Definisi dan Macam-macam Mesin Konversi Energi

 

M esin    Kon v er si    E n ergi ad ala h su at u pe r alat an/ p es aw at    ya n g ber fu n gsi   untuk   m e n gu b ah s uat u   ene r gi   menj adi   e ne r gi   yan g lain s ehi n gga  men gha silkan  s ebu ah  k erj a/u sah a  yan g dim an fa atk an untuk kep enti n gan m a nusia .

Adapun macam – macam Mesin Konversi Energi sangat banyak, antara lain:

 

a.   Motor bakar 

Motor bakar, merupakan suatu pesawat kerja yang mengubah energi kimia dari campuran bahan bakar dengan udara menjadi energi mekanik berputarnya  poros  engkol.  Jika  ditinjau  dari  cara  memperoleh  energi termal  ini  (proses  pembakaran  bahan  bakar),  maka  motor  bakar  dapat dibagi menjadi 2 (dua) golongan yaitu: motor pembakaran luar dan motor pembakaran dalam.

1)  Motor pembakaran luar 

Pada motor pembakaran luar ini, proses pembakaran bahan bakar terjadi di luar mesin itu, sehingga untuk melaksanakan pembakaran digunakan mesin tersendiri. Panas dari hasil pembakaran bahan bakar tidak langsung diubah   menjadi tenaga   gerak,   tetapi   terlebih   dulu   melalui   media penghantar,  baru  kemudian  diubah menjadi  tenaga  mekanik.  Misalnya pada ketel uap dan turbin uap.

2)  Motor pembakaran dalam

 

Pada  motor  pembakaran  dalam,  proses  pembakaran  bahan  bakar  dan udara terjadi di dalam mesin itu sendiri, sehingga panas dari hasil pembakaran  langsung  bisa  diubah menjadi  tenaga  mekanik.  Misalnya: motor bakar torak, turbin gas, dan mesin propulasi pancar gas. Contoh alat transportasi yang menggunakan prinsip kerja motor pembakaran dalam: Turbin pada pesawat terbang, sepeda motor, dan mobil.

Berdasarkan Prinsip kerjanya motor bakar dibagi atas 3 (tiga) macam, yaitu :

 

a. Motor Bensin

Motor bensin adalah motor pembakaran dalam yang bahan bakarnya menggunakan  bensin.  Pada  motor  bensin,  campuran  bensin  dengan 

udara dibakar untuk memperoleh energi termal. Energi ini selanjutnya digunakan untuk melakukan gerakan mekanik.

Prinsip kerja motor bensin, secara sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut: campuran udara dan bensin dari karburator diisap masuk ke dalam silinder, dimampatkan oleh gerak naik torak, dibakar oleh percikan bunga api dari busi untuk memperoleh tenaga panas, yang mana dengan terbakarnya gas-gas akan mempertinggi suhu dan tekanan didalam ruang siliinder, sehingga torak bergerak turun naik di dalam silinder akibat tekanan tinggi pembakaran, Gerak naik turun piston kemudian  diubah  melalui  batang  torak  menjadi  gerak  putar  poros engkol.  Melalui  mekanisme  katup  yang  terhubung  ke  poros  engkol untuk pengaturan pembukaan/penutupan katup masuk bahan bakar dan katup  buang sisa-sisa pembakaran dilakukan secara periodik.

b. Motor Diesel

 

Motor diesel adalah motor pembakaran dalam yang menggunakan bahan bakar minyak diesel (solar). Motor ini sering disebut dengan motor penyalaan kompresi (compression ignition engine) karena penyalaan bahan bakarnya diakibatkan oleh suhu kompresi udara dalam ruang bakar yang sangat tinggi.

Cara pembakaran dan pengatomisasian (atomizing) bahan bakar pada motor diesel tidak sama dengan motor bensin. Pada motor diesel yang diisap oleh torak dan dimasukkan ke dalam ruang bakar hanya udara, yang selanjutnya udara tersebut dikompresikan sampai mencapai suhu dan tekanan yang tinggi. Beberapa saat sebelum torak mencapai titik mati atas (TMA) bahan bakar solar diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Dengan suhu dan tekanan udara dalam silinder yang cukup tinggi maka partikel-partikel bahan bakar akan menyala dengan sendirinya sehingga membentuk proses pembakaran. Agar bahan bakar solar dapat terbakar sendiri,   maka  diperlukan  rasio   kompresi   15-22  dan   suhu   udara kompresi kira-kira 600ºC.

c.  Motor Wankel 

Motor Wankel, atau sering dikenal juga dengan nama mesin rotari (rotary engine), yaitu tipe mesin pembakaran dalam yang terdiri atas rotor berbentuk segitiga sama sisi yang berputar dalam stator. Dibandingkan motor torak, getaran motor Wankel lebih halus, karena tidak banyak bagian yang bergerak. Selain itu lebih ringan dan lebih kecil ukurannya. Untuk ukuran yang sama besar, mesin wankel dapat menghasilkan tenaga gerak dua kali lebih besar daripada mesin torak konvensional. Secara umum, bagian utama dari mesin ini adalah rotor segitiga sama sisi dengan ruang pembakaran berbentuk epitrokoida.

Rotor bergerak sedemikian rupa sehingga ujungnya senantiasa menyentuh  dinding  ruang  pembakaran  yang  terbagi  atas  3  bidang. Dalam tiga bidang tersebut terjadi tiga proses utama operasi sebuah mesin, yaitu, pemampatan bahan bakar, pembakaran bahan bakar, dan pembuangan bahan bakar.

b.      Turbin Gas

 

Turbin  Gas  adalah  suatu  alat  yang  memanfaatkan  gas  sebagai  fluida untuk memutar turbin dengan pembakaran internal. Didalam turbin gas energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik melalui udara bertekanan yang memutar roda turbin sehingga menghasilkan daya. Sistem turbin   gas   yang   paling   sederhana   terdiri   dari   tiga   komponen   yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin gas.

Prinsip Kerja Sistem Turbin Gas (Gas-Turbine Engine)

 

Udara masuk ke dalam kompresor melalui saluran masuk udara (inlet). Kompresor berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut, sehingga temperatur udara juga meningkat. Kemudian udara bertekanan  ini  masuk  ke  dalam  ruang  bakar.  Di  dalam  ruang  bakar dilakukan proses pembakaran dengan cara mencampurkan udara bertekanan dengan bahan bakar.

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, dll. Setelah melewati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust).

c.   Motor Listrik

 

Motor Listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dan sebagainya.  Motor listrik biasanya juga digunakan pada peralatan listrik rumah tangga (seperti: mixer, mobil listrik, speda motor listrik, pompa air dsb.).

d.  Kompresor

 

Kompresor adalah alat pemampat atau pengkompresi udara dengan kata lain kompresor adalah penghasil udara mampat (udara bertekanan). Karena proses pemampatan, udara mempunyai tekanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan udara lingkungan.

e.   Mesin Refrigerasi (PengkondisiI Udara)

 

Mesin refrigerasi secara umum digunakan  untuk pengkondisian udara suatu ruangan, rumah atau industri, sehingga setiap orang yang berada pada ruangan tersebut akan merasa nyaman. Alat ini biasa disebut dengan Air Conditioning (AC).

f.   Sel Bahan Bakar (Fuel Cell)

 

Fuel Cell pada dasarnya mirip dengan baterai yaitu sumber daya yang menggunakan reaksi kimia untuk menghasilkan arus listrik. Perbedaannya terletak pada sumber energi yang didapat, jika baterai memanfaatkan reaksi kimia dan membutuhkan pengisian daya untuk  mendapatkan arus listrik maka  fuel  cell  tidak  membutuhkan  pengisian  daya  melainkan  pengisian bahan bakar. Jadi fuel cell memanfaatkan bahan bakar untuk direaksikan secara elektrolisis untuk menghasilkan elektron dan mengalirkan arus listrik. 

Salah  satu  bahan  bakar  yang  sering  digunakan  untuk  fuel  cell  adalah hidrogen.

g.   Solar Cell (Energi Surya)

 

Solar  cell  adalah  suatu  alat  yang  mampu  mengubah  energi  panas matahari menjadi energi listrik. Dalam perkembangan energi listrik mampu dimanfaatkan menjadi berbagai macam energi lainnya, salah satu contohnya energi gerak.

Secara sederhana solar cell terdiri dari persambungan bahan semikonduktor bertipe p dan n (p-n junction semiconductor) yang jika terkena sinar matahari maka akan terjadi aliran electron, dan aliran electron inilah yang disebut sebagai aliran arus listrik.

Selanjutnya dengan pertimbangan kesesuaian dengan paket keahlian kita (teknik otomotif) maka pada Modul ini tidak akan dibahas semua macam Mesin Konversi  tersebut,  namun  hanya  akan  dibahas  secara  sekilas  tentang  Motor Bensin dan Motor Diesel.