Menghitung Daya Motor

Daya motor merupakan salah satu parameter dalam menentukan performa motor. Pengertian dari daya itu adalah besarnya kerja motor selama kurun waktu tertentu (Arends&Berenschot 1980: 20) Sebagai satuan daya dipilih watt.

Untuk menghitung besarnya daya motor 4 langkah digunakan rumus :

Nm/s Watt

Dimana :

P = Daya (Watt)

n = Putaran mesin (rpm)

T = Torsi mesin (Nm)

Dari rumus di atas daya motor dapat diketahui besarnya setelah diketahui berapa besar torsi (T) dan putaran mesin (n) yang dihasilkan motor itu. Dalam penelitian ini untuk mengukur daya motor digunakan alat Hydraulic Engine Test Bed. Prinsip kerja alat uji daya Hydraulic

Engine Test Bed adalah dengan memanfaatkan pompa hidrolik jenis roda gigi (Hydraulic gear pump) yang dihubungkan satu poros dengan poros motor untuk menangkap daya poros motor yang diuji .

Pompa hidrolik akan diputar oleh poros yang terhubung ke motor, kemudian aliran fluida yang dipompa oleh pompa hidrolik direm dengan menutup kran pipa tempat fluida yang keluar dari pompa hidrolik. Setelah itu dicatat tekanan masuk dan tekanan keluar fluida yang melewati pompa hidrolik. Juga dicatat debit fluidanya. Hasil dari pengujian daya motor menggunakan Hydraulic Engine Test Bed akan ditunjukan dengan perubahan kondisi yang terjadi pada panel-panel Hydraulic Engine Test Bed yaitu :

a. Tekanan fluida masuk (Pa in) dalam kg/m2

b. Tekanan fluida keluar (Pa out) dalam kg/m2.

c. Debit fluida (Q) dalam m3/s.

Untuk menghitung besarnya daya yang dihasilkan motor dihitung dengan rumus :

P = Q . ΔPa (kgm/s)

Dimana:

P       = Daya output motor (kgm/s)

ΔPa   = Tekanan fluida keluar – tekanan fluida masuk (kg/m2)

Q      = Debit fluida (m3/s)

Hasil pengambilan data dari alat uji Hydraulic Engine Test Bed tersebut setelah dihitung maka akan diperoleh besarnya daya P sebesar kgm/s yang kemudian dirubah kedalam satuan Nm/s (Watt) dengan mengalikanya dengan faktor konfersi..

Untuk menentukan daya motor yang dibutuhkan ialah dengan mempertimbangkan faktor-faktor hambatan yang dialami ooleh kendaraan yakni:

  • Tahanan gelinding ( Rolling Restance)
  • Tahanan angin (Air Restance)
  • Tahanan tanjakan ( Gradien Restance)

Tahanan gelinding

Akibat terjadinya Rolling Restance maka ban kendaraan mengalami hambatan-hambatan atau tahanan-tahanan. Tahanan ini disebabkan saat ban mengalami fase maju atau mundur. Besarnya tahanan yang dialami tergantung pada berat kendaraan antara gesekan ban dan permukaan jalan. Setelah iti perhitungan jumlah kendaraan.

( GVW)= 2300 Kg

Besarnya gesekan perlawanan jalan (Rr)

Rr = f  x W

W = berat total kendaraan ( GVW )= 2300 Kg

f = Koefisien tahanan gelinding ( o,0112 ) untuk aspal beton

maka Rr = 2300 Kg x 0.0112

= 25,8 Kg

Air Resistance

Tahanan angin terjadi saat kendaraan bergerak, ini bergantung dengan kecepatan angin, kecepatan kendaraan, luas permukaan, dan koefisien dari  bentuk kendaraan tersebut.

Besarnya tahanan angin (Ra):

Ra =   ρ /2 x Ca . A .Vr(Kg)

Dimana:

ρ : Massa jenis

Ca  = Kapasitas tekanan angin (0,6)

A    = 1,7 X 1,6 = 2,72 m2

Vr  = kecepata angin di tambah dengan kecepatan kendaraan max

= 110 Km/Jam + 10 Km/Jam

= 120 Km/Jam

= 33,33 m/dt

Jadi Ra = 22/2 x 0,6 x 2,72 x (33,33)2

=  113 Kg

Besarnya tahanan total (R total) :

R total = Rr +Ra = 25,8 + 113

= 138,8 kg

Daya yang diperlukan pada ban kendaraan dapat dihitung dengan rumus:

(Hp)

Dimana:

R total: besar tahanan total ( 138,8)

V max: kecepatan kendaraan max  (m/dt)

= 110 (m/dt)

= 30,55 m/dt

Maka:

Nb = 30,55 x 138,8 : 75

= 56,54 HP

Daya yang hidup untuk mengatasi gesekan saat menghidupkan gaya dari mesin ke ban/roda. Daya ini biasanya dinyatakan dengan efisiensi: η kopling, η gear box, η diferensial  gear.

η Total =   η kopling . η  gear box . η diferensial gear.

Dimana:

η   Kopling = 0,96

η    Gear box = 0,95

η   Diferensial gear = 0,96

Maka:   η total = 0,96 . 0,95 . 0,96 = 87,55%

Besar daya yang dihasilkan motor penggerak:

Nm = Nt + Nb + Nax

Dimana:

Nb : daya yang dibutuhkan roda 56,54 Hp

Nt : daya tranmisi (Hp)

: (1 x η  total) x Nm

: (1 x 0,8755) x Nm

: 0,1225nm

Nax : daya yang digunakan untu menggerakan poros cam, pompa minyak pelumas, kipas, air pendingin, bahan bakar, dll. (5%)

Nm = 56,54Hp + 0,1225Nm + 0,5Nm

56,54Hp = Nm – 0,1725Nm

56,54Hp = 0,8275Nm

Nm = 68,33Hp

Jadi daya motor penggerak (efektif) = 68,33Hp

Tahanan Tanjakan

Faktor yang mempengaruhi tanjakan yaiitu:

  • Besarnya sudut tanjakan
  • Rolling resistance saat tanjakan

Pada arah tanjakan berlawanan tahanan angin dapat diabaikan karena kecepatan kendaraan relatif kecil.

Tahanan tanjakan = R total = Rg + Rr

Dimana:

Rr = rolling resistan (25,8 kg)

Rg = tahanan akibat gaya kendaraan W x sin α

α   = 30o

W  = 2300 Kg

Jadi Rg = 2300kg x sin 30

=1150kg

R total  = 25,8 x 1150kg

=1175,8kg

Jadi tahanan tanjakan 1175,8kg

Kecepatan kendaraan saat tanjakan ( V1):

V1 = Nm . η   total . 270 : R total

= 68,33Hp . 270 . 0,8775 : 1175,8

= 13,76km/jm

Jadi dengan daya motor 68,33Hp, kendaraan mampu menanjak dengan sudut 30o dengan kecepatan 13,76km/jm.

Jadi kecepatan kendaraan menanjak dengan beban maksimum dan tahanan total kendaraan saat menanjak pada sudut 30o:

V   = Nm . η   total . 270 : R total + beban maksimum

= 68,33Hp . 270 . 0,8775 : 1175,8 + 2300kg

= 4,657km/jm

Jadi kendaraan mampu menanjak dengan beban maksimum dan tahanan total kendaraan saat menanjak pada sudut 30o dengan kecepatan 4,657km/jam

Torsi motor (momen putar motor)

Torsi atau momen putar motor adalah gaya dikalikan dengan panjang lengan (Arends&Berenschot 1980:21), pada motor bakar gaya adalah daya motor sedangkan panjang lengan adalah panjang langkah torak. Bila panjang lengan diperpanjang untuk menghasilkan momen yang sama dibutuhkan gaya yang lebih kecil, juga sebaliknya bila jaraknya sama tapi gaya diperbesar maka momen yang dihasilkan akan lebih besar pula. Ini berarti semakin besar tekanan hasil pembakaran di dalam silinder maka akan semakin besar pula momen yang dihasilkan.

Torsi dapat diperoleh dari hasil kali antara gaya dengan jara.( T = F x r ).

Torsi maksimum tidak harus dihasilkan pada saat daya maksimum pada saat yang bersamaan. Torsi (momen) sangat erat hubunganya dengan efisiensi volumetrik dari motor itu, artinya momen sangat tergantung pada jumlah bahan bakar yang dapat dihisap masuk kedalam silinder dan kemudian dibakar , karena semakin banyak bahan bakar yang dapat dibakar berarti semakin tinggi atau besar pula gaya yang dihasilkan untuk mendorong torak. Torsi motor akan maksimum pada saat efisiensinya juga maksimum.

Besarnya momen putar untuk motor 4 langkah dapat dihitung dengan rumus:

P = 2.π.n.T : 60  (Nm/s)

Dimana :

T = Torsi (Nm)

P = Daya motor (watt)

n = Putaran mesin (rpm)

momen putar untuk mesin diesel tanpa turbocarjer tanpa interkuler

momen putar untuk mesin diesel dengan turbocarjer dan interkuler

Jadi momen putar T = Nb.60.75 : 2n

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

 Konsumsi bahan bakar spesifik, sering disingkat menjadi SFC, adalah sebuah rekayasa istilah yang digunakan untuk menggambarkan efisiensi bahan bakar dari sebuah mesin desain. It measures the amount of fuel needed to provide a given power for a given period. Ini mengukur jumlah bahan bakar yang diperlukan untuk memberikan daya yang diberikan untuk suatu periode tertentu.

SFC is dependent on the engine design, with differences in the SFC between different engines tending to be quite small. SFC tergantung pada desain mesin, dengan perbedaan di SFC antara mesin yang berbeda cenderung cukup kecil. For instance, typical gasoline engines will have a SFC of about 0.5 lb/hp.h (0.3 kg/kWh), regardless of the design of a particular engine. Sebagai contoh, khas bensin mesin akan memiliki SFC dari sekitar 0,5 lb / hp.h (0,3 kg / kWh), terlepas dari desain mesin tertentu. One exception to the rule is that the SFC within a particular class of engine will vary based on the compression ratio , an engine with a higher compression ratio will deliver a better SFC because it extracts more power from the fuel. Satu perkecualian adalah bahwa SFC dalam kelas tertentu mesin akan bervariasi berdasarkan rasio kompresi , mesin dengan rasio kompresi yang lebih tinggi akan memberikan SFC lebih baik karena itu ekstrak kekuatan lebih dari bahan bakar. Diesel engines have better SFCs than gasoline largely because they have much higher compression ratios, the way they burn their fuel is actually less efficient. Mesin diesel memiliki SFCs lebih baik dari bensin terutama karena mereka memiliki rasio kompresi lebih tinggi, cara mereka membakar bahan bakar mereka sebenarnya kurang efisien.

Modern jet engine s actually have much higher compression ratios than piston engine s, which was not always the case. Modern mesin jet s benar-benar memiliki rasio kompresi lebih tinggi jauh dari piston mesin s, yang tidak selalu terjadi. Whereas a good Diesel might have a compression ratio of 22:1, Rolls-Royce RB-211 developed for the L-1011 in the 1960s runs at 29:1, and the latest RR Trent runs at 41:1. Sedangkan Diesel yang baik mungkin memiliki rasio kompresi 22:1, Rolls-Royce RB-211 dikembangkan untuk L-1011 di tahun 1960-an berjalan di 29:1, dan RR terbaru Trent berjalan pada 41:1. Nevertheless jets deliver considerably worse SFC, which is due to their compressors being much less efficient than a piston for most pressure ranges. Namun jet memberikan jauh lebih buruk SFC, yang karena kompresor mereka yang jauh kurang efisien daripada piston untuk rentang tekanan yang paling.

Engine type Tipe Mesin SFC SFC
Ramjet Ramjet 1.0 lb/hp.h (0.61 kg/kWh) £ 1,0 / hp.h (0,61 kg / kWh)
Turbo-prop Turbo prop 0.8 lb/hp.h (0.49 kg/kWh) £ 0,8 / hp.h (0,49 kg / kWh)
Otto cycle Siklus Otto 0.5 lb/hp.h (0.3 kg/kWh) £ 0,5 / hp.h (0,3 kg / kWh)
Diesel cycle Siklus diesel 0.4 lb/hp.h (0.24 kg/kWh) £ 0,4 / hp.h (0,24 kg / kWh)
Otto-Compound engine Otto-Senyawa mesin 0.38 lb/hp.h (0.23 kg/kWh) £ 0,38 / hp.h (0,23 kg / kWh)
Turbocharged Diesel Turbocharged diesel 0.38 lb/hp.h (0.23 kg/kWh) £ 0,38 / hp.h (0,23 kg / kWh)
Turbocharged & Intercooled Diesel Turbocharged & Intercooler Diesel 0.36 lb/hp.h (0.22 kg/kWh) £ 0,36 / hp.h (0,22 kg / kWh)
Diesel-Compound engine Mesin diesel Compound 0.34 lb/hp.h (0.21 kg/kWh) £ 0,34 / hp.h (0,21 kg / kWh)

Konsumsi bahan bakar spesifik dapat dihitung dengan rumus:

F = Fh : Ne

Dimana:

F = Bahan bakar spesifik ( g/hp-hr )

Fh = Konsumsi bahan bakar tiap jam ( kg/hr )

Ne = daya efektif ( Hp )

PERBANDINGAN  PERHITUNGAN BERBAGAI JENIS MOTOR

Secara umum perbandingan hasil perhitungannya dapat dilihat dari aspek-aspek sebagai berikut:

Daya motor:

Perbandingan perhitungan daya terhadap bebagai macam motor tergantung pada putaran mesin dan momen putar itu sendiri, semakin cepat putaran mesin, rpm yang dihasilkan akan semakin besar sehingga daya yang dihasilkan juga semakin besar, begitu juga momen putar motornya ,semakin banyak jumlah gigi pada roda giginya semakin besar torsi yang terjadi. Dengan demikian jumlah putaran (rpm) dan besarnya momen putar atau torsi mempengaruhi daya motor yang dihasilkan oleh sebuah motor.

Momen Putar (Torsi):

Perbandingan momen putar antar jenis motor dapat diilihat dari gaya (F) dan panjang (r), semakin besar gaya yang dihasilkan semakin besay pula torsi yang dihasilkan motor.

Ketika motor bekerja dengan torsi yang maksimum  maka roda belakang motor juga akan bekerja secara maksimum.

Penggunaan  bahan bakar spesifik:

Perbandingan penggunaan bahan bakar spesifik antara motor satu dengan yang lain tergantung pada efisiensi bahan bakar dalam sebuah mesin, semakin besar konsumsi bahan bakarnya, diharapkan daya yang dihasilkan juga semakin besar. Satu perkecualian adalah bahwa penggunaan bahan bakar spesifik dalam kelas tertentu mesin akan bervariasi berdasarkan rasio kompresi , mesin dengan rasio kompresi yang lebih tinggi akan memberikan konsumsi bahan bakar spesifik lebih baik karena itu ekstrak kekuatan lebih dari bahan bakar. Diesel engines have better SFCs than gasoline largely because they have much higher compression ratios, the way they burn their fuel is actually less efficient. Mesin diesel memiliki penggunaan lebih baik dari bensin terutama karena mereka memiliki rasio kompresi lebih tinggi, cara mereka membakar bahan bakar mereka sebenarnya kurang efisien

Kesimpulan

 

  • Daya motor merupakan salah satu parameter dalam menentukan performa motor. Pengertian dari daya itu adalah besarnya kerja motor selama kurun waktu tertentu. Dalam penelitian ini untuk mengukur daya motor digunakan alat Hydraulic Engine Test Bed.

 

  • Untuk menentukan daya motor yang dibutuhkan ialah dengan mempertimbangkan faktor-faktor hambatan yang dialami ooleh kendaraan yakni:
    • Tahanan gelinding ( Rolling Restance)
    • Tahanan angin (Air Restance)
    • Tahanan tanjakan ( Gradien Restance)
  • Torsi atau momen putar motor adalah gaya dikalikan dengan panjang lengan), pada motor bakar gaya adalah daya motor sedangkan panjang lengan adalah panjang langkah torak

 

  • Konsumsi bahan bakar spesifik, sering disingkat menjadi SFC, adalah sebuah rekayasa istilah yang digunakan untuk menggambarkan efisiensi bahan bakar dari sebuah mesin desain. It measures the amount of fuel needed to provide a given power for a given period. Ini mengukur jumlah bahan bakar yang diperlukan untuk memberikan daya yang diberikan untuk suatu periode tertentu.
  • Perbandingan hasil perhitungan secara umum tergantung oleh beberapa factor

 

Petrovsky,N,1989. Marine Internal Combustion Engines. Moscow: MIR Publishers.

Arimunandar, W, dan Tsuda, K,”Motor Diesel Puetaran Tinggi”, cetakan kesepuluh, Pradnya Paramita, Jakarta, 2004.

About these ads