ANALISA PENGARUH PENGGUNAAN PEREDAM DAN ALAT PEREDAM TERHADAP TEKANAN BALIK SISTEM UDARA GAS BUANG DUA UNIT DIESEL GENERATOR SET KAPASITAS 750 KVA

TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH PENGGUNAAN PEREDAM DAN ALAT PEREDAM TERHADAP TEKANAN BALIK SISTEM UDARA GAS BUANG DUA UNIT DIESEL GENERATOR SET KAPASITAS 750 KVA Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Meraih Gelar Sarjana Strata Satu (S-1) pada Fakultas Teknologi Industri Jurusan teknik Mesin Universitas Mercu Buana

Disusun Oleh : Nama Nim

: Furqon Nurhakim : 01301-045

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCUBUANA JAKARTA 2007

TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH PENGGUNAAN PEREDAM DAN ALAT PEREDAM TERHADAP TEKANAN BALIK SISTEM UDARA GAS BUANG DUA UNIT DIESEL GENERATOR SET KAPASITAS 750 KVA Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Meraih Gelar Sarjana Strata Satu (S-1) pada Fakultas Teknologi Industri Jurusan teknik Mesin Universitas Mercu Buana

Disusun Oleh : Nama Nim

: Furqon Nurhakim : 01301-045

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCUBUANA JAKARTA 2007

i

LEMBAR PERYATAAN

Saya yang bertandatangan di bawah ini : Nama

: Furqon Nurhakim

NIM

: 01301-045

Fakultas

: Teknologi Industri

Jurusan

: Teknik Mesin

Universitas

: Mercu Buana

Menyatakan dengan sesungguhnya, bahwa tugas akhir yang saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan tidak menyadur dari hasil karya orang lain, kecuali dari kutipan-kutipan referensi yang telah disebutkan sumbernya.

Jakarta, Desember 2006

(Furqon Nurhakim)

ii

LEMBAR PENGESAHAN ANALISA PENGARUH PENGGUNAAN PEREDAM DAN ALAT PEREDAM TERHADAP TEKANAN BALIK SISTEM UDARA GAS BUANG SATU UNIT DIESEL GENERATOR SET KAPASITAS 750 KVA

Telah diperiksa dan disetujui oleh :

Pembimbing I

Pembimbing II

(DR. Mardani Ali Sera)

( Ir. Nanang Ruhyat )

mengetahui, Kordinator Tugas Akhir

(Ir. R. Ariosuko, Dh)

iii

ABSTRAK

Perencanaan instalasi sistem pemasukan udara dan sistem udara gas buang mesin diesel generator set sering menghadapi konflik kepentingan arsitektural, sipil dan kebisingan suara. Sehingga perlu diadakan penyesuaian atau kompromi agar bisa memenuhi semua kepentingan tersebut diatas. Oleh karena itu pada tugas akhir ini dilakukan analisa pengujian peredaman suara menggunakan peredam dan alat peredam. Dalam tugas akhir ini penulis menganalisa dan menghitung tekanan suara pada generatot set dengan kapasitas 750 kVA. Dan didapat hasil dari analisa dan perhitungan : 1. Kebutuhan udara untuk pendinginan dengan 2 radiator adalah 60,9 m 3 /s 2. Kebutuhan udara untuk pembakaran dengan 2 unit mesin diesel adalah 3,5 m 3 /s 3. Besarnya tekanan balik pada sisi masuk ruang mesin sebesar 302,06 N/m 2 , sedangkan yang diijinkan sebesar 600 N/m 2 , sehingga memenuhi syarat. 4. Besarnya tekanan balik pada sisi luar ruang mesin sebesar 120,42 N/m 2 , sedangkan yang diijinkan sebesar 126 N/m 2 , sehingga memenuhi syarat. 5. Besarnya tekanan balik total pada sistem gas buang sebesar 3,05 cmhg, sedangkan maksimum tekanan balik yang diijinkan sebesar 3,5 cmhg, sehingga memenuhi syarat.

iv

KATA PENGANTAR

Assalam’ualaikum Wr.Wb. Sesungguhnya segala puji hanya milik Allah SWT kita memuji-Nya, mohon pertolongan dan ampunan-Nya. Kami berlindung kepada Allah SWT dari kejahatan diri-diri kami dan keburukan amal perbuatan kami. Dan aku bersaksi, bahwa tiada tuhan yang berhak untuk diibadahi kecuali Allah SWT semata, tidak ada sekutu bagi-Nya, dan aku bersaksi pula, bahwa Nabi Muhammad SAW adalah hamba dan Rasul-Nya. Atas izin Allah SWT semata, penyusun dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini dengan baik. Laporan Tugas Akhir ini merupakan kewajiban untuk memenuhi salah satu syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin pada Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana. Dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini, penyusun banyak menerima bimbingan, dorongan dan nasehat yang bermanfaat dari berbagai pihak. Untuk itu rasa terima kasih, hanya pantas penyusun sampaikan kepada Allah SWT atas nikmat-Nya, kedua orang tua serta seluruh keluarga penyusun yang telah memberikan doa restu dan dorongan baik moril maupun materil. Ijinkan pula kami untuk mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak DR. Mardani Ali Sera selaku dosen pembimbing I yang telah membimbing dan memberikan saran-saran yang sangat membantu sehingga terselesaikannya tugas akhir ini.

v

2. Bapak Ir. Nanang Ruhyat selaku dosen pembimbing II yang telah membimbing dan memberikan saran-saran yang sangat membantu sehingga terselesaikannya tugas akhir ini. 3. Bapak Ir. Rully Nutranta selaku ketua jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu buana. 4. Bapak Ir. Ariosuko selaku kordinator Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana. 5. Seluruh staf dosen jurusan teknik mesin Universitas Mercu Buana yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan, khusunya dasar-dasar ilmu teknik mesin kepada penulis. 6. Rekan-rekan mahasiswa program study Teknik Mesin angkatan 2001, Senior-senior dan seluruh Mahasiswa Teknik Mesin di Universitas Mercu Buana. 7. Temanku, Syarif ST, Heru ST (takur), Reza ST, Jery ST, Andreas ST, Ian Purnama ST, Jarot ST, Budi , Nurhadi, Iwan wahyudi , Donal H, Angga, Ari Wibowo ST, dan teman-teman di UKM Sepak Bola atas dukungannya dan suport yang telah diberikan untuk penulis dalam penulisan tugas akhir. 8. Buat teman-teman ku di Warung Manggah dan semua teman-teman ku di Serang. 9. Semua pihak yang telah membantu dalam penyelasaian tugas akhir ini.

vi

Dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini, penyusun meyakini bahwa kesalahan serta kekurangan tidak pernah lepas daripadanya. Oleh karena itu penyusun mengharapkan kritik dan saran guna memperbaiki kualitas laporan ini. Harapan kami dengan adanya Laporan Tugas Akhir ini, dapat memberikan manfaat untuk Mahasiswa Teknik Mesin khususnya dan Civitas Universitas Mercu Buana pada umumnya. Semoga Allah ε senantiasa melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya kepada kita semua, Amin. Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Jakarta, Maret 2006 Penulis

Furqon Nurhakim

vii

DAFTAR ISI

LEMBAR PERYATAAN…………………………………………….

i

LEMBAR PENGESAHAN…………………………………………...

ii

ABSTRAK…………………………………………………………….

iii

KATA PENGANTAR…………………………………………………

iv

DAFTAR ISI…………………………………………………………..

vii

DAFTAR SIMBOL……………………………………………………

xi

DAFTAR GAMBAR …………………………………………………

xiv

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang Masalah ……………………………………

1

1.2

Maksud dan Tujuan …………………………………………

3

1.3

Pokok Permasalahan ………………………………………

4

1.4

Batasan Masalah ……………………………………………

5

1.5

Sistematika Penulisan ………………………………………

7

BAB II LANDASAN TEORI 2.1

Sistem Pemasukan Udara Bersih ...............................................

9

2.2

Komponen-komponen Sistem Udara Bersih .............................

10

2.2.1 Air Cleaner ……………………………………………

11

2.2.2 Pipa dan Hoses …………….…………………………

12

2.2.3 After Cooler …………………………………………..

12

2.3 Kebutuhan udara bersih mesin diesel ..............................................

viii

13

2.3.1 Sistem pembilasan udara 2 tak ...........................................

13

2.3.2 Udara dan kelembaban udara ..............................................

14

2.4 Sistem gas buang mesin diesel generator set ……………..............

14

2.5

Komponen-komponen sistem gas buang.......................................

15

2.5.1 Silencer ..............................................................................

15

2.5.2 Material pemipaan ............................................................

17

2.5.3 Flexibel metal hose ...........................................................

17

2.5.4 Proteksi air hujan .............................................................

18

2.5.5 Spark arrester ..................................................................

19

2.5.6 Turbocharger ....................................................................

20

2.5.7 Efek suara .........................................................................

21

2.5.8 Temperatur udara ..............................................................

22

BAB III

PENGUMPULAN DATA

3.1 Tekanan balik sistem udara gas buang ...........................................

23

3.1.1 Ekivalen panjang pipa lurus..............................................

23

3.1.2 Volume silencer ...............................................................

24

3.2 Aliran udara pendinginan dan ventilasi ..........................................

25

3.2.1 Panas yang dipindahkan ..................................................

25

3.2.2 Total kebutuhan udara .....................................................

26

3.2.3 Kebutuhan minimum bukaan ventilasi ............................

27

3.3 Data teknis diesel generator set .......................................................

29

3.4 Data teknis instalasi diesel generator set .........................................

30

3.4.1 Jenis pipa gas buang ..........................................................

32

ix

3.4.2 Pemilihan silencer .............................................................

33

3.5 Data pengetesan beban diesel generator set ....................................

34.

3.5.1 Data teknis alat test .. ........................................................

37

3.5.2 Data hasil pengetesan diesel generator set........................

39

BAB IV PEMBAHASAN DAN ANALISA PERHITUNGAN 4.1 Tekanan balik ruang mesin ……………...................……………..

40

4.2 Kebutuhan udara masuk …………………………………………..

41

4.2.1 Kebutuhan untuk pendinginan radiator ……………….…....

41

4.2.2 Kebutuhan udara untuk pembakaran .....................................

41

4.2.3 Aliran udara yang dibutuhkan untuk memindahkan panas keruang mesin ....................................

41

4.3 Kecepatan aliran udara masuk ........................................................

42

4.3.1 Kecepatan pada intake louver .................................................

42

4.3.2 Kecepatan aliran pada intake sound louver ............................

43

4.3.3 Kecepatan aliran pada ducting radiator ....................................

43

4.3.4 Kecepatan aliran pada exhaust sound attenuator .....................

44

4.3.5 Kecepatan aliran pada outlet louver ……………..………….

44

4.4 Perhitungan tekanan jatuh ruang mesin …………………………..

45

4.4.1 Tekanan jatuh pada intake louver ……………………………

45

4.4.2 Tekanan jatuh pada intake sound attenuator ............................

45

4.4.3 Tekanan jatuh pada ducting radiator ........................................

46

4.4.4 Tekanan jatuh pada exhaust sound attenuator .........................

46

4.4.5 Tekanan jatuh pada outlet louver ............................................... 46

x

4.4.6 Jumlah total tekanan jatuh ruang mesin .................................... 47 4.5 Perhitungan tekanan balik sistem gas buang ...................................... 48 4.5.1 Panjang pipa lurus ....................................................................

48

4.5.2 Kerapatan gas buang ................................................................. 49 4.5.3 Tekanan balik sistem gas buang ................................................ 50 4.5.4 Tekanan balik silencer .............................................................. 50 4.5.5 Total tekanan balik sistem gas buang ....................................... 52 4.6 Analisa dan pembahasan.....................................................................

52

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan …………………………………………………………. 53 5.2 Saran …………………………………………………………………. 54

DAFTAR FUSTAKA LAMPIRAN

xi

DAFTAR SYMBOL

SYMBOL

KETERANGAN

SATUAN (SI)

A

Luas penampang

m2

d

Diameter Pipa

m

DH

Garis tengah pipa

m

f

Tekanan persial uap air pada udara t

mmHg

tekanan uap air jenuh pada udara t′

mmHg

h

Entalpi

kcal/kg '

ha

Koefisien perpindahan panas

W/m 2 °C

hc

Koefisien perpindahan panas

W/m 2 °C

ha

Entalpi pada udara lingkungan

kJ/kg

hb

Entalpi pada udara ruang pengering

kJ/kg

H

Perbandingan kelembaban dari udara lembab

kg/kg′

Ha

kelembaban udara awal

kg/kg′

Hb

Kelembaban udara akhir

kg/kg′

L

Panjang pipa

m

Mw

Massa udara

mmHg

Ma

Massa uap air

mmHg

v

Kecepatan udara

m/det

V

Laju aliran udara

m 3/s

f

'

xii

vs

volume spesifik udara pengering

m 3/kg

q

Laju perpindahan panas

Watt

qc

Perpindahan panas konveksi

Watt

qk

Perpindahan panas konduksi

Watt

r

Jari-jari

m

t

temperatu udara masuk

°C

t′

Temperatu udara keluar

°C

T1

Temperatur udara lingkungan

°C

μ

Viskositas udara

kg/m.det

ρ

Kerapatan udara pada temperatur

kg/m 3

γ

Kelembaban spesifik

%

ϕ

Kelembaban relatif

%

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pandangan Skematik pemasukan udara mesin 2 tak dengan turbocharger, blower dan aftercooler

11

Gambar 2.2 Dry type aircliner

12

Gambar 2.3 Pandangan potongan oil bath eleaner

14

Gambar 2.4 Dertoit diesel 2 tak dengan scapenging system

16

Gambar 2.5.Desein silencer dan karakteristik

19

a. baffle type silencer b. resonantial type c. ofset tube type d. louvre type e. three pass tube type f. burgess menning Gambar 2.6 Jenis-jenis flexibel hose

21

Gambar 2.7 cutway of SI stres kittel industrial arrester

22

Gambar 2.8 Pandangan sekematik turbo charger

23

xiv

xv

Tugas Akhir

BAB 1

1.1 Latar Belakang Masalah Dalam rangka memasuki abad 21 mendatang bisnis penyewaan gedung-gedung bertingkat,apartemen,kondominium,hotel,resort dan bungalow berkembang sangat pesat. Mereka berlomba untuk memberikan kenyamanan dan kepuasan bagi penghuninya. Sumber tenaga listrik memegang posisi yang sangat strategis dan bisnis. Tuntutan akan sumber tenaga listrik cadangan untuk mensuplai kebutuhan listrik ketika PLN sebagai sumber utama tenaga listrik padam, merupakan suatu keharusan. Diesel generator set adalah salah satu alternatif sumber tenaga listrik cadangan untuk bangunan, gedung-gedung bertingkat dan pabrik dengan beban daya kecil sampai beban daya menengah. Salah satu sebab kenapa diesel generator set dipilih sebagai sumber tenaga listrik cadangan adalah karena mudah pemasangannya dan tidak membutuhkan ruang operasi yang luas.

1

Universitas Mercu Buana

Tugas Akhir

Dalam memenuhi kebutuhan akan tenaga listrik cadangan ini diperlukan perencanaan yang matang. Mulai dari tahap penentuan kapasitas daya terpasang sampai pada tahap instalasi dan tahap pengetesan. Instalasi yang baik dan benar sesuai dengan spesifikasi teknis dan rekomendasi dari pabrik akan membuat unjuk kerja dari diesel generator set optimal demikian sebaliknya bila instalasinya kurang baik akan bisa menyebabkan beberapa masalah diantaranya ada penurunan tenaga. Ada lima sistem pendukung utama didalam beroperasinya diesel generator set. Kelima sistem tersebut adalah sistem bahan baker, sistem pendingin, sistem udara masuk (untuk proses pembakaran dan membantu pendinginan), gas buang sistem kelistrikan (untuk menghidupkan mesin) dan sistem pelumasan. Sistem bahan bakar terdiri dari tangki bulanan, pipa-pipa, tangki harian,filterfilter,separator,fitting-fitting (belokan,reducer,double nipple,dll),pompa,pipa-pipa kapiler,pompa injeksi sampai keinjektor (nozzle). Sistem pendinginan secara umum banyak dipakai dengan menggunakan radiator atau cooling tower. Sistem kelistrikan dalam hal ini adalah sistem kelistrikan DC (arus searah) untuk menggerakan motor listrik, untuk start pertama mesin diesel dan juga untuk sumber power monitor dan control. Sedangkan sistem pelumasan untuk melumasi komponen mesin yang bergerak, terdiri dari pipa-pipa,belokan, pompa roda gigi,saringan,seal dan sambungan. Sistem udara bersih dan gas buang yang penulis jadikan obyek penelitian berfungsi untuk mensuplai udara bersih dalam proses pembakaran dan sekaligus membantu pendinginan mesin. Komponen sistem udara masuk terdiri dari filter udara, blower (untuk mesin 2 tak),intake, fan,louvre,peredam suara,dll. Komponen

2


Tugas Akhir

sistem udara gas buang antara lain pipa-pipa, belokan, silencer, flensa, packing, pipa fleksibel,dll. Salah satu syarat yang harus dipenuhi didalam sistem udara bersih dan sistem gas buang adalah tekanan udara balik untuk membuang sisa-sisa gas hasil pembakaran, tidak boleh melewati ambang batas yang diijinkan oleh diesel generator set. Perhitungan dan perencanaan desain instalasi gas buang harus melewati tahap ini. Rekomendasi teknis dan pertimbangan-pertimbangan mengenai layak dan tidaknya suatu desain instalasi. Dengan demikian dapat dihindari kesalahan oleh praktisi dilapangan, perencana maupun oleh kontraktor diesel generator set dan sekaligus didapat alternative desai dan penyelesaiannya. Berdasarkan masalah diatas, penulis tertarik untuk melakukan penelitian dengan judul : “ Analisa Pengaruh Penggunaan Silencer dan Attenuator Untuk Peredaman Suara Terhadap Tekanan Balik Sistem Udara Gas Buang Dua Unit Diesel Generator Set Kapasitas 750 KVA “.

1.2 MAKSUD DAN TUJUAN Adapun maksud dan tujuan dibuatnya analisa perhitugan tekanan udara gas buang balik adalah agar dapat diketahui besarnya tekanan balik sistem udara gas buang dua unit diesel generator set kapasitas 750 KVA. Diharapkan dari hasil analisa perhitungan dapat diketahui apakah instalasi yang akan dibuat memenuhi syarat sesuai rekomendasi pabrik diesel generator set atau tidak. Dan bila ternyata tidak memenuhi syarat dapat dicari penyelesaian dan justifikasi teknis antara lain

3


Tugas Akhir

dengan mengubah desain ataupun ukuran dari komponen-komponen instalasi dan diadakan perhitungan ulang sampai memenuhi syarat.

1.3 POKOK PERMASALAHAN Diesel generator set yang terpasang dibangunan gedung harus mempunyai sistem gas buang yang mampu membuang sisa sisa gas hasil pembakaran secara sempurna melalui exhause maniefold mesin diesel dan keluar ke udara bebas. Atmosfir melewati peredam suara (silencer) dan pipa-pipa gas buang, disatu sisi juga harus diperhitungkan suara yang dihasilkan dan temperature agar tetap pada lepel yang diijinkan. Banyak pertimbangan-pertimbangan yang mempengaruhi kondisi instalasi didalam ruang

diesel

generator

set.

Pertimbangan

peredam suara

dan

akustik,arsitektural maupun pertimbangan sipil sering berbenturan kepentingan dalam soal desain penyediaan ruang disel generator set ( Power House). Pertimbangan peredam suara misalnya, tekanan suara harus dibuat serendah mungkinsampai kurang lebih 60 s/d 65 dBA padahal peredam suara (silencer) adalah hambatan yang mempertinggi tekanan udara balik. Pertimbangan sipil dan arsitektural misalnya, posisi balok dan kolom bangunan sering menyebabkan banyaknya belokan atau elbow sehingga ikut mempertinggi tekanan udara balik. Prinsip dasar ruang untuk operasi diesel generator set adalah udara yang masuk keruangan dan udara yang akan keluar ruangan diesel generator set harus bebas (free in and free out). Seringkali masalah gangguan diesel generator set terjadi bahkan harus diadakan overhoull diesel generator set sebelum waktunya akibat tidak dipenuhinya syarat ini.

4


Tugas Akhir

Selalu besarnya udara gas buang balik dihasilkan oleh satu atau kombinasi antara hal-hal berikut. a. Diameter pipa gas buang terlalu kecil b. Pipa gas buang yang terlalu kecil c. Telalu banyak belokan terjal dalam sistem gas buang d. Peredam suara (silencer) yang terlalu kecil dan salah desain

1.4 BATASAN MASALAH Karena luasnya cakupan masalah, dalam analisa pembuatan tugas akhir ini maka untuk itu dilakukan dilakukan pembatasan sebagai berikut : 1. Data mengenai data teknis diesel generator set dan instalasi adalah benar 2. Masalah yang di bahas adalah perhitungan tekanan balik sistem gas buang dua unit diesel generator set kapasitas 750 KVA dan justifikasi teknis sesuai persyaratan yang diijinkan oleh diesel generator set. 3. Perhitungan parameter

1.5 METODELOGI PENELITIAN 1. Penelitian langsung dilapangan (field research) Berupa

keterlibatan

penulis

secara

langsung

berhubengan

dalam

penanganan instalasi sampai dengan pelaksanaan testing dan comensioning satu unit diesel generator set yang dijadikan sebagai objek penelitian, dimana teknik pengumpulan data dilakukan secara :

5


Tugas Akhir

a. Obserpasi Yaitu pengumpulan data atau informasi dengan jalan mencatat secara langsung terhadap semua aspek yang berkaitan dengan permasalahan. b. Rapat Koordinasi Lapangan Selaku project engineer yang secara langsung berhubungan dengan konsultan perencanaan, kontraktor sipil, konsultan pengawasan (dalam hal ini mewakili pemilik bangunan). Secara konsultan arsitek juga dengan kontraktor-kontraktor yang berhubungan (untuk peredaman suara) 2. Penelitian Perpustakaan (Library research) Guna mendapatkan dasar-dasar teori, rumus-rumus perhitungan, pengertian tentang suatu istilah dan uraian-uraian yang akan dipakai sebagai pedoman dalam pembahasan serta pelengkap dalam pengumpulan data, maka penulis menggunakan buku-buku literature, majalah-majalah, brosur-brosur dan bahan-bahan kuliah yang berkaitan dengan pokok penulisan skripsi ini.

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN Untuk mempermudah penulisan skripsi ini, penulis membagi sistematika penulisan dalam lima bab dan masing-masing bab dibagi dalam beberapa sub-sub yang tersusun sebagai berikut :

6


Tugas Akhir

BAB I PENDAHULUAN Bab ini menjelaskan secara ingkat tentang latar belakang masalah, maksud dan tujuan penulisan, pokok permasalahan, batasan masalah, metodelogi pennulisan, serta sistematika penulisan. BAB II LANDASAN TEORI Dalam bab ini dikemukakan mengenai pengertian uraian-uraian serta teknik-teknik pemecahan masalah yang diambil dari tinjauan buku majalah, brosur serta literature yang penulis jadikan referensi dalam penulisan skripsi ini. BAB III RUMUS DAN PENGUMPULAN DATA Dalam bab ini diuraikan rumus-rumus perhitungan dan dikumpulkan data tentang hal-hal yang mendukung analisa perhitungan. Data yang tersedia adalah data teknis diesel generator set, data hasil pengetesan dan data instalasi. BAB IV PEMBAHASAN DAN ANALISA PERHITUNGAN Dalam bab ini semua data yang didapat diolah dan dianalisa berdasarkan rumus perhitungan yang ada. Dari hasil perhitungan itu kemudian dilakukan koreksi silang dengan persyaratyan maksimum tekanan balik gas buang yang di ijinkan oleh diesel generator set serta diadakan analisa sesuai dengan hasil perhitungan.

7


Tugas Akhir

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini merupakan bab terakhir dimana penulis menarijk kesimpulan dari pembahasan pada bab-bab sebelumnya, serta saran-saran yang dianggap perlu dalam instalasi gas buang dan instalasi diesel generator set secara keseluruhan.

8


Tugas Akhir

BAB II LANDASAN TEORI

2.1.

SISTEM PEMASUKAN UDARA BERSIH Dalam mesin pembakaran dalam ( internal combustion engine ) udara

dibutuhkan untuk proses terjadinya pembakaran. Pembakaran dalam ruang silinder hanya bisa terjadi bila terpenuhi tiga hal antara lain : 1. Bahan bakar (dalam mesin diesel harus ter-kabut) 2. Udara bersih dan 3. Temperatur tinggi yang bertekanan (terkompresi) Fungsi dari sistem pemasukan udara bersih adalah agar percampuran antara ketiga komponen terjadinya pembakaran diatas tepat sesuai rasio kompresi dari mesin diesel. Desain pemasukan udara bersih sangat berpengaruh langsung terhadap tenaga yang dihasilkan oleh mesin, konsumsi bahan bakar, emisi gas buang dan umur mesin.

9


Tugas Akhir

Fungsi utama lain dari sistem pemasukan udara dapat dijabarkan sebagai berikut : a. mensuplai kebutuhan udara bersih dan segar untuk pembakaran b. meredamdan mengurangi suara bising mesin selama operasi c. mensuplai kebutuhan udara untuk proses pembilasan (scavenging) d. mendinginkan udara yang akan masuk kesetiap silinder e. membantu pendinginan ruangan

2.2

KOMPONEN – KOMPONEN SISTEM UDARA MASUK MESIN Sistem pemasukan udara bersih pada beberapa mesin sangat penting untuk

unjuk kerja mesin dan tenaga yang akan dikembangkan didalam silinder dan secara langsung berbanding lurus dengan udara yang dikonsumsi per unit waktu dan efisiensi thermal yang dihasilkan. Sistem pemasukan udara terdiri dari beberapa komponen antara lain : a. Air Cleaner b. Connecting elbow c. Precooler dan atau after cooler untuk mesin supercharger d. Blower untuk mesin 2 tak dan memakai scavenging sistem e. Pipa dan hoses

10


Tugas Akhir

Gb.2.1. Pandangan skematik pamasukan udara mesin 2 tak dengan turbocharger, blower dan aftercooler

2.2.1 Air Cleaner Fungsi filter udara adalah melindungi mesin diesel dari kontaminasi udara kotor yang masuk dalam proses pembakaran. Ada dua jenis filter udara : filter udara kering (Dry Type Air Cleaner) dan filter udara basah (Oil Bath Type Air Cleaner).

A. Filter Udara Kering (Dry Air Cleaner) Filter udara kering di desain untuk menyaring udara yang masuk melalui elemen-elemen yang mudah dicopot yang terbuat dari kertas, bahan-bahan sintetis dan material logam berpori. Elemen-elemen selalu disesuaikan dalam beberapa variasi untuk sebanyak mungkin bisa menyaring kotoran.

11


Tugas Akhir

Gb.2.2. Dry type air cleaner

Karakteristik filter udara kering (Dry Air Cleaner) 1.

Lebih efisien dan mampu untuk peralatan yang bergerak. Dapat memisahkan 99.8%-99.9% kotoran atau debu dari udara yang masuk.

2.

Selamaoperasi tidak tergantung oleh temperatur sekitar

3.

Karbon gas buang, uap oli dan air akan serius memberikan dampak terhadap kinerja dari filter udara

4.

Bila elemen-elemen filter kotor akan menambah hambatan udara masuk.

Klasifikasi Filter Udara Kering 1. Light Duty Dry Type Air Cleaner Terdiri dari kertas kecil atau elemen-elemen kertas. Banyak dipakai dimobil dan truk dimana konsentrasi debu rendah 2. Medium Duty Dry Type Air Cleaner Elemen-elemennya satu tingkat lebih tinggi daripada ldd-ac. Banyak dipakai di kendaraan dan mobil dijalan raya atau alat-alat pertanian yang cukup banyak konsentrasi debunya

12


Tugas Akhir

3. Heavy Duty Dry Type Air Cleaner Biasanya mempunyai elemen-elemen filter yang besar dan dilengkapi dengan mechanical pre-cleaner yang mana berfungsi untuk memudahkan beradaptasi dengan kondisi yang kotor dan konsentrasi debu atau kotoran tinggi. Banyak dipakai untuk peralatan atau kendaraan dijalan raya, pertanian. Ada juga yang tidak dilengkapi pre-cleaner namun konsekwensinya harus sering dibersihkan dan dirawat. Ada juga type Extra Heavy Duty Type Air Cleaner dan Extra Heavy Duty Extended Air Cleaner

B. OIL BATH FILTERS Ada dua jenis untuk type oil bath (filter udara basah). Untuk pemakaian mesinmesin yang kecil dan untuk mesin-mesin yang besar. Untuk pemakaian pada mesin-mesin kecil banyak digunakan pada jenis mesin bensin dan diesel, lokomotif, traktor, truk ataupun diesel generator set. Elemen filter terdiri dari baja atau cooper wool, layar kawat atau wire mesh. Efisiensi pembersihan udara antara 96 % sampai dengan 99 %, tekanan jatuh antara 3 sampai dengan 12, inH2O atau rata-rata 5 inH2O. Viskositas oli sangat mempengaruhi efisiensi udara masuk. Untuk pemakaian pada mesin-mesin besar banyak dipakai mesin-mesin utama kapal dan mesin-mesin kapasitas besar lainnya. Efisiensi pembersihan adalah 99.65% pada 25 % maksimum kapasitas udara serta 99.9% pada kapasitas penuh. Tekanan jatuh dari filter ini adalah 2 inH2O.

13


Tugas Akhir

Gb.2.3 Pandangan potongan oil bath cleaner

2.2.2. PIPA dan HOSES Ukuran pipa telah di desain oleh pabrik mesin (engine manufacturer) dengan diameter dan panjang yang sesuai dan biasanya diberi syarat batas maksimum yang diijinkan bila diadakan penambahan panjang keluar bangunan gedung. Diameter minimum pipa dapat dikelompokan dalam dua hal yakni, jumlah udara yang dibutuhkan oleh mesin tiap menitnya serta tekanan jatuh yang diijinkan sesuai hasil dari perhitungan ukuran panjang dandiameter pipa. Misalnya jika pabrikan mempunyai spesifikasi teknis untuk pemasukan udara 3 cfm/BHP, maka untuk mesin 500 HP akan menggunakan 25 cu.ft per detik dengan 75 ft per detik kecepatan udara maka didapat besarnya diameter pipa dengan menggunakan persamaan : D2

= 25 / (75*0.7854)

D

= 1 / 1.535 ft = 7.8 IN

14


Tugas Akhir

2.2.3. AFTER COOLER Untuk mesin-mesin yang memakai turbocharger biasanya dilengkapi aftercooler untuk mengembangkan tekanan efektif rata-rata (break mean efektif pressure, BMEP). Aftercooler biasanya disebut juga intercooler atau heat exchangeratau radiator kecil yang diletakan antara compressor housing dan inlet manifold. Aftercooler dan intake manifold biasanya dijadikan satu atau dihubungkan langsung dengan kepala silinder (cylinder head).

2.3. KEBUTUHAN UDARA BERSIH MESIN DIESEL Volume udara yang dibutuhkan oleh mesin dapat dihitung berdasarkan besarnya displacemen piston mesin. Efisiensi volumetrik untuk mesin 4 tak 0.75 sampai dengan 0.85 (normally aspirated ). Untuk 4 tak pakai turbocharger lebih dari 100%. Sedangkan untuk mesin 2 tak efisiensi volumetrik antara 1.4 sampai dengan 1.6 dari displacemen silinder yang diijinkan untuk pembilasan udara. Rata-rata kebutuhan udara sebuah mesin pada suhu 60 F dan 29.92 InHG tekanan atmosfir dapat diperkirakan sebagai berikut : Mesin 4 tak, Normally Aspirated : 2.2 sampai dengan 2.75 cfm/BHP Mesin 4 tak, Turbocharger : 3.0 sampai dengan 3.5 cfm/BHP Mesin 2 tak : 3.0 sampai dengan 5.0 cfm/BHP

15


Tugas Akhir

2.3.1. SISTEM PEMBILASAN UDARA 2TAK (Scavenging) Untuk mesin 2 tak membutuhkan udara bersih yang lebih besar dibandingkan dengan mesin 4 tak. Blower pada mesin 2 tak berfungsi untuk membilas dan menekan sisa-sisa gas buang keluar melalui exhaust manifold sekaligus mensuplai udara bersih dan segar untuk proses pembakaran.

Gb.2.4. Detroit Diesel 2 tak dengan Scavenging system

2.3.2.UDARA DAN KELEMBABAN UDARA Udara atmosfir terdiri dari beberapa jumlah uap air. Daya keluaran mesin tergantung jumlah udara bersih bukan uap air dalam setiap langkahnya. Ketika udara yang mengandung uap air (kelembaban udara tinggi) mesin mendapat sedikit sekali udara bersih untuk proses pembakaran.

16


Tugas Akhir

2.4. SISTEM GAS BUANG MESIN DIESEL GENERATOR SET Fungsi dari sistem udara gas buang adalah mengeluarkan sisa-sisa gas hasil pembakaran keluar melalui lokasi pembuangan dan mengurangi suara mesin sampai pada level yang aman dan nyaman bagi lingkungan disekitar lokasi operasi. Tata letak komponen-komponen sistem gas buang harus dirancang dan didesain untuk menjaga tahanan aliran gas buang melalui suatu sistemserendah mungkin dan tidak melebihi batas yang di spesifikasikan oleh tiap mesin dan tiap kapasitas daya mesin berbeda-beda nilainya.

2.5. KOMPONEN-KOMPONEN SISTEM GAS BUANG Sistem gas buang terdiri dari pipa-pipa gas buang, silencer, isolasi pipa tahan panas, pipa flexible, penahan air hujan, exhaust manifold, turbocharger dan fitingfitting pemipaan. Seperti belokan, flensa dan lain-lainnya. Desain lay out pemipaan gas buang tergantung pada lokasi dari sistem, jenis gedung, aplikasi pemakaian mesin didalam gedung (stasionery) atau mobil. Hal-hal yang mempengaruhi lainnya antara lain : kecepatan mesin, ukuran mesin, panjang pipa gas buang dan akustik. Pada beberapa kasus hanya bisa dijawab pada percobaan empiris danpraktis disarankan untuk berkonsultasi dengan specialis pembuat alat (misalnya : silencer / akustik) agar mendapat keuntungan dalam pelaksanaan dilapangan.

17


Tugas Akhir

2.5.1 SILENCER Suara gas buang terjadi akibat tahanan gas buang yang secara terus-menerus dihasilkan oleh silinder mesin dan aliran gas buang ditekan keluar dengan kecepatan tinggi melewati sistem gas buang dan keluar menuju atmosfir. Fungsi silencer adalah meredam gelombang-gelombang suara. Teknik-teknik peredaman dilakukan dengan menggunakan teori akustik yang berbeda sehingga menyebabkan perbedaan konstruksi bagian dalam dari silencer. Ketika katub gas buang atau port dari silinder mesin pembuka, gas buang sisa pembakaran ditekan dibawah tekanan 50 psig atau lebih tinggi yang diasumsikan tidak memakai silencer. Dalam udara kecepatan suara adalah 1266 ft per detik pada suhu 212Of dan 1814 ft per detik pada suhu 932Of yang mana hal ini lebih tinggi dari pada uap air dan lebih kecil dari karbon dioksida. Kecepatan suara dalam gas buang diasumsikan 1400 ft per detik, frekwensi dan tekanan gelombang tergantung dari panjang pipa, derajat temperatur gas dan diameter pipa serta kecepatan putaran mesin. Silencer diperlukan untuk mengurangi amplitude dari tekanan gelombang suara gas buang dan hal ini mempengaruhi performance mesin dan mempertinggi tekanan balik. Secara umum silencer dapat diklasifikasikan dalam dua type antara lain : 1. straight-through type silencer 2. baffle type silencer Tipe ‘straight-through silincer’ konstruksinya terdiri dari perforated plate (pipa gas berlubang) yang dipasang melewati sekat-sekat yang didalamnya berisi material-material penyerap gelombang suara. Tipe silencer ini rendah nilai tekanan

18


Tugas Akhir

baliknya dan pada umumnya efektif pada peredaman frekwensi tinggi. Oleh karena itu sangat cocok untuk mesin-mesin diesel yang memakai turbocharger.

Gb.2.5. desain silencer dan karakteristik.(a) baffle type silencer(b)Resonantial type(c) offset tube type(d) louvre type(e) three pass tube type(f) burgess manning

19


Tugas Akhir

Tipe ‘baffle silencer’ mengurangi kebisingan suara mesin dengan merefleksikan kembali gelombang suara dengan jalan dibuat sekat-sekat pengatur aliran gas buang yang akan dikeluarkan. Tipe silencer ini untuk frekwensi menengah dan mempunyai tekanan udara balik yang lebih tinggi dibandingkan dengan tipe ‘Straight Through’. Silencer pada beberapa aplikasi, merupakan kombinasi antara 2 tipe diatas. Menurut aplikasi lokasi penggunaannya dibagi 3 (tiga) tipe antara lain : 1. Tipe industrial, untuk lokasi dengan tingkat kebisingan menengah dan tinggi. Kemampuan peredamannya antara 12 s/d 18 dBA dan banyak diaplikasikan dipabrik-pabrik dan industri. 2. Tipe Residensial, untuk lokasi dengan tingkat kebisingan menengah dan moderat. Kemampuan peredamannya antara 18 s/d 25 dBA dan banyak diaplikasikan dirumah-rumah, perkantoran dll. 3. Tipe Critical, untuk lokasi dengan tingkat kebisingan yang rendah. Kemampuan peredamannya antara 25 s/d 35 dBA dan banyak dipakai di rumah sakit dan bangunan yang mempunyai tingkat kebisingan rendah.

20


Tugas Akhir

2.5.2

Material Pemipaan Material ‘cost iron pipe’ direkomendasikan dalam instalasi pipa gas buang di

diesel generator set karena lebih tahan terhadap karat. Untuk mesin-mesin otomotif salah satunya dengan menggunakan nickel heat-resistng alloy ataupun stainless steel pipe. Silencer dan pipa gas buang mempunyai ketebalan 16 gauge steel (1.5 mm thickness) untuk derajat peredaman suara lebih tinggi, radiasi suara yang lewat pipa sehingga sering dibuat double pipa gas buang.

2.5.3

Flexibel Metal Hose Selama beroperasinya mesin, pasti menghasilkan getaran (vibrasi). Oleh

karena itu mesin harus diredam atau diisolasi untuk melindungi struktur bangunan gedung atau power house. Biasanya material yang digunakan adalah spring.

Gb. 2.6. jenis-jenis flexible hoses

21


Tugas Akhir

2.5.4. Proteksi Air Hujan Sistem gas buang didesain untuk mencegah air hujan yang masuk kedalam mesin melalui exhaust manifold. Apabila air hujan masuk ke mesin akan bisa mengkompresi air dan bisa menyebabkan ‘hidaulick lock’. Ada dua bentuk desain yakni : 1. Posisi pipa gas buang tegak dengan suatu alat penutup yang akan menutup saat ujung pipa gas buang saat mesin tidak jalan dan akan membuka bila mesin jalan. 2. Bentuk desain lain adalah dengan posisi ujung pipa gas buang horizontal dan bagian ujungnya dipotong setengah diagonal. Pemipaan gas buang dapat mengakumulasi sejumlah kondensat atau sisa-sisa pembakaran khususnya pada pipa yang panjang. Untuk mencegah karat bagian dalam pipa, alat pembuang air hasil kondensasi dibutuhkan dalam sistem gas buang.

2.5.4

SPARK ARRESTER Fungsi dari spark arrester adalah untuk mengurangi kadar hidrokarbon yang

melewati pipa gas buang.

22


Tugas Akhir

Gb.2.7 Cutaway of SI seris kittel industrial spark arrester

2.5.6 TURBOCHARGER Supercharging dengan menggunakan turbocharger yang digerakan oleh sisa gas buang yang dihubungkan langsung dengan impeller, oleh karena itu sangat efektif untuk menambah power dengan cara menambah besarnya tekanan efektif rata-rata (break mean efektif pressure,BMEP) tanpa harus menambah kecepatan mesin, jumlah displacemen silinder, langkah atau kecepatan rata-rata piston. Tekanan efektif rata-rata mesin antara 160 sampai dengan 230 psi (1103,2 dan 1585,8 kpa). Sehingga daya yang bisa dikembangkan menjadi 75% sampai dengan 100% lebih besar daripada mesin tanpa turbocharger.

23


Tugas Akhir

Pada mesin-mesin dengan teknologi modern sangat ekonomis dalam hal bahan baker dan sisa-sisa gas buang digunakan untuk menaikkan daya dengan jalan menaikkan effisiensi volumetrisnya serta untuk pembilasan agar bersih.

Gb.2.8 Pandangan skematik turbocharger

2.5.7. EFEK SUARA Sebab utama mengapa motor diesel mengeluarkan bunyi lebih keras dari pada motor bensin adalah karena motor diesel bekerja dengan tekanan pembakaran yang lebih tinggi dan laju kenaikan tekanannya lebih cepat. Disamping itu tekanan gas pada dinding silinder cenderung memperbesar diameter silinder. Oleh karena itu silinder dan rumah engkol mengalami deformasi secara berulang-ulang. Deformasi ini ditambah dengan gerakan mesin secara keseluruhan , karena adanya ketidakseimbangan tersebut. Terutama resonansi dari bagian-bagian mesin yang berbentuk serupa pelat pada getaran-getaran pribadinya,

24


Tugas Akhir

atau beberapa getaran dengan amplitude yang besar yang terjadi karena adanya tumbukan berulang. Akan menyebabkan timbulnya bunyi yang sangat keras. Selain bunyi pembakaran tersebut diatas, ada beberapa bunyi yang lain : misalnya bunyi yang disebabkan oleh tekanan gas buang, bunyi pada pangkal pipa buang, bunyi kipas udara radiator pada mesin dengan pendinginan, bunyi-bunyi tumbukan katup pada dudukannya, tumbukan antara bagian-bagian dari pompa penyemprot bahan baker atau mekanisme penggeraknya, atau tumbukan antara torak dan dinding suilinder tersebut

25


Tugas Akhir

BAB III PENGUMPULAN DATA

3.1 TEKANAN BALIK SISTEM UDARA GAS BUANG Rumus-rumus untuk mencari tekanan balik udara gas buang adalah sebagai berikut : CLRQ 2 P= ..................................................................(2.1) d5

dimana:

P = tekanan balik udara gas buang C = 0,00059 untuk aliran udara masuk 100 s/d 400 Cfm 0,00056 untuk aliran udara masuk 400 s/d 700 Cfm 0,00049 untuk aliran udara masuk 700 s/d 2000 Cfm 0,00044 untuk aliran udara masuk 2000 s/d 5400 Cfm L = Panjang ekivalen komponen sistem, ft R = kerapatan gas buang, lb/ft3

26


Tugas Akhir

=

41.1 TEMP.gasbuang ( o f ) + 460

.................................(2.2)

Q = aliran gas buang yang melalui pipa, ft3/min d = diameter dalam pipa gas buang, inchi 3.1.1 Ekivalen Panjang Pipa Lurus Semua elbow atau belokan, pipa fleksibel,dan fitting-fitting harus dihitung dalam satuan panjang pipa lurus.

Elbow 45o =

9 xdiameter (inchi) 12

…………………………….(2.3)

Elbow 90o =


…………………………….(2.4)


…………………………….(2.5)

Fleksibel 3.1.2

=

Volume Silencer L.H.Billey,dari Donaldson company memberikan persamaan untuk

menghitung besarnya volume silencer yang dibutuhkan oleh mesin diesel : V= Dimana :

KD Rpm

1 N

……………………………………..(2.6)

V

= Volume silencer, in3

D

= Displacement piston mesin, in3

Rpm = Putaran permenit mesin N

= Jumlah silender

K

= Konstanta, berbeda untuk setiap aplikasi = 5.000 untuk traktor

27


Tugas Akhir

10.000 untuk jalan besar dan peralatan kontraktor 35.000 untuk truk-truk besar 50.000 untuk kendaraan penumpang Diameter dan panjang dapat dihitung sebagai berikut : D=

3

V 0,784

Dimana :

. in

…………………………………………..(2.7)

r = L/D rasio, dan L = Dr

Untuk mesin-mesin 2 tak, V=

KD rpm

1 2N

........................................................(2.8)

3.2. ALIRAN UDARA PENDINGINAN DAN VENTILASI

A. Panas yang dipindahkan Qv = Dimana :

H (k ) t1 − t 2

………………………………………….(2.9)

H = panas yang diradiasikan keruang mesin, Btu/min K = konstanta temperatur udara dalam ruang mesin Nilai K dapat dijelaskan dari persamaan : K= 0.10 t1 + 48.75 t1 = temperartur ruang mesin,

o

F

t2 = temperatur udara diluar ruang mesin,

o

F

B. Total kebutuhan udara ventilasi Qt = Qv + Qc

………………………………………….(2.10)

28


Tugas Akhir

Dimana :

Qv = kebutuhan udara untuk ventilasi, Cfm Qc = kebutuhan udara untuk pembakaran, Cfm

C. Kebutuhan minimum bukaan ventilasi Av = 0.096 Qt

t o + 460 530

……………………………..(2.11)

3.3. DATA TEKNIS DIESEL GENERATOR SET

Data teknis mesin diesel (sumber detreoit diesel specification sheet ) Pabrik

= Detroit Diesel

Model

= 9123-7306

Combustion System

= Direct Injection

Tipe

= Turbocharged

Jumlah Silinder

= 12 silinder, mode ‘v’

Displacement

= 1792 in3 (29371 cc)

Bore dan Stroke

= 5.75 in x 5.75 in

Compretion Ratio

= 15 : 1

Piston Speed

= 1438 Ft/min (7.3 m/sec)

Rpm

= 1500

Max. Power at reated

= 1210 Hp (902 kW)

Heat rejected to ambient air Engine

= 6.300 Btu/min

Generator

= 2.747 Btu/min

Exhaust Flow at rated KW

= 9.500 Cfm (269 m3/min)

Stanby temperature

= 40o

Exhaust temperature

= 800 oF

Max. Allowable back Pressure

= 1.4.in hg

Combustion air

= 3700 Cfm (105 m3/min)

29


Tugas Akhir

BMEP

= 187 lbf/in2 (1285 kva)

Engine air flow

= 3200 ft3/min

Max. altitude before Generator deracting

= 3300 (1006)

Altitude deraction factor % Per 1000 (305m)

= 1.5

Max. intaxe air temp. Before genset derating

= 104oF(40oC)

Temperature duration Factor per 10oF(5.5oC)

= 2.75

3.4. DATA TEKNIS INSTALASI DIESEL GENERATOR SET

3.4.1. Jenis Pipa Gas buang (Sumber PT.Nusindo Hitek Service) jenis pipa

= Black Steel Pipe

diameter pipa gas buang

= 12 in

tebal pipa

= 1.5 mm

panjang pipa lurus

= 10 meter

jenis silencer

= Critical, ex. Kohler part No.274298 Side inlet/end outlet

3.4.2. Pemilihan Silencer Dengan mempertimbangkan lokasi yang membutuhkan tingkat kebisingan rendah karena dekat rumah-rumah penduduk dam menempati kawasan ring satu. Maka dipilih silencer : jenis silencer

= Critical,ex.Kohler part No.274298 side inlet/end outlet

Panjang total

= 108 inchi

Diameter

= 30-1/8 inchi

Inlet (in. NPR)

= 12 inchi

Outlet(in.NPR)

= 12 inchi

30


Tugas Akhir

3.5. DATA PENGETESAN BEBAN DIESEL GENERATOR SET

3.5.1. DATA TEKNIS ALAT TEST (LOAD BANK YEDT) Nama alat test

= AVTRON LOAD BANK

Manufactur

= AVTRON manufacturing. Inc

Type

= Portable,NEMAT. Integral Control Panel

Capacity

= 650 kW

Model

= K 700 A

Jenis Beban

= Resistive

Dimensi

= 56”x34”x73”

Weight

= 1100 Pounds

Air Flow

= Vertikal (12000 Cfm)

3.5.2. DATA HASIL PENGETESAN DIESEL GENERATOR SET

GENSET I

Engine Model

= 91237306

Spesipication No

= A-272752

Serial Number

= 12 E 0010334

Engine Series

= 12 V 14971

Generator Model

= 1000 RFOZD71

Generator S/N

= 338736

Ratting (Standby)

= 860 kW/1075 Kva

Ratting (prime)

= 783 kW/978 Kva

HASIL TEST

Beban 0 %

= 0 kW

Power Faktor

= 0.8

Voltage

= 220/385 Volt

Ampere

= 0 Ampere

Frekuensi

= 50 Herzt

Speed

= 1500 Rpm

31


Tugas Akhir

Lub. Oil Pressure

= 74 Psi

Water Temperature

= 150 oF

Room Temperature

= 32 oC

Beban 25 %

= 225 kW

Power Faktor

= 0.9

Voltage

= 220/384 Volt

Ampere

= 328 Ampere

Frekuensi

= 50 Herzt

Speed

= 1500 Rpm

Lub. Oil Pressure

= 74 Psi

Water Temperature

= 150 oF

Room Temperature

= 32 oC

Beban 50 %

= 450 kW

Power Faktor

= 0.9

Voltage

= 220/383 Volt

Ampere

= 644 Ampere

Frekuensi

= 50 Herzt

Speed

= 1500 Rpm

Lub. Oil Pressure

= 73 Psi

Water Temperature

= 165 oF

Room Temperature

= 32 oC

Beban 75 %

= 650 kW

Power Faktor

= 0.9

Voltage

= 220/383 Volt

Ampere

= 960 Ampere

Frekuensi

= 50 Herzt

Speed

= 1500 Rpm

Lub. Oil Pressure

= 70 Psi

Water Temperature

= 170 oF

Room Temperature

= 33 oC

32


Tugas Akhir

Beban 100 %

= 850 kW

Power Faktor

= 0.9

Voltage

= 220/383 Volt

Ampere

= 1310 Ampere

Frekuensi

= 50 Herzt

Speed

= 1493 Rpm

Lub. Oil Pressure

= 65 Psi

Water Temperature

= 175 oF

Room Temperature

= 35 oC

Beban 110 %

= 860 kW

Power Faktor

= 0.9

Voltage

= 220/383 Volt

Ampere

= 1310 Ampere

Frekuensi

= 50 Herzt

Speed

= 1493 Rpm

Lub. Oil Pressure

= 65 Psi

Water Temperature

= 180 oF

Room Temperature

= 35 oC

GENSET 2

Engine Model

= 91237306

Spesipication No

= A-272752

Serial Number

= 12 E 0010327

Engine Series

= 12 V 149T1

Generator Model

= 1000 RFOZD71

Generator S/N

= 338735

Ratting (Standby)

= 860 Kw/1075 Kva

Ratting (prime)

= 783 Kw/978 Kva

33


Tugas Akhir

HASIL TEST

Beban 0 %

= 0 kW

Power Faktor

= 0.8

Voltage

= 220/385 Volt

Ampere

= 0 Ampere

Frekuensi

= 50 Herzt

Speed

= 1500 Rpm

Lub. Oil Pressure

= 58 Psi

Water Temperature

= 70 oF

Room Temperature

= 30 oC

Beban 25 %

= 225 kW

Power Faktor

= 0.9

Voltage

= 220/383 Volt

Ampere

= 318 Ampere

Frekuensi

= 50 Herzt

Speed

= 1500 Rpm

Lub. Oil Pressure

= 55 Psi

Water Temperature

= 70 oF

Room Temperature

= 32 oC

Beban 50 %

= 450 kW

Power Faktor

= 0.9

Voltage

= 220/381 Volt

Ampere

= 625 Ampere

Frekuensi

= 50 Herzt

Speed

= 1500 Rpm

Lub. Oil Pressure

= 52 Psi

Water Temperature

= 75 oF

Room Temperature

= 32 oC

34


Tugas Akhir

Beban 75 %

= 630 kW

Power Faktor

= 0.9

Voltage

= 220/385 Volt

Ampere

= 945 Ampere

Frekuensi

= 50 Herzt

Speed

= 1500 Rpm

Lub. Oil Pressure

= 52 Psi

Water Temperature

= 78 oF

Room Temperature

= 33 oC

Beban 100 %

= 855 kW

Power Faktor

= 0.9

Voltage

= 220/382 Volt

Ampere

= 1275 Ampere

Frekuensi

= 50 Herzt

Speed

= 1500 Rpm

Lub. Oil Pressure

= 50 Psi

Water Temperature

= 81 oF

Room Temperature

= 36 oC

Beban 110 %

= 860 kW

Power Faktor

= 0.9

Voltage

= 220/376 Volt

Ampere

= 1300 Ampere

Frekuensi

= 50 Herzt

Speed

= 1493 Rpm

Lub. Oil Pressure

= 65 Psi

Water Temperature

= 80 oF

Room Temperature

= 35 oC

35


Tugas Akhir

BAB IV PEMBAHASAN DAN ANALISA PERHITUNGAN

4.1. TEKANAN BALIK RUANG MESIN

Perhitungan tekanan balik ruang mesin didasarkan pada kebutuhan udara yang dibutuhkan mesin untuk pembakaran dan pendinginan radiator serta udara yang digunakan untuk memindahkan panas keluar oleh radiator dibagi oleh hambatan –hambatan aliran udara masuk. Hambatan aliran udara masuk bisa berupa louver atau grill atau peredam suara (attenuator), ducting radiator serta pipa gas buang yang mana tidak boleh melewati hambatan yang diijinkan oleh mesin diesel.

36


Tugas Akhir

4.2. PERHITUNGAN KEBUTUHAN UDARA MASUK

Dari data teknis diesel generator set diketahui : A. Kebutuhan untuk pendinginan radiator (cooling air for radiator) Untuk 2 (dua) unit radiator = 2 x 1828 m3 / min = 3656 m3/min = 60,9 m3/s B. Kebutuhan udara untuk pembakaran (combustion air) Untuk 2 (dua) unit mesin diesel = 3700 Cfm =105 m3/min = 210 m3/min = 3,5 m3/s

C. Aliran udara yang dibituhkan untuk memindahkan panas keruang mesin (air flow required to dispate heat rejected to ambient air) Mesin Diesel = 6300 kW Generator = 2747 kW 9047 kW untuk 2 unit diesel generator = 18094 kW dari persamaan diatas bisa dihitung besarnya kebutuhan udara :

Qv =

H (K ) t1 − t o

Dimana : H = 18094 kW K = Konstanta temperature udara dalam ruang mesin Nilai K dapat dijelaskan dari persamaan: K = 0.10 t1 + 48.75

37


Tugas Akhir

To = Temperature ruang mesin, 90oc T1 = Temperature udara diluar ruang mesin, 140 oc K = 0.10 x 95 + 48.75 = 58.25 Qv =

H (K ) t1 − t o

= 21079.51

=

18094(58.25) 140 − 90 Cfm

= 598.20 m3/min = 9,97 m3/s Total = A+B+C = 74.40

m3/s

4.3. KECEPATAN ALIRAN UDARA MASUK

Kecepatan aliran udara dipengaruhi oleh hambatan udara sebelum masuk keruang diesel generator. Hambatan terdiri dari louver, intake attenuator (peredam suara), ducting radiator. Exhaust attenuator, outlet louver/grill.

38


Tugas Akhir

4.3. KORELASI ANTARA PEREDAM DAN ALAT PEREDAM

Peredaman suara dipengaruhi oleh hambatan udara sebelum masuk keruang diesel generator.Untuk itu harus dihitung besarnya luas atau area bukaan komponen peredam dan alat peredam.

4.3.1. Kecepatan Pada Intake Louver (Grill)

Luas Intake Louver = 2.5 meter x 1 meter = 2,5 m2 Jumlah louver 3 (tiga) buah sehingga luasnya = 7.5 m2 Opening Ratio

= 0.85

Luas

= 0.85 x 7.5 m2 = 6.375 m2

Kecepatan Aliran

= kebutuhan udara masuk Luas =

74.40m 3 / det ik 6.375m 2

= 11.67 m/detik

4.3.2. Kecepatan Aliran Pada Intake Sound Attenuator

Luas Attenuator

= 7.3 meter x 1 meter

39


Tugas Akhir

= 7.3 m2 Opening Ratio

= 0.6

Luas intake Attenuartor

= 0.6 x 7.3 m2 = 4.2 m2

Kecepatan aliran

= kebutuhan udara masuk Luas =

74.40m 3 / det ik 4.2m 2

= 17.71 m/detik

4.3.3. Kecepatan Aliran Pada Ducting Radiator

Luas Ducting Radiator

= 2.6 meter x 2.1 meter = 5.46 m2

Untuk 2 (dua) unit ducting radiator = 10.92 m2 Kecepatan aliran

=

74.40m 3 / det ik 10.92.m 2

= 6.81 m/detik

4.3.4. Kecepatan Aliran Pada Exhaust Sound Attenuator

Luas exhaust attenuator

= 2.6 meter x 2.1 meter = 5.46 m

Untuk 2 (dua) unit radiator

= 10.92 m2

Opening ratio

= 0.65

Luas

= 7.090 m2

Kecepatan aliran

=

kebutuhanudaramasuk luas

40


Tugas Akhir

74.40m 3 / det ik = 7.090m 2 = 10.49 m/detik

4.3.5. Kecepatan Aliran Pada Outlet Louver

Luas outlet louver

= 2.5 meter x 1 meter = 2.5 m2

Untuk 5 (lima) louver

= 1.25 m2

Opening ratio

= 0.85

Luas

= 11.25 m2

Kecepatan aliran

=

kebutuhanudaramasuk luas

=

74.40m 3 / det ik 11.25m 2

= 6.61 m/detik

4.4. PERHITUNGAN TEKANAN JATUH RUANG MESIN

Perhitungan tekanan jatuh (pressure droop) udara yang masuk keruang mesin dihitung dengan memperhatikan besarnya kerapatan udara pada temperature udara yang masuk dan temperature udara yang keluar lewat setelah radiator. Adapun temperature udara masuk diasumsikan sebesar 30 oc dan 60 oc setelah hembusan radiator Kerapatan udara ( p ) pada suhu 30 oc = 1.15 kg/m3 Kerapatan udara ( p ) pada suhu 60 oc = 1.05 kg/m3

41


Tugas Akhir

Besarnya tekanan jatuh pada tiap komponen hambatan adalah : ΔP = 0.5 x p x (v)2

4.4.1 Tekanan Jatuh Pada Intake Louver

Kecepatan aliran pada intake louver adalah 11.67 m/detik ΔP = 0.5 x p x (v)2

= 0.5 x 1.15 kg/m3 x (11.67)2 = 78.31 N/m 2

4.4.2

Tekanan Jatuh Pada Intake Sound Attenuator

Kecepatan aliran pada intake attenuator adalah 17.71 m/detik Δp = 0.5 x p x (v)2

= 0.5 x 1.15 kg/m3 x (17.71)2 = 180 N/m 2

4.4.3. Tekanan Jatuh Pada Ducting Radiator

Kecepatan aliran pada ducting radiator adalah 6.81 m/detik Δp = 0.5 x p x (v)2

= 0.5 x 1.05 kg/m3 x (6.81)2 = 24.35 N/m 2

42


Tugas Akhir

4.4.4. Tekanan Jatuh Pada Exhaust Sound Attenuator

Kecepatan aliaran pada exhaust attenuator adalah 10.94 m/detik Δp = 0.5 x p x (v)2

= 0.5 x 1.05 kg/m3 x (10.94)2 = 62.83 N/m 2

4.4.5. Tekanan Jatuh Pada Outlet Louver

Kecepatan aliran pada outlet louver adalah 6.61 m/detik Δp = 0.5 x p x (v)2

= 0.5 x 1.15 kg/m3 x (6.61)2 = 22.94 N/m 2

4.4.6. Jumlah Total Tekanan Jatuh Ruang Mesin

Besarnya tekanan jatuh (pressure droop) tergantung banyaknya hambatan yang dilalui oleh udara yang akan masuk melewati diesel generator set sampai pada sisi radiator yang akan menghembus udara keluar ruangan mesin dan tidak boleh melebihi batas maksimum yang diijinkan oleh mesin. Adapun untuk instalasi diesel generator set 2 (dua) unit kapasitas 800 k besarnya maksimum tekanan jatuh yang diijnkan pada sisi sebelum radiator atau sisi intake adalah sebesar 0.6 Kilo N/m 2atau 600 N/m 2 Sedangkan untuk sisi setelah radiator atau sisi outlet adalah sebesar 0.037 InHg atau sebesar 126 N/m 2 Dari hasil perhitungan diatas besarnya tekanan jatuh dihitung berdasarkan tekanan jatuh sebelum sisi radiator yaitu pada intake louver dan intake sound

43


Tugas Akhir

attenuator dan setelah sisi radiator yaitu pada ducting radiator, exhaust sound attenuator dan outlet louver. Tekanan Jatuh Sisi Intake

= Tekanan jatuh intake louver + tekanan Jatuh intake sound attenuator = 78.31 + 180 N/m 2 = 258.31 N/m 2

Tekanan Jatuh Exhaust

= Tekanan jatuh ducting radiator + Tekanan attenuator + Tekanan jatuh outlet louver = 24.35 + 62.83 + 22.94 = 110.12 N/m 2

4.5. PERHITUNGAN TEKANAN BALIK SISTEM GAS BUANG

Perhitungan tekanan balik sistem gas buang adalah untuk mengetahui besarnya tekanan balik yang ada didalam unit diesel generator set itu sendiri. Besarnya tekanan balik sistem gas buang tergantung pada panjang pipa gas buang, belokan, jenis silencer,diameter pipa gas buang serta kecepatan aliran gas buang. Pengaruh yang ditimbulkan bila tekanan balik gas buang melebihi ambang batas sangat sering dan tidak jarang mesin harus dioverhull/servis, padahal umur mesin baru beberapa bulan. Untuk itu harus dihitung secara cermat dan teliti.

44


Tugas Akhir

4.5.1 PERHITUNGAN PANJANG PIPA LURUS

Diameter pipa

= 12 inchi

Panjang pipa lurus

= 16 meter = 52.48 feets

Elbow

= 8 buah = 8 x 2.5 = 20 feets = 6,096 m

Flexible

=

2 x12 x 2buah 12

= 3.33 feets = 1,015 m Total panjang ekivalen pipa gas buang (L) = 76,8 feets = 23,5 m

4.5.2. KERAPATAN (Density) GAS BUANG

Dari data teknis mesin diesel : Temperature gas buang = 800 oF Aliran gas buang

= 7300

Karena ada 2 (dua) pipa gas buang sehingga harga Q 7300 / 2 = 3650 Cfm sehingga aliran gas buang yang digunakan adalah C = 0.00044 (aliran gas buang antara 2000 s/d 5400 Cfm) Q=

41.1 800 o F + 46

45


Tugas Akhir

= 0.0340 lb/ft3 = 0,54 Kg/m3 4.5.3. PERHITUNGAN TEKANAN BALIK SISTEM GAS BUANG

Besarnya tekanan balik sistem udara gas buang yang ada didapat : P=

CLRQ 2 D5

P=

0.00044 x 295.81x0.0340 x(3650) 2 (12) 5

= 0.237 inHg = 0,5925 CmHg

4.5.4. PERHITUNGAN TEKANAN BALIK SILENCER

Dari data silencer didapat : Untuk part No. 274298. critical pada diesel generator set Tahap I

:

Aliran gas buang = 7300 Cfm Diasumsikan dipasang 2 (dua) unit silencer Aliran gas buang

= 3650 Cfm

Inlet diameter

= 12 inchi

Luas area

=

3.14 x(12) 2 4

= 113.04 inchi2 = 0.78 feets2 = 0,07246 m2

46


Tugas Akhir

Tahap II

: menghitung kecepatan aliran V=

=

volume luas

3650cfm 0.78 ft 2

= 4697.55 ft/min = 23,8636 m/s

Tahap III

: Dengan menggunakan gb.3.3 (kecepatan pressure droop) Tekanan balik silencer = 0.17 inHg = 0,425 CmHg Karena model side inlet/end outlet ditambah = 0.22 InHg = 0,55 CmHg Maka untuk 2(dua) unit silencer

= 2 x (0.17 + 0.22)

Jadi tekanan balik silencer total

= 0.78 InHg = 1,95 CmHg

memenuhi syarat

4.5.5. JUMLAH TOTAL TEKANAN BALIK SISTEM GAS BUANG

Dari hasil perhitungan diatas besarnya tekanan balik total adalah sebesar : Tekanan balik sistem gas buang = 0.237 InHg = 0,5925 Tekanan balik silencer total

CmHg

= 0.78 InHg = 1,95 CmHG

47


Tugas Akhir

Jadi Total Tekanan Balik Sistem Udara Gas Buang = 1.017 InHg = 2,5425 CmHg Memenuhi syarat

4.6.

ANALISA DAN PEMBAHASAN

Dari hasil analisa perhitungan nampak jelas sekali bahwa peredam suara adalah hambatan aliran udara sangat mempengaruhi besarnya tekanan baliksistem gas buang. Faktor lain yang dominan adalah faktor banyaknya belokan, panjang dan diameter pipa gas buang serta fitting-fitting yang lainnya. Hal ini harus dihitung secara cermat dan teliti sebagai langkah awal sebuah desain sistem gas buang untuk bisa dideteksi dan di-justifikasi secara dini kemungkinan kerusakan mesin diesel akibat tingginya tekanan balik pada sistem udara masuk dan sistem gas buang Dari gb.4.1. tampak hubungan antara kecepatan dan back pressure berbanding lurus atau proporsional. Semakin tinggi kecepatan aliran udara maka akan semakin tinggi pula back pressure. Demikian juga semakin tinggi tingkat peredaman maka akan semakin besar tekanan balik dari sistem. Pada sisi lain hubungan antara kecepatan dengan area bukaan (luas) berbanding terbalik. Semakin luas permukaan maka akan semakin rendah kecepatan aliran udara, demikian sebaliknya. Desain pipa dalam sistem gas buang harus dibuat sependek mungkin. Namun suatu ketika untuk bangunan gedung bertingkat harus melewati loronglorong kolom bangunan sipil ataupun arsitektural sehingga tidak mungkin lagi

48


Tugas Akhir

memperpendek panjang pipa gas buang. Maka salah satu alternatif penyelesaian adalah dengan menambah ukuran diameter pipa atau merubah desain silencer. Semakin tinggi tingkat peredaman akan semakin besar hambatan yang dilalui sehingga akan menambah kecepatan aliran udara yang pada akhirnya menambah tekanan balik sistem. Dampak yang ditimbulkan oleh tekanan balik bila melebihi syarat batas sangat serius antara lain : suplai udara masuk untuk pembakaran dan membantu pendinginan jadi terhambat atau berkurang . sehingga akhirnya performance atau unjuk kerja mesin berkurang karena rasio kompresi tidak sesuai, disamping itu suhu sekitar mesin juga akan naik dan apabila melebihi temperatur yang diijinkan.

49


Tugas Akhir

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisa dan perhitungan maka penulis mengambil kesimpulan adalah sebagai berikut : 1. Kebutuhan udara untuk pendinginan dengan 2 radiator adalah 60,9 m 3 /s 2. Kebutuhan udara untuk pembakaran dengan 2 unit mesin diesel adalah 3,5 m 3 /s 3. Besarnya tekanan balik pada sisi masuk ruang mesin sebesar 302,06 N/m 2, sedangkan yang diijinkan sebesar 600 N/m 2, sehingga memenuhi syarat. 4. Besarnya tekanan balik pada sisi luar ruang mesin sebesar 120,42 N/m 2, sedangkan yang diijinkan sebesar 126 N/m 2, sehingga memenuhi syarat.

50


Tugas Akhir

5. besarnya tekanan balik total pada sistem gas buang sebesar 3,05 cmhg, sedangkan maksimum tekanan balik yang diijinkan sebesar 3,5 cmhg, sehingga memenuhi syarat. Pengaruh penambahan silencer dan attenutor sebagai usaha untuk meredam kebisingan suara pada sistem udara bersih dan sistem gas buang adalah sangat domonan, serta mempengaruhi lebih dari 50 % tekanan balik total pada masingmasing sisi hambatan.

5.2 Saran

Pada analisa peredaman suara ini penulis masih banyak mengalami keterbatasan, karena keterbatasan waktu dan data-data yang masih kurang dari yang diharapkan. Maka dalam hal ini penulis memberikan beberapa saran yang jika ditindak lanjuti insya Allah akan mendapatkan hasil yang lebih baik. a. Harus dihitung secara cermat dan tepat dalam memilih teknik peredaman suara,

tidak

boleh

hanya

mementingkan

kepentingan

lingkungan

(kebisingan suara) saja. Tetapi harus juga dilihat kepentingan dari unit diesel generator set. b. Perlunya kordinasi yang baik antara kontraktor sipil, kontraktor akustik dan kontraktor diesel generator set (M/E) serta arsitek perencana. c. Desain dari gas buang sangat riskan dipengeruhi oleh panjang pipa gas buang, diameter pipa, jenis dan tipe silencer serta attenuator untuk peredaman. Disamping faktor temperature didalam dan diluar ruang mesin serta humudity dari lokasi. d. Desain pemipaan gas buang harus dibuat sependek mungkin.

51


Tugas Akhir

52


DAFTAR PUSTAKA

1. Aris Munandar, W dan Saito, H. ”Penyegaran Udara”, Cetakan Keenam Jakarta: PT. Pradya Paramita, 2002 2. Clive T.Jones. “Diesel Plant Operations”. Hand Book, 1983. 3. Detroit Diesel. “Engenering Bulletin”. No.39. “Engine Air Inlet System”, “Detroit Diesel Corporation”, 13400 Quter Drive, West Detroit, Michigan, 1990. 4. Kohler. Power System., “Installation Manual Generator Set”, TP – 5700,7/93 Kohler co, Generator Division, Wisconsin, 1993. 5. L.H.Billey, “Diesel Mechanic”, Gregg Division Donaldson Company, Newyork: 1983. 6. Nagpal.G.R., “Power Plant Engeneering”, Thirtheen Edition, Royal Offset Press, Delhi: 1994. 7. Trommermans.J.

“Prinsip-prinsip Mesin Diesel Untuk Otomotif”,

Terjemahan Soejono, dkk. PT. Rosda Jaya Putra Jakarta, Cetakan Remaja Rosda Karya Offset, Bandung: 1993.

ANALISA PENGARUH PENGGUNAAN PEREDAM DAN ALAT PEREDAM TERHADAP TEKANAN BALIK SISTEM UDARA GAS BUANG DUA UNIT DIESEL GENERATOR SET KAPASITAS 750 KVA

Recommend Documents