## Optimisasi  Pola Pembebanan  Daya Mesin Pembangkit Listrik Diesel SWD 16 TM 410 Terhadap  Efisiensi Konsumsi  Bahan Bakar

## Eko Widagdo
Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Pontianak e-mail: eko_fkh@yahoo.co.id
Abstract – PLTD  Sungai  Raya is  one  of  the generation and distribution  units electricity in  PT PLN (Persero) Sector Kapuas. Generator  engine used  is SWD 16TM 410 with fuel  con-sumption Marine Fuel  Oil  (MFO), which  was  still  quite high fuel  consumption. Therefore, research is  necessary  to  study the  fuel consumption savings that can help to reduce  operating  cost.  In  this study, the  purpose  is  to  study  loading  pattern optimization engine power plant on fuel efficiency, both theoretically and collected data.
Based  on  the calculation and processing of the  data, produce specific fuel consumption (SFC) with value of a minimum  of 0.23378 liters / kWh at maximum load of 5.884 MW. The cal-culation of value theoretically share a minimum SFC 0.2058 liters/kWh with a maximum load of  6.5214  MW.  The  efficiency  of  the  fuel  obtained  for 11.97%, and the efficiency of the power load by 10.82%. This  study  illustrated  that  the  loading  pattern  would have  an  impact  on  the  need  for  fuel  efficiency  and engine performance.
Keywords – Patterns  of  loading,  MFO,  optimi-zation, specific fuel consumption  (SFC), Efficiency

## 1. Pendahuluan
PLTD  Sungai  Raya  adalah  bagian  dari  unit pembangkitan  dan  penyediaan  energi  listrik  dari  PT PLN (Persero) Sektor Kapuas. PT PLN (Persero) Sektor Kapuas  merupakan  Badan  Usaha  Milik  Negara  yang membawahi pembangkitan dan penyediaan energi listrik bagi  masyarakat  Kalimantan  Barat,  khususnya  pada penyediaan  tenaga  listrik  untuk  Sistem  Khatulistiwa. Sistem  Khatulistiwa  didukung  oleh  Pembangkit  Listrik Tenaga  Diesel  (PLTD)  Sungai  Raya,  PLTD  Siantan, PLTD Sewa  di  Sungai  Raya  serta  Pem-bangkit  Listrik Tenaga  Gas  (PLTG)  Siantan.  Dan  semua  pembangkit tenaga  listrik  tersebut  meng-gunakan  minyak  solar (High Speed Diesel / HSD) sebagai sumber energinya.
Adanya  pengaruh  krisis ekonomi yang  me-landa Indonesia,  berdampak  pada  PT  PLN  (Persero)  secara keseluruhan,  akibatnya  subsidi  minyak  untuk  PLN dicabut.  Hal  ini  menyebab-kan  PLN  memikul  beban operasi  yang  terus  me-ningkat,  sementara  tarif  listrik tidak menyesuai-kan. Untuk mengatasi hal tersebut PLN melakukan  penggantian  bahan  bakar  Solar  dengan Marine  Fuel  Oil  (MFO)  yang  dikenal  dengan  program MFOnisasi.  Minyak  bakar  berat  MFO  tidak  bisa langsung  digunakan  ke  mesin  diesel,  namun  harus melalui  proses  penyaringan  dan  pemanasan  hingga
mencapai  suhu  120 o C,  untuk  bisa encer    sebagaimana solar.
Kebutuhan  bahan  bakar  sebelum  dan  sesudah dilakukan  Program  MFOnisasi  ternyata,  masih  cukup besar,  yaitu  rata-rata  perbulan  spesifik  konsumsi  bahan bakar  (SFC)  mencapai  0,235  liter/kWh.  PLTD  Sungai Raya mempunyai 6 unit mesin diesel, yang terdiri dari 4 buah  mesin  diesel  SWD  16TM410  dengan  kapasitas daya  mesin  9,01  MW  dan  2  buah  Sulzer  dengan kapasitas  daya  mesin  7,6  MW.  Mesin  diesel  SWD 16TM410  ini,  mempunyai  daya  generator  berkapasitas 8,8 MW dengan putaran mesin 600 rpm.
Untuk menekan  kebutuhan  SFC  per-kWh  nya  dan menekan biaya operasional perlu di-lakukan analisis dan perhitungan secara lebih detail, yaitu dengan membandingkan hasil SFC yang sudah berjalan, dengan melakukan kajian teoritis dan eksperimental berdasarkan pola pem-bebanan yang terjadi.

## 1.2.  Rumusan Masalah
Permasalahan  yang  diangkat  dalam  penelitian  ini adalah  belum  adanya  pola  pem-bebanan  pada  mesin diesel  SWD  16TM410  secara  optimal,  dalam  kaitannya dengan ke-butuhan SFC yang minimal hingga diperoleh biaya operasional yang efisien.

## 1.3.  Tujuan Penelitian
Tujuan yang  ingin  dicapai  dalam  optimisasi  ini adalah untuk mengetahui efisiensi kebutuhan SFC dalam liter/kWh,  dengan  menentukan  pola  pembebanan  yang optimal.  Sehingga  dampak  yang  akan  diperoleh  dalam penelitian  ini  adalah  penggunaan  jumlah  SFC  dapat ditekan  dan  efisiensi  biaya  operasional  dapat  dikurangi tanpa mengganggu sistem kerja mesin.

## 2. Dasar Teori

## 2.1.  Pengertian Dasar Mesin Kalor
Menurut Arismunandar (1983), Mesin kalor adalah alat  yang  mengubah  energi  thermal  menjadi  energi mekanik,  yang  mana  energi  thermalnya  didapat  dari proses  pembakaran,  mesin  kalor  merupakan  mesin penggerak mula yang banyak dipakai. Ditinjau dari cara memperoleh  energi  thermal  mesin  kalor  secara  umum dapat diklasifikasikan menjadi 2 (dua) golongan yaitu: a. Mesin  pembakaran  luar (external  com-bustion engine)
Pada  mesin  pembakaran  luar  proses  pembakaran terjadi diluar mesin, energi thermal dari gas pembakaran dipindahkan  ke  fluida  kerja  mesin  melalui  beberapa dinding  pemisah,  con-tohnya  mesin  uap.  Semua  energi
yang diperlu-kan oleh mesin itu mula-mula meninggalkan gas hasil pembakaran yang temperaturnya tinggi,  melalui  dinding  pemisah  kalor  atau  ketel  uap. Archie (1996).
b. Mesin  pembakaran  dalam (internal  com-bustion engine)
Mesin  pembakaran  dalam  pada  umumnya  dikenal dengan  nama  motor  bakar.  Motor  bakar  adalah  mesin kalor  dimana  gas  panas  diperoleh  dari  proses pembakaran  didalam  mesin  itu  sendiri  dan  langsung dipakai  untuk  melakukan  kerja  mekanis,  yaitu menjalankan mesin tersebut.

## 2.2.   Prinsip kerja Motor Diesel
Pada  Gambar 1.  ditunjukkan  empat  prinsip  kerja motor  diesel, pada Gambar 1a, langkah  pertama yaitu langkah  isap,  torak  bergerak  turun,  menjauhi  kepala silinder, menimbulkan vakum da-lam silinder, dan udara luar  diisap  ke  dalam  silinder  melalui  katup masuk sampai torak mencapai TMB.
Gambar 1. Langkah kerja mesin diesel
Langkah kedua adalah Langkah kompresi, (Gambar  1b.)  katup  masuk  tertutup  dan  torak  bergerak ke  atas,  menekan  udara  dalam  silinder  dan  menaikan suhu. Sebelum torak mencapai TMA, maka bahan bakar cair  dalam  bentuk  semprotan  kabut  halus  dimasukkan sedikit  demi  sedikit  ke  dalarn  udara  panas  dalam silinder.
Langkah  kerja  atau  Langkah  daya  (Gambar 1c), gas  panas  mendorong torak turun.  Gas  me-ngembang dari  volume  silinder  yang  membesar  dan  meneruskan energi pada poros engkol yang berputar.
Langkah  buang,  sebelum torak  mencapai  TMB, katup  buang  membuka  (Gambar 1d)  dan gas hasil pembakaran keluar melalui lubang buang.

## 2.3. Perbandingan Kompresi
Gambar 2. Silinder pada motor bakar
Perbandingan kompresi, (Petrovsky,1968)
) 1 .......( .......... .......... .......... c d c c a V V V V V    
Dimana:    ε   =  Perbandingan kompresi V d = Volume langkah torak, mm 3
V c = Volume kompresi, mm 3
V a = Volume total, mm 3 = V c + V d (mm 3 )
Perbandingan  kompresi  yang  tinggi  harus  dapat dipenuhi  oleh  mesin  diesel  yaitu  berkisar  antara  12:1 sampai 19:1, (Maleev,1995).

## 2.4. Siklus Udara
Umumnya untuk menganalisa motor bakar dipergunakan  "Siklus  Udara"  sebagai  siklus  yang  ideal, dengan beberapa idealisasi sebagai berikut: Arismunandar (1983),
1. Fluida kerja di dalam silinder adalah udara, dianggap sebagai  gas  ideal  dengan  konstanta  kalor  yang konstan.
2. Proses  kompresi  dan  ekspansi  berlangsung  secara isentropik.
3. Proses pembakaran dianggap sebagai proses pemanasan fluida kerja.
4. Akhir  proses  ekspansi,  saat  torak  mencapai  TMB, fluida  kerja  didinginkan  sehingga  tekanan  dan temperaturnya turun, mencapai tekanan dan temperatur atmosfir.
5. Tekanan  fluida  kerja  di  dalam  silinder  selama langkah buang dan langkah isap adalah kons-tan dan sama dengan tekanan atmosfir.

## 2.5. Daya Dan Efisiensi
Jika panas  spesifik  gas  pada volume  konstan  dan temperatur  fluida  kerja  berturut-turut  di-nyatakan sebagai  C v kcal/(kg.K)  dan  T  (K),  maka  berdasarkan idealisasi  (1)  jumlah  kalor  yang  di masukkan  pada waktu  torak  berada  pada  TMA  oleh Arismunandar (1983) adalah sebagai berikut:
q m = m . C v . (T 3 – T 2 ) kcal ………..…. (2) Dimana: q m = Jumlah kalor yg masuk, kcal m   =  masa bahan bakar, kg
C v = panas  spesifik  gas  pada volume  konstan, kcal/(kg.K)
ΔT = T 3 -T 2 = perbedaaan saat TMA-TMB, K
Kerja dari titik 4 ke titik l, yaitu pada waktu torak berada pada TMB, adalah:
q k = m . C v . (T 4 – T 1 ) kcal ..……………(3) Dimana: q k = Jumlah kalor yang keluar, kcal T 4 = Temperatur akhir ekspansi, K T 1 = Temperatur pembuangan, K Sedangkan kerja yang dihasilkan adalah, W  =  q m - q k sehingga  efisiensi  termal  (η tm )  dari    siklus udara ini adalah:
) 4 ( ..... .......... .......... m k m m tm q q q q W    
yang diperlu-kan oleh mesin itu mula-mula meninggalkan gas hasil pembakaran yang temperaturnya tinggi,  melalui  dinding  pemisah  kalor  atau  ketel  uap. Archie (1996).
b. Mesin  pembakaran  dalam (internal  com-bustion engine)
Mesin  pembakaran  dalam  pada  umumnya  dikenal dengan  nama  motor  bakar.  Motor  bakar  adalah  mesin kalor  dimana  gas  panas  diperoleh  dari  proses pembakaran  didalam  mesin  itu  sendiri  dan  langsung dipakai  untuk  melakukan  kerja  mekanis,  yaitu menjalankan mesin tersebut.

## 2.2.   Prinsip kerja Motor Diesel
Pada  Gambar 1.  ditunjukkan  empat  prinsip  kerja motor  diesel, pada Gambar 1a, langkah  pertama yaitu langkah  isap,  torak  bergerak  turun,  menjauhi  kepala silinder, menimbulkan vakum da-lam silinder, dan udara luar  diisap  ke  dalam  silinder  melalui  katup masuk sampai torak mencapai TMB.
Gambar 1. Langkah kerja mesin diesel
Langkah kedua adalah Langkah kompresi, (Gambar  1b.)  katup  masuk  tertutup  dan  torak  bergerak ke  atas,  menekan  udara  dalam  silinder  dan  menaikan suhu. Sebelum torak mencapai TMA, maka bahan bakar cair  dalam  bentuk  semprotan  kabut  halus  dimasukkan sedikit  demi  sedikit  ke  dalarn  udara  panas  dalam silinder.
Langkah  kerja  atau  Langkah  daya  (Gambar 1c), gas  panas  mendorong torak turun.  Gas  me-ngembang dari  volume  silinder  yang  membesar  dan  meneruskan energi pada poros engkol yang berputar.
Langkah  buang,  sebelum torak  mencapai  TMB, katup  buang  membuka  (Gambar 1d)  dan gas hasil pembakaran keluar melalui lubang buang.

## 2.3. Perbandingan Kompresi
Gambar 2. Silinder pada motor bakar
Perbandingan kompresi, (Petrovsky,1968)
) 1 .......( .......... .......... .......... c d c c a V V V V V    
Dimana:    ε   =  Perbandingan kompresi V d = Volume langkah torak, mm 3
V c = Volume kompresi, mm 3
V a = Volume total, mm 3 = V c + V d (mm 3 )
Perbandingan  kompresi  yang  tinggi  harus  dapat dipenuhi  oleh  mesin  diesel  yaitu  berkisar  antara  12:1 sampai 19:1, (Maleev,1995).

## 2.4. Siklus Udara
Umumnya untuk menganalisa motor bakar dipergunakan  "Siklus  Udara"  sebagai  siklus  yang  ideal, dengan beberapa idealisasi sebagai berikut: Arismunandar (1983),
1. Fluida kerja di dalam silinder adalah udara, dianggap sebagai  gas  ideal  dengan  konstanta  kalor  yang konstan.
2. Proses  kompresi  dan  ekspansi  berlangsung  secara isentropik.
3. Proses pembakaran dianggap sebagai proses pemanasan fluida kerja.
4. Akhir  proses  ekspansi,  saat  torak  mencapai  TMB, fluida  kerja  didinginkan  sehingga  tekanan  dan temperaturnya turun, mencapai tekanan dan temperatur atmosfir.
5. Tekanan  fluida  kerja  di  dalam  silinder  selama langkah buang dan langkah isap adalah kons-tan dan sama dengan tekanan atmosfir.

## 2.5. Daya Dan Efisiensi
Jika panas  spesifik  gas  pada volume  konstan  dan temperatur  fluida  kerja  berturut-turut  di-nyatakan sebagai  C v kcal/(kg.K)  dan  T  (K),  maka  berdasarkan idealisasi  (1)  jumlah  kalor  yang  di masukkan  pada waktu  torak  berada  pada  TMA  oleh Arismunandar (1983) adalah sebagai berikut:
q m = m . C v . (T 3 – T 2 ) kcal
………..…. (2) Dimana: q m = Jumlah kalor yg masuk, kcal m   =  masa bahan bakar, kg
C v = panas  spesifik  gas  pada volume  konstan, kcal/(kg.K)
ΔT = T 3 -T 2 = perbedaaan saat TMA-TMB, K
Kerja dari titik 4 ke titik l, yaitu pada waktu torak berada pada TMB, adalah:
q k = m . C v . (T 4 – T 1 ) kcal ..……………(3) Dimana: q k = Jumlah kalor yang keluar, kcal T 4 = Temperatur akhir ekspansi, K T 1 = Temperatur pembuangan, K Sedangkan kerja yang dihasilkan adalah, W  =  q m - q k sehingga  efisiensi  termal  (η tm )  dari    siklus udara ini adalah:
) 4 ( ..... .......... .......... m k m m tm q q q q W    
yang diperlu-kan oleh mesin itu mula-mula meninggalkan gas hasil pembakaran yang temperaturnya tinggi,  melalui  dinding  pemisah  kalor  atau  ketel  uap. Archie (1996).
b. Mesin  pembakaran  dalam (internal  com-bustion engine)
Mesin  pembakaran  dalam  pada  umumnya  dikenal dengan  nama  motor  bakar.  Motor  bakar  adalah  mesin kalor  dimana  gas  panas  diperoleh  dari  proses pembakaran  didalam  mesin  itu  sendiri  dan  langsung dipakai  untuk  melakukan  kerja  mekanis,  yaitu menjalankan mesin tersebut.

## 2.2.   Prinsip kerja Motor Diesel
Pada  Gambar 1.  ditunjukkan  empat  prinsip  kerja motor  diesel, pada Gambar 1a, langkah  pertama yaitu langkah  isap,  torak  bergerak  turun,  menjauhi  kepala silinder, menimbulkan vakum da-lam silinder, dan udara luar  diisap  ke  dalam  silinder  melalui  katup masuk sampai torak mencapai TMB.
Gambar 1. Langkah kerja mesin diesel
Langkah kedua adalah Langkah kompresi, (Gambar  1b.)  katup  masuk  tertutup  dan  torak  bergerak ke  atas,  menekan  udara  dalam  silinder  dan  menaikan suhu. Sebelum torak mencapai TMA, maka bahan bakar cair  dalam  bentuk  semprotan  kabut  halus  dimasukkan sedikit  demi  sedikit  ke  dalarn  udara  panas  dalam silinder.
Langkah  kerja  atau  Langkah  daya  (Gambar 1c), gas  panas  mendorong torak turun.  Gas  me-ngembang dari  volume  silinder  yang  membesar  dan  meneruskan energi pada poros engkol yang berputar.
Langkah  buang,  sebelum torak  mencapai  TMB, katup  buang  membuka  (Gambar 1d)  dan gas hasil pembakaran keluar melalui lubang buang.

## 2.3. Perbandingan Kompresi
Gambar 2. Silinder pada motor bakar
Perbandingan kompresi, (Petrovsky,1968)
) 1 .......( .......... .......... .......... c d c c a V V V V V    
Dimana:    ε   =  Perbandingan kompresi V d = Volume langkah torak, mm 3
V c = Volume kompresi, mm 3
V a = Volume total, mm 3 = V c + V d (mm 3 )
Perbandingan  kompresi  yang  tinggi  harus  dapat dipenuhi  oleh  mesin  diesel  yaitu  berkisar  antara  12:1 sampai 19:1, (Maleev,1995).

## 2.4. Siklus Udara
Umumnya untuk menganalisa motor bakar dipergunakan  "Siklus  Udara"  sebagai  siklus  yang  ideal, dengan beberapa idealisasi sebagai berikut: Arismunandar (1983),
1. Fluida kerja di dalam silinder adalah udara, dianggap sebagai  gas  ideal  dengan  konstanta  kalor  yang konstan.
2. Proses  kompresi  dan  ekspansi  berlangsung  secara isentropik.
3. Proses pembakaran dianggap sebagai proses pemanasan fluida kerja.
4. Akhir  proses  ekspansi,  saat  torak  mencapai  TMB, fluida  kerja  didinginkan  sehingga  tekanan  dan temperaturnya turun, mencapai tekanan dan temperatur atmosfir.
5. Tekanan  fluida  kerja  di  dalam  silinder  selama langkah buang dan langkah isap adalah kons-tan dan sama dengan tekanan atmosfir.

## 2.5. Daya Dan Efisiensi
Jika panas  spesifik  gas  pada volume  konstan  dan temperatur  fluida  kerja  berturut-turut  di-nyatakan sebagai  C v kcal/(kg.K)  dan  T  (K),  maka  berdasarkan idealisasi  (1)  jumlah  kalor  yang  di masukkan  pada waktu  torak  berada  pada  TMA  oleh Arismunandar (1983) adalah sebagai berikut:
q m = m . C v . (T 3 – T 2 ) kcal
………..…. (2) Dimana: q m = Jumlah kalor yg masuk, kcal m   =  masa bahan bakar, kg
C v = panas  spesifik  gas  pada volume  konstan, kcal/(kg.K)
ΔT = T 3 -T 2 = perbedaaan saat TMA-TMB, K
Kerja dari titik 4 ke titik l, yaitu pada waktu torak berada pada TMB, adalah:
q k = m . C v . (T 4 – T 1 ) kcal ..……………(3) Dimana: q k = Jumlah kalor yang keluar, kcal T 4 = Temperatur akhir ekspansi, K T 1 = Temperatur pembuangan, K Sedangkan kerja yang dihasilkan adalah, W  =  q m - q k sehingga  efisiensi  termal  (η tm )  dari    siklus udara ini adalah:
) 4 ( ..... .......... .......... m k m m tm q q q q W    

## 2.6.  Efisiensi Thermal
Dengan  mensubsitusikan  persamaan  (2)  dan (3), berturut-turut  untuk  q m dan  q k ,  ke  dalam  persamaan  (4) tersebut di atas akan diperoleh,
2 3 1 4 1 T T T T tm     
dengan:  = ratio kompresi =V 2 /V 1 = V 4 /V 3 k = C p /C v , konstanta C p = panas  spesifik  gas  pada  tekanan  konstan, kcal/(kg.K)
Maka efisiensi termal siklus udara adalah
1 1 1    k tm  
Perbandingan kompresi motor Diesel pada umumnya berkisar  antara  12  dan  19,  sehingga  untuk k =  1,40  dan η m = 0,630 sampai 0,698.

## 2.7. Tekanan Efektif Rata-rata
Tekanan  efektif  rata-rata,  yaitu  kerja  yang dihasilkan per siklus dalam setiap silinder dibagi volume langkah  torak.  Jika, J  ( cm.kg/kcal ) adalah  faktor pengubah satuan, maka tekanan efektif rata-rata adalah:
v w V W P L rata rata   
Daya N i yang  dihasilkan  mesin  dinyatakan  dalam horsepower (Hp),  untuk  motor  bakar  torak  empat langkah adalah: (Petrovsky, 1968).
Dimana: 1Hp = 0,736 kW Pi = Tekanan rata-rata indikator, (kg.cm 2 ) V d = π/4.D 2 .L, volume langkah torak, m 3
n  =  Jumlah putaran poros engkol, rpm i  =  Jumlah silinder
z  =  2 untuk motor diesel 4 langkah =  1 untuk motor diesel 2 langkah
2.8. Bahan bakar
a. Spesifik konsumsi bahan bakar efektif
) 7 ( .......... ) . / ( . .
. .
. 4 , 318 0 0 0 hr Hp kg T L P P F e ch   
Dimana: η ch = Efisiensi volumetrik P o = Tekanan udara dengan turbocharger, bar P e = Tekanan efektif rata-rata, bar L o =  Kebutuhan  udara  teoritis  untuk  setiap kg bahan bakar
α   = koefisien kelebihan udara, (1,3 -1,7) T o = Temperatur udara luar, K
b. Konsumsi bahan bakar indikator, F i
(kg/Hp.hr) Dimana: η m = Efisiensi mekanik F = Bahan bakar spesifik, (kg/Hp.hr)
c. Konsumsi bahan bakar menjadi tenaga
i i h N F
F .  (kg/jam) ..……………… (8)
Dimana: N i = Daya mesin yang dihasilkan, (Hp)
d.  Konsumsi bahan bakar spesifik, (SFC),
kWh liter N F Sfc i h / .   …………..… (9)
Dimana: N i = Daya mesin, kW
ρ = masa jenis bahan bakar, (kg/dm 3 )

## 2.7. Teori Optimisasi
Optimisasi adalah suatu proses untuk mendapatkan kondisi-kondisi  yang  memak-simalkan  hasil  yang diinginkan  atau  meminimal-kan  usaha  yang  dilakukan dengan  memperhitung-kan  syarat-syarat  yang  diberikan (jika  ada). Teknik-teknik  matematika  yang  mempelajari metoda  untuk  optimisasi  adalah  bagian  dari operation research  methods yang  merupakan  metoda-metoda Ilmiah  dan  teknik  pengambilan  keputusan  dan  untuk mendapat  hasil  yang  terbaik  atau  optimal. (Panjaitan, 2009, Optimisasi: 1).
Model matematika standar dari persoalan optimisasi  memiliki  tiga  unsur  utama:  fungsi  tujuan, variabel keputusan dan fungsi kendala.
Fungsi  tujuan : dalam  formulasi  persoalan optimisasi  merepresentasikan  tujuan  yang  hendak dicapai  atau  solusi  optimal  yang  ingin  didapat  dalam bentuk persamaan matematis.
Variabel keputusan : merupakan variabel persoalan yang  akan  mempengaruhi  nilai  tujuan  yang  hendak dicapai  dan  secara  matematis  merupakan  variabel  dari fungsi tujuan.
Fungsi  kendala : adalah  batasan-batasan  terhadap keputusan-keputusan  yang  mungkin  dibuat  yang  secara matematis, dapat beru pa pertidaksamaan (“<=” dan/atau “>=”) maupun persamaan (“=”).

## 3. Metodologi  Penelitian
Pengukuran  dilakukan  pada  saat  mesin  sedang beroperasi  sebagaimana  biasanya,  dengan  menye- suaikan  beban  yang  berlangsung  tanpa  meng-ganggu kerja mesin. Urutan proses dapat dilihat pada gambar 3.
…………………….…..(5) ) 6 ( .... .......... .......... 9 , 0 . . . hp i n V P
N d i i  F F m i .  

## Gambar 3. Diagram alir metodelogi penelitian
4. Perhitungan Teoritis dan Pengukuran
4.1. Data Teknis
Tabel 1.  Data Teknis Kondisi Mesin dan generator
No. Keterangan Spesifikasi 1 Diameter silinder 410.0 mm 2 Panjang langkah piston 470.0 mm 3 Panjang sisa langkah 29.0 mm 4 Jumlah silinder 16.0 silinder 5 Putaran mesin per menit 600.0 rpm 6 Nilai kalor bahan bakar (MFO) 9,991.0 kkal/kg 7 Output generator 8.8 MW

## 4.2. Analisis hasil perhitungan teoritis
Hasil perhitungan pola pembebanan dan Sfc secara teoritis adalah sebagai berikut:
Tabel 2. Hasil perhitungan berbagai daya mesin dan spesifik konsumsi bahan bakar (SFC) secara teoritis
Daya max Beban Po To
SFC 8.8 MW
MW bar o C lt/kW 60% 5.29 1.3 35 0.2238 65% 5.75 1.4 37 0.2141 70% 6.25 1.5 38 0.2059 75% 6.68 1.6 39 0.2068 80% 7.05 1.7 42 0.2109 85% 7.41 1.8
45 0.2152
4.3. Proses Perhitungan a. Langkah Isap
Gambar 4.  Siklus tekanan terbatas dengan
Turbocharger j V V P j W c d o ) ( 1 0   
W = Kerja, kgm P o = 1,3 bar, diambil dari tabel 4.2 V = Volume gas, m 3
J  = Faktor pengubah satuan, 427 (kg.m/kcal) L = Panjang langkah piston,  0,470 m C = Panjang langkah sisa,      0,029 m
D = Diameter silinder, 0,410 m
Hasil perhitungan adalah:
Volume langkah piston = 0,0620520 m 3 Volume ruang bakar = 0,0038287 m 3 Volume total = 0,0620520 + 0,0038287 = 0,0658807 m 3
Perpandingan kompresi,  = 17,207 Jadi kerja, W =  856,449 Kgm = 2,006 Kcal
b. Langkah kompresi (Proses 1-2)
Menghitung Efisiensi volumetrik ) ( ch  Menghitung Temperatur akhir kompresi,T c c T =
K T n a 43 , 874 . 1 1   
Tekanan akhir kompresi, P c
1 . n a c P P   bar 97 , 52 207 , 17 . 3 , 1 . 9 , 0 34 , 1   c. Langkah pembakaran, (proses 2-3) Menghitung Tekanan akhir pembakaran, P z . P z = 1,7. 52,97 = 84,751  bar d. Langkah expansi (Proses  3-4)
Menghitung Temperatur expansi, T b K T T n z b 7 , 2875 1 2     Menghitung temperatur akhir ekspansi, T b K T T n z b 0 , 1310 1 2    
Menghitung Tekanan expansi (P h )
e.
bar 38,607 2   n z b P P 
Maka tekanan efektif rata-rata indikator adalah:
Perhitungan Teoritis: 1. Menghitung daya mesin dengan data tekanan dan temperatur yang berbeda
2. Menghitung konsumsi bahan bakar spesifik, liter/kWh 3. Menentukan fungsi tujuan dan fungsi kendala Input Data: 1. Data teknis Mesin
2. Temp.udara masuk, T o ( o C) 3. Tek. udara masuk, P o (bar)
Pengambilan data: 1. Mengukur daya mesin yang terjadi 2. Mengukur temperatur udara luar atau sekitar
3. Mengukur tekanan udara sekitar 4. Mengukur jumlah bahan bakar yang dipakai
5. Mengukur putaran mesin
Pengolahan data dan analisa:
1. Penyusunan data pengukuran
2. Komparasi antara teoritis dengan pengukuran
3. Pembuatan grafik
4. Menentukan persamaan regresi polinomial
5. Menentukan formula fungsi tujuan 6. Menentukan batas fungsi kendala
Hasil :
1. Model persamaan fungsi tujuan
2. Sfc minimum dg Daya maksimum 3. Nilai ekonomis biaya produksi STOP START % 98 , 85 8598 , 0 ) 1 .( . . .     r T V P T V P a d o o a a ch  
i P = 0,95.18,26 = 10,859 bar Menghitung Tekanan efektif rata-rata, (P e ) bar 8,687 .   i P m e P  f. Menghitung Daya mesin, N i MW hp i n V P
Ni d i 290 , 5 6 , 7187
9 , 0 . . .    Menghitung Bahan bakar spesifik, (F)
Petrousky (1968:  hal. 54)
hr Hp kg T L P P F e ch . / 1791 , 0 . . . . . 4 , 318 0 0 0    
Konsumsi bahan bakar spesifik indikator, F i = 0,1433kg/hr.Hp = 0,1947  kg/hr.kW
Konsumsi bahan bakar,
i h N Fi
F .  = 1.029,98 kg/hr Menghitung SFC, liter/kWh kWh kg N F Sfc i h / 1947 , 0 057 , 5290 978 , 1029    = 0,2238 liter/kWh 4.4. Grafik hasil perhitungan secara teoritis
Gambar 5. Grafik Daya beban vs Sfc secara teoritis
Dari grafik Gambar 5,  terlihat  bahwa  beban  rendah sekitar  5,29  MW sedang  SFCnya 0,2238  liter/kWh, beban  bertambah  mendekati  sekitar  6,25  MW SFC mengalami  penurunan  hingga  0,2059  liter/kWh  kondisi ini  dipengaruhi  oleh  peningkatan  tekanan  udara  yang masuk  ke  silinder  yang  dibangkitkan  dari  turbocharger makin  naik, sementara  temperatur  udara  sekitar  juga makin bertambah.
Hasil  pengamatan  dilapangan  diperlihatkan  dalam Gambar 6., yang  menunjukkan  bahwa  beban  yang terjadi pada 4,98MW , SFC terhitung  0,2354 liter/kWh, sementara  beban  naik  mencapai  5,76  MW, SFC terhitung  0,2344 liter/kWh  mengalami penurunan  yang relatif kecil.
Gambar 6. Grafik Daya beban vs Sfc hasil pengukuran
Beban semakin naik konsumsi bahan bakar juga ikut naik,  pada  beban  6,63  MW, SFC meningkat  mencapai 0,2354 liter/kWh.
a. Optimisasi pola beban terhadap SFC, teoritis Sedangkan  untuk  mendapatkan  persamaan  garis, dibantu  dengan  Microsoft  Office  Excel  2007  dengan fasilitas  trendline  diperoleh  jenis  garis  polynomial, yaitu:
y = 0,0117x 2 - 0,1526x + 0,7034 Dengan mendefinisikan: y = sfc  dalam, liter/kWh x = beban daya, dalam MW
1. Dengan  model  persamaan  polynomial,  diperoleh persamaan: Fungsi tujuan, yaitu:
Meminimumkan:
y = 0,0117x 2 - 0,1526x + 0,7034 2. Fungsi kendala, g1=  5 <= x<= 7,5
Untuk  menyelesaikan  persamaan  tersebut  diatas,  perlu dilakukan pengujian dengan menggunakan syarat cukup dan syarat perlu.
Syarat perlu:
 Persamaan  fungsi  tujuan  diturunkan  satu  kali,  untuk mendapatkan nilai stasioner   x, yaitu:
= 0,0117. − 0,1526. + 0,7034 ′ = 2 . 0,0117 − 0,1526 = ,
, = 6,5214
Syarat cukup:
 Dengan  menurunkan  turunan  pertama  fungsi  tujuan ke turunan ke dua adalah sebagai berikut:
′ = 2.0,0117. − 0,1526 menjadi:
′′ = 0,0234 .      (maka hasilnya minimum)
 Jika  nilai  x  =  6,5214    dimasukkan  ke  persamaan fungsi tujuan atau fungsi awal, maka dapat diperoleh sebagai berikut:
= 0,001. 6,5214 − 0,1526. 6,5214 +
0,7034

## = 0,2058
Maka  hasil Sfc  minimum  adalah  0,2058  liter/kWh, sedangkan  nilai  daya  beban  maksimum  yaitu, 6,5214 MW. Jika, nilai kendala g = 5 <= x <= 7,6 dimasukkan ke  dalam  persamaan  fungsi  tujuan,  hasilnya adalah sebagai berikut:
Gambar 7. Grafik hubungan X dan Y hasil optimasi secara teoritis
b. Optimasi pola beban terhadap Sfc hasil pengukuran.
Persamaan garis grafik hasil pengukuran, dilakukan pengujian  dengan  syarat  cukup  dan  syarat  perlu. Hasilnya adalah sebagai berikut:
Syarat perlu:
 Persamaan  fungsi  tujuan  diturunkan  satu  kali,  untuk mendapatkan nilai stasioner   x, yaitu:
= 0,0013. − 0,0153. + 0,2788
′ = 2 . 0,0013 − 0,0153 = , , = 5,8846 (maksimum)
Syarat cukup:
 Dengan  menurunkan  turunan  pertama  fungsi  tujuan ke turunan ke dua adalah sebagai berikut:
′ = 2.0,0013. − 0,0153
′ = 0,0026. − 0,0153 , menjadi:
′′ = 0,0026 .           (maka hasilnya minimum)
Jika  niali  x  =  5,8846    dimasukkan  ke  persamaan fungsi  tujuan  atau  fungsi  awal,  maka  dapat  diperoleh sebagai berikut:
= 0,2338
Gambar 8. Grafik  hubungan  X  dan  Y  hasil  optimasi pengukuran
Maka  hasil  konsumsi  bahan  bakar  spesifik  (sfc) minimum adalah 0,2338 liter/kWh, sedangkan nilai daya beban maksimum yaitu,  5,8846 MW. Jika, nilai kendala g  =  5  <=x  <=  6,7,  dimasukkan  ke  dalam  persamaan fungsi tujuan, hasilnya adalah sebagai berikut:

## 5. Kesimpulan
Beberapa  kesimpulan  diantaranya  adalah  sebagai berikut:
 Analisa  perhitungan  teoritis,  menghasilkan  SFC minimum  sebesar  0,2058  liter/kWh  pada  daya maksimal sebesar 6,5214 MW.
 Analisa  pengukuran, menghasilkan  SFC  minimum sebesar  0,23378  liter/kWh  pada  daya  maksimum sebesar 5,8846MW.
 SFC pada pola pembebanan yang terjadi pada mesin diesel  SWD  16TM410,  dari  4,98  MW  (56,5%) dengan SFC 0,2354 liter/kWh cenderung mengalami penurunan  hingga  pada  beban    5,76  MW  (64%) dengan  SFC  0,2344  liter/kWh  dan  meningkat kembali  pada  beban  maksimal  hingga  6,63  MW (74%) dengan SFC 0,2354 liter/kWh.
 Efisiensi  yang  dapat  diperoleh  sebesar  11,97  %  dari sisi  bahan  bakar,  sedangkan  efisiensi  beban  daya sebesar 10,82%.
Saran yang bisa diberikan adalah:
 Bagi  PLN  dan  para  pemakai  mesin  diesel  SWD 16TM410 dengan pola pembebanan yang stabil pada daerah  optimal  akan  sangat  membantu  dalam  hal
penghematan  bahan  bakar  sehingga  dapat  menekan biaya operasional.
 Pengukuran  konsumsi  bahan  bakar  selanjutnya diperlukan  peralatan  alat  ukur  yang  spesifik  dan tahan terhadap temperatur tinggi, terutama pada flow meter, untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat.

## Referensi:
[1]. Arismunandar,  W,  1993, Motor  Diesel  Putaran  Tinggi, Pradaya pratama, Jakarta.
[2]. Archie  W.Culp,Jr.,  &  Sitompul  D,  1996, Prinsip-prinsip Konversi Energi, Penerbit Erlangga, Jakarta.
[3]. Cannale  C., 1974, Metode  Numerik  Untuk  Teknik dengan penerapan pada Komputer Pribadi, Erlangga, Jakarta.
[4]. Khovakh,  M,  1979, Motor  Vehicle  Engines, Mir Publishers, Koscow.
[5]. Lester,  Lichty,  C.,  1967, Internal  Combustion  Enginer, Mc Graw-Hill book company, Inc. New york.
[6]. Maleev,  VL,  1995, Operasi  dan  Pemeliha-raan  Motor Diesel, Erlangga, Jakarta.
[7]. Petrousky,N,  1968, Marine Internal Com-bustion Engine, Mir Publishers, Moskow.
[8]. Panjaitan, S.D, 2009, Optimisasi (MME-608).
[9]. William C. Reynold. 1989, Termodinamika Teknik I, Edisi kedua, Penerbit Erlangga, Jakarta.

## Biography.
Eko  Widagdo, lahir  di  Pati,  tanggal  29  Agustus  1963. Lulus  Diploma  Teknik Mesin  (D3)  Politeknik Universitas  Diponegoro  tahun  1985,  lulus  S1  Teknik Mesin Universitas Diponegoro tahun 1996 dan lulus S2 Teknik  Elektro  Universitas  Tanjung  Pura  pada  tahun 2013.  Dari  tahun  1988  hingga  saat ini  bekerja  sebagai tenaga pengajar  di  jurusan  Teknik  Mesin  Politeknik Negeri Pontianak.