MAKALAH SISTEM PENDINGIN PADA SUATU ENGINE Disusun Oleh : 1. ADITYA YUSTI P. 2.AGUG SETYAWAN 3.AHMAD FAKHRUDDIN N. Kelas : XI. OTOMOTIF Tahun Ajaran : 2013/2014 SMK Negeri 5 Balikpapan
Pendahuluan Kerja sebuah engine diesel sangat dipengaruhi oleh sistem pendingin, khususnya di dalam dunia pertambangan di mana jam kerja engine digunakan secara maksimum oleh operator untuk melakukan aktifitas kerjanya, disamping itu juga dipengaruhi oleh cuaca dan kondisi area yang tidak menutup kemungkinan terjadi suatu masalah pada alat-alat yang digunakan seperti engine diesel yang sering kali mengalami masalah overheating. Pembakaran yang terjadi di dalam engine akan menghasilkan panas. Panas dari hasil pembakaran ini di dalam ruang bakar dapat mencapai 3500 o F atau 1927 o C. dan kurang lebih 1/3 bagian dari panas ini digunakan untuk menggerakkan engine, 1/3 bagian hilang terbawa oleh gas buang yang keluar dari engine dan 1/3 bagian lagi diserap oleh cooling system. Adapun prinsip kerja dari sistem pendingin engine adalah mensirkulasikan cairan pendingin atau coolant ke seluruh bagian engine untuk menyerap panas yang dihasilkan oleh pembakaran dan gesekan dengan memanfaatkan perpindahan panas, Jika engine mengalami overheating, maka kinerjanya pun akan terganggu dan akibatnya yaitu engine tersebut akan low power, usia engine akan lebih pendek, engine akan mudah rusak dan konsumsi bahan bakar akan lebih banyak atau boros. Hasilnya akan membuat kerugian pada pihak pemilik kendaraan atau unit itu sendiri.
1. Pengertian Sistem pendinginan dalam mesin kendaraan adalah suatu sistem yang berfungsi untuk menjaga supaya temperatur mesin dalam kondisi yang ideal. Mesin pembakaran dalam (maupun luar) melakukan proses pembakaran untuk menghasilkan energi dan dengan mekanisme mesin diubah menjadi tenaga gerak. Mesin bukan instrumen dengan efisiensi sempurna, panas hasil pembakaran tidak semuanya terkonversi menjadi energi, sebagian terbuang melalui saluran pembuangan dan sebagian terserap oleh material disekitar ruang bakar. Mesin dengan efisiensi tinggi memiliki kemampuan untuk konversi panas hasil pembakaran menjadi energi yang diubah menjadi gerakan mekanis, dengan hanya sebagian Proses pembakaran yang berlangsung terus menerus dalam mesin mengakibatkan mesin dalam kondisi temperatur yang sangat tinggi. Temperatur sangat tinggi akan mengakibatkan desain mesin menjadi tidak ekonomis, sebagian besar mesin juga berada di lingkungan yang tidak terlalu jauh dengan manusia sehingga menurunkan faktor keamanan. Temperatur yang sangat rendah juga tidak terlalu menguntungkan dalam proses kerja mesin. Sistem pendinginan digunakan agar temperatur mesin terjaga pada batas temperatur kerja yang ideal. Prinsip pendinginan adalah melepaskan panas mesin ke udara, tipe langsung dilepaskan ke udara disebut pendinginan udara (air cooling), tipe menggunakan fluida sebagai perantara disebut pendinginan air. MACAM MACAM SISTEM PENDINGIN Macam-macam Sistem Pendingin yang biasa digunakan pada motor ada dua macam, yaitu sistem pendingin udara dan sistem pendingin air. Panas yang dihasilkan oleh proses pembakaran di dalam mesin dirubah menjadi tenaga gerak. Namun kenyataannya hanya sebagian dari panas tersebut yang dimanfaatkan secara efektif. Panas yang diserap harus dengan segera dibuang ke udara luar, sebab jika tidak maka mesin akan terlalu panas dan komponen motor cepat aus. Untuk itu pada motor dilengkapi beberapa Macam Sistem Pendingin dengan sistem pendingin yang berfungsi untuk mencegah panas yang berlebihan.
A. SISTEM PENDINGIN UDARA Pada sistem ini panas yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar dan udara di dalam silinder sebagian dirambatkan keluar melalui sirip-sirip pendingin yang dipasang di luar silinder dan ruang bakar tersebut. Panas tersebut selanjutnya diserap oleh udara luar yang temperaturnya jauh lebih rendah dibanding temperatur sirip pendingin. Untuk daerah mesin yang temperaturnya tinggi yaitu di sekitar ruang bakar diberi sirip pendingin yang lebih panjang dibanding di daerah sekitar silinder. Udara yang menyerap panas dari sirip-sirip pendingin harus berbentuk aliran atau udaranya harus mengalir agar temperatur di sekitar sirip tetap rendah sehingga penyerapan panas tetap berlangsung secara sempurna. Aliran uadara ini kecepatannya harus sebanding dengan kecepatan putar mesin agar temperatur ideal mesin dapat tercapai sehingga pendinginan dapat berlangsung dengan sempurna. Untuk menciptakan aliran udara, ada dua cara yang dapat ditempuh yaitu menggerakkan udara atau siripnya. Apabila sirip pendinginnya yang digerakkan berarti mesinnya harus bergerak seperti mesin yang dipakai pada sepeda motor. Untuk mesinmesin stasioner dan mesin-mesin yang penempatannya sedemikian rupa sehingga sulit untuk mendapatkan aliran udara, maka diperlukan blower yang fungsinya untuk menghembuskan udara. Penempatan blower yang digerakkan oleh poros engkol memungkinkan aliran udara yang sebanding dengan putaran mesin sehingga proses pendinginan dapat berlangsung sempurna.
Sistem Pendingin Udara B. SISTEM PENDINGIN AIR Pada sistem ini, panas dari hasil proses pembakaran bahan bakar dan udara dalam ruang bakar dan silinder sebagian diserap oleh air pendingin setelah melalui dinding silinder dan ruang bakar. Oleh karena itu di bagian luar dinding silinder dan ruang bakar dibuat mantelmantel air (water jacket). Panas yang diserap oleh air pendingin pada water jacket selanjutnya akan menyebabkan naiknya temperatur air pendingin tersebut. Apabila air pendingin tersebut tetap berada pada mantel air, maka air akan cenderung mendidih dan menguap. Hal tersebut dapat dihindari dengan jalan mengganti air tersebut dengan air yang masih dingin sedangkan air yang telah panas harus dialirkan keluar dari mantelnya dengan kata lain harus bersirkulasi. Sirkulasi air tersebut ada dua macam yaitu sirkulasi alam atau thermo syphon dan sirkulasi dengan tekanan. Kebanyakan mobil menggunakan sistem pendingin air dengan sirkulasi tekanan (forced circulation), sedangkan sepedamotor umumnya menggunakan sistem pendingin udara. Untuk selanjutnya pada modul ini akan dibahas sistem pendingin air dengan sirkulasi tekanan. Sistem Pendingin Air
2. Fungsi Sistem Pendingin Cooling system adalah suatu sistem yang terdapat pada engine yang mempunyai fungsi untuk mereduksi panas yang dihasilkan oleh engine serta menjaga suhu engine agar tetap pada temperatur kerjanya. Tujuan dari cooling system itu sendiri adalah mempertahankan suhu engine agar tetap pada temperatur kerjanya sehingga kinerja engine itu sendiri akan optimal atau efisiensinya akan baik. Jika sistem ini tidak bekerja sesuai dengan tugasnya, maka akan terjadi kerusakan yang berat. Prinsip kerja dari cooling system adalah mensirkulasikan coolant ke seluruh bagian engine untuk menyerap panas yang dihasilkan oleh pembakaran dan gesekan dengan memanfaatkan prinsip perpindahan atau transfer panas. Panas selalu bergerak dari sumber panas ke sasaran yang suhunya lebih rendah. Sumber panas dan sasaran ini dapat berupa besi, cairan, ataupun udara. Intinya terletak pada perbedaan suhu relatif diantara keduanya. Semakin besar perbedaan suhunya maka semakin besar pula panas yang dipindahkan. Setiap komponen cooling system memegang peranan dalam hal ini. Dalam engine terjadi pembakaran, pembakaran ini menhasilkan suhu dalam ruang bakar kurang lebih 3500 o F atau 1927 o C. Tetapi hanya 33% bagian dari total panas dimanfaatkan untuk menjadi tenaga penggerak, 30% bagian dibuang melalui gas buang sisa pembakaran atau exhaust, 7% dipancarkan langsung ke udara di sekitar engine (radiasi dengan udara sekitar), dan sisanya harus mampu diserap oleh cooling system.
3. Bagian Bagian Sistem Pendingin Nama Komponen : 1. Radiator 2. Slang Karet (upper hose) 3. Slang Karet (lower hose) 4. Thermostat 5. Kipas (fan) 6. Pompa Air (water pump) 7. Kantong air (Water Jacket) Fungsi Komponen-komponen Sistem Pendinginan Mesin : Radiator berfungsi mendinginkan cairan pendingin yang telah menjadi panas setelah melalui saluran water jacket. radiator Tutup radiator berfungsi untuk menaikkan dan menstabilkan tekanan air dalam sistem pendinginan (mengatur tekanan air) radiator cap Reservoir berfungsi sebagai persediaan air dan untuk menyeimbangkan perbedaan volume air pendingin akibat panas reservoir Slang Karet (upper hose dan lower hose ) berfungsi memindahkan air pendingin dari/ke water jacket melalui radiator hose
Thermostat berfungsi sebagai katup yang membuka dan menutup secara otomatis sesuai temperatur cairan pendingin. thermostat Kipas Pendingin (fan) berfungsi menambah pendinginan pada radiator untuk membantu mempercepat penyerapan radiasi panas ke udara luar. fan Pompa Air (water pump) berfungsi mengirimkan cairan pendingin melalui sistem pendingin dengan tekanan. water pump Kantong Air (Water Jacket) berfungsi sebagai tempat bersirkulasinya air pendingin di dalam mesin untuk menyerap panas pembakaran secara langsung. water jacket
4. Sirkulasi Air Pendingin Pembakaran yang terjadi di dalam silinder dapat mecapai temperatur + 2500 C. proses pembakaran ini terjadi berulang ulang.oleh karena itu komponen komponen engine menjadi panas.untuk menjaga agar kondisi mesin tetap dapat bekerja dengan normal, kepala silinder, blok silinder, torak mekanik katup, katub dan kelengkapannya perlu mendapat pendinginan yang cukup, agar kekuatan materialnya tetap stabil. Pada motor bahan energi termal hasil pembakaran yang diubah menjadi energi mekanik hanya 35 40%. Sebagian panas diserap oleh fluida pendingin, terbawa keluar bersama sama gas bekas, diserap oleh minyak pelumas, diserap oleh komponen komponen utama engine. Pendinginan merupakan suatu kebutuhan bagi engine, tapi apabila ditinjau dari segi pemanfaatan energi terma, pendinginan itu suatu kerugian.meskipun demikian pendinginan pada suatu motor mutlak diperlukan supaya temperatur kerja dapat dipertahankan.
5. Kemungkinan Kerusakan Yang Dialami Sistem Pendingin Berikut adalah kerusakan-kerusakan yang terjadi, penyebab dan penanggulangannya. Terjadinya overheating akibat endapan lumpur, karat (rust), pitting atau cavitation-erosion, dan tersumbatnya tube pada radiator, aftercooler, dan oil cooler umumnya disebabkan oleh kualitas air sebagai bahan dasar penyusun coolant yang buruk atau tidak sesuai spesifikasi dan konsentrasi additives yang tidak sesuai spesifikasi. Untuk itu gunakan air sebagai bahan penyusun coolant sesuai spesifikasi dan konsentrasi additives yang sesuai spesifikasi pula. Terjadinya karat (rust) dapat disebabkan pula oleh derajat keasaman (ph) coolant yang dibawah spesifikasi sehingga coolant menjadi sangat korosif. Untuk itu selalu periksa ph-nya. Terjadinya pitting dapat disebabkan oleh derajat keasaman (ph) coolant yang tidak sesuai spesifikasi, baik lebih tinggi atau lebih rendah. Jika lebih rendah dari spesifikasi, maka cenderung menyerang komponen cooling system yang berbahan besi, namun jika diatas spesifikasi, maka cenderung menyerang komponen cooling system yang berbahan tembaga atau aluminium. Untuk itu selalu periksa ph coolant. Terjadinya overheating akibat terdapatnya oli didalam coolant atau sebaliknya dan pitting atau cavitation-erosion umunya disebabkan oleh rendahnya tekanan didalam sistem, baik terjadinya kebocoran pada radiator cap atau kebocoran pada sambungan atau hose. Untuk itu sebelum menghidupkan engine selalu periksa sekeliling untuk memantau apabila terjadi kebocoran pada sambungan atau hose dan selalu periksa radiator cap untuk memeriksa walaupun secara visual kondisi seal apakah masih dalam kondisi yang baik atau tidak, dilihat secara visual cukup karena seal tersebut terbuat dari karet (rubber) sehingga mudah melihat kerusakannya.
6. Permasalahan Yang Ditimbulkan Oleh Sistem Pendingin Terjadi Over cooling (mesin dingin) Terjadi over cooling dapat diamati pada temperatur air pendingin yang selalu rendah (jauh di bawah temperatur ideal yaitu 80 0 C - 90 0 C), sehingga terjadi kenaikan kerugian karena pendingin (cooling loss). Adanya cooling loss berarti daya mekanis yang dihasilkan sudah pasti berkurang, tetapi pada mesin tidak terasa, yang lebih terasa adalah adanya kenaikan pemakaian bahan bakar. Jadi over cooling tidak berakibat menurunnya daya mekanis mesin yang dihasilkan melainkan naiknya konsumsi bahan bakar yang diperlukan mesin. Gejala atau troubleshooting yang biasa yang terjadi adalah: a. Thermostat rusak Sebagai komponen yang berfungsi mengatur masuknya air pendingin yang masuk ke dalam water jacket agar didapatkan suhu mesin yang sesuai dan apabila pada alat ini terjadi kerusakan dapat mengakibatkan mesin menjadi dingin atau sebaliknya. Thermostat tersebut tidak bisa bekerja dengan baik artinya thermostat membuka terus, karena alat tersebut tidak bisa menutup saat mesin dingin, ini berarti thermostat rusak dan harus diganti. b. Udara luar yang terlalu dingin Udara dingin menjadikan mesin itu terlalu dingin, penyebabnya putaran kipas elektrik terlalu tinggi,. Cara mengatasinya dengan periksa, perbaiki dan ganti kipas bila diperlukan.. Terjadi Overheating Suhu mesin terlalu panas menyebabkan komponen-komponen mesin mengalami pemuaian yang melebihi kemampuannya dan mengakibatkan deformasi bahan sebagai contoh pada seal head. Over heating biasanya disebabkan karena : a. Kekurangan air pada sistem pendinginan. Air merupakan media yang digunakan untuk menyerap panas pada mesin, jika jumlah air pada sistem pendinginan kurang menyebabkan pendinginan pada mesin tidak optimal. Kekurangan air pada sistem pendinginan yang jika diteruskan menyebabkan over heating. b. Tabung-tabung radiator tersumbat atau terhambat. Air yang menyerap panas pada mesin sebsgian volume yang mampu didinginkan oleh radiator tidak mengalir, karena tabung-tabung pada radiator tersumbat dan menyebabkan mesin menjadi panas. c. Thermostat motor tidak membuka sepenuhnya. Air yang telah panas tidak bisa didinginkan dengan lancar ke radiator, dikarenakan thermostat tidak berfungsi secara optimal hal ini yang menyebabkan over heating pada mesin.