JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN FAKULTASTEKNOLOGIKELAUTAN

I"

l(CJ

/t-t lc~

l '.t'S .•. I

L.. " - : _ - /

TIJGASAKHIR
(KS 1701)
ANALISA KERUSAKAN MOTOR DIESEL CATERPILLAR
TYPED 3516 YANG DIGUNAKAN SEBAGAI
PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK
DI PT. NESTLE INDONESIA

!\SSP
~ b ' 8J.5 12

&.r

~

Ill

Disusun Oleh:

HERLAMBANG
4299 109 610

JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN
FAKULTASTEKNOLOGIKELAUTAN
INSTITUT TEKNOLOGI SEPI JLUH NOP-EMBER

su~

'

.

~ , · ,, . )8:@y7$:--i
'l ,. ri n· ·

·~,; _j

No.-Agcnda l'rr-.

~Jh.-r:

fl... I . ·• T

.,-

-.1

ANALISA KERUSAKAN MOTOR DIESEL CATERPILLAR
TYPED 3516 YANG DIGUNAKAN SEBAGAI
PEMBANGKJT TENAGA USTRIK
Dl PT. NESTLE INDONESIA

TUGASAKHIR
Dlnjukan Guna Memenubi Sebagian Persyaratan
UntukMemperoleh Gelnr Snrjana Telmik
Pad a

Jurusan T eladk Slstem Perkapalnn
Fakultas Tcknologi Kelautan
lnstitut Telmologi Sepulnh Nopember
Sur.tbaya

Surabaya,

Juli 2002

Mengetahul I Menyetujui

~

Dosen Pembbnbing D

\

Ir. Allm ldodo, M.Sc.
NIP. 131 474 402

lr. I Made Ariana, MT.

NIP.l32133 971

KATA PENGANTAR

l ~t\T

t\ I'ENGt\NTt\R

Segala puji dan syukur kami panJatkan kc hadirat Allah SWT ata!' rahmat dan
hidayah yang dibcrikan - Nya l.cpada kami schingga kam1 dapal mcnyelesa•kan
pcnu!J~

tugas akh1r 101 yang bel)udul :

ANA LI SA KERUSAKAN MOTOR DIESEL CATERP I LLAR YANG OIGll:'lAh:AN

SEBACAI
PE

. \tBA~CKIT

TENAGA I.ISTRIK Dl PT. NESTU: INDO NESIA

Tugas akhir ini m.:rupakan salah satu prasyarat untuk memperoleh gelar strata satu pada
.Jur~an

Tcknik Sisllm Pcrl.apa lan Fakultas Tcknolng• Kclautan

ln~

ti tu

Td•wlog• S.:puluh

Nopember Surabaya.
Dalmn mcnyclcsaikan tugas nkhir ini kami mcrasa mcndapatka n bantua11,
bi mbingon dan du kungan yang bcsar d;ui bcrbagai pihak. Oleh karcna itu, da lam
kcscm pata n ini dcngan scgala kcrcndahan hati dan pcnghonnatan yang IIngg• l.am•
mcngucapkan tcrima kasih yang scbcsar bcsamya kcpada :

I. Kcdua orang tuaku. bapak dan ibu tcrcinta yang tclah banyak mcmberikan dukungan
dan do'a restu kcpada pcnulis.
2. Bapal.. lr. Alim Widodo, M.Sc dan Bapak lr. Made Ariana. MT. Sclaku
d~·.:n

pembimbmg.
3. Bapak DR. lr. A A. Masrocn, M.Eng. sclaku kctua jurusan Tckml.. S1stim l'crl..ap.1lan
4. Bapak lr. Suryo W1dodo Ad,iic, M Sc. sclaku sckrctaris ,iurus;m Icknik Sisllm
Pcrkapalan.

5. T3apak lr Dwt Pnyanta, M.SI.:.. Bapak lr. Toni Bambang. M.Sc. dan Bapak Dr.lr. Abdul
Munif. M Eng Bapak Edt Suset)O ST Bapak lr. Sardono SanVlto MSc. selaku dosen
pengUJI
6. Saudara

saudaral.u. kal.al. dan adtk

adikku yang banyak membenkan du},;ungan

moral
Datam
kepada ternan

ke

~ empatn

tcman ~ang

101 pula kam1 JUga pertu men)ampaikan rasa terima kasih
ban)ak membenkan saran. bantuan dan dukungan )ang bcsar

kepada kam1 sehingga dalam [lCnyclcsa•an tugas akhir ini menjadi leb1h mudah. Ucapan
terima l.asth kamt sampatkan kepada Budi, Estu, Dodik, Jacky, Tongki. Almarhum Rio.

Grandik, Ucit, Zaini, link, Diyah Fajarwati, Norina, Sitvi, Dian, Sigit, Jsri, Sauki, Teri,
Pipit, Anivah, Hendry dan Pal.. Komarud111.
Kamt sudah berusaha mclakukan yang tcrbaik untuk menyelesatkan buku tugas
akhir mi. tetapi kam• menyadan scpcnuhnya bahwa buku ini masih jauh dari scmpurna.
Oleh karena itu l..ntil.. dan saran yang konstruktif dari pembaca sangat kami harapkan agar
buku ini mampu membcnkan kontnbus• bagi perl.embangan ilmu pengetahuan.

Penults

I

ABSTRAKSI

ABSTRAKSl

Dt cia/am

lllj!U'

akl11r

1m

akan ddakukan anlt~

kerusakan cylmder head

pada ,1./otor Dte.\el ( aterptllar ltpe D35/6 Jenganmenggunakan analtsa:
Anahw I ekmk : .\'01111 denr:cm mengwwl"a \1.\tem-smem yang berkerJa nmalnya
\1.\lem halum hakar. \1.\lem pelumCI\ dclll.\11/em lamya yang menun_fGIIJ!..
Ana/1\a Dmwn" : )YIIIII anaft,a yang dtlakukan dtmgan perhllungan analmt gerakan
torok dan 'wem per[!aakun lamyu yang dtperktrukan dapat menyebahkan kerrLwkan
pada cylmder l~t•ac.

wtelah dulapotkan gaya tekan terbesar pudu langkah pembakuran

maku akan dtlakukun unalt.\11 dengun men[!f!.tmakan program SAP 2000. Anafi.,u
dengan program SA I' 2000

1111

ter_1adt paclu ltttk

W!!f.llll!ll/er/1!11111

k~r.Ja

ttttk ulmt

dtmak111dkan untuk mengetahw II!)!.Uflgan aktual yan}!.
dan cylmder head ke11ka menerima bebun

dan lw.\tl perhtiiiii}!.W!. fegangun akmal. yang merupakan output clan penehtwn.
1ersehu1 cltbundllt,f!,kan dellgl/lt 1egmzgw1 yang dt{imkan sesuui dengan matenal yang

dtgzmakan ..dart Ita~/

anal!.1a dtperktrakan cylmder head mengalami kelelahan karcma

cylinder br!ket:Ja pada hatas hawaii dcmllltkyteld stress materia/nyu.

DAFTAR lSI

DAFTAR lSI
Kata Pcogantar
Abs trak
Daftar bi
Daftar Gam bar
Da ftar Lampi rao
Daftar

~ o ta

si

BAB - I. Pendahuluan
I I. La tar belakang pennasalahan... .. .. .. ..

.
1.-. I UJU80
'}

. . .. . . ...... .. .. .. .. . .. .. .. ... .. .. .. .... 1-1

............................... ..................... 1-2

......

1.3. Perumusah masalah. .
1.4. Manfaat ... .. .

1-2

......................... ............. ...... .. .................. 1-3

1.5. Metodolog• ........ .

. ...... ..... .... .. ....... 1-4

1.6. Ststcmatika penulisan ........ .

.. . ...... ... .. .... ... ........ . .. ............. 1-5

BA B - II. T I NJAliAN PUST A I\:A

2. 1. Prinstp Kerja Motor Die~
2 I.

l

Putaran l'mggi

Prinsip kerja motor diesel putaran tinggi... .... . ...... ... ...... ........ 11-1

2.2. Proses Pembakaran Pada Motor Otcscl
2 2 I. Pen ode l!,'lllton dcla} ... .. . .. .. .

11-6

2.2.2. Pcriode pemngkatan tckanan secara cepat... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11-9
2 2 3 Periodc md.aml.. tcrl..omrol. ..

II- I 1

2 2 4 Pen ode after burning

ll-13

Bahan bakar motor dtescl
2.3.1 Bahan bakar motor dtescl

........................................... 11- 14

2.3.2. Pcnetrast dan atomtsast spra) bahan bakar ............................ 11-16
2.4.

Turbulensi sebelum pcmbakaran .. .. .. .. ...... ...... ...... ...... .. .... . . .. . .. .. ll-21

2.5

Hubungan amara ststcm pcndmb'ln dan sistcm lain pada diesel.. ............... JJ-22
2.5. 1. Sistem ba han bakar .................. ................. .. ....... ... ......... ll-23
2.5.2. Pengatur suplay bahan ba kar... . ... ............... ... .......... ..... .. ... 11-24

3.2. 1\nalisa ... .... ..

.. ......... ...... ... ......... ... ... ... ...... ... .. .......... !Il-L

BAB - 1\·. Anali~

................................................ IV-I
... ..... ...... ................. ... .. . IV-2

-1.1 Data tckmk ..
4.2. Lamgkah kompres1
-1 3 Langkah pemba!..aran

....................... ....................... ... lV-7
. . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . ... . . . .. . . . . l V-12

4 4 Langkah ekspans1

4.5 Anahsa Program SAP 2000 ......................... ...................... lV- 15

BAB - \ '. Disku'i

Diskusi
BAB - VI. Kesimpulan
Daftar Pustaka
Lam1>iran

..

. ................... ............ ......... ........ V-1

DAFTAR GAMBAR

OAFTAR GAMBAR

Gambar2 I

Pnnstp h.cl)a Motor Dtesel Putaran TinggJ

11-3

Gambar 2 I 2

Stklus Motor Dtcsel -1 Langkah

Ll-4

Gambar 2.2.1

Dtagram lndtkator Htpotik Motor Diesel

11-9

Gambar2.3 I

Gratik Hubungan Cetanc Number Dengan Ignition Delay

11-15

Gambar 2.3.2a

Gratik llubungan Antara Nozzle Opening Presure Dengan 11-18
Parameter Lain.

Gambar 2.3.2b Gratik

Hubungan

Tekanan

Puncak

lnJeksi

Dengan ll-20

Parameter l.ain
Gambnr 2.4

Turbulensi Scbclum Pembakaran.

Jl-21

Gam bar 2.5.2

Magnetic Governor

11-27

Gambar 4.5 Ia

l3entuk Shell Segi Empat

IV-16

Gambar4.5.1b

B~:ntuk

Shell Segi Empat

IV-16

Gambar 4 5.1c

Detimsi Axt~

IV-17

Gambar 4.5.2

Grafik !last I Analisa Program SAP 2000. Stress S II

!V-18

Gambar4 53

Gratik I last I Anahsa Program SAP 2000, Stress S22

IV-19

Gambar 5

\ilab'llCttc Go' emor

V-3

..

DAFTAR LAMPIRAN

DAFTAR LAMPIRA:\'

Lamp1ran I

L1s1 Program SAP :woo

Lamp1ran 2 Gambar Foto 1-..omponcn Yang Mengalami Kerusakan

102

Lamp1ran 3 Gambar Skemauk Electromc Governor

103

Lampuan 4 Gambar Detail Komponen Electronic Governor

107

Lamp1ran 5 Gambar lnstalasi Dasar Elect rome Governor

108

Lampi ran 6 Lcmbar Evaluasi Prcscntasi Proposal PI

109

Lamp1ran 7 Lembar Evoluasi Prcscntasi Proposal P2

II 0

Lampi ran 8 Sural Kcputusan Pcngcrjaan Tugas Akhir

Ill

Lamp1ran 9

112

Lcmbar Kema_1uan Tugas Akhir

DAFTAR NOTASI

OAFTAR NOTASI

.,,

: Koelhten Solar

0.03 - 0.04 .
At:~amv

Harga rendemen pengis~a
E

Rasto Komprcst

I.

Selan.Jutnya dtcan ungt..at t..enatkan tet..anan
Pcnambahan temperatur akibat persing!,'Ungan panas dari dinding sthndcr
dengan udara tuar. Bcsamya 10-20 °C .
. Koefisten perubahan ktmiawi molekut

~0

Koeiisien penggunaan panas
p

· l'ingkat kcnaikan c

s

: Tingkat kcnaikan ekspan~i

t:

: Banyaknya udara scbcnarnya yang dibutuhkan

1\.11,!

. Jumtah total mol gas hast! pembakarun.

(MCp)g

. Kapu~ts

i\1(\ ')a

t. ~pa

panas ra~-t

pendahuluan
nsi

susutan

dan udara pada tckanan konstan adalah

panas rata-rata dan udara pada volume dan temperatur konstan
Kapst~

Ekspanst Pohtroptt.. ( t . t 5
Pc
P,
Ql

harga tekanan akhtr komprcst
: Harga tekanan maksunum pada akhir tangkah pembakaran
1\tlat I-alor bahan bakar. Untuk bahan bakar solar nila1 Qt - 10.000
kcat!Kg

To

t ,3 J

: remperatur udara tuar

T,

: Temperatur gas n.:sidu b.:samya 700-800 l'K_ diambil 70011rav a/alii If'

m;ektor.

Dengan u:kanan inJeksi yang lebih tinggi, maka lebih banyak bahan
bal.ar }ang tcrpcnctrasi dengan massa udara, dibanding dengan
terbentuknya dtposll bahan bakar yang terbentuk didinding ruang baJ..ar
atau dtsnbu~

dtdalam ruang bal.ar yang sangat sulit untuk mcmbakar

bahan baJ..ar

3. ( 1kuran.4kfllal /)mplet Hahan Bakar.
Tergantung dari t.:kanan mjeks1 , .1umlah dan diameter lubang noslc
untuk distribusi bahan bakar.

Teknik Sistem l'erkapalan - ITS
llerltmtbang (4299.109.610)

II - 12

Tugas If khir(KS 170 I)

4. (ierakan

( !tfara lnduks1 Sllinder urau Sw1rl

.vanl!-

cenderung
~

mempengaruhi karaktensuk laJu campuran udara-bahan bakar.
5

I mp.!rcllur danlektman udara 'har[!e.

PERIODE AFTER Bt RNING

2.2A

D11andai dengan penurunan tekanan dalam silinder sccara cepat
setelah pcnode pcmbakaran bcrakhir. After burning period adalah phase
dimana ketcrlambatan pcmbakaran dari bahan bakar yang tidak terbakar
~eb

l umnya

,

hal 1m d1sebabkan oleh d1stribusi campuran bahan bakar

dcngan udara komprcsi yang kclua.r dari silinder tidak homogcn (campuran
heterogcn ). .lad1 pada bcbcrapa daerah campuran akan banyak, sedangkan
pada daerah lain akan kckurangan. pada saat yang sama produk pembakaran
tidak dapal dibersihkan, sehigga kekurangan oksigcn yang menimbulkan
penurunan lnJu pembakaran. hal itu akan mengbasilkan produk sampingan
pada gas buangnya, m1sal CO.
Aktbat pcnode bahan bakar bertarnbah pada phase ketiga
tcrkontrol. maka akan menghastlkan asap gas buang. Asap tersebut
merupakan aktbat ndak komplitnya pembakaran dalam daerah kurang
berlebth. dengan tcmpcratur ruang bakar yang sangat rendah. Mtsalnya pada
awal staning.

T e k~ti

Sistem Perkapalau - n :s·

Herlamhtmg (4299.109. 610)

11 - 13

Tugas A khir (KS 170 I )

2.3.1

BAH A'I BAKAR CNTL"laO setana
d1 antara 40 sampa1 60 (Wiranto Arismunandar, 1993 ). Kadar belerang
dalam bah an bakar harus di bawah I% dari be rat bahan bakar, unlut..
meng.hmdari kcmungkinan

t c~ja

dm

y a

korosi. Debu, Kotoran dan atr di

da lam bahan bakar akan mcrusak bagian- bagian dari dalam pompa bahan
bakar dan j uga nose I, sedangkan endapan karbon, abu akan menempel pada
bagia n luar dari nose I, sehingga dapat mengangu penyemprotan bahan bakar
ke da lam stlindcr. abu at..an menempel pada bagian atas torak akan
mcnycbabkan pmanasan lokal yang akan dapat menimbulkan deformasi.
}JJiat kalor pada mmyak bakar untuk diesel, bensin dan minyak bakar berat
bemilat

1

10.000 Kcal Kg.

1\.euka bahan bal.ar dimJeksi kan kedalam silinder ) ang beris1 udara
panas has1l komprcst, tcmperatur udara kompresi yang benambah akan
cukup untuk menvalakan campuran antara bahan bakar yang diinjekstkan
dengan udara has1l kompresi.

Tek11ik Sistem Per kapaltm - ITS

flerlambang (4299.109.610)

I I - 14

Tugas Akhir(KS 1701)

Dan gambar 2.3.1. akan dapat dilihat hubungan antara cetam:
number. panJang igmuon delay, dan tcmperatur penyalaan. Kcnaikan waktu
tgnl!lon

alan bcrbandmg lurus terhadap penurunan temperatur
dela~

penyalaan dan penurunan cctane number

- 1

1S

I'

,
E
,._ lO
0

-.:;
0

g

•

--1

::u:.

w

6

t

l

""'::

c

I

.......

.!."
1

600

I
800

I

•
lOOO

Tompo200

l

1400

{KI

Gam bar 2.3.1 Hubungan an tara cctanc number dengan ignition delay
Karena tidak semua perfonnance bahan bakar diesel selalu bisa
diprcdtksi dan cetane number. Alteratif lain yang dapal digunakan untuk
mengetahui

kual~

pen)alaan adalah : temperatur udara charge. Jika laju

pertambahan tekanan bcrkurang maka temperatur udara charge akan rendah,
hal nu mengandtkastkan laJu pembakaran yang rendah pada temperatur
pembakaran ) ang rendah.

Tekuik Sistem Perkapalan - ITS
Herlambang (4299. 109.610)

II - IS

Tugas Akhir(KS 1701)

PE'Ij ( TRA I

2.3.2.

Oi\1\

i\TOI\1lSASI

SPRAY

( DROPLET SIZE BAH AN BAKAR VAN DNJEKSIA

BAHAl'i

BAMR

~

Droplet s11e 101 duentukan oleh design peralatan injeksi, yang dapat
dilihat dan bentuk spra). tckanan injeksi, fonnasi campuran bahan bakar
dcngan oks1gcn, proses pembakaran.
Parameter yang mempengaruh1 droplet size adalah :
•

Tckanan Bukaan Nossle

•

Tckanan pcnginjcksian

•

Awal pcnginjcksian (Start oflnJCk'1ion).
Ber~am

dcngan jumlah suplay bahan bakar, tiga parameter

pertama mcnun.Jukkan laju in.Jeksi (rate of injection) dengan satuan jumlah
bahan bakar persatuan waktu yang d1 injeksikan kedalam ruang bakar,
sedangkan start of inJection (SOT) merupakan parameter pengontrol yang
m~nuJka

kond•s• parameter pengisian dalam silinder selama proses

lnJCkSI
a)

l'ekanan bukaan no7.7le, opening nozzle pressure (NOP).
l\1la1 KOP sangat ber.anas• tel)adi pada kondis1 lo" 1dle karena
pada kond•~

m•lah reaks• terhadap Variasi Nose! Opening presure

(NOP) pahng scnSiti\C
Penambahan tekanan injeksi akan meningkatkan dan juga durasi
mJek~•

durat•on of injection (001) lebih pendek. (NOP) sangat
bcrpcngaruh pada kadar asap, cmisi (NO dan HC), dan juga kebisingan.

Teknik Sistem J>erkapaf(/11 - ITS
Herlambtmg (4299. 109.610)

n.

t6

Tugas Akhir(KS 1701)

l"OP scma~

bcsar maka kebismgan pembakaran dan NO meningkat.

Tetapi cfek terhadap efel. tcrhadap kadar HC dan asap akan menurun
Dcngan 1\0P yang tmgbri maka perambatan spray juga tinggi , hal

101

beran• l.cccpatan spraynya juga bcnambah. bersamaan dengan
fenomena tcrsebut maka kecepatan droplet akan meningkat seh•gga
diameter rata-rata droplet cenderung berkurang. NOP rendah akan
memmbull.an pembemukan campuran mampu bakar yang cendcrung
dekat I.e UJung no/..Lie. Dan juga akan menghasilkan distribus• nyala
dan nosle down stream. Jika Nozzle opening presure (NOP) tiogg•
maka akan berlaku sifat yang scbaliknya. Grafi k hubungan antar no;.zlc
opening prcsurc (NOP) dcngan parameter lai nnya dapat dilihat dari
gambar 2.3.2a di bawah ini.

Tekuik Sistem Perkapalau - ITS
Herlambtmg {4299.109. 610)

II . 17

Tugas Akhir(KS 170 I)

8S
~

c:Q

1)

·~

....

J:J

E

8

18

€

"'

0"
z

16

H

12
10
\4

&!

••

~

I

10

----.

~

12

'

- --

-~

8
G " -·

-.

-· - ·

--.
.............

--·'-

- ~
250

NolJItl!rtt

ri