< Previous43Gambar 12. Mesin pengerollan (rolling) Salahsatu akibat dari proses dari pengolahan adalah penghalusan butir yang disebabkan rekristalisasi. Struktur yang kasar, kembalimenjadi struktur memanjang akibat pengaruh penggilingan.Pada proses pengerolan suatu logam, ketebalan logammengalami deformasi terbanyak. Adapun lebarnya hanya bertambah sedikit. Pada operasi pengerolan, keseragaman suhu sangat penting karena berpengaruh pada aliran logam dan plastisitas.Prosespengerjaan panas dengan pengerolan ini biasanya digunakan untuk membuat rel, bentuk profil, pelat, dan batang.2.1.2.2Penempaan (Forging)Proses penempaan ini ada berbagai jenis, di antaranyapenempaan palu, penempaan timpa, penempaan upset, penempaan tekan, dan penempaan rol. Salah satu akibat dari proses pengolahan adalah penghalusan butir yang disebabkan rekristalisasi. Struktur yang kasar, kembali menjadi struktur memanjang akibat pengaruhpenggilingan.3. Mengenal Proses Mesin Konversi Energi...............3.1 Pengertian EnergiEnergi adalah kemampuan untuk melakukanusaha.Energibersifat abstrak yang sukar dibuktikan tetapi dapat dirasakan adanya.Menurut hukum Termodinamika Pertama, energi bersifat kekal. Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnakan, tetapi dapatberubah bentuk (konversi) dari bentuk energi yang satu ke bentukenergi yang lain.Sebagai contoh pada proses pembakaran pada mesinmobil/motor(sistem motor pembakaran dalam),bensin satu literdikonversi menjadi kerja yang berhasil guna tinggi, yakni menjadienergi gerak/mekanik pada mobil/motor, sehinggadapatmemindahkan manusia/barang dari suatu tempat ke tempat lain.Dalam hal ini bensin satu liter memiliki energi dalam yang siap dirubah menjadi kerja yang berguna (Availabilitas). Denga Kata lainavailabilitas adalah kemampuan sistem untuk menghasilkan kerjayang berguna.443.2Macam-Macam Energia. Energi MekanikEnergi meknik merupakan energi gerak, misal turbin air akan mengubah energi potensial menjadi energi mekanik untuk memutar generator listrik.b.Energi PotensialMerupakan energi karena posisinya ditempat yang tinggi.Contohnya Iar waduk di pegunungan dapat dikonversi menjadi energi mekanik untuk memutar turbin selanjutnya dikonversi lagimenjadienergi listrik.c.Energi ListrikEnergiListrik adalah energi yang berkaitan dengan aruselektron, dinyatakan dalam Watt-jam atau kilo Watt-jam.Arus listrik akan mengalir bila penghantar listrik dilewatkan pada medan magnet. Bentuk transisinya adalah aliran elektron melalui konduktor jenistertentu. Energi listrik dapat disimpan sebagai energi medanelektrostatis yang merupakan energi yang berkaitan dengan medan listrik yang dihasilkan oleh terakumulasinya muatan elektron padapelat-pelat kapasitor. Gambar 13. PLTA, konversi energi dari energi potensial, energi mekanik, dan energi listrik45d. Energi ElektromagnetikEnergi elektromagnetik merupakan bentuk energi yangberkaitan dengan radiasi elektromagnetik. Energi radiasi dinyatakan dalam satuan energi yang sangat kecil, yakni elektron volt (eV) atau mega elektro volt (MeV), yang juga digunakan dalam evaluasi energi nuklir.e. Energi KimiaEnergi kimia merupakan energi yang keluar sebagai hasilinteraksi elektron di mana dua atau lebih atom/molekul berkombinasi sehingga menghasilkan senyawa kimia yang stabil. Energi kimiahanya dapat terjadi dalam bentuk energi tersimpan. Bila energi dilepas dalam suatu reaksi maka reaksinya disebut reaksi eksotermis yang dinyatakan dalam kJ, Btu, atau kkal. Bila dalam reaksi kimia energinya terserap makadisebut dengan reaksi endodermis. Sumber energibahan bakar yang sangat penting bagi manusia adalah reaksi kimia eksotermis yang pada umumnya disebut reaksi pembakaran. Reaksi pembakaran melibatkan oksidasi dari bahan bakar fosil.Gambar14. Accu sebagai bentuk energi kimiaf. Energi NuklirEnergi Nuklir adalah energi dalam bentuk energi tersimpan yang dapat dilepas akibat interaksi partikel dengan atau di dalam inti atom. Energi ini dilepas sebagai hasil usaha partikel-partikel untuk memperoleh kondisi yang lebih stabil. Satuan yang digunakan adalah juta elektron reaksi. Pada reaksi nuklir dapat terjadi peeluluhanradioaktif, fisi, dan fusi.46Gambar15. Salah satu reaktor nuklir g. Energi TermalEnergi termal merupakan bentuk energi dasar di mana dalam kata lain adalah semua energi yang dapat dikonversikan secara penuh menjadi energi panas. Sebaliknya, pengonversian dari energi termal ke energi lain dibatasi oleh hukum Termodinamika II. Bentuk energi transisi dan energi termal adalah energi panas, dapat pula dalam bentuk energi tersimpan sebagai kalor ”laten” atau kalor “sensible” yang berupa entalpi.Gambar 16, Mesin konversi dari panas ke uaphEnergi Angin Energi angin merupakan energi yang tidak akan habis, material utama berupa angin dengan kecepatan tertentu yang mengenai turbin angin sehingga menjadi gerak mekanik dan listrik.47Gambar 17, Pemanfaatan energi angin 3.3 Klasifikasi Mesin-Mesin Konversi EnergiMesin-mesin konversi energi secara sederhana dapatdiklasifikasikan menjadi dua, yaitu mesin konversi energikonvensional. dan mesin energi konversi non-konvensional.Mesin konversi energi konvensional umumnya menggunakan sumber energi konvensional yang tidak terbarui, kecuali turbinhidropower, dan umumnya dapat diklasifikasikan menjadi motorpembakaran dalam, motor pembakaran luar, mesin-mesin fluida, dan mesin pendingin dan pengkondisian udara.Mesin konversi energi non-konvensial umumya menggunakan energi yang dapat diperbarui, kecuali mesin energi konvensi berbahan dasar nuklir.3.3.1Motor Pembakaran Dalam Motor pembakaran dalam dikembangkan oleh Motos Otto, atau Beau de Roches merupakan mesin pengonvesi energi tak langsung, yaitu dari energi bahan bakar menjadi energi panas dan kemudian baru menjadi energi mekanis.Energi kimia bahan bakar tidakdikonversikan langsung menjadi energi mekanis. Bahan bakar standar motor bensin adalah isooktan (C8H18). Efisiensi pengonversianenerginya berkisar 30% (?t ±30%). Hal ini karena rugi-rugi: 50% rugi panas, gesek/mekanis, dan pembakaran tak-sempurna. Sistem siklus kerja motor bensin dibedakan atas motor bensin dua langkah (twostroke), dan empat langkah (four stroke).48a. Motor Bensin Dua Langkah Motor bensin dua langkah adalah motor yang pada dualangkah torak/piston (satu putaran engkol) sempurna akanmenghasilkan satu langkah kerja.1.Langkah kompresi dimulai dengan penutupan saluran masuk dankeluarkemudian menekan isi silinder dan di bagian bawah, piston menghisap campuran bahan bakar udara bersih ke dalam rumah engkol. Bila piston mencapai titik mati atas, pembakaran dimulai.2.Langkah kerja atau ekspansi, dimuliai ketika piston bergerakmencapai titik tertentu sebelum titik mati atas busi memercuikan bunga api, terjadilah kerja. Pada awalnya saluran buang dan saluran masuk terbuka. Sebagian besar gas yang terbakar keluar silinder dalam proses exhaust blowdown. Ketika saluran masuk terbuka, campuran bahan bakar dan udara bersih tertekandidalam rumah engkol, mengalir ke dalam silinder. Piston dan saluran-saluran umumnya dibentuk membelokan campuran yang masuk langsung menuju saluran buang dan juga ditunjukkan untuk mendapatkan pembilasan gas residu secara efektif. Setiap siklus mesin dengan satu langkah tenaga diselesaikan dalam satu kali putaran poros engkol. Namun sulit untuk mengisi secara penuh volume langkah dengan campuran bersih, dan sebagian darimnya mengalir langsung ke luar silinder selamalangkah bilas.b. Motor Bensin Empat LangkahMotor bensin empat langkah adalah motor yang pada setiap empat langkah torak/piston (dua putaran engkol) sempurnamenghasilkan satu tenaga kerja (satu langkah kerja).(a) (b) (c) (d)Gambar 18,Siklus motor bensin 4 langkaha.Langkah pemasukan dimulai dengan katup masuk terbuka, piston bergerak dari titik mati atas dan berakhir ketika piston mencapai titik mati bawah. Udara dan bahan bakar terhisap ke dalamsilinder. Langkah ini berakhir hingga katup masuk menutup,49b.Langkah kompresi,diawaliketika kedua katup tertutup dancampuran di dalam silinder terkompresi sebagian kecil darivolume awalnya. Sesaat sebelum akhir langkah kompresi,pembakaran dimulai dan tekanan silinder naik lebih cepat.c.Langkahkerja, atau langkah ekspansi, yang dimulai saat piston hampir mencapai titik mati atas dan berakhir sekitar 45osebelumtitik mati bawah. Gas bertekanan tinggi menekan piston turun dan memaksa engkol berputar. Ketika piston mencapai titik matibawah, katup buang terbuka untuk memulai proses pembuangan dan menurunkan tekanan silinder hingga mendekati tekananpembuangan.d.Langkah pembuangan, dimulai ketika piston mencapai titik mati bawah. Ketika katup buang membuka, piston mendorong keluar sisa gas pembakaran hingga piston mencapai titik mati atas. Bila piston mencapai titik mati atas, katup masuk membuka, katup buang tertutup, demikian seterusnya..e.PerhitunganDaya Motor Didasarkan pada Dimensi Mesin, antar lain:Daya efektif:anPeLSDNe.75.60...42π=Daya indikatif:anPiLSDNi.75.60...42π=di mana D : diameter silinder (cm2)L: panjang langkah torak (m)i : jumlah silinderPe : tekanan efek rata-rata (kgf/cm2)Pi : tekanan indikatif rata-rata (kgf/cm2)n : putaran mesin (rpm)a : - dua langkah a=1- empat langkah a=23.3.2 Cara Kerja TurbinTurbin adalah mesin penggerak, dimana energi fluida kerja dipergunakan langsung untuk memutar roda turbin. Jadi, berbedadengan yang terjadi pada mesin torak, pada turbin tidak terdapatbagian mesin yang bergerak translasi. Bagian berputar dinamai stator atau rumah turbin. Roda turbin terletak di dalam rumah turbin dan roda turbin memutar poros daya yang menggerakkan atau memutarbebannya (generatorlistrik, pompa, kompresor, baling-baling atau50mesin lainnya). Di dalam turbin fluida kerja mengalami prosesekspansi, yaitu proses penurunan tekanan, dan mengalir secarakontinu. Fluida kerjanya dapat berupa air, uap air, atau gas.Gambar 19, Turbin AirTurbin dilengkapi dengan sudu-sudu.Pada roda turbin terdapat sudu dan fluida kerja akanmengalir melalui ruang di antara sudu tersebut. Apabila kemudian ternyata bahwa roda turbin dapat berputar, makaakan timbul gaya yang bekerja pada sudu. Gaya tersebut timbul karena terjadinya perubahan momentum dari fluida kerja yangmengalir di antara sudu. Jadi, sudutiurbinharuslah dibentuksedemikian rupa sehingga dapat terjadi perubahan momentum pada fluida kerja tersebut. Gambar 20 Sebuah sistem turbin gas514Rangkuman.....1.Pengecoran (Casting) adalah suatu proses penuangan materi cair seperti logam atau plastik yang dimasukkan ke dalam cetakan, kemudian dibiarkan membeku di dalam cetakan tersebut, dankemudian dikeluarkan atau di pecah-pecahuntuk dijadikankomponen mesin. Jenis-jenis pengecoran antara lain: pengecoran cetakan, pengecoran dengan gips, pengecorandengan pasir,pengecorandengan(gips, beton atau plastik resin), pengecoran sentrifugal dan pengecoran sentrifugal.2.Prosespengerjaan panasyang sering dilakukan adalahpengerolan (rolling) dan penempaan (forging).3.Cara Kerja TurbinTurbin adalah mesin penggerak, dimana energi fluida kerja dipergunakan langsung untuk memutar roda turbin. Jadi, berbeda dengan yang terjadi pada mesin torak, pada turbin tidak terdapat bagian mesin yang bergerak translasi. Bagian berputar dinamai stator atau rumah turbin. Roda turbin terletak di dalam rumahturbin dan roda turbin memutar poros daya yang menggerakkan atau memutar bebannya (generator listrik,pompa, kompresor,baling-baling atau mesin lainnya). Di dalam turbin fluida kerja mengalami proses ekspansi, yaitu proses penurunan tekanan, dan mengalir secara kontinu. Fluida kerjanya dapat berupa air, uap air, atau gas.5TesFormatif.....1.Apakahyang dimaksud dengan die casting?2.Sebutkan dan jelaskan macam-macam energi?3.Bagaimana hukum kekekalan energi dan beri contohnya?4.Jelaskan proses konversi energi pada motor bensin 4 langkah dan bagimana cara kerjanya?Kunci Jawaban :1.Die casting adalah prosespencetakan logam denganmenggunakan penekanan yang sangat tinggi pada suhu rendah.Cetakan tersebut disebut Die. Rentang kompleksitas Die untuk memproduksi bagian-bagian logam non belerang (yang tidak perlu sekuat, sekeras, atau setahan panas seperti baja) dari keran cucian sampai cetakan mesin (termasuk hardware, bagian-bagian komponen mesin, mobil mainan, dsb).2.Macam-macam energi :a.Energi MekanikEnergi meknik merupakan energi gerak, misal turbin air akan mengubah energi potensial menjadi energi mekanikuntukmemutar generator listrik.52b.Energi PotensialEnergi terjadi karena ketinggian benda.c.Energi ListrikEnergi Listrik adalah energi yang berkaitan dengan aruselektron, dinyatakan dalam Watt-jam atau kilo Watt-jam.Bentuk transisinya adalah aliranelektron melalui konduktor jenis tertentu. Energi listrik dapat disimpan sebagai energimedan elektrostatis yang merupakanenergi yang berkaitan dengan medan listrik yang dihasilkan oleh terakumulasinyamuatan elektron pada pelat-pelat kapasitor. d.EnergiElektromagnetikBentuk energi yang berkaitan dengan radiasi elektromagnetik.Energi radiasi dinyatakan dalam satuan energi yang sangat kecil, yakni elektron volt (eV) atau mega elektro volt (MeV), yang juga digunakan dalam evaluasi energi nuklir.e.Energi KimiaEnergi yang keluar sebagai hasil interaksi elektron di mana dua atau lebih atom/molekul berkombinasi sehingga menghasilkan senyawa kimia yang stabil. f.Energi NuklirEnergi Nuklir adalah energi dalam bentuk energi tersimpan yang dapat dilepas akibat interaksi partikel dengan atau di dalam inti atom. g.Energi TermalBentuk energi dasar di mana dalam kata lain adalah semuaenergi yang dapat dikonversikan secara penuh menjadi energi panas.h.EnergiAnginEnergiberupa angin dengan kecepatan tertentu yangmengenai turbin angin sehingga menjadi gerak mekanik dan listrik.3.Energi tidak dapat diciptakab dan energi tidak dapatdimusnahkan, energi hanya bisa berubah dari bentuk satu ke bentuk yang lainya. Cth : energi angin diubah menjadi energi mekanik dan menggerakkan generator sehingga tercipta energi listrik.4.Motor Bensin Empat LangkahPada motor bensin empat langkah terjadi perubahan energi dari energi kimia (bensin) energi thermal (panas) energi mekanik.Motor bensin empat langkah adalah motor yang padasetiap empat langkah torak/piston (dua putaran engkol) sempurna menghasilkan satu tenaga kerja (satu langkah kerja).Next >