Analisa Prestasi Mesin “ MAK 8M453 C” Pada PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkitan Kendari Unit Pembangkit Wua-Wua
La ode Muhammad Zailand 1) , Salimin 2) , Abd. Kadir 3)
1 Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo
2,3 Staf Pengajar Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo Jl. H.E.A Mokodompit Kampus Baru Tridharma Anduonohu, Kendari 93232
Email Penulis: zailandilan@gmail.com Article Info Abstrak Available online June 10, 2020 Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah mesin kalor, yaitu mesin  yang  menggunakan  energy  thermal  untuk  melakukan  kerja  mekanik.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar prestasi yang dihasilkan oleh  mesin  Diesel  MAK  8M453C.  Dalam  penelitian  ini  penulis  menggunakan termometer,  compression  tester  dan  multimeter  untuk  mengukur  dan menghitung data-data yang di ambil dalam penelitian. Hasil perhitungan diperoleh daya  Indikasi  Ni  yang  dihasilkan  adalah  sebesar    3489,9  hp,  Daya  Efektif    Ne sebesar 31025 hp, sedangkan daya mesin sesuai data mesin sebesar 3804,3 hp atau  2800  Kw.  Dari  angka  tersebut  di sini  sedikit  mengalami  penurunan Daya sebesar 8,2 % . Ini disebabkan karena adanya kerugian tekanan penyemprotan serta  adanya  keausan  pada  beberapa  bagian  mesin.  Pemakaian bahan bakar efektif sebesar 0,12 kg/hp-hr serta efisiensi thermal efektif sebesar 52,26 %.
Kata  kunci : Daya indikasi, daya efektif, efisiensi.

## Abstract
One type of prime movers that is widely used is a heat engine, a machine that uses thermal  energy  to  do  mechanical work. This study aims to determine how much achievement  is  produced  by  the  MAK  8M453C  Diesel  engine. In  this  study  the authors used a thermometer, compression tester and multimeter to measure and calculate  the  data  taken  in  the  study.  Calculation results obtained Ni indicated power  generated  is  3489.9  hp, Ne Effective Power of 31025 hp, while the engine power  according  to  engine  data  is  3804.3  hp  or  2800  Kw.  From  these  figures, power decreased slightly by 8.2 %. This is caused by pressure loss of spraying and wear and tear on some parts of the engine. Effective fuel consumption of 0.12 kg / hp-hr and effective  thermal efficiency of 52.26 %.
Keywords: Power of indication, effective power, efficiency.

## 1. Pendahuluan
Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai  adalah  mesin  kalor,  yaitu  mesin  yang menggunakan  energy  thermal  untuk  melakukan kerja mekanik.Yang  termasuk dalam kelompok ini adalah  semua  jenis  penggerak  mula  yang menggunakan  kimia  bahan  bakar  yang  terlebih
dahulu diubah menjadi tenaga  kalor dengan jalan pembakaran. Panas yang timbul akibat pembakaran  selanjutnya  diubah  menjadi  tenaga mekani [1].
Pengaruh  medan  magnet  terhadap  prestasi mesin  diesel  stasioner  satu  silinder.  Dari  hasil pengujian diperoleh dengan  menggunakan magnet X pada pembebanan 4,5 kg putaran 2600

## ENTHALPY:  Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Journal homepage: http://ojs.uho.ac.id/index.php/ENTHALPY
rpm  didapat  daya  poros  yaitu:  3,28  kW, nilai SFC terendah  yaitu:  93  g/kWh,  nilai  AFR  tertinggi diperoleh  yaitu:  52,80,  nilai  efisiensi  termal tertinggi  yaitu:  21,72  %  dan  heat  loss  tertinggi yaitu 24,98 % [2].
Analisis prestasi mesin mobil diesel turbocharger yang  diuji  dengan dynamometer. Dari  pengujian  didapatkan  kenaikan  torsi maksimum sebesar 18,31 N.m pada 2000 rpm dan tanpa  turbocharger  torsi  maksimumnya  sebesar sebesar  16,52  N.m  pada  1800  rpm.  Untuk maksimum  daya  dengan turbocharger dicapai 3800 rpm yaitu 57,24 kW dan tanpa turbocharger pada  3800  rpm  yaitu  52,15  kW.  Untuk  konsumsi bahan bakar spesifik pada torsi maksimum dengan turbocharger sebesar  154,8  gr/psh  dan  tanpa turbocharger yaitu  172,3  gr/psh.  Dengan turbocharger tekanan efektif rata-rata maksimum dicapai  pada  2000  rpm  yaitu  9,20  kg/cm 2 dan tanpa turbocharger pada  1800  rpm sebesar 8,30 kg/cm 2 .  Untuk  batas  asap  pada  mesin  yang menggunakan turbocharger hasil  pengukuran batas asap maksimum 2,07 g/m 3 sedangkan pada mesin  tanpa turbocharger hasilnya  adalah 4,53g/m3 [3].
Pengaruh  variasi  temperatur  dan  derajat keasaman  (pH)  air  pencucian  pada  aktivasi zeolit pelet  terhadap  prestasi  mesin  diesel  4-langkah. Hasil  terbaik  terjadi  dalam  penggunaan  zeolit teraktivasi  kimia-termal.  Dalam  penelitian  ini, suhu aktivasi termal yang digunakan adalah 150 0 C dan  200 0 C  masing-masing  selama  1  jam.  Variasi pH  air  cuci  juga  dilakukan  pada  4,5,  5,5  dan  7. Hasilnya menunjukkan aktivasi termal 200 0 C pada aktivator  HSO 2 4  0,3  N  dan  HCl  0,3  N  dapat menghemat  bahan  bakar  masing-masing  sebesar 5,350  %  dan  7,811  %.  Kemudian  nilai  pH  7 memberikan penghematan konsumsi bahan bakar terbaik  yaitu  5,964  %  dan  7,175  %  untuk penggunaan H SO 0,5N 2 4 dan HCl 0,5N. Hasil ini terjadi pada kecepatan rendah (1500 rpm) [4].

## 1.1 Siklus Thermodinamika Motor Diesel (Siklus
Diesel )
Siklus  teoritis penyalaan kompressi 4 langkah dengan  pemanasan  pada  tekanan  konstan, dimana  udara  dikompressikan  sampai  mencapai
temperatur  nyala  bahan  bakar,  kemudian  bahan bakar  diinjeksikan  dengan  laju  penyemprotan sedemikian  rupa  sehingga  di  hasilkan  proses pembakaran  pada  tekanan  konstan,  dimana penyalaan  bahan  bakar  diakibatkan  oleh  suatu kompressi  dan bukan penyalaan busi seperti pada motor  bensin.  Siklus  motor  diesel  dapat  dilihat pada Gambar 1 berikut:
Gambar 1. Diagram P-V dan T-S siklus diesel [1].
Proses-proses  yang terjadi:
a. Proses  (0-1)  langkah  isap  (pemasukan  udara murni);
b. Proses (1-2) langkah kompresi isentropik;
c. Proses  (2-3)  proses  pembakaran  (pemasukan kalor pada tekanan konstan);
d. Proses  (3-4)  langkah  ekspansi  (kerja)  dalam keadaan isentropik;
e. Proses  (4-1)  proses pembuangan (pengeluaran kalor) pada volume konstan)
f. proses (1-0) langka buang.
Apabila  pemasukan  kalor  atau  proses pembakaran  dari  suatu  siklus  terjadi,  baik  pada volume  konstan  maupun  pada  tekanan  konstan, maka  siklus  tersebut  dinamakan  siklus  gabungan atau  siklus  tekanan  terbatas. Proses pembakaran terjadi  dengan  cepat  oleh  bahan  bakar  yang berada  dalam  ruang  bakar  selama  selang  waktu tertentu dan pemula pembakaran dianggap terjadi pada volume konstan dan selanjutnya terjadi pada tekanan  konstan,  sebagaimana  terlihat  pada gambar 2. berikut:
Gambar 2. Diagram P-V dan T-S Siklus  gabungan [1].
Proses-proses  yang terjadi:
a. Proses (0-1)  langkah  isap  (Pemasukan  udara murni);
b. Proses(1-2) langkah kompresi isontropik;
c. Proses  (2-3)  proses  pemasukan  kalor  pada volume konstan;
d. Proses (3-4)  proses  pemasukan  kalor  pada tekanan konstan;
e. Proses  (4-5)  langkah  ekspansi  (kerja)  pada keadaan isontropik;
f. Proses  (5-1)  proses  pembuangan  kalor  pada volume konstan;
g. Proses (1-0) langkah buang.
2. Metode Penelitian
2.1. Prosedur Penelitian
Untuk  mencapai  tujuan  penulisan  ini,  maka langkah-langkah  yang  akan  kami  tempuh  adalah sebagai berikut:
a. Mengadakan penelitian langsung di pembangkit listrik cabang Wua-Wua;
b. Penelitian  ini  direncanakan diselesaikan dalam waktu tiga bulan;
c. Menganalisa  data-data  yang  di  peroleh  serta kenyataan-kenyataan  yang  di  temui  dalam penelitian;
d. Mempelajari  buku-buku  yang  membahas masalah  Motor  Diesel  dan  pompa  injeksi bahan bakar;
e. Berdiskusi dengan tenaga teknisi.
2.2. Persamaan Rumus
1. Langkah pengisapan
Tekanan udara sebelum Turbocharger (P 0 ’) P0’ = P0 –  ΔPa                                                   (1) Dimana:
P 0 = tekanan udara luar (kg/cm 2 ); ΔP a =  kerugian  tekanan  pada  pipa  pemasukkan sebelum supercharger (kg/cm 2 ).
Temperatur Udara Turboharger (Tsup)
Tsup = T 𝑜 ( Psup/P0’) m – 1/m                  (2) Dimana:
T 0 =  temperature udara luar ( 0 C); m  =  eksponen politropik.
Proses  yang terjadi adalah isentropik dengan asumsi udara sebagai gas ideal, temperatur udara awal kompressi  (T a ) Ta = Tsup + ΔTw + γrTr 1 + γr (3)
Dimana:
T sup =  temperatur  udara turbocharger setelah melewati intercooler ( o C) ΔT w =  kenaikan  temperatur  karena  terjadi panas pada dinding selinder ( o C); γr = koefisien gas sisa;
T r = temperatur mutlak gas sisa ( 0 C).
2. Proses kompresi
Kompressi (P a )
Pa   =    (0,90 –  0,95) Psup                              (4) Tekanan akhir kompressi (P c )
Pc   =   Pa . ε n1 (5) Dimana: n 1 = eksponen kompresi (1,34 -1,4) Temperatur akhir kompressi (T c )
Tc  =  Ta x (ε) n1 – 1                                        (6)

## 3. Proses pembakaran Tekanan Maksimum Pembakaran (Pz)
Pz    =   λ .Pc                                                        (7) Dimana:
λ =  perubahan  tekanan  sewaktu  terjadi pembakaran (1,7-2,2). perbandingan udara bahan bakar teoritis
( A F )teo    = (Nudara)(BMudara) (Nbb)BMbb) (8)
Dimana:
N udara =  banyaknya  molekul  udara  pada  proses pembakaran;
N bb = banyaknya molekul bahan bakar;
BM udara = berat molekul udara; BM bb = berat molekul bahan bakar.
Daya Indikasi ( Ni )
Ni     = 10 4
60x75xZ x Pi x Vd x n x i                 (9)
Dimana: P i = tekanan indikasi  rata-rata (kg/cm 2 ); V d = volume langkah torak (m 3 );
n = putaran mesin (rpm);
Z = 2 konstanta untuk motor 4 langkah;
i = jumlah Selinder.

## Daya Efektif (Ne)
Ne      =   ηm  ×  Ni                                          (10) Dimana :
Ne = daya efektif (HP); η m = efisiensi mekanis (%);
Efisiensi thermal efektif (η e ): ηe       =    ηi  x  ηm                                          (11) Dimana : η i = efisiensi thermal indikasi (%); η m = efisiensi mekanis (%) [5].
3. Hasil Perhitungan
3.1. Perhitungan Langkah
Langkah-langka  kerja  mesin  dapat  dihitung dengan menggunakan persamaan di atas sehingga diperoleh:
1. Perhitungan langkah pengisapan
Tekanan udara supercharger (P sup ) P sup = 1,3 kg/cm 2 (data oprasi mesin) = 1,3x1/1,033 → 1 atm abs =1,033 kg/cm 2
= 1,25 atm abs = (1,25 ÷ 3) atm abs Tekanan udara sebelum supercharger (P 0 ’) P0’   =  P0 –  ΔPa P 0 = 1,033 K g/cm 2 ΔP a = kerugian tekanan pada pipa pemasukan sebelum supercharger (0,03 ÷ 0,05) = 0,04 P o (diasumsikan)
= 0,04 x 1,033
= 0,04132 kg/cm 2 P o ’ = 1,033 – 0,04132 = 0,99 kg/cm 2 Temperatur udara supercharger (Tsup) T sup = T 0 (P sup/ /P 0 ’) m – 1 / m
T sup = 302 (1,3/0,99) 1,4-1/1,4 = 302x1,08
= 326,38 0 K Temperatur udara awal kompressi  (T a )
Ta  = Tsup+ΔTw+γrTr 1+γr
T a = 40+15+0 1+0 = 55 0 C
= 55+ 273
= 328 0 K
Efisiensi pengisian ( η ch ) ηch   = ε ε − l × p a p sup × T sup Ta(1 + γ r ) a. Master silinder:
η ch = 𝟏𝟏 ,𝟐 𝟏𝟏,𝟐−𝟏 × 𝟏,𝟏𝟕 𝟏,𝟑 × 𝟑𝟏𝟑
𝟑𝟐𝟖(𝟏 +𝟎)
= 0,943 = 94,3 %
b. Salve silinder: η ch = 𝟏𝟏 ,𝟓 𝟏𝟏,𝟓−𝟏 × 𝟏,𝟏𝟕 𝟏,𝟑 × 𝟑𝟏𝟑
𝟑𝟐𝟖(𝟏 +𝟎)
= 0,940
= 94,0 %
2. Perhitungan proses kompresi Tekanan awal  kompressi (Pa) P a = 0,95x1,3
=   1,17 kg/cm 2
Tekanan akhir kompressi (Pc); Pc   =  Pa . εn1 n 1 = eksponen politropis  kompresi (1,34-1,4) Eksopenen politropis kompresi dapat dihitung  dengan  menggunakan  metode  prof. Mazzing’s  dengan  anggapan  bahwa  proses kompresi  terjadi  secara  adiabatic  dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: A+B.T a ( ε k1 -1 +1) = 1,983/k 1 – 1
Di  mana  A  dan  B  adalah  konstanta  yang didapat  dengan  percobaan  untuk  masing-masing gas.  Dan  dari  referensi  9  halaman  47  diperoleh harga-harga  untuk  konstanta-konstanta  gas tersebut, yaitu: Nitrogen, Oksigen dan Udara: 4,62+53 × 10 -5 T a ( ε kl – 1 +1) = 1,985/k 1 – 1 Uap air: 5,79 +112 × 10 -5 T a ( ε kl – 1 +1)= 1,985/K 1 -1 Karbon dioksida:
7,28+125 × 10 -5 T a ( ε l – 1 +1)=1,985/k 1 – 1
Karena  yang  dikompressi  adalah  udara,  maka persamaanya dapat di tulis sebagai berikut  : 4,62+53 × 10 -5 T a ( ε kl – 1 +1) = 1,985/1,38,-1
a. Master silinder Harga K 1 = n 1 dapat di cari dengan cara mencoba- coba  sehingga  harga  ruas kiri pada persamaan di atas  sama atau mendekati harga ruas kanan, jika diambil harga k 1 = 1,38 maka: 4,62 + 53x10 -5 x328(11,2 1,38 – 1 +1)
= 1,985/1,38-1 5,22 = 5,223
Sedangkan eksopenen politropik kompressi adalah: n 1 = K 1 ± (0,02 ÷ 0,03 = 1,38+0,02 = 1,4 (harga yang memenuhi) Sehingga tekanan akhir kompressi (P c )
P c = P a x ε n
= 1,17x11,2 1,4 = 34,44 kg/cm 2
Temperatur akhir kompressi (T c ): T c = T a x( ε ) n1 - 1 = 328x(11,2) 1,4 -1
=  862.1 0 K
b. Slave silinder
Seperti  halnya  pada  master  silinder,  harga  k 1 =n 1 dapat dicari dengan cara mencoba-coba sehingga harga  ruas  kiri  sama  atau  mendekati  harga  ruas kanan, jika diambil harga k 1 =1,38 maka: 4,62 + 53x10 -5 x363(11,5 1,38 – 1 + 1) = 1,985/1,38 – 1
5,23 = 5,22 Sedangkan eksponen politropik kompresi adalah: n 1 = K 1 ± (0,02 ÷ 0,03 = 1,38+0,02 = 1,4 Sehingga tekanan akhir kompresi (P c ): P c = P a × ε n 1 = 1,17 × 11,5 1,4 = 35,74 kg/cm 2
Temperatur akhir kompresi (T c ) T c = T a × ( ε ) n1 – 1\
= 328 × (11,5) 1,4 – 1 = 871,2 0 K
3. Perhitungan proses pembakaran Tekanan Maksimum Pembakaran (Pz) Pz     = λ .Pc a. Master silinder P z =λ × P c = 2,2 × 34,44
= 75,77 kg/cm 2 b. Slave silinder:
P z = λ × P c = 2,2 × 35,74
= 78,62 kg/cm 2
Proses  pembakaran  yang  terjadi  adalah  pada volume  konstan,  sehingga  menurut  persamaan gas ideal PV=RT :
P/T  = R/V = konstan P 2/ T 2 = P 3 /T 3 T 3 = T 2 (p 3 /p 2 )
→ p 3 = p zo = p z p 2 = p c ,
T 2 = T c ,T 3 = T zo, atau; T zo = T c (p zo /P c ) a. Master silinder T zo = 862,1(75,77/34,44) = 1896,6 0 K
b. Slave silinder
T zo = 871,2 (78,62/35,74) = 1916,4 0 K

## 3.2. Grafik dan Pembahasan
Setelah  dilakukan  perhitungan  maka  diperoleh data  untuk  selanjutnya  dilakukan  analisis  dengan menggunakan grafik.
Gambar 3. Hubungan antara daya mesin daya indikasi dan daya efektif Dari grafik di atas dapat dilihat daya mesin (P) sesuai  data  mesin  yaitu  2800  kW  atau  sama dengan  3804,3  HP. Pada motor bakar torak daya yang berguna adalah daya poros yaitu daya efektif (Ne)  dimana  pada  penelitian  ini  mesin  MAK 8M453C  nilai  (Ne)  diperoleh  sebesar  3102,5  hp, karena  poros  itulah  yang  menggerakkan  beban. Daya  poros  itu  sendiri  dibangkitkan  oleh  daya indikator (Ni) sebesar 3489,9 HP yang merupakan daya  gas pembakaran yang menggerakkan torak. Dari  angka  tersebut  disini  sedikit  mengalami penurunan daya sebesar 8,2 %. Hal ini disebabkan karena  adanya  kerugian  tekanan  penyemprotan serta  adanya  keausan  pada  beberapa  bagian mesin.  Sebagian  daya Indikator dibutuhkan untuk mengatasi  gesekan mekanik diantaranya gesekan antara  torak dengan dinding silinder dan gesekan antara poros dan bantalannya. Besarnya kerugian daya diperhitungkan dalam efisiensi mekanis yaitu perbandingan  antara  daya  efektif  dengan  daya Indikator  atau  tekanan  efektif  rata-rata  dengan Tekanan  Indikator  rata-rata  dimana nilai efisiensi mekanis mencapai 88,9 % dalam hal ini memenuhi yang  disyaratkan  nilai  efisiensi  mekanik  antara (0,80 – 0,89).
3804.3 3489.9 3102.5 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 D ay a (H P ) Daya Mesin (P) Daya Indikasi (Ni) Daya Efektif (Ne)
Gambar 4. Hubungan antara Fe dan Fi
Dari  Grafik  diatas  dapat  dilihat  Pemakaian Bahan  bakar  spesifik  sangat  bergantung  pada pemakaian  bahan  bakar  sebenarnya  yaitu  pada mesin  ini  menggunakan  500  liter/jam  atau  400 kg/hr dan diperoleh Pemakaian bahan bakar (Fe)= 0,12 kg/hp-hr, begitu pula Pemakaian bahan bakar Indikasi  (Fi  )=  0,106 kg/hp-hr. Sementara efisiensi termal  efektif  dapat  mencapai  52,26  %  setelah dikalikan antara efisiensi mekanis dengan efisiensi termal indikasi.

## 4. Kesimpulan
Setelah  dilakukan  perhitungan-perhitungan dan pembahasan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Dari  hasil  perhitungan  diperoleh  daya  Indikasi Ni  yang  dihasilkan  adalah sebesar  3489,9 HP, daya  efektif  Ne  sebesar  31025  hp,  sedangkan daya  mesin  sesuai  data  mesin  sebesar  3804,3 HP  atau  2800  kW.  Dari  angka  tersebut  di sini sedikit mengalami penurunan daya sebesar 8,2 %.
2. Pemakaian  bahan  bakar  efektif  sebesar  0,12 kg/hp-hr,  serta  efisiensi  termal efektif sebesar 52,26 %

## 5. Saran
Adapun  saran  dari  penelitian  ini  adalah sebagai berikut:
Diharapkan  penggunaan  mesin  diesel  agar  selalu diadakan perawatan rutin sesuai dengan petunjuk pemeliharaan  agar  umur  mesin  lebih  lama  serta mendapatkan daya yang lebih tinggi.

## Daftar Pustaka
[1]  W.  Arismunandar,  Penggerak  Mula  Motor Bakar Torak, Bandung: ITB Bandung, 1988.
[2]  N.  Munte,  S.  Gultom,  T.  B.  Sitorus,  D.  M.
Nasution  dan  Z.  Lubis,  “Pengaruh  Medan Magnet  Tehadap  Prestasi  Mesin  Diesel Stasioner  Satu  Silinder,” E-Dinamis, Vol.  %1 dari %2Volume. 6 No. 2 ISSN 0216-7492, 2018.
[3]  Y. Yusuf, N. K. Caturwati, I. Rosyadi, H. A. dan S.  Abdullah,  “Analisis  Prestasi  Mesin  Mobil Diesel  Turbocharger  yang  Diuji  dengan Dynamometer,” Jurnal  Sains  dan  Teknologi,
Vol.  %1  dari  %2Voleme.  15.  No.  2  92-101,  p. 91, 2019.
[4] C.  Winata  P  dan  H.  Wardono,  “Pengaruh Fariasi Temperatur dan Derajat Keasaman (pH) Air  Pencucian  Pada  Aktifitas  Zeolit  Pelet Terhadap  Prestasi  Mesin  Diesel  4- Langkah,”
Jurnal Vema, Vol. %1 dari %2Volume 1, No. 2, p. 1, 2013.
[5]  N.  Petrovsky,  Marine  Internal  Combustion Engines, MIR Pulisher: Moskow, 1979.
0.095 0.1 0.105 0.11 0.115 0.12 0.125 K g/ hp -hr Pemakai an bb spesifik
(Fe) Pemakai an bb spesifik indikasi (Fi)