut yang dapatdilihat pada gambar 2.14 berikut ini:Gambar 2.14 Pahat untuk mesin frisUntuk otomasi mesin-mesin perkakas digabungkan dengankomputer sering juga disebut CNC (Computer Numerical Control) sepertiyang digambarkan di bawah ini.Dengan mesin CNC produksi komponen dapat dipercepat danlebih akurat. Mesin CNC ini dipakai untuk memproduksi massal. Mesin ini26
  42. 42. membutuhkan operator yang mempunyaidipersiapkan untuk menjalankan mesin CNC.keahlian khusus yangGambar 2.15 Mesin bubut CNCD. Mengenal Proses Mesin Konversi EnergiPengetahuan dasar tentang termodinamika, perpindahan panasdan mekanika fluida sangat membantu para calon operator dan stafpemeliharan mesin-mesin industri. Konsep-konsep dasar akan dipakaidalam memahami prinsip-prinsip dasar kerja mesin-mesin industri.Pembahasan ditekankan pada hal-hal khusus yang berkenaan dengankonsep dasar. Untuk pembahasan yang menyeluruh pembaca dapatmerujuk pada buku teks yang ada pada daftar pustaka.D.1. TermodinamikaIlmu termodinamika adalah ilmu yang mempelajari hubungan panasdengan kerja. Dua besaran tersebut sangat penting untuk dipahamikarakteristiknya untuk pemahaman dasar keteknikan. Jadi jelaspengetahuan dasar termodinamika sangat penting, karena dipakai untukmenganalisis kondisi operasi berbagai alat atau mesin yang berhubungandengan panas dan kerja.D.1.1 Sistem termodinamikaUntuk menganalisis mesin-mesin panas atau mesin-mesin fluida,mesin-mesin tersebut disebut dengan benda kerja. Fluida atau zat aliryang dipakai pada benda kerja disebut dengan fluida kerja. Sebagaicontoh untuk pompa sebagai benda kerja, fluida kerjanya adalah zat cair(air, oli ), sedangkan kompresor, fluida kerjanya adalah udara27
  43. 43. Untuk membedakan benda kerja dengan lingkungan sekitarnya,benda kerja sering disebut dengan sistem, yaitu setiap bagian tertentu,yang volume dan batasnya tidak perlu tetap, dimana perpindahan dankonversi energi atau massa akan dianalisis. Adapun istilah-istilah yangsering disebut adalah sebagai berikut.Batas sistem adalah garis imajiner yang membatasi sistem denganlingkungannyaSistem tertutup yaitu apabila sistem dan lingkungannya tidak terjadipertukaran energi atau massa, dengan kata lain energi atau massa tidakmelewati batas-batas sistem.Sistem terbuka yaitu apabila energi dan massa dapat melintasi ataumelewati batas-batas sistem. Sistem dengan lingkungannya ada interaksiD.1.2. Besaran sistem termodinamika dan keadaan sistemDalam pembahasan setiap masalah yang berhubungan dengankejadian-kejadian alam atau suatu proses fisika alam, untukmemudahkan pemahaman masalah tersebut, pemodelan matematisbanyak digunakan. Pemodelan matematik adalah suatu metode untukmecari hubungan antara faktor-faktor fisik yang satu dengan yang lainnyamenggunakan simbol-simbol dan koordinat matematik. Denganpemodelan tersebut, akan diperoleh suatu rumusan matematik yangdapat mewakili permasalahan fisik sacara kuantitatif.pkeadaan2p2, V2p keadaan2p2, T2isotermis T1 =T2`isotermis T1 =T2keadaan 1p1, V1vckeadaan 1p1, T1TVGambar 2.16 Grafik proses keadaan termodinamik28
  44. 44. Dalam ilmu termodinamika koordinat-koordinat atau besaran fisikakan selalu melingkupi semua rumusan termodinamika adalah Voume V,Temperatur T, Tekanan p, Kerapatan ρ dan besaran-besaran lainnya.Besaran- besaran ini akan mempengaruhi berbagai keadaan sistemtermodinamika. Misalkan, sistem motor bakar akan berubah keadaannyaapabila tekanan p kompresinya turun, yaitu tenaga yang dihasilkanberkurang. Perubahan keadaan temodinamika digambarkan pada grafikhubungan tekanan dengan volume atau tekanan dengan temperatur.Contoh perubahan keadaan termodinamika yaitu perubahan keadaanpada temperatur tetap (isotermis), penggambarannya pada grafik p-v danp-t adalah sebagai berikutDari gambar di atas terlihat bahwa terjadi perubahan besaran padakeadaan satu ke keadaan dua. Perubahan tersebut akan tetapberlangsung sebelum ada proses keadaan yang lainnya. Proses keadaanselalu mempunyai satu atau lebih karakteristik yang spesifik. Sebagaicontoh untuk proses keadaan isotermis, karakteristik yang pasti khususadalah tidak ada perubahan temperatur selama proses.Dalam termodinamika, besaran sistem dibagi menjadi dua yaitubesaran ekstensif dan besaran intensif. Adapun definisi masing-masingbesaran adalah sebagai berikut.[1] Besaran ekstensif, adalah besaran yang dipengarui oleh massaatau mol sistem. Contoh volume, kapasitas panas, kerja, entropi.Dari besaran-besaran ekstensif diperoleh harga-harga jenis(spesifik value). Harga jenis adalah perbandingan antara besaranekstensif dengan massa sistem atau zat.Harga jenis = besaran ekstensifmassa sistemvolumeKapasitas, Kapasitas jenis =massamassaContoh Volume jenis =[2] Besaran intensif, adalah besaran yang tidak dipengarui olehmassa sistem. Contoh: tekanan, temperatur, dan lainnyaD.1.3. Besaran-besaran pokok termodinamikaBesaran temperatur dan tekanan adalah besaran yang menjadipokok dari sistem termodinamika, karena hubungan antar keduanyasangat penting untuk mecirikan proses keadaan sistem. Disamping itubesaran temperatur dan tekanan adalah besaran dari hasil pengukuransecara langsung dari suatu proses keadaan sistem. Hal ini berbedadengan besaran lainnya yang tidak berdasarkan pengukuran, tetapi29
  45. 45. diturunkan dari besaran temperatur dan tekanan. Sebagai contoh, kerjaadalah besaran turunan dari tekanan atau temperatur.1. Kerja pada volume konstan W= m.R.∆T2. Kerja pada tekanan kostan W= p∆VD.2. Bentuk-bentuk energiEnergi adalah suatu besaran turunan dengan satuan N.m atauJoule. Energi dan kerja mempunyai satuan yang sama. Sedangkan kerjadapat didefinisikan sebagai usaha untuk memindahkan benda sejauh S(m) dengan gaya F (Newton). Sedang bentuk-bentuk energi laindijelaskan di bawah ini :Energi Kinetik ; energi suatu benda karena bergerak dengan kecepatanV, sebagai contoh , mobil yang bergerak, benda jatuh dan lain-lain , makaenerginya dapat ditulisEK = 1mV 22Gambar 2.17 Pergerakan mobil dan Energi kinetikEnergi potensial adalah energi yang tersimpan pada benda karenakedudukannya. Sebagai contoh, energi potensial air adalah energiyang dimiliki air karena ketinggiannya dari permukaan.Ep = m.g.h30
  46. 46. hbendunganGambar 2.18 Energi potensial air pada bendunganEnergi potesial pegas adalah energi yang dimiliki oleh benda yangdihubungkan dengan pegas untuk berada pada kedudukan tertentukarena penarikan pegas.Ep = 0,5.k.x 2Energi mekanik adalah energi total yaitu penjumlahan antara energikinetik dengan energi potesial.Em = Ek + EpAdapun energi atau kerja mekanik pada mesin-mesin panas, adalah kerjayang dihasilkan dari proses ekspansi atau kerja yang dibutuhkan proseskompresi. Kerja mekanik (dW) tersebut sebanding dengan perubahanvolume (dV) pada tekanan (p) tertentu.∆ W = p∆ VSebagai contoh energi ini secara sederhana adalah pergerakan piston,putaran poros engkol, dan lain lain.silinder∆ W = p∆ V∆Vppiston31
  47. 47. Gambar 2.19 Energi atau kerja pada pistonEnergi mekanik pada benda-benda yang berputar misalnya porosmesin-mesin fluida (turbin, pompa, atau kompresor) dinamakan Torsi,yaitu energi yang dbutuhkan atau dihasilkan benda untuk berputardengan gaya sentrifugal F dimana energi tersebut pada r tertentu daripusat putaran.T= Fx renergimekanikputaran porosrTorsi= F x r (N.m)Gambar 2.20 Energi mekanik poros turbin gasEnergi Aliran atau kerja aliran adalah kerja yang dilakukan oleh fluidayang mengalir untuk mendorong sejumlah massa m ke dalam atau keluar sistem.W energi aliran = pVPanas (Q) yaitu energi yang ditransfer ke atau dari subtansi karenaperbedaan temperatur. Dengan c panas jenis pada tekanan konstan atauvolume konstan, energi ini dirumuskan:Q = mc∆TEnergi dalam (U); energi dari gas karena pergerakan pada tingkatmolekul, pada gas ideal hanya dipengaruhi oleh temperatur saja.Entalpi (H); sejumlah panas yang ditambahkan pada 1 mol gas padatekanan konstan, dengan c p panas jenis pada tekanan konstan, dapatdirumuskan:∆H = mc p ∆TEnergi yang tersedia ; bagian dari panas yang ditambahkan ke sistemyang dapat diubah menjadi kerja. Perbandingan antara jumlah energi32
  48. 48. tersedia yang dapat diubah menjadi kerja dengan energi yangdimasukkan sistem adalah konsep efisiensi.D.3. Sifat energiEnergi di alam adalah kekal artinya energi tidak dapat diciptakandan dimusnahkan tetapi hanya dapat diubah dari energi satu ke energilainnya (Hukum kekekalan energi). Ilmu yang mempelajari perubahanenergi dari energi satu ke lainnya disebut dengan ilmu konversi energi.Tingkat keberhasilan perubahan energi disebut dengan efisiensi. Adapunsifat-sifat energi secara umum adalah :1. Transformasi energi, artinya energi dapat diubah menjadi bentuk lain,misalkan energi panas pembakaran menjadi energi mekanik mesinproses pembakaranmeghasilkan energipanas silinder∆ W = p∆ Vppistonenergipanasenergi mekanikproses perubahan energiGambar 2.21 Perubahan energi pada motor bakarContoh yang lain adalah proses perubahan energi atau konversienergi pada turbin dan pompa. Perubahan energi pada turbin adalahsebagai berikut, energi fluida (energi kinetik fluida) masuk turbin danberekspansi, terjadi perubahan energi yaitu dari energi fluida menjadienergi mekanik putaran poros turbin. Kemudian, putaran poros turbinmemutar poros generator listrik, dan terjadi perubahan energi kedua yaitudari energi mekanik menjadi energi listrik.33
  49. 49. Energi listrikEnergi fluidamasukEnergi mekanikputaran porosgeneratorturbinair, uap, gasfluida ke luarenergi fluida energi mekanik poros energi listrikporosGambar 2.22 Konversi energi pada turbin ( uap, gas,air)EnergilistrikEnergi mekanikputaran porosEnergi fluidatekanan tinggimotorlistrikporosfluida masukenergi listrik energi mekanik porospompaataukompresorenergi fluidaGambar 2.23 Konversi energi pada pompa atau kompresorPada Gambar 2.23 terlihat proses konversi energi dari energi listrikmenjadi energi fluida. Prosesnya yaitu energi listrik akan diubah menjadienergi mekanik pada motor listrik, energi mekanik tersebut berupa34
  50. 50. putaran poros motor listrik yang akan diteruskan ke poros pompa. Padapompa terjadi perubahan energi mekanik menjadi energi fluida, fluidayang ke luar dari pompa mempunyai energi yang lebih tinggi dibandingsebelum masuk pompa.fluidamasukfluida keputaran porosdan impelerGambar 2.24 Pompa sebagai mesin Konversi energi2. Transfer energi, yaitu energi panas (heat) dapat ditransfer dari tempatsatu ke tempat lainnya atau dari material satu ke material lainnya.air panas dan uappanastransfer panastungku pembakaranenergi panasGambar 2.25 Tranfer energi panas dari tungku ke air di panci3. Energi dapat pindah ke benda lain melalui suatu gaya yangmenyebabkan pergeseran, sering disebut dengan energi mekanik,seperti yang telah dibahas di bab sebelumnya. W = FxS35
  51. 51. gaya F ( N) gaya Fpergeseran S (m)Gambar 2.26 Energi mekanik pergeseran translasi (linier)gaya F` pergeseranS = 2π r.nrevRgaya FW = (2π .nrev.)xTnrev = jumlah putaranTorsi ( T ) = F x RGambar 2.27 Energi mekanik pergeseran rotasi ( angular)36
  52. 52. T=FxRW = FxS dengan S =2π r.nrev dan F =T, makarT2π r.nrev = (2π .nrev.)xT (Kerja Mekanik Poros)rdimana nrev = adalah jumlah putaranW=kerjaporoskerjaporospompasentrifugalpompa propelerkerjaporoskerjaporosmobilTurbinairGanbar 2.28 Mesin-mesin konversi energi dengan kerja porosEnergi mekanik putaran poros adalah yang paling seringdigunakan untuk perhitungan mesin-mesin konversi energi, karenahampir sebagian besar mesin-mesin konversi adalah mesin-mesin rotari.Alasan pemilihan gerak putaran poros mesin (mesin rotari) sebagaitransfer energi atau kerja dibanding dengan putaran bolak-balik(reciprocating) adalah karena gerak rotari mempunyai efisiensi mekanikyang tinggi, getaran rendah, dan tidak banyak memerlukan komponen37
  53. 53. mesin yang rumit. Energi atau kerja langsung dapat ditransfer atauditerima peralatan tanpa peralatan tambahan.4. Energi adalah kekal, tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan.D.4. Hukum termodinamikaD.4.1. Hukum termodinamika IHukum pertama termodinamika adalah hukum konversi energi,hukum ini menyatakan bahwa ENERGI TIDAK DAPAT DICIPTAKANATAU DILENYAPKAN, energi hanya dapat diubah dari bentuk satu kebentuk lainnya.∆QEmasukEP1EK1ED1EA1EP2EK2ED2EA2Eke luar∆WGambar 2.29 Dinamika perubahan energi pada suatu benda kerjaHukum pertama Termodinamika dapat ditulis sebagai berikut ;EP1 + EK1 + ED 1 + EA1 + ∆Q = EP2 + EK2 + ED 2 + EA2 + ∆WUntuk sistem terbuka dimana ada pertukaran energi dan massa darisitem ke lingkungan atau sebaliknya, maka persamaan energi di atasdapat dijabarkan sebagai berikutV12V22mgZ1 + m+ [U1 + p1V1 ] + ∆Q = mgZ 2 + m+ [U 2 + p 2V2 ] + ∆W22dengan [ pV + U] = H dapat dituliskan kembali menjadiV12V22mgZ1 + m+ H1 + ∆Q = mgZ2 + m+ H 2 + ∆W22EmasukV12= mgZ1 + m+ H1 + ∆Q238
  54. 54. EkeluaV22= mgZ 2 + m+ H 2 + ∆W2sederhanaJadi Hukum termo pertama dapat diutuliskan secaradengan persamaan berikut (untuk sistem terbuka)Emasuk = Ekeluar atau ∆EP + ∆EK + ∆H + ∆Q = ∆WEmasukEke luarGambar 2.30 Proses perubahan energi pada sistem terbukaJika Hukum termodinamika pertama dituliskan secara sederhanauntuk sistem tertutup, dimana massa tidak dapat melintas batas sistem,maka suku EP, EK dan EA dapat dihilangkan dari persamaan.Persamaan dapat ditulis kembali menjadi:∆EP + ∆EK + ∆pV + ∆Q = ∆W + ∆U ∆Q = ∆W + ∆UJadi untuk sistem tertutup persamaannya menjadi ∆Q = ∆W + ∆U∆W∆U ∆QGambar 2.31 Proses perubahan energi pada sistem tertutup39
  55. 55. D.4.2 Contoh-contoh aplikasi hukum termodinamika IHukum-hukum termodinamika yang sudah diuraikan di atas adalahsangat berguna dalam menganalisis persoalan mesin-mesin konversienergi sederhana, sebagai contoh di bawah ini diuraikan pemodelantermodinamikanya.1. Konversi energi pada turbinTurbin adalah salah satu mesin konversi energi yang cukuppenting.Turbin di industri biasanya turbin uap atau gas. Keduanyamerupakan alat ekspansi yang menghasilkan kerja mekanik poros. Dibawah ini ditunjukkan perhitungan kerja turbin sederhana.EmasukWEke luarGambar 2.32 Konversi energi pada turbinPada turbin terjadi proses ekspansi adiabatis sehingga∆Q = 0 ∆ EP dan ∆ EK =0V12V22mgZ1 − mgZ 2 + m−m+ H 1 − H 2 + ∆Q = ∆W22∆EP + ∆EK + ∆H + ∆Q = ∆W0 + 0 + ∆H + 0 = ∆Wjadi kerja turbin adalah ∆W = H 1 − H 22. Konversi pada pompaPompa juga merupakan alat mesin konversi energi, tetapi mesin inibanyak diaplikasikan sebagai alat bantu proses konversi. Sebagai contohpompa banyak dipakai sebagai alat sirkulasi air pada instalasipembangkit daya tenaga uap. Pompa bekerja dengan penggerak dari40
  56. 56. luar. Jadi mesin ini adalah pengguna energi. Di bawah ini diberikanpersoalan tentang pompa sentrifugal sederhana.ke luarmasukpompaGambar 2.33 Konversi pada pompa∆EP + ∆EK + ∆H + ∆Q = ∆Wdengan ∆EP + ∆EK + ∆Q = 0∆W = ∆H = ∆U + ∆pV∆W = V [ p1 − p 2 ]∆U = 0 ∆H = ∆pVmaka kerja yang dibutuhkan pompa adalah41
  57. 57. D.4.3 Hukum termodinamika IITidak mungkin membuat siklus mesin yang mengubah energipanas yang ditambahkan, semuanya menjadi kerja. Konsep efisiensiseperti yang telah disebutkan yaitu:η= W netQindenganWnet = Qin − QoutSumber panas T tinggi, contoh2 dapur atau furnace2 ruang silinder motor2 ruang bakar turbin gasQmasukmesinWpositif = kerja mekanik- putaran poros engkol motor- putaran rotor turbin gas atau uap- dan lain lainQke luarlingkunganTemperatur rendah- knalpot mesin mobil atau motor- cerobong asap turbin uap- saluran buang turbin gas42
  58. 58. Gambar 2.34 Skema sederhana dari hukum termodinamika IID.5. Gas idealAplikasi prinsip-prinsip dasar termodinamika pada mesinmenggunakan fluida kerja yang dianggap ideal. Perumusannya adalahsebagai berikut:pv = mRTdengan R = Ru/M ( Konstanta gas)= 0,2870 kJ/Kg.K ( untuk udara)Ru = 8,31447 kJ/kmol.K (konstanta gas ideal)D.5.1. Persamaan keadaan gas idealGas ideal adalah gas yang dalam setiap keadaan mematuhipersamaan keadaan gas ideal yaitu:pV = mRTpv = RTdengan R = adalah konstanta gas spesifik,untuk udara R = 286,8 J/KgKPada suatu siklus termodinamika persamaan keadaan prosesnyaselalu berubah mengikuti beberapa proses yang saling terkait. Ada tigabesaran yang selalu terkait dan dapat diukur langsung yaitu tekanan (p),temperatur (T) dan volume (V). Adapun proses keadaan termodinamikaadalah sebagai berikut.2. Proses volume konstanp atmp1n= ~p1V1 =V2 V m343
  59. 59. Gambar 2.35 Diagram p-V proses volume konstanPada proses ini konstanta n pada politropik berharga n = ~ dan V= C3. Prose tekanan konstanPada proses ini konstanta n pada politropik berharga n = 0 dan p= Cp atmp1=p2isobarik p=cV m3Gambar 2.36 Diagram p-v proses tekanan konstan4. Proses temperatur konstanPada proses ini konstanta n pada politropik berharga n = 1 dan T= Cp atmp2p1V1 V2 V m3Gambar 2.37 Diagram p-v proses temperatur konstan44
  60. 60. 5. Proses Adiabatis (dq = 0)Pada proses ini konstanta n pada politropik berharga n = 1 dan T= Cp atmp2p1V1 V2 V m3Gambar 2.38 Diagram p-v proses adiabatik6. Proses politropik ; secara umum pesamaan keadaan gas ideal dapatdirumuskan sebagai berikut[1] pVn =C [2] TVn −1=C [3] T−1pn− nn=Cp atmn= ~n=0n=1n=2 n=1,4V m345
  61. 61. Gambar 2.39 Diagram p-v proses politropikE. Dasar FluidaDefinisi d fluida adalah substansi yang mengalir karena antararipartikel satu dengan lainnya bebas. Secara umum fluida dibagi menjadifluida compresible (mampu mampat) dan incompresible (tak mampumampat). Karakteristik fluida dapat dijelaskan dengan properti fluida.Adapun properti fluida yaitu temperatur, tekanan, massa, volume spesifik,dan kerapatan massa.E.1. Massa jenisMassa jenis suatu fluida adalah massa per volume. Pada volumefluida yang tetap, massa jenis fluida tetap tidak berubah. Perumusannyaadalah sebagai berikut :ρ= mkg/m 3VMassa jenis fluida bervariasi bergantung jenis fluidanya. Padakondisi atmosfer, massa jenis air adalah 1000 kg/m 3, massa jenis udara1.22 kg/m 3 dan mercuri 13500 kg/m 3. Untuk beberapa fluida massajenisnya bergantung pada temperatur dan tekanan, khususnya untukfluida gas, perubahan keduanya akan sangat mempengari massa jenisgas. Untuk fluida cairan pengaruh keduanya adalah kecil. Jika massajenis fluida tidak terpengaruh oleh perubahan temperatur tekanandinamakan fluida incompressible atau fluida tak mampu mampat.Properti fluida yang lain yang berhubungan langsung denganmassa jenis adalah volume jenis, berat jenis, dan spesific gravity. Volumejenis adalah kebalikan dari massa jenis yaitu volume fluida dibagi denganmassanya. Untuk berat jenis adalah massa jenis fluida dikalikan denganpercepatan gravitasi atau berat fluida per satuan volume dirumuskansebagi berikut : γ = ρg (kg/m 3)(m/s 2).Adapun untuk spesific gravity adalah perbandingan antara massajenis fluida dengan massa jenis air pada kondisi standar. Pada kondisistandar( 40C, 1atm) massa jenis air adalah ρ = 1000 (kg/m 3). Perumusanuntuk menghitung spessific grafity adalah sebagai berikut S =E.2. TekananJika permukaan suatu zat (padat, cair dan gas) menerima gaya-gayaluar maka bagian permukaan zat yang menerima gaya tegak lurus akanmengalami tekanan. Bila gaya yang tegak lurus terhadap permukaandibagi dengan luasan permukaan A disebut dengan tekanan,perumusannya sebagai berikut :ρρ H 2O.46
  62. 62. p= F[ kg/m 2 ; lb/ft2]ADalam termodinamika tekanan secara umum dinyatakan dalamharga absolutnya. Tekanan absolut bergantung pada tekananpengukuran sistem, dan dapat dijelaskan sebagai berikut :1. Apabila tekanan pengukuran sistem di atas tekanan atmosfer, maka :tekanan absolut (pabs )= tekanan pengukuran (pgauge) ditambah tekananatmosfer (patm)pabs = pgauge + patm2. Apabila tekanan pengukuran di bawah tekanan atmosfer, maka :tekanan absolut (pabs )= tekanan atmosfer (patm) dikurangi tekananpengukuran (pgauge)pabs = patm - pgauge1 standar atmosfer = 1,01324 x 106 dyne/cm3= 14,6959 lb/in2= 10332 kg/m 2= 1,01x10 5 N/m 2tekanan pengukuran p gaugetekanantekanan atmosfer (patm )tekanan vakum pvakumtekanan pengukuran negatif di bawah patmGambartekanan mutlakpabs = patm +pgaugetekanan mutlak pabs = patm -pgaugetekanan pabs = 0A.2.1 Pengukuran tekananGambar 2.40 Hubungan tekanan pengukuran, tekanan absolute, dantekanan atmosferE.2.1 Hubungan Tekanan dengan ketinggian atau ke dalamanApabila suatu benda berada pada ke dalaman tertentu padasebuah zat maka untuk menghitung besarnya tekanan dapatmenggunakan rumus sebagai berikut:p= FA47
  63. 63. mg ρVg=dengan m = ρV , untuk V = AHAAρVg ρAHgrumusnya menjadi p === ρgHAAp=dari rumus tersebut dapat diketahui bahwa tekanan suatu zat bergantungdari ketinggian atau ke dalaman H.h =10 mp = 1 atmh = 15 mp = 1,5 atmh = 30 mp = 3 atmGambar 2.41 Hubungan ketinggian dengan tekananDari gambar di atas dapat dilihat bahwa semakin dalam posisilubang, tekanan air yang menyebur semakin besar. Perubahan tekanandengan perubahan ketinggian tidak terlalu mencolok apabila zatmempunyai massa jenis kecil seperti udara atau gas.E.3. KemampumampatanKemampumampatan (compressibillity) k suatu zat adalah pengaruhtekanan terhadap volume suatu zat pada temperatur konstan.Kemampumampatan adalah sama dengan modulus elastisity Ev dengannilai berkebalikan. Perumusannya adalah sebagai berikut :k=11 x dv x1 x dρ x=− x x = xxEvv x dp x T ρ x dp x TxxxxTanda negatif pada persamaan di atas menunjukkan bahwa apabilaterjadi kenaikan tekanan, volume zat akan berkurang.48
  64. 64. Secara sederhana fluida berdasarkan dari kompresibilitasnya dibagimenjadi dua yaitu fluida gas dan fluida cair. Untuk fluida gas yang terdiridari partikel-partikel yang bergerak bebas dan betuknya mengikutiwadahnya maka perubahan tekanan akan banyak menimbulkanperubahan volume. Perubahan properti gas sangat bergantung dariperubahan dari kondisi temperatur. Untuk fluida gas ideal padatemperatur konstan ( isotermis) persamaan di atas dapat diubah menjadi:1 x dρ x1 x dρ xxx= xxρ x dp x T ρ x d ( ρRT ) x Txxxx111k===Ev ρRTpk=Jadi pada kondisi isotermis, kemampum ampatan fluida gas (ideal)berkebalikan dengan nilai tekanannya. Sebagai contoh, pada permukaanair laut udara mempunyai nilai k 20.000 kali dari nilai k air.E.4. ViskositasViskositas atau kekentalan adalah sifat fluida yang penting yangmenunjukkan kemampuan fluida untuk mengalir. Fluida denganviskositas besar (kental) lebih sulit mengalir dibandingkan dengan fluidadengan viskositas kecil (encer). Viskositas suatu fluida sangatbergantung pada kondisi temperatur. Pada temperatur tinggi fluida gasmempunyai viskositas yang besar, hal ini berkebalikan dengan fluida cair,dengan kenaikan temperatur viskositas zat cair semakin kecil (encer).τGambar 2.42 Gerak fluida pada fluida yang diamApabila suatu fluida diberi tekanan yang akan menggeser bagian fluidasetebal dy dengan kecepatan V menjadi V + dV, maka tegangangesernya akan sebanding dengan perbandingan perubahan kecepatandv dengan tebal bagian fluida yang bergeser dikalikan dengan suatukonstanta. Kostanta tersebut dinamakan dengan viskositas (dinamik).Adapun besar gaya yang diperlukan untuk menggeser bagian fluidaadalah:49
  65. 65. F = τA = µAdVdyFdV=τ = µAdyJadi besar gaya persatuan luas untuk menggeser fluida sebandingdengan konstanta viskositas dikalikan dengan gradien kecepatannya.Gaya akan semakin besar apabila kostanta viskositas besar. Jadi dapatdisimpulkan bahwa kostanta tersebut adalah suatu tahanan fluida untukmengalir (bergeser kontinyu). Semakin besar tahanan semakin sulit untukmengalir, sebaliknya semakin kecil tahanan, akan fluida mudah mengalir.Apabila nilai viskositas suatu fluida dibagi dengan nilai massajenisnya akan ketemu besaran yang sering disebut dengan viskositaskinematik. Adapun perumusan viskositas kinematik adalah sebagaiberikut : υ =µρE.5. Aliran fluida dalam pipa dan saluranE.5.1. Persamaan dasar BernoulliFluida cair (takmampumampat) yang mengalir melalui suatupenampang sebuah pipa dan saluran apabila diabaikan faktor viskositi(fluida non viskositas) akan memenuhi hukum yang dirumuskan olehBernoulli. Perumusan tersebut dapat dijabarkan sebagai berikut :elemen fluidaenergi masuk (1)(1/2mv2 + mgZ +pV)1Energi berubahEnergi ditambahkan - Energihilang -Energi terektrasienergi ke luar (2)(1/2mv2 + mgZ +pV)2acuan dasar z = 0Gambar 2.43 Perubahan energi pada penampang pipaEnergi masuk + Energi berubah = Energi ke luarEnergi berubah = Energi ditambahkan - Energi hilang -Energi terektrasi50
  66. 66. Apabila Energi terekstrasi = 0Maka persamaan energi dapat disederhanakan menjadiEnergi masuk + Energi berubah = Energi ke luarEnergi masuk + Energi hilang = Energi ke luarEnergi masuk = (EK + EP + EA) 1Energi masukx mV 2x=x+ mgZ + pV xx2xxx1Energi ke luar = (EK + EP + EA) 2x mV 2xEnergi ke luar = x+ mgZ + pV xx2xxx 21Energi hilang = ElosEnergi ditambahkan = E adPersamaan Bernoulli djabarkan sebagai berikut :x mV 2xx+ mgZ + pV x + E ad - Elosx2xxx1x mV 2x=x+ mgZ + pV xx2xxx2x mV 2xx mV 2xx+ mgZ + pV x + E ad = x+ mgZ + pV x + Elosx2xx2xxx1xx2Apabila penampang saluran pipa dianggap permukaan sempurnasehingga tidak ada gesekan antara aliran fluida cair dengan permukaanpipa dan tidak ada energi yang ditambahkan maka persamaan Bernoullidapat disederhanakan menjadi:ZZGambar 2.44 Profil aliran fluidaEnergi masuk = Energi ke luar51
  67. 67. ( EP + EK + PV )1 = (EP + EK + PV )2x mV 2x x mV 2xx+ mgZ + pV x = x+ mgZ + pV xx2x x2xxx1 xx2dibagi dengan m (Nm)xx gZ +xxxx gZ +xxv 2 pV x xv 2 pVx = x gZ +++2m x1 x2mxxv2 p x xv2 p x+ x = x gZ ++x2 ρ x1 x2 ρ x2xxxxxxx2V1=mρdibagi dengan g menjadi bentuk persamaan "head" (m)xv2px xv2pxV1xZ +x = xZ +x dengan++=x2 g ρg x1 x2 g ρg x 2mρxxxxdikalikan dengan gZ menjadi bentuk tekanan N/m 2xv2xxv2xx ρgZ + ρ+ p x = x ρgZ + ρ+ pxxxxx22xx1 xx2E.5.2. Energi "Head"Pada persamaan Bernoulli di atas sering dalam bentuk persamaanenergi "Head".. Head adalah bentuk energi yang dinyatakan dalamsatuan panjang "m" (SI). Head pada persamaan di atas terdiri dari headketinggian "Z", head kecepatan "v 2/2g", dan head tekanan " p". Headρgketinggian menyatakan energi potensial yang dibutuhkan untukmengangkat air setinggi "m" kolom air. Head kecepatan menyatakanenergi kinetik yang dibutuhkan untuk mengalirkan air setinggi "m" kolomair. Yang terakhir, head tekanan adalah energi aliran dari "m" kolom airyang mempunyai berat sama dengan tekanan dari kolom "m" air tersebut.E.5.3. Modifikasi Persamaan dasar BernoulliApabila penampang pipa di atas bukan permukaan sempurnasehingga terjadi gesekan antara aliran fluida dengan permukaan pipamaka persamaan energi menjadi:x mV 2x x mV 2xx+ mgZ + pV x = x+ mgZ + pV x + Elosx2x x2xxx1 xx2Dalam bentuk head52
  68. 68. xv2px xv2pxxZ +x = xZ +x + Hlos++xxx2 g ρg x1 x2 g ρg x 2xxHlos = kerugian aliran karena gesekan (friction)Apabila pada penampang saluran ditambahkan energi seperti padagambar.HpumpGambar 2.45 Penambahan energi pompa ke aliranPompa akan memberikan energi tambahan pada aliran fluida sebesarZad, sehingga persamaan menjadi :xv2pxxv2pxxZ +x + H ad = x Z +x + Hlos++xx2 g ρg x12 g ρg x 2xxxxxv2pxxv2pxxZ +x + H pompa = x Z +x + Hlos Hpompa = Had++xx2 g ρg x12 g ρg x 2xxxxE.5.4 Persamaan kontinuitasFluida yang mengalir melalui suatu penampang akan selalu•memenuhi hukum kontinuitas yaitu laju massa fluida yang masuk m masuk•akan selalu sama dengan laju massa fluida yang ke luar m keluar ,persamaan kontinuitasa adalah sebagai berikut :• •• •m masuk = m keluar( ρAV )1 = ( ρAV )2m masuk m keluarGambar 2.46 Profil saluran fluida53
  69. 69. untuk fluida cair (takmampumampat) ρ1 = ρ 2( AV )1 = ( AV )2E.6 Kondisi aliran fluida cairE.6.1 Aliran laminar dan aliran turbulenSecara garis besar kondisi aliran fluida cair pada penampangsebuah saluran dibagi memjadi tiga kondisi yaitu aliran laminar, alirantransisi dan aliran turbulen. Pada aliran laminar zat cair mengalir sangattenang, kecepatan aliran lambat. Apabila kecepatan fluida dinaikkan,aliran zat cair mulai sedikit bergejolak. Untuk selanjutnya kecepatan fluidacair dinaikkan terus sehingga aliran fluida sangat bergejolak dan sangattidak teratur, timbul bunyi riak air yang saling bertumbukan. Kondisi aliranjuga sangat dipengaruhi oleh kondisi permukaan penampang saluran(kekasaran). Pada gambar menunjukkan gambaran kondisi aliran zat cairpada penampang pipa.Aliran laminarAliran turbulenGambar 2.47 Pola aliran Laminar dan turbulenE.6.2 Angka ReynoldsKondisi aliran fluida akan sangat bergantung dari kecepatan aliranfluida, semakin tinggi kecepatan akan mempengaruhi pola aliran, kondisialiran akan berubah dari laminar menjadi turbulen. Besaran yang dapatmenghubungkan antara kecepatan aliran (v), kondisi fluida (ρ, µ ), dankondisi penampang diameter pipa (D) adalah angka Reynold (Re).Perumusannya adalah sebagai berikut :Re = ρ vDµAngka Reynold akan mewakili kondisi aliran, untuk angka Reynold :Re < 2000Aliran Laminar2000 < Re < 3500 Aliran Transisi54
  70. 70. Re>3500 Aliran TurbulenF. Perpindahan PanasKalor merupakan suatu bentuk energi yang dapat pindah dari suatutempat ke tempat lain. Perpindahan kalor melalui tiga cara yaitu konduksi,konveksi dan radiasi.F.1 KonduksiApabila sebatang besi berbentuk balok kemudian diletakkan disuatu tempat, kemudian dipanasi salah satu sisi dari balok besi tersebut,maka dalam waktu tertentu sisi yang lain dari balok akan panas. Dariperistiwa tersebut dapat dikatakan bahwa kalor berpindah dari satu sisibalok besi ke sisi yang lain melalui proses konduksi. Jadi konduksiadalah proses perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa disertai denganperpindahan partikel-partikel zat tersebut.Adapun perumusannya adalahsebagai berikutT1 >T2T1T2dXQ kAdTdxdengan Q laju aliran kalor dalJ/sk = adalah konduktivitas termalbahan dalam J/msKA= luas permukaan dalam m 2dT/dX = adalah gradien suhuGambar 2.48 Perpindahan kalor konduksi pada sebuah platF.2. KonveksiProses pendidihan air di dalam suatu bejana apabila kita panasiakan terjadi aliran air dari bagian bawah bejana yang kena panasmenuju permukaan kemudian air yang dingin dipermukaan turun ke dasarbejana, peristiwa tersebut terus-menerus sampai semua air di dalambejana menjadi panas dan kemudian mendidih. Perpindahan kalordengan cara demikian disebut dengan konveksi. Jadi konveksi adalahproses perpindahan kalor melalui suatu zat yang disertai denganperpindahan partikel-partikel zat tersebut. Perumasannya adalah:Q h.A. Tdengan Q = laju aliran kalor dal J/s55
  71. 71. h = koefesien konveksi dalam J/s 4.m 2.K4T = perbedaan suhu yang dipanasi KA = luas permukaan dalam m 2Perpindahan kalor konveksi ada dua yaitu:1.Konveksi Alamiah. Proses pemanasan air dalam bejana,atau ketel. Air yang kena panas menjadi lebih ringansehingga naik ke permukaan digantikan oleh air yang dinginyang lebih berat.2.Konveksi Paksa. Proses pendinginan pada radiator mobilakan lebih cepat kalau dipasang kipasangin dari kipas dengankecepatan V dan T1air panasair panasT2T2 >T1Gambar 2.49 Proses penguapan dan pelepasan panasF.3. RadiasiRuangan yang tertutup dari lingkungan dan diisolasi dengan kacatembus cahaya sehingga tidak ada panas masuk melalui konduksi dankonveksi, tetapi terjadi kenaikan temperatur di dalam ruangan, kenaikantemperatur tersebut karena terjadi perpindahan panas radiasi matahari.Perumusannya adalah sebagai berikut:Q aA T 4dengan Q = laju aliran kalor dal J/sa = konstanta dalam J/s.m 2.K4A = luas permukaan dalam m 2T = perbedaan suhu yang dipanasi KTlingkunganjendela Truma56
  72. 72. Gambar 2.50 Proses perpindahan kalor radiasi pada jendela rumahG. Bahan BakarProses konversi energi sebagai usaha untuk menghasilkan energiberguna yang langsung dapat dipakai manusia dapat melalui cara yangberagam. Syarat terjadi proses konversi energi: pertama, harus adasumber energi yang harus dikonversi; kedua, ada alat atau mesinsebagai tempat proses konversi. Apabila kedua syarat terpenuhi proseskonversi energi akan berlangsung.Dari keterangan di atas, dapat dinyatakan bahwa sumber energiadalah syarat pertama proses konversi. Sebagai contoh, salah satu darisekian banyak sumber energi adalah bahan bakar. Adapun definisi daribahan bakar adalah material, zat atau benda yang digunakan dalamproses pembakaran untuk menghasilkan energi panas. Jadi bahan bakaradalah salah satu sumber energi yang penting. Untuk menghasilkanenergi yang dapat dimampatkan bahan bakar harus melalui prosespembakaran. Tanpa proses pembakaran energi tidak dapat diambil daribahan bakar.Dalam pemanfaatan sumber energi, khususnya bahan bakarsekarang ini, selalu ada dua hal yang menjadi perhatian utama yaituketersediaannya di alam dan efek samping proses konversi kelingkungan. Adapun alasan dari dua hal tersebut adalah, pertamakebutuhan manusia akan energi semakin meningkat, hal ini dapat dilihatdari volume penggunaan energi per harinya sudah besar. Alasan yangkedua adalah kondisi lingkungan yang semakin kritis dengan adanyapemanasan global. Untuk isu pemanasan global sekarang ini sedangdicari solusinya untuk mencegah dan mengembalikan ke keseimbangansistem alam. Adapun proses pembakaran merupakan salah satu yangdianggap sebagai penyumbang pemanasan global, khususnya dariproses pembakaran bahan bakar fosil yang banyak menghasilkan polutanyang merusak lingkungan.Dari faktor ketersediaanya di alam, bahan bakar dibagi menjadi duakategori yaitu bahan bakar yang dapat diperbaharui (renewable energi)dan bahan bakar yang tidak dapat diperbaharui. Teknologiyangberkembang pesat adalah mesin-mesin yang mengkonversi sumberenergi habis pakai. Saat ini sedang banyak dikembangkan teknologikonversi energi yang dapat diperbaharui. Karena kebergantunganmasyarakat yang tinggi dengan ditunjang teknologi yang sudah maju,ketersediaannya sumber energi habis pakai di alam mulai kritis untukbeberapa tahun kemudian. Di bawah ini adalah data ketersedian bahanbakar di alam.Tabel 1 di atas menunjukkan bahwa ketersediaan bahan bakar fosildi alam sudah semakin habis sehingga harus dicari sumber energi lain57
  73. 73. yang masih banyak tersedia di alam yaitu bahan bakar nuklir. Disampingitu juga perlu dikembangkan teknologi yang dapat mengkonversi energiyang tidak habis pakai, seperti energi air, energi matahari, energi angindan energi dari bahan organik atau yang dikenal dengan biomassa.Kelompok energi yang terakhir disebutkan adalah sumber energi yangpaling ramah lingkungan karena tidak menghasilkan zat-zat polutan yangmasuk ke lingkungan.Tabel 2.1 Ketersedian bahan bakar habis pakai18Bahan bakarJenisEnergi (Q) x 10JouleFosilBatu bara32FosilMinyak dan gas bumi6Fisi (nuklir)Uranium dan torium600Fusi (nuklir)Denterium100Pada industri bahan bakar yang digunakan mensyaratkan beberapahal yaitu ketersediannya banyak, mudah dikelola, murah, nilai kalor tinggidan yang paling penting adalah energi berguna yang dihasilkan permassa bahan bakarnya harus tinggi. Untuk kepentingan tersebut industritinggal menghitung efisiensi penggunaan jenis bahan-bakar. Adapunjenis bahan-bakar yang dapat digunakan dalam industri adalah:1. Bahan-bakar padat2. Bahan-bakar cair3. Bahan-bakar gasSebagai contoh penggunaan bahan bakar pada industri yaitu padapusat pembangkit listrik tenaga uap (PLTU). Pada pembangkitan inidigunakan sistem pembakit uap dengan boiler dimana air diuapkan. Padaproses penguapan dibutuhkan energi panas dari proses pembakaran.Ketiga jenis bahan-bakar yang telah disebutkan di atas dapat digunakanuntuk proses pembakaran. Contoh lain adalah pusat pembakit listrikdengan turbin gas (PLTG). Untuk mesin turbin gas, ketiga jenis bahanbakar di atas juga dapat digunakan semua, bergantung pada perangkatmesin yang dipakai. Namun secara umum pemilihan bahan bakar yangakan digunakan adalah dengan pertimbangan kemampuan mesinnyasehingga untuk bahan bakar yang dipilih diperoleh energi berguna yangbesar dengan efisiensi tinggi.G.1. Penggolongan bahan bakarSeperti yang telah disebutkan d iatas, jenis bahan bakar dilihat daribentuk fisiknya terdiri dari bahan bakar padat, cair dan gas. Jika dilihatdari ketersediaanya di alam, terdiri dari bahan bakar habis pakai danbahan bakar tidak habis pakai. Disamping penggolongan bahan bakarberdasarkan bentuk fisik dan ketersediaannya, dapat juga digolongkanberdasar asalnya, yaitu:1. Bahan bakar fosil.58
  74. 74. 2. Bahan bakar mineral3. Bahan bakar nabati atau organikHingga saat ini bahan bakar yang paling sering dipakai adalahbahan bakar mineral cair dan fosil. Sebut saja bensin dan solar untukbahan bakar mineral yang banyak digunakan untuk bahan bakar mesinmotor bakar. Bahan-bakar fosil lain yang banyak digunakan adalah batubara. Batu bara banyak digunakan untuk proses pembakaran padadapur-dapur boiler pada mesin tenaga uap.Setiap bahan bakar memiliki karakteristik dan nilai pembakaranyang berbeda–beda. Karakteristik inilah yang menentukan sifat–sifatdalam proses pembakaran, dimana sifat yang kurang menguntungkandapat disempurnakan dengan jalan menambah bahan-bahan kimia kedalam bahan bakar tersebut. Sebagai contoh, batu bara nilai kalornyasangat bervariasi bergantung kandungan karbonnya. Dengan alasantersebut, sekarang banyak metode yang digunakan untuk menaikkan nilaikalor batu bara denga proses penambahan kandungan karbon ataudengan cara pengurangan unsur-unsur pengotornya. Untuk bahan bakarcair, khususnya bensin atau solar biasanya ditambahkan bahan-bahanaditif dengan harapan akan mempengaruhi daya anti knocking atau dayaletup dari bahan bakar, dan dalam hal ini menunjuk apa yang dinamakandengan bilangan oktan (octane number) atau angka cetan pada solar.Proses pembakaran bahan bakar dalam motor bensin atau mesinpembakaran dalam sangat di pengaruhi oleh bilangan tersebut.G.2. Bahan-bakar cairG.2.1 Karakteritik bahan bakar cair minyak bumiBahan bakar cair adalah bahan bakar mineral cair yang diperolehari hasil tambang pengeboran sumur minyak bumi, dan hasil kasar yangdiperoleh disebut dengan minyak mentah atau crude oil. Hasil daripengolahan minyak mentah ini akan menghasilkan bermacam bahanbakar yang memiliki kualitas yang berbeda-beda. Di banyak negara,termasuk Indonesia, minyak merupakan bahan bakar yang telah lamadipakai oleh masyarakat dalam kehidupan sehari–hari. Sebelumnya, lebihbanyak digunakan istilah minyak tanah, yang artinya minyak yang dihasilkan dari dalam tanah.Minyak bumi merupakan bahan-bakar utama sejak pertama kaliditemukan. Laju pemakaiannya sejalan dengan perkembangan teknologi.Untuk memperoleh bahan bakar yang siap pakai seperti bensin, solar,minyak tanah dan lainnya, minyak bumi harus melalui proses pengolahanterlebih dahulu.59
  75. 75. Gambar 2.51 Proses pengolahan minyak bumiMinyak bumi mentah banyak mengandung senyawa gabungan darihidrogen dan karbon. Unsur yang dapat terbakar adalah karbon danhirogen sedangkan yang lainnya adalah pengisi, seperti belerang,oksigen, dan nitrogen. Pengoperasian fisik dari kilang minyak seperti:penguapan, penggesekan, dan pendinginan untuk menentukan jenishidrokarbon yang besar karena dalam material tersebut merupakanbagian yang penting dalam minyak, tetapi pengoperasian secara kimiawi,seperti: pengilangan dan penyaringan, hal ini dilakukan untukmengelompokkan senyawa belerang, oksigen dan nitrogen, denganmetode yang sama seperti sejumlah hidrokarbon aktif untuk menyediakansenyawa-senyawa tersebut. Yang perlu mendapat perhatian adalahsenyawa belerang yang dalam proses pembakaran sangat korosifterhadapap material logam. Dengan alasan tersebut, kandunganbelerang pada minyak cair harus diminimalkan atau dihilangkan samasekali. Namun terkadang dengan adanya belerang efek pelumasan dariminyak cair tersebut adalah baik, khususnya untuk aplikasi pada motordua langkah.60
  76. 76. Gambar 2.52 Proses destilasi bahan-bakar cairG.2.2. Macam-macam bahan-bakar minyakBensin adalah hasil dari pemurnian neptha yang komposisinyadapat digunakan untuk bahan bakar pada motor bakar. Yang disebutdengan neptha adalah semua minyak ringan dengan komposisi karbonyang sedang yaitu 5 sampai 11 ikatan tak jenuh. Neptha berbentuk cairandengan karakteristik di antara bensin dan kerosin. Bensin berasal darikata benzana, lazim sebenarnya zat ini berasal dari gas tambang yangmempunyai sifat beracun, dapat bereaksi dengan mudah terhadapunsur– unsur lain. Bentuk ikatan adalah rangkap, dan senyawamolekulnya disebut alkina. Bahan bakar jenis ini biasa disebut dengankata lain gasoline. Bensin pada dasarnya adalah persenyawaan jenuhdari hidro karbon, dan merupakan komposisi isooctane dengan normal-heptana, senyawa molekulnya tergolong dalam kelompok senyawahidrokarbon alkana.Proses pembuatan bensin yang digunakan pada motor bakarmelalui beberapa cara, tetapi prinsipnya sama yaitu mendestilasihidrokarbon pada suhu 1000 F dan campuran tersebut terdiri dari :61
  77. 77. 1. Straight run nephta yaitu minyak bumi yang mendidih sampaisuhu 4000 F.2. Reformed Nephta yaitu hasil yang sama volatilenya, diperolehdengan pengolahan termis atau dengan dehidrogenisasi katalisasidari nephtha yang berat.3. Cracked nephta produk yang sama volatilnya, diperoleh denganproses termis atau katalis dari destilasi sedang seperti minyak gas4. Casing head gasoline, gasolin yng diperoleh sebagai hasil dariproses destilasi kering natural gas.Karakteristik bahan bakar bensin adalah mudah sekali menguapdan terbakar. Dengan karakteristik tersebut bensin dalam prosespembakaran dalam ruang bakar sangat mudah meledak (detonasi) yangcenderung tidak terkontrol pada kondisi temperatur dan tekanan tinggi.Karakteritik bensin ditunjukkan oleh suatu bilangan yang menunjukkankemampuan bensin terhadap detonasi yang disebut dengan angka oktan.Jadi kualitas bensin dinyatakan dengan angka oktan, atau octanenumber. Angka oktan adalah persentase volume isooctane di dalamcampuran antara isooctane dengan normal heptana yang menghasilkanintensitas knocking atau daya ketokan dalam proses pembakaranledakan dari bahan bakar yang sama dengan bensin yang bersangkutan.Isooctane sangat tahan terhadap ketokan atau dentuman yang diberiangka oktan 100, heptane yang sangat sedikit tahan terhadap dentumandi beri bilangan 0. Pada motor percobaan, bermacam–macam bensindibandingkan dengan campuran isooctane dan normal heptana tersebut.Bilangan oktan untuk bensin adalah sama dengan banyaknya persenisooctane dalam campuran itu. Pada gambar 2.53 adalah mesin uji angkaoktan (CFR cooperative fuel research), pada mesin uji ini rasio kompresidapat divariasi pas dengan yang diperlukan.Semakin tinggi ON bahan bakar menunjukkan daya bakarnyasemakin tinggi. Bensin yang ada di pasaran dikenal tiga kelompok:(1) Regular–grade, (2) Premium–grade, dan (3) Third-grade Gassoline.Adapun di Indonesia, Pertamina mengelompokkanya menjadi : bensin,premium, aviation gas dan super 98.Solar adalah bahan bakar minyak hasil sulingan dari minyakbumi mentah, bahan bakar ini mempunyai warna kuning coklatyang jernih. Adapun sifat-sifat minyak solar yang lain adalahsebagai berikut.1. Tidak berwarna atau berwarna kuning muda dan berbau.1. Tidak mudah menguap dan pada temperatur normal tidakmenguap.2. Titik nyala atau temperatur minimum mulai terbakar bila di dekatapi adalah 400 sampai 1000 C, jika dibandingkan dengan bensin62
  78. 78. yaitu sekitar 10-150 C, angka ini cukup tinggi dan aman untukpemakaian.3. Temperatur nyala atau flash point (temperatur dimana bahanbakar menyala dengan sendirinya tanpa pengaruh dari luar)adalah 3500. (lebih rendah dari temeratur nyala bensin 3800 C).Penyangga dindingsilinderTuaswormWormDinding silinderGambar 2.53 Mesin uji nilai oktan CFRBahan-bakar solar yang baik adalah mempunyai titik nyalanyarendah atau mudah menyala, viskositasnya tepat, tidak terlalu kental,mudah menguap dan mengandung belerang yang rendah.Minyak solar merupakan hasil dari pengolahan minyak bumi samadengan bensin. Minyak solar ini biasanya digunakan sebagai bahanbakar pada semua jenis motor diesel dan juga sebagai bahan bakaruntuk pembakaran langsung di dalam dapur–dapur kecil yangmenghendaki hasil pembakaran yang bersih. Minyak ini sering disebutjuga sebagai gas oil, ADO, HSD, atau Dieseline. Pada temperatur biasa,artinya pada suhu kamar tidak menguap, dan titik nyalanya jauh lebihtinggi daripada bahan bakar bensin.Kualitas solar dinyatakan dengan angka setane atau cetanenumber (CN). Bilangan setane yaitu besar persentase volume normalcetane dalam campuranya dengan methylnapthalene yang menghasilkankarakteristik pembakaran yang sama dengan solar yang bersangkutan63

×