PENGENALAN PLTN

Masyarakat pertama kali mengenal tenaga nuklir dalam bentuk bom atom yang dijatuhkan di Hiroshima dan Nagasaki dalam Perang Dunia II tahun 1945. Sedemikian dahsyatnya akibat yang ditimbulkan oleh bom atom tersebut, sehingga pengaruhnya masih dapat dirasakan sampai sekarang. Disamping sebagai senjata pamungkas yang dahsyat, sejak lama orang telah memikirkan bagaimana cara memanfaatkan tenaga nuklir untuk kesejahteraan manusia. Sampai saat ini tenaga nuklir, khususnya zat radioaktif telah dipergunakan secara luas dalam berbagai bidang, antara lan bidang industri, kesehatan, pertanian, peternakan, sterilisasi produk farmasi dan alat kedokteran, pengawetan bahan makanan, bidang hidrologi, yang merupakan aplikasi teknologi nuklir untuk non energi. Salah satu pemanfaatan teknik nuklir, yaitu dalam bidang energi saat ini sudah berkembang dan dimanfaatkan secara besar-besaran dalam bentuk Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), dimana tenaga nuklir digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik yang relatif murah, aman, dan tidak mencemari lingkungan.

Pemanfaatan teknik nuklir dalam bentuk PLTN mulai dikembangkan secara komersial sejak tahun 1954. Pada waktu itu di Rusia (USSR), dibangun dan dioperasikan satu unit PLTN air ringan bertekanan tinggi (VVER=PWR) yang setahun kemudian mencapai daya 5 MWe. Di Amerika Serikat juga dioperasikan jenis reaktor yang sama, dengan daya 60 MWe. Pada tahun 1956 di Inggris dikembangkan PLTN jenis Gas Cooled Reactor (GCR=reaktor berpendingin gas) dengan daya 100 MWe. Tahun 1997 di seluruh dunia baik di negara maju maupun negara berkembang telah dioperasikan sebanyak 443 unit PLTN yang tersebar di 31 negara dengan kontribusi sekitar 18% dari pasokan tenaga listrik dunia dengan total pembangkitan dayanya mencapai 351.000 MWe dengan 36 unit PLTN sedang dalam tahap konstruksi di 18 negara.
Nuklir Bukan Alternatif Bagi Rakyat

Sejak tahun 70-an, pemerintah terus ngotot untuk membangun Pembangkit Listrik Tenaga Listrik (PLTN). Tahun 1998, rencana pembangunan PLTN di Muria gagal akibat krisis ekonomi. Alasan krisis energi listrik terus dijadikan alasan oleh pemerintah untuk mempromosikan PLTN.

Rencana pemerintah untuk membangun PLTN dapat dikatakan sebagai langkah mundur dalam pemilihan energi alternatif. Sebab, ketika di beberapa negara yang selama ini menggunakan tenaga nuklir berkeinginan menutup reaktor nuklirnya, justru pemerintah Indonesia baru berencana membangunnya.

Amerika Serikat yag memiliki 110 buah reaktor nuklir atau 25,4% dari total seluruh reaktor yang ada di dunia, akan menutup 103 reaktor nuklirnya. Demikian halnya dengan Jerman, negara industri besar ini, juga berencana menutup 19 reaktor nuklirnya. Penutupan pertama dilakukan pada tahun 2002 kemarin, sedang PLTN terakhir akan ditutup pada tahun 2021. Keadaan lain juga terjadi di Swedia, yang menutup seluruh PLTN-nya yang berjumlah 12, mulai tahun 1995. Sampai negara tersebut bebas dari PLTN pada tahun 2010 mendatang.

Sejarah PLTN di Indonesia
Proses rencana pembangunan PLTN di Indonesia cukup panjang. Tahun 1972, telah dimulai pembahasan awal dengan membentuk Komisi Persiapan Pembangunan PLTN. Komisi ini kemudian melakukan pemilihan lokasi dan tahun 1975 terpilih 14 lokasi potensial, 5 di antaranya terletak di Jawa Tengah. Lokasi tersebut diteliti BATAN bekerjasama dengan NIRA dari Italia. Dari keempat belas lokasi tersebut, 11 lokasi di pantai utara dan 3 lokasi di pantai selatan.

Pada Desember 1989, Badan Koordinasi Energi Nasional (BAKOREN) memutuskan agar BATAN melaksanakan studi kelayakan dan terpilihlah NewJec (New Japan Enginereering Consoltan Inc) untuk melaksanakan studi tapak dan studi kelayakan selama 4,5 tahun, terhitung sejak Desember 1991 sampai pertengahan 1996.

Pada 30 Desember 1993, NewJec menyerahkan dokumen Feasibility Study Report (FSR) dan Prelimintary Site Data Report ke BATAN. Rekomendasi NewJec adalah untuk bidang studi non-tapak, secara ekonomis, PLTN kompetitif dan dapat dioperasikan pada jaringan listrik Jawa – Bali di awal tahun 2000-an. Tipe PLTN direkomendasikan berskala menengah, dengan calon tapak di Ujung Lemahabang, Grenggengan, dan Ujungwatu.

Apa itu Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir?

PLTN adalah pembangkit tenaga listrik tenaga nuklir yang merupakan kumpulan mesin untuk pembangkit tenaga listrik yang memanfaatkan tenaga nuklir sebagai tenaga awalnya. Prinsip kerjanya seperti uap panas yang dihasilkan untuk menggerakkan mesin yang disebut turbin.

Secara ringkas dan sederhana, rancangan PLTN terdiri dari air mendidih, boild water reactor bisa mewakili PLTN pada umumnya, yakni setelah ada reaksi nuklir fisi, secara bertubi-tubi, di dalam reaktor, maka timbul panas atau tenaga lalu dialirkanlah air di dalamnya. Kemudian uap panas masuk ke turbin dan turbin berputar poros turbin dihubungkan dengan generator yang menghasilkan listrik.

Dampak Nuklir pada Rakyat dan Lingkungan

Reaktor nuklir sangat membahayakan dan mengancam keselamatan jiwa manusia. Radiasi yang diakibatkan oleh reaktor nuklir ini ada dua. Pertama, radiasi langsung, yaitu radiasi yang terjadi bila radio aktif yang dipancarkan mengenai langsung kulit atau tubuh manusia. Kedua, radiasi tak langsung. Radiasi tak langsung adalah radiasi yang terjadi lewat makanan dan minuman yang tercemar zat radio aktif, baik melalui udara, air, maupun media lainnya.

Keduanya, baik radiasi langsung maupun tidak langsung, akan mempengaruhi fungsi organ tubuh melalui sel-sel pembentukannya. Organ-organ tubuh yang sensitif akan dan menjadi rusak. Sel-sel tubuh bila tercemar radio aktif uraiannya sebagai berikut: terjadinya ionisasi akibat radiasi dapat merusak hubungan antara atom dengan molekul-molekul sel kehidupan, juga dapat mengubah kondisi atom itu sendiri, mengubah fungsi asli sel atau bahkan dapat membunuhnya. Pada prinsipnya, ada tiga akibat radiasi yang dapat berpengaruh pada sel. Pertama, sel akan mati. Kedua, terjadi penggandaan sel, pada akhirnya dapat menimbulkan kanker, dan ketiga, kerusakan dapat timbul pada sel telur atau testis, yang akan memulai proses bayi-bayi cacat. Selain itu, juga menimbulkan luka bakar dan peningkatan jumlah penderita kanker (thyroid dan cardiovascular) sebanyak 30-50% di Ukrania, radang pernapasan, dan terhambatnya saluran pernapasan, juga masalah psikologi dan stres yang diakibatkan dari kebocoran radiasi.

Ada beberapa bahaya laten dari PLTN yang perlu dipertimbangkan. Pertama, kesalahan manusia (human error) yang bisa menyebabkan kebocoran, yang jangkauan radiasinya sangat luas dan berakibat fatal bagi lingkungan dan makhluk hidup. Kedua, salah satu yang dihasilkan oleh PLTN, yaitu Plutonium memiliki hulu ledak yang sangat dahsyat. Sebab Plutonium inilah, salah satu bahan baku pembuatan senjata nuklir. Kota Hiroshima hancur lebur hanya oleh 5 kg Plutonium. Ketiga, limbah yang dihasilkan (Uranium) bisa berpengaruh pada genetika. Di samping itu, tenaga nuklir memancarkan radiasi radio aktif yang sangat berbahaya bagi manusia.

WALHI menyerukan agar pemerintah menghentikan rencana pembangunan PLTN di Indonesia, mengingat potensi dampak negatif yang begitu besar dan mengajak seluruh masyarakat untuk melakukan hal yang sama.


Mengenal Proses Kerja dan Jenis-Jenis PLTN

Di dalam inti atom tersimpan tenaga inti (nuklir) yang luar biasa besarnya. Tenaga nuklir itu hanya dapatdikeluarkan melalui proses pembakaran bahan bakar nuklir. Proses ini sangat berbeda dengan pembakarankimia biasa yang umumnya sudah dikenal, seperti pembakaran kayu, minyak dan batubara. Besar energy yang tersimpan (E) di dalam inti atom adalah seperti dirumuskan dalam kesetaraan massa dan energi olehAlbert Einstein : E = m C2, dengan m : massa bahan (kg) dan C = kecepatan cahaya (3 x 108 m/s). Energinuklir berasal dari perubahan sebagian massa inti dan keluar dalam bentuk panas. Dilihat dari proses berlangsungnya, ada dua jenis reaksi nuklir, yaitu reaksi nuklir berantai tak terkendali danreaksi nuklir berantai terkendali. Reaksi nuklir tak terkendali terjadi misal pada ledakan bom nuklir. Dalam peristiwa ini reaksi nuklir sengaja tidak dikendalikan agar dihasilkan panas yang luar biasa besarnya sehingga ledakan bom memiliki daya rusak yang maksimal. Agar reaksi nuklir yang terjadi dapat dikendalikan secara aman dan energi yang dibebaskan dari reaksi nuklir tersebut dapat dimanfaatkan, maka manusia berusaha untuk membuat suatu sarana reaksi yang dikenal sebagai reaktor nuklir. Jadi reaktor nuklir sebetulnya hanyalah tempat dimana reaksi nuklir berantai terkendali dapat dilangsungkan. Reaksi berantai di dalam reaktor nuklir ini tentu sangat berbeda dengan reaksi berantai pada ledakan bom nuklir.

Sejarah pemanfaatan energi nuklir melalui Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) dimulai beberapa saat setelah tim yang dipimpin Enrico Fermi berhasil memperoleh reaksi nuklir berantai terkendali yang pertama pada tahun 1942. Reaktor nuklirnya sendiri sangat dirahasiakan dan dibangun di bawah stadion olah raga Universitas Chicago. Mulai saat itu manusia berusaha mengembangkan pemanfaatan sumber tenaga baru tersebut. Namun pada mulanya, pengembangan pemanfaatan energi nuklir masih sangat terbatas, yaitu baru dilakukan di Amerika Serikat dan Jerman. Tidak lama kemudian, Inggris, Perancis, Kanada dan Rusia juga mulai menjalankan program energi nuklirnya.
Listrik pertama yang dihasilkan dari PLTN terjadi di Idaho, Amerika Serikat, pada tahun 1951. Selanjutnya pada tahun 1954 PLTN skala kecil juga mulai dioperasikan di Rusia. PLTN pertama di dunia yang memenuhi syarat komersial dioperasikan pertama kali pada bulan Oktober 1956 di Calder Hall, Cumberland. Sistim PLTN di Calder Hall ini terdiri atas dua reaktor nuklir yang mampu memproduksi sekitar 80 juta Watt tenaga listrik. Sukses pengoperasian PLTN tersebut telah mengilhami munculnya beberapa PLTN dengan model yang sama di berbagai tempat.
Energi Nuklir

Untuk mendapatkan gambaran tentang besarnya energi yang dapat dilepaskan oleh reaksi nuklir, berikut ini diberikan contoh perhitungan sederhana. Ambil 1 g (0,001 kg) bahan bakar nuklir 235U. Jumlah atom di dalam bahan bakar ini adalah :
N = (1/235) x 6,02 x 1023 = 25,6 x 1020 atom 235U.
Karena setiap proses fisi bahan bakar nuklir 235U disertai dengan pelepasan energi sebesar 200 MeV, maka 1 g 235U yang melakukan reaksi fisi sempurna dapat melepaskan energi sebesar :
E = 25,6 x 1020 (atom) x 200 (MeV/atom) = 51,2 x 1022 MeV
Jika energi tersebut dinyatakan dengan satuan Joule (J), di mana 1 MeV = 1.6 x 10-13 J, maka energi yang dilepaskan menjadi :
E = 51,2 x 1022 (MeV) x 1,6 x 10-13 (J/MeV) = 81,92 x 109 J
Dengan menganggap hanya 30 % dari energi itu dapat diubah menjadi energi listrik, maka energi listrik yang dapat diperoleh dari 1 g 235U adalah :
Elistrik = (30/100) x 81,92 x 109 J = 24,58 x 109 J
Karena 1J = 1 W.s ( E = P.t), maka peralatan elektronik seperti pesawat TV dengan daya (P) 100 W dapat dipenuhi kebutuhan listriknya oleh 1 g 235U selama :
t = Elistrik / P = 24,58 x 109 (J) / 100 (W) = 24,58 x 107 s
Angka 24,58 x 107 sekon (detik) sama lamanya dengan 7,78 tahun terus-menerus tanpa dimatikan. Jika diasumsikan pesawat TV tersebut hanya dinyalakan selama 12 jam/hari, maka energi listrik dari 1 g 235U bias dipakai untuk mensuplai kebutuhan listrik pesawat TV selama lebih dari 15 tahun.

Contoh perhitungan di atas dapat memberikan gambaran yang cukup jelas mengenai kandungan energi yang tersimpan di dalam bahan bakar nuklir. Energi panas yang dikeluarkan dari pembelahan satu kg bahan bakar nuklir 235U adalah sebesar 17 milyar kilo kalori, atau setara dengan energi yang dihasilkan dari pembakaran 2,4 juta kg (2.400 ton) batubara. Melihat besarnya kandungan energi tersebut, maka timbul keinginan dalam diri manusia untuk memanfaatkan energi nuklir sebagai pembangkit listrik dalam rangka memenuhi kebutuhan energi dalam kehidupan sehari-hari.


Proses Kerja Pusat Listrik Tenaga Nuklir

Proses kerja PLTN sebenarnya hampir sama dengan proses kerja pembangkit listrik konvensional seperti pembangkit listrik tenaga uap (PLTU), yang umumnya sudah dikenal secara luas. Yang membedakan antara dua jenis pembangkit listrik itu adalah sumber panas yang digunakan. PLTN mendapatkan suplai panas dari reaksi nuklir, sedang PLTU mendapatkan suplai panas dari pembakaran bahan bakar fosil seperti batubara atau minyak bumi.

Reaktor daya dirancang untuk memproduksi energi listrik melalui PLTN. Reaktor daya hanya memanfaatkan energi panas yang timbul dari reaksi fisi, sedang kelebihan neutron dalam teras reaktor akan dibuang atau diserap menggunakan batang kendali. Karena memanfaatkan panas hasil fisi, maka reaktor daya dirancang berdaya thermal tinggi dari orde ratusan hingga ribuan MW. Proses pemanfaatan panas hasil fisi untuk menghasilkan energi listrik di dalam PLTN adalah sebagai berikut :

• Bahan bakar nuklir melakukan reaksi fisi sehingga dilepaskan energi dalam bentuk panas yangsangat besar.
• Panas hasil reaksi nuklir tersebut dimanfaatkan untuk menguapkan air pendingin, bisa pendingin primer maupun sekunder bergantung pada tipe reaktor nuklir yang digunakan.
• Uap air yang dihasilkan dipakai untuk memutar turbin sehingga dihasilkan energi gerak (kinetik).
• Energi kinetik dari turbin ini selanjutnya dipakai untuk memutar generator sehingga dihasilkan arus listrik.

Jenis-Jenis PLTN

Teknologi PLTN dirancang agar energi nuklir yang terlepas dari proses fisi dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi dalam kehidupan sehari-hari. PLTN merupakan sebuah sistim yang dalam operasinya menggunakan reaktor daya yang berperan sebagai tungku penghasil panas. Dewasa ini ada berbagai jenis PLTN yang beroperasi. Perbedaan tersebut ditandai dengan perbedaan tipe reaktor daya yang digunakannya.

Masing-masing jenis PLTN/tipe reaktor daya umumnya dikembangkan oleh negara-negara tertentu, sehingga seringkali suatu jenis PLTN sangat menonjol dalam suatu negara, tetapi tidak dioperasikan oleh negara lain.
Perbedaan berbagai tipe reaktor daya itu bisa terletak pada penggunaan bahan bakar, moderator, jenis pendinging serta perbedaan-perbedaan lainnya.
Perbedaan jenis reaktor daya yang dikembangkan antara satu negara dengan negara lain juga dipengaruhi oleh tingkat penguasaan teknologi yang terkait dengan nuklir oleh masing-masing negara. Pada awal pengembangan PLTN pada tahun 1950-an, pengayaan uranium baru bisa dilakukan oleh Amerika Serikat dan Rusia, sehingga kedua negara tersebut pada saat itu sudah mulai mengembangkan reaktor daya berbahan bakar uranium diperkaya. Sementara itu di Kanada, Perancis dan Ingris pada saat itu dipusatkan pada program pengembangan reaktor daya berbahan bakar uranium alam. Oleh sebab itu, PLTN yang pertama kali beroperasi di ketiga negara tersebut menggunakan reaktor berbahan bakar uranium alam. Namun dalam perkembangan berikutnya, terutama Inggris dan Perancis juga mengoperasikan PLTN berbahan bakar uranium diperkaya. Sebagian besar reaktor daya yang beroperasi dewasa ini adalah jenis Reaktor Air Ringan atau LWR (Light Water Reactor) yang mula-mula dikembangkan di AS dan Rusia. Disebut Reaktor Air Ringan karena menggunakan H2O kemurnian tinggi sebagai bahan moderator sekaligus pendingin reaktor. Reaktor ini terdiri atas Reaktor Air tekan atau PWR (Pressurized Water Reactor) dan Reaktor Air Didih atau BWR (Boiling Water Reactor) dengan jumlah yang dioperasikan masing-masing mencapai 52 % dan 21,5 % dari total reaktor daya yang beroperasi. Sedang sisanya sebesar 26,5 % terdiri atas berbagai type reaktor daya lainnya. Berikut ini akan dibahas lebih lanjut berbagai jenis PLTN yang dewasa ini beroperasi diberbagai negara.

• Reaktor Air Didih
Pada reaktor air didih, panas hasil fisi dipakai secara langsung untukmenguapkan air pendingin dan uap yang terbentuk langsung dipakai untuk memutar turbin. Turbin tekanan tinggi menerima uap pada suhu sekitar 290 ºC dan tekanan sebesar 7,2 MPa. Sebagian uap diteruskan lagi ke turbin tekanan rendah. Dengan sistim ini dapat diperoleh efisiensi thermal sebesar 34 %. Efisiensi thermal ini menunjukkan prosentase panas hasil fisi yang dapat dikonversikan menjadi energi listrik. Setelah melalui turbin, uap tersebut akan mengalami proses pendinginan sehingga berubah menjadi air yang langsung dialirkan ke teras reaktor untuk diuapkan lagi dan seterusnya. Dalam reaktor ini digunakan bahan bakar 235U dengan tingkat pengayaannya 3-4 % dalam bentuk UO2.

Pada tahun 1981, perusahaan Toshiba, General Electric dan Hitachi melakukan kerja sama dengan perusahaan Tokyo Electric Power Co. Inc. untuk memulai suatu proyek pengembangan patungan dalam rangka meningkatkan unjuk kerja sistim Reaktor Air Didih dengan memperkenalkan Reaktor Air Didih Tingkat Lanjut atau A-BWR (Advanced Boiling Water Reactor). Kapasitas A-BWR dirancang lebih besar untuk mempertinggi keuntungan ekonomis. Di samping itu, beberapa komponen reaktor juga mengalami peningkatan, seperti peningkatan dalam fraksi bakar, penyempurnaan sistim pompa sirkulasi pendingin, mekanisme penggerak batang kendali dan lain-lain.

• Reaktor Air Tekan
Reaktor Air Tekan juga menggunakan H2O sebagai pendingin sekaligus moderator. Bedanya dengan Reaktor Air Didih adalah penggunaan dua macam pendingin, yaitu pendingin primer dan sekunder. Panas yang dihasilkan dari reaksi fisi dipakai untuk memanaskan air pendingin primer. Dalam reaktor ini dilengkapi dengan alat pengontrol tekanan (pessurizer) yang dipakai untuk mempertahankan tekanan sistim pendingin primer. Sistim pressurizer terdiri atas sebuah tangki yang dilengkapi dengan pemanas listrik dan penyemprot air. Jika tekanan dalam teras reaktor berkurang, pemanas listrik akan memanaskan air yang terdapat di dalam tangki pressurizer sehingga terbentuklah uap tambahan yang akan menaikkan tekanan dalam sistim pendingin primer. Sebaliknya apabila tekanan dalam sistim pendingin primer bertambah, maka sistim penyemprot air akan mengembunkan sebagian uap sehingga tekanan uap berkurang dan sistim pendingin primer akan

kembali ke keadaan semula. Tekanan pada sistim pendingin primer dipertahankan pada posisi 150 Atm untuk mencegah agar air pendingin primer tidak mendidih pada suhu sekitar 300 ºC. Pada tekanan udara normal, air akan mendidih dan menguap pada suhu 100 ºC.

Dalam proses kerjanya, air pendingin primer dialirkan ke sistim pembangkit uap sehingga terjadi pertukaran panas antara sistim pendingin primer dan sistim pendingin sekunder. Dalam hal ini antara kedua pendingin tersebut hanya terjadi pertukaran panas tanpa terjadi kontak atau percampuran, karena antara kedua pendingin itu dipisahkan oleh sistim pipa. Terjadinya pertukaran panas menyebabkan air pendingin sekunder menguap. Tekanan pada sistim pendingin sekunder dipertahankan pada tekanan udara normal sehingga air dapat menguap pada suhu 100 ºC. Uap yang terbentuk di dalam sistim pembangkit uap ini selanjutnya dialirkan untuk memutar turbin.

Dari uraian di atas tergambar bahwa sistim kerja PLTN dengan Reaktor Air Tekan lebih rumit dibandingkan dengan sistim Reaktor Air Didih. Namun jika dilihat pada sistim keselamatannya, Reaktor Air Tekan lebih aman dibandingkan dengan Reaktor Air Didih. Pada Reaktor Air Tekan perputaran sistim pendingin primernya betul-betul tertutup, sehingga apabila terjadi kebocoran bahan radioaktif di dalam teras reaktor tidak akan menyebabkan kontaminasi pada turbin. Sedang pada Reaktor Air Didih, kebocoran bahan radioaktif yang terlarut dalam air pendingin primer dapat menyebabkan terjadinya kontaminasi pada turbin. Reaktor Air Tekan juga mempunyai keandalan operasi dan keselamatan yang sangat baik. Salah satu faktor penunjangnya adalah karena reaktor ini mempunyai koefisien reaktivitas negatif. Apabila terjadi kenaikan suhu dalam teras reaktor secara mendadak, maka daya reaktor akan segera turun dengan sendirinya. Namun karena menggunakan dua sistim pendingin, maka efisiensi thermalnya sedikit lebih rendah dibandingkan dengan Reaktor Air Didih.

• Reaktor Air Berat atau HWR (Heavy Water Reactor)
Reaktor Air Berat merupakan jenis reaktor yang menggunakan D2O (air berat) sebagai moderator sekaligus pendingin. Reaktor ini menggunakan bahan bakar uranium alam sehingga harus digunakan air berat yang penampang lintang serapannya terhadap neutron sangat kecil. PLTN dengan Reaktor Air berat yang paling terkenal adalah CANDU (Canadian Deuterium Uranium) yang pertama kali dikembangkan oleh Canada. Seperti halnya Reaktor Air tekan, Reaktor CANDU juga mempunyai sistim pendingin primer dan sekunder, pembangkit uap dan pengontrol tekanan untuk mempertahankan tekanan tinggi pada sistim pendingin primer.
D2O dalam reaktor CANDU hanya dimanfaatkan sebagai sistim pendingin primer, sedang sistim pendingin sekundernya menggunakan H2O. Dalam pengoperasian reaktor CANDU, kemurnian D2O harus dijaga pada tingkat 95-99,8 %. Air berat merupakan bahan yang harganya sangat mahal dan secara fisik maupun kimia tidak dapat dibedakan secara langsung dengan H2O. Oleh sebab itu, perlu adanya usaha penanggulangan kebocoran D2O baik dalam bentuk uap maupun cairan. Aliran ventilasi dari ruangan dilakukan secara tertutup dan selalu dipantau tingkat kebasahannya, sehingga kemungkinan adanya kebocoran D2O dapat diketahui secara dini.

• Reaktor Magnox atau MR (Magnox Reactor)
Reaktor Magnox menggunakan bahan bakar dalam bentuk logam uranium atau paduannya yang dimasukkan ke dalam kelongsong paduan magnesium (Mg). Reaktor ini dikembangkan dan banyak dioperasikan oleh Inggris. Termasuk dalam reaktor jenis ini adalah reaktor penelitian pertama di dunia yang dibangun oleh tim pimpinan Enrico Fermi di Chicago, Amerika Serikat. Reaktor Magnox menggunakan CO2 sebagai pendingin, grafit sebagai moderator, dan uranium alam sebagai bahan bakar. Panas hasil fisi diambil dengan mengalirkan gas CO2 melalui elemen bakar menuju ke sistim pembangkit uap. Dari pertukaran panas ini akan dihasilkan uap air yang selanjutnya dapat dipakai untuk memutar turbin. Hasil dari usaha dalam penyempurnaan unjuk kerja Reaktor Magnox adalah diperkenalkannya Reaktor Maju Berpendingin Gas atau AGR (Advanced Gas-cooled Reactor). Dalam reaktor ini juga menggunakan CO2 sebagai pendingin, grafit sebagai moderator, namun bahan bakarnya berupa uranium sedikit diperkaya yang dibungkus dengan kelongsong dari baja tahan karat. Pengayaan bahan bakar ini dimaksudkan untuk meningkatkan efisiensi thermal dan fraksi bakar bahan bakarnya.

• Reaktor Temperatur Tinggi atau HTR (High Temperature Reactor)
Reaktor Temperatur Tinggi adalah jenis reaktor yang menggunakan pendingin gas helium (He) dan moderator grafit. Reaktor ini mampu menghasilkan panas hingga 750 ºC dengan efisiensi thermalnya sekitar 40 %. Panas yang dibangkitkan dalam teras reaktor dipindahkan menggunakan pendingin He (sistim primer) ke pembangkit uap. Dalam pembangkit uap ini panas akan diserap oleh sistim uap air umpan (sistim sekunder) dan uap yang dihasilkannya dialirkan ke turbin. Dalam reaktor ini juga ada sistim pemisah antara sistim pendingin primer yang radioaktif dan sistim pendingin sekunder yang tidak radioaktif.

Elemen bahan bakar yang digunakan dalam Reaktor Temperatur Tinggi berbentuk bola, tiap elemen mengandung 192 gram carbon, 0,96 gram 235U dan 10,2 gram 232Th yang dapat dibiakkan menjadi bahan bakar baru 233U. Proses fisi dalam teras reaktor mampu memanaskan gas He hingga mencapai suhu 750 oC.

Setelah terjadi pertukaran panas dengan sistim sekunder, suhu gas He akan turun menjadi 250 ºC. Gas He selanjutnya dipompakan lagi ke teras reaktor untuk mengambil panas fisi, demikian seterusnya. Dalam operasi normal, reaktor ini membutuhkan bahan bakar bola berdiameter 60 mm sebanyak ± 675.000 butir yang diletakkan di dalam teras reaktor. Rata-rata setiap butir bahan bakar tinggal di dalam teras selama enam bulan pada operasi beban penuh.

Perbedaan Pembangkit Listrik Konvensional (PLK) dengan PLTN
Dalam pembangkit listrik konvensional, air diuapkan di dalam suatu ketel melalui pembakaran fosil (minyak, batubara, dan gas). Uap yang dihasilkan dialirkan ke turbin uap yang akan bergerak apabila ada tekanan uap. Perputaran turbin selanjutnya digunakan untuk menggerakkan generator, dan generator menghasilkan tenaga listrik.



Pembangkit Listrik Konvensional



Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

Pembangkit listrik dengan bahan bakar batubara, minyak, dan gas mempunyai potensi yang dapat menimbulkan dampak lingkungan dan masalah transportasi bahan bakar, dari tempat penambangan menuju lokasi pembangkitan. Dampak lingkungan akibat pembakaran bahan fosil tersebut dapat berupa CO2 (karbon dioksida), SO2 (sulfur oksida), NOx (nitrogen oksida), dan debu yang mengandung logam berat. Kekhawatiran terbesar dalam pembangkitan listrik dengan bahan bakar fosil adalah dapat menimbulkan hujan asam dan peningkatan pemanasan global.

PLTN beroperasi dengan prinsip yang sama seperti PLK, hanya panas yang digunakan untuk menghasilkan uap tidak dihasilkan dari pembakaran bahan fosil, tetapi dihasilkan dari reaksi pembelahan inti bahan fisil (Uranium) di dalam suatu reaktor nuklir. Tenaga panas tersebut digunakan untuk membangkitkan uap di dalam sistem pembangkit uap (Steam Generator) dan selanjutnya sama seperti pada PLK, uap digunakan untuk menggerakkan turbin, turbin menggerakkan generator, dan generator menghasilkan listrik. Sebagai pemindah panas biasa digunakan air yang disirkulasikan secara terus menerus selama PLTN beroperasi. Proses pembangkitan listrik ini tidak membebaskan asap atau debu yang mengandung logam berat yang dibuang ke lingkungan atau melepaskan partikel yang berbahaya seperti CO2, SO2, NOx ke lingkungan, sehingga PLTN ini merupakan pembangkit listrik yang ramah lingkungan. Limbah radioaktif yang dihasilkan dari pengoperasian PLTN adalah berupa elemen bakar bekas dalam bentuk padat. Elemen bakar bekas ini untuk sementara bisa disimpan di lokasi PLTN sebelum dilakukan penyimpanan limbah secara lestari.

Tentang Fisika Nuklir

Panas yang dipergunakan untuk membangkitkan uap diproduksi sebagai hasil dari pembelahan inti atom yang dapat diuraikan sebagai berikut:
• Apabila ada suatu neutron (dihasilkan dari sumber neutron) tertangkap oleh satu inti atom uranium-235, inti atom ini akan berbelah menjadi dua atau tiga bagian/fragmen. Sebagian dari energi yang semula mengikat fragmen-fragmen tersebut masing-masing dalam bentuk energi kinetik, sehingga mereka dapat bergerak dengan kecepatan tinggi. Oleh karena fragmen-fragmen tersebut berada di dalam struktur kristal uranium, mereka tidak dapat bergerak jauh dan gerakannya segera diperlambat.
• Dalam proses perlambatan ini energi kinetik diubah menjadi panas (energi tyermal). Sebagai gambaran dapat dikemukakan bahwa energi termal yang dihasilkan dari reaksi pembelahan 1 Kg Uranium-235 murni besarnya adalah 17 milyar kilo kalori, atau setara dengan energi termal yang dihasilkan dari pembakaran 2,4 juta Kg (2400 ton) batubara.

• Selain fragmen-fragmen tersebut reaksi pembelahan menghasilkan pula 2 atau 3 neutron yang dilepaskan dengan kecepatan lebih besar dari 10.000 km per detik. Neutron-neutron ini disebut neutron cepat yang mampu bergerak bebas tanpa dirintangi oleh atom-atom uranium atau atom-atom kelongsongnya. Agar mudah ditangkap oleh inti atom uranium guna menghasilkan reaksi pembelahan, kecepatan neutron ini harus diperlambat. Zat yang dapat memperlambat kecepatan neutron disebut moderator.

Air Sebagai Pemerlambat Neutron (Moderator)
-Seperti telah disebutkan di atas, panas yang dihasilkan dari reaksi pembelahan, oleh air yang bertekanan 160 atmosfir dan suhu 300 derajat Celsius secara terus menerus dipompakan ke dalam reaktor melalui saluran pendingan reaktor. Air yang bersirkulasi dalam saluran pendingin ini tidak hanya berfungsi sebagai pendingin saja melainkan juga bertindak sebagai moderator, yaitu sebagai medium yang dapat memperlambat neutron. Neutron cepat akan kehilangan sebagian energinya selama menumbuk atom-atom hidrogen. Setelah kecepatan neutron turun sampai 2000 m/detik atau sama dengan kecepatan molekul gas pada suhu 300 derajat Celsius, barulah ia mampu membelah inti atom uranium-235. Neutron yang telah diperlambat disebut neutron termal.

Reaksi Pembelahan Inti Berantai Terkendali
Untuk mendapatkan keluaran termal yang mantap, perlu dijamin agar banyaknya reaksi pembelahan inti yang terjadi dalam teras reaktor dipertahankan pada tingkat tetap, yaitu 2 atau 3 neutron yang dihasilkan dalam reaksi itu hanya satu yang dapat meneruskan reaksi pembelahan. Neutron lainnya dapat lolos keluar reaktor, atau diserap oleh bahan lainnya tanpa menimbulkan reaksi pembelahan atau diserap oleh batang kendali. Batang kendali dibuat dari bahan-bahan yang menyerap neutron, sehingga jumlah neutron yang menyebabkan reaksi pembelahan dapat dikendalikan dengan mengatur keluar atau masuknya batang kendali ke dalam teras reaktor. Sehubungan dengan urain di atas perlu digarisbawahi bahwa:

1. Reaksi pembelahan berantai hanya dimungkinkan apabila ada moderator.
2. Kandungan Uranium-235 di dalam bahan bakar nuklir maksimum adalah 3,2%. Kandungan ini kecil sekali dan terdistribusi secara merata dalam isotop Uranium-238, sehingga tidak mungkin terjadi reaksi pembelahan berantai secara tidak terkendali di dalamnya.

Radiasi dan Hasil Belahan
Fragmen-fragmen yang diproduksi selama reaksi pembelahan inti disebut hasil belahan, yang kebanyakan berupa atom-atom radioaktif seperti xenon-133, kripton-85, dan iodium-131. Zat radioaktif ini meluruh menjadi atom lain dengan memancarkan radiasi alpha, beta, gamma atau neutron. Selama proses peluruhan, radiasi yang dipancarkan dapat diserap oleh bahan-bahan lain yang berada di dalam reaktor, sehingga energi yang dilepaskan berubah menjadi panas. Panas ini disebut panas peluruhan yang akan terus diproduksi walaupun reaktor berhenti beroperasi. Oleh karena itu reaktor dilengkapi dengan suatu sistem pembuangan panas peluruhan. Selain hasil belahan, dalam reaktor dihasilkan pula bahan radioaktif lain sebagai hasil aktivasi neutron. Bahan radioaktif ini terjadi karena bahan-bahan lain yang berada di dalam reaktor (seperti kelongsong atau bahan struktur) menangkap neutron sehingga berubah menjadi unsur lain yang bersifat radioaktif.

Radioaktif adalah sumber utama timbulnya bahaya dari suatu PLTN, oleh karena itu semua sistem pengamanan PLTN ditujukan untuk mencegah atau menghalangi terlepasnya zat radioaktif ke lingkungan dengan aktivitas yang melalmpaui nilai batas ambang yang diijinkan menurut peraturan yang berlaku.

Keselamatan Nuklir
Berbagai usaha pengamanan dilakukan untuk melindungi kesehatan dan keselamatan masyarakat, para pekerja reaktor, dan lingkungan PLTN. Usaha ini dilakukan untuk menjamin agar radioaktif yang dihasilkan reaktor nuklir tidak terlepas ke lingkungan baik selama operasi mapun jika terjadi kecelakaan. Tindakan proteksi dilakukan untuk menjamin agar PLTN dapat dihentikan dengan aman setiap waktu jika diinginkan dan tetap dapat dipertahankan dalam keadaan aman, yakni memperoleh pendinginan yang cukup. Untuk ini panas peluruhan yang dihasilkan harus dibuang dari teras reaktor, karena dapat menimbulkan bahaya akibat pemanasan lebih pada reaktor.

Keselamatan Terpasang
Keselamatan terpasang dirancang berdasarkan sifat-sifat alamiah air dan uranium. Bila suhu dalam teras reaktor naik, jumlah neutron yang tidak tertangkap maupun yang tidak mengalami proses perlambatan akan bertambah, sehingga reaksi pembelahan berkurang. Akibatnya panas yang dihasilkan juga berkurang. Sifat ini akan menjamin bahwa teras reaktor tidak akan rusak walaupun sistem kendali gagal beroperasi.

Penghalang Ganda
PLTN mempunyai sistem pengamanan yang ketat dam berlapis-lapis, sehingga kemungkinan terjadi kecelakaan maupun akibat yang ditimbulkan sangat kecil, Sebagai contoh, zat radioaktif yang dihasilkan selama reaksi pembelahan inti uranium sebagian besar (> 99%) akan tetap tersimpan di dalam matriks bahan bakar, yang berfungsi sebagai penghalang pertama, selama beroperasi aupun jika terjadi kecelakaan, kelongsong bahan bakar akan berperan sebagai penghalang kedua untuk mencegah terlepasnya zat radioaktif tersebut keluar kelongsong. Dalam hal zat radioaktif masih dapat keluar dari dalam kelongsong, masih ada penghalang ketiga yaitu sstem pendingin. Lepas dari sistem pendingin, masih ada penghalang keempat berupa bejana tekan dibuat dari baja dengan tebal ± 20 cm. Penghalang kelima adalah perisai beton dengan



tebal 1,5 - 2 meter. Bila zat radioaktif itu masih ada yang lolos dari perisai beton, masih ada penghalang keenam, yaitu sistem pengungkung yang terdiri dari pelat baja setebal ± 7 cm dan beton setebal 1,5 - 2 meter yang kedap udara. Jadi selama operasi atau jika terjadi kecelakaan, zat radioaktif benar-benar tersimpan dalam reaktor dan tidak dilepaskan ke lingkungan. Kalaupun masih ada zat radioaktif yang terlepas jumlahnya sudah sangat diperkecil sehingga dampaknya terhadap lingkungan tidak berarti.

Pertahanan Berlapis
Disain keselamatan suatu PLTN menganut falsafah pertahanan berlapis (defence in depth). Pertahanan berlapis ini meliputi: lapisan keselamatan pertama, PLTN dirancang dibangun dan dioperasikan sesuai dengan ketentuan yang sangat ketat, mutu yang tinggi dan teknologi mutakhir; lapis keselamatan kedua, PLTN dilengkapi dengan sistem pengamanan/keselamatan yang digunakan untuk mencegah dan mengatasi akibat-akibat dari kecelakaan yang mungkin dapat terjadi selama umur PLTN; dan lapis keselamatan ketiga, PLTN dilengkapi dengan sistem pengamanan tambahan, yang dapat diandalkan untuk dapat mengatasi kecelakaan hipotesis, atau kecelakaan terparah yang diperkirakan dapat terjadi pada suatu PLTN. Namun demikian kecelakaan tersebut kemungkinan terjadinya sedemikian kecil sehingga tidak akan pernah terjadi selama umu operasi PLTN.

Limbah Radioaktif
Selama operasi PLTN, pencemaran yang disebabkan oleh zat radioaktif terhadap lingkungan dapat dikatakan tidak ada. Air laut atau sungai yang dipergunakan untuk membawa panas dari kondensor sama sekali tidak mengandung zat radioaktif, karena tidak bercampur dengan air pendingin yang bersirkulasi di dalam reaktor. Gas radioaktif yang dapat keluar dari sistem reaktor tetap terkungkung di dalam sistem pengungkung PLTN dan sudah melalui sistem ventilasi dengan filter yang berlapis-lapis. Gas yang dilepas melalui cerobong aktivitasnya sangat kecil (sekitar 2 milicurie/tahun), sehingga tidak menimbulkan dampak terhadap lingkungan. Pada PLTN sebagian besar limbah yang dihasilkan adalah limbah aktivitas rendah (70 - 80%). Sedangkan limbah aktivitas tinggi dihasilkan pada proses daur ulang elemen bakar nuklir bekas, sehingga apabila lemen bakar bekasnya tidak didaur ulang, limbah aktivitas tinggi ini jumlahnya sangat sedikit. Penanganan limbah radioaktif aktivitas rendah, sedang, dan tinggi pada umumnya mengikuti tiga prinsip, yaitu:

• Memperkecil volumenya dengan cara evaporasi, insenerasi, kompaksi/ditekan
• Mengolah menjadi bentuk stabil (baik fisik maupun kimia) untuk memudahkan dalam transportasi dan penyimpanan
• Menyimpan limbah yang telah diolah, ditempat yang terisolasi.
Pengolahan limbah cair dengan cara evaporasi/pemanasan untuk memperkecil volume, kemudian dipadatkan dengan semen (sementasi) atau dengan gelas masif (vitrifikasi) di dalam wadah yang kedap air, tahan banting, misalnya terbuat dari beton bertulang atau dari baja tahan karat. Pengolahan limbah padat adalah dengan cara diperkecil volumenya melalui proses insenerasi/pembakaran, selanjutnya abunya disementasi. Sedangkan limbah yang tidak dapat dibakar diperkecil volumenya dengan kompaksi/penekanan dan dipadatkan dalam drum/beton dengan semen. Sedang limbah padat yang tidak dapat dibakar atau tidak dapat dikompaksi, harus dipotong-potong dan dimasukkan dalam beton kemudian dipadatkan dengan semen atau gelas masif. Selanjutnya limbah radioaktif yang telah diolah disimpan secara sementara (10 - 50 tahun) di gudang penyimpanan limbah yang kedap air sebelum disimpan secara lestari. Tempat penyimpanan limbah lestari dipilih di tempat/lokasi khusus, dengan kondisi geologi yang stabil dan secara ekonomi tidak bermanfaat.



Kolam penyimpanan bahan bakar bekas



Penyimpanan limbah radioaktif

Readmore »»

TURBIN ANGIN

Turbin angin adalah kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik. Turbin angin ini pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi, dll. Turbin angin terdahulu banyak dibangun di Denmark, Belanda, dan negara-negara Eropa lainnya dan lebih dikenal dengan Windmill.

Kini turbin angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi energi dan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui yaitu angin. Walaupun sampai saat ini pembangunan turbin angin masih belum dapat menyaingi pembangkit listrik konvensonal(Co: PLTD,PLTU,dll), turbin angin masih lebih dikembangkan oleh para ilmuwan karena dalam waktu dekat manusia akan dihadapkan dengan masalah kekurangan sumber daya alam tak terbaharui(Co : batubara, minyak bumi) sebagai bahan dasar untuk membangkitkan listrik.

Perhitungan daya yang dapat dihasilkan oleh sebuah turbin angin dengan diameter kipas r adalah :



dimana ρ adalah kerapatan angin pada waktu tertentu dan v adalah kecepatan angin pada waktu tertentu. Umumnya daya efektif yang dapat dipanen oleh sebuah turbin angin hanya sebesar 20%-30%. Jadi rumus diatas dapat dikalikan dengan 0,2 atau 0,3 untuk mendapatkan hasil yang cukup eksak.

Jenis turbin angin ada 2, yaitu :
1. Turbin angin sumbu horizontal(Darrieus wind turbine)
2. Turbin angin sumbu tegak

Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah mengubah energi mekanis dari angin menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran kincir digunakan untuk memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan listrik.
Sebenarnya prosesnya tidak semudah itu, karena terdapat berbagai macam sub-sistem yang dapat meningkatkan safety dan efisiensi dari turbin angin, yaitu :

1. Gearbox
Alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir menjadi putaran tinggi. Biasanya Gearbox yang digunakan sekitar 1:60

2. Brake system
Digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah gearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang besar. Alat ini perlu dipasang karena generator memiliki titik kerja aman dalam pengoperasiannya. Generator ini akan menghasilkan energi listrik maksimal pada saat bekerja pada titik kerja yang telah ditentukan. Kehadiran angin diluar diguaan akan menyebabkan putaran yang cukup cepat pada poros generator, sehingga jika tidak diatasi maka putaran ini dapat merusak generator. Dampak dari kerusakan akibat putaran berlebih diantaranya : overheat, rotor breakdown, kawat pada generator putus, karena tidak dapat menahan arus yang cukup besar.

3. Generator

Ini adalah salah satu komponen terpenting dalam pembuatan sistem turbin angin. Generator ini dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Prinsip kerjanya dapat dipelajari dengan menggunakan teori medan elektromagnetik. Singkatnya, (mengacu pada salah satu cara kerja generator) poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetik permanen. Setelah itu disekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada stator yang akhirnya karena terjadi perubahan fluks ini akan dihasilkan tegangan dan arus listrik tertentu. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya digunakan oleh masyarakat. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini berupa AC(alternating current) yang memiliki bentuk gelombang kurang lebih sinusoidal.

4. Penyimpan energy

Karena keterbatasan ketersediaan akan energi angin (tidak sepanjang hari angin akan selalu tersedia) maka ketersediaan listrik pun tidak menentu. Oleh karena itu digunakan alat penyimpan energi yang berfungsi sebagai back-up energi listrik. Ketika beban penggunaan daya listrik masyarakat meningkat atau ketika kecepatan angin suatu daerah sedang menurun, maka kebutuhan permintaan akan daya listrik tidak dapat terpenuhi. Oleh karena itu kita perlu menyimpan sebagian energi yang dihasilkan ketika terjadi kelebihan daya pada saat turbin angin berputar kencang atau saat penggunaan daya pada masyarakat menurun. Penyimpanan energi ini diakomodasi dengan menggunakan alat penyimpan energi. Contoh sederhana yang dapat dijadikan referensi sebagai alat penyimpan energi listrik adalah aki mobil. Aki mobil memiliki kapasitas penyimpanan energi yang cukup besar. Aki 12 volt, 65 Ah dapat dipakai untuk mencatu rumah tangga (kurang lebih) selama 0.5 jam pada daya 780 watt.

Kendala dalam menggunakan alat ini adalah alat ini memerlukan catu daya DC(Direct Current) untuk meng-charge/mengisi energi, sedangkan dari generator dihasilkan catu daya AC(Alternating Current). Oleh karena itu diperlukan rectifier-inverter untuk mengakomodasi keperluan ini. Rectifier-inverter akan dijelaskan berikut.

5. Rectifier-inverter

Rectifier berarti penyearah. Rectifier dapat menyearahkan gelombang sinusodal(AC) yang dihasilkan oleh generator menjadi gelombang DC. Inverter berarti pembalik. Ketika dibutuhkan daya dari penyimpan energi(aki/lainnya) maka catu yang dihasilkan oleh aki akan berbentuk gelombang DC. Karena kebanyakan kebutuhan rumah tangga menggunakan catu daya AC , maka diperlukan inverter untuk mengubah gelombang DC yang dikeluarkan oleh aki menjadi gelombang AC, agar dapat digunakan oleh rumah tangga.

Readmore »»

Pemilihan bahan dan Proses Untuk Silinder Liner mesin Diesel

1. Pendahuluan
Mesin diesel adalah sejenis mesin pembakaran dalam; lebih spesifik lagi, sebuah mesin pemicu kompresi, dimana bahan bakar dinyalakan oleh suhu tinggi gas yang dikompresi, dan bukan oleh alat berenergi lain (seperti busi).
Mesin ini ditemukan pada tahun 1892 oleh Rudolf Diesel, yang menerima paten pada 23 Februari 1893. Diesel menginginkan sebuah mesin untuk dapat digunakan dengan berbagai macam bahan bakar termasuk debu batu bara. Dia mempertunjukkannya pada Exposition Universelle (Pameran Dunia) tahun 1900 dengan menggunakan minyak kacang (biodiesel). Kemudian diperbaiki dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering.

a. Bagaimana mesin diesel bekerja
Ketika gas dikompresi, suhunya meningkat, mesin diesel menggunakan sifat ini untuk menyalakan bahan bakar. Udara diisap ke dalam silinder mesin diesel dan dikompresi oleh piston yang merapat, jauh lebih tinggi dari rasio kompresi dari mesin menggunakan busi. Pada saat piston memukul bagian paling atas, bahan bakar diesel dipompa ke ruang pembakaran dalam tekanan tinggi, melalui nozzle atomising, dicampur dengan udara panas yang bertekanan tinggi. Hasil pencampuran ini menyala dan membakar dengan cepat.

Ledakan tertutup ini menyebabkan gas dalam ruang pembakaran di atas mengembang, mendorong piston ke bawah dengan tenaga yang kuat dan menghasilkan tenaga dalam arah vertikal. Rod penghubung menyalurkan gerakan ini ke crankshaft yang dipaksa untuk berputar, menghantar tenaga berputar di ujung pengeluaran crankshaft.
Scavenging (mendorong muatan-gas yang habis terbakar keluar dari silinder, dan menarik udara segara kedalam) mesin dilaksanakan oleh ports atau valves. Untuk menyadari kemampuan mesin diesel, penggunaan turbocharger untuk mengkompres udara yang disedot masuk sangat dibutuhkan; intercooler untuk mendinginkan udara yang disedot masuk setelah kompresi oleh turbocharger untuk meningkatkan efisiensi.

b. Tipe mesin diesel
Ada dua kelas mesin diesel: dua-stroke dan empat-stroke. banyak mesin diesel besar beroperasi dalam dua-stroke cycle. Mesin yang lebih kecil biasanya menggunakan empat-stroke cycle.
Biasanya kumpulan silinder digunakan dalam kelipatan dua, meskipun berapapun jumlah silinder dapat digunakan selama muatan di crankshaft di tolak-seimbangkan untuk mencegah getaran yang berlebihan. Inline-6 paling banyak diproduksi dalam mesin tugas-medium ke tugas-berat, meskipun V8 dan straight-4 juga banyak diproduksi.

c. Keunggulan dan kelemahan dibanding dengan mesin bensin
Mesin diesel lebih besar dari mesin bensin dengan tenaga yang sama karena konstruksi berat diperlukan untuk bertahan dalam pembakaran tekanan tinggi untuk penyalaan. Dan juga dibuat dengan kualitas sama yang membuat penggemar mendapatkan peninkatan tenaga yang besar dengan menggunakan mesin turbocharger melalui modifikasi yang relatif mudah dan murah. Mesin bensin dengan ukuran sama tidak dapat mengeluarkan tenaga yang sebanding karena komponen di dalamnya tidak mampu menahan tekanan tinggi, dan menjadikan mesin diesel kandidat untuk modifikasi mesin dengan biaya murah.
Penambahan turbocharger atau supercharger ke mesin meningkatkan ekonomi bahan bakar dan tenaga. Rasio kompresi yang tinggi membuat mesin diesel lebih efisien dari mesin menggunakan bensin. Peningkatan ekonomi bahan bakar juga berarti mesin diesel memproduksi karbon dioksida yang lebih sedikit.





2. Pemilihan Bahan dan Proses Untuk Dinding Silinder Mesin Diesel



a. Pendahuluan

Silinder adalah bagian dari ruang bakar yang digunakan untuk proses pembakaran campuran bahan bakar dan udara. Pada saat kompresi dan pembakaran akan menghasilkan tekanan gas yang tinggi, maka diusahakan tidak terjadi kebocoran pada ruang bakar tersebut, sehingga dapat menghasilkan tenaga gerak mesin. Bila mesin digunakan dalam jangka waktu yang cukup lama, dinding silinder sedikit demi sedikit akan mengalami keausan. Hal ini akan menimbulkan penambahan kelonggaran antara torak dan silinder, serta menyebabkan kebocoran gas, tekanan kompresi berkurang dan tenaga yang dihasilkan juga berkurang. Agar keausan silinder tidak terlalu banyak maka diupayakan bahan yang digunakan tahanan aus dan juga tahan terhadap panas.



b. Dasar Teori

Proses pembakaran pada motor diesel terjadi akibat pemampatan udara di dalam silinder sehingga menaikkan suhu udara tekan dalam ruang bakar, kemudian disemprotkan bahan bakar solar ke dalam silinder yang telah berisi udara-panas. Setelah bahan bakar bersentuhan dengan udara-panas maka terjadilah proses pembakaran. Proses pembakaran bahan bakar ini menimbulkan temperatur dan tekanan di dalam silinder menjadi sangat tinggi dan gas pembakaran mampu mendorong piston dengan tenaga yang besar sehingga terjadi gesekan pada dinding silinder oleh cincin pada piston. Pemasangan cincin piston pada silinder harus selalu menekan dinding silinder dengan gaya pegasnya. Hal ini menambah besarnya gaya gesek cincin terhadap dinding silinder. Peningkatan temperatur yang terjadi pada ruang bakar meyebabkan terjadinya pemuaian material cincin-piston dan lebih lanjut mengadakan tekanan ke dinding silinder. Hal ini juga menyumbang besarnya gaya gesek terhadap dinding silinder. Kekasaran permukaan bidang kontak antara dinding piston dengan silinder dan dengan adanya gaya gesek yang besar, menyebabkan keauasan pada dinding silinder semakin mudah. Material silinder memiliki sifat getas, lunak dan tidak tahan panas akan mudah keausan dinding silinder. Pemilihan bahan silinder sangat diawasi karena silinder memegang peranan penting lancarnya gerakan piston.





2.1 Posisi Keausan

Keausan yang paling banyak pada dinding silinder oleh cincin torak terjadi di antaranya langkah torak atau ½ langkah torak. Karena besar sudut antara connecting rod dan sumbu silinder juga mempengaruhi. Apabila sudut yang dibentuk oleh connecting rod dengan sumbu silinder kecil maka keausan yang terjadi pada dinding silinder akan kecil, apabila sudut yang dibentuk besar maka keausan pada dinding silinder besar pula.



2.2 Pemilihan Bahan Silinder Linear

Keausan silinder liner diperparah oleh pemakaian material bermutu rendah yaitu jumlah komposisi material tersebut yang memiliki ketahanan aus rendah sangat
besar. Dalam penggunaan sebaiknya dipakai bahan besi cor kelabu dimana mengandung unsur besi (Fe = 92,95 %), silikon (Si = 2,339 %), karbon (C = 3,108 %) dan mangan (Mn = 0,938 %) yang merupakan unsur utama pada besi tuang kelabu.

Penambahan silikon pada besi-cor akan memperoleh sifat encer (fluidity) dan sedikit getas. Mangan yang dipadukan akan menambahkan sifat kekuatan pada
besi-cor. Besi-cor ini memiliki kelebihan agak getas, kekuatan-tarik rendah, kekuatan tekan tinggi dan mempunyai mampu cor sangat baik serta murah dan paling banyak dipergunakan untuk benda-benda coran. Apabila bahan silinder terbuat dari bahan dibawah persyaratan yang ditentukan untuk pemakaian ruang bakar, maka kemungkinan cepat aus besar sekali.





2.3 Proses pembuatan dan finishing











Kasih Komentar ya..!!:)

Readmore »»

SISTEM PENGATURAN PENGKONDISIAN UDARA

Pendahuluan

Kapasitas instalasi pengkondisian udara direncanakan pada kondisi beban puncak. Untuk mempertahankan kondisi ruangan pada tingkat keadaan yang diijinkan, perlu adanya system pengaturan. Selain itu juga pengaturan berfungsi untuk menjalankan peralatan secara efisien, dan melindungi peralatan dari kerusakan.
Dalam keadaan normal system pengkondisian udara bekerja pada kapasitas maksimum, apabila tanpa system pengaturan. Tetapi sebagian besar waktu operasi, instalasi bekerja pada beban parsial yaitu dibawah keadaan maksimum. Oleh karena itu untuk mengatur dan menyesuaikan proses pendinginan, agar system beroperasi sesuai dengan yang diinginkan perlu adanya system pengaturan. System pengaturan instalasi pengkondisian udara meliputi pengaturan sisi udara dan pengaturan sisi air sejuk (untuk AC Sentral). Tetapi yang kita bahas disini adalah pengaturan sisi udara untuk AC Split.

Pengaturan Sisi Udara

Pengaturan sisis udara dapat dilakukan dengan dua metode yaitu:
1. Pengaturan Laju volume udara konstan (Constan Air Volume/CAV)
2. Pengaturan laju volume udara variabel (Variabel Air Volume/VAV)


Pengaturan Volume Udara konstan (CAV)

Pada system pengaturan ini udara suplai yang mengalir keruangan dipertahankan konstan, tetapi diperlukan adanya temperature udara yang bervariasi. Tinggi rendahnya udara suplai tesebut harus sesuai dengan besar kecilnya beban parsial. Yang diatur disini adalah laju aliran massa refrigerant yang masuk kekoil pendingin. Gambar 1 memperlihatkan skema pengaturan ini.

Gambar: 1 sebuah pendingin CAV

Pengaturan untuk mendapatkan kondisi yang sesuai dilakukan dengan cara sebagai berikut:
1. Pengaturan dengan pemanas ulang (reheat control).
Pengaturan dengan cara ini adalah dengan menjaga temperature bola kering udara ruangan dengan menggganti setiap pengurangan beban sensible dengan beban artificial. Bila beban laten internal dan beban laten udara luar berkurang, pengaturan dengan cara ini akan membuat kelembaban relative ruang ingin dijaga konstan, diperlukan humidier. Gambar 2 memperlihatkan skema pengaturan.




Gambar: 2 pengaturan dengan Pemanas Ulang


2. Pengaturan dengan by passs (By pass Control)
Pengaturan dengan cara ini dilakukan dengan melakukan bypass aliran udara terhadap koil. Udara yang dibypass adalah udara balik saja, atau campuran antara udarabalik dengan udara luar, sehinggga dengan memodulasikan jumlah laju aliran udara yang melewati koli, yaaitu dengan cara membypass, maka temperature bola kering udara ruangan dpat dijaga. Gambar 3 Memeperlihatkan skema pengaturan ini.




Gambar: 3 Bypass udara balik

Pengaturan Laju Volume Udara Variabel (VAV)

Pengaturan sisi udara dengan metoda ini, adalah memvariasikan laju volume udara suplai pada saat terjadi beban parsial, dengan keadaan temperature udara suplai reklatif konstan. Dengan cara ini pada dasarnya akan menghasilkan kondisi ruang yang sama dengan pengaturan bypass udara balik saja. Yang diatur disini adalah laju aliran udaranya. Gambar 4 Memperlihatkan skema pengaturan ini.





Gambar: 4 Sebuah Pendingin VAV

Pemilihan system Pengaturan

Dalam peranacngan ini sistem pengaturan yang dipilih untuk sisi udara adalah,sistem pengaturan laju volume udara konstan (Constan Air Volume). Dimana udara suplai yang mengalir keruangan dipertahankan konstan. Tetapi diperlukan adanya temperature udara yang bervariasi, tinggi rendahnya udara suplai tersebut harus sesuai dengan besar kecilnya beban parsial.

Mesin pendingin tipe terpisah (split System) ini, memang sudah dirancang untuk sistem pengaturan laju volume udara konstan (Constan Air Volume). Karena mesin pendingin ini termasuk mesin dengan kapasitas sedang. Mesin pendingin yang kita rancang ini dilengkapi dengan saluran udara (duct), sehingga distribusi udara dapat diatur sesuai dengan keinginan perencana.



Kasih Komentar ya....!!:)

Readmore »»

Diesel Versus Bensin

Pendahuluan

Mesin yang saat ini banyak dipakai adalah mesin kalor atau biasa disebut motor bakar. Motor bakar memanfaatkan energi panas untuk menghasilkan energi mekanik. Energi panas tersebut diperoleh dari proses pembakaran yang terjadi baik di dalam silinder maupun di luar silinder. Jika pembakaran berlangsung di dalam silinder maka disebut Internal Combustion Engine (mesin pembakaran dalam). Sedangkan mesin dengan proses pembakarannya di luar silinder disebut External Combustion engine (mesin pembakaran luar).

Sementara kendaraan roda dua atau roda empat yang banyak ditemui di jalan umumnya menggunakan Internal combustion engine. Internal combustion engine sendiri terbagi ke dalam beberapa jenis seperti motor bensin, motor diesel, motor gas, turbin gas, dan propulsi pancar gas.

Mesin bensin adalah mesin yang bekerja dengan cara memasukan panas dari percikan bunga api listrik dari busi pada campuran udara dan bahan bakar yang dikompresikan. Berbeda sekali dengan kerja mesin diesel. Mesin diesel adalah mesin yang bekerja dengan cara menginjeksikan bahan bakar pada udara yang telah dikompresikan sehingga memiliki tekanan dan temperature tinggi. Selain itu mesin diesel pun bekerja dalam kompresi yang cukup tinggi, yaitu mencapai 1 : 18. Bandingkan dengan mesin bensin yang hanya mencapai 1 : 8. Perbedaan – perbedaan ini sangat signifikan. Akibatnya perawatan dan penanganannya berbeda sekali. Kadang-kadang orang dengan salah kaprah menyamakan begitu saja perawatan diantara kedua jenis mesin tersebut.

Mesin ini ditemukan pada tahun 1892 oleh Rudolf Diesel, yang menerima paten pada 23 Februari 1893. Dia mempertunjukkannya pada Exposition Universelle (Pameran Dunia) tahun 1900 dengan menggunakan minyak kacang. Kemudian diperbaiki dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering. (wikipedia)

Cara Kerja Mesin Diesel

Pada prinsipnya kerja mesin diesel memiliki empat langkah piston (4-stroke atau di pasaran dikenal dengan 4-tak) sepeti halnya mesin bensin. Yaitu udara murni dihisap ke dalam silinder melalui saluran masuk (intake manifold) lalu dikompresikan oleh piston. Sehingga tekanan dan termperaturnya naik. Pada akhir langkah kompresi bahan bakar mesin diesel di-injeksikan ke dalam silinder melalui nozzle dalam tekanan tinggi. Proses ini mengakibatkan terjadinya penyalaan dalam ruang bakar dan menghasilkan ledakan yang akan mendorong piston. Gerak translasi piston yang dihasilkan oleh ledakan tadi adalah sebuah usaha/gaya yang akan diteruskan ke poros engkol untuk dirubah menjadi gerak rotasi. Gerak rotasi poros engkol yang terhubung dengan fly wheel mengakibatkan piston terdorong kembali untuk menekan gas sisa pembakaran ke luar silinder melalui saluran buang (exhaust manifold).

Mesin diesel sulit beroperasi pada saat silinder dingin. Untuk membantu mesin melakukan gerak mula pada saat silinder dingin beberapa mesin menggunakan busi pemanas (glow plug) untuk memanaskan silinder sebelum penyalaan mesin. Lainnya menggunakan pemanas “resistive grid” dalam “intake manifold” untuk menghangatkan udara masuk sampai mesin mencapai suhu operasi. Setelah mesin beroperasi pembakaran bahan bakar dalam silinder dengan efektif memanaskan mesin. Busi pemanas ini tidak digunakan pada mesin diesel jenis direct injenction.

Komponen-komponen yang ada dan bekerja dalam mesin diproduksi dengan dengan sangat teliti. Sementara komponen-komponen tesebut bekerja dalam mesin dengan temperatur kerja mesin yang mencapai lebih dari 800 C dan beban kerja dalam ruang silinder yang mencapai temperature 3000 sampai 5000 C pada tekanan 2492 kPa (30 Kgf/cm2). (Training Manual, M-STEP 2: Gasoline Engine, Kramayudha Tiga Berlian)

Teknologi internnal combustion chamber, seperti yang ditulis pada harian republika edisi 16 juli 1993, sebagai teknologi lawas yang dianggap para ilmuwan sebagai lompatan terbesar dalam teknologi otomotif yang sampai saat ini belum tergantikan memerlukan perhatian dan perlakuan yang baik.

Beban kompresi yang tinggi, konstruksi yang besar, dan momen puntir yang dihasilkan cukup besar, menghasilkan pula rendemen panas yang tinggi. Maka akan menjadi pertanda buruk jika banyak energi panas yang terbuang ketika mesin bekerja. Perlu Untuk mengatasinya adalah dengan mengoptimalkan kemampuan komponen-komponen pendukung yang bekerja dalam mesin agar tetap dalam kondisi prima sesuai dengan spesifikasi. Sehingga tidak banyak energi panas yang terbuang percuma.



Keunggulan dan kelemahan

Antara mesin diesel dan mesin bensin memiliki keunggulan dan kelemahan masing-masing. Salah satu yang biasanya dirasakan adalah mesin bensin lebih responsif dibandingkan diesel. Sementara mesin diesel memiliki output momen (torsi) yang lebih baik daripada mesin bensin pada putaran yang sama. Dilihat dari konstruksinya, mesin diesel lebih besar dan berat daripada mesin bensin pada spesifikasi tenaga yang sama.

Air fuel Ratio (AFR) atau rasio udara dan bahan bakar mesin diesel berlebih dibandingkan mesin bensin. AFR mesin diesel mencapai 1 : 16 sampai dengan 160. Artinya satu bagian bahan bakar membutuhkan 16 s/d 160 bagian udara untuk melayani proses pembakaran di dalam silinder. Hal lain yang berhubungan erat dengan AFR adalah emisi gas buang yang dihasilkan. Dilihat dari sisi emisi gas buang, gas NOx yang dihasilkan dari pembakaran mesin diesel mengandung kelebihan oksigen karena mesin diesel dioperasikan dengan AFR yang lebih kurus dari AFR secara teoritis yang mencapai 1 : 14,7. Normalnya konsentrasi oksigen di gas buang adalah 1 – 2 %. Tingginya konsentrasi oksigen di gas buang akan menyebabkan tingginya konsentrasi senyawa NOx. Senyawa NOx ini sangat tidak stabil dan bila terlepas ke udara bebas, akan berikatan dengan oksigen untuk membentuk Nitrat oksida (NO2). Inilah yang amat berbahaya karena senyawa ini amat beracun dan bila terkena air akan membentuk asam nitrat. Keuntungan lain dari AFR yang kurus pada mesin diesel adalah rendahnya kandungan Karbon monoksida (CO) dan Hidrokarbon (HC) pada gas buang.

Konstruksi mesin diesel yang lebih berat dan besar dibandingkan mesin bensin, selain memakan tempat pada kompartement mesin, juga mengakibatkan putaran maksimum yang rendah. Yaitu hanya mencapai kurang lebih 5000 Rpm. Dan berimplikasi pada out put maksimum yang rendah pula.

Meskipun tekanan maksimumnya lebih tinggi dari mesin bensin, yaitu bisa mencapai 5,8 sampai dengan 8,8 kpa (60 – 90 kgf/cm2), tidak mampu mendongkrak out put maksimum dari mesin diesel. Karena tingginya tekanan tersebut dikarenakan perbandingan kompresi yang tinggi. Perbandingan kompresi mesin diesel bisa mencapai 1 : 15 s/d 23. nilai perbandingan kompresi diperoleh dari jumlah volume langkah ditambah volume kompresi dibandingkan dengan volume kompresi. Tingginya perbandingan kompresi tersebut dalam mesin diesel sangat dibutuhkan untuk memperoleh tekanan dan temperatur yang tinggi dari udara yang masuk ke dalam silinder. Sementara di mesin bensin tidak diperlukan kompresi setinggi itu untuk menghasilkan pembakaran. Karena pembakaranya dilakukan oleh percikan api dari busi.

Sebelumnya banyak orang beranggapan bahwa mesin diesel itu kotor, kasar dan lambat. Maka, mesin diesel diidentikan dengan truk, kendaraan berat, traktor dan yang lainnya. Tapi, seiring dengan perkembangan teknologi otomotif anggapan harus dihilangkan. Penyempurnaan pembakaraan dan teknologi catalyc converter berhasil membersihkan gas buang. Audi R40 telah membuktikan ketahanan mesin diesel dengan menjuarai lomba ketahanan mesin 24 jam di Le Mans 2006. Dan yang menarik dari mesn diesel adalah mesin diesel dikenal hemat dalam hal konsumsi bahan bakar dan memiliki torsi yang besar. Menurut pabrikan mobil PSA, teknologi diesel terbaru bisa mencapai efesiensi bahan bakar sebesar 20 % dibandingkan teknologi tahun 1980-an dengan peningkatan tenaga dua kali lipat. Kendaraan dengan mesin diesel terbaru bisa mencapai jarak 100 km hanya dengan 3 liter bahan bakar.

Pada masa mendatang mesin diesel akan semakin efesien dengan dikembangkannya bahan bakar biodiesel. Ini berarti akan membantu mengurangi ketergantungan kepada bahan bakar fosil yang cadangannya terbatas dan tidak bisa tergantikan. Peralihan ke mesin diesel akan membantu pemeliharaan lingkungan dan penghematan devisa yang pada tahun 2007 ditargetkan pemerintah sebesar 25 miliar rupiah pertahun melalui penggunaan biodiesel.
Sumber : Training Manual, M-STEP 2. Kramayudha Tiga Berlian.
Tinggalkan komentar anda disini!

Readmore »»

Proses Produksi: Laser Beam Machining (LBM)

Laser singkatan dari “light amplification by stimulated emission of radiation”. Merupakan berkas cahaya monokromatis yang sangat kuat serta mempunyai pemencaran berkas sangat sedikit. LBM merupakan proses termolistrik, dicapai dengan menguapkan bahan dan beberapa bahan dilepaskan dalam kondisi cair pada kecepatan tinggi. Suatu berkas yang lemah diperkuat dalam batang ruby, karena ion khromium tertentu dalam ruby memancarkan foton pada saat berkas cahaya memantul ke belakang dan ke depan di dalamnya. Energi yang terlepas dari batang ruby mempercepat intensitas berkas cahaya meninggalkan batang dan difokuskan ke benda kerja. Laser ruby paling efisien bila dipertahankan pada kondisi sangat dingin dan ini bisa dilakukan oleh nitrogen cair pada -196o C. Sorotan cahaya yang paling baik beroperasi pada panas, ini dapat dilakukan dengan mensirkulasi udara panas di sekelilingnya. Ruangan vakum diantara ruby dan sorotan berfungsi sebagai isolator sehingga dapat mempertahankan suhu keduanya. Lampu beroperasi dari satu pencahayaan tiap 3 menit sampai 12 pencahayaan tiap menit. Energi laser dikenakan ke benda kerja selama kurang dari 0.002 detik.
Jenis laser yang ada adalah laser ruby, laser kondisi gas (menggunakan gas CO2), dan utnuk mengurangi logam saat membalans mesin putaran kecepatan tinggi.
Laser dapat menembus bahan yang transparan dan menguapkan hampir segala jenis bahan. Daerah yang dipengaruhi oleh panas (HAZ) sempit, digunakan untuk memesin bahan keras bukan logam. Keterbatasan dari proses LBM adalah mahalnya peralatan, efisiensi operasi rendah, sulitnya mengendalikan ketelitian, penggunaannya terutama untuk suku cadang yang kecil.

Salah satu penggunaan penting laser adalah untuk pengelasan. Laser gas CO2 digunakan untuk memotong, tetapi terbatas untuk ketebalan sampai 10mm. Laser ruby pulsa juga berhasil digunakan untuk mengelas bahan yang lebih tebal. Penggunaan lain untuk pemotongan logam, di mana hal ini sering mnggunakan laser jenis CO2. laser ini beroperasi secara kontinyu, dapat memotong hampir semua bahan kalau berkas difokuskan dan jet dari ga digunakan untuk memutuskan berkasnya.

Plasma Arc Machining (PAM)

Contoh penggunaan berikut untuk proses pemotongan logam. Gas dipanaskan oleh busur wolfram hingga suhu yang sangat tinggi, gas akan terionisasi dan menjadi penghantar listrik. Gas dalam kondisi ini disebut plasma. Api dirancang sehingga gas mengalir ke busur melalui lubang halus. Akibatnya suhu plasma naik dan konsentrasi energi pada daerah benda kerja yang kecil menyebabkan logam mencair dengan cepat. Ketika aliran gas meninggalkan nosel, gas berkembang cepat membawa serta logam cair, sehingga proses pemotongan berjalan terus.
Suhu yang bisa dicapai mendekati 33.000°C, kira-kira 10 kali suhu yang dihsilkan oleh reaksi oksigen dan asitelin.



Api yang dihasilkan plasma ada dua :
1. api plasma transfer, dan
2. api plasma yang tidak ditransfer.
Api plasma yang ditransfer digunakan untuk memotong, benda kerja menjadi anoda, busur terbentuk dalam pancar gas sampai benda kerja, intensitas transfer panas dan efisiensi ditingkatkan hingga cocok untuk pemotongan logam. Api pemotong pada gambar A dapat digunakan untuk mengelas dan memotong berbagai logam. Untuk memotong digunakan rapat arus yang lebih besar serta digunakan campuran gas argon dan hidrogen. Ketebalan pemotongan terbatas sampai 13 mm. Untuk pemotongan cepat digunakan busur gambar B, api terbatas pada celah yang sempit, ujung nyala menghasilkan busur kecepatan tinggi sehingga mudah mencairkan logam besi dan bukan besi. Ketebalan logam yang dipotong mencapai 100mm.
Gas yang digunakan pada api plasma adalah argon, hidrogen dan nitrogen, kombinasi argon dan nitrogen mmberikan hasil yang terbaik. Untuk operasi pemotongan digunakan campuran 80% argon dan 20% hydrogen dengan arus sekitar 400 ampere, untuk arus yang lebih tinggi digunakan campuran 65 : 35. nitrogen hanya digunakan untuk memotong baja tahan karat, karena uapnya beracun diperlukan sistem buang. Busur plasma bisa digunakan dengan operasi tangan maupun mesin, busur ini dimanfaatkan untuk pemotongan aluminium, baja tahan karat, tembaga, magnesium.

Readmore »»

Teknik Pengelasan (welding) Bag. 2

C. Pengkutuban Elektroda
1. Pengkutuban Langsung
Pada pengkutuban langsung ini, kabel elektroda dipasang pada terminal negative (-) dan kabel massa pada terminal positif (+). Pengkutuban langsung sering disebutserkuit las listrik dengan elektroda negative (DC ¯ ).



2. Pengkutuban Terbalik
Untuk pengkutuban terbalik, kabel elektroda dipasang pada terminal positif dan kabel massa dipasang pada terminal negative. Pengkutuban terbalik sering disebut sirkuit las listrik elektroda positif (DC+).

3. Pengaruh Pengkutuban Pada Hasil Las
Pemilihan jenis arus maupun pengkutuban pada pengelasan tergantung kepada :
a. Jenis bahan dasar yang akan dilas
b. Jenis elektroda yang dipergunakan




Pengaruh pengkutuban pada hasil las adalah pada penembusan lasnya. Pengkutuban langsung akan menghasilkan penembusan yang dangkal, pengkutuban terbalik akan menghasilkan penembusan yang dalam. Pada arus bolak-balik (AC), penembusan yang menghasilkan dapat dangkal dan dapat dalam, atau antara keduanya.

PERALATAN LAS LISTRIK
Peralatan las listrik ini terdiri dari :
a. Pesawat las,
b. Alat-alat bantu las,
c. Perlengkapan keselamatan kerja,
d. Elektroda.

A. Pesawat Las
Jika ditinjau dari arus yang ke luar, pesawat las dapat digolongkan menjadi :
1) Pesawat las arus bolak-balik (AC),
2) Pesawat las arus searah (DC),
3) Pesawat las arus bolak-balik dan searah (AC-DC), yang merupakan gabungan dari pesawat AC dan DC.
1) Pesawat Las Arus bBolak-Balik (AC)
Pesawat las jenis ini terdiri dari transformator yang dihubungkan dengan jala PLN atau dengan pembangkit listrik, motor disel, atau motor bensin. Kapasitas trafo biasanya 200 sampai 500 ampere. Sedangkan voltase (tegangan) yang ke luar dari pesawat trafo ini antara 36 sampai 70 volt, dan ini bervariasi menurut pabrik yang mengeluarkan pesawat las trafo ini. Gambar memperlihatkan salah satu jenis pesawat las transformator AC.
2) Pesawat Las Arus Searah (DC)
Pesawat ini dapat berupa pesawat tranformator rectifier, pembangkit listrik motor disel atau motor bensin, maupun pesawat pembangkit listrik yang digerakan oleh motor listrik digerakkan oleh motor listrik (motor generator).
3) Pesawat Las AC-DC
Pesawat las ini merupakan gabungan dari pesawat las arus bolak-balik dan arus searah. Dengan pesawat ini akn lebih banyak kemungkinan pemakainya karena arus yang keluar dapat searah maupun bolak-balik (AC-DC).
Pesawat las jenis ini mialnya tranformator rectifier maupun pembangkit listrik motor disel.

B. Alat-alat bantu Las
Pada pengelasan terdapat alat bantu yang terdiri dari :
1) Kabel las,
2) Pemegang elektroda,
3) Palu las,
4) Sikat kawat,
5) Klem masa,
6) Penjepit.

1. Kabel Las
Kabel las biasanya dibuat dari tembaga yang dipilin dan dibungkus dengan karet isolasi.
Yang disebut kabel las ada tiga macam, yaitu :
a. Kabel elektroda , yaitu kabel yang menghubungkan pesawat las dengan elektroda.
b. Kabel masa, yaitu yang menghubungkan pesawat las dengan benda kerja.
c. Kabel tenaga, yaitu kabel yang menghubungkan sumber tenaga atau jaringan lisrtik dengan pesawat las.

Tabel ukuran kabel las (mm²)




Tabel Ukuran kabel tenaga untuk 3 kabel konduktor



2. Pemegang Elektroda
Ujung yang berselaput dari elektroda dijepit dengan pemegang elektroda. Ini terdiri dari mulut penjepit dan pemegang yang dibungkus oleh bahan penyekat (biasanya dari embonit).
3. Palu Las
Palu ini digunakan untuk melepaskan dan mngeluarkan terak las pada jalur las dengan jalan memukulkan atau menggoreskan pada daerah las. Gunakanlah kaca mata terng pada waktu poembersihan terak, sebeb dapat memercikan pada mata.
4. Sikat Kawat
Sikat kawat digunakan untuk :
a. Membersihkan benda kerja yang akan dilas,
b. Membersihkan terak las yang sudah dilepas dari jalur las oleh pukulan palu las
5. Klem massa
Ini adalah alat untuk menghubungkan kabel masa ke benda kerja. Terbuat dari bahan yang menghantar dengan baik (tembaga). Klem masa dilengkapi dengan pegas yang kuat, yang dapat menjepit benda kerja dengan baik. Tempat yang dijepit harus bersih dari kotoran (karet, cat, minyak dan sebagainya).
6. Penjepit
Ini digubakan untuk memegang atau memindahkan benda kerja yang masih panas sehabis pengelaan.

C. Perlengkapan keselamatan Kerja
Pada perlengkapan keselamatan kerja terdiri dari :
1. Helm las (topeng las),
2. Tarung tangan
3. Baju las (apron)
4. Sepatu las
5. Kamar las

1. Helem Las (Topeng Las)
Gunanya untuk melindungi kulit muka dan mata dari sinar las (ultra violet dan infra merah).
Sinar las yang terang itu tidak boleh dilihat dengan mata langsung sampai jarak 15 meter.Kaca dari helem las atau topeng las adalah khusus yang dapat mengurangi sinar las tersebut. Dan melindungi kaca khusus tersebut dari percikan las, dipakailah kaca kaca bening pada bagian luarnya.
2. Sarung tangan
Dibuat dari kulit atau asbes lunak. Untuk memudahkan memegang pemegang elektroda. Pada waktu mengelas, sarung tangan ini selalu harus dipakai.
3. Baju Las (Apron)
Dibuat dari kulit atau asbes. Baju las yang lengkap dapat melindungi badan dan sebagaian kaki.
Untuk pengelasan posisi di atas kepala harus memakai baju las yang lengkap. Sedangkan pengelasan lainya cukup menggunakan apron.


4. Sepatu Las
Berguna untuk melindungi kaki dari semburan bunga api. Jika tidak ada sepatu las, pakailah sepatu biasa yang rapat, jangan sampai mudah kemasukan percikan bunga api.
5. Kamar Las
Kamar las dibuat dari bahan tahan api. Kamar las penting, yaitu agar orang yang ada di sekitar tidak terganggu oleh bahaya las.
Untuk mengeluarkan gas, sebaiknya kamar las dilengkapi dengan sistem ventilasi. Kamaar las dilengkapi dengan meja las yang bebas dari bahaya kebakaran. Di sekitar kamar las ditempatkan alat pemadam kebakaran dan pasir.

D. Elektroda
Elektroda yang dipergunakan pad alas busur mempunyai perbedaan komposisi selaput maupun kawat inti. Diantaranya adalah elektroda berselaput .
Pada elektroda ini pengelasan fluksi pada kawat inti dapat dengan cara destruksi, semprot atau celup.
Ukuran standar diameter kawat inti dari 1,5 sampai 7 mm dengan panjang antara 350 sampai 450 mm.

1. Jenis – jenis Selaput Fluksi Elektroda
Bahan untuk selaput fluksi elektroda tergantung pada kegunaanya, yaitu antara lain selulosa, kalium karbonat, tintanikum dioksida, kaolin, kalium oksida mangan, oksida besi, serbuk besi, besi silicon, besi mangan dan sebagainya, dengan persentase yang berbeda-beda untuk tiap jenis elektroda.
2. Tebal selaput
Tergantung dari jenisnya, tebal selaput elektroda antara 10% sampai 50% dari diameter elektroda.
Pada waktu pengelasan selaput elektroda ini nakan ikut mencair dan menghasilkan gas CO2 yang melindungi cairan las, busur listrik, dan sebagian benda kerja terhadap udara luar.
Udara luar yang mengandunng O2 dan N akan dapat mempengaruhi sifat mekanik dari logam las. Cairan selaput yang disebut terak akan tereapung dadn membeku melapisi permukaan las yang masih panas.

Memilih Besar Arus Listrik
Besarnya arus listrik untuk pengelasan tergantung pada ukuran diameter dan macam-macam elektroda las.
Tabel Besar arus dalam ampere dan diameter (mm)




Keterangan :
a. E menyatakan elektroda
b. Dua angka setelah E (misalnya 60 atau 70) menyatakan kekuatan tarik defosit las dalam ribuan dengan 1b/inchi²
c. Angka ketiga setelah E menyatakan posisi pengelasan, yaitu :
- Angka (1) untuk pengelasan segala posisi,
- Angka (2) untuk pengelasan posisi datar dan bawah tangan.
d. Angka ke empat setelah E menyatakan jenis selaput dan jenis arus yang cocok dipakai untuk pengelasan.



Dasar- dasar Las Gas
Las gas, yang dilapangann lebih dikenal dengan istilah las karbit, sebenarnya adalah pengelasan yang dilaksanakan dengan pencampuran 2 jenis gas sebagai pembentuk nyala api dan sebagai sumber panas. Dalam proses las gas ini, gas yang digunakan adalah campuran dari gasa Oksigen (O2) dan gas lain sebagai gas bahan bakar (fuel gas). Gas bahan bakar yang paling popular dan paling banyak digunakan dibengkel-bengkel adalah gas Aetilen ( dari kata “acetylene”, dan memiliki rumus kimia C2H2 ). Gas ini nmemiliki beberapa kelebihan dibandingkan gas bahan bakar lain. Kelebihan yang dimiliki gas Asetilen antara lain menghasilkan temperature nyala api lebih tinggi dari gas bahan bakar lainya, baik bila dicampur dengan udara ataupun Oksigen.



Dari table diatas, gas-gas lain yang juga berperan adalah gas propane (LPG), methane dan hydrogen. Karena temperature nyala api yang dihasilkan lebih rendah dari gas asitilen maka ketiga jenis gas ini jarang dipakai sebagai gas pencampur.
Seperti disebut diatas, gas Asetilen merupakan jenis gas yang paling banyak digunakan sebagi bpencampuran dengan gas Oksigen. Jika gas Asetilen digunakan sebagi gas pencampur maka seringkali proses pengelasan disebut dengan las karbit. Gas Asetilen ini sebenarnya dihasilkan dari reaksi batu Kalsium KARBIDA (orang-orang menyebut karbit). Dengan air. Jadi jika Kalsium Karbida ini disiram atau dicelupkan ke dalam air maka akan terbentuk gas Asetilen. Jadi penyebutan nama las karbit hanya untuk mencirikan bahwa gas yang digunakan salah satunya adalah gas Asetilen.
Selain dikenal dengan nama las karbit, kadang-kadang masyarakat umum menyebut kan juga dengan nama lain yaitu las MDQ. Penyebutan nama MDQ ini sesungguhnya mengacu pada satu merk batu karbit. Jadi nama las karbit atau las asetilen atau las MDQ sebenarnya adalah satu nama proses las yan sama.
Untuk dapat melakukan pengelasan dengan car alas gas, diperlukan peralatan seperti tabung gas Oksigen dan tabung gas Asetilen, katup tabung, regulator (pengatur tekana gas), selang gas dan torch (brander). Kedua gas Oksigen dan Asetilen keluar dari masing-masing tabung dengan tekanna tertentu, mengalir menuju torch melalui regulator dan selang gas. Setelah sampai di torch kedua gas tercampur dan akhirnya keluar dari ujung nosel torch. Dengan bantuan pematik api, campuran gas yang keluar dari ujung nosel membentuk nyala api denagn intensitas tertentu




Peralatan dalam Proses Las Gas
Proses las gas (dibuku ini akan sering disebutkan las gas untuk mencirikan bahwa las yang dimaksud adalah las yang melibatkann campuran gas Oksigen dan gas bahan bakar) umumnya dipakai secar manual yaitu dikerjakan oleh tangan juru las. Pengaturan panas dan pemberian kawat las dilakukan oleh kombinasi kedua tangan juru las. Oleh karena itu, kualitas sambungan nantinya akan diperngaruhi oleh ketrampilan dan keahlian si juru las.
Sebenarnya suadah ada pengembangan dari proses las gas ini menjadi semi-otomatis atau “dimensikan”. Tentu saja hal itu dilaarbelakangi oleh keinginan untuk mendapatkan kualitas ambungan yang lebih baik. Dengan system yang sudah otomatis maka pengaturan panas dan pemberian kawat las akan lebih baik lagi. Kebanyakan otomatis system diterapkan apada operasi-operai pemotongan pelat logam dimana pada sitem itu kecepatan pemotongn dapat diatur.
Proses las gas dapat dilaksanakan dengan pemberian kawat las (atau istilah logam pengisi) atau tidak sama sekali. Satu syarat dimana diperlukan logam pengisi atau tidak adalah dilihat dari ketebalan pelat yang akan di las. Jika pelat itu tipis maka untuk menyambungnya dapat dilakukan tanpa memberikan logam pengisi, sedangkan untuk pelat-pelat tebal diperlukan logam pengisi untuk menjamin sambungan yang optimal. Jika pada pelat tipis dipaksakan harus diberi logam pengisi maka hal itu mungkin saja dilakukan. Akan tetapi pada daerah sambungan akan nampak tonjolan logam las yang terlihat kurang baik.
Nyala api dari hasil reaksi gas Oksigen dan gas bahan bakar tidak hanya dimanfaatkan untuk keperluan mengelas saja. Lebih dari itu, nyala api dapat dimanfaatkan untuk keperluan lainnya, seperti :
1. Operasi branzing ( flame brazing )
Yang dimaksud dengan branzing disini adalah proses penyambunngan tanpa mencairkan logam induk yang disambung, hanya logam pengisi saja. Misalnya saja proses penyambungan pelat baja yang menggunakan kawat las dari kuningan. Ingat bahwa titik cair Baja ( ± 1550 °C) lebih tinggi dari kuningan ( sekitar 1080°C). dengan perbedaan titik car itu, proses branzing, akan lebih mudah dilaksanakan daripada proses pengelasan.
2. Operasi pemotongan logam ( flame cutting )
Kasus pemotongan logam sebenarnya dapat dilakukan dengan berbagai cara. Proses penggergajian (sewing) dan menggunting (shearing) merupakan contoh dari proses pemotongan logam dan lembaran logam.





Operasi Pemotong Pelat Logam
Proses menggunting hanya cocok diterapkan pada lembaran logam yang ketebalannya tipis. Proses penggergajian dapat diterapkan pada pelat yang lebih tebal tetapi memerlukan waktu pemotongan yang lebih lama. Untuk dapat memotong pelat tebal denngan waktu lebih singkat dari cara gergaji maka digunakan las gas ini denngan peralatan khusus misalnya mengganti torch nya ( dibengkel-bengkel menyebutnya brender ).
Pemotongan pelat logam dengan nyala api ini dilakukan dengan memberikan suplai gas Oksigen berlebih. Pemberian gas Oksigen lebih, dapat diatur pada torch yang memang dibuat untuk keperluan memotong.
3. Operasi perluasan / pencukilan (flame gauging)
Operasi perluasan dan pencukilan ini biasanya diterapkan pada produk/komponen logam yang terdapat cacat/retak permukaannya. Retak/cacat tadi sebelum ditambal kembali dengan pengelasan, terlebih dahulu dicukil atau diperluas untuk tujuan menghilangkan retak itu. Setelah retak dihilangkan barulah kemudian alur hasil pencungkilan tadi diisi kembali dengan logam las.





4. Operasi pelurusan (flame straightening)
Operasi pelurusan dilaksanakan dengan memberikan panas pada komponen dengan bentuk pola pemanasan tertentu. Ilustrasi dibawah ini menunjukkan prinsip dasar pemuaian dan pengkerutan pada suatu logam batang.




Batang lurus dipanaskan dengan pola pemanasan segitiga

Logam cenderung memuai pada saat dipanaskan. Daerah pemanasan tersebut menghasilkan pemuaian yang besar.









Logam mengkerut pasa saat didinginkan. Daerah pemanasan terbesar menghasilkan pengkerutan yang besar pula.




Prinsip Pemuaian dan Pengkerutan Logam
Las Gas Asetilen
A. Peralatan
Untuk dapat mengelas atau memotong ataupun fungsi lainya dari proses las gas maka diperlukan peralatan yang dapat menunjang fungsi-fungsi itu. Secara umum, peralatan yang digunakan dalam gas iniadalah :
1. Tabung gas Oksigen dan tabung gas bahan bakar,
2. Katup silinder/tabung,
3. Regulator,
4. Selang gas,
5. Torch,
6. Peralatan pengaman
1. Tabung Gas
Tabung gas berfungsi untuk menampung gas atau gas cair dalam kondisi bertekanan. Umumnya tabung gas dibuat dari Baja, tetapi sekarang ini sudah banyak tabung-tabung gas yang terbuat dari paduan Alumunium. Tabung gas tersedia dalam bentuk beragam mulai berukuran kecil hingga besar. Ukuran tabung ini dibuat berbeda karena disesuaikan dengan kapasitas daya tampung gas dan juga jenis gas yang ditampung.
Untuk membedakan tabung gas apakah didalamnya berisi gas Oksigen, Asetilen atau gas lainya dapat dilihat dari kode warna yang ada pada tabung itu. Table berikut ini menunjukan kode warna tabung gas untuk berbagai jenis warna.




2. Katup Tabung
Sedang pengatur keluarnya gas dari dalam tabung maka digunakan katup. Katup ini ditempatkan tepat dibagian atas dari tabung. Pada tabung gas Oksigen, katup biasanya dibuat dari material Kuningan, sedangkan untuk tabung gas Asetilen, katup ini terbuat dari material Baja.
3. Regulator
Regulator atau lebih tepat dikatakan Katup Penutun Tekan, dipasang pada katub tabung dengan tujuan untuk mengurangi atau menurunkan tekann hingga mencapai tekana kerja torch. Regulator ini juga berperan untuk mempertahankan besarnya tekanan kerja selama proses pengelasan atau pemotongan. Bahkan jika tekanan dalam tabung menurun, tekana kerja harus dipertahankan tetap oleh regulator.
Pada regulator terdapat bagian-bagian seperti saluran masuk, katup pengaturan tekan kerja, katup pengaman, alat pengukuran tekanan tabung, alat pengukuran tekanan kerja dan katup pengatur keluar gas menuju selang.
4. Selang Gas
Untuk mengalirkan gas yang keluar dari tabung menuju torch digunakan selang gas. Untuk memenuhi persyaratan keamanan, selang harus mampu menahan tekan kerja dan tidak mudah bocor. Dalam pemakaiannya, selang dibedakan berdasarkan jenis gas yang dialirkan. Untuk memudahkan bagimana membedakan selang Oksigen dan selang Asetilen mak cukup memperhatikan kode warna pada selang. Berikut ini diperlihatkan table yang berisi informasi tentang perbedaan warna untuk membedakan jenis gas yang mengalir dalam selang.




Torch
Gas yang dialirkan melalui selang selanjutnya diteruskan oleh torch, tercampur didalamnya dan akhirnya pada ujuang nosel terbentuk nyala api. Dari keterangan diatas, toch memiliki dua fungsi yaitu :
a. Sebagai pencampur gas oksigen dan gas bahan bakar.
b. Sebagai pembentuk nyala api diujung nosel.
Torch dapat dapat dibagi menjadi beberapa jenis menurut klasifikasi berikut ini :
1. Menurut cara/jalannya gas masuk keruang pencampur.
Dibedakan atas :
 Injector torch (tekanan rendah)
Pada torch jenis ini, tekanan gas bahan bakar selalu dibuat lebih rendah dari tekanan gas oksigen.
 Equal pressure torch (torch bertekanan sama)
Pada torch ini, tekanan gas oksigen dan tekanan gas bahan bakar pada sisi saluran masuk sama besar.proses pencampuran kedua gas dalam ruang pencampur berlangsung dalam tekanan yang sama.
2. Menurut ukuran dan berat. Dibedakan atas :
- Toch normal
- Torch ringan/kecil
3. Menurut jumlah saluran nyala api. Dibedakan atas :
- Torch nyala api tunggal
- Torch nyala api jamak
4. Menurut gas yang digunakan. Dibedakan atas :
- Torch untuk gas asetilen
- Torch untuk gas hydrogen, dan lain-lain.
5. Menurut aplikasi. Dibedakan atas :
- Torch manual
- Torch otomatik/semi otomatik.

Readmore »»