Daya Engine Motor Bakar

1 DAYA ENGINE MOTOR BAKAR Oleh : Prof. Dr. Ir. Santosa, MP Guru Besar pada Program Studi Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Andalas Padang, Mei 2009

1. Daya Mekanis Motor (Engine) Berdasarkan Konsumsi Bahan Bakar Pk = Q x ρ x NBB x 4,2 / (3600 x 735)............................ (1) Pm = η

m

x Pk ................................................................ (2)

dengan : Pk

= Daya kimia bahan bakar (HP)

Q

= Debit bahan bakar minyak (liter/jam)

ρ

= Densitas bahan bakar minyak (kg/liter)

NBB

= Nilai kalori bahan bakar minyak (kalori/kg)

Pm

= Daya mekanis motor (HP)

η

= Efisiensi termal motor bakar (tanpa dimensi satuan)

m

4,2

= Konversi satuan, 1 kalori = 4,2 joule

3600

= Konversi satuan, 1 jam = 3600 detik

735

= Konversi satuan, 1 HP = 735 watt

2. Daya di Dalam Silinder Motor Bakar (Indicative Power) Untuk motor 4 tak multi silinder : Pi = pi x (π / 4) x D2 x s x N x n x 9,8 / (2 x 100 x 60)..................... (3) dengan : Pi

= Daya di dalam silinder (watt)

pi

= Tekanan di dalam silinder (indicative pressure) (kg/cm2)

D

= Diameter piston (cm)

s

= Panjang selah piston (cm)

N

= Banyaknya putaran poros engkol tiap menit

n

= Banyaknya silinder

2 9,8

= Konversi satuan, 1 kg = 9,8 N

100

= Konversi satuan, 1 m = 100 cm

60

= Konversi satuan, 1 menit = 60 detik

Besaran Pi ( Daya di dalam silinder motor bakar ) ini disebut juga iHP (indicated horse power). Untuk motor 2 tak multi silinder : Pi = pi x (π / 4) x D2 x s x N x n x 9,8 / (100 x 60)..................... (4) Dengan menggunakan data volume displacement (cc silinder), maka dapat ditulis : (a) Untuk motor 4 tak : Pi = pi x Vd x N x 9,8 / (2 x 100 x 60)...................................... (5) dengan : Pi

= Daya di dalam silinder (watt)

pi

= Tekanan di dalam silinder (indicative pressure) (kg/cm2)

Vd

= Volume displacement (cc atau cm3)

N

= Banyaknya putaran poros engkol tiap menit

9,8

= Konversi satuan, 1 kg = 9,8 N

100

= Konversi satuan, 1 m = 100 cm

60

= Konversi satuan, 1 menit = 60 detik

(b) Untuk motor 2 tak : Pi = pi x Vd x N x 9,8 / ( 100 x 60)...................................... (6) Tenaga efektif (Pe, Brake HP, Brake Horse Power) adalah tenaga yang tersedia pada roda gila (fly wheel). Nilai Pe lebih rendah daripada nilai Pi karena ada sebagian daya yang hilang akibat gesekan, dalam perjalanan daya dari dalam silinder ke roda gila. Pe = efisiensi mekanis x Pi .................................................. (7) Besarnya efisiensi mekanis adalah sekitar 70 %. Friction HP dari motor = Pi - Pe ............................................. (8) Friction HP merupakan kehilangan daya, yang hilang dari dalam silinder menuju roda gila melalui poros engkol.

3

Daya motor bakar digunakan untuk : (a) Gerak stasioner (belt pulley) (b) Menggerakkan traktor sendiri (c) Menarik peralatan (d) Menggerakkan alat – alat melalui pto (baik stasioner maupun alat bergerak) Ad a dan Ad d Gerak stasioner (belt pulley) Untuk mesin – mesin stasioner, hanya 85 – 90 % dari daya motor yang tersedia, sisanya hilang dalam gear box. Dalam hal penggunaan pto HP, alat yang digerakkan dapat digandengkan : (a) langsung pada motor, misalnya pompa air, (b) melalui PTO shaft traktor. Dalam hal ini, 10 – 15 % dari Brake HP hilang karena gesekan pada transmisi. Ad b. Menggerakkan traktor sendiri Daya yang diperlukan sebesar : Prolling = Crr x W x V ................................................... (9) dengan W adalah berat traktor dan berat alat yang digandengkan, V adalah kecepatan kerja traktor, Crr adalah koefisien tahanan guling roda traktor ( 0,3 – 0,6 ). Pada sumber lainnya, nilai Crr disajikan sebagaimana pada Tabel 1. Tabel 1. Nilai Koefisien Tahanan Guling Roda Traktor pada Berbagai Kondisi Lahan No.

Lahan

Koefisien Tahanan Guling

1. Wet and heavy clay soils (sinkage) 2. Plowed sandy loam field 3. Loose sand 4. Firm & dry stubble field 5. Concrete Sumber : Fatemeta, IPB (1978) dalam Santosa (2005)

0,3 – 0,4 0,2 – 0,3 0,1 – 0,3 0,05 – 0,1 0,01 - 0,04

4

Ad c. Menarik peralatan Traktor menarik peralatan dengan kecepatan konstan, memerlukan daya : Ptarik = V x F ................................................................ (10) F adalah gaya tarik yang diperlukan untuk menarik peralatan. Besarnya daya hidraulik (misalnya untuk mengangkat implement bajak singkal) : Phid = Q x P x 10000 / (1000 x 75)............................................... (11) dengan : Phid

= Daya hidraulik (HP)

Q

= Debit fluida (liter/detik)

P

= Tekanan fluida (kg/cm2)

10000 = Konversi satuan, 1 m2 = 10000 cm2 1000

= Konversi satuan, 1 m3 = 1000 liter

75

= Konversi satuan, 1 HP = 75 kg.m/detik

Pompa hidrolik traktor dapat merubah tenaga mekanis dari engine (motor) menjadi tenaga hidrolik dalam bentuk sirkulasi oli dengan tekanan dan kecepatan aliran tertentu. Daya hidrolik yang diperlukan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (11), sedangkan kebutuhan daya dari engine harus dimasukkan faktor efisiensi pompa hidrolik, yang biasanya sekitar 85 %. Kebutuhan HP = Daya Hidrolik / Efisiensi ....................................... (12) 3. Densitas Bahan Bakar Nilai densitas bahan bakar disajikan pada Tabel 2.

Tabel 2. Densitas Bahan Bakar No. Bahan Bakar Densitas (kg/liter) 1. Bensin 0,725 2. Solar 0,800 Sumber : Wanders dalam Strategi Mekanisasi Pertanian (1978)

5 4. Efisiensi Termal Motor Bakar Nilai efisiensi termal motor bakar disajikan pada Tabel 3. Tabel 3. Efisiensi Termal Motor Bakar No.

Motor Bakar

Efisiensi Termal

Efisiensi Termal

1. Motor Bensin 0,16 – 0,23 2. Motor Diesel 0,31 – 0,35 Sumber : Moens dalam Strategi Mekanisasi Pertanian (1978)

(Nilai Median) 0,195 0,330

5. Nilai Panas Bahan Bakar Nilai panas bahan bakar disajikan pada Tabel 4.

Tabel 4. Nilai Panas Bahan Bakar No. Bahan Bakar Nilai Panas (kal/kg) 1. Bensin 10.100.000 2. Solar 10.000.000 atau 9.800.000 Sumber : Wanders dalam Strategi Mekanisasi Pertanian (1978)

6. Nilai Tekanan di dalam Silinder Motor Bakar Nilai tekanan di dalam silinder (indicative pressure) disajikan pada Tabel 5. Tabel 5. Nilai Tekanan di dalam Silinder (Indicative Pressure) No.

Motor

Indicative Pressure*)

Bakar

(pascal)

Indicativ e Pressure

Indicative Pressure*) (kg/cm2)

(kg/cm2) 1.

Motor

3,9 x 105

3,85

6,5 – 11,0

2.

Bensin Motor

5,2 x 105

5,13

6,2 – 8,8

Diesel Sumber : *) Strategi Mekanisasi Pertanian (1978)

DAFTAR PUSTAKA

6

Santosa. 2005. Aplikasi Visual Basic 6.0 dan Visual Studio.Net 2003 dalam Bidang Teknik dan Pertanian. Penerbit Andi, Edisi I Cetakan I, Yogyakarta. Institut Pertanian Bogor. 1978. Strategi Mekanisasi Pertanian. Mekanisasi Pertanian FATEMETA, Bogor.

Departemen