768
OPTIMALISASI UNJUK KERJA MESIN DIESEL CUMMINS KTA38- G5 DI PT. GENDHIS MULTI MANIS
Alfian Nazulla Wahyu Hidayat1*
1Teknik Mesin, PEM Akamigas, Jl. Gajah Mada No.38 Cepu, Blora, 58315
*E-mail: alfian.nazulla369@gmail.com
ABSTRAK
PT Ghendis Multi Manis merupakan perusahaan swasta yang bergerak dibidang pangan. Dalam proses pembangkit listrik di PT.GMM menggunakan Mesin Diesel Cummins KTA38 G5. Dalam optimalisasi Mesin Diesel Cummins KTA38 G5 ditemukan permasalahan, yaitu penurunan daya mesin berdasarkan design standar. Pada beban 748 kW mesin diesel mampu menghasilkan daya 1003 HP sedangkan aktualnya pada beban 700 kW mesin diesel hanya mampu menghasilkan daya 486,74 HP dan setelah dioperasikan selama satu jam mengalami engine trip. Hal tersebut disebabkan karena pembakaran yang tidak sempurna pada ruang bakar, yang diakibatkan oleh gangguan fungsi injektor yang tidak dapat mengkabutkan. Hal ini disebabkan karena kualitas bahan bakar buruk. Untuk menangani hal ini, injektor di perbaiki dan dikalibrasi ulang dan menambahkan komponen berupa fuel separator untuk memisahkan kotoran pada bahan bakar, sehingga bahan bakar yang diinjeksikan tidak mengganggu proses pengkabutan.
Kata kunci: Mesin Diesel Cummins KTA38 G5, Injektor, Fuel Separator
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
PT.Gendhis Manis Multi Manis merupakan pabrik yang beroperasi di bidang produksi gula yang beroperasi di Todanan, Blora. Untuk pengoperasian PT.Gendhis Manis Multi Manis memiliki berbagai alat penunjang. Salah satunya yaitu bagian Powerhouse terdapat beberapa diesel salah satunya Diesel KTA38- G5. Diesel ini berfungsi untuk startup boiler dan juga sebagai back up suplay listrik dari Turbin Uap ketika terjadi masalah. Listrik merupakan kebutuhan energi yang sangat penting untuk keberlangsungan pabrik dalam mengolah tebu menjadi gula. Dengan pengawasan dan perawatan sangat penting untuk menjaga dan meningkatkan kinerja mesin diesel dibutuhkan optimalisasi atau tindakan peningkatan kinerja mesin diesel yang tepat agar suplay listrik di PT. Gendhis Multi Manis dapat terus menunjang proses pengolahan gula.
Diesel Cummins KTA38-G5 memiliki kecepatan putaran 1500rpm yang mampu menghasilkan 1000 KW untuk masing masing diesel. Diesel KTA38-G5 dioperasikan dari tahun 2014 sampai sekarang. Untuk itu kondisi mesin pasti mengalami perubahan setelah dioperasikan selama 7 tahun sehingga dibutuhkan optimalisasi baik dari kondisi mesin maupun kondisi operasi di PT. Gendhis Multi Manis. Maka penulis berinisiatif untuk mengambil judul “Optimalisasi Unjuk Kerja Mesin Diesel Cummins KTA38-G5 di PT.Gendhis Multi Manis”.
1.2 Tujuan
Penulisan Kertas Kerja Wajib ini bertujuan sebagai salah satu persyaratan untuk mengikuti Pendidikan program diploma IV pada tingkat III di Lembaga Pendidikan PEM Akamigas. Selain itu Kertas Kerja Wajib ini merupakan materi tertulis dari pelaksanaan Praktik Kerja Lapangan yang bertujuan untuk :
1. Meningkatkan kemampuan persoalan terkait operasional mesin diesel yang ditemui
769
di lapangan.
2. Melakukan Evaluasi Diesel KTA38-G5 berdasarkan operasi agar performa diesel dapat ditingkatkan.
3. Melakukan Optimalisasi terhadap pincangnya piston dalam silinder pada Diesel KTA38-G5
1.3 Batasan Masalah
Dalam penulisan Kertas Kerja Wajib ini, penulis tidak membahas secara menyeluruh tentang objek yang diamati, penulis hanya membahas mengenai optimalisasi yang tepat untuk Diesel Cummins KTA38-G5 yang meliputi :
1. Kondisi Mesin Diesel Cummins KTA38 G5 sesuai dengan data pabrikasi.
2. Melakukan Optimalisasi dengan menambah separator fuel pada Mesin Diesel Cummins KTA38 G5
3. Melakukan Optimalisasi dengan mengkalibrasi injektor pada Mesin Diesel Cummins KTA38 G5
2. METODE
Metode penulisan penelitian yang digunakan dalam optimalisasi unjuk kerja mesin diesel CUMMINS KTA38 G5 ini bersumber pada :
1. Pengambilan data operasi mesin diesel CUMMINS KTA38 G5;
2. Evaluasi unjuk kerja mesin diesel CUMMINS KTA38 G5;
3. Menentukan masalah yang terjadi pada mesin diesel CUMMINS KTA38 G5;
4. Menentukan metode optimalisasi yang tepat pada mesin diesel CUMMINS KTA38 G5;
5. Rekomendasi optimasi terhap masalah yang terjadi pada mesin diesel CUMMINS KTA38 G5;
6. Urutan dan tahapan rekayasa diagram alir yaitu sebagai berikut :
Penyusunan kegiatan inspeksi sesuai kondisi operasi mesin diesel
Selesai Mulai
Menentukan Tema dan Batasan Masalah
Studi Pustaka : Jurnal Studi Lapangan, hand book, Data
Operasi, Data Sheet
Perhitungan Mekanik Meliputi :
• Efisiensi Charging
• Tekanan Indikator Rata-rata
• Daya indikator
• Daya efektif
• Pemakaian bahan bakar perJam
• Pemakaian bahan bakar spesifik
• Efisiensi thermal efektif
770
3. PEMBAHASAN
A. Penjelasan Hasil Penelitian
Hasil analisa dari data operasi dilapangan menunjukkan mesin diesel cummins KTA38 G5 mengalami penurunan performa yang diindikasi terjadi karena menurunnya kualitas bahan bakar mesin diesel dikarenakan adanya terkontaminasi oleh partikel zat tangka yang terkelupas ataupun kotoran. Dari hasil perhitungan evaluasi terdapat penurunan daya efektif, pemakaian bahan bakar yang meningkat, serta nilai bahan bakar spesifik mengalami peningkatan sehingga nilai efisiensi menjadi dibawah rata-rata dan dapat diindikasi motor diesel mengalami masalah pada sistem pembakaran.
Gambar 4.1 Motor Diesel Cummins KTA 38 G5 B. Pedoman Penulisan
1) Data Kondisi Operasi Motor Diesel CUMMINS KTA 38 – G5
Berdasarkan data operasi yang telah didapat di lapangan pada tanggal 12 - 15 April 2021 pada beban 624 kW, diukur dari panel generator, pemakian bahan bakar sekitar 100 liter/jam sesuai dengan data operasi pada diesel engine. Data kondisi operasi motor diesel CUMMINS KTA38 – G5 sebagai berikut:
Tabel 4.4 Data Operasi
No Parameter Operasi Nilai
12 April 2021 13 April 2021 14 April 2021 15 April 2021
1 Putaran Mesin 1512 rpm 1508 rpm 1509 rpm 1500 rpm
2 Tekanan Oli 60,3 Psi 60,3 Psi 59,7 Psi 60,9 Psi
3 Temperatur pendingin 80 ℃ 79,44 ℃ 78,88 ℃ 77,78 ℃
4 Temperatur udara luar 32℃ 33℃ 32℃ 32℃
5 Temperatur udara masuk silinder 38,2℃ 41,8℃ 40,1℃ 55,7℃
6 Tekanan udara keluar silinder 1,09 kg/𝑐𝑚2 1,09 kg/𝑐𝑚2 1,09 kg/𝑐𝑚2 1,09 kg/𝑐𝑚2
7 Temperatur udara keluar silinder 489℃ 504℃ 502℃ 499℃
8 Tekanan udara masuk silinder 0,527 kg/cm2G
0,0527 kg/cm2G
0,0527 kg/cm2G
0,0527 kg/cm2G
(Sumber : Data Perusahaan)
771
Optimalisasi Unjuk Kerja Mesin Diesel Cummins KTA38-G5
Optimasi daya adalah suatu upaya untuk menganalisa penyebab – penyebab menurunnya performa motor diesel dan langkah – langkah untuk memperbaikinya agar motor diesel tersebut mampu beroperasi sesuai dengan kondisi semula.
Optimalisasi dilakukan terhadap sistem udara dan sistem bahan bakar karena pada sistem udara dan bahan bakar berdampak pada sistem pembakaran dan pendinginan untuk performa mesin. Daya yang dihasilkan motor diesel dipengaruhi oleh temperature dan tekanan yang masuk kedalam silinder. Semakin tinggi temperature dan tekanan yang masuk keruang bakar maka semakin besar daya yang dihasilkan. Tetapi suhu dan tekanan yang tinggi dapat menyebabkan kerusakan pada komponen mesin. Nilai untuk tekanan efektif rata – rata dapat mencapai 17 kg/𝑐𝑚2 untuk motor diesel putaran tinggi.2∶ 33) agar temperature gas buang yang tinggi tidak cepat merusak silinder, maka sistem pendingin dan pelumasan perlu diperhatikan.
a) Efisiensi Charging
Efisiensi charging dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut :
ηch=
Ta{(r x Pd Td ) − (Pc
Tc) (n1 n2)}
Pa(r − 1) x100%
ηch=
549,27 {(13,9 x 15,45
563,13 ) − (16,122 1389,87) (1)}
14,7(13,9 − 1) x100%
ηch= 𝟏𝟖𝟗, 𝟔𝟑 %
b) Perhitungan Tekanan Indikator Rata – Rata
Tekanan indikator dapat dicari dengan persamaan seperti berikut :
Pi =5,4 x QL x ηid x ηr x ηch Vf+ a (1 + e)
Pi =5,4 x 18255 x 0,41 𝑥 0,91 𝑥 1,89 1,7 + 190,6 (1 + 0,4)
Pi = 258,85 Psi
c) Perhitungan Daya Indikator Motor Diesel
Daya indikator dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut :
Ni= PI x L x A x i x n 33000 x 12 x Z
Ni = 258,85 x 6,26 x 30,76 x 12 x 1500 33000 x 12 x 2
Ni = 1132
d) Perhitunga Daya Efektif Motor Diesel
Daya efektif dari motor diesel dapat dihitung dari persamaan :
BHP =Pe x L x A x i x n 33000 x 12 x Z
BHP =214,85 x 6,25 x 30,76 x 12 x 1500 33000 x 12 x 2
BHP = 938,7 HP
e) Pemakaian Bahan Bakar per Jam
772
Perhitungan bahan bakar setiap jam dari motor Diesel dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
𝐺𝑓= 𝐺𝑢 𝑟𝑎𝑓 𝑥 𝑛
𝑧 𝑥 𝑖 𝑥 60
Maka , jumlah pemakaian udara untuk bahan bakar (𝐺𝑢) dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut :
144 x Pd x Vs= Z x Gu x R x Td Gu= 144 x Pd x Vs
Z x R x Td
Maka pemakaian udara pembakaran (𝐺𝑢)sebagai berikut :
Gu= 144 x 15,45 x 0,111 1 x 53,35 x 563,13 G u = 0,00821 lb/siklus
Perbandingan udara bahan bakar(raf)
Besarnya perbandingan udara bahan bakar dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
raf =137,6 (n + 0,25m)(1 + e) 12n + m
Maka nilai dari perbandingan udara bahan bakar yaitu :
raf =137,6 (16 + 0,25(30))(1 + 0,4)
12(16) + 30 = 20,392
Dengan demikian jumlah pemakaian bahan bakar setiap jam dapat diperoleh
Gf= Gu raf x n
z x i x 60 Gf= 0,00821
20,392 x 1500
2 x 12 x 60 Gf = 217,4 lb/jam = 98,61kg/jam Gf = 98,61 𝑘𝑔/𝑗𝑎𝑚
0,870𝑘𝑔/𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 = 113,34 liter/jam
Jadi konsumsi bahan bakar perjam yaitu sebesar 217,4 lb/jam atau 113,34 liter/jam f) Pemakaian Bahan Bakar Spesifik
Persamaan pemakaian bahan bakar spesifik dapat diketahui dengan menggunakan persa- maan sebagai berikut :
Bsfc= Gf
BHP (lb/HP Jam)
Maka persamaan bahan bakar spesifik sebesar : Bsfc = 217,4
938,7 = 0,231 lb/HP Jam g) Efisiensi Thermal Efektif
Nilai efisiensi Thermal dapat dihitung menggunakan rumus sebagai berikut :
ηthe =2545 x BHP
Gf X Ql 100%
Maka besarnya efisiensi thermal efektif dapat dihitung sebagai berikut :
773
ηthe= 2545 x 938,7
217,4 x 18.225 x100%
ηthe= 60,29 %
Tabel 4.6 Hasil Optimalisasi Unjuk Kerja Motor Diesel KTA38-G5
NO Performa Hasil Evaluasi Hasil Optimasi
1. Daya Efektif Mesin (BHP) 486,74 HP 938,7 HP
2. Pemakaian bahan bakar perjam 133,82 liter/jam 113,34liter/jam 3. Pemakaian bahan bakar spesifik 0,5273 lb/HP Jam 0,231 lb/HP Jam
4. Efisiensi Thermal Efektif 26,48 % 60,29 %
Dari tabel diatas dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
• Berdasarkan perhitungan daya efektif mesin mengalami peningkatan daya sebesar 938,7 HP dari Hasil Evaluasi sebesar 486,7 HP .
• Pemakaian bahan bakar mengalami Penurunan, jika dibandingkan dengan Daya Efektif Mesin yang dihasilkan motor diesel hal ini membuat mesin diesel menjadi lebih hemat.
• Nilai pemakaian bahan bakar spesifik mengalami penurunan sehingga mempengaruhi nilai efisiensi thermal efektif menjadi lebih tinggi.
Agar masalah yang dialami diesel dapat diatasi maka ditambahkan Alat Untuk Optimalisasi Mesin Diesel Cummins KTA38-G5 yaitu berupa :
a) Separator Fuel
Gambar 4.2 Fuel Separator
Pada sistem bahan bakar ditambahkan Fuel Separator. Fuel Separator merupakan kom- ponen tambahan yang dipasang untuk mengoptimalkan pembakaran. Fuel Separator ini ber- fungsi untuk memisahkan kotoran dan air yang terkontaminasi pada bahan bakar sehingga bahan bakar yang masuk keruang bakar lebih bersih. Selain itu separator ini memiliki tiga tahapan :
• Tahap awal pemurnian. Setelah bahan bakar mengalir menuju separator, bahan bakar akan berputar dengan prinsip sentrifugal. Dalam kondisi ini komponen asing yang mem- iliki berat melebihi berat bahan bakar akan tertarik kedasar bah.
• Tahap pemurnian menengah, bahan bakar yang berputar (prinsip sentrifugal) membuat naik keatas. Sehingga partikel partikel yang lebih kecil akan turun kebawah dan tera- kumulasi di dasar separator.
• Tahap Akhir pemurnian. Bahan bakar akan melewati filter lippit khusus (cartridge). Ke- halusan filter mampu menghilangkan mikropartikel sepenuhnya. Setelah pemurnian ba- han bakar akan disuplai ke mesin.
774
b) Kalibrasi Injektor
Setelah ditemukan masalah pada injector, dilakukan perbaikan. Perbaikan dilakukan ka- rena adanya kotoran yang tercampur pada bahan bakar, menyebabkan injector mampet. Maka dilakukan pembersihan dan pengkalibrasian ulang untuk menghasilkan pembakaran yang op- timal. Injector yang telah dibersihkan kemudian disetel timming injectornya agar pengkabu- tan keluar pada waktu yang tepat, mengatur pompa injeksi dan injector agar diperoleh tekanan dan volume penginjeksian yang tepat.
4. SIMPULAN
Berdasarkan hasil perhitungan motor Diesel Cummins KTA38 G5 yang dihitung ber- dasarkan data kondisi operasi yang didapat selama melaksanakan kegiatan praktik kerja lapangan , sehingga penulisan dapat mengambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :
• Mesin bekerja dibawah daya maksimum dengan pemakaian bahan bakar spesifik yang besar.
• Terdapat sistem pendingin tidak bekerja secara optimal.
• Terdapat bearing sedikit aus pada Turbocharger
• Terdapat penurunan mutu bahan bakar dikarenakan kotoran. Hal ini mempengaruhi sistem pembakaran mesin diesel.
• Terdapat Injector yang tidak dapat mengkabutkan bahan bakar
• Dengan sistem pendinginan yang bekerja optimal dapat menghasilkan daya yang lebih besar.
• Kenaikan daya pada mesin diesel dapat diperoleh dengan mengatur tekanan dan temperature udara masuk silinder.
• Kurangnya dilakukan preventive maintenance, menyebabkan komponen dari mesin diesel mengalami kerusakan.
5. DAFTAR PUSTAKA
[1] Purwanto,ST,MT. “Diesel dan Gas Engine”, PEM Akamigas, Cepu.
[2] Maleev V.L, 1945, “Internal Combustion Engine, Theory and Design”, Mc.Graw-Hill https://brewminate.com/how-does-a-diesel-fuel-water-separator-work/
[3] Kogakusha Ltd., Tokyo.
[4] Maleev V.L, 1995, “Opreasi dan Pemeliharaan Mesin Diesel”, Erlangga, Jakarta.
[5] Kusairi Achmad Samlawi, 2015, “Motor Bakar (Teori Dasar Motor Diesel) (HMKB781), Univesitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru.
Daftar Simbol
A = Volume dari theroitical, Cu ft/lb A = Luas Silinder,inch2
B = Pemakaian Bahan Bakar, Lb/HP/Jam BHP = Daya Efektif, HP
E = Udara Lebih, % D = Diameter silinder, Inch
Gu = Jumlah pemakaian udara per siklus, Lb/siklus/silinder IHP = Daya Indikator, HP
Gf = Jumlah pemakaian bahan bakar per jam, Lb/jam i = Jumlah silinder, Buah
L = Panjang Langkah, Inch n = Putaran Mesin, Rpm
Ql = Nilai Kalor Bawah Bahan Bakar, BTU/lb raf = Ratio Air Fuel, lb udara/lb bahan bakar
775 N = Daya, HP
T = Suhu, °R z = Index Siklus
r = Perbandingan kompresi V = Volume, ft3
𝜂 = Efisiensi, %
Z = Faktor Kompresibelitas
