DASAR-DASAR KRISTALOGRAFI PADA LOGAM

Sebelum membahas lebih jauh tentang Dasar-dasar kristalografi pada logam, tidak ada salahnya jika Anda membuka kembali catatan SMU tentang tabel periodik unsur-unsur kimia.
Sebagaimana kita telah ketahui bahwa semua zat terdiri atas atom-atom dan atom itu sendiri dari inti atom yang berupa sejumlah proton dan neutron yang dikelilingi oleh sejumlah elektron. Elektron ini menempati cell tertentu. Suatu atom dapat mempunyai satu atau bahkan lebih cell. Setiap cell dapat ditempati oleh elektron sebanyak 2 kali dari nomor cell (dihitung mulai dari yang terdalam sebagai cell nomor 1) yang dikuadratkan.
Jumlah elektron pada cell terluar banyak menentukan sifat dari unsur-unsur tersebut. Atom yang memiliki sejumlah elektron yang sama pada cell terluar yaitu unsur pada group yang sama akan memilki sifat yang hampir sama. Semua gas mulia mempunyai 8 elektron pada cell terluar, kecuali Helium yang hanya memiliki satu cell dan jumlah elektron pada cell itu adalah 2. Semuanya adalah unsur yang sangat stabil dan tidak bereaksi dengan unsur lain.
Atom-atom dapat membuat ikatan dengan atom yang sejenis atau atom lain membentuk molekul dari suatu zat atau senyawa. Molekul ialah sekelompok atom yang terikat oleh gaya tarik menarik antar atom itu sendiri dengan cukup kuat, sedang untuk atom-atom yang sejenis mempunyai ikatan yang lemah. Namun ikatan antar molekul itu lemah. Kristal ialah susunan pola ulang atom-atom (yang mengatur secara teratur) dalam 3 arah koordinat (dimensi).
Dalam beberapa hal atom-atom juga dapat menjalin ikatan dengan atom sejenis atau atom lainnya tanpa membentuk molekul seperti halnya pada logam.

Ikatan Atom
Ada tiga jenis ikatan atom yang utama, yaitu :
Ikatan ionic
Sebenarnya ikatan atom yang paling stabil itu seperti pada konfigurasi elektron pada gas mulia, yaitu terdapat delapan electron pada cell terluar (dua electron bila atom hanya memiliki satu cell). Bila suatu atom hanya memiliki satu electron pada cell terluar maka ia cenderung untuk melepas electron tersebut dan cell yang kebih kedalam yang biasanya sudah terisi penuh akan menjadi cell terluar, hal inilah yang menyebabkan lebih stabil. Tetapi hal ini pula mengakibatkan atom kelebihan proton (muatan positip) sehingga atom itu akan bermuatan positip (atom itu berubah menjadi ion positip). Sebaliknya bila suatu atom lain yang memiliki tujuh electron pada cell terluarnya, ia cenderung akan menerima satu electron lagi dari luar. Dan bila hal ini terjadi maka atom tersebut akan menjadi bermuatan negatip (karena akan menjadi ion negatip). Dan bila kedua ion ini berdekatan akan terjadi tarik menarik karena kedua ion ini memiliki muatan listrik yang berlawanan. Kedua ion ini akan terikat satu sama lainnya dengan gaya tarik menarik itu. Ikatan ini dinamakan ikatan ionic (ionic bonding), misalnya pada NaCl.






Ikatan kovalen
Beberapa atom dapat memperoleh konfigurasi electron yang stabil dengan saling meminjamkan elektronnya. Dengan saling meminjamkan electron ini atom-atom akan memperoleh susunan electron yang stabil tanpa menyebabkannya menjadi bermuatan. Elektron ini masih mempunyai ikatan dengan atom asalnya, tetapi juga sudah terikat dengan atom yang meminjamnya, misalnya Ikatan kovalen dari chloride
Ikatan Logam
Pada ikatan logam sebenarnya juga masih terdapat “kegiatan” saling meminjamkan electron, hanya saja jumlah atom yang bersama-sama saling meminjamkan elektron valensinya (elektron yang berada pada cell terluar) ini tidak hanya antara dua atau beberapa atom tetapi dalam jumlah yang tidak terbatas. Setiap atom menyerahkan electron valensinya untuk digunakan bersama. Dengan demikian akan ada ikatan tarik menarik antra atom-atom yang saling berdekatan. Jarak antar atom ini akan tetap sama, maksudnya seumpama ada atom yang bergerak menjauh maka gaya tarik menarik akan “menariknya” kembali ke posisi semula dan bila bergerak terlalu mendekat maka akan timbul gaya tolak menolak karena inti-inti atom berjarak terlalu dekat padahal muatan listriknya sama sehingga kedudukan atom relatip terhadap atom lain akan tetap.
Ikatan yang semacam ini biasanya terdapat pada logam sehingga dikenal dengan ikatan logam. Pada ikatan logam, inti-inti atom berjarak tertentu dan terlelat beraturan sedangkan elektron yang saling dipinjamkan seolah-olah membentuk “kabut elektron” yang mengisi sela-sela antar ini.
Mengingat atom-atom pada logam mempunyai posisi tertentu relatip terhadap atom lainnya maka dapat dikatakan bahwa atom logam tersusum secara teratur menurut suatu pola tertentu. Susunan yang teratur inilah yang dinamakan dengan Kristal dan susunan Kristal pada logam selalu kristalin (tersusun beraturan dalam suatu Kristal).

Struktur Kristal pada Logam
Sebenarnay struktur Kristal pada logam itu cukup banyak jenisnya, misalnya : Face Centered Cubic, Orthohombic, dll. Nah, pada ulasan kita kali ini akan menitik beratkan pada Face Centered Cubic (FCC), dan Body Centered Cubic saja.
Body Centered Cubic
Body Centered Cubic (BCC) secara bahasa artinya : Kubus pemusatan ruang. Umumnya struktrur Kristal ini dimiliki oleh : Crom (Cr), Besi Alpha, Molebdenum (Mo), Tantalum (Ta), dll. BCC ini mempunyai Number of atoms per unit cell (n), dimana n = 1 + (8 x 1/8) = 2. BCC juga mempunyai Coordination Number (CN) sejumlah = 8, CN ialah jumlah atom-atom tetangganya yang mengelilinginya. Karena atom yang terpadat itu berada pada diagonal ruang maka untuk mencari Unit cell length (a) pada BCC, dirumuskan sebagai berikut :
Atomic Packing Factor (APF) ialah Fraksi Volume yang diisi oleh atom, yang secara matematis diperoleh dari Volume atom pada unit cell satuan dibagi dengan Volume unit cell satuan.
Untuk BCC, APF-nya sebesar 0.68
Face Centered Cubic Face Centered Cubic (FCC) secara bahasa artinya : Kubus pemusatan sisi. Umumnya struktrur Kristal ini dimiliki oleh : Alumunium, Besi Gamma, Timbal, Nickel, Platina, Ag, dll. FCC ini mempunyai Number of atoms per unit cell (n), dimana n = (6 x ½) + (8 x 1/8) = 4. FCC juga mempunyai Coordination Number (CN) sejumlah = 12. Karena atom yang terpadat itu berada pada diagonal ruang maka untuk mencari Unit cell length (a) pada BCC, dirumuskan sebagai berikut :
Untuk FCC, APF-nya sebesar 0.74
Polymorphism and Allotropy
Beberapa material kemungkinan mempunyai lebih dari satu struktul Kristal, inilah yang disebut dengan polymorphism, misalnya : Carbon itu bisa dalam bentuk Diamond, Graphite maupun buckminsterfullerene (buckyball).
Jika material mempunyai lebih dari satu Kristal tetapi dalam keadaan padat yang tergantung dari temperature, maka inillah yang disebut dengan Allotropy, misalnya : Besi, itu pada batas kelarutan maksimum karbon 0,025%C pada temperature 723 Derajat Celcius berfasa besi alpha yang berstruktruk Kristal BCC sedang pada batas kelarutan maksimum karbon 2%C pada temperatur 1130 derajat celcius dia berfasa besi gamma (Austenite) yang berstruktur Kristal FCC. Dan pada batas kelarutan maksimum karbon 0,1% C pada temperature 1493 Derajat Celcius berfasa besi delta yang berstruktur Kristal BCC.

Arah dan Bidang Kristalografi
Arah Kristalografi
Untuk lebih sederhananya cobalah ikuti langkah-langkah berikut :
Bidang Kristalografi
Untuk lebih sederhananya cobalah ikuti langkah-langkah berikut :
Dan untuk menambah pemahaman Anda, silahkan baca kembali buku Introduction Physical Metallurgy (Sidney H. Avner) dan Callister

Read More..

CACAT-CACAT SOLIDIFIKASI PADA MATERIAL

Sebelum membahas lebih jauh tentang cacat, maka terlebih dahulu marilah kita coba mengenal dengan kristalisasi. Kristalisasi ialah proses pembentukan Kristal yang terjadi pada saat pembekuan, perubahan dari fasa cair ke fasa padat. Jika ditinjau dari mekanismenya, kristalisasi terjadi melalui 2 tahap :
1. Tahapan Nucleation (pembentukan inti)
2. Tahapan Crystal Growth (Pertumbuhan Kristal)
Nah, bagaimana hal ini dapat terjadi? Secara sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut :
Dalam keadaaan cair, atom-atom tidak memiliki susunan yang teratur (selalu mudah bergerak) dan mempunyai temperature yang relatip tinggi serta atom-atomnya memiliki energi yang cukup banyak sehingga mudah bergerak dan tidak ada pengaturan letak atom relatip terhadap atom lainnya.
Dengan semakin turunnya temperature maka energy atom akan semakin rendah dan semakin sulit bergerak sehingga atom-atom ini mulai mencari atau mengatur kedudukan relatip terhadap atom lainnya dan mulai membentuk lattice. Proses ini terjadi pada temperature yang relatip lebih dingin dimana sekelompok atom menyusun diri membentuk inti Kristal. Inti-inti ini akan menjadi pusat dari proses kristalisasi selanjutnya.
Dengan semakin turunnya temperature maka akan semakin banyak atom-atom yang ikut bergabung dengan inti yang sudah ada ataupun membentuk inti baru. Setiap inti akan tumbuh dengan menarik atom-atom lainnya dari cairan ataupun dari inti yang tidak sempat tumbuh, untuk mengisi tempat kosong pada lattice yang akan dibentuk. Pertumbuhan ini berlangsung dari tempat yang bersuhu dingin ke tempat yang bersuhu panas. Pertumbuhan ini tidak bergerak lurus saja tetapi mulai membentuk cabang-cabang dan ranting-ranting. Struktur ini disebut dengan struktur dendritik. Dendrit ini akan terus tumbuh ke segala arah sehingga cabang-cabang (ranting-ranting) dendrit ini hampir bersentuhan satu dengan lainnya sehingga sisa cairang yang terakhir akan membeku disela-sela dendrit ini.
Pertemuan antara satu dendrit kristal dengan lainnya dinamakan grain boundary (butir-butir kristal) yang merupakan bidang yang membatasi antara 2 kristal. Pada grain boundary ini akan terkandun unsur-unsur ikutan (impurity) yang lebih banyak dan pada grain boundary ini juga terdapat ketidakteraturan susunan atom (mismatch).
Cacat-cacat Kristal (Imperfection)
Cacat dapat terjadi karena adanya solidifikasi (pendinginan) ataupun akibat dari luar. Cacat tersebut dapat berupa :
Cacat titik (point defect)
Dapat berupa :
a. Cacat kekosongan (Vacancy) yang terjadi karena tidak terisinya suatu posisi atom pada lattice.
b. Interstitial (“salah tempat”, posisi yang seharusnya kosong justru ditempati atom)
c. Substitusional (adanya atom “asing” yang menggantikan tempat yang seharusnya diisi oleh atom)
Cacat garis (line defect)
Yakni Cacat yang menimbulkan distorsi pada lattice yang berpusat pada suatu garis. Sering pula disebut dengan dislokasi. Secara umum ada 2 jenis dislokasi, yakni : edge dislocation dan screw dislocation.
Cacat bidang (interfacial defect)
Ialah batasan antara 2 buah dimensi dan umumnya memisahkan daerah dari material yang mempunyai struktur kristal berbeda dan atau arah kristalnya berbeda, misalnya : Batas Butir (karena bagian batas butir inilah yang membeku paling akhir dan mempunyai orientasi serta arah atom yang tidak sama. Semakin banyak batas butir maka akan semakin besar peluang menghentikan dislokasi. Kemudian contoh yang berikutnya adalah Twin (Batas butir tapi special, maksudnya : antara butiran satu dengan butiran lainnya merupakan cerminan).
Cacat Ruang (Bulk defect)
Perubahan bentuk secara permanen disebut dengan Deformasi Plastis, deformasi plastis terjadi dengan mekanisme :
a. Slip, yaitu : Perubahan dari metallic material oleh pergerakan dari luar sepanjang Kristal. Bidang slip dan arah slip terjadi pada bidang grafik dan arah atom yang paling padat karena dia butuh energi yang paling ringan atau kecil.
b. Twinning terjadi bila satu bagian dari butir berubah orientasinya sedemikian rupa sehingga susunan atom di bagian tersebut akan membentuk simetri dengan bagian kristal yang lain yang tidak mengalami twinning.

Read More..

Biogas, Sumber Energi Alternatif

Kelangkaan bahan bakar minyak, yang disebabkan oleh kenaikan harga minyak dunia yang signifikan, telah mendorong pemerintah untuk mengajak masyarakat mengatasi masalah energi bersama-sama
Kenaikan harga yang mencapai 58 dollar Amerika Serikat ini termasuk luar biasa sebab biasanya terjadi saat musim dingin di negara-negara yang mempunyai empat musim di Eropa dan Amerika Serikat. Masalah ini memang pelik sebagaimana dikatakan Presiden Susilo Bambang Yudhoyono dalam pertemuan dengan para gubernur di Pontianak, Kalimantan Barat, tanggal 22 Juni 2005, dan mengajak masyarakat melakukan penghematan energi di seluruh Tanah Air.
Penghematan ini sebetulnya harus telah kita gerakkan sejak dahulu karena pasokan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi adalah sumber energi fosil yang tidak dapat diperbarui (unrenewable), sedangkan permintaan naik terus, demikian pula harganya sehingga tidak ada stabilitas keseimbangan permintaan dan penawaran. Salah satu jalan untuk menghemat bahan bakar minyak (BBM) adalah mencari sumber energi alternatif yang dapat diperbarui (renewable).
Kebutuhan bahan bakar bagi penduduk berpendapatan rendah maupun miskin, terutama di pedesaan, sebagian besar dipenuhi oleh minyak tanah yang memang dirasakan terjangkau karena disubsidi oleh pemerintah. Namun karena digunakan untuk industri atau usaha lainnya, kadang-kadang terjadi kelangkaan persediaan minyak tanah di pasar. Selain itu mereka yang tinggal di dekat kawasan hutan berusaha mencari kayu bakar, baik dari ranting-ranting kering dan tidak jarang pula menebangi pohon-pohon di hutan yang terlarang untuk ditebangi, sehingga lambat laun mengancam kelestarian alam di sekitar kawasan hutan.
Sebetulnya sumber energi alternatif cukup tersedia. Misalnya, energi matahari di musim kemarau atau musim kering, energi angin dan air. Tenaga air memang paling banyak dimanfaatkan dalam bentuk pembangkit listrik tenaga air (PLTA), namun bagi sumber energi lain belum kelihatan secara signifikan.
Energi terbarukan lain yang dapat dihasilkan dengan teknologi tepat guna yang relatif lebih sederhana dan sesuai untuk daerah pedesaan adalah energi biogas dengan memproses limbah bio atau bio massa di dalam alat kedap udara yang disebut digester. Biomassa berupa limbah dapat berupa kotoran ternak bahkan tinja manusia, sisa-sisa panenan seperti jerami, sekam dan daun-daunan sortiran sayur dan sebagainya. Namun, sebagian besar terdiri atas kotoran ternak.
Teknologi biogas
Gas methan terbentuk karena proses fermentasi secara anaerobik (tanpa udara) oleh bakteri methan atau disebut juga bakteri anaerobik dan bakteri biogas yang mengurangi sampah-sampah yang banyak mengandung bahan organik (biomassa) sehingga terbentuk gas methan (CH4) yang apabila dibakar dapat menghasilkan energi panas. Sebetulnya di tempat-tempat tertentu proses ini terjadi secara alamiah sebagaimana peristiwa ledakan gas yang terbentuk di bawah tumpukan sampah di Tempat Pembuangan Sampah Akhir (TPA) Leuwigajah, Kabupaten Bandung, Jawa Barat, (Kompas, 17 Maret 2005). Gas methan sama dengan gas elpiji (liquidified petroleum gas/LPG), perbedaannya adalah gas methan mempunyai satu atom C, sedangkan elpiji lebih banyak.
Kebudayaan Mesir, China, dan Roma kuno diketahui telah memanfaatkan gas alam ini yang dibakar untuk menghasilkan panas. Namun, orang pertama yang mengaitkan gas bakar ini dengan proses pembusukan bahan sayuran adalah Alessandro Volta (1776), sedangkan Willam Henry pada tahun 1806 mengidentifikasikan gas yang dapat terbakar tersebut sebagai methan. Becham (1868), murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882), memperlihatkan asal mikrobiologis dari pembentukan methan.
Pada akhir abad ke-19 ada beberapa riset dalam bidang ini dilakukan. Jerman dan Perancis melakukan riset pada masa antara dua Perang Dunia dan beberapa unit pembangkit biogas dengan memanfaatkan limbah pertanian. Selama Perang Dunia II banyak petani di Inggris dan benua Eropa yang membuat digester kecil untuk menghasilkan biogas yang digunakan untuk menggerakkan traktor. Karena harga BBM semakin murah dan mudah memperolehnya pada tahun 1950-an pemakaian biogas di Eropa ditinggalkan. Namun, di negara-negara berkembang kebutuhan akan sumber energi yang murah dan selalu tersedia selalu ada. Kegiatan produksi biogas di India telah dilakukan semenjak abad ke-19. Alat pencerna anaerobik pertama dibangun pada tahun 1900. (FAO, The Development and Use of Biogas Technology in Rural Asia, 1981).
Negara berkembang lainnya, seperti China, Filipina, Korea, Taiwan, dan Papua Niugini, telah melakukan berbagai riset dan pengembangan alat pembangkit gas bio dengan prinsip yang sama, yaitu menciptakan alat yang kedap udara dengan bagian-bagian pokok terdiri atas pencerna (digester), lubang pemasukan bahan baku dan pengeluaran lumpur sisa hasil pencernaan (slurry) dan pipa penyaluran gas bio yang terbentuk.
Dengan teknologi tertentu, gas methan dapat dipergunakan untuk menggerakkan turbin yang menghasilkan energi listrik, menjalankan kulkas, mesin tetas, traktor, dan mobil. Secara sederhana, gas methan dapat digunakan untuk keperluan memasak dan penerangan menggunakan kompor gas sebagaimana halnya elpiji.
Alat pembangkit biogas
Ada dua tipe alat pembangkit biogas atau digester, yaitu tipe terapung (floating type) dan tipe kubah tetap (fixed dome type). Tipe terapung dikembangkan di India yang terdiri atas sumur pencerna dan di atasnya ditaruh drum terapung dari besi terbalik yang berfungsi untuk menampung gas yang dihasilkan oleh digester. Sumur dibangun dengan menggunakan bahan-bahan yang biasa digunakan untuk membuat fondasi rumah, seperti pasir, batu bata, dan semen. Karena dikembangkan di India, maka digester ini disebut juga tipe India. Pada tahun 1978/79 di India terdapat l.k. 80.000 unit dan selama kurun waktu 1980-85 ditargetkan pembangunan sampai 400.000 unit alat ini.
Tipe kubah adalah berupa digester yang dibangun dengan menggali tanah kemudian dibuat bangunan dengan bata, pasir, dan semen yang berbentuk seperti rongga yang ketat udara dan berstruktur seperti kubah (bulatan setengah bola). Tipe ini dikembangkan di China sehingga disebut juga tipe kubah atau tipe China (lihat gambar). Tahun 1980 sebanyak tujuh juta unit alat ini telah dibangun di China dan penggunaannya meliputi untuk menggerakkan alat-alat pertanian dan untuk generator tenaga listrik. Terdapat dua macam tipe ukuran kecil untuk rumah tangga dengan volume 6-10 meter kubik dan tipe besar 60-180 meter kubik untuk kelompok.
India dan China adalah dua negara yang tidak mempunyai sumber energi minyak bumi sehingga mereka sejak lama sangat giat mengembangkan sumber energi alternatif, di antaranya biogas.
Di dalam digester bakteri-bakteri methan mengolah limbah bio atau biomassa dan menghasilkan biogas methan. Dengan pipa yang didesain sedemikian rupa, gas tersebut dapat dialirkan ke kompor yang terletak di dapur. Gas tersebut dapat digunakan untuk keperluan memasak dan lain-lain. Biogas dihasilkan dengan mencampur limbah yang sebagian besar terdiri atas kotoran ternak dengan potongan-potongan kecil sisa-sisa tanaman, seperti jerami dan sebagainya, dengan air yang cukup banyak.
Untuk pertama kali dibutuhkan waktu lebih kurang dua minggu sampai satu bulan sebelum dihasilkan gas awal. Campuran tersebut selalu ditambah setiap hari dan sesekali diaduk, sedangkan yang sudah diolah dikeluarkan melalui saluran pengeluaran. Sisa dari limbah yang telah â?dicernaâ? oleh bakteri methan atau bakteri biogas, yang disebut slurry atau lumpur, mempunyai kandungan hara yang sama dengan pupuk organik yang telah matang sebagaimana halnya kompos sehingga dapat langsung digunakan untuk memupuk tanaman, atau jika akan disimpan atau diperjualbelikan dapat dikeringkan di bawah sinar matahari sebelum dimasukkan ke dalam karung.
Untuk permulaan memang diperlukan biaya untuk membangun pembangkit (digester) biogas yang relatif besar bagi penduduk pedesaan. Namun sekali berdiri, alat tersebut dapat dipergunakan dan menghasilkan biogas selama bertahun-tahun. Untuk ukuran 8 meter kubik tipe kubah alat ini, cocok bagi petani yang memiliki 3 ekor sapi atau 8 ekor kambing atau 100 ekor ayam di samping juga mempunyai sumber air yang cukup dan limbah tanaman sebagai pelengkap biomassa. Setiap unit yang diisi sebanyak 80 kilogram kotoran sapi yang dicampur 80 liter air dan potongan limbah lainnya dapat menghasilkan 1 meter kubik biogas yang dapat dipergunakan untuk memasak dan penerangan. Biogas cocok dikembangkan di daerah-daerah yang memiliki biomassa berlimpah, terutama di sentra-sentra produksi padi dan ternak di Jawa Tengah, Jawa Timur, Sulawesi Selatan, Bali, dan lain-lain.
Pembangkit biogas juga cocok dibangun untuk peternakan sapi perah atau peternakan ayam dengan mendesain pengaliran tinja ternak ke dalam digester. Kompleks perumahan juga dapat dirancang untuk menyalurkan tinja ke tempat pengolahan biogas bersama. Negara-negara maju banyak yang menerapkan sistem ini sebagai bagian usaha untuk daur ulang dan mengurangi polusi dan biaya pengelolaan limbah. Jadi dapat disimpulkan bahwa biogas mempunyai berbagai manfaat, yaitu menghasilkan gas, ikut menjaga kelestarian lingkungan, mengurangi polusi dan meningkatkan kebersihan dan kesehatan, serta penghasil pupuk organik yang bermutu.
Untuk menuai hasil yang signifikan, memang diperlukan gerakan secara massal, terarah, dan terencana meliputi pengembangan teknologi, penyuluhan, dan pendampingan. Dalam jangka panjang, gerakan pengembangan biogas dapat membantu penghematan sumber daya minyak bumi dan sumber daya kehutanan. Mengenai pembiayaannya mungkin secara bertahap sebagian subsidi BBM dialihkan untuk pembangunan unit-unit pembangkit biogas. Melalui jalan ini, mungkin imbauan pemerintah mengajak masyarakat untuk bersama-sama memecahkan masalah energi sebagian dapat direalisasikan.

Read More..

Cara Membuat bioethanol dari Singkong

Sebagai alternatif pengganti bensin premium, Singkong dapat diolah menjadi bioethanol. Menurut Dr Ir Tatang H Soerawidjaja, dari Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung (ITB), singkong salah satu sumber pati. Pati senyawa karbohidrat kompleks. Sebelum difermentasi, pati diubah menjadi glukosa, karbohidrat yang lebih sederhana. Untuk mengurai pati, perlu bantuan cendawan Aspergillus sp. Cendawan itu menghasilkan enzim alfamilase dan gliikoamilase yang berperan mengurai pati menjadi glukosa alias gula sederhana. Setelah menjadi gula, baru difermentasi menjadi etanol.

Cara pembuatannya adalah sebagai berikut :

1. Kupas 125 kg singkong segar, semua jenis dapal dimanfaatkan. Bersihkan dan cacah berukuran kecil-kecil.
2. Keringkan singkong yang telah dicacah hingga kadar air maksimal 16%. Persis singkong yang dikeringkan menjadi gaplek. Tujuannya agar lebih awet sehingga produsen dapat menyimpan sebagai cadangan bahan baku

3.Masukkan 25 kg gaplek ke dalam tangki stainless si eel berkapasitas 120 liter, lalu tambahkan air hingga mencapai volume 100 liter. Panaskan gaplek hingga 100"C selama 0,5 jam. Aduk rebusan gaplek sampai menjadi bubur dan mengental.

4. Dinginkan bubur gaplek, lalu masukkan ke dalam langki sakarifikasi. Sakarifikasi adalah proses penguraian pati menjadi glukosa. Setelah dingin, masukkan cendawan Aspergillus yang akan memecah pati menjadi glukosa. Untuk menguraikan 100 liter bubur pati singkong. perlu 10 liter larutan cendawan Aspergillus atau 10% dari total bubur. Konsentrasi cendawan mencapai 100-juta sel/ml. Sebclum digunakan, Aspergilhis dikuhurkan pada bubur gaplek yang telah dimasak tadi agar adaptif dengan sifat kimia bubur gaplek. Cendawan berkembang biak dan bekerja mengurai pati

5.Dua jam kemudian, bubur gaplek berubah menjadi 2 lapisan: air dan endapan gula. Aduk kembali pati yang sudah menjadi gula itu, lalu masukkan ke dalam tangki fermentasi. Namun, sebelum difermentasi pastikan kadar gula larutan pati maksimal 17—18%. Itu adalah kadar gula maksimum yang disukai bakteri Saccharomyces unluk hidup dan bekerja mengurai gula menjadi alkohol. Jika kadar gula lebth tinggi, tambahkan air hingga mencapai kadar yang diinginkan. Bila sebaliknya, tambahkan larutan gula pasir agar mencapai kadar gula maksimum.

6 Tutup rapat tangki fermentasi untuk mencegah kontaminasi dan Saccharomyces bekerja mengurai glukosa lebih optimal. Fermentasi berlangsung anaerob alias tidak membutuhkan oksigen. Agar fermentasi optimal, jaga suhu pada 28—32"C dan pH 4,5—5,5.

7. Setelah 2—3 hari, larutan pati berubah menjadi 3 lapisan. Lapisan terbawah berupa endapan protein. Di atasnya air, dan etanol. Hasil fermentasi itu disebut bir yang mengandung 6—12% etanol

8.Sedot larutan etanol dengan selang plastik melalui kertas saring berukuran 1 mikron untuk menyaring endapan protein.

9. Meski telah disaring, etanol masih bercampurair. Untuk memisahkannya, lakukan destilasi atau penyulingan. Panaskan campuran air dan etanol pada suhu 78"C atau setara titik didih etanol. Pada suhu itu etanol lebih dulu menguap ketimbang air yang bertitik didih 100°C. Uap etanol dialirkan melalui pipa yang terendam air sehingga terkondensasi dan kembali menjadi etanol cair.


10 Hasil penyulingan berupa 95% etanol dan tidak dapat larut dalam bensin. Agar larul, diperlukan etanol berkadar 99% atau disebut etanol kering. Oleh sebab itu, perlu destilasi absorbent. Etanol 95% itu dipanaskan 100"C. Pada suhu ilu, etanol dan air menguap. Uap keduanya kemudian dilewatkan ke dalam pipa yang dindingnya berlapis zeolit atau pati. Zeolit akan menyerap kadar air tersisa hingga diperoleh etanol 99% yang siap dieampur denganbensin. Sepuluh liter etanol 99%, membutuhkan 120— 130 lifer bir yang dihasilkan dari 25 kg gaplek .

Read More..

Makalah Seminar Profesi : Motor Bakar bensin

BAB I
PENDAHULUAN

1. 1. SEJARAH MOTOR BAKAR
Sukses pertama kali manusia mengubah energi panas menjadi energi mekanis telah dilakukan oleh James Watt 200 tahun yang lalu dengan penemuan mesin uapnya. Pada tahun 1986 Nicholas August Otto mulai dengan motor pembakarannya yang di kenal sampai sekarang. Motor pembakaran ini kemudian berkembang dan diadakan perbaikan sehingga bentuknya menjadi lebih kecil sedangkan tenaganya menjadi besar. Dikarenakan mudah di hidupkan dan sangat praktis, maka memberikan kemungkinan dapat menggunakan motor pembakaran ini di berbagai lapangan dengan aneka ragamnya.
Nikolaus August Otto adalah seorang berkebangsaan Jerman yang pada tahun 1876 telah menciptakan mesin/motor dengan pembakaran empat langkah. Suatu jenis mesin yang dipakai jutaan manusia yang dibuat sejak saat itu hingga kini untuk menggerakkan mobil dan kendaraan lainnya.
Proses pembakaran pada bagian dalam mesin yang diciptakan Otto merupakan suatu hasil pemikiran yang cermat dan brilian. Mesin jenis ini mulanya digunakan untuk menggerakkan perahu motor dan sepeda motor.
1. 2. TEORI DASAR MOTOR BAKAR
Pada prinsipnya motor bakar bekerja karena adanya energi panas yang diperoleh dari pembakaran bahan bakar. Energi panas tersebut diperoleh dari siklus kerja dari motor bakar tersebut.
1.2.1. Motor Bakar Ditinjau Dari Memperoleh Energy Thermal
1. Mesin Pembakaran Luar (External Combustion Engine)
Pada mesin pembakaran luar proses pembakaran terjadi di luar mesin. Energy thermal dari gas hasil pembakaran di pindahkan ke fluida kerja melalui beberapa dinding pemisah. Contoh: mesin uap.
2. Mesin Pembakaran Dalam (Internal Combustion Engine)
Pada umumnya mesin pembakaran dalam ini disebut motor bakar, karena proses pembakarannya terjadi didalam mesin motor itu sendiri, sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja. Contohnya: motor bakar torak dan sistem turbin gas.
Dalam perencanaan ini pembahasan hanya pada motor bakar torak, motor bakar torak menggunakan satu atau beberapa silinder dan di dalam silinder tersebut terdapat torak yang bergerak bolak-balik.
Motor bakar adalah salah satu mesin kalor yang bekerja mengubah energi thermal menjadi energi mekanik. Energi thermal ini diperoleh dari hasil pembakaran antara bahan bakar dan udara didalam ruang bakar.
Gas hasil proses pembakaran ini kemudian digunakan untuk mendorong piston yang dihubungkan dengan poros engkol melalui perantaraan sebuah batang penghubung (connecting rod), sehingga gerak translasi dari piston diubah menjadi gerak rotasi pada poros engkol.



1.3. Motor Bakar Ditinjau Dari Siklus Kerja
1. Motor 2 langkah
Motor 2 langkah adalah motor bakar yang menghasilkan satu langkah kerja atau dua kali putaran poros engkol setiap siklusnya.
2. Motor 4 langkah
Motor 4 langkah adalah motor bakar yang menghasilkan dua langkah kerja atau empat kali poros setiap siklusnya.
1.4. Motor Bakar Ditinjau Sistem Penyalaan
1. Pada motor bensin, proses penyalaan bahan bakar dinyalakan oleh loncatan bunga api yang terjadi antara kedua elektroda dari busi, oleh karena itu motor bensin dinamakan Spark Ignition Engine.
2. Pada motor diesel, proses penyalaannya terjadi karena bahan bakar yang disemprotkan kedalam silinder pada saat udara bertemperatur dan bertekanan tinggi. Oleh karena itu motor diesel dinamakan Compression Ignition Engine.
1.5. Motor Bakar Ditinjau Berdasarkan Susunan Silinder
1. Silinder 1 baris
Pada silinder 1 baris, sumbu dari semua silinder terletak pada sebuah bidang datar.
2. Silinder V
Pada silinder V, sumbu silinder terletak pada dua bidang yang berpotongan dan sumbu poros engkol berhimpitan dengan garis potong kedua bidang tersebut.

3. Silinder X
Pada silinder X, dua buah silinder V yang di tempatkan bertolak belakang dan sumbu poros engkolnya berhimpitan menjadi satu.
4. Silinder Radial
Pada silinder radial, silindernya terletak radial terhadap sumbu poros engkol. Pada makalah ini penulis membahas tentang motor bakar bensin.

















BAB II
RUANG LINGKUP MOTOR BAKAR BENSIN

2.1. Proses Kerja Motor Bakar Bensin
2.1.1. Motor Bakar Bensin 4 Langkah
Motor bensin bekerja karena adanya energi panas yang diperoleh dari pembakaran campuran udara dan bensin. Energi panas tersebut dapat diperoleh dengan cara :
Pada saat torak bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB) terjadilah penghisapan udara dan bensin dari karburator ke dalam silinder pada saat torak bergerak ke atas, campuran tersebut dikompresikan akibatnya terjadi tekanan dan temperatur yang tinggi. Selanjutnya dipercikkanlah bunga api dari busi mengakibatkan timbulnya energi panas, akibatnya terdoronglah torak ke bawah menekan batang torak dan menggerakkan poros engkol.
2.1.1.1. Prinsip Kerja Motor Bakar Bensin 4 Langkah
Jumlah langkah yang terjadi pada siklus ini adalah 4 langkah torak dengan 2 putaran engkol dan mesin ini disebut mesin 4 langkah.
Langkah-langkah siklus motor bensin 4 langkah sebagai berikut :
- Langkah Hisap
Torak bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB), katup masuk terbuka dan katup buang tertutup. Campuran udara bahan bakar dihisap ke dalam silinder. Pada langkah hisap ini poros engkol melakukan setengah putaran pertama.
- Langkah Kompresi
Torak bergerak dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA), katup masuk dan katup keluar tertutup. Campuran udara dan bensin yang tadi dihisap, dikompresikan, sehingga tekanan dan suhunya naik pada langkah kompresi ini poros engkol melakukan setengah putaran kedua.
- Langkah Usaha
Pada saat torak berada dititik mati atas (TMA), katup masuk dan katup buang tertutup, percikan bunga api keluar dari busi dan mengakibatkan terjadinya pembakaran campuran udara dan bensin, dan mendorong torak ke bawah. Pada langkah usaha ini poros engkol melakukan setengah putaran tiga.
- Langkah Buang
Torak bergerak dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA). Katup masuk tertutup dan katup buang terbuka, gas buang terdorong keluar. Pada langkah buang ini poros engkol membuat setengah putaran yang ke empat.










2.1.2. Prinsip Kerja Motor Bensin 2 Langkah
Pada motor bakar jenis ini dalam satu proses pembakaran memerlukan dua langkah piston dari satu kali putaran poros engkol. Langkah-langkah pada siklus motor bakar bensin 2 langkah sebagai berikut :
- Langkah Hisap dan Kompresi
Piston bergerak dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA), lubang pemasukan dan pembuangan terbuka gas baru masuk ke dalam silinder dan mendorong sisa-sisa pembakaran keluar (membilas ruangan dalam silinder). Disini sebagian dari gas baru terbuang.
Lubang pemasukan dan pembuangan tertutup, gas baru dipadatkan (dikompresikan) hingga terjadi tekanan yang tinggi, pada akhir langkah piston gas baru dinyalakan, di dalam karter di bawah piston, tekanan menurun karena volume bertambah besar oleh gerakan piston, tekanan menurun karena volume bertambah besar oleh gerakan piston dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA) sehingga campuran uap bensin dengan udara masuk dalam karter.
- Langkah Usaha dan Buang
Piston bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB), katup pemasukan dan pembuangan tertutup, setelah terjadi pembakaran tekanan gas naik lebih kurang 15 atm, piston didorong menuju titik mati bawah (TMB), sehingga menghasilkan usaha/ekspansi campuran uap bensin dan udara di dalam karter dipadatkan.
Lubang pembuangan terbuka, maka gas sisa hasil pembakaran keluar, kemudian lubang pemsukan terbuka dan gas baru yang bertekanan lebih besar dari 1 atm masuk ke dalam silinder mendorong gas bekas keluar (membilas silinder) sebagian gas baru ikut terbuang keluar.

2.2. Siklus Motor Bakar Bensin (Siklus Udara Volume Konstan)
Siklus yang digunakan dalam menganalisa proses thermodinamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar sebagai berikut:




Gambar 3. Diagram P-V Siklus Motor Bakar Bensin

Dimana:
0 – 1 : proses pemasukan atau isap pada tekanan konstan
1 – 2 : proses kompresi isentropic
2 – 3 : proses pemasukan kalor pada volume konstan
3 – 4 : proses ekspansi isentropic
4 – 1 : proses pengeluaran kalor pada volume konstan
1 – 0 : proses pembuangan pada tekanan konstan











Gambar 4. Diagram T-S Siklus Motor Bakar Bensin
2.3. KELENGKAPAN MESIN
2.3.1 Sistem Pelumasan
Telah dikatakan bahwa di dalam mesin terdapat bagian-bagian yang bergerak, misalnya poros engkol piston, batang torak, katup dan sebagainya. Sistem pelumas dimaksudkan untuk mengeluarkan minyak pelumas ke bagian-bagian mesin yang bergerak. Sedangkan minyak pelumas sendiri berfungsi :
1. Mengurangi gesekan dan mencegah keausan;
2. Membantu mendinginkan bagian-bagian mesin;
3. Memperbaiki kerapatan antara pistonring dengan dinding silinder;
4. Membersihkan mesin.


2.3.2. Sistem Pendinginan
Fungsi Sistem Pendinginan
Pembakaran campuran bahan bakar di dalam mesin menghasilkan gas bersuhu tinggi. Panas yang dihasilkan ini sebagian di pakai tenaga penggerak. Sebagian hilang dibawa gas buang dan sebagian lagi diserap oleh bagian-bagian mesin. Panas yang diserap ini harus dibuang untuk menghindari panas yang berlebihan (overheating), yang dapat pula mengakibatkan mesin menjadi retak.
Sistem pendinginan dimaksudkan untuk mengatasi keadaan tersebut. Selain itu juga untuk mempertahanka suhu yang tetap dalam mesin. Sistem yang digunakan ada 2 cara :
1. Sistem Pendinginan Udara;
2. Sistem Pendinginan Air.
2.3.3. Sistem Bahan Bakar
Seperti diketahui bahwa motor bensin adalah suatu motor yang merubah energi panas menjadi energi mekanis. Untuk mendapatkan energi panas dibutuhkan campuran gas yang terdiri dari udara dan bensin. Untuk mendapatkan campuran tersebut maka dibutuhkan suatu sistem. Sistem tersebut adalah sistem bahan bakar yang terdiri dari tanki bensin, saringan bensin, pompa bensin, karburator, saringan udara, intake manifold, exhavst manifols, pipa gas buang dan muffler.
Untuk merubah energi panas menjadi energi mekanis harus melalui pembakaran, sedangkan sebelum terjadinya pembakaran udara dan bensin harus dicampur terlebih dahulu, maka jelaslah bahwa fungsi utama dari sistem bahan bakar adalah untuk mencampur udara dan bensin.



BAB III
KOMPONEN MESIN

3.1. KOMPONEN-KOMPONEN MESIN
3.1.1. Blok Silinder (Cylinder Block)
Blok silinder merupakan bentuk dasar dari mesin yang berfungsi sebagai tempat untuk membuat energi panas yang dihasilkan dari proses pembakaran bahan bakar. Blok silinder terbuat dari besi tuang, paduan alumunium (allumunium alloys). Pada bagian luar block silinder terdapat dudukan-dudukan untuk menempatkan kelegkapan-kelengkapan mesin, seperti starter, alternator, pompa bensin dan distributor.
3.1.2. Silinder
Silinder berfungsi sebagai tempat untuk menghasilkan energi panas dari proses pembakaran bahan bakar. Torak bergerak bolak balik di dalam silinder untuk merubah energi panas menjadi energi mekanik, untuk menghindari keausan dan mencegah kebocoran gas kompresi dan kehilangan panas antara silinder dan torak, maka permukaan silinder dilapisi dengan Chrome.
3.1.3. Diameter Silinder dan Langkah Torak
Mesin dapat diklasifikasikan berdasarkan ukuran diameter silinder dan langkah torak. Apabila diameter silinder sama dengan langkah torak disebut square engine. Langkah torak yang lebih kecil dari diameter silinder disebut over square engine, sedangkan langkah torak yang lebih besar dari diameter silinder disebut long strote engine. Long strote engine digunakan pada mesin kecepatan rendah square dan over square engine digunakan pada mesin kecepatan tinggi.

3.1.4. Bak Engkol dan Karter (Crankcase and Oilpan)
Crankcase adalah rumah (tempat) untuk menempatkan poros engkol dan berada dibagian bawah block silinder. Oilpan berfungsi sebagai tempat untuk menampung oli sebelum oli itu dihisap dan ditekan oleh pompa oli. Oilpan terbuang dari plat baja yang diproses, pada oilpan diberi sekat-sekat yang berfungsi untuk menjaga tinggi permukaan oli pada saat kendaraan pada posisi miring atau nanjak dan juga berfungsi untuk mencegah guncangan minyak pelumas saat kendaraan berhenti dengan tiba-tiba.

3.1.5. Kepala Silinder
Kepala silinder berfungsi sebagai tempat untuk ruang pembakaran dan untuk menempatkam mekanisme katup, bahannya terbuat dari besi tuang atau paduan alumunium (allumunium alloys). Kepala silnder dipasangkan pada block silinder yang diikat dengan baut-baut. Kepala silinder juga berfungsi sebagai tutup silinder, konstruksi kepala silinder harus kuat karena bekerja pada temperatur dan tekanan yang tinggi sekali.
3.1.6. Gasket Kepala Silinder (Cylinder Head Gasket)
Gasket kepala silinder berfungsi untuk mencegah kebocoran gas kompresi atau pembakaran, air pendingin dan oli. Gasket kepala silinder terbuat dari tembaga (Copper), asbestas dan plat baja.
3.1.7. Torak (Piston), Ring Torak, Batang Torak
Torak berfungsi untuk memindahkan tenaga yang diperoleh dari pembakaran campuran udara dan bensin ke poros engkol melalui batang torak, bahannya terbuat dari besi tuang atau paduan alumunium.
Piston terbuat dari paduan baja dan berfungsi untuk menghubungkan torak dengan batang torak melalui lubang bushing yang terdapat di kedua sisi torak.
Piston ring berfungsi untuk mengikis kelebihan oli ke dalam ruang bakar. Piston ring terbuang dari baja tuang atau baja spesial yang bermutu tinggi.
Celah cincin torak (piston ring gap) berfungsi untuk mencegah patahnya piston ring pada saat ujung-ujung piston ring bersentuhan karena adanya pemuaian.
Celah torak (piston clearance) adalah kerenggangan (celah) antara torak dan dinding silinder yang berfungsi untuk memberikan kebebasan pada torak memuai supaya torak dapat bekerja.
3.1.7.1. Batang Torak (Connecting Road)
Batang torak berfungsi untuk menghubungkan torak dengan poros engkol atau meneruskan tenaga yang diperoleh torak ke poros engkol. Batang torak terbuat dari baja spesial.
3.1.8. Poros Engkol (Crank Shaft)
Poros engkol berfungsi untuk merubah gerak bolak-balik torak menjadi gerak putar yang akhirnya digunakan untuk memutar roda-roda. Poros engkol terbuat dari baja tuang
3.1.9. Roda Penerus
Roda penerus befungsi untuk menerima sebagian tenaga yang diperoleh dari langkah usaha dan memberikan tenaga kepada langkah-langkah yang lainnya. Di bagian luar roda penerus di lengkapi dengan ring gear untuk perkaitan dengan starter piston. Roda penerus terbuat dari besi tuang.
3.1.10. Mekanisme Katup
Mekanisme katup adalah suatu mekanisme pada mesin 4 langkah yang berfungsi untuk mengatur membuka dan menutupnya katup-katup. Pada tiap-tiap silinder terdapat dua buah katup, masing-masing katup hisap dan katup buang.
Bagian-bagian mekanisme katup :
- Katup (Valve) berfungsi untuk membuka dann menutup saluran hisap dan saluran buang. Diameter katup hisap dibuat lebih besar dari katup buang. Katup terbuat dari baja chrome nikel (nickel chrom steel) yang mempunyai daya tahan panas yang tinggi.
- Dudukannya katup (valve seat) berfungsi sebagai tempat duduknya kepala katup dan terbuat dari chrome nikel.
- Pegas katup (valve spring) berfungsi untuk mengembalikan katup pada dudukannya semula setelah katup bekerja.
- Valve lifler berfungsi untuk memindahkan gerakan hubungan ke rocker arm melalui push rod. Valve lifter terbuat dari baja tuang. Bagian dalam valve lifler terdapat dudukan untuk push rod. Bagian luar valve lifler dibuat halus untuk memudahkan berputar dan bergerak turun naik. Pada dinding valve lifler terdapat dua buah lubang yang berfungsi untuk pelumasan.
- Push rod berfungsi untuk meneruskan gerakan valve lifler ke ujung rocker arm. Push rod ini terbuat dari baja.
- Rocker arm berfungsi untuk menekan batang katup sehingga katup dapat membuka. Rocker arm terbuat dari baja tuang, dibagian tengah diberi lubang pelumasan. Celah katup (valve clearance) adalah celah antara rocker arm dan ujung batang katup yang tujuannya agar katup duduk pada dudukannya yang sempurna.
3.1.11. Poros Bubungan (Camshaft and cam)
Poros bubungan berfungsi untuk mengatur waktu membuka dan menutupnya katup-katup. Pada poros bubungan terdapat beberapa bubungan yang jumlahnya sesuai dengan banyaknya katup, juga terdapat bubungan untuk menggerakkann pompa bensin dan terdapat gigi-gigi untuk menggerakkan distributor.

3.1.11.1. Penggerak Poros Bubungan
- Timing Chain
Timing chain adalah penggerak roda gigi yang mempergunakan rantai berfungsi untuk memperbaiki efisiensi pemindahan dan untuk menghilangkan getaran-getaran yang terjadi.
- Timing Belt
Timing belt adalah penggerak roda gigi yang mempergunakan belt/ keuntungannya mengurangi suara hentakan (driving noise). Beltnya terbuat dari karet yang sangat keras dan tahan terhadap panas, intinya tidak elastis dan giginya terbuat dari kanvas yang mempunyai ketahanan aus tinggi.



















BAB IV
PENUTUP
Kesimpulan
Dari uraian di atas kita dapat kita simpulkan pembahasan tentang Teori Motor Bakar Bensin, yaitu :
1. Dilihat dari prinsip kerjanya, bahwa motor bakar itu terbagi ke dalam 2 macam, yaitu :
- Motor Bakar Bensin 4 Langkah;
- Motor Bakar Bensin 2 Langkah.
2. Motor Bakar bekerja karena adanya energi panas dari pembakaran bahan bakar.
3. Kelengkapan Mesin terdiri dari :
- Sistem Pelumasan;
- Sistem Pendingin;
- Sistem Pengapian;
- Sistem Bahan Bakar.
4. Komponen Motor Bakar terdiri dari :
- Blok Silinder;
- Silinder;
- Piston;
- Karter;
- Kepala Silinder;
- Poros Engkol;
- Fly Wheel.
5. Nikolaus August Otto (1832-1891) adalah seorang penemu berkebangsaan Jerman yang pada tahun 1876 menciptakan mesin dengan empat dorongan pembakaran, jenis yang dipakai oleh jutaan manusia yang dibuat sejak saat itu hingga kini.



















DAFTAR PUSTAKA
1. Daryanto. 2003. Motor Bensin Pada Mobil. Bandung: CV. Yrama Widya
2. Daryanto. 2003. Motor Bakar Untuk Mobil. Cetakan ke : 6. Jakarta: PT. Asdi
Mahasatya
3. Nacoela Soenarta, Schoini. Motor Serba Guna. Jakarta: PT. Pradnya Paramita

Read More..

Cover Laporan Kerja Praktek Di PT. PJB UBP Talang Duku

LAPORAN KERJA PRAKTIK
PT. PJB UBP TALANG DUKU






Disusun untuk memenuhi syarat
Dalam Mata Kuliah Kerja Praktik



Oleh :
SUSANTO
08 22 11 0020.P



PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TRIDINANTI
PALEMBANG
2010

Read More..

Daftar Isi Kerja Praktek Di PT. PJB UBP Talang Duku

LAPORAN KERJA PRAKTIK
PT. PJB UBP TALANG DUKU




Oleh :
SUSANTO
08 22 11 0020.P


Palembang, Mei 2010

Mengetahui : Ketua Program Studi, Pembimbing I,





Ir. Muh. Amin Fauzie.Hb, MT

Ir. R. Kohar, MT
Pembimbing II,






Ir. Suhardan MD, MS, Met
KATA PENGANTAR
   
Puji dan syukur penulis panjatkan Kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Laporan hasil kerja praktik.
Laporan hasil kerja praktik ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat kurikulum pada program studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Univesitas Tridinanti Palembang.
Dalam penyusunan dan penulisan laporan hasil kerja praktik ini, penulis menyadari masih terdapat kekurangan dan masih banyak kesalahan-kesalahan, untuk itu penulis menerima saran, masukan dan kritikan dari berbagai pihak guna kesempurnaan Laporan Hasil Kerja Praktik ini di masa yang akan datang.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Yth. Kedua Orang tuaku;
2. Yth. Bapak Ir. Ibnu Aziz, MT. Ars, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Tridinanti Palembang;
3. Yth. Bapak Ir. R. Kohar, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Tridinanti Palembang;
4. Yth. Bapak Ir. Muh. Amin Fauzie.Hb, MT, selaku Pembimbing I yang telah banyak memberikan bantuan dan petunjuk di dalam penyusunan Laporan Program Kerja Praktik ini;
6. Yth. Bapak Ir .Suhardan MD, MS, Met, selaku Pembimbing II yang telah banyak memberikan bantuan dan petunjuk di dalam penyusunan Laporan Program Kerja Praktik ini;
7. Yth. Bapak Manejer dan Deputi Manajer Beserta Staf Karyawan PT.PJB UBP Talang Duku yang telah banyak memberikan bantuan di dalam penyusunan Laporan Program Kerja Praktik ini;
8. Rekan–rekan mahasiswa Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Tridinanti Palembang yang telah banyak memberikan bantuan di dalam penyusunan Laporan Program Kerja Praktik ini.
Akhir kata semoga Tugas Akhir Laporan Kerja Praktik ini akan bermanfaat bagi penulis khususnya bagi pembaca dan pendidikan pada umumnya.


Palembang, Mei 2010 Penulis,


SUSANTO
08 22 11 0020.P



DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN PERSETUJUAN DESAIN LAPORAN KERJA PRAKTIK i
KATA PENGANTAR ii
DAFTAR ISI iv
DAFTAR GAMBAR vi

BAB I PENDAHULUAN
1.1. Sejarah Berdirinya PT. PJB UBP Talang Duku 1
1.2. Struktur Organisasi PT. PJB UBP Talang Duku 3
1.3. Tujuan Berdirinya PT. PJB UBP Talang Duku 4

BAB II TEORI TURBIN GAS
2.1. Pendahuluan 5
2.2. Prinsip Kerja Sistem Turbin Gas 7
2.3. Klasifikasi Turbin Gas 9

BAB III KOMPONEN TURBIN GAS
3.1. Air Inlet Section (Bagian Udara Masuk) 15
3.2. Compressor Section (Bagian Kompressor) 16
3.3. Combustion Section (Bagian Pembakaran) 18
3.4. Turbin Section (Bagian Turbin) 21
3.5. Exhaust Section (Bagian Pembuangan) 22

BAB IV KELENGKAPAN MESIN
4.1. Starting Equipment 23
4.2. Coupling and Accessory Gear (Gigi Tambahan dan
Kopling) 23

4.3. Fuel System (Sistem Bahan Bakar) 23
4.4. Lube Oil System (Sistem Pelumasan) 24
4.5. Cooling System (Sistem Pendingin) 25

BAB V PROSEDUR PENGOPERASIAN TURBIN GAS
5.1. Langkah Awal Pengoperasian 26
5.2. Maintenance Turbin Gas (Perawatan Turbin Gas) 27
5.2.1. Preventive Maintenance (Pemeliharaan
Pencegah) 28
5.2.2. Repair Maintenance (Pemeliharaan Perbaikan) 28
5.2.3. Predictive Maintenance (Pemeliharaan Prediksi) 28
5.2.4. Corrective Maintenance (Perbaikan Kecil) 29
5.2.5. Break Down Maintenance (Bongkar) 29
5.2.6. Modification Maintenance (Manambah) 29
5.2.7. Shut Down Maintenance (Perawatan Mati) 29
5.3. Shut Down Inspection Pada Turbin Gas 30
5.3.1. Combustion Inspection (Pemeriksaan
Pembakaran) 30
5.3.2. Hot Gas Path Inspection (Pemeriksaan
Daerah Panas) 31
5.3.3. Major Inspection ( Pemeriksaan Utama) 33

DAFTAR PUSTAKA 35
LAMPIRAN






DAFTAR GAMBAR



Gambar :

Halaman
1.1. Struktur Organisasi PT. PJB UBP Talang Duku…………. 3
2.1. Sistem Kerja Turbin ………………………………………… 8
3.1. Typical Turbin Rotor Assembly ……………………………. 16
3.2. Compressor Casing ………………………………………… 17
3.3. Typical Combustion System ……………………………...... 21

Read More..

Laporan Kerja Praktek Di PT. PJB UBP Talang Duku

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. SEJARAH BERDIRINYA PJB UBP TALANG DUKU
Sejarah PT Pembangkitan Jawa-Bali (PJB) berawal ketika Perusahaan listrik dan Gas dibentuk pada tahun 1945 setelah Indonesia merdeka. Di tahun 1965, Perusahaan Listrik Negara dipisah dari Perusahan Gas Negara. Pada tahun 1972, PLN menjadi Badan Usaha milik Negara dengan status Perusahaan Umum. Sepuluh tahun kemudian, tahun 1982, restrukturisasi di mulai di Jawa-Bali dengan pemisahan unit sesuai fungsinya, yaitu Unit PLN Distribusi dan Unit PLN Pembangkitan dan Penyaluran.
Pada tahun 1994, status PLN diubah menjadi Persero. Setahun kemudian, dilakukan restrukturisasi di dalam PT. PLN (Persero) dengan membentuk dua anak perusahaan di bidang pembangkitan. Restrukturisasi tersebut bertujuan memisahkan misi sosial dan misi komersial yang diemban. Pada tanggal 3 Oktober 1995, PT Pembangkitan Tenaga Listrik Jawa-Bali II, atau yang lebih dikenal dengan nama PLN PJB II berdiri. Tujuan utama dibentuknya anak perusahaan ini adalah untuk menyelenggarakan usaha ketenagalistrikan yang bermutu tinggi serta handal berdasarkan prinsip industri dan niaga yang sehat dan efisien.
Seiring dengan pengembangan strategi usaha, pada tahun 2000, PLN PJB II melakukan penyempurnaan organisasi dan mengubah nama menjadi PT. Pembangkitan Jawa-Bali. Saat ini, PT. PJB memiliki 8 unit pembangkit dengan kapasitas terpasang 6.526 MW dan aset setara kurang lebih Rp 41,5 triliun. Didukung 2.203 karyawan, PJB telah berkembang menjadi produsen energi listrik kelas dunia. Kapasitas, mutu, kehandalan dan layanan yang diberikan mampu memenuhi standar internasional.
Organisasi Unit Bisnis Pembangkitan Talang Duku merupakan salah satu unit pembangkitan terbaru milik PT. PJB yang terletak di wilayah Sumatera bagian Selatan, PLTG Talang Duku mempunyai kapasitas terpasang 35 MW. Pembangunan Pusat listrik Tenaga Gas ini merupakan salah satu upaya dalam mengatasi defisit energi listrik pada sistem Sumatera Bagian Selatan, khususnya di sistem kelistrikan Sumsel-Lampung-Bengkulu. Dalam berproduksi, PLTG Talang Duku memanfaatkan gas glare, yaitu gas ikutan sisa hasil pengeboran minyak atau gas. Hal ini merupakan yang pertama bagi bidang usaha pembangkitan listrik, sehingga memposisikan PJB sebagai pelopor pemanfaatan gas glare untuk pembangkitan komersial di Indonesia.
Pembangunan PLTG talang Duku dilakukan dalam 2 tahap. Tahap I : PLTG Daur Tunggal (Open Cycle) relokasi bekas PLTG Gresik berkapasitas 1x20 MW dan selesai dibangun pada bulan oktober 2003 dan beroperasi secara komersial sejak 1 November 2003 dan masuk dalam sistem transmisi Saluran Udara Tegangan Tinggi 150 kV di Sumatera Bagian Selatan. Tahap II : PLTG Baru Daur Ulang (Open Cycle) dengan kapasitas 1x13,9 MW dan mulai beroperasi secara komersial sejak awal November 2004 dan diresmikan oleh Presiden RI Susilo Bambang Yudhoyono pada tanggal 9 November 2004. Alamat : Jalan Raya Palembang Sekayu Km. 80 Desa Teluk Kijing III Kecamatan Lais Kabupaten Musi Banyuasin Sumatera Selatan, Telp : (62-81) 367667057, Fax: (62-711) 893204




1.3. TUJUAN BERDIRINYA PJB UBP TALANG DUKU
Adapun tujuan berdirinya PJB UBP Talang Duku, antara lain:
a. Menjadikan PT. PJB sebagai perusahaan publik yang maju dan dinamis dalam bidang pembangkitan tenaga listrik;
b. Memberikan hasil yang terbaik kepada pemegang saham, pegawai, pelanggan pemasok, pemerintah dan masyarakat serta lingkungannya;
c. Memenuhi tuntunan pasar.


BAB II
TEORI TURBIN GAS

2.1. PENDAHULUAN
Turbin gas adalah suatu penggerak mula yang memanfaatkan gas sebagai fluida kerja. Didalam turbin gas energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik berupa putaran yang menggerakkan roda turbin sehingga menghasilkan daya. Bagian turbin yang berputar disebut rotor atau roda turbin dan bagian turbin yang diam disebut stator atau rumah turbin. Rotor memutar poros daya yang menggerakkan beban (generator listrik, pompa, kompresor atau yang lainnya).
Turbin gas merupakan salah satu komponen dari suatu sistem turbin gas. Sistem turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin gas.
Menurut Dr. J. T. Retaliatta, sistim turbin gas ternyata sudah dikenal pada jaman “Hero of Alexanderia”. Disain pertama turbin gas dibuat oleh John Barber seorang Inggris pada tahun 1791. Sistem tersebut bekerja dengan gas hasil pembakaran batu bara, kayu atau minyak, kompresornya digerakkan oleh turbin dengan perantaraan rantai roda gigi. Pada tahun 1872, Dr. F. Stolze merancang sistem turbin gas yang menggunakan kompresor aksial bertingkat ganda yang digerakkan langsung oleh turbin reaksi tingkat ganda. Tahun 1908, sesuai dengan konsepsi H. Holzworth, dibuat suatu sistem turbin gas yang mencoba menggunakan proses pembakaran pada volume konstan. Tetapi usaha tersebut dihentikan karena terbentur pada masalah konstruksi ruang bakar dan tekanan gas pembakaran yang berubah sesuai beban. Tahun 1904, “Societe des Turbomoteurs” di Paris membuat suatu sistem turbin gas yang konstruksinya berdasarkan disain Armengaud dan Lemate yang menggunakan bahan bakar cair. Temperatur gas pembakaran yang masuk sekitar 450oC dengan tekanan 45 atm dan kompresornya langsung digerakkan oleh turbin.
Selanjutnya, perkembangan sistem turbin gas berjalan lambat hingga pada tahun 1935 sistem turbin gas mengalami perkembangan yang pesat dimana diperoleh efisiensi sebesar lebih kurang 15 %. Pesawat pancar gas yang pertama diselesaikan oleh “British Thomson Houston Co” pada tahun 1937 sesuai dengan konsepsi Frank Whittle (tahun 1930).
Saat ini sistem turbin gas telah banyak diterapkan untuk berbagai keperluan seperti mesin penggerak generator listrik, mesin industri, pesawat terbang dan lainnya. Sistem turbin gas dapat dipasang dengan cepat dan biaya investasi yang relatif rendah jika dibandingkan dengan instalasi turbin uap dan motor diesel untuk pusat tenaga listrik.

2.2. PRINSIP KERJA SISTEM TURBIN GAS
Udara masuk kedalam kompresor melalui saluran masuk udara (inlet). Kompresor ini berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut, akibatnya temperature udara juga meningkat. Kemudian udara yang telah dikompresi ini masuk kedalam ruang bakar. Di dalam ruang bakar disemprotkan bahan bakar sehingga bercampur dengan udara tadi dan menyebabkan proses pembakaran. Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur. Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan ke turbin gas melalui suatu nozel yang berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke sudu-sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas tersebut digunakan untuk memutar kompresornya sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik. Setelah melewati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust).
Secara umum proses yang terjadi pada suatu sistim turbin gas adalah sebagai berikut :
1. Pemampatan (compression) udara di hisap dan dimampatkan;
2. Pembakaran (combustion) bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang bakar dengan udara kemudian di bakar;
3. Pemuaian (expansion) gas hasil pembakaran memuai dan mengalir ke luar melalui nozel (nozzle);
4. Pembuangan gas (exhaust) gas hasil pembakaran dikeluarkan lewat saluran pembuangan.

Pada kenyataannya, tidak ada proses yang selalu ideal, tetap terjadi kerugian-kerugian yang dapat menyebabkan turunnya daya yang dihasilkan oleh turbin gas dan berakibat pada menurunnya performansi turbin gas itu sendiri. Kerugian-kerugian tersebut dapat terjadi pada ketiga komponen sistem turbin gas. Sebab-sebab terjadinya kerugian antara lain:
1. Adanya gesekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian tekanan (pressure losses) di ruang bakar;
2. Adanya kerja yang berlebih waktu proses kompresi yang menyebabkan terjadinya gesekan antara bantalan turbin dengan angin;
3. Berubahnya nilai CP dari fluida kerja akibat terjadinya perubahan temperatur dan perubahan komposisi kimia dari fluida kerja;
4. Adanya mechanical loss, dsb.
Untuk memperkecil kerugian ini hal yang dapat kita lakukan antara lain dengan perawatan (maintanance) yang teratur atau dengan memodifikasi peralatan yang ada.


2.3. KLASIFIKASI TURBIN GAS DI PT.PJB UBP TALANG DUKU
2.3.1. Umum
Tipe : Alsthom MP 5100
Daya terpasang : Base 20100 KW, Peak
21650 KW
Putaran : 5100 / 3000 Rpm
Suhu Gas Bekas : Base 952º F, Peak 975º F
Bahan Bakar : Gas
Minyak pelumas : Turbo 27
Sistem Control : Speedtronic
2.3.2. Peralatan Utama
1. Compressor
Tipe / Jenis : Axial Flow
Jumlah Tingkat : 17
Putaran : 5100 Rpm
P2 / P1 : 1/10

2. Turbine
Tipe / Jenis : Turbin Impuls
Jumlah Tingkat : 2
Putaran : 5100 Rpm
3. Diesel
Tipe : Detroit 12 V 71 N
Jumlah Cylinder : 12
Cycle : 2
Speed Rating : 2300 Rpm
Jumlah Bearing : 7
Putaran idel : 600 ± 100 Rpm
Minyak Pelumas : Rotella 30 Shell Oil
4. Pembakaran
Jumlah Ruang Bakar : 10 buah
Tipe : Combustion Liner
Temperatur : 943º F
Fuel Nozzle, jumlah : 10 buah
Sistem Pengabutan : Atomizing Air
Tipe : Maado
Penyalaan Pertama : Spark Plug ( Busi )
Pendeteksi Nyala Api : Ultra Violet
Jumlah Deteksi Nyala Api : 2 buah

5. Sistem Bearing (bantalan)
Axial Bearing : No. 3 (sisi belakang Load
Gear)
Journal Bearing : No. 1 (sisi masuk
Compressor)
No.2 (sisi belakang
Turbine)
No.3 (Load Gear sisi
Depan)
No. 4 (Exciter Generator)
Sistem Pelumasan : Pressurize Lubricated
2.3.3. Peralatan Bantu
1. Kopling Diesel / Diesel Compressor
Tipe : Cakar (Claw)
Lepas Pada Putaran : 3250 Rpm
2. Perubahan Momen Hydraulis (Torque Converter)
Tipe : Twin Disc 4SGE – 2015-1
Perbandingan Kecepatan : 0,974 / 1,00
(Starter / Gas Turbine)
2.3.4. System Hydraulic
1. Hydraulic Ratchet (Pemutar Poros Hydraulis)
Langkah Kerja : Setiap 3’ sekali / 5”

2. Ratchet Pump
Kapasitas : 1,5 Galon per menit
Tekanan : 1500 Psig
2.3.5. Sistem Pelumas
1. Main Lube Oil Pump
Tipe : A positive displasemen
Penggerak : Accessory Gear
Tekanan : 65 Psig
Kapasitas : 460 Galon per menit
2. Pendingin Minyak Pelumas
Jumlah : 1 buah
Aliran Air : 400 galon per menit
Panas Yang Diserap Oleh Air : 36000 BTU / menit
3. Emergency Lube Pump (pompa pelumas darurat)
Tipe : Pompa Centrifugal
Penggerak : Motor AC dan DC
Kapasitas : 250 galon per menit
Tekanan : 30 Psig
Putaran : 2950 Rpm
Kapasitas Motor AC : 10 HP, 3 phase, 220 /
380 V, 50 Hz
4. Lube Oil Filter ( Filter Minyak Pelumas)
Tipe : PL 718 – C A Huide
Hiloo
Jumlah : 2 buah
Delta P : 15 Psig
2.3.6. Sistem Udara Pengabut Dan Pendingin Air
1. Compressor Udara Pengabut Utama (Air Compressor)
Tipe : Roots Dresser
Industries Sppriacial Compressor
Digerakkan Oleh : Accessory Gear
Putaran : 6000 Rpm
2. Compressor Udara Pengabut Untuk start ( Booster Compressor)
Tipe : R 0075 – HIBON –
OIL Lubricated
Penggerak : Motor DC, 115 V, 40 A
Putaran : 2850 Rpm
Daya : 5,5 HP
3. Cooling Water Pump (Pompa Pendingin)
Tipe : Buffalo Forge CO
Digerakkan Oleh : Accessory Gear
Putaran : 3600 Rpm
Tekanan : 83,5 Psig
Kapasitas : 400 galon per menit
Daya : 28,4 HP
4. Cooling Air Fans (Kipas Udara Pendingin Ruang Turbin)
Daya : 7,5 HP
Putaran : 2950 Rpm
Tegangan : 380 V, 3 Phase, 50 Hz
Jumlah : 1 buah






















BAB III
KOMPONEN TURBIN GAS

3.1. Air Inlet Section
Berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang terbawa dalam udara sebelum masuk ke kompresor. Bagian ini terdiri dari:
1. Air Inlet Housing, merupakan tempat udara masuk dimana didalamnya terdapat peralatan pembersih udara.
2. Inertia Separator, berfungsi untuk membersihkan debu-debu atau partikel yang terbawa bersama udara masuk.
3. Pre-Filter, merupakan penyaringan udara awal yang dipasang pada inlet house.
4. Main Filter, merupakan penyaring utama yang terdapat pada bagian dalam inlet house, udara yang telah melewati penyaring ini masuk ke dalam kompresor aksial.
5. Inlet Bellmouth, berfungsi untuk membagi udara agar merata pada saat memasuki ruang kompresor.
6. Inlet Guide Vane, merupakan blade yang berfungsi sebagai pengatur jumlah udara yang masuk agar sesuai dengan yang diperlukan.
3.2. Compressor Section
Komponen utama pada bagian ini adalah aksial flow compressor, berfungsi untuk mengkompresikan udara yang berasal dari inlet air section hingga bertekanan tinggi sehingga pada saat terjadi pembakaran dapat menghasilkan gas panas berkecepatan tinggi yang dapat menimbulkan daya output turbin yang besar. Aksial flow compressor terdiri dari dua bagian yaitu:
1. Compressor Rotor Assembly
Merupakan bagian dari kompresor aksial yang berputar pada porosnya. Rotor ini memiliki 17 tingkat sudu yang mengompresikan aliran udara secara aksial dari 1 atm menjadi 17 kalinya sehingga diperoleh udara yang bertekanan tinggi. Bagian ini tersusun dari wheels, stubshaft, tie bolt dan sudu-sudu yang disusun kosentris di sekeliling sumbu rotor.

2. Compressor Stator
Merupakan bagian dari casing gas turbin yang terdiri dari :
1. Inlet Casing, merupakan bagian dari casing yang mengarahkan udara masuk ke inlet bellmouth dan selanjutnya masuk ke inlet guide vane;
2. Forward Compressor Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat empat stage kompresor blade;
3. Aft Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat compressor blade tingkat 5-10;
4. Discharge Casing, merupakan bagian casing yang berfungsi sebagai tempat keluarnya udara yang telah dikompresi. Pada bagian ini terdapat compressor blade tingkat 11 sampai 17.

3.3. Combution Section
Pada bagian ini terjadi proses pembakaran antara bahan bakar dengan fluida kerja yang berupa udara bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi. Hasil pembakaran ini berupa energi panas yang diubah menjadi energi kinetik dengan mengarahkan udara panas tersebut ke transition pieces yang juga berfungsi sebagai nozzle. Fungsi dari keseluruhan sistem adalah untuk mensuplai energi panas ke siklus turbin.
Sistem pembakaran ini terdiri dari komponen-komponen berikut yang jumlahnya bervariasi tergantung besar frame dan penggunaan turbin gas.
Komponen-komponen itu adalah :
1. Combustion Chamber, berfungsi sebagai tempat terjadinya pencampuran antara udara yang telah dikompresi dengan bahan bakar yang masuk.
2. Combustion Liners, terdapat didalam combustion chamber yang berfungsi sebagai tempat berlangsungnya pembakaran.
3. Fuel Nozzle, berfungsi sebagai tempat masuknya bahan bakar ke dalam combustion liner.
4. Ignitors (Spark Plug), berfungsi untuk memercikkan bunga api ke dalam combustion chamber sehingga campuran bahan bakar dan udara dapat terbakar.
5. Transition Fieces, berfungsi untuk mengarahkan dan membentuk aliran gas panas agar sesuai dengan ukuran nozzle dan sudu-sudu turbin gas.
6. Cross Fire Tubes, berfungsi untuk meratakan nyala api pada semua combustion chamber.
7. Flame Detector, merupakan alat yang dipasang untuk mendeteksi proses pembakaran terjadi.
Combustion chamber yang ada disusun kosentris mengelilingi aksial flow compressor dan disambungkan dengan keluaran kompresor udara dari aksial flow compressor yang dialirkan langsung ke masing-masing chambers. Zona pembakaran pada combustion chamber ada tiga yaitu:
1. Primary Zone, merupakan tempat dimana bahan bakar berdifusi dengan udara kompresor untuk membentuk campuran udara bahan bakar yang siap dibakar.
2. Secondary Zone, adalah zona penyempurnaan pembakaran sebagai kelanjutan pembakaran pada primary zone.
3. Dilution Zone, merupakan zona untuk mereduksi temperatur gas hasil pembakaran pada keadaan yang diinginkan pada saat masuk ke first stage nozzles.
Combustion liners didesain dengan satu seri lubang dan louvers yang ditempatkan didalam chambers. Digunakan untuk mencampurkan bahan udara dari kompresor dan bahan bakar dari nozel yang membakar campuran ini.
Fuel nozzle terdapat pada ujung combustion chamber dan masuk ke combustion liners. Fungsi dari fuel nozzle ini adalah untuk mengabutkan bahan bakar dan mengarahkannya ke reaction zone pada ruang bakar.
Transition piece terdapat antara combustion liners dan first stage nozzle. Alat ini digunakan untuk mengarahkan udara panas yang dihasilkan pada combustion section ke first stage nozzle.
Spark plugs terdapat pada bagian samping combustion chamber dan masuk ke combustion liners. Spark plugs berfungsi untuk menyulut campuran bahan bakar dan udara pada saat turbin gas star up. Pembakaran akan terus terjadi selama suplai bahan bakar dan udara terus berlangsung. Spark plugs terpasang pada sebuah pegas setelah proses pembakaran terjadi, tekanan yang dihasilkan meningkat dan akan memaksa plugs naik menuju casing dan mengeluarkan gas panas.
Cross fire tube berfungsi untuk menghubungkan semua combustion chamber. Tabung ini digunakan untuk mengirimkan pengapian dari satu combustion liners ke yang berikutnya selama start up
3.4. Turbin Section
Turbin section merupakan tempat terjadinya konversi energi kinetik menjadi energi mekanik yang digunakan sebagai penggerak kompresor aksial dan perlengkapan lainnya. Dari daya total yang dihasilkan kira-kira 60% digunakan untuk memutar kompresornya sendiri, dan sisanya digunakan untuk kerja yang dibutuhkan.
Komponen-komponen pada turbin section adalah sebagai berikut :
1. Turbin Rotor Case;
2. First Stage Nozzle, yang berfungsi untuk mengarahkan gas panas ke first stage turbine wheel;
3. First Stage Turbine Wheel, berfungsi untuk mengkonversikan energi kinetik dari aliran udara yang berkecepatan tinggi menjadi energi mekanik berupa putaran rotor;
4. Second Stage Nozzle dan Diafragma, berfungsi untuk mengatur aliran gas panas ke second stage turbine wheel, sedangkan diafragma berfungsi untuk memisahkan kedua turbin wheel;
5. Second Stage Turbine, berfungsi untuk memanfaatkan energi kinetik yang masih cukup besar dari first stage turbine untuk menghasilkan kecepatan putar rotor yang lebih besar.
3.5. Exhaust Section
Exhaust section adalah bagian akhir turbin gas yang berfungsi sebagai saluran pembuangan gas panas sisa yang keluar dari turbin gas.
Exhaust section terdiri dari beberapa bagian yaitu :
1. Exhaust Frame Assembly ( Kerangka Saluran Pembuangan);
2. Exhaust Diffuser Assembly (Saluran Pembuangan yang Panjang).
Exhaust gas keluar dari turbin gas melalui exhaust diffuser pada exhaust frame assembly, lalu mengalir ke exhaust plenum dan kemudian didifusikan dan dibuang ke atmosfir melalui exhaust stack, sebelum dibuang ke atmosfir gas panas sisa tersebut diukur dengan exhaust thermocouple dimana hasil pengukuran ini digunakan juga untuk data pengontrolan temperatur dan proteksi temperatur trip. Pada exhaust area terdapat 18 buah termokopel yaitu, 12 buah untuk temperatur kontrol dan 6 buah untuk temperatur trip.












BAB IV
KELENGKAPAN MESIN

4.1. Starting Equipment
Berfungsi untuk melakukan start up sebelum turbin bekerja. Jenis-jenis starting equipment yang digunakan di PLTG UBP Talang Duku adalah Diesel Engine, (PG –9001A/B).
4.2. Coupling and Accessory Gear
Berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran dari poros yang bergerak ke poros yang akan digerakkan. Ada tiga jenis coupling yang digunakan, yaitu:
1. Jaw Cluth, menghubungkan starting turbin dengan accessory gear dan HP turbin rotor.
2. Accessory Gear Coupling, menghubungkan accessory gear dengan HP turbin rotor.
3. Load Coupling, menghubungkan LP turbin rotor dengan kompressor beban.
4.3. Fuel System (Sistem Bahan Bakar)
Bahan bakar yang digunakan berasal dari fuel gas system dengan tekanan sekitar 15 kg/cm2. Fuel gas yang digunakan sebagai bahan bakar harus bebas dari cairan kondensat dan partikel-partikel padat. Untuk mendapatkan kondisi tersebut diatas maka sistem ini dilengkapi dengan knock out drum yang berfungsi untuk memisahkan cairan-cairan yang masih terdapat pada fuel gas.
4.4. Lube Oil System (Sistem Pelumasan)
Lube oil system berfungsi untuk melakukan pelumasan secara kontinu pada setiap komponen sistem turbin gas. Lube oil disirkulasikan pada bagian-bagian utama turbin gas dan trush bearing juga untuk accessory gear dan yang lainnya. Lube oil system terdiri dari:
1. Oil Tank (Lube Oil Reservoir);
2. Oil Quantity;
3. Pompa;
4. Filter System;
5. Valving System;
6. Piping System;
7. Instrumen untuk oil.
Pada turbin gas terdapat tiga buah pompa yang digunakan untuk mensuplai lube oil guna keperluan lubrikasi, yaitu:
1. Main Lube Oil Pump, merupakan pompa utama yang digerakkan oleh HP shaft pada gear box yang mengatur tekanan discharge lube oil.
2. Auxilary Lube Oil Pump, merupakan pompa lube oil yang digerakkan oleh tenaga listrik, beroperasi apabila tekanan dari main pump turun.
3. Emergency Lube Oil Pump, merupakan pompa yang beroperasi jika kedua pompa diatas tidak mampu menyediakan lube oil.
4.5. Cooling System (Sistem Pendingin)
Sistem pendingin yang digunakan pada turbin gas adalah air dan udara. Udara dipakai untuk mendinginkan berbagai komponen pada section dan bearing. Komponen-komponen utama dari cooling system adalah:
1. Off base Water Cooling Unit;
2. Lube Oil Cooler;
3. Main Cooling Water Pump;
4. Temperatur Regulation Valve;
5. Auxilary Water Pump;
6. Low Cooling Water Pressure Swich.










BAB V
PROSEDUR PENGOPERASIAN DAN PERAWATAN TURBIN GAS

5.1. LANGKAH AWAL PENGOPERASIAN
Prosedur yang harus dilakukan untuk mengoperasikan turbin gas sebagai langkah awal adalah :
1. Rachet, dilakukan dengan memutar turbin seperempat lingkaran dalam waktu satu menit secara terus menerus selama 10 hingga 12 jam untuk mendistribusikan massa rotor, meratakan pelumasan pada bearing dan journal shaft serta mencegah terjadinya pembengkokan.
2. Rubbing Check, pemutaran turbin gas sampai 1350 rpm, kemudian dimatikan.
3. Cranking, setelah turbin gas dimatikan saat rubbing check, kemudian turbin gas diputar 1200 rpm yang dilakukan selama 5 hingga 10 menit. Hal ini dilakukan untuk membersihkan turbin gas dan kompresor dari debu dan kotoran.
4. Fuel Gas Leak Check, putaran turbin dinaikkan kembali sampai 1850 rpm.
5. Flame Detector Check, putaran turbin diputar sampai 2000 rpm, kemudian spark plug dinyalakan maka saat itu proses pembakaran mulai terjadi.
6. Over Trip Test, apabila diberikan penambahan fuel gas maka otomatis putaran turbin gas meningkat hingga mencapai batas yang telah ditentukan.
7. Peak Load untuk, setelah itu turbin gas distart hingga mencapai putaran 5100 rpm. Kemudian turbin gas ini diberi beban secara bertahap hingga mencapai nilai mendekati maksimum, kemudian beban diturunkan setahap hingga mencapai batas yang diinginkan.
5.2. MAINTENANCE TURBIN GAS (PERAWATAN TURBIN GAS)
Maintenance adalah perawatan untuk mencegah hal-hal yang tidak diinginkan seperti kerusakan terlalu cepat terhadap semua peralatan di pabrik, baik yang sedang beroperasi maupun yang berfungsi sebagai suku cadang. Kerusakan yang timbul biasanya terjadi karena keausan dan ketuaan akibat pengoperasian yang terus-menerus, dan juga akibat langkah pengoperasian yang salah.
Maintenance pada turbin gas selalu tergantung dari faktor-faktor operasional dengan kondisi yang berbeda disetiap wilayah, karena operasional turbin gas sangat tergantung dari kondisi daerah operasional. Semua pabrik pembuat turbin gas telah menetapkan suatu ketetapan yang aman dalam pengoperasian sehingga turbin selalu dalam batas kondisi aman dan tepat waktu untuk melakukan maintenance.
Secara umum maintenance dapat dibagi dalam beberapa bagian, diantaranya adalah :
5.2.1. Preventive Maintenance
Preventive maintenance adalah suatu kegiatan perawatan yang direncanakan baik itu secara rutin maupun periodik, karena apabila perawatan dilakukan tepat pada waktunya akan mengurangi down time dari peralatan. Preventive maintenance dibagi menjadi:
1. Running Maintenance, adalah suatu kegiatan perawatan yang dilakukan hanya bertujuan untuk memperbaiki equipment yang rusak saja dalam satu unit. Unit produksi tetap melakukan kegiatan.
2. Turning Around Maintenance, adalah perawatan terhadap peralatan yang sengaja dihentikan pengoperasiannya.
5.2.2. Repair Maintenance
Repair Maintenance merupakan perawatan yang dilakukan terhadap peralatan yang tidak kritis, atau disebut juga peralatan-peralatan yang tidak mengganggu jalannya operasi.
5.2.3. Predictive Maintenance
Predictive Maintenance merupakan kegiatan monitor, menguji, dan mengukur peralatan-peralatan yang beroperasi dengan menentukan perubahan yang terjadi pada bagian utama, apakah peralatan tersebut berjalan dengan normal atau tidak.

5.2.4. Corrective Maintenance
Corrective Maintenance adalah perawatan yang dilakukan dengan memperbaiki perubahan kecil yang terjadi dalam disain, serta menambahkan komponen-komponen yang sesuai dan juga menambahkan material-material yang cocok.
5.2.5. Break Down Maintenance.
Kegiatan perawatan yang dilakukan setelah terjadi kerusakan atau kelainan pada peralatan sehingga tidak dapat berfungsi seperti biasanya.
5.2.6. Modification Maintenance.
Pekerjaan yang berhubungan dengan disain suatu peralatan atau unit. Modifikasi bertujuan menambah kehandalan peralatan atau menambah tingkat produksi dan kualitas pekerjaan.
5.2.7. Shut Down Maintenance
Shut Down adalah kegiatan perawatan yang dilakukan terhadap peralatan yang sengaja dihentikan pengoperasiannya. Shut down maintenance pada turbin gas terdiri dari Boroscope Inspection, Combustion Inspection, Hot Gas Path Ispection dan Major Inspection.
5.3. SHUT DOWN INSPECTION PADA TURBIN GAS
Merupakan pemeriksaan yang dilakukan pada saat unit tersebut tidak dalam pengoperasian. Shut down inspection terdiri dari :
5.3.1. Combustion Inspection
Combustion Inspeksi merupakan shut down jangka pendek yang dibutuhkan untuk memeriksa nozzle tingkat pertama, combustion liner, transition piece dan cross fire tube. Komponen-komponen ini membutuhkan pemeriksaan secara berkala, karena kerja yang dilakukan oleh turbin gas bekerja terus menerus, sehingga sistem pembakaran yang buruk akan menyebabkan pendeknya umur dari komponen-komponen tersebut terutama bagian hilir seperti nozzle dan bucket turbin. Perawatan yang dilakukan pada waktu combustion dan inspection adalah pemeriksaan pada bagian ruang bakar, cross fire tube dan transition piece. Pemeriksaan pada catatan paking menunjukkan adanya gesekan, bagian atas dan bagian bawah dari diafragma dan bagian antara diameter horizontal dan vertikal. Pemeriksaan pada thermocople yang rusak, pada turbin bucket dan over plan secara visual, leading edge baik secara visual atau boroscape pada nozzle turbin tingkat pertama dan bucket tingkat pertama terhadap degradasi, pendapatan clearence. Pemeriksaan fuel nozzle terhadap pluging pada bagian tutup dan mencatat hasil pemeriksaan. Untuk melakukan inspeksi secara visual pada bagian rotating dan stationary pada compressor casing dan turbin casing tanpa mengangkat atau membongkarnya adalah memakai perangkat kerja dari borescope.
Bagian-bagian yang diinspeksi pada turbin gas adalah:
1. Turbin Section;
2. Axial Flow Compressor;
3. Combustion System.
Turbin section yang diinspeksi adalah :
1. Turbin Nozzle, untuk menginspeksi kerusakan bagian luar, korosi, gangguan pada lubang pendingin, retak dan sebagainya.
2. Turbin Bucket, untuk menginspeksi kerusakan bagian luar yang melepuh, retak, kelonggaran tempat buang dan lain-lain. Pada compressor section dilakukan inspeksi pada blade atau sudu-sudu tetap dan sudu gerak.
5.3.2. Hot Gas Path Inspection
Pemeriksaan pada daerah panas termasuk dalam combustion inspection, hanya saja dalam pemerikasaan ini dilakukan lebih terperinci lagi mulai dari nozzle hingga bucket turbin. Adapun komponen-komponen yang dibongkar dan diinspeksi antara lain :
1. Flame Detector;
2. Spring Position Spark Plug;
3. Combustion Chambers;
4. Cap and Liner Assembly;
5. Combustion Transition Piece Assembly;
6. Compressor Discharge and Frame Casing Assembly;
7. Support ring Assembly;
8. First Stage Nozzle;
9. Turbine Shell and Shoud Assembly;
10. Second Stage Nozzle.
Inspeksi dilakukan secara visual dan juga dilakukan secara non visual. Inspeksi secara visual dengan melihat perubahan yang terjadi pada komponen tanpa mata bantu, cukup dengan mata telanjang seperti perubahan warna, perubahan bentuk, keretakan dan lain-lain. Inspeksi non visual dilakukan dengan menggunakan alat bantu, seperti melihat keretakan bagian dalam suatu logam dengan mengunakan radiografi, ultrasonografi dan sebagainya.
Pemeriksaan komponen dilakukan dilapangan atau diruang perawatan, bahkan pemeriksaan dapat juga dilakukan diluar pabrik, seperti pemeriksaan struktur mikro marriage bold yang dilakukan di Singapura.
Inspeksi lainnya yaitu pemeriksaan clearance pada daerah sekitar first stage nozzle, second stage nozzle dan bucket turbin. Clearance yang diperiksa pada saat hot gas path inspection tidak boleh kurang atau lebih dari ukuran yang telah ditetapkan. Clearance yang terlalu besar akan mengurangi efisiensi turbin sedangkan clearance yang terlalu kecil akan berpengaruh pada keselamatan turbin walaupun efisiensi turbin semakin besar.

5.3.3. Major Inspection
Adapun pemeriksaan pada seluruh bagian utama turbin secara garis besar pemeriksaan ini dilakukan pada bagian-bagian :
1. Air Inlet Section;
2. Combustion Section;
3. Compressor Section;
4. Turbine Section;
5. Exhaust Section.
Pemeriksaan ini meliputi unsur dari combustion dan hot path inspection. Kegiatan yang dilakukan antara lain pemeriksaan keretakan sudu rotor dan stator. Clearence pada nozzle dan clearence pada compressor. Pengikat dan penyekat nozzle serta diafragma diperiksa dari kemungkinan adanya gesekan, pengerutan atau kerusakan yang disebabkan oleh panas. Kompresor dari guide inlet fane diperiksa dari kemungkinan adanya kotoran, pengikisan, karat dan kebocoran. Bantalan dari sheel (sekat) diperiksa clearencenya dan tingkat kehausan yang terjadi. Semua pemeriksaan ini dilakukan berdasarkan spesifikasi yang ditetapkan oleh pabrik.




DAFTAR PUSTAKA
1. PT. PLN PERSERO. 2003. Pengenalan PLTG. Surabaya: Unit Pendidikan dan Pelatihan Panduan
2. Inisiator Aceh Power Investment. Turbine gas
3. PT. PJB UBP Talang Duku. Spesfikasi PLTG Unit I Talang Duku
4. http://www.ptpjb.com

Read More..