PERENCANAAN SISTEM PENDINGIN MOTOR BAKAR BENSIN DENGAN DAYA 94 HP DAN PUTARAN MOTOR 5300 RPM.
(2)
(3)
(4)
i
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, Puji dan syukur penulis panjatkan kehadiran Allah SWT, karena berkat, rahmat dan karunia yang telah diberikan-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan program Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Medan yaitu penyusunan Tugas Akhir ini.
Adapun tulisan ini berisikan tentang “PERENCANAAN SISTEM PENDINGIN MOTOR BAKAR BENSIN DENGAN DAYA 94 HP DAN PUTARAN MOTOR 5500 Rpm” Dalam penulisan tugas akhir ini telah banyak mendapatkan bimbingan dan bantuan dari beberapa pihak, baik berupa material, spiritual, informasi maupun dari segi administrasi baik secara langsung maupun tak langsung. Oleh karena itu penulis banyak mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Prof. Dr.Abdul Hamid K.M.Pd selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Medan.
2. Bapak Drs. Hidir Efendi,M.Pd selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Medan.
3. Bapak Drs. Pudin Saragih, M.Pd selaku Sekretaris Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Medan.
4. Bapak Ir. Batumuhadi Siregar, MT selaku Ketua Prodi Teknik Mesin D-3 Universitas Negeri Medan.
5. Bapak Drs. Andi Bahar, selaku Dosen pembimbing penulis yang banyak membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
6. Ayahanda Ali Ramlan Siregar dan Ibunda Masdomia Tanjung dan juga abang dan kakak tercinta Indra Gunawan Siregar dan Nasyariah Siregar yang telah mendukung penuh dalam perkuliahan baik berupa doa, semangat, dan juga materi.
Medan, Agustus 2013
(5)
ii DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... ii
DAFTAR GAMBAR ... iv
DAFTAR TABEL... V BAB I. PENDAHULUAN A .Latar Belakang ... 1
B. Batasan Masalah ... 3
C. Perumusan Masalah ... 3
D. Tujuan Penulisan ... 3
E. Manfaat Penulisan ... 4
BAB II. LANDASAN TEORI A. Pengertian Sistem Pendingin ... 5
B. Perpindahan Panas Pada Mesin ... 6
C. Bentuk Pendingin Pada Mesin... 8
D. Temperatur Dinding Silinder ... 9
E. Tujuan Pendingin ... 9
F. Mantel Air ... 11
G. Komponen – komponen utama sistem pendingin ... 11
H. Analisa Gangguan-gangguan pada sistem pendingin... 16
I. Cara mencegah kerusakan dari sistem pendingin ... 26
J. Sistem kerja pendingin Motor bakar ... 29
BAB III. PERENCANAAN SISTEM PENDINGIN MOTOR BAKAR A. Analisa Perhitungan Motor Bakar ... 30
1. Perhitugan Daya Engine ... 30
2. Putaran Engine ... 35
B. Analisa Perhitungan Sistem Pendingin ... 36
1. Radiator ... 36
2.Kapasitas air Pendingin ... 38
(6)
iii BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan ... 49 B. Saran ... 50 DAFTAR PUSTAKA
(7)
v
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel .1 Spesifikasi Daya Engine . ... 30
Tabel .2 Spesifikasi Pembuangan panas pada radiator ... 36
Tabel .3 Data spesifikasi pada radiator ... 46
(8)
iv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar .1 Rangkaian Radiator ... 11
Gambar .2 Pompa Air ... 12
Gambar .3 Tutup Radiator... 13
Gambar .4 Thermostat ... 13
Gambar .5 Kipas Elektrik ... 14
Gambar .6 Selang by Pass ... 15
Gambar .7 Tes Tekanan Sistem Pendingin ... 18
Gambar .8 M embersihkan Radiator ... 20
Gambar .9 Mengetes Thermostat ... 22
Gambar .10 Memeriksa Pompa Radiator ... 24
Gambar .11 Memeriksa Tutup Radiator... 25
(9)
1
BAB I PENDAHULUAN
A.Latar Belakang
Sistem pendingin secara umum berfungsi untuk mendinginkan suhu mesin agar kondisi mesin tetap prima dan mobil bisa digunakan dengan baik tanpa terjadi kerusakan, sistem pendingin ada tiga macam yaitu: sistem pendingin air, sistem pendingin udara, dan sistem pendingin oli. Dalam sistem pendingin udara terbagi menjadi dua macam yaitu: pendingin udara alami dan pendingin udara buatan, contohnya seperti pada pendingin sepeda motor yang menggunakan pendingin udara alami untuk menyirkulasi panas yang ditimbulkan oleh mesin, sedangkan pendingin udara buatan contohnya seperti pada pendingin mobil yang menggunakan kipas di belakang radiator.
Sistem pendingin mesin juga memerlukan perawatan agar kondisi sistem pendingin tetap baik dan berfungsi secara optimal, dalam kehidupan sehari-hari masyarakat sudah terbisa menggunakan air biasa untuk mengisi radiator dan tidak menggunakan radiator coolant, hal ini yang menyebabkan komponen pendingin mesin mudah rusak atau cepat berkarat terutama pada blok mesin, pompa air, dan juga komponen yang lainnya akan cepat rusak, jika sudah rusak komponen-komponen yang berkarat sulit untuk direparasi sehingga peforma mobil akan sedikit berkurang gara-gara kinerja pendingin mesin tidak sempurna, oleh sebab itu pendingin mesin perlu mendapat perawatan yang lebih.
(10)
2
Sistem pendingin pada mobil berfungsi untuk menurunkan temperatur pada mesin yang terjadi akibat dari pembakaran . Proses pembakaran selanjutnya akan menghasilkan tenaga mekanis yang kemudian akan menggerakkan mesin. Akibat lain dari proses pembakaran adalah hanya panas yang apabila tidak didinginkan akan merusak komponen dari mesin itu sendiri. Sistem pendingin (cooling system) adalah suatu rangkaian untuk mengatasi terjadinya over heating pada mesin. sistem pendingin ini digunakan sesuai dengan kondisi dan keperluan motor bakar.Dalam perencanaan ini sistem pendingin yang digunakan adalah pendingin dengan air, yang dialirin pada rongga – rongga engine (water jacket) yang sistem pendinginannya berupa sistem tertutup dimana digunakan radiator serta fan (kipas) untuk mempercepat aliran udara pada saat engine bekerja.Untuk mensirkulasikan air pendingin pada engine dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu
a. Sirkulasi alam
Cara kerjanya adalah mengalirnya air pada sistem pendingin akibat perbedaan berat jenis air, karena naiknya temperatur air maka air tersebut akan naik ke atas bagian – bagian radiator untuk selanjutnya masuk kembali kedalam rongga – rongga engine.
b. Sirkulasi paksa
Untuk mempercepat jumlah panas yang dibuang maka sirkulasi dari air harus dipercepat dengan bantuan pompa, cara ini disebut sirkulasi paksa. Pada sistem pendingin ini , khususnya pada sistem pendingin yang sering kali mengalami ganggua, bahkan bisa dibilang tidak layak dan sebaiknya segera diganti, paling tidak dilakukan penggantian pada sirip-sirip radiator dan yang paling penting adalah pada komponen pompa air yang sering berkarat apa bila
(11)
3
tidak menggunakan air radiator yang asli. Apa lagi didaerah pesisir pantai yang tingkat keasamannya tinggi .
B. Batasan masalah
Dalam perencanaan Sistem Pendingin ini tidak semua bagian-bagian dari sebuah Sistem Pendingin penulis jabarkan. Hal ini di lakukan karena mengingat banyaknya komponen Sistem Pendingin mobil dan keterbatasan waktu, pengetahuan serta pengalaman penulis yang masih sangat kurang. Adapun komponen Sistem Pendingin yang di rancang dalam perencanaan ini adalah perencanaan unit Sistem Pendingin mobil yang terdiri dari :
1. Radiator
2. Pompa Air Pendingin 3. Kapasitas Air Pendingin C. Rumusan Masalah
1. Berapa temperatur panas terbuang terhadap radiator?
2. Berapa besar tekanan yang dihasilkan oleh pompa air pendingin? 3. Berapa kapasitas volume panas air yang diterima oleh radiator?
D.Tujuan Penulisan
Karena suatu perencanaan sistem pendingin haruslah benar-benar akurat atau teliti. Maka khusus dalam perencanaan sistem pendingin terdapat beberapa tujuan yang hendak dicapai agar memiliki efesiensi yang tinggi, antara lain :
1. mengetahui perhitungan temperatur yang dihasilkan oleh radiator.
2. Mengetahui perhitungan tekanan yang dihasilkan oleh pompa air pendingin.
(12)
4
E. Manfaat Penulisan
Manfaat penulisan Perencannaan ini untuk meningkatkan kemampuan mahasiswa dalam mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang diperoleh selama perkuliahan diantaranya adalah :
1. Dapat membantu meningkatkan pemahaman tentang perhitungan kapasitas temperatur air pendingin pada radiator
2. Dapat membantu meningkatkan pemahaman tentang perhitungan yang dihasilkan pompa air.
3. Dapat meningkatkan pemahaman tentang perhitungan kapasitas air pendingin.
(13)
49 BAB V PENUTUP
A. Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang diperoleh penulisan dari dari hasil perhitungan perancangan adalah sebagai berikut :
Daya : 94 HP Putaran : 5300 rpm
Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan maka dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Radiator :
q = Laju Perpindahan Panas
m = Laju aliran massa air (Kg/s)
Cp = Kalor spesifikasi fluida air (KJ/Kg 0C)
F = Faktor koreksi
Th, in = Temperatur air keluar radiator (K)
Th, out = Temperatur air masuk radiator (K)
q = m . CP
Th,in– Th,out
= 320 x 47,1 80 x 94 x 0,99 = 20,24 (w)
(14)
49 2. Pompa
Np : I.d
P : Tekanan pada sisi luar pompa = 2 atm
Np : Efesiensi pompa = 0,7
I : Panjang pompa 189 mm
d : Diameter pompa = 10 mm
Np : . 189. 10
: 26,6 HP
3. Kapasitas Air Pendingin
Qp = panas yang mengalir dalam radiator : 7 kg/det
C = panas jenis air : 1 kkal/kg.0C
T0 = temperatur air keluar : 940C
T2 = temperatur air masuk : 80 0C
Panas yang diserap radiator : 25%0C B. Saran
Dalam perencanaan kopling ini disarankan beberapa hal, antara lain :
1. Untuk Perencanaan ini sebaiknya diperhatikan rata – rata tempertur pada radiator.
2. Bahan yang dipergunakan untuk pompa air pendingin ini adalah pompa sentrifugal. Yang dimana dapat menghasilkan tekanan ringan.
3. Jumlah kapasitas air pendingin setara dengan temperatur air masuk dan keluar, sehingga hasil yang diperoleh stabil.
(15)
DAFTAR PUSTAKA
Saleh.A.M. 1980. Teknik Mobil, Jakarta, Bharata Karya Aksara.
Halowengko.A.R.1980. Dynamic of Machinery, London, Jhon wiley and Sons inc.
Hadi Suganda, 1983, Mekanika Automobil, Dep, Mesin. ITB Holman, J.P. 1984, Perpindahan Kalor, Edisi 5, Erlangga.Bandung
Lichty,L.C. Internal Combustion Engine, Sixth Radition Mc Graw Hill Book company.
Anonim.Problem-Sistem-Pendingin-Mesin.http://automobildiindonesia.com/read. Diunduh/23/12/2010.
Anonim. Pengertian-radiator-moil. http://heri-tugasakhir. blogspot.com. Diunduh/26/02/2010.
Daryanto. 1999. Reparasi Sistem Pendingin Mesin Mobil. Jakarta : Bumi Aksara Surbhakty, BM.1978. Motor Bakar I. Jakarta : Departemen Pendidikan dan
Kebudayaan.
(1)
2
Sistem pendingin pada mobil berfungsi untuk menurunkan temperatur pada mesin yang terjadi akibat dari pembakaran . Proses pembakaran selanjutnya akan menghasilkan tenaga mekanis yang kemudian akan menggerakkan mesin. Akibat lain dari proses pembakaran adalah hanya panas yang apabila tidak didinginkan akan merusak komponen dari mesin itu sendiri. Sistem pendingin (cooling system) adalah suatu rangkaian untuk mengatasi terjadinya over heating pada mesin. sistem pendingin ini digunakan sesuai dengan kondisi dan keperluan motor bakar.Dalam perencanaan ini sistem pendingin yang digunakan adalah pendingin dengan air, yang dialirin pada rongga – rongga engine (water jacket) yang sistem pendinginannya berupa sistem tertutup dimana digunakan radiator serta fan (kipas) untuk mempercepat aliran udara pada saat engine bekerja.Untuk mensirkulasikan air pendingin pada engine dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu
a. Sirkulasi alam
Cara kerjanya adalah mengalirnya air pada sistem pendingin akibat perbedaan berat jenis air, karena naiknya temperatur air maka air tersebut akan naik ke atas bagian – bagian radiator untuk selanjutnya masuk kembali kedalam rongga – rongga engine.
b. Sirkulasi paksa
Untuk mempercepat jumlah panas yang dibuang maka sirkulasi dari air harus dipercepat dengan bantuan pompa, cara ini disebut sirkulasi paksa.
Pada sistem pendingin ini , khususnya pada sistem pendingin yang sering kali mengalami ganggua, bahkan bisa dibilang tidak layak dan sebaiknya segera diganti, paling tidak dilakukan penggantian pada sirip-sirip radiator dan yang paling penting adalah pada komponen pompa air yang sering berkarat apa bila
(2)
tidak menggunakan air radiator yang asli. Apa lagi didaerah pesisir pantai yang tingkat keasamannya tinggi .
B. Batasan masalah
Dalam perencanaan Sistem Pendingin ini tidak semua bagian-bagian dari sebuah Sistem Pendingin penulis jabarkan. Hal ini di lakukan karena mengingat banyaknya komponen Sistem Pendingin mobil dan keterbatasan waktu, pengetahuan serta pengalaman penulis yang masih sangat kurang. Adapun komponen Sistem Pendingin yang di rancang dalam perencanaan ini adalah perencanaan unit Sistem Pendingin mobil yang terdiri dari :
1. Radiator
2. Pompa Air Pendingin 3. Kapasitas Air Pendingin C. Rumusan Masalah
1. Berapa temperatur panas terbuang terhadap radiator?
2. Berapa besar tekanan yang dihasilkan oleh pompa air pendingin? 3. Berapa kapasitas volume panas air yang diterima oleh radiator?
D.Tujuan Penulisan
Karena suatu perencanaan sistem pendingin haruslah benar-benar akurat atau teliti. Maka khusus dalam perencanaan sistem pendingin terdapat beberapa tujuan yang hendak dicapai agar memiliki efesiensi yang tinggi, antara lain :
1. mengetahui perhitungan temperatur yang dihasilkan oleh radiator.
2. Mengetahui perhitungan tekanan yang dihasilkan oleh pompa air pendingin.
(3)
4
E. Manfaat Penulisan
Manfaat penulisan Perencannaan ini untuk meningkatkan kemampuan mahasiswa dalam mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang diperoleh selama perkuliahan diantaranya adalah :
1. Dapat membantu meningkatkan pemahaman tentang perhitungan kapasitas temperatur air pendingin pada radiator
2. Dapat membantu meningkatkan pemahaman tentang perhitungan yang dihasilkan pompa air.
3. Dapat meningkatkan pemahaman tentang perhitungan kapasitas air pendingin.
(4)
49 A. Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang diperoleh penulisan dari dari hasil perhitungan perancangan adalah sebagai berikut :
Daya : 94 HP Putaran : 5300 rpm
Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan maka dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Radiator :
q = Laju Perpindahan Panas
m = Laju aliran massa air (Kg/s)
Cp = Kalor spesifikasi fluida air (KJ/Kg 0C)
F = Faktor koreksi
Th, in = Temperatur air keluar radiator (K) Th, out = Temperatur air masuk radiator (K)
q = m . CP Th,in – Th,out = 320 x 47,1 80 x 94 x 0,99 = 20,24 (w)
(5)
49 2. Pompa
Np : I.d
P : Tekanan pada sisi luar pompa = 2 atm
Np : Efesiensi pompa = 0,7
I : Panjang pompa 189 mm
d : Diameter pompa = 10 mm
Np : . 189. 10
: 26,6 HP
3. Kapasitas Air Pendingin
Qp = panas yang mengalir dalam radiator : 7 kg/det C = panas jenis air : 1 kkal/kg.0C T0 = temperatur air keluar : 940C
T2 = temperatur air masuk : 80 0C Panas yang diserap radiator : 25%0C
B. Saran
Dalam perencanaan kopling ini disarankan beberapa hal, antara lain :
1. Untuk Perencanaan ini sebaiknya diperhatikan rata – rata tempertur pada radiator.
2. Bahan yang dipergunakan untuk pompa air pendingin ini adalah pompa sentrifugal. Yang dimana dapat menghasilkan tekanan ringan.
3. Jumlah kapasitas air pendingin setara dengan temperatur air masuk dan keluar, sehingga hasil yang diperoleh stabil.
(6)
Saleh.A.M. 1980. Teknik Mobil, Jakarta, Bharata Karya Aksara.
Halowengko.A.R.1980. Dynamic of Machinery, London, Jhon wiley and Sons inc.
Hadi Suganda, 1983, Mekanika Automobil, Dep, Mesin. ITB Holman, J.P. 1984, Perpindahan Kalor, Edisi 5, Erlangga.Bandung
Lichty,L.C. Internal Combustion Engine, Sixth Radition Mc Graw Hill Book company.
Anonim.Problem-Sistem-Pendingin-Mesin.http://automobildiindonesia.com/read. Diunduh/23/12/2010.
Anonim. Pengertian-radiator-moil. http://heri-tugasakhir. blogspot.com. Diunduh/26/02/2010.
Daryanto. 1999. Reparasi Sistem Pendingin Mesin Mobil. Jakarta : Bumi Aksara Surbhakty, BM.1978. Motor Bakar I. Jakarta : Departemen Pendidikan dan
Kebudayaan.