Jumat, 16 Desember 2011

MODUL PEMELIHARAN/SERVIS SISTEM PENDINGIN DAN KOMPONEN-KOMPONENNYA 1. Tujuan Pembelajaran Umum a. Memahami prinsip kerja sistem pendinginanan mesin b. Memahami bagian-bagian sistem pendinginan mesin dan komponen-komponennya yang perlu dipelihara/diservis. c. Memahami langkah kerja pemeliharaan/servis sistem pendingin dan komponennya.. 2. Rincian Kegiatan Belajar a. Membaca dan memahami isi modul b. Mengerjakan soal latihan secara mandiri c. Mengerjakan soal tes akhir dalam modul secara mandiri 3. Petunjuk Belajar a. Bacalah dan pahami dengan seksama uraian materi yang disajikan dalam modul ini, kemudian pahami pula penerapan materi tersebut dalam contoh-contoh soal beserta cara penyelesaiannya. Bila terpaksa masih ada materi yang kurang jelas dan belum bisa dipahami dapat ditanyakan kepada guru yang mengampu mata pelajaran tersebut. b. Coba kerjakan setiap soal latihan secara mandiri, hal ini dimaksudkan untuk mengetahui sebarapa besar pemahaman yang telah dimiliki setiap siswa terhadap materi-materi yang telah dibahas. c. Apabila dalam kenyataannya dalam belajar siswa belum menguasai materi pada level yang diharapkan, coba ulangi membaca dan mengrjakan lagi latihan-latihan dan jika bertanya kepada guru yang mengampu mata pelajaran tersebut. BAB I PRINSIP KERJA SISTEM PENDINGIN MESIN A. TUJUAN PEMBELAJARAN 1. Siswa dapat menjelaskan alasan diperlukannya sistem pendinginan mesin. 2. Siswa dapat menjelaskan 2 macam sistem pendinginan mesin. 3. Siswa dapat menjelaskan proses pendinginan pada mesin. B. MATERI POKOK 1. Alasan diperlukannya sistem pendingin mesin 2. Macam-macam sistem pendingin pada mesin 3. Proses pendinginan pada mesin C. URAIAN MATERI 1. Alasan Diperlukannya Sistem Pendingin Mesin Menurut neraca panas, pada motor bakar hanya akan diperoleh sekitar 25 persen hasil pembakaran bakar yang dapat diubah menjadi energi mekanik. Sebagian besar panas akan keluar melalui gas buang (kira-kira 34 persen), melalui sistem pendinginan (kira-kira 32 persen) dan sisanya akan melalui kerugian pemompaan dan gesekan.
Gambar 1. Neraca panas pada mesin Berdasarkan neraca panas di atas maka fungsi pendinginan pada motor menjadi penting, karena panas yang akan terserap oleh sistem pendinginan dapat mencapai 32 persen. Bila mesin tidak didinginkan akan terjadi pemanasan yang lebih (overheating) dan akan mengakibatkan gangguan-gangguan sebagai berikut: a. Bahan akan lunak pada suhu tinggi. Contoh: torak yang terbuat dari logam paduan aluminium akan kehilangan kekuatannya (kira-kira sepertiganya) pada suhu tinggi (300ºC), bagian atas torak akan berubah bentuk atau bahkan mencair. b. Ruang bebas (clearance) antara komponen yang saling bergerak menjadi terhalang bila terjadi pemuaian karena panas berlebihan. Misalnya torak akan memuai lebih besar (karena terbuat dari paduan aluminium) daripada blok silinder (yang terbuat dari besi tuang) sehingga gerakan torak menjadi macet. c. Terjadi tegangan termal, yaitu tegangan yang dihasilkan oleh perubahan suhu. Misalnya cincin torak yang patah, torak yang macet karena adanya tegangan tersebut. d. Pelumas lebih mudah rusak oleh karena panas yang berlebihan. Jika suhu naik sampai 250 ºC pada alur cincin, pelumas berubah menjadi karbon dan cincin torak akan macet sehingga tidak berfungsi dengan baik, atau cincin macet (ring stick). Pada suhu 500 ºC pelumas berubah menjadi hitam, sifat pelumasannya turun, torak akan macet sekalipun masih mempunyai ruang bebas. e. Pembakaran tidak normal. Motor bensin cenderung untuk terjadi ketukan (knocking). Sebaliknya bila motor terlalu dingin akan terjadi masalah, yaitu: a. Pada motor bensin bahan bakar akan sukar menguap dan campuran udara bahan bakar m,enjadi gemuk. Hal ini menyebabkan pembakaran menjadi tidak sempurna. b. Pada motor diesel bila udara yang dikompresi dingin akan mengeluarkan asap putih dan menimbulkan ketukan dan motor tidak mudah dihidupkan. c. Kalau pelumas terlalu kental, akan mengakibatkan motor mendapat tambahan tekanan d. Uap yang terkandung dalam gas pembakaran akan terkondensasi pada suhu kira-kira 50 ºC 2. Macam-Macam Sistem Pendingin a. Sistem Pendinginan Udara 1) Pendinginan oleh aliran udara secara alamiah. Pada sistem ini panas yang dihasilkan oleh pembakaran gas dalam ruang bakar sebagian dirambatkan keluar dengan menggunakan sirip-sirip pendingin (cooling fins) yang dipasangkan di bagian luar silinder (Gambar 2). Pada tempat yang suhunya lebih tinggi yaitu pada ruang bakar diberi sirip pendingin yang lebih panjang daripada sirip pendingin yang terdapat di sekitar silinder yang suhunya lebih rendah.
Gambar 2. Pendinginan Udara Secara Alamiah 2) Pendinginan oleh tekanan udara Udara yang menyerap panas dari sirip-sirip pendingin harus berbentuk aliran atau udaranya hrus mengalir agar suhu udara di sekitar sirip tetap rendah sehingga penyerapan panas tetap berlangsung sempurna. Hal ini dapat dicapai dengan jalan menggerakkan sirip pendingin atau udaranya. Bila sirip pendingin yang digerakkan atau mesinnya bergerak seperti pada sepedamotor. Pada mesin stasioner aliran udaranya diciptakan dengan cara menghembuskannya melalui blower yang dihubungkan langsung dengan poros engkol Gambar 3 menunjukkan pendinginan udara menggunakan kipas/blower yang terpasang pada roda gila (flywheel fan), yang dianggap tidak efisien karena tanpa pengarah aliran (shroud). Agar aliran udara pendingin lebih dapat mendinginkan sirip-sirip digunakan pengarah (Gambar.4)
Gambar 3. Kipas udara pada roda gila
Gambar 4. Kipas pada roda gila dengan pengarah aliran b. Sistem Pendinginan Air Pada sistem ini sebagian panas dari hasil pembakaran dalam ruang bakar diserap oleh air pendingin setelah melalui dinding silinder. Oleh karena itu di luar silinder dibuat mantel air (water jacket). Pada sistem pendinginan air ini air harus bersirkulasi. Adapun sirkulasi air dapat berupa 2 (dua) macam, yaitu: a. Sirkulasi alamiah/Thermo-syphon b. Sirkulasi dengan tekanan Pada sistem pendinginan air dengan sirkulasi alamiah, air pendingin akan mengalir dengan sendirinya yang diakibatkan oleh perbedaan massa jenis air yang telah panas dan air yang masih dingin (Gambar 5). Agar air yang panas dapat dingin, maka sebagai pembuang panas dipasangkan radiator (Gambar 6). Air yang berada dalam mantel air dipanaskan oleh hasil pembakaran sehingga suhunya naik, sehingga massa jenisnya akan turun dan air ini didesak ke atas oleh air yang masih dingin dari radiator. Agar pembuangan panas dari radiator terjadi sebesar mungkin maka pada sistem pendingin dilengkapi juga dengan kipas yang berfungsi untuk mengalirkan udara pada radiator agar panas pada radiator dapat dibuang atau diserap udara.
Gambar 5. Prinsip sirkulasi alamiah Gambar 6. Sirkulasi alamiah di mesin Pada sirkulasi dengan tekanan pada prinsipnya sama dengan sirkulasi alam, tetapi untuk mempercepat terjadinya sirkulasi maka pada sistem dipasang pompa air (Gambar 7)
Gambar 7. Sirkulasi dengan tekanan 3. Proses Pendinginan Pada Mesin Pada mesin bensin ataupun pada mesin diesel proses pendinginan tergantung pada sistem pendinginan yang digunakan. Pada pendinginan udara, panas akan berpindah dari dalam ruang bakar melalui kepala silinder, dinding silinder dan piston secara konduksi. Selanjutnya yang melalui dinding dan kepala slinder, panas akan berpindah melalui sirip-sririp (fins) dengan cara konveksi ataupun radiasi di luar silinder. Pada pendinginan air secara alamiah, proses perpindahan panas/pendinginan melalui perubahan massa jenis air yang menurun karena panas selanjutnya air akan berpindah secara alamiah berdasarkan rapat massa sehingga terjadi sirkulasi alamiah untuk pendinginannya. Untuk mempercepat pembuangan panas pada sistem pendinginan air dipasangkan radiator. Melalui radiator ini panas akan dibuang ke udara melalui sirip-sirip radiator. Pada pendinginan air dengan tekanan, sirkulasi akan dipercepat oleh putaran kipas pompa sehingga sirkulasi air pada sistem ini akan lebih baik. D. LATIHAN 1. Jelaskan alasan utama diperlukan sistem pendinginan mesin! 2. Apa dampak yang terjadi bila tidak terdapat sistem pendinginan yang baik? Sebutkan 3 dampak yang terjadi. 3. Jelaskan 2 jenis sistem pendinginan pada mesin yang diketahui! 4. Pada sistem pendinginan sepedamotor dijumpai sirip pada silindernya, Jelaskan fungsi sirip-sirip tersebut! 5. Jelaskan fungsi pompa air pada mesin dengan sistem pendinginan air! KUNCI JAWABAN : 1. Panas yang harus dikeluarkan oleh mesin sebesar 32 persen sehingga harus memiliki sistem pendingin yang baik. Bila tidak memiliki sistem pendinginan akan terjadi panas yang berelebihan (overheating) 2. Bila tidak ada sistem pendinginan yang baik akan menimbulkan dampak: bahan logam akan kehilangan kekuatan bahkan dapat mencair, ruang bebas antara komponen yang bergerak akan terhalang, timbul tegangan termal, dan kemampuan pelumas akan turun. 3. Sistem pendinginan udara dan sistem pendinginan air. Sistem pendinginan udara dengan memanfaatkan aliran udara angin atau kipas. Sistem pendinginan air menggunakan sifat massa jenis air untuk sisrkulasi air secar alamiah atau dipompa. 4. Fungsi sirip-sirip pada sepedamotor adalah untuk mempercepat pembuangan panas melalui peristiwa konveksi ke udara luar. 5. Fungsi pompa air adalah untuk mempercepat sirkulasi air pendingin sehingga pembuangan panas melalui radiator akan cepat pula. E. RANGKUMAN 1. Sistem pendinginan diperlukan dalam mesin bensin dan diesel dengan alasan panas pembakaran dari ruang bakar harus dikeluarkan sebesar 32 persen. Bila tidak ada sistem pendinginan yang baik akan menimbulkan dampak: bahan logam akan kehilangan kekuatan bahkan dapat mencair, ruang bebas antara komponen yang bergerak akan terhalang, timbul tegangan termal, dan kemampuan pelumas akan turun 2. Sistem pendinginan dapat digolongkan menjadi sistem pendinginan udara (alamiah dan tekanan pompa) dan sistem pendinginan air (alamiah dan pemompaan) 3. Proses pendinginan pada mesin berupa perpindahan panas melalui torak, silinder dan kepala silinder secara konduksi selanjutnya panas akan berpindah secara konveksi melalui sirip-sirip ke udara, sedangkan pada pendinginan air, panas akan berpindah melalui air yang bersirkulasi baik secara alamiah atau paksa. Pada sistem pendinginan air dipasangkan radiator yang berfungsi untuk mempercepat pembuangan panas ke udara. F. TUGAS 1. Identifikasikan sistem pendinginan pada mesin yang menggunakan sistem pendinginan udara (alamiah dan fan) serta yang menggunakan sistem pendinginan air (alamiah dan pemompaan). Sebutkan pada mesin apa saja sistem pendinginan tersebut ditemui! 2. Gambarkan sirkulasi air pendingin pada sistem pendinginan air dengan pemompaan dan jelaskan! BAB II BAGIAN-BAGIAN SISTEM PENDINGIN DAN PEMELIHARAAN SISTEM PENDINGIN A. TUJUAN PEMBELAJARAN 1. Siswa dapat menjelaskan fungsi dan cara kerja komponen pada sistem pendingin air. 2. Siswa dapat melakukan servis komponen pada sistem pendingin air. B. MATERI POKOK 1. Bagian-bagian sistem pendingin air 2. Pemeliharaan/servis system pendingin air C. URAIAN MATERI 1. Bagian-Bagian Sistem Pendingin Air Bagian-bagian sistem pendinginan air yang penting dan perlu dipelihara/diservis adalah: Radiator, Tutup radiator, Pompa air, Kipas, Katup termostat, Tangki reservoir a. Radiator Radiator pada sistem pendinginan berfungsi untuk mendinginkan air atau membuang panas air ke udara melalui sisrip-sirip pendinginnya. Konstruksi radiator dapat dilihat pada gambar 8.
Gambar 8. Konstruksi radiator Konstruksi radiator terdiri dari: 1) Tangki atas Tangki atas berfungsi untuk menampung air yang telah panas dari mesin. Tangki atas dilerngkapi dengan lubang pengisian, pipa pembuangan dan saluran masuk dari mesin. Lubang pengisian harus ditutup dengan tutup radiator. Pipa pembuangan untuk mengalirkan kelebihan air dalam sistem pendinginan yang disebabkan oleh ekspansi panas dari air keluar atau ke tangki reservoir. Saluran masuk ditempatkan agak keujung tangki atas. 2) Inti radiator (radiator core) Inti radiator berfungsi untuk membuang panas dari air ke udara agar suhu air lebih rendah dari sebelumnya. Inti radiator terdiri dari pipa-pipa air untuk mengalirka air dari tangki atas ke tangki bawah dan sisrip-sirip pendingin untuk membuang panas air dalam pipa-pipa air. Udara juga dialirkan diantara sirip-sirip pendingin agar pembuangan panas secepat mungkin. Warna inti radiator dibuat hitam agar pepindahan panas radiasi dapat terjadi sebesar mungkin. Besar kecilnya inti radiator tergantung pada kapasitas mesin dan jumlah pipa-pipa air dan sisrip-siripnya 3) Tangki bawah Tangki bawah berfungsi untuk menampung air yang telah didinginkan oleh inti radiator dan selanjutnya disalurkan ke mesin melalui pompa. Pada tangki bawah juga dipasangkan saluran air yang berhubungan dengan pompa air dan saluran pembuangan untuk membuang air radiator pada saat membersihkan radiator dan melepas radiator. b. Tutup Radiator Tutup radiator berfungsi untuk menaikkan titik didih air pendingin dengan jalan menahan ekspansi air pada saat air menjadi panas sehingga tekanan air menjadi lebih tinggi daripada tekanan uadar luar. Di samping itu pada sistem pendinginan tetrutup, tutup radiator berfungsi untuk mempertahankan air pendingin dalam sistem meskipun dalam keadaan dingin atau panas. Untuk maksud tersebut tutup radiator dilengkapi dengan katup pengatur tekanan (relief valve) dan katup vakum (Gambar 9).
Gambar 9. Konstruksi tutup radiator Cara kerja katup-katup pada tutup radiator adalah sebagai berikut: Pada saat mesin dihidupkan suhu air pendingin segera naik dan akan menyebabkan kenikan volume air sehingga cenderung keluar saluran pengisian radiator. Keluarnya air tersebut ditahan oleh katup pengatur tekanan sehingga tekanan naik. K0