Jurnal Pendidikan dan Aplikasi Industri (UNISTEK) Vol. 8 No.2 Agustus 2021, PP. 95-101 p- ISSN : 0126 – 4036     e- ISSN : 2716 - 0416 http://ejournal.unis.ac.id/index.php/UNISTEK

## Investigasi Energi Termal pada Mesin Diesel Tipe SULZER ZAV 40S dengan Bahan Bakar Marine Fuel Oil (MFO)
Marcelina 1 , Syahrul Khairi 2 , Eddy Kurniawan 3 , dan Kristina Desideria P Yolanda 4
1, 2, 4 Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura, Jl. Prof. Dr. H. Hadari Nawawi Pontianak 78124, Indonesia
3 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura, Jl. Prof. Dr. H. Hadari Nawawi Pontianak 78124, Indonesia
1 marcelina@teknik.untan.ac.id
2 syahrul.khairi@untan.ac.id
3 eddy_kurniawan@teknik.untan.ac.id
4 kristina.desideria2@gmail.com
Abstrak. Studi kinerja pembangkit listrik pada mesin diesel tipe Sulzer ZAV 40S  menggunakan bahan bakar  Marine  Fuel  Oil  (MFO)  dapat  mempengaruhi  proses  pembakaran  mesin  karena  adanya perubahan energi kimia dari bahan bakar menjadi kerja internal. Energi panas yang dihasilkan di dalam mesin  diesel  dimana  proses  penyalaannya  saat  piston  mendekati  titik  mati  kemudian  dilanjutkan  ke bahan bakar yaitu MFO. Bahan bakar tersebut akan disemprotkan melalui nozel ke dalam ruang bakar. Hal ini akan terjadi proses pembakaran sempurna dimana komposisi massa udara dan bahan bakar di dalam silinder akan menimbulkan panas karena suhu yang tinggi. Karakteristik dari variabel kinerja mesin pembakaran internal pada mesin diesel dievaluasi. Hasil penelitian perhitungan dari variabel data kinerja mesin beroperasi  selama 24 jam. Dari hasil tersebut, berdasarkan perbandingan jumlah konsumsi  secara  teoritis  menunjukkan  bahwa  dalam  satu  hari  produksi  listrik  diperoleh  sebanyak 7.265,28 L/hari dengan menghasilkan daya (Ni) sekitar 78.930,9 kWh sedangkan data hasil lapangannya sebanyak 22.817 L/Hari massa MFO dan dayanya (Ni) sekitar 87.204 kWH. Selain itu perbandingan nilai panas (Q) yang dihasilkan secara teoritis dan data dilapangan yaitu 808,33 dan 893,059 Kcal. Hal ini menandakan bahwa perfoma mesin Sulzer ZAV 40 S mengalami penurunan dalam kinerja operasinya untuk menghasilkan sumber listrik yang optimum sehingga mengakibatkan pemborosan bahan bakar MFO.
Kata kunci: Marine Fuel Oil (MFO), Nilai energi, energi termal
Abstract . The study of the performance of the power plant on the Sulzer ZAV 40S diesel engine using Marine Fuel Oil (MFO) can affect the engine combustion process because of the change in chemical energy from fuel to internal work. The heat energy generated in the diesel engine where the ignition process when the piston approaches the dead point is then continued to the fuel, namely MFO. The fuel will  be  sprayed  through  the  nozzles  into  the  combustion  chamber.  This  will  result  in  a  complete combustion process where the composition of the mass of air and fuel in the cylinder will generate heat due  to  the  high  temperature.  The  characteristics  and  performance  variables  of  internal  combustion engines in diesel engines were evaluated. The evaluation of this study presents the calculation results of the  variable  engine  performance  data  for  24  hours  of  operation.  From  these  results,  based  on  a comparison of the amount of consumption theoretically, it shows that in one day electricity production is obtained as much as 7,265.28 L/day by producing a power (Ni) of around 78,930.9 kWh while the data from the field results are 22,817 L/day of MFO mass and power ( Ni) about 87,204 kWH. In addition, the  comparison  of  the  heat  value  (Q)  produced  theoretically  and  the  data  in  the  field  is  808.33  and 893.059 Kcal. This indicates that the performance of the Sulzer ZAV 40 S engine has decreased in its operating performance to produce an optimum power source, resulting in a waste of MFO fuel.
Keywords: Marine Fuel Oil (MFO),Energy value, Thermal energy
Jurnal Pendidikan dan Aplikasi Industri (UNISTEK) Vol. 8 No.2 Agustus 2021, PP. 95-101 p- ISSN : 0126 – 4036     e- ISSN : 2716 - 0416 http://ejournal.unis.ac.id/index.php/UNISTEK

## I. Pendahuluan
PLTD merupakan instalasi pembangkit listrik dimana instalasi ini terdiri dari sarana dan unit-unit pembangkit  yang  berfungsi  untuk  sumber  energi listrik.  Biasanya  mesin  diesel  digunakan    dalam pembangkit  listrik  untuk  pengerak  utama  ( prime mover ) (Syahrir  Habiba et  al .,  2017).  Pembangkit listrik  ini  juga  memiliki  beberapa  komponen  untuk menciptakan sumber energi panas, yaitu mesin diesel, sistem  mesin  pendingin,  generator,  sistem  kontrol. Selain  itu  peralatan  bantu  seperti:  sistem  air pendingin, sistem bahan bakar, sistem proses, sistem pelumasan  dan  sistem  gas  buang.  Adapun  dari komponen  utama  dalam  proses  ini  adalah  mesin diesel  yang  berfungsi  penggerak  generator  untuk menghasilkan energi termal kemudian keluar sebagai sumber listrik (Padilla et al ., 2019). Mesin  diesel  jenis  Sulzer  ZAV  40S merupakan motor bakar empat langkah yang terdiri dari intake (langkah  hisap), compression (langkah kompresi), expansion (langkah  kerja)  dan Exhaust (langkah  buang)  dimana  mesin  diesel  ini memerlukan  dua  putaran rankshaft (poros  engkol) per  sirklus.  Mesin  ini  juga  dilengkapi  dengan turbocharger sehingga alat ini memperoleh tenaga tinggi  dan  memiliki  rendah  emisi  (Alfalah et  al ., 2017).  Adapun  Mekanisme  kerja turbocharger dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1 . Mekanisme Kerja Turbocharger Di Dalam Mesin Diesel (Alfalah et al ., 2017)
Mesin  ini  juga  disebut  motor  pembakaran atau Compressed  Ignition  Engine ,  dimana  cara penyalaannya  terjadi  secara  spontan  (Li et  al ., 2018).  Hal  ini  karena  adanya  injeksi  di  dalam silinder  oleh  udara  bertekanan  tinggi  sehingga mengalami  perubahan  bentuk  dari  energi  kimia menghasilkan energi mekanis. Dimana energi kimia akan  mengalami  reaksi  kimia  yaitu  bahan  bakar (solar,  MFO  dll.)  akan  terjadi  proses  pembakaran dan  di  dalam  ruang  bakar  silinder  terjadi  oksider (udara).  Adanya  kenaikan  suhu  campuran  antara bahan  bakar  dan  udara  pada  proses  pembakaran mengakibatkan  tercapainya  suhu  nyala  pada kompresi terhadap torak (Isermann, 2017).
Proses  pembakaran  dari  bahan  bakar  yang terkonversi menjadi energi sehingga menghasilkan kerja untuk digunakan di dalam mesin pembakaran internal. Namun proses ini menyebabkan beberapa faktor  kerugian.  Salah  satunya  adalah  kehilangan
energi  kimia  dalam  emisi,  kehilangan  panas  dari mesin  dan  melalui  gas  buang,  dan  kerugian  saat pemompaan gas dan gesekan di mesin (Vipavanich et al ., 2018 dan Indarto & Fajarsari, 2020). Efisiensi energi ini memberikan pengaruh dalam menghasilkan  listrik.  Salah  satunya  adalah  proses konversi  bahan  bakar  menjadi  energi  kimia  untuk kerja  internal  (Yao et  al .,  2019  dan  Ding et  al .,
2018).  Dengan  demikian,  efisiensi  termal brake keseluruhan  pada  mesin  merupakan  produk  dari pembakaran,  termodinamika,  pertukaran  gas,  dan efisiensi  mekanis.  Gambaran  proses  kerugian konversi  energi  ini  dapat  dilihat  pada  Gambar.2 (Jääskeläinen, 2020).
Gambar 2 . Konsep Kehilangan Energi di Dalam Mesin Diesel (Jääskeläinen, 2020)
Marine  Fuel  Oil (MFO) merupakan  bahan bakar  untuk  mesin  diesel  jenis  Sulzer  ZAV  40S dimana  bahan  bakar  ini  merupakan  jenis  residu  dari produk  destilasi  yang  memiliki  tekstur  warna  hitam dan  viskositas  yang  tinggi  daripada  minyak  diesel. Bahan  bakar  jenis  ini  juga  banyak  digunakan  pada industri-industri  besar  sebagai stem  power  station . Namun dalam penggunaannya perlu proses treatment untuk  menurunkan  viskositas  dan  keseragaman ukuran  partikelnya  sehingga  mesin  diesel  bekerja secara optimal (Salsabila, 2019).
Dalam  studi  ini,  peneliti  akan  mempelajari perfoma mesin diesel dalam memproduksi listrik  PT PLN  (PERSERO)  sektor  Kapuas  ULPLTU/D  Sei Raya, Kalimantan Barat. Jenis mesin Sulzer ZAV 40S dan  MFO  sebagai  bahan  bakarnya.  Hal  ini  menarik dilakukan  untuk  mengetahui  kinerjnya.  Adapun variabel seperti jumlah massa konsumsi bahan bakar mesin  Sulzer  ZAV  40S,  daya  yang  dihasikan  serta nilai energi panas/termal (Q). Dari hasil perhitungan ini akan dibandingan dengan unjuk kerja dari mesin diesel tersebut terhadap konsumsi massa MFO, daya dan nilai energi panas sebenarnya dilapangan.

## II. Metode
Pelaksanaan  penelitian  ini  di  ULPPLTU/D Sungai  Raya  PT  PLN  Kabupaten  Kuburaya, Kalimantan  Barat.  Adapaun  prosedur  pengambilan data penelitian yaitu studi literatur dan memperolehan data saat mesin diesel beroperasi. Kemudian data yang diperoleh  dianalisis  untuk  mengetahui  hubungan
Jurnal Pendidikan dan Aplikasi Industri (UNISTEK) Vol. 8 No.2 Agustus 2021, PP. 95-101 p- ISSN : 0126 – 4036     e- ISSN : 2716 - 0416 http://ejournal.unis.ac.id/index.php/UNISTEK
bahan  bakar  mesin  menurut  (Uloli et  al .,  2018  dan Ramadhani,  2019)  dapat  mengetahui  berapa  banyak nilai kalor yang dihasilkan oleh mesin diesel dengan banyaknya jumlah massa bahan bakar solar dan udara di dalam silender motor.

## Alat dan Bahan
Alat  dalam  penelitian  ini  menggunakan  mesin jenis  SULZER  ZAV  40  S  dengan  spesifikasi  mesin sebagai berikut:
Tabel 1 . Spesifikasi Mesin SULZER ZAV 40 S
No.  Spesifikasi Nilai 1 Diameter Silinder 400 mm 2 Panjang Langkah Piston 560 mm 3 Jumlah Silinder 12 silinder 4 Putaran mesin permenit 500 rpm 5 Nilai kalor MFO 9700 kkal/kg 6 Output Generator 7600 MW 7 Bahan Bakar MFO
Sumber: cheapower.com
Penelitian  ini  menggunakan  bahan  bakar  jenis MFO.  Adapun  data  spesifikasi  MFO  dapat  dilihat pada Tabel 2  sebagai berikut:
Tabel 2. Data Spesifikasi Bahan Bakar MFO No. Jenis Analisis Satuan Batasan IFO 1 Uji ASTM Min. Max. 1 Nilai kalor MJ/Kg 41,87 - D240 2 Densitas Kg/m 3 - 991 D1298 3 Viskositas kinematic (50 ᵒC) mm 3 /dt - 180 D445 4 Kandungan Sulfur wt% - 3,5 D1552/ D2622 5 Titik Tuang ᵒC - 50 D97 6 Titik Nyala ᵒC 60 - D93 7 Residu karbon wt% - 16 D189 8 Kandungan abu wt% - 0,10 D482 9 Sedimen Total wt/vol % - 0,10 D473 10 Kandungan Air vol% - 0,75 D95
Sumber: Pratamei.com

## Prosedur Percobaan Cara Kerja
Metode pengambilan data dalam penelitian ini yaitu mengkaji  unjuk  kerja  dari  mesin  diesel  tersebut terhadap konsumsi massa MFO, daya dan nilai energi panas  secara  aktual  dilapangan  dengan  perhitungan matematis  secara  teoritis.  Adapun  parameternya
adalah  konsumsi  bahan  bakar,  daya  dan  jumlah panas/termal yang dihasilkan. Setelah itu melakukan pengumpulan  dan  analisis  data  untuk  mencari kesimpulan  tentang  konsumsi  bahan  bakar  yang diperlukan  untuk  menentukan  nilai  energi  termal selama  mesin  beroperasi.  Dari  hasil  observasi lapangan  diperoleh  data  primer  yaitu  jumlah  massa bahan  bakar  MFO,daya  yang  dihasikan  oleh generator, nilai kalor yang dihasilkan oleh MFO pada mesin  diesel  dan  spesifikasi  bahan  bakar  MFO  dan mesin  Sulzer  ZAV  40  S.  Mesin  diesel  pembagkit listrik  tersebut  digunakan  untuk  melaksanakan penelitian ini. Sumber-sumber data teoritis diperoleh dari  berbagai  macam  referensi  pustaka  yaitu artikel/jurnal,  buku  dan  data-data  hasil  tahunan laporan  instansi  yang  sesuai  dengan  kajian  dalam penelitian ini. Adapun data yang diambil dan diolah secara perhitungan matematis. Hasil analisis ini akan dibandingkan  dengan  data  yang  diambil  dilapangan tanggal 01 Febuari 2021 di ULPLTU/D Sungai Raya PT PLN (PERSERO), Kalimantan Barat.

## Cara Analisis Data
Data konsumsi MFO pada mesin SULZER ZAV 40 S untuk  mengetahui  jumlah  nilai  energi  dalam  1  jam produksi.  Metode  perhitungan  ini  mengacu  pada (Uloli et  al .,  2018)  dengan  menggunakan  persaman sebagai berikut :
1. Perhitungan analisis bahan bakar
a. Kebutuhan udara praktis (nyata):
Lp = λ . Lo (1)
Dimana: λ = 1,4 – 1,8 (faktor kelebihan udara) L p = Kebutuhan udara praktis (nyata) Lo =Kebutuhan udara teoritis
b. Efisiensi Volumetrik Mesin Sulzer ZAV 40S
(2)
Dimana:
Ƞ ch =  efisiensi volumetrik
ɛ =  Perbandingan kompresi P a =  Tekanan  udara  pada  awal  langkah kompresi
Ts up =  Suhu  udara  sebelum  masuk  ke supercharger
P sup =  Tekanan sesudah supercharger
1,20 – 1,35 atm abs
T a =  Suhu awal pada langkah kompresi
γ r =  Koefisien gas residu 0,03 – 0,04
2. Kebutuhan massa udara di dalam silinder Jumlah udara segar (V u.c ) di dalam silinder motor saat  awal  langkah  kompresi  dapat  diperoleh persamaan di bawah ini:
V u.c = V s + V c – V sc , m 3 (3)
Dimana:
V u.c =  Volume  udara  pada  awal  langkah
( ) r ch T T P g e e h + + = 1 P 1 a sup sup a
Jurnal Pendidikan dan Aplikasi Industri (UNISTEK) Vol. 8 No.2 Agustus 2021, PP. 95-101 p- ISSN : 0126 – 4036     e- ISSN : 2716 - 0416 http://ejournal.unis.ac.id/index.php/UNISTEK
kompresi, m 3
V s =  Volume langkah torak, Cm 3 V c =  Volume akhir langkah kompresi, m 3 V sc =  Volume silinder sebelum terjadi kompresi, m 3
Jumlah  berat  udara  (G)  awal  langkah  kompresi dalam 1 silinder:
(4)
Dimana:
G = Jumlah Massa udara, Kg V u.c = Volume  udara  pada  awal  langkah kompresi, m 3 P a = Tekanan  udara  pada  awal  langkah kompresi, Kg/Cm 2 T a = Suhu awal pada langkah kompresi, K
3. Perhitungan  kebutuhan  MFO  sesuai  udara  di dalam mesin diesel Persamaan bahan bakar
(5)
Persamaan  jumlah  panas  proses  (Q)  hasil pembakaran  antara  MFO  dengan  O 2 di  dalam silinder dapat dilihat di bawah ini:
(6)
Sehingga  daya  (N i )  dapat  dihitung  dengan persamaan sebagai berikut:
N i = Q motor perdetik x 427 Kg x 75 Kg.m/detik (7)

## III. Hasil dan Pembahasan
1. Perhitungan Analisis Bahan Bakar
a.Kebutuhan udara praktis Proses  pembakaran  jika  material  yang terkandung  teroksidasi  sempurna,  dimana  seluruh karbon  teroksidasi  menjadi  gas  karbon  (CO 2 )  dan unsur  hidrogen  menjadi  uap  (H 2 O).  Persamaan stokiometri  proses  pembakaran  sempurna  menurut Speight, (2019) ditunjukkan sebagi berikut :
CxHy + a O 2 →  b CO 2 + c H 2 O + Q cal    (8) C + O 2 →   CO 2 (9) 2H 2 + O 2 →  2 H 2 O                             (10)
Dimana  Persamaan  8  untuk  motor  diesel memiliki bahan bakar dengan unsur perbandingan senyawa  hidrokarbon  terdiri  dari  berat  unsur karbon (C) sekitar 86 %  dan hidrogen (H)  sekitar 14 %. Jika pembakaran sebanyak 12 Kg C maka O 2 diperlukan  sebanyak  1  Kmol.  Untuk  suhu  0  ºC (kondisi standar) maka Volume gas adalah 1 Kmol = 760 mm Hg = 22,41 Nm 3 Jika motor diesel memiliki 1 Kg bahan bakar maka  diasumsikan  masing-masing  massanya
komponen  adalah  unsur  atom  C  =  0,85  Kg,  H  = 0,12 Kg dan sisa-sisa unsur S, O, N 2 totalnya 0,03 Kg.
Sehingga banyaknya udara diperlukan untuk 1 Kg bahan bakar secara teoritis adalah:
Lo = ℓ (α C + β H)
Udara terdiri dari 79% gas Nitrogen (N 2 ) dan 21% gas Oksigen (O 2 ). Maka udara sebanyak : 1 m 3 terdiri dari N 2 = 0,79 m 3 dan  O 2 = 0,21 m 3 1 Kg terdiri dari N 2 = 0,77 Kg dan O 2 = 0,23 Kg Jadi,  nilai ℓ diperoleh  dengan  asumsi  1  Kg  O 2 mengandung  1/023  =  4,31  udara  pembakaran sempurna.
Nilai β diperoleh  dengan  asumsi  pembakaran terjadi sempurna sehingga reaksi yang terjadi dapat dilihat pada Persamaan 10 sehingga diperoleh 1 Kg H mengandung 32/4= 8 Kg Nilai α diperoleh  dengan  asumsi  pembakaran terjadi sempurna sehingga reaksi yang terjadi dapat dilihat pada Persamaan 9 sehingga diperoleh 1 Kg C mengandung 32/12 = 2,67 Kg
Dari proses pembakaran sempurna antara MFO dengan O 2 diperoleh komposis sebagai  berikut:
ℓ =  4,31 Kg α =  2,67 Kg
β =  8 Kg
C  =  0,844 Kg H  =  0,115 Kg
Sehingga: Lo = 4,31 ((2,67 x 0,84) + (8,0 x 0,12)) = 13,8 Kg udara/Kg (wt) = ⁓14 Kg udara/Kg (wt) Kebutuhan udara praktis (nyata): L p = λ . Lo Dimana: λ = 1,4 – 1,8 (faktor kelebihan udara)
Menurut Ramadhani, (2019) bila nilai λ kurang dari  1,1 maka terjadi peningkatan kadar asap dalan gas buang karena udara berkurang atau penggunaan bahan  bakar  berlebih.    Faktor  kelebihan  udaranya dipilih λ = 1,8 dengan asumsi supaya motor diesel menghasilkan daya optimum.
Jadi, kebutuhan udara praktis (nyata) adalah: L p = 1,8 x 14 = ⁓ 25 Kg udara/Kg (wt)

## b.Perhitungan Udara pada Mesin Sulzer ZAV
40S
Kebutuhan udara di dalam mesin diesel dapat dihitung seperti:
Tekan Udara pada Awal Pengisian
• Tekanan udara sebelum masuk ke supercharger (P o ’)
Persamaan  tekanan  udara  sebelum  masuk  ke supercharger (Po’) dapat dilihat dibawah ini:
Po’ = P o – P o1 , Kg/Cm 2
Kg 1,3 . T 273,15 0 273,15 . P . V a a u.c + + = G segar udara udara persiklus MFO Kg G G 25 = MFO kalor Nilai x G Q perjam MFO ik per motor 3600 det =
Jurnal Pendidikan dan Aplikasi Industri (UNISTEK) Vol. 8 No.2 Agustus 2021, PP. 95-101 p- ISSN : 0126 – 4036     e- ISSN : 2716 - 0416 http://ejournal.unis.ac.id/index.php/UNISTEK
dimana:
P o1 = Kerugian tekanan pada pipa pemasukan sebelum supercharger (0,03 – 0,05)
P o = Tekanan  udara  luar  1  atm abs Jadi, Po’ = 1 – (0,04. 1) = 0,96 Kg/Cm 2
• Suhu udara sesudah supercharger (T sup )
Persamaan  suhu  udara  sebelum  masuk  ke supercharger (Ts up ) dapat dilihat dibawah ini:
dimana: = = = Suhu udara luar (30 ᵒC) 273,15 + 30 303,15 K = = = = Tekanan sesudah supercharger 1,20 – 1,35 atm abs
(putaran rendah)
1,25 x 1 1,25 Kg/cm 2 n = = = Eksponen polytorik udara atmosfir
1,7 – 2,0 ( centrifugal supercharger )
1,75 (diambil) Dari persamaan diatas maka suhu udara sesudah supercharger adalah:
• Tekanan Udara pada awal langkah kompresi (Pa)
Perhitungan Pa dapat dilihat dari persaman berikut ini:
P a = = = = 0,9 – 0,95 P sup , Kg/Cm 2
dipilih 0,95
0,95 x P sup 0,95 x 1,25
1,19 Kg/Cm 2
• Suhu awal pada langkah kompresi (Ta)
Dimana:
T r = Suhu residu gas 640,17 K = Kenaikan suhu udara di dalam silinder karena bersentuhan dengan saluran pengisian, katub, kepala siilinder, kepala torak dan silinder yang panas
=
= 10  –  15  ᵒC  untuk  motor  4  langkah  dengan supercaharger
15 ᵒC (diambil)
= Koefisien gas residu 0,03 – 0,04 (motor empat tak)
0,04 (diambil)
Dari persamaan maka T a adalah:
Efisiensi Volumetrik (Ƞ ch ) Persamaan  efisiensi  volumetrik  (Ƞ ch )  dengan menggunakan  perbandingan  kompresi  (ɛ)  =  13,9 dapat dilihat dibawah ini:

## 2. Massa Udara di Dalam Silinder
Metode  perhitungan  mengacu  pada  Uloli et al ., (2018) menggunakan perbandingan kompresi ɛ = 19 , dengan data primer di lapangan seperti Diameter silinder motor (D) = 0,4 m dan panjang langkah torak (S) = 0,56 m, sehingga jumlah udara segar (Vu.c) di dalam  silinder  motor  saat  awal  langkah  kompresi dapat diperoleh persamaan di bawah ini:
V u .c = V s + V c – V sc , m 3
dimana: V s = Volume langkah torak, Cm 3
V s = = = π/4 . D 2 . S 3,14/4 . 0,4 2 . 0,56 0.07 m 3 V c V c = = = = Volume akhir langkah kompresi, m 3
V s /(ɛ-1) 0,07/(13,9 – 1)
0,0055 m 3
V s.c merupakan volume silinder sebelum terjadinya kompresi  dimana  volume  saat  torak  bergerak  dari TMB sampai terjadinya kompresi, katub isap mulai tertutup  sekitar  45  derajat  putaran  engkol  setelah TMB. Adapun persamaannya dapat dilihat dibawah ini:
Vs.c = π/4 . D 2 . (r – r. cos θ), m 3
TMA = (π/4) x 0,4 2 x (0,28 – 0,28.cos 45ᵒ TMB = 0,01 m 3 dimana:
R  = = radius engkol S/2 = 0,56/2 = 0,28 Θ  = Sudut antara pipi engkol dengan
TMB yaitu 45ᵒ
Jadi, Jumlah udara tertampung di dalam motor satu silender saat awal langkah kompresi, yaitu:
n n P 1 o sup o sup P T T - ú û ù ê ë é = o T sup P 2 1 2 sup 0,95 35 , 1 303,15 T - ú û ù ê ë é = K 61,38 3 T sup =
r r r w T t T g g + + + = 1 T sup a w t r g 04 , 0 1 ) 17 , 640 04 , 0 ( 15 38 , 361 T a + + + = x K 92,08 3 T a = ( ) r ch T T P g e e h + + = 1 P 1 a sup sup a ( ) 04 , 0 1 08 , 392 38 , 361 1,25 28 , 1 1 9 , 13 9 , 13 + + = ch h 0,94 = ch h
Jurnal Pendidikan dan Aplikasi Industri (UNISTEK) Vol. 8 No.2 Agustus 2021, PP. 95-101 p- ISSN : 0126 – 4036     e- ISSN : 2716 - 0416 http://ejournal.unis.ac.id/index.php/UNISTEK
V u.c = = 0,07 + 0,01 – 0,0055 0,066 m 3
Perhitungan berat awal langkah kompresi dalam motor satu silinder adalah:
Jumlah massa udara (G) awal langkah kompresi dalam 1 silinder:
Sehingga, jumlah massa udara satu siklus kerja motor untuk 12 buah silinder adalah: G udara = 12 x 0,043 Kg
= 0,52 Kg Jadi, motor memerlukan udara untuk 1 menit (500 putaran) sebanyak:
G udara per menit = 0,5 .500 . 0,52
= 130 Kg

## 3. Perhitungan Kebutuhan MFO sesuai Udara di Dalam Mesin Diesel
Diketahui  perhitungan  sebelumnya,  1  Kg MFO  dalam  proses  pembakaran  sempurna diperlukan udara segar sebanyak 25 Kg.
Sehingga, banyaknya MFO yang dibutuhkan untuk  massa  udara  saat  awal  langkah  kompresor satu siklus kerja motor sebesar 0,516 Kg adalah:
G MFOper siklus = 0,516 : 25
= 0,02 Kg
Jika  MFO  digunakan  selama  1  menit  dan dioperasikan  500  rpm  secara  kontinu  maka  jumlah bahan bakar yang gunakan adalah:
G MFOper menit = 0,5. 500 . 0,02
= 5 Kg
Jadi,  jumlah  MFO  yang  dibutuhkan  selama  1  jam beroperasi dengan 500 rpm sebanyak:
G MFOper jam = 5. 60 = 300 Kg (302,72 L)
Jika  1  Kg  MFO  mengandung  nilai  kalori    sebesar 9.700 Kcal. Maka banyaknya panas yang dihasilkan pada  proses  pembakaran  antara  MFO  dan  udara  di dalam silinder motor selama 1 jam adalah:
Q motor per detik = = = (G MFO per detik . H 1 )/3600 (300 . 9700)/3600
808,33 Kcal
Daya motor (N i ) yang dihasilkan sebesar:
= 4.602,09 PK (78.930,9 kWh)
Dari hasil perhitungan massa konsumsi MFO pada  mesin  mesin  Sulzer  ZAV  40  S  di  PT  PLN (PERSERO)  sektor  Kapuas  ULPLTU/D  Sei  Raya, Kalimantan Barat berdasarkan teoritis adalah sekitar 7.265,28  L/hari  dan  daya  yang  dihasilkan  sekitar
78.930,9 kWh sedangkan data dilapangan MFO yang digunakan  sebanyak  22.871  L/hari  dan  daya  yang dihasilkan  sekitar  87.204,5  kWh.  Selain  itu, perbandingan  energi  panas  yang  dihasilkan berdasarkan teoritis dengan data di lapangan adalah 808,33  dan  893,059  Kcal.  Perbandingan  massa konsumsi (G), daya (Ni) dan energi panas (Q) yang dihasilkan antara perhitungan teoritis dan hasil data dilapangan  terdapat  perbedaan  yang  sangat  jauh. Adapun  perbedaan  hasil  analisis  paremeter  ini menyebabkan  penggunaan  bahan  bakar  MFO berlebihan dan sistem proses produksi sumber energi panas  yang  dihasilkan  tidak  optimal  karena  kinerja pada  komponen-komponen  pembangkit  listrik  ini yang kurang optimal dan efisien.
Adapun  penyebab  penggunaan  bahan  bakar yang  berlebihan,  daya  yang  dihasilkan  kecil  dan energi panas kecil dibandingkan dengan perhitungan teoritis  yaitu  karena  memiliki  suhu  udara  luar  yang tinggi  disekitar  motor  diesel  penggerak  generator sehingga diasumsikan nilai λ (faktor kelebihan udara) kurang dari 1,1 yang terdampak pada konsumsi bahan bakar  berlebih  dan  udara  berkurang  sehingga menimbulkan  asap  pada  gas  buang,  suhu  keluaran pendingin  udara  dari turbo  charging ( air  cooler ) terlalu  tinggi  sehingga  terdampak  pada  penurunan kinerja  mesin  karena    tekanan  udara  berkurang  dan kebocoran  pada  pipa  bahan  bakar  sehingga menyebabkan  pemborosan  pada  putaran  mesin. Selain  itu  umur  pembangkit  listrik  yang  sudah  tua yaitu  sekitar  28  tahun  sejak  berdirinya  ULPLTU/D ini.

## IV. Kesimpulan
Kesimpulan  dari  hasil  analisis  ini  berdasarkan perbandingan data dilapangan dan perhitungan teoritis menunjukkan  bahwa  pembangkit  listrik  dengan menggunakan  mesin  Sulzer  ZAV  40  S  di  PT  PLN (PERSERO)  sektor  Kapuas  ULPLTU/D  Sei  Raya mengalami  penurunan  kinerja  dalam  menghasilkan enegi  panas/termal  untuk  memproduksi  sumber listrik.  Hal  ini  dapat  dilihat  dari  analisis  observasi dilapangan  yang  menunjukkan  daya  (Ni)  yang dihasilkan sekitar 87.204,5 kWh dengan menggunakan  bahan  bakar  MFO  sebanyak  22.871 L/hari.  Sedangan  hasil  perhitungan  teoritis menghasilkan  daya  sekitar  78.930,9  kWh  dengan penggunaan bahan bakarnya sekitar 7.265,28 L/hari. Selisih  nilai  hasil  perbandingan  massa  MFO  secara teoritis  dengan  data  di  lapangan  yaitu    3:1,  hal  ini menunjukkan  bahwa  daya  sangat    pengaruh  pada output mesin diesel yang dihasilkan untuk pembangkit listrik. Selain itu nilai efisiensi termal tergantung pada besarnya  daya  yang  dihasikan  oleh  mesin  diesel, jumlah konsumsi MFO dan nilai kalor. Semakin besar nilai  kalor  yang  dihasilkan  maka  efisiensi  termal pembangkit  yang  dihasikan  akan  semakin  besar. Namun  pada  penelitian  ini  diperoleh  data perbandingan  lapangan  diperoleh  nilai  kalornya sekitar 893,059 Kcal sedangkan menurut hasil analisis perhitungan  secara  teori  diperoleh  nilai  kalornya sekitar  808,33  Kcal.  Hal  ini  menunjukkan  pengaruh
Kg T 3 , 1 . 15 , 273 0 15 , 273 . P . V a a u.c + + = Kg 3 , 1 . 08 , 392 15 , 273 0 15 , 273 . 1,28 . 066 , 0 + + = Kg 043 , 0 = . det . 5 7 . 427 . det m Kg m Kg Q N per motor i = . det . 5 7 . 427 . 33 , 808 m Kg m Kg Kcal =
Jurnal Pendidikan dan Aplikasi Industri (UNISTEK) Vol. 8 No.2 Agustus 2021, PP. 95-101 p- ISSN : 0126 – 4036     e- ISSN : 2716 - 0416 http://ejournal.unis.ac.id/index.php/UNISTEK
tinggi/rendahnya  nilai  efisiensi  termal  dipengaruhi oleh  nilai  kalor  suatu  bahan  bakar  dan  jumlah konsumsi massa MFO terhadap kinerja mesin diesel tersebut.

## Daftar Pustaka
Alfalah, W., Sulistyo, E., & Ikhsan, R. (2017). Pengaruh Pemeliharaan Overhaul  Turbocharger Terhadap Kinerja Mesin Unit VII PLTD Ampenan. Sekolah Tinggi Teknik - PLN , 5 (Power plant).
Cheapower.com.(2021). Layanan. Diakses pada tanggal 20 Juni 2021, dari http://www.cheapower.com/photos/000270f.pdf. Ding, Y., Xiang, L., Li, J., Cui, H., & Zhang, Y. (2018). Modeling of Thermodynamic Properties of Diesel Fuel  and  In-Cylinder  Gas  for  Diesel  Engine Combustion  Investigation. Energy  and  Fuels , 32 (12), 12871–12883. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.8b02570 Indarto,  A.  &  Fajarsari,  A.  D.  (2020).  Study  on  the Effect  of  Energy  Losses  on  Diesel  Power  Plant Efficiency (Case Study at Diesel Power Plant at Human  Resources  Development  Center  for Electricity , New Renewable Energy and Energy Conservation ). American Journal of Engineering Research (AJER) , 9 (1), 124–137.
Isermann, R. (2017). Combustion Engine Diagnosis. In Combustion Engine Diagnosis . https://doi.org/10.1007/978-3-662-49467-7
Jääskeläinen, H., (2020). Engine Efficiency, (dieselnet.com) diakses tanggal 14 Juni 2021, dari URL website: https://dieselnet.com/tech/engine_efficiency.php Li, J., Jacobs, T. J., Bera, T., & Parkes, M. A. (2018). Comparison  of  diesel  engine  efficiency  and combustion characteristics between different bore engines. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power , 140 (10), 1–13. https://doi.org/10.1115/1.4040092
Padilla,  N.,  Subaer,  S.,  &  Muris,  M.  (2019).  Analisis Penggunaan  Bahan  Bakar  High  Speed  Diesel (Hsd)  Dan  Marine  Fuel  Oil  (Mfo)  Terhadap Parameter  Titik  Utama  Siklus  Kerja  Dan
Performa  Mesin  Diesel  Mitsubishi  Man  Type 18V52/55a. Jurnal Sains Dan Pendidikan Fisika , 15 (1), 8–15. https://doi.org/10.35580/jspf.v15i1.9402 Pratamei.com.(2021) Layanan. Diakses pada tanggal 20 Juni 2021, dari https://pratamaei.com/layanan/ Ramadhani, S. (2019). Analisa perhitungan pembakaran pada motor diesel. Jurnal Laminar ,
1 (1), 1–7.
Salsabila,  G.  H.  H.  (2019).  Proses  Treatment  Marine Fuel Oil (Mfo) Sebagai Bahan Bakar Pada Mesin Diesel. Jurnal Kompetensi Teknik , 11 (1), 30–35. https://doi.org/10.15294/jkomtek.v11i1.19749 Speight, J. G. (2019). Chapter 3 - Hydrocarbons from crude oil. In Handbook of Industrial Hydrocarbon Processes . https://www.sciencedirect.com/book/978012809 9230/handbook-of-industrial-hydrocarbon- processes Syahrir Habiba, M., Darmulia, D., Efendi, R., & Irsal, I. (2017). Analisis Kinerja Mesin Diesel Terhadap Pemakaian  Bahan  Bakar  Heavy  Fuel  Oil  (Hfo) Pada  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Diesel  (Pltd) Tallasa  Kabupaten  Takalar. ILTEK :  Jurnal Teknologi , 12 (02), 1790–1795. https://doi.org/10.47398/iltek.v12i02.383 Uloli, H., Giu, J. D., & Sulaeman, A. (2018). Analisis Pemakaian  Bahan  Bakar  pada  Mesin  MAK 8M453 Unit 5 PLTD Telaga . 16 (1), 1–11. Vipavanich, C., Chuepeng, S., & Skullong, S. (2018). Heat release analysis and thermal efficiency of a single  cylinder  diesel  dual  fuel  engine  with gasoline port injection. Case Studies in Thermal Engineering , 12 (April), 143–148. https://doi.org/10.1016/j.csite.2018.04.011 Yao, Z. M., Qian, Z. Q., Li, R., & Hu, E. (2019). Energy efficiency  analysis  of  marine  high-powered medium-speed  diesel  engine  base  on  energy balance and exergy. Energy , 176 , 991–1006. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.04.027