Metode pengukuran Tekanan Blow‐by Engine Setiap kali kita melakukan PPM unit, khususnya pada engine, untuk mengetahui performance sebuah engine, salah satu item pengukuran yang dilakukan adalah mengukur seberapa besar tekanan blow‐by. Hal ini dilakukan untuk mengetahui berapa besar tingkat kebocoran udara dari crankcase engine yang keluar melalui engine breather. Mengapa itu perlu kita ukur? Lebih lanjut, hal ini digunakan sebagai dasar untuk mengetahui apakah tingkat kebocoran udara saat piston melakukan kompresi, masih standard atau tidak. Jika hasil pengukuran tekanan blow‐by yang kita lakukan ternyata melebihi batas maksimum, maka hal ini akan mempengaruhi proses kompresi udara saat akan terjadinya pembakaran. Tekanan blow‐by tinggi bisa disebabkan oleh beberapa hal, antara lain adalah keausan pada ring piston yang besar, valve & valve seat yang aus, atau terjadi kebocoran udara pada system turbocharger. Keakuratan hasil pengukuran menjadi penting ketika kita gunakan sebagai dasar untuk menganalisa dimana kerusakan yang terjadi? Apakah pada sistem udara atau mekanisme piston assy’ & cylinder block yang mengalami kerusakan? Oleh karena itu, metode pengukuran yang tepat akan menghasilkan data yang akurat sehingga kesimpulan dari analisa yang kita lakukan juga akan benar. Dari alasan itulah pada kolom ini penulis mencoba membahas mengenai Metode
pengukuran tekanan Blow‐by. Juga karena suatu saat peserta training menanyakan, bagaimana metode pembacaan tekanan blow‐by engine yang benar? Pada dasarnya ada dua cara pengukuran yang sering kita lakukan, yaitu : 1. Pengukuran menggunakan gauge dalam satuan mmAq (Gambar 1.)
2. Pengukuran menggunakan sistem U‐
tube manometer air (Gambar 2.)
Kedua cara tersebut pada dasarnya adalah sama, hanya tool‐nya saja yang berbeda. Persamaanya adalah sama‐sama membaca berapa besar tekanan absolut dari udara yang keluar dari engine breather, karena keduanya sama‐sama terhubung langsung dengan atmosfer yang memiliki tekanan sebesar 1 atm atau setara dengan 760 mmHg. Namun pada metode nomor 2, mungkin ada diantara
kita yang masih ragu mengenai pembacaan mmH2O yang benar. Seperti pada Gambar 2, yang mana sih metode pembacaan mmH2O yang benar? Yang A atau yang B? Berikut penulis coba membahas untuk menjawab pertanyaan tersebut. Sebenarnya, yang kita baca adalah bukan berapa tekanan udaranya, tetapi berapa perbedaan pressure udara yang keluar melalui engine breather dengan tekanan udara atmosfer, sesuai hukum Bernoulli pada sistem Manometer terbuka berikut ini :
………..Persamaan 2. Atau bila kedua suku dibagi dengan ‘g’, persamaanya dapat dituliskan menjadi, ………….Persamaan 3. Dimana,
inviscid (tidak terjadi friksi dinding). Pada sistem Manometer, selalu dalam kondisi setimbang (steady state) artinya kondisi air dalam tabung setimbang. Maka, nilai V1 dan V2 sama dengan nol sehingga persamaanya bisa disederhanakan menjadi,
ρ.g = γ Adalah berat jenis fluida, (N/m³)…..Persamaan 4.
Sehingga dapat disederhanakan menjadi,
…………..Persamaan 5.
Jika kedua suku dikalikan dengan ‘γ’, maka persamaanya menjadi,
Gambar 3. U‐tube Manometer
……....Persamaan 6. Dengan :
P = tekanan absolute, (Pa) ρ = densitas fluida, (kg/m³) v = kecepatan fluida, (m/s) g = gravitasi, (m/s²) h = elevasi terhadap lokasi 1 & 2 pada jalur aliran, (m)
Persamaan 1.
Persamaan Bernoulli adalah representasi dari hukum konservasi (kekekalan) momentum untuk fluida tak mampat dalam kondisi mantap (steady state) dan
Persamaan (6) diatas membuktikan bahwa “dua titik dalam pipa‐U akan memiliki tekanan yang sama, bila keduanya berada pada level yang sama”. Karena berat jenis fluida (air) pada kedua sisi tabung U‐tube manometer adalah selalu sama, maka persamaanya dapat disederhanakan menjadi, P1 + h1 = P2 + h2……...…..Persamaan 7. <=> P1 – P2 = h2 –h1……..Persamaan 8. “Jika P1 kita asumsikan sebagai tekanan blow‐by engine dan P2 adalah tekanan atmosfer, maka selisih antara keduanya
adalah sebanding dengan selisih dari ketinggian kedua permukaan air dalam tabung manometer (h2 – h1) tersebut”. Dari turunan rumus asas Bernoulli tersebut, jika kita aplikasikan pada metode pengukuran Blow‐by engine maka dapat disimpulkan bahwa : “Tekanan Blow‐by yang sebenarnya adalah bukan seberapa besar pergerakan naik atau turunnya permukaan air, tetapi sebanding dengan berapa besar perbedaan ketinggian permukaan air yang mengakibatkan perbedaan energi potensial antara kedua sisi tabung manometer”. Demikian yang dapat penulis bahas, semoga bermanfaat. Pekanbaru, Juli 2010 Jarwo W./80107111 Ref : http://www.physicsforums.com/showthre ad.php?t=412819&page=2 http://en.wikipedia.org/wiki/Pressure_me asurement http://www.e‐ dukasi.net/mapok/mp_full.php?id=248&f name=materi05.html
for reply : Dear all…. Terimakasih atas masukannya. Berikut penulis coba mengulas contoh perhitungan untuk membuktikan rumus turunan asas Bernoulli tersebut diatas. Dari formula berikut : ……....Persamaan 6.
Kesimpulannya adalah : 1. “dua titik dalam pipa‐U akan memiliki tekanan yang sama, bila keduanya berada pada level yang sama”. 2. “jika permukaan air/udara tidak sama, maka sesuai formula tsb, dipastikan tekanan P1 & P2 akan berbeda (terjadi differential pressure antara keduanya).” Nah, berapa beda tekanan antara keduanya? Berikut kita lakukan iterasi angka/nilai untuk kita ambil kesimpulan. Karena berat jenis fluida (air) pada kedua sisi tabung U‐tube manometer adalah selalu sama, maka persamaanya dapat disederhanakan menjadi, P1 + h1 = P2 + h2……...…..Persamaan 7 Dimana, P1 : tekanan blow‐by dari breather engine
http://katalog.pdii.lipi.go.id/index.php/se archkatalog/downloadDatabyId/5412/54 13.pdf http://web.ipb.ac.id/~erizal/mekflud/mod ul2.pdf
P2 : tekanan atmosfer
h1 : tinggi permukaan air di pipa kiri
h2 : tinggi permukaan air di pipa kanan
Contoh : Misalkan kita tentukan 4 buah garis a,b,c, & d yang berbeda tetapi menghubungkan dua titik
pada pipa‐U yang levelnya sama (sebagai parameter nol) sbb :
<=> P1 + (‐20 mmH2O) = P2 + 20 mmH2O <=> P1 – 20 mmH2O = P2 + 20 mmH2O <=> P1 – P2 = 20 mmH2O + 20 mmH2O <=> P1 – P2 = 40 mmH2O……(resultan 1)
…………………………Gambar 1. Maka,
2. Sepanjang garis ‘b’, tekanan udara di pipa kiri serta tekanan udara & air di pipa kanan akan bernilai sama. Jika garis ini kita gunakan sebagai parameter nol untuk menghitung perbedaan tekanan P1 & P2, ilustrasinya sbb :
1. Sepanjang garis ‘a’, tekanan udara di pipa kiri & tekanan air di pipa kanan akan bernilai sama. Garis ini bisa kita gunakan sebagai parameter nol untuk menghitung berapa “perbedaan tekanan antara P1 & P2 yang mengakibatkan perbedaan ketinggian permukaan air pada pipa sisi kiri & kanan”. Ilustrasinya sbb: …………………Gambar 3. Maka, tinggi permukaan air di pipa kiri (h1 = ‐ 40mmH2O) & tinggi permukaan air di pipa kanan (h2 = 0mmH2O). Subtitusikan nilai tersebut ke :
P1 + h1 = P2 + h2……...…..Persamaan 7 …………………Gambar 2. Jika kita asumsikan garis ‘a’ sebagai acuan permukaan air sebelum tekanan Blow‐by masuk di pipa kiri, maka setelah tekanan Blow‐by dari breather engine masuk di pipa kiri, permukaan air yang tadinya se‐ level, akan berubah. Permukaan air di pipa kiri akan turun sebesar h1 (kita asumsikan = ‐ 20 mmH2O) sedangkan permukaan air di pipa kanan naik sebesar (kita asumsikan = 20 mmH2O). Maka dapat kita hitung dengan :
P1 + h1 = P2 + h2……...…..Persamaan 7
Sehingga didapat : P1 + (‐40mmH2O) = P2 + 0mmH2O <=> P1 – 40mmH2O = P2 <=> P1 – P2 = 40mmH2O……(resultan 2) 3. Sepanjang garis ‘c’, tekanan udara & air di pipa kiri serta tekanan air di pipa kanan akan bernilai sama. Jika garis ini kita gunakan sebagai parameter nol untuk menghitung perbedaan tekanan P1 & P2, ilustrasinya sbb :
Sehingga didapat : P1 + 5mmH2O = P2 + 45mmH2O <=> P1 – P2 = 45mmH2O – 5mmH2O <=> P1 – P2 = 40mmH2O……(resultan 4) Note : ………………Gambar 4. Maka, tinggi permukaan air di pipa kiri (h1 = 0 mmH2O) & tinggi permukaan air di pipa kanan (h2 = 40mmH2O). Subtitusikan nilai tersebut ke :
Dari 4 iterasi (no. 1,2,3&4) tersebut menghasilkan resultan 1,2,3&4 yang bernilai sama yaitu : P1 – P2 = 40 mmH2O <=> P1 = 40 mmH2O + P2
P1 + h1 = P2 + h2……...…..Persamaan 7 Sehingga didapat :
<=> Tekanan blow‐by = ∆h (selisih tinggi permukaan air) + tekanan atmosfer
P1 + 0mmH2O = P2 + 40mmH2O
<=> absolute pressure
<=> P1 = P2 + 40mmH2O
Hal ini membuktikan bahwa :
<=> P1 – P2 = 40mmH2O……(resultan 3)
“Perbedaan tekanan permukaan yang terjadi pada kedua level air yang berbeda adalah sebanding & selalu sama dengan selisih ketinggian kedua permukaan air tersebut.”
4. Sepanjang garis ‘c’, tekanan udara & air di pipa kiri serta tekanan air di pipa kanan akan bernilai sama. Jika garis ini kita gunakan sebagai parameter nol untuk menghitung perbedaan tekanan P1 & P2, ilustrasinya sbb :
Demikian yang dapat penulis bahas. Mohon feedback, tambahan & sarannya kembali untuk melengkapi tulisan ini. Salam Jarwo W.
………………Gambar 5. Maka, tinggi permukaan air di pipa kiri (h1 = 5mmH2O) & tinggi permukaan air di pipa kanan (h2 = 45mmH2O). Subtitusikan nilai tersebut ke :
P1 + h1 = P2 + h2……...…..Persamaan 7
