Vol 1 2 2016 PENGARUH PERUBAHAN DIMENSI DIAMETER PULI

Jurnal AUTINDO Politeknik Indonusa Surakarta ISSN : 2442-7918 Vol. 1 Nomor 3 Juni Tahun 2016
PENGARUH PERUBAHAN DIMENSI DIAMETER PULI POMPA AIR
TERHADAP KERJA SISTEM PENDINGIN
PADA MESIN KIJANG TIPE 5K 4 SILINDER
Achmad Nurhidayat
Sfaf Pengajar, Program Studi Teknik Mesin,
Fakultas Teknik, Universitas Surakarta (UNSA)
Jl. Raya Palur Km. 5, Surakarta - 57772
E-mail: [email protected]@gmail.com
Inti dari eksperimen ini adalah meneliti perubahan pada suhu kerja mesin dan besaran
konsumsi bahan bakar, apabila dimensi diameter puli pompa air dirubah, baik dengan pengurangan
diameter puli, maupun penambahan diameter puli.
Metode yang digunakan untuk pengumpulan data penelitian, adalah dengan cara eksperimen,
yaitu merubah diameter puli pompa airyang telah ditentukan, sesuai dengan eksperimen yang akan
dilakukan.
Hasil yang didapat dari penelitian ini, bahwa penggunaan dengan puli strandar, capaian suhu
maksimumnya 90°C dan suhu minimumnya 85°C dan pencapaian suhu konstannya 87°C. Pada
penggunaan puli diameter kecil, capain suhu maksimumnya 90°C dan suhu minimumnya 85°C dan
pencapaian suhu konstannya 87°C. Sedangkan untuk penggunaan puli diameter besar, capaian suhu
maksimumnya 92°C dan suhu minimumnya 85°C dan pencapaian suhu konstannya 87°C.
Pengukuran tersebut dilakukan dengan asumsi putaran mesin 1000 rpm serta suhu ruang 28°C.
Sedangkan untuk pengukuran konsumsi bahan bakar, jumlah pemakaian yang digunakan pada
ketiga puli dengan diameter yang berbeda, adalah dengan asumsi batasan konsumsi bahan bakar
yang terpakai pada saat mesin pada kondisi suhu stagnan sebesar 10 ml maka waktu yang ditempuh
dalam pencapaian besaran pemakaian bahan bakar ialah untuk puli standar waktu yang ditempuh
(26 detik), puli diameter kecil (24 detik) dan untuk puli besar (28 detik) sehingga asumsi
pencapaian waktu yang dibutuhkan untuk mencapai suhu kerja mesin berbeda-beda, antara
penggunaan puli satu dengan yang lain.
Perubahan temperatur kerja mesin akan terjadi, dengan adanya perubahan pada diameter puli
pompa air. Temperatur akan tetap pada kondisi normal pengunaan puli standart (124,5 mm).
Kondisi temperatur suhu kerja mesin ada kecenderungan menurun pada saat penggunaan puli
dengan diameter kecil (90 mm) dan kondisi temperatur suhu kerja mesin ada kecenderungan naik,
pada saat penggunaan diameter puli besar (135,5mm). Sedangkan untuk pengukuran besaran
konsumsi bahan bakar yang terpakai ialah relatif sama tingkat pemakaianya.
Kata kunci : Diameter puli, Sistem Pendinginan
11
Jurnal AUTINDO Politeknik Indonusa Surakarta ISSN : 2442-7918 Vol. 1 Nomor 3 Juni Tahun 2016
I.
Pada sistem ini panas yang dihasilkan
dari pembakaran gas didalam ruang
pembakaran dan silinder sebagai perambatan
keluar dengan menggunakan sirip-sirip
pendingin yang dipasang dibagian luar dari
silinder dan ruang bakar. Panas ini
selanjutnya diserap oleh udara luar yang
temperaturnya jauh lebih rendah dari
temperatur sirip pendingin. Udara yang
menyerap panas dari sirip-sirip pendingin
harus berbentuk aliran atau udaranya harus
mengalir agar temperatur udara sekitar sirip
tetap rendah, sehingga penyerapan panas tetap
berlangsung secara sempurna. Aliran udara ini
kecepatannya harus sebanding dengan
kecepatan putar dari mesin agar temperatur
ideal mesin dapat tercapai, sehingga
pendinginan dapat berlangsung dengan
sempurna.(Toyota step 1, 1992)
2. Sistem pendinginan air
Pada hal ini panas dari hasil pembakaran gas
dalam ruang bakar dan silinder sebagian
diserap oleh air pendingin setelah melalui
dinding silinder dan ruang bakar. Karena
dibagian luar dari dinding silinder dan ruang
bakar dibuat mantel-mantel air pendingin atau
water jacket. Panas yang diserap oleh air
pendingin pada mantel-mantel air selanjutnya
akan menyebabkan naiknya temperatur air
pendingin tersebut. Apabila air pendingin
tersebut tetap berada pada mantel-mantel
pendingin, maka air akan cenderung mendidih
dan menguap. Hal ini dapat dihindari dengan
jalan mengganti air tersebut dengan air yang
masih dingin sedangkan air yang telah panas
harus dialirkan keluar dari mantelnya dengan
kata lain air harus bersirkulasi. Sirkulasi air
pendingin ini adabeberapa macam cara antara
lain :
PENDAHULUAN
Mekanisme sistem pendingin pada kerja
mesin berfungsi sebagai pelindung mesin,
cara menyerap panas. Panas mesin dihasilkan
dari pembakaran bahan bakar dalam silinder.
Panas dari pembakaran gas dalam silinder
pada sistem pendingin air sebagian di serap
oleh air pendingin. Secara prinsip dapat di
katakan bahwa sistem ini bekerja berdasarkan
prinsip pertukaran panas. Panas hasil
pembakaran akan di serap oleh air pendingin
yang bersirkulasi. Pada sirkulasi air pendingin
pada mobil akan melewati sebuah komponen
sistem pendingin, komponen sistem pendingin
ini salah satunya adalah pompa air (water
pump). Di dalam sistem pendingin fungsi atau
kerja dari pompa air ialah untuk
mensirkulasikan fluida atau air pendingin
dengan debit air yang tinggi. Karena adanya
dorongan ataupun tekanan pada putaran
pompa air itu sendiri sehingga tingkat
pendinginannya akan jauh lebih efektif dari
pada mobil yang menggunakan sistem
pendinginan sirkulasi alam (Toyota New step
2, 1997)
Pompa air (water pump)biasanya akan
selalu berhubungan dengan puli penggerak.
Puli water pump merupakan komponen
penting di karenakan kedudukan pulipompa
air ini mempunyai fungsi sebagai penggerak
atau pemutar pompa air, yang putarannya
akan berkesinambungan dengan putaran puli
inti atau puli mesin dengan perantara tali
sabuk(v-belt).
Kenyataan di lapangan para pengguna
atau bengkel kurang memperhatikan waktu
merubah atau mengganti puli pompa air, tanpa
menghitungkan besar kecilnya diameter dari
puli standart dan akan berakibat penurunan
kinerja mesin di kemudian hari (Bob Mehlhoff
2003). Dari situasi inilah, penulis ingin
mengadakan penelitian tentang besarnya
perubahan temperatur mesin dan banyaknya
konsumsi bahan bakar yang digunakan,
apabila puli pompa air dirubah, baik itu
diperkecil atau diperbesar diameternya.
1. Sirkulasi alam (natural circulation )
Sistem pendingin jenis ini terjadi
dengan diakibatkan oleh perbedaan berat jenis
air panas dengan yang masih dingin, air yang
telah panas berat jenisnya akan lebih rendah
dari pada air yang telah dingin. Pada saat air
dalam tangki dipanaskan, maka air yang telah
panas akan menempati bagian atas dari tangki
dan mendesak air yang ada diatasnya untuk
segera mengalir ke pipa, air yang mengalir
melalui bagian bawah dari tangki dimana
setelah air dipanaskan akan mengalir keatas.
Air yang ada didalam tangki pada mesin
disamakan pada air yang berada pada mantelmantel air. Panas diambil dari panas
II.
KERANGKA TEORISTIS
Dalam sistem pendinginan mesin ada
dua metode pendinginan, menggunakan
sistem pendinginan udara dan sistem
pendinginan air
1. Sistem pendinginan udara
12
Jurnal AUTINDO Politeknik Indonusa Surakarta ISSN : 2442-7918 Vol. 1 Nomor 3 Juni Tahun 2016
pembakaran, sedangkan radiator berfungsi
untuk merubah air yang telah panas menjadi
dingin. Air panas yang berada dalam mantelmantel air dipanaskan oleh panas pembakaran
didalam ruang bakar dan silinder, sehingga air
tadi akan menyerap panas dan temperaturnya
akan naik mengakibatkan turunnya berat jenis.
Air panas akan didesak oleh air yang masih
dingin dari radiator, sehingga akan mengalir
kebagian atas radiator yang selanjutnya akan
turun panasnya karena sebagian telah dibuang
pada radiator. Pada saat yang bersamaan
dengan turunnya air pada radiator terjadi
pembuangan panas yang besar sehingga
mempercepat turunnya air radiator.(Marleev,
2003)
Metode
yang
digunakan
untuk
pengumpulan data penelitian, adalah dengan
cara eksperimen, yaitu merubah diameter puli
pompa airyang telah ditentukan, sesuai
dengan eksperimen yang akan dilakukan.
Data pengujian perubahan puli pompa air,
serta efek yang timbul, pada saat perubahan
diameter puli terjadi, baik pada temperatur
suhu kerja mesin, capaian waktu temperatur
kerja mesin serta besarnya konsumsi bahan
bakar.
2. Sirkulasi dengan tekanan ( forced
circulation )
Sirkulasi jenis ini hampir sama dengan
sirkulasi jenis aliran, hanya ditambahkan
pompa air untuk mempercepat sirkulasi air
pendingin. Pompa ini ada yang ditempatkan
antara radiator dengan mesin dimana air
mengalir ditekan oleh pompa, ada juga yang
ditempatkan
antara
mesin
dan
radiator.Sirkulasi jenis ini karena dapat
berlangsung dengan sempurna dan air yang
berada didalam mantel-mantel air tetap dalam
keadan penuh tanpa adanya gelembunggelembung udara. Sirkulasi jenis ini
kecenderungan untuk air mendidih sangat
kecil sekali karena tekanan atmosfir yang
berarti titik didihnya berada dibawah 100°C
(Otomega smk, 2005)
Percepatan Putaran Puli
Pembahasan ini akan menerangkan
tentang perhitungan perbandingan diameter
puli pompa air (driven gear) dengan puli
poros engkol (drive gear). Pada dasar teori
sudah dijabarkan mengenai persamaan
perbandingan diameter puli pompa air dan
puli poros engkol, yang kemudian akan
terjawab apakah puli tersebut (driven gear)
dipercepat atau diperlambat pada ketiga
dimensi yang berbeda. untuk keterangan
menuju keperhitungan menggunakan rumusan
sebagai berikut: da = Diameter Puli a (Poros
Engkol)
db = Diameter puli b (Pompa Air)
na = Putaran Puli a (Poros Engkol)
nb = Putaran Puli b (Pompa Air)
pada penelitian ini menggunakan variable
bebas yaitu puli pompa air yang dengan
ukuran diameter masing-masing puli sebagai
berikut:
db1 : 124,5 mm (puli standar)
db2 : 90 mm ( puli kecil)
db3 : 135 mm (puli besar)
III.
METODE PENELITIAN
Desain penelitian ini menggunakan
jenis
eksperimen.
Eksperimen
adalah
penelitian terhadap suatu variabel yang
sengaja dilakukan, yaitu mengadakan
percobaan secara langsung di laboratorium,
tentang pengujian pengaruh perubahan
dimensi diameter puli pompa air, terhadap
kerja mesin. Dibawah ini bagan pelaksanaan
penelitian :
Perhitungan putaran untuk diameter puli
standar
persamaan db1 . nb1=da.na
13
Jurnal AUTINDO Politeknik Indonusa Surakarta ISSN : 2442-7918 Vol. 1 Nomor 3 Juni Tahun 2016
124.5 mm . nb1 = 141.5mm . 1000 rpm
nb1 = 141.5mm . 1000 rpm
124.5 mm
IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Besarnya capaian suhu kerja mesin dan
catatan waktu yang ditempuh serta besarnya
konsumsi bahan bakar. Untuk lebih jelasnya
bisa kita lihat data-data dari table hasil
pengukuran perbandingan antara suhu kerja
dengan waktu dan table perbandingan antara
junlah konsumsi bahan bakar dengan
pencapaian waktu yang ditempuh.
= 1136.5 rpm
Perhitungan putaran untuk diameter puli kecil
persamaan db2 . nb2=da.na
90 mm . nb2 = 141.5mm . 1000 rpm
nb2 = 141.5mm . 1000 rpm
90 mm
Tabel perbandingan suhu dengan waktu
= 1561 rpm
Perhitungan putaran untuk diameter puli besar
persamaan db3 . nb3=da.na
135.5 mm . nb3 = 141.5mm . 1000 rpm
nb3 = 141.5mm . 1000 rpm
135.5 mm
= 1044 rpm
dan kondisi temperatur suhu kerja
mesin ada kecenderungan naik, pada saat
penggunaan diameter puli besar (135,5 mm).
Karena terjadi sekat atau lamanya
waktu yang ditempuh untuk mencapai tingkat
pendinginan dan panas yang maksimal, maka
perbedaan banyaknya konsumsi bahan bakar
yang digunakanpun akan berubah, sesuai
kondisi penggunaan puli, baik dengan
diameter puli standart (124,5 mm). Konsumsi
bahan bakar rata-rata akan normal, namun jika
menggunakan diameter puli kecil (90 mm),
maka kecenderungan penggunaan bahan bakar
akan lebih sedikit. Penggunaan diameter puli
besar (135,5mm), mempunyai kecenderungan
konsumsi bahan bakar akan lebih banyak.
Pada dasarnya besar konsumsi yang
digunakan adalah sama. Tetapi saat
pengambilan data waktu akan berpengaruh
terhadap konsumsi bahan bakar, karena
penelitian puli satu dengan puli yang lain,
akan memakan waktu yang berbeda-beda.
Akibatnya apabila pengambilan data akan
lebih lama (puli besar), dan penggunaan
konsumsi bahan bakarpun akan lebih banyak,
selain itu apabila pengambilan data yang
waktunya lebih cepat (puli kecil) dan
penggunaan konsumsi bahan bakar pun akan
lebih sedikit.
14
Jurnal AUTINDO Politeknik Indonusa Surakarta ISSN : 2442-7918 Vol. 1 Nomor 3 Juni Tahun 2016
Daftar table perbandingan konsumsi bahan
bakar dengan waktu.
Pada grafik diatas dapat kita lihat untuk puli
dengan diameter standar (warna biru) pada
saat kondisi suhu mesin pada posisi
stagnan/tetap dan pada konsumsi bahan bakar
disediakan sebesar 10 ml maka waktu yang
ditempuh sebesar 26 detik. Sedangkan untuk
jenis puli dengan diameter kecil (warna
merah), pada saat kondisi suhu mesin pada
posisi stagnan/tetap dan pada konsumsi bahan
bakar disediakan sebesar 10 ml maka waktu
yang ditempuh sebesar 24 detik. Dan untuk
jenis puli dengan diameter besar (warna
hijau), pada saat kondisi suhu mesin pada
posisi stagnan/tetap dan pada konsumsi bahan
bakar disediakan sebesar 10 ml maka waktu
yang ditempuh sebesar 28 detik.
Dari rekapitulasi data hasil pengujian
diatas
dapat
disimpulkan,
hubungan
perubahan diameter puli pompa air pada
kendaraan dengan putaran mesin (1000 rpm),
waktu dan capaian suhu yang terjadi, dapat
dilihat pada grafik dibawah ini.
V.
PENUTUP
Dengan perhitungan rumus diatas maka
diperoleh kesimpulan bahwa putaran puli
pompa air dengan diameter kecil, maka
putarannya akan lebih cepat daripada puli
dengan diameter standard maupun puli
berdiameter besar.
Perubahan temperatur kerja mesin akan
terjadi, dengan adanya perubahan pada
diameter puli pompa air. Temperatur akan
tetap pada kondisi normal pengunaan puli
standart (124,5mm). Kondisi temperatur suhu
kerja mesin ada kecenderungan menurun pada
saat pengunaan puli dengan diameter kecil (90
mm)
Grafik perbandingan suhu dengan waktu
Pada grafik diatasperbandingan antara
kenaikan suhu dan waktu dengan penambahn
waktu dihitung secara berjangka yaitu dengan
kenaikan waktu 1 menit. Sehingga penelitian
yang akan dilakukan, praktis hanya akan
berorentasi pada kenaikan suhu, dalam skala
penambahan waktu yang telah ditentukan
yaitu penambahan waktu per 1 menit.
DAFTAR PUSTAKA
Maleev,
V.L.
Internal
combustion
engine.Jepang:
McGraw-Hil
Book
Company, Inc: 2003.
Mehlhoff :B Artikel pengaruh perubahan debit
air pada mesinwww.kinibalublogspot.com
2009
Sharma R.P and Mathur, M.L., Internal
Combustion Engine . New Delhi, india.
Hanpat rai and Sons: 1980.
Toyota. Materi Pelajaran Engine GroupNew
Step 1. PT. Toyota Astra Motor. Indonesia
Toyota. Materi Pembelajaran Engine Group
New Step 2.PT Toyota Astra Motor
Indonesia
Grafik perbandingan konsumsi bahan bakar
dengan waktu
15