Apa yang dikerjakan pada sistem pendinginan?

SISTEM PENDINGINAN PADA MOTOR BAKAR

( Laporan Praktikum Motor Bakar dan Traktor Pertanian )

Oleh:

Kelompok V (Lima)

1.      Fanya Alfacia Arafat              1314071022

2.      Fery Yanto                              1314071025

3.      Galih Pratama                         1314071026

4.      Haposan Simorangkir              1314071027

5.      Hendri Setiawan                     1314071028

LABORATORIUM DAYA ALAT DAN MESIN PERTANIAN

JURUSAN TEKNIK PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS LAMPUNG

2014

I.          PENDAHULUAN

1.1              Latar Belakang

Motor bakar merupakan sumber penggerak yang sering dipakai di bidang pertanian. Motor bakar yang sering digunakan untuk pertanian antara lain seperti traktor, dan traktor tangan. Contoh pemanfaatan motor bakar pada pertanian yaitu sebagai alat untuk membajak. Motor bakar tentunya terdapat mesin di dalamnya. Dan motor bakar tersebut tidak bisa dipakai secara terus menerus. Karena apabila motor bakar bekerja terus menerus maka akan menyebabkan mesinnya panas, menyebabkan keausan, motor kehilangan daya dan juga menyebabkan mesin akan cepet rusak bahkan dapat terbakar. Oleh karena itu mesin biasanya dilengkapi dengan sistem pendinginan, untuk mengawetkan mesin motor serta melancarkan ataupun menstabilkan kerja motor.

Motor bakar dalam penggunaannya mengubah bahan bakar kimia menjadi energi panas dan energi gerak. Dalam pengubahan bahan bakar menjadi energi tentunya mesin akan semakin panas karena adanya pengubahan energi dari bahan bakar. Oleh karena itu, diperlukan pendinginan untuk dapat mengurangi panas mesin  dan mesin dapat bekerja dengan lancar. Pendinginan ini digunakan untuk dapat memperlancar dan menstabilkan kerja mesin.

Praktikum kali ini akan membahas tentang sistem pendinginan pada motor bakar. Disini akan dipelajari mekanisme kerja dari sistem pendinginan pada motor bakar.

2.1       Tujuan Praktikum

Adapun tujuan dari praktikum ini adalah untuk mempelajari mekanisme kerja sistem pendinginan pada motor bakar.

II.        TINJAUAN PUSTAKA

Motor bakar dalam bekerja dengan cara membakar bahan bakar dengan campuran udara dalam ruang bakar. Proses ini menghasikan kerja dan panas. Panas berlebih yang ditimbulkan dari proses ini dapat mengganggu kinerja mesin. Oleh karena itu motor bakar atau mesin memerlukan sebuah sistem pendingin untuk mencgah panas berlebih yang mungkin timbul. Selain dari proses  pembakaran, panas juga ditimbulkan oleh gesekan antara komponen-komponen mesin yang bergerak. Hal ini sesuai dengan hukum fisika, dimana energi gerak  pada benda yang bergesekan sebagian akan diubah menjadi panas (Carey,1968).

Pendinginan adalah proses pengambilan panas dari suatu benda sehingga suhunya lebih rendah dari sekelilingnya. Bila medium pendingin mengadakan kontak dengan benda lain, misalnya bahan makanan, maka akan terjadi perpindahan panas (energi) dari bahan makanan tersebut ke medium pendingin tadi sampai keduanya akan mempunyai suhu yang sama atau hampir sama, sedangkan pembekuan adalah perpindahan panas dari pusat bahan menuju permukaan bahan secara konduksi dan terjadinya perpindahan panas dari permukaan bahan menuju ke lingkungan luar hingga tercapainya kesetimbangan suhu antara bahan dan lingkungan luar (Heldman, 2001).

Menurut Suyitno (1988), pendinginan diartikan sebagai pengambilan panas dari suatu ruang atau benda-benda dan mempertahankan sehingga suhunya lebih rendah daripada lingkungan di sekelilingnya. Untuk bahan pendinginan adalah penempatan suatu produk pangan pada suhu rendah, namun masih di atas titik beku air,yaitu antara -2 oC- 15o C.

Proses pendinginan terjadi berdasarkan hukum termodinamika yang kedua, yaitu energi dapat dipindahkan dari benda berenergi tinggi ke yang berenergi rendah. Untuk bahan makanan, pendinginan dapat dikerjakan menggunakan es atau menggunakan pemdimginana mekanis. Keuntungan menggunakan es untuk pendinginan ialah tidak terjadi defikasi seperti yang terjadi pada pendinginan mekanik (Adnan, 1996).  

Pendinginan motor adalah usaha untuk menghindarkan kenaikan temperatur yang tinggi disebabkan oleh adanya pembakaran yang terjadi di dalam silinder, katup, dan bagian lainnya termasuk minyak pelumas yang seharusnya  berfungsi untuk melumasi bagian-bagian tersebut. Pendinginan juga berfungsi untuk mengontrol temperatur kerja pada beemacam-macam keadaan, kecepatan, muatan, dan kalau diperlukan membantu menaikkan temperatur motor dengan cepat jika temperatur terlalu rendah. Jika dilihat dari bahan pendingin,  pendinginan motor dibedakan atas dua macam, yaitu (Jama, 1979):

a.       Pendinginan air (pendinginan tidak lansung)

b.      Pendinginan udara (pendinginan langsung)

Motor-motor yang menggunakan udara sebagai pendinginnya, pada blok motornya tidak dilengkapi dengan celah-celah air (water jacket), tapi pada bagian luar blok motornya dilengkapi rusuk-rusuk pendingin. Pada pendinginan mesin secara langsung digunakan hembusan udara pada sirip-sirip pendingin mesin yang dibuat pada bagian silinder dan kepala silinder, sedangkan pada mesin yang menggunakan pendinginan tidak langsung digunakan air pendingin (Saleh, 1972). Untuk mengurangi bunyi-bunyian yang ditimbulkan oleh bagian-bagian yang bergesekan maka diperlukan adanya pelumasan yang sempurna. Dengan adanya pelumasan ini bagian-bagian yang bergesekan seperti metal-metal, roda-roda gigi, dan sebagainya tidak menjadi terlalu panas, sehingga tidak lekas menjadi aus (Saleh, 1972).

Untuk mendinginkan mesin diperlukan sistem pendinginan. Sistem pendingin mesin dibedakan menjadi dua, yaitu:

1.      Pendingin udara. Sistem ini menggunakan sirip-sirip pendingin, shrouds atau cover, dan kadang dilengkapi dengan kipas untuk membuang panas yang dihasilkan proses pembakaran bahan bakar.

2.      Pendingin cair umumnya menggunakan air yang disirkulasikan pada water jacket (mantel air) yang berada disekeliling bagian yang didinginkan, seperti silinder, katup, blok mesin, dan bagian penting mesin lainnya. (Jacobs dan Harrel,1983)

Komponen utama dalam sistem ini adalah :

·         Radiator berfungsi untuk melepaskan panas.

·         Saluran berupa pipa (tube) atau selang karet (hose).

·         Pompa berfungsi untuk sirkulasi air dalam sistem.

·         Thermostat berfungsi untuk menutup atau membuka jalur sirkulasi.

·         Kipas berfungsi untuk membantu pelepasan panas pada radiator.

(http://id.wikipedia.org)

Menurut Safrizal (2011), syarat-syarat refrigerant antara lain tidak meracun dan tidak membau merangsang, tidak dapat terbakar atau meledak bila tercampur dengan udara, pelumas dan sebagainya, tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada sistem mesin pendingin, bila terjadi kebocoran mudah di cari, mempunyai titik didih dan kondensasi yang rendah, mempunyai susunan kimia yang stabil,tidak terurai setiap kali dimanfaatkan, diembunkan dan diuapkan, perbedaan antara tekanan penguapan dan tekanan penguapan (kondensasi) harus sekecil mungkin, mempunyai panas laten penguapan yang besar, agar panas yang diserap evaporator yang sebesar-besarnya, tidak merusak tubuh manusia, konduktivitas thermal yang tinggi, visikositas dalam fase cair maupun fase gas rendah agar tahanan aliran refrigerant dalam pipa sekecil mungkin, konstanta dielektrika dari refrigerant yang kecil, tahanan lisrik yang besar, serta tidak menyebabkan korosi pada material isolator listrik, dan harganya tidak terlalu mahal dan mudah diperoleh.

III.       METODOLOGI

3.1       Waktu dan Tempat

Praktikum mata kuliah Motor Bakar dan Traktor Pertanian dengan judul Sistem Pendinginan Pada Motor Bakar ini dilaksanakan pada hari Senin tanggal 29  September 2014 pukul 15.00 – 16.40 WIB, di Laboratorium Daya Alat dan Mesin Pertanian, Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Lampung.

3.2       Alat dan Bahan

Adapun bahan yang digunakan pada praktikum Sistem Pendinginan Pada Motor Bakar yaitu buku atau kertas untuk mencatat komponen-komponen dan sistem pendinginan pada motor bakar.

Adapun alat yang digunakan pada praktikum ini yaitu contoh mesin motor bakar bensin 2 tak dan 4 tak, serta motor bakar diesel.

3.3       Diagram Alir

Sistem Pendinginan

IV.       HASIL DAN PEMBAHSAN

3.1       Hasil

Adapun hasil praktikum kali ini dapat dilihat pada tabel sebagai berikut:

3.2       Pembahasan

Gambar 1. Contoh Sistem Pendinginan

Pengertian Sistem Pendinginan

Sistem Pendinginan Air adalah suatu sistem pendinginan yang digunakan untuk menyerap panas yang dihasilkan dari panas pembakaran pada ruang bakar, dengan media air yang disirkulasi oleh pompa. Sistem Pendinginan Mesin berfungsi untuk mengurangi keausan komponen-komponen mesin melalui penyerapan panas agar tidak terjadi over heating (panas berlebihan). karena over heating dapat mengakibatkan pemuaian serta tingkat gesekan yang lebih besar. Macam-macam sistem pendinginan berdasarkan prinsip kerjaya dapat dibedakan menjadi beberapa jenis, misalnya pendingin udara, pendinginan dengan air dan pendingin lain. Sistem pendingin berfungsi untuk mendinginkan temperatur mesin dan juga menjaga temperatur mesin agar selalu berada pada temperatur kerja mesin.

Sistem pendingin mesin dibagi menjadi tiga bagian, yaitu pendinginan oleh saluran udara, air, dan oli mesin (disamping seagai pelumas, oli mesin juga mendinginkan komponen-komponen mesin yang bergasekan). Khusus untuk sistem pendinginan udara (air cooled engine), panas diambil langsung oleh udara melalui sirip-sirip pendingin. Letak sirip-sirip ini, berada disekitar silinder dan kepala silinder. Dan konstruksi mesin dengan pendingin udara lebih sederhana dari pada konstruksi mesin yang menggunakan pendingin air.

Komponen Sistem Pendinginan

1.      Radiator berfungsi untuk menampung dan mendinginkan cairmman pendingin yang telah menjadi panas setelah menyerap panas dari komponen komponen mesin. Radiator terdiri dari tangki atas dan bawah yang dihubungkan dengan pipa yang berfungsi untuk mengalirkan sekaligus mendinginkan air pendingin.

2.     

3.     

4.      Kipas pendingin. Radiator didinginkan oleh aliran udara luar yang mengalir melewati sirip-siripnya. Pada saat kendaraan berhenti aliran udara tidak akan cukkup untuk mendinginkan radiator. Untuk mengatasi hal ini maka dibelakang radiator dipasang kipas pendingin untuk membantu agar aliran udara selalu cukup untuk mendinginkan radiator. Ada 2 jenis kipas yang sering digunakan pada kendaraan yaitu kipas yang digerakan oleh motor listrik dan kipas manual yang digerakan oleh poros engkol mesin itu sendiri melalui talli kipas/V-belt. 

5.      Tangki Cadangan. Reservoir Tank atau tangki cadangan dihubungkan ke radiator melaui selang overflow. Reservoir Tank ini berfungsi untuk menjaga agar volume air pendingin selalu stabil.

6.     

7.      Selang radiator berfungsi sebagai penghubung antara radiator dan blok mesin. Ada dua slang di radiator, Upper hose berfungsi mengalirkan air panas dari mesin ke radiator. Sedangkan lower hose untuk menyalurkan air yang sudah didinginkan kembali ke mesin. 

8.      Water jacket berfungsi sebagai saluran-saluran tempat air mengalir di blok mesin ini dinamakan water jacket.

Cara Kerja Sistem Pendinginan

Air pendingin bersirkulasi di water jacket untuk mendinginkan mesin yang panas itu. Ketika air pendingin telah panas maka air pendingin itu akan masuk ke radiator setelah melalui thermostat yang mengaturnya. Di radiator air pendingin yang panas itu akan didinginkan oleh kipas radiator dan sirip-sirip radiator dan ketika proses pendinginan telah selesai maka akan menuju kembali ke mesin untuk mendinginkan mesin. Pompa air mempercepat proses pendinginan itu.

Macam-Macam Sistem Pendinginan

Ø  Pendinginan Udara Silinder Mesin Dengan Sirip Pendingin

Dalam sistem ini, panas mesin langsung dilepaskan ke udara. Mesin dengan sistem pendinginan udara mempunyai desain pada silinder mesin terdapat sirip pendingin. Sirip pendingin ini untuk memperluas bidang singgung antara mesin dengan udara sehingga pelepasan panas bisa berlangsung lebih cepat. Sebagian dilengkapi dengan kipas (kipas eletkris  atau  mekanis) untuk mengalirkan udara melalui sirip pendingin, sebagian yang lain tanpa menggunakan kipas. Kelebihan dari pendingin ini antara lain yaitu :

a.       Desain mesin lebih ringkas.

b.      Berat mesin secara keseluruhan lebih ringan dibandingkan tipe pendinginan air.

c.       Mudah perawatannya.

d.      Tipe ini memiliki kekurangan, harus ada penyesuaian untuk digunakan di daerah dingin  atau  panas terutama mesin berkapasitas besar.

Ø  Pendinginan Air

Sistem ini menggunakan media air sebagai perantara untuk melepaskan panas ke udara.  Pada sistem pendingin air yang digunkan adalah air sebagai bahan pendinginnya. Komponen- komponen sistem pendingin air adalah sebagai berikut:

a.       Radiator berfungsi sebagai tempat menampun air sekaligus mendinginkan air yang berasal dan akan dialirkan ke mesin.

b.      Water pump berfungsi untuk mensirkulasikan air ke dalam sistem pendingin.

c.       Radiator Cup berfungsi mengatur tekanan dan suhu air pendingin di dalam radiator.

d.      Water jacket adalah ruang dalam blok mesin dan silinder blok yang menampung dan menghantarkan panas mesin ke air pendingin.

e.       Thermostat berfungsi untuk mengatur suhu kerja mesin dengan cara mengatur sirkulasi air pendingin.

f.       Selang  adalah komponen untuk mensirkulasikan air pendingin dari radiator ke blok mesin  atau  sebaliknya.

g.      Kipas Pendingin (fan) berfungsi menambah pendinginan pada radiator untuk membantu mempercepat penyerapan radiasi panas ke udara luar.

h.      Reservoir berfungsi sebagai persediaan air dan untuk menyeimbangkan perbedaan volume air pendingin akibat panas.

Penjelasan mengenai beberapa komponen pendingin air diatas antara laian yaitu :

a.       Radiator

Secara konstruksi radiator ini terdiri atas tangki atas , tangki tengah dan tangki bawah. Pada tangki atas terdapat pipa yang dihubungkan dengan selang yang menyalurkan air pendingin dari mesin. Sedangkan pada tangki tengah terdapar pipa pendingin yang dibuat menggulung dan fan yang berguna untuk menurunkan panas air pendingin  dari mesin. Air pendingin ini akan mengalir terus ke tangki bawah radiator. Pada bagian tangki bawah ini lah terdapat pipa keluaran yang akan dihubungkan dengan selang menuju water pump. Secara singkatnya aliran air pendingin dalam radiator adalah sebagai berikut: Air pendingin dari mesin akan masuk melalui pipa pada tangki atas dan kemudian mengisi tangki atas. Air pendingin ini akan mengalir ke dalam pipa pendingin pada tangki tengah untuk diturunkan suhunya. Kemudian air pendingin ini akan masuk ke dalam tangki bawah , lalu terhisap keluar dari tangki bawah karena water pump (pompa pendingin) bekerja.

b.      Water Pump

Water pump  atau  pompa air adalah komponen yang mensirkulasikan air di sistem pendingin. Water pump digerakkan oleh poros engkol , lewat konstruksi belt. Water pump terdiri dari beberapa komponen, antara laian yaitu :

·         Pulley berguna untuk menerima putaran mesin dari belt . Putaran pulley diteruskan memutar poros.

·         Poros sebagai penerima putaran pulley dan memutarkan rotor.

·         Rotor sebagai penghisapa dan penekan air untuk disirkulasikan.

·         Pump body sebagai rumah  atau  wadah dari pompa air  atau  water pump.

Mekanisme kerja water pump pada system pendinginan motor bakar antara lain yaitu :

Ø  Hisap

Di saat rotor berputar, pada daerah celah yang  besar terjadi kevakuman. Air dalam sistem pendingin terhisap ke dalam water pump. Terhisap melalui saluran masuk di water pump.

Ø  Tekan

Air pendingin yang masuk ke dalam ruang celah besar tersebut, dibawa rotor ke celah sempit. Ketika mencapai celah yang sempit , air pendingin tersebut ditekan keluar, air pendingin ditekan keluar dari pompa melalui saluran keluar di water pump.

c.       Thermostat

Thermostat biasanya terpasang antara blok mesin dan pipa yang menuju ke radiator. Thermostat terdiri atas sebuah katup yang pembukaannya dikontrol oleh suhu air pendingin dalam radiator. Bila temperature air pendingin masih rendah, maka katup termostat akan menutup saluran air pendingin yang menuju ke radiator, dalam keadaan ini air pendingin hanya berputar - putar dalam mesin. Setelah air pendingin mencapai suhu kerja mesin yaitu 82 derajat celcius , maka termostat akan membuka saluran air pendingin yang menuju radiator. Dalam keadaan ini air pendingin akan didinginkan dalam radiator, untuk kemudian dialirkan kembali ke dalam mesin yaitu dalam water jacket. Pada suhu 95 derajat celcius katup thermostat baru akan terbuka penuh.

Fungsi dari komponen ini antara laian yaitu :

ü  Sebagai regulator kapan air yg sudah didinginkan dialirkan ke blok mesin  atau  dalam kata lain pada temperatur berapa air di blok mesin diganti dengan air dari radiator.

ü  Pemisah air di blok mesin (panas) agar tidak tercampur dengan air yang sedang didinginkan (radiator), supaya air di radiator mendapat cukup waktu untuk didinginkan ke tempat yg diinginkan.

Pada kendaraan thermostat yang digunakan dibedakan menjadi dua macam, yaitu :

Ø  Tipe wax

Ø  Tipe bellows

Untuk pemeriksaan termostat apakah masih baik  atau  tidak adalah sebagai berikut :

§  Panaskan air dalam suatu wadah hingga mencapai suhu kerja yaitu 82 derajat celcius atau  lebih.

§  Masukkan thermostat ke dalam air tersebut dan perhatikan termostatnya .

§  Jika katup thermostat bergerak, maka thermostat berarti baik. Namun bila tidak bergerak , berarti thermostat sudah rusak.

d.      Radiator Cup

Tutup radiator terletak sebagai penutup dari radiator, namun fungsi dari tutup radiator bukan hanya sebagai tutup saja. Tutup radiator memiliki fungsi yang jauh lebih penting daripada hanya sekedar tutup saja. Fungsi lain dari tutup radiator adalah untuk mengatur tekanan air pendingin dalam radiator. Pada saat mesin dihidupkan air pendingin akan menyerap panas mesin, sehingga suhu air menjadi naik. Semakin tinggi panas mesin , maka suhu air pendingin pun ikut naik tinggi juga. Air pendingin ini akan diturunkan  kembali suhunya di radiator agar dapat digunakan kembali untuk menyerap panas dari mesin lagi.  Jika suhu air pendingin ini naik, maka tekanan air pendingin pun akan ikut naik juga. Tekanan air pendingin didalam radiator ini diatur agar radiator dapat menampung air pendingin yang panas terdebut dalam radiator dan juga pendingin di mesin dapat terus maksimal  atau  sempurna. Jika suhu air pendingin yang terus naik dibiarkan, maka dapat membuat radiator rusak dan mesin cepat panas. Jadi pemeriksaan dan perawatan tutup radiator mesti diperhatikan.

Pada tutup radiator terdapat pressure valve ( katup positf ) dan vacuum valve ( katup negatif) yang akan bekerja sebagai berikut:

ü  Bila tekanan air melebihi ketentuan seperti yang tertera dalam angka pada tutup radiator , maka pressure valve akan membuka dan air dari radiator akan mengalir ke tangki reservoir.

ü  Bila tekanan  air di radiator turun dibawah ketentuan sesuai dengan ketentuan yang tertera dalam angka pada tutup radiator. Maka vacuum valve yang akan terbuka sekarang, sehingga air dari tangki reservoir akan kembali masuk ke radiator.

e.       Fan (Kipas Pendingin)

Kipas pendingin membantu radiator, bila hembusan angin dari depan sangat minim maka kipas mengambil alih fungsi pendinginan. Teknologi kipas pendingin yang digunakan biasanya adalah viscous fan  atau  electric fan. Viscous fan adalah kipas manual berpenggerak puli kruk as via belt. Disebut viscous karena bagian tengah kipas memakai sensor bi-metal. Semakin tinggi suhu di ruang mesin, semakin kencang pula viscous fan berputar. Electric fan digerakkan oleh motor listrik dengan sensor thermal dan menempel di belakang radiator. Kipas bekerja bila suhu mesin mencapai derajat tertentu. Periksa kipas pendingin mesin, pastikan putaran kipas berhembus ke arah mesin dan AC. Kelemahan pada kipas adalah putaran dapat melemah sehingga suplai angin tidak cukup. Pada viscous fan hal ini bisa disebabkan bi-metal sudah afkir. Elektrik fan melemah karena kumparan pada motor listrik sudah rusak  atau  sensor thermal tidak berfungsi.

Pendingin Oli

Pandingin lain dalam motor bakar dapat berasal dari berbagai aspek salah satunya pendinginan yang dilakukan oleh oli mesin. Oli mesin akan menenpel dan melindungi mesin dan membentuk lapisan tertentu. Pada dasarnya oli mesin dalam bak poros engkol, selain berfungsi untuk pelumas bagian dalam mesin juga turut serta dalam proses pendinginan mesin.

V.  KESIMPULAN

Adapun kesimpulan dari praktikum ini adalah sebagai berikut:

1.      Fungsi utama pendingin mesin antara lain mendinginkan  dan  mengontrolkan   temperatur bagian-bagian lain

2.      Sistem pendingin mesin dibagi menjadi tiga bagian, yaitu pendinginan oleh saluran udara, air, dan oli mesin (disamping seagai pelumas, oli mesin juga mendinginkan komponen-komponen mesin yang bergasekan).

3.      Bagian-bagian dan  fungsi sistem pendingin mesin antara lain: pompa air, termostat, selubung air dan kipas angin.

4.      Komponen-komponen sistem pendinginan adalah radiator, radiator cup, thermostat, kipas, tangki cadangan, pompa air, selang radiator, water jacket.

DAFTAR PUSTAKA

Adnan, Mochamad. 1996. Pendinginan dan pembekuan Bahan Makanan.

Yogyakarta: Fakultas Teknologi Pertanian UGM.

Anonim. 2010. Sistem Pendinginan‖. Dalam http://id.wikipedia.org/wiki

/Sistem_pendinginan. Diakses tanggal 05 September 2014 Pukul 20.37

WIB.

Carey, David. 1968. How It Work: The Locomotive. England : Ladybird Ltd.

Loughborough.

Jama, Jalius Drs. 1979. Motor Bensin . Jakarta : Balai aksara-Yudhistira.

Jacobs O.Clinton dan Harrel R. William.1983.Agricultural Power and Machinery.

Mc Graw-Hill Company. USA.

Refli, Safrizal. 2011. “Mesin pendingin”. Dalam: http://reflitepe08.blogspot.com

/2011/03/mesin-pendingin.html. Diakses Sabtu, Tanggal 28 Mei 2011

Pukul 20.27 WIB.

Saleh, Marie r.a. 1972. Teknik Pemeliharaan Mobil. Jakarta : Kanisius.

Singh, R.P., dan Heldman, D.R. 2001. Introduction to Food Engineering 3 rd

edition. California: Academic Press. San Diego.