PENINGKATAN EFEKTIVITAS DIKLAT SISTEM PENGAPIAN BATERAI KONVENSIONAL MELALUI PENDEKATAN CTL PADA DIKLAT GURU SMK OTOMOTIF DI P4TK BIDANG OTOMOTIF DAN ELEKTRONIK MALANG

PENINGKATAN EFEKTIVITAS DIKLAT SISTEM PENGAPIAN BATERAI KONVENSIONAL MELALUI PENDEKATAN CTL PADA diklat guru SMK otomotif DI P4TK BIDANG OTOMOTIF DAN ELEKTRONIK MALANG

 

Sasongko Leksono, A.P, ST, M.Si

Widyaiswara Madya PPPPTK-BOE Malang

2015

 

Abstrak

 

 

Sasongko Leksono Agus Pamungkas,ST.,M.Si, 2015 Peningkatan Efektivitas Pembelajaran Sistem Pengapian Baterai Konvensional dengan Pendekatan CTL pada diklat  Guru SMK Otomotif  pada Pusat  Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Otomotif dan Elektronik (P4TK) Malang.

Penelitian ini adalah penelitian tindakan diklat, yang bertujuan bagaimana cara meningkatkan efektivitas pembelajaran sistem pengapian baterai konvensional dengan pendekatan CTL (Contextual Teaching and Learning) pada diklat guru otomotif pada Pusat Pengembanngan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Otomotif dan Elektronik (P4TK) Malang.

Subjek penelitian adalah peserta diklat guru otomotif pada Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Otomotif dan Elektronik (P4TK) Malang.

        Penelitian ini dilaksanakan melalui tahapan  proses yang meliputi  merencanakan tindakan, melaksanakan tindakan pada siklus I dan siklus II, mengadakan pengamatan selama berlangsungnya pembelajaran pada siklus I dan siklus II, mengadakan evaluasi pada setiap akhir siklus, menganalisis data hasil evaluasi dan hasil pengamatan serta mengadakan refleksi berdasarkan hasil analisis dan tanggapan peserta diklat.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai rata-rata kelas yang diperoleh peserta diklat pada tes akhir siklus I adalah 2,51 dan nilai rata-rata pada tes akhir siklus II adalah 3.13 , maka hasil perolehan rata-rat nilai peserta diklat tiap siklus meningkat 0,62 sedangkan standar deviasi mengalami kenaikan 1,31.

Kesimpulan dari hasil penelitian di atas diperoleh bahwa terjadi peningkatan yang cukup berarti efektivitas pembelajaran sistem pengapian baterai konvensional pada diklat guru otomotif pada Pusat Pengembanngan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Otomotif dan Elektronik (P4TK) Malang, melalui pembelajaran dengan pendekatan CTL.

 

Kata kunci : CTL, Siklus I, Siklus II, Efektifitas


A. Latar Belakang.

          Sistem pengapian baterai konvensional pada mata diklat teknik kelistrikan otomotif adalah merupakan keterampilan dasar yang harus dimiliki oleh setiap guru sekolah menengah kejuruan bidang keahlian teknik kendaraan ringan. Hal ini sesuai dengan tujuan pendidikan yang mengacu pada isi Undang-Undang Sistem Pendidikan Nasional (UUSPN) pasal 3 (tiga) mengenai Tujuan Pendidikan Nasional dan penjelasan pasal 15 alinea ke – 2 yang menyebutkan bahwa pendidikan kejuruan merupakan pendidikan menengah yang mempersiapkan peserta didik terutama untuk bekerja dalam bidang tertentu.

Secara khusus tujuan program keahlian teknik kendaraan ringan adalah membekali peserta diklatnya dengan keterampilan, pengetahuan, dan sikap agar lebih kompeten. Kompetensi dasar yang digunakan sebagai acuan pengembangan kurikulum program keahlian teknik kendaraan ringan adalah kompetensi inti dan kompetensi dasar kurikulum 2013.

Skenario pembelajaran yang selama ini digunakan berupa metode ceramah, dengan media wall chard dan model-model sistem pengapian baterai konvensional, ternyata kurang efektif malah peserta diklat kurang termotivasi dalam meningkatkan prestasi belajarnya. Ini terbukti setelah diberikan tugas harian dan diadakan ulangan harian maupun ujian akhir modul data perolehan hasil belajar khususnya penyelesaian soal-soal tentang cara kerja dan analisis gangguan pada sistem pengapian baterai konvensional pada tahun-tahun sebelumnya kurang memuaskan.

Berangkat dari kesenjangan-kesenjangan pembelajaran dan kekurang-efektifan hasil belajar peserta diklat tersebut di atas, maka penulis mencoba menerapkan dengan menggunakan metode pengajaran kontekstual (contextual teaching and learning). Dengan menggunakan metode tersebut diharapkan dapat menambah motivasi belajar peserta diklat, mampu menemukan sendiri pengalaman belajarnya dan dapat menghubungkan antara materi yang dipelajari di sekolah dengan pengalaman di luar, guna pencapaian hasil belajar yang optimal.

 

B. Rumusan Masalah

          Berdasarkan latar belakang tersebut, maka masalah dapat dirumuskan sebagai berikut :“Apakah melalui pendekatan pengajaran kontekstual pada diklat guru otomotif pada Pusat Pengembanngan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Otomotif dan Elektronik (P4TK) Malang dapat meningkatkan efektifitas diklat Sistem Penagapian Baterai Konvensional bagi guru SMK Otomotif ?”

 

C. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui sejauh mana peningkatan efektivitas pembelajaran sistem pengapian baterai konvensional pada pada diklat guru otomotif pada Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Otomotif dan Elektronik (P4TK) Malang dengan menggunakan pendekatan pengajaran kontekstual.

 

D. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah :

·  Meningkatkan, memperbaiki proses pembelajaran dan meningkatkan kualitas serta mutu pembelajaran

·      Peserta diklat dapat terlibat langsung dalam mengaplikasikan pengalaman belajarnya baik mental, fisik, dan sosialnya guna untuk diterapkan dalam kehidupan sehari-hari.

 

TINJAUAN PUSTAKA

A. Efektivitas Pembelajaran Sistem Pengapian Baterai Konvensional

Pembelajaran adalah proses yang diselenggarakan oleh widyaiswara untuk menjadikan guru pembelajar, bagaimana belajar memperoleh dan memproses pengetahuan, keterampilan, dan sikap. Gague dalam Haling (2004) mengatakan bahwa “pembelajaran adalah  usaha widyaiswara yang bertujuan membantu peserta diklat belajar”. Degeng dan Mirason dalam Haling (2004) mengatakan bahwa “pembelajaran adalah suatu proses yang dilaksanakan secara sistematis dimana setiap komponen saling berpengaruh. Jadi disimpulkan bahwa pembelajaran adalah proses, cara, perbuatan yang diatur sedemikian rupa  sehingga tercipta hubungan timbal balik antara widyaiswara dan peserta diklat untuk mencapai tujuan tertentu.

Efektivitas individu dapat dipandang dari suatu pencapaian sasaran yang ditargetkan, secara khusus dalam konteks pengajaran di sekolah kejuruan, sasaran yang dimaksud  dapat ditunjukkan melalui sejumlah indikator.

          Efektifitas tergambar dari hasil belajar peserta yang tentunya tidak terlepas dari aktifitas peserta diklat dan metode yang digunakan pada proses belajar mengajar yang dilakukan pada saat proses pembelajaran berlangsung, metode tersebut antara lain adalah : metode ceramah,metode demonstrasi,metode kerja proyek dan lain-lain.

 

B. Metode Ceramah

Pada umumnya metode yang digunakan penulis selama ini adalah metode ceramah yang merupakan penjelasan materi oleh widyaiswara secara lisan dan mendemonstrasikan model, kemudian diselingi dengan tanya jawab untuk memperjelas uraian yang disampaikan kepada peserta diklat (Suryo Subroto, 2002: 165)

Sagala et.al (2005) mengemukakan bahwa metode ceramah mempunyai keuntungan sebagai berikut;

1. Murah karena memungkinkan efisien dalam pemanfaatan waktu.

2. Mudah disesuaikan dengan kondisi peserta didik.

3. Dapat mengembangkan kemampuan mendengar para peserta didik secara tepat, kritis dan penuh penghayatan.

4. Dapat menjadi penguatan kepada peserta didik dengan adanya humor

Sedangkan kekurangan metode ceramah antara lain :

1. Tidak memberikan kesempatan untuk berdiskusi memecahkan masalah sehingga proses menyerap pengetahuan kurang tajam.

2. Tidak memberikan kesempatan kepada peserta diklat untuk mengembangkan keberanian  mengemukakan pendapatnya.

3. Pertanyaan lisan dalam ceramah kurang dapat ditanggapi oleh pendengar, terlebih lagi jika menggunakan kata-kata asing.

 

C. Pendekatan Contextual Teaching and Learning (CTL)

1. Pengertian Pendekatan CTL

          Pendekatan CTL adalah konsep belajar yang mendorong widyaiswara untuk menghubungkan antara materi yang diajarkan dan situasi dunia nyata, dan juga mendorong peserta diklat membuat hubungan antara pengetahuan yang dimilikinya dan diterapkannya dalam kehidupan mereka sehari-hari. Pengetahuan dan keterampilan peserta diklat diperoleh dari usaha peserta diklat mengkonstruksi sendiri pengetahuan dan keterampilan baru ketika ia belajar (Nurhadi,  2004 : 103)

 

2.Latar Belakang Lahirnya Pendekatan CTL

Latar belakang lahirnya pendekatan konstekstual adalah peserta diklat belajar lebih bermakna jika lingkungan diciptakan alamiah. Belajar tentang teori keterampilan dasar akan lebih bermakna jika peserta diklat mengalami apa yang dipelajarinya, bukan hanya mengetahuinya. Dalam pembelajaran kontekstual tugas widyaiswara adalah memberi kemudahan-kemudahan kepada peserta diklat, dengan menyediakan berbagai sarana dan sumber belajar yang memadai. Widyaiswara bukan hanya menyampaikan materi pembelajaran berupa hafalan tetapi mengatur lingkungan dan strategi pembelajaran yang memungkinkan peserta diklat belajar (Nurhadi,  2004 :104)

Pembelajaran yang berorientasi target penguasaan materi terbukti berhasil dalam kompetensi mengingat jangka pendek, tetapi gagal dalam membekali peserta diklat  memecahkan persoalan dalam kehidupan jangka panjang (Nurhadi, 2004 : 104)

Melalui pendekatan CTL proses pembelajaran sistem pengapian baterai konvensional diharapkan berlangsung alamiah dalam bentuk kegiatan peserta diklat untuk bekerja dan mengalami, bukan transfer pengetahuan dari widyaiswara ke peserta diklat. Strategi pembelajaran lebih  dipentingkan dari pada hasil. Dalam konteks itu, perlu mengerti apa makna  belajar, apa manfaatnya, mereka dalam status apa, dan bagaimana mencapainya. Peserta diklat akan menyadari bahwa yang mereka pelajari berguna bagi kehidupannya. Dengan demikian peserta diklat memposisikan dirinya yang memerlukan suatu bekal untuk kehidupannya nanti. Peserta diklat mempelajari yang bermanfaat bagi dirinya dan berupaya menggapainya. Dalam upaya itu, peserta diklat memerlukan widyaiswara sebagai pengarah dan pembimbing.

Sehubungan dengan itu, Zahorik dan Mulyasa (2005) mengungkapkan lima elemen yang harus diperhatikan dalam pembelajaran kontekstual sebagai berikut :

1.     Pembelajaran harus memperhatikan pengetahuan yang sudah dimiliki  oleh peserta diklat

2.     Pembelajaran dimulai dari keseluruhan (global) menuju bagian secara khusus (dari umum ke khusus)

3.     Pembelajaran harus ditekankan pada pemahaman dengan cara :

a)      Menyusun konsep sementara

b)     Melakukan kerja sama untuk memperoleh masukan  dan tanggapan dari orang lain.

 

 

3. Landasan Filosofi Pengembangan CTL

Landasan filosofi CTL adalah konstruktivisme, yaitu filosofi belajar yang menekankan bahwa belajar tidak hanya menghafal. Peserta diklat harus mengkonstruksikan pengetahuan dibenak mereka sendiri. Pengetahuan tidak dapat dipisah-pisahkan menjadi fakta-fakta atau proposisi yang terpisah tetapi mencerminkan  keterampilan  yang dapat diterapkan. Konstruktivisme berakar pada filsafat paragmatisme yang digagas oleh John Dewey pada abad ke 20 (Nurhadi, 2004 : 105)

Filosofi yang mendasari pendekatan kontekstual  telah dikembangkan oleh John Dewey (sejak tahun 1916, yaitu sebuah filosofi belajar yang menekankan pada pengembangan minat dan pengalaman peserta diklat (Nurhadi, 2004 : 105)

 

4.     Hakikat CTL

          Nurhadi (2002 : 5) Memandang bahwa CTL adalah konsep belajar yang membantu widyaiswara untuk menghubungkan antara materi yang diajarkan dengan situasi dunia nyata peserta diklat dan mendorong peserta diklat untuk membuat hubungan antara pengetahuan yang dimilikinya dengan penerapan dalam kehidupan mereka sehari-hari

Konsep pendekatan CTL ada 3 hal yang harus difahami :

1.   CTL menekankan kepada proses keterlibatan peserta diklat untuk menemukan materi, artinya proses belajar diorientasikan pada proses pengalaman secara sadar. Proses dalam konteks CTL tidak mengharapkan peserta diklat hanya menerima pelajaran, akan tetapi proses mencari dan menemukan sendiri materi pelajaran.

2.    CTL mendorong peserta diklat dapat menemukan hubungan antara materi yang dipelajari dengan situasi kehidupan nyata, artinya peserta diklat dituntut untuk dapat menangkap hubungan antara pengalaman belajar di pusdiklat dengan kehidupan nyata. Hal ini sangat penting, sebab dengan menghubungkan materi yang ditemukan dalam kehidupan nyata menjadikan peserta diklat belajar bermakna secara fungsional dan materi yang dipelajarinya akan tertanam erat dalam memoripeserta diklat, sehingga tidak akan mudah dilupakan.

3.    CTL mendorong peserta diklat untuk dapat menerapkannya dalam kehidupan, artinya CTL bukan hanya mengharapkan peserta diklat dapat memahami materi yang dipelajarinya akan tetapi bagaimana materi itu mewarnai perilaku dalam kehidupan sehari-hari.

Secara umum pendekatan CTL mendorong peserta diklat memahami hakekat, makna, dan manfaat belajar, sehingga mereka akan rajin belajar dan termotivasi untuk senantiasa belajar.

 

D. Komponen-komponen CTL

Komponen belajar yang melibatkan pembelajaran CTL adalah melibatkan 7 komponen utama pembelajaran produktif, yakni : Konstruktivisme, bertanya, menemukan, masyarakat belajar, pemodelan, refleksi, dan penilaian sebenarnya (Nurhadi, 2004 : 105)

1.Pokok pendekatan CTL

          Hal-hal pokok yang menjadi pokok dalam pendekataan CTL adalah :(1) mengutamakan pengalaman nyata, (2) berpikir tingkat tinggi, (3) berpusat pada peserta diklat, (4) peserta diklat aktif, kritis, dan kreatif, (5) pendidikan bermakna dalam kehidupan, (6) pendidikan bukan pengajaran, (7) memecahkan masalah, (8) peserta diklat berbuat widyaiswara mengarahkan, bukan widyaiswara berbuat peserta diklat menonton, (9) hasil belajar diukur dengan berbagai cara bukan hanya dengan tes ( Nurhadi, 2004 : 105)

Menurut (Nurhadi, 2004 : 106) penerapan pendekatan CTL dalam pembelajaran, memiliki langkah-langkah sebagai berikut :

1.      Kembangkan pemikiran bahwa peserta diklat akan belajar lebih bermakna dengan cara bekerja sendiri, menemukan sendiri, dan mengkostruksikan sendiri pengetahuan dan keterampilan barunya.

2.      Laksanakan sejauh  mungkin kegiatan inkuiri untuk semua topik

3.      Kembangkan sifat ingin tahu peserta diklat dengan bertanya

4.      Ciptakan “ masyarakat belajar” (belajar dalam kelompok-kelompok)

5.      Hadirkan “ Model” sebagai contoh pembelajaran

6.      Lakukan refleksi diakhir pertemuan

7.      Lakukan penilain yang sebenarnya dengan berbagai cara

 

2.Ciri-ciri Kelas yang Menggunakan Pendekatan CTL

Ada beberapa ciri yang nampak dalam kelas dengan menggunakan pendekatan CTL adalah sebagai berikut : pengalaman nyata, kerja sama, saling menunjang, gembira, belajar bergairah, pembelajaran terintegrasi, menggunakan berbagai sumber, peserta diklat aktif dan kritis, menyenangkan, tidak membosankan, kerja sama dengan teman, dan widyaiswara kreatif (Nurhadi, 2004 : 107).

 

E. Kerangka Pikir

          Efektivitas pembelajaran yang dimaksudkan dalam penelitian tindakan ini adalah keberhasilan peserta diklat mencapai tujuan tertentu akibat adanya proses yang direncanakan sedemikian rupa sehingga tercipta hubungan timbal balik antara widyaiswara dan peserta diklat.

Berkaitan dengan mata diklat sistem pengapian baterai konvensional, efektivitas pembelajaran yang dimaksud adalah keberhasilan peserta diklat dalam menguasai tentang sistem pengapian baterai konvensional dan aplikasinya. Efektivitas pembelajaran akan tergambar dari hasil belajar peserta diklat yang tentunya tidak terlepas dari aktifitas peserta diklat yang dilakukan pada saat pembelajaran berlangsung.

Untuk mencapai keberhasilan tersebut maka perlu diterapkan pendekatan pembelajaran yang tepat. Contextual Teaching and Learning (CTL ) merupakan pendekatan pembelajaran yang dapat mengubah paradigma mengajar menjadi pembelajar sehingga pembelajaran terkesan bermakna. Pendekatan CTL menekankan pada proses keterlibatan peserta dikalat secara penuh (Sanjaya, 2005). Dengan demikian, penerapan pendekatan CTL dapat meningkatkan efektivitas diklat karena peserta diklat terlibat secara aktif dalam proses belajar mengajar.

Kondisi awal adalah tahapan proses belajar mengajar dengan menggunakan metode ceramah pada kondisi ini hasil belajar yang diperoleh digunakan sebagai data awal untuk mengkomperasikan dengan hasil belajar dengan menggunakan tindakan.

Tindakan dalam proses belajar mengajar adalah dengan memanfaatkan trainer sistem pengapian konvensialyang dikelompokkan menjadi dua tahap yaitu:tahap pertama dengan membagi dengan kelompok besar terdiri dari dua kelompok masing-masing 6 orang dan 6 orang yang disebut dengan siklus I, kemudian tahap kedua dikelompokkan dalam kelompok keci, terdiri dari 4 kelompok masing-masing 3 – 4 orang yang disebut siklus II.

 

F. Hipotesis Tindakan

         Melalui pendekatan kontekstual dapat meningkatkan efektivitas diklat sistem pengapian baterai konvensional pada diklat guru otomotif pada Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Otomotif dan Elektronik (P4TK) Malang.

 

MET0DE PENELITIAN

A.Metode Penelitian

Penelitian ini adalah penelitian tindakan diklat (Classroom Action Research) yang dilaksanakan selama dua siklus. Tindakan yang dilakukan adalah pendekatan CTL melalui tahapan-tahapan perencanaan, pelaksanaan tindakan, observasi, evaluasi dan refleksi.

 

B.Subyek dan Lokasi Penelitian

Subyek penelitian adalah diklat guru SMK otomotif pada Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Otomotif dan Elektronik (P4TK) Malang, Tahun 2015

 

C.Perencanaan Tindakan

Hal-hal yang perlu dilakukan sebelum pelaksanaan tindakan adalah :

1.      Membuat perangkat pembelajaran, meliputi : Satpel/Lembar Kerja, daftar hadir peserta diklat, dan daftar penilaian peserta diklat.

2.      Media pembelajaran seperti alat peraga, wall chard, trainer sistem pengapian baterai konvensional.

3.      Bahan dan alat seperti engine stand dan kunci-kunci (kunci kombinasi pas ring satu set, kunci sok satu set, obeng plus satu set, obeng min satu set).

4.      Instrumen observas i: lembar kerja peserta diklat, format indikator keberhasilan dan lain-lain.

5.      Evaluasi: soal-soal penilaian.

6.      Refleksi pada setiap siklus

 

F. Indikator Kinerja Peserta

Kemauan dan kemampuan peserta diklat serta aktifitas dalam bertanya, berdiskusi, dan mengajukan ide sehubungan dengan pengalaman yang didapat di luar

 

G.Pelaksanaan Tindakan

1.Implementasi dan Observasi

a.      Siklus pertama berlangsung lima (5) kali tatap muka dengan kajian sub kompetensi :

(1) cara penyalaan bahan bakar pada motor bakar, bagian-bagian sistem pengapian baterai, dan cara kerja, (2) kontak pemutus dan sudut dwell, (3) kondensator, (4) koil dan tahanan ballast, (5) busi.

b.      Siklus kedua berlangsung empat (4) kali tatap muka dengan kajian sub kompetensi :

(1) Saat pengapian, (2) advans sentrifugal, (3) advans vacuum.

 

H. Analisis dan Evaluasi

1.Teknik pengumpulan data

Teknik pengumpulan data pada penelitian tindakan kelas ini adalah sebagai berikut :

1)   Data mengenai perubahan sikap, kehadiran, dan keaktifan pesrta diklat di dalam mengikuti kegiatan belajar mengajar yang diambil dengan cara pengamatan dan observasi

2)   Data tentang hasil belajar sistem pengapian baterai konvensional yang diambil dari hasil tes akhir siklus satu (1) dan hasil tes akhir siklus dua (2)

 

2.Teknik analisa data

Data yang terkumpul kemudian dianalisis dengan menggunakan teknik  analisis kualitatif dan kuantitatif. Untuk analisis secara  kualitatif digunakan pengelompokan berdasarkan data kualitatif, sedangkan data kuantitatif digunakan statistik deskriptif, untuk mendeskriptifkan karateristik dan subjek penelitian. Adapun kriteria yang digunakan untuk menentukan kategori hasil belajar peserta diklat tentang sistem pengapian baterai konvensional adalah : Skala sebagaimana yang dikemukakan  oleh Nurkancara (1980 : 80) yaitu sebagai berikut yang dikomperasikan dengan skala 0.00 sampai dengan 4,00 :

0,00 – 0.99  dikategorikan sangat rendah

1.00 – 1,99  dikategorikan rendah

2.00 – 2,99  dikategorikan sedang

3.00 – 3.50  dikategorikan tinggi

3.51 – 4.00  dikategorikan sangat tinggi

 

3.Evaluasi

Hasil analisis evaluasi dimaksudkan untuk memperoleh informasi atau balikan dari proses kegiatan penelitian yaitu menilai tahap perencanaan, observasi, dan pelaksanaan tindakan. Hal-hal yang perlu dievaluasi adalah sebagai berikut : Apakah proses penelitian sudah berjalan secara efektif, sesuai dengan indikator keberhasilan atau belum. Apakah keterlaksanaan tindakan  sudah memenuhi kriteria dan aspek-aspek yang harus dilakukan oleh peneliti maupun peserta diklat pada setiap siklus. Apakah hasil belajar peserta diklat yang dicapai pada setiap siklus sudah sesuai dengan harapan yang diinginkan atau belum.

4. Refleksi

Kegiatan dilaksanakan untuk mengoreksi atau mengkaji ulang apa-apa yang sudah dicapai dan yang belum dicapai, apa kendalanya dan bagaimana cara memperbaikinya, apakah ada yang perlu direvisi atau tidak  serta tindakan apa yang perlu dilaksanakan pada siklus berikutnya.

 

I.  Perencanaan tindak lanjut

Perencanaan tindak lanjut untuk satu siklus bila hasil belajar peserta diklat secara klasikal belum mencapai 75 % penguasaan materi pembelajaran atau kompetensi yang diajarkan.

Data tersebut diatas adalah kondisi awal,dimana dari 12 arang guru-guru SMK jurusan otomotif hanya 9 orang yang nilai nya diatas 2.0 dengan prosentase 69,23 % penguasaan meteri pembelajaran dalam hal ini mata diklat sistem pengapian baterai konvensional.

Sedangkan secara individual yang belum mencapai 70 % penguasaan materi pembelajaran atau dengan kata lain belum mencapai nilai 2,0 maka perlu dilakukan pengayaan atau perbaikan.

Pengayaan atau pebaikan bertujuan supaya peserta diklat yang belum menguasai materi pembelajaran supaya memperdalam materi tersebut sehingga penguasaan dapat mencapai minimal nilai 2.0.

 

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

          Dalam bab ini dibahas hasil-hasil penelitian yang memperlihatkan perubahan efektivitas dan hasil belajar peserta diklat  melalui pendekatan CTL. Adapun yang dianalisis adalah perubahan sikap, kehadiran, dan keaktifan peserta diklat dalam proses pembelajaran, serta hasil tes akhir siklus I dan hasil tes akhir siklus II.

 

A.    Perubahan sikap, Kehadiran, Keaktifan dalam Proses Pembelajaran.

         Dalam upaya meningkatkan efektivitas hasil belajar peserta diklat tidak terlepas dari faktor perhatian dan motivasi peserta diklat. Namun yang menjadi masalah adalah apakah melalui metode pembelajaran dengan pendekatan CTL dapat menarik perhatian serta memotivasi dan kesungguhan peserta diklat untuk lebih berusaha dalam meningkatkan hasil belajarnya. Sehingga dalam membahas perubahan sikap peserta diklat dalam mengikuti pelajaran dengan pendekatan CTL tidak terlepas dari perhatian serta motivasi dan kesungguhan peserta diklat.

          Perubahan tersebut merupakan data kualitatif yang diperoleh dari lembar observasi pada setiap pertemuan yang dicatat oleh widyaiswara pada setiap siklus. Perubahan-perubahan tersebut dapat dilihat dari hal-hal berikut :

1.      Meningkatnya presentase kehadiran peserta diklat dari siklus I sebanyak 92,3 % selama 5 kali pertemuan menjadi 100% dengan 4 kali pertemuan  pada siklus II,  dengan jumlah peserta diklat 12 orang. Hal ini berarti bahwa semakin meningkatnya motivasi  peserta diklat untuk mengikuti pelajaran.

2.      Perhatian peserta diklat pada saat proses belajar mengajar dengan metode pendekatan CTL juga mengalami peningkatan, dari siklus I ke siklus II. Ini ditunjukan dengan semakin bertambahnya peserta diklat yang mengajukan pertanyaan mengenai materi pelajaran atau soal-soal yang tidak dapat diselesaikan. Dari siklus I sebanyak 7,69% kurang mempuyai keberanian untuk mengajukan pertanyaan dan tetap diklat pada siklus II, pada siklus I punya kemapuan baik untuk mengajukan pertanyaan sebesar 38,46% berkurang menjadi 15,38% pada siklus ke II, sedangkan yang yang mempunyai keberanian mengajukan pertanyaan baik sekali dari 53,84% meningkat menjadi 69,23 % pada siklus II. Ini berarti bahwa peserta diklat menyadari pentingnya mengikuti pelajaran, dalam hal ini apalagi dibuat kelompok untuk belajar bersama agar dapat bertukar pengalaman yang didapatnya di luar supaya lebih mengerti pelajaran  yang telah dibahas dan tidak ketinggalan dari teman-teman yang lain, serta tidak ada lagi ketergantungan pada teman atau kelompok yang lebih pandai.

3.      Keberanian dan semangat peserta diklat menjawab pertanyaan atau masalah yang di ajukan oleh widyaiswara juga mengalami peningkatan. Hal ini dari sejumlah peserta diklat yang turut terlibat dalam menjawab pertanyaan atau memecahkan masalah selama proses pembelajaran di kelas. Rasa percaya diri untuk menjawab pertanyaan widyaiswara pada peserta diklat pada siklus pertama katagori kurang sebesar 53,84% berkurang  menjadi 7,69 % pada siklus II. Sedangkan katagori baik sebesar 38,46% pada siklus I berkurang menjadi 23,07% pada siklus II.Sedangkan katagori sangat baik pada percaya dirinya untuk menjawab pertanyaan widyaiswara pada siklus I sebesar 7,69% meningkat tajam menjadi 84,61% pada siklus II.

4.      Disamping itu peningkatan perhatian peserta diklat juga dapat dilihat dari kedisiplinan peserta diklat dalam mengikuti proses belajar mengajar secara kelompok di kelas,yang katagori baik dari 46,15% menurun drastis menjadi 15,38% pada siklus II, sedangkan katagori baik sekali dari 61,53% pada siklus I meningkat tajam menjadi 84,61% pada siklus II dengan berkurangnya peserta diklat yang keluar masuk ruangan pada saat pelaksanaan metode pembelajaran CTL berlangsung.

 

B.     Hasil belajar sistem pengapian baterai konvensional

1.      Siklus I

Skor hasil belajar sistem pengapian baterai konvensional peserta diklat pada siklus I akan disajikan pada tabel di bawah ini:

Peserta diklat guru-guru SMK Otomotif

Mata Diklat           : Sistem Pengapian Baterai Konvensional

Tabel 1 Daftar nilai hasil ulangan siklus I

No

Nama Peserta Diklat

Perolehan Nilai

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

(01).

(02)

(03)

(04)

(05).

(06)

(07)

(08)

(09).

(10)

(11)

(12)

2.5

2.3

2.2

3.0

2.1

2.0

1.8

2.8

2.6

2.7

3.3

3.1

 

Perhitungan standar deviasi dan rata-rata nilai tes akhir siklus I

Standar Deviasi (SD):

 

 

Tabel 2. Deskripsi skor hasil belajar sistem pengapian baterai konvensional pada tes akhir siklus I

Statistik

Nilai Statistik

Subyek

Skor maksimum

Skor minimum

Rentang skor

Skor rata-rata

Median

Standar deviasi

12

3,30

1,80

1,50

2,51

2.30

0,45

 

Tabel 2 menunjukkan bahwa skor tertinggi yang dicapai peserta diklat adalah 3,3 dan skor terendah adalah 1,80 dengan median 2,30 serta standar deviasinya adalah 0,45 sedangkan rata-ratanya adalah 2,51 dari skor ideal yakni 4,00 dengan jumlah peserta diklat 13 orang.

Apabila nilai tersebut dikategorikan ke dalam kategori lima, berdasarkan kriteria penilaian, maka diperoleh data seperti pada tabel frekwensi berikut ini.

 

Tabel 3. Distribusi frekwensi skor hasil belajar siswa pada tes akhir siklus I

Skor

Kategori

Frekwensi

Prosentase (%)

0 – 0,9

1,0 – 1,9

2,0 – 2,9

3,0 – 3,5

3,6 – 4,0

Rendah sekali

Rendah

Sedang

Tinggi

Tinggi sekali

0

1

8

3

0

0

7,692

69,230

23,076

0

Jumlah

12

100,00

 

Tabel 3 distribusi frekwensi tersebut di atas, dapat dilihat bahwa tidak seorang pun peserta diklat yang berada pada kategori rendah sekali, untuk kategori dan rendah 7,692% sedangkan katagori  sedang 69,230 %,dan untuk peserta diklat yang berada pada kategori tinggi adalah 23,076 %, Sedangkan peserta diklat yang berada pada kategori tinggi sekali adalah 0.0 %. Jika skor rata-rata perolehan peserta diklat pada siklus I ini, yaitu 2,51 di konversikan dalam kategori lima, maka hasil belajar sistem pengapian baterai konvensional pada siklus I ini berada pada kategori sedang.

 

2.      Siklus II

Selanjutnya skor hasil belajar sistem pengapian baterai konvensional pada tes akhir siklus II dapat dilihat pada table berikut ini :

Peserta diklat guru-guru SMK Otomotif

Mata Diklat         : Sistem Pengapian Baterai Konvensional

 

Tabel 4 Daftar nilai hasil ulangan siklus II

No

Nama Peserta Diklat

Perolehan Nilai

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

(01).

(02)

(03)

(04)

(05).

(06)

(07)

(08)

(09).

(10)

(11)

(12)

3.1

3.2

3.2

3.5

3.0

2.5

2.4

3.3

3.2

3.1

3.7

3.6

 

Perhitungan standar deviasi dan rata-rata nilai tes akhir siklus II

Standar Deviasi (SD):

 

 

Tabel 5. Deskripsi Skor Hasil belajar Sistem Pengapian Baterai Konvensional pada tes akhir siklus II.

 

Statistik

Nilai Statistik

Subyek

Skor maksimum

Skor minimum

Rentang skor

Skor rata-rata

Median

Standar deviasi

13

3,70

2,40

1,30

3,13

3,20

1,76

 

Tabel.5 menunjukkan bahwa skor tertinggi yang dicapai dari 13 peserta diklat adalah 3,70 skor terendah 2,40 dengan median 3,20 sedangkan standar deviasinya 1,76 dan skor rata-rata 3,13 dari skor ideal 4,00.

Apabila nilai rata-rata dikonversikan ke dalam kategori lima, maka diperoleh distribusi frekuensi seperti yang di tunjukan pada tabel di bawah ini.

Tabel 6. Distribusi frekuensi skor hasil belajar peserta diklat pada tes akhir siklus II.

Skor

Kategori

Frekuensi

Prosentase

0 – 0,9

1,0 – 1,9

2,0 – 2,9

3,0 – 3,5

3,6 – 4,0

 

 

Rendah sekali

Rendah

Sedang

Tinggi

Tinggi sekali

 

 

0

0

3

7

2

0

0

23,076

61,538

15,384

Jumlah

12

100,00

 

Tabel tersebut di atas menunjukkan bahwa 15,384 % peserta diklat pada tes akhir siklus II berada pada kategori tinggi sekali, 61,538 % peserta diklat pada kategori tinggi, dan 23,076 % peserta diklat  pada kategori sedang, sedangkan peserta diklat pada kategori rendah dan rendah sekali adalah 0 %. Hal ini menandakan bahwa tidak seorang pun peserta diklat yang masuk pada kategori ini.

Jika nilai rata-rata peserta diklat pada siklus II 3,13 di konversikan ke dalam kategori lima, maka hasil belajar sistem pengapian baterai konvensional  pada tes akhir siklus II ini berada pada kategori tinggi. Dengan demikian skor hasil belajar sistem pengapian baterai konvensional peserta diklat dengan metode pembelajran CTL, mengalami peningkatan  dari siklus I ke siklus II (2.51 menjadi 3.13)

Dengan demikian dapat di simpulkan bahwa peningkatan hasil belajar sistem pengapian baterai konvensional peserta diklat setelah diadakan tindakan selama dua siklus mengalami peningkatan yiaitu 3.13 – 2.51 = 0,62 ini berarti mengalami peningkatan yang cukup berarti atau dari kategori sedang ke kategori tinggi. Hal berarti bahwa metode pembelajaran CTL dalam proses belajar mengajar di kelas dapat meningkatkan efektivitas hasil belajar sistem pengapian baterai konvensional.

Peserta diklat dibagi dalam kelompok kecil siklus II peserta diklat dibagi dalam 4 kelompok terdiri dari kelompok satu sampai dengan kelompok 3 masing-masing 3 orang dan kelompok 4 terdiri dari 4  orang pada siklus II.

 

C.    Refleksi terhadap pelaksanaan tindakan dalam proses pembelajaran sistem pengapian baterai konvensional

1.      Refleksi Siklus I.

Pada umumnya peserta diklat dalam proses belajar mengajar jarang sekali di libatkan secara menyeluruh, malah tidak pernah dibentuk kelompok untuk lebih mengefektifkan pembelajaran. Ketika di terapkan metode pembelajaran dengan pendekatan CTL, yang tidak terlepas dari pembentukan kelompok belajar peserta diklat, maka pada umumnya peserta diklat cenderung memilih teman akrabnya atau temanya yang di anggap pintar. Namun untuk menghindari pendeskriminasian terhadap peserta diklat yang lebih pintar, serta melihat kondisi tempat duduk dan ruangan yang tidak begitu luas, maka widyaiswara mengelompokan peserta diklat bedasarkan agama, prestasi belajar,dan kalau memungkinkan terdiri beberapa suku. Hal ini diperoleh dari biodata yang dikumpul oleh peserta diklat. Dengan ketentuan jumlah kelompok terdiri dari 3-4 orang sehingga dapat terbentuk 4 kelompok dari 13 orang peserta diklat.

Pada awalnya ada peserta diklat yang menolak tetapi ada juga yang menerima ketentuan tersebut. Umumnya peserta diklat yang menolak acuh tak acuh dan saling berharap diantara rekan kelompoknya dalam menyelesaikan tugas-tugas yang diberikan. Bahkan ada peserta diklat yang kelihatan  hanya bermain-main atau berceritera dengan rekan dekatnya tanpa memperdulikan temanya yang lain yang berusaha menyelesaikan tugas kelompoknya. Sehingga tugas yang diberikan terkadang tidak di selesaikan secara keseluruhan.

Dalam pembelajaran CTL ini umumnya peserta diklat masih ragu-ragu untuk menanyakan tugas-tugas yang tidak di mengerti sehingga hasil pekerjaan tiap kelompok tidak terselesaikan dengan baik. Bahkan ada kelompok yang menyelesaikan tugas tidak sesuai dengan maksud pertanyaan yang diberikan.

Ketika widyaiswara melontarkan pertanyaan sehubungan dengan tugas yang diberikan, umumnya peserta diklat berani menjawab serempak. Namun bila pertanyaan itu diulang dan widyaiswara meminta satu orang peserta diklat untuk menjawab, maka hanya peserta diklat tertentu saja yang mengacungkan tangan yakni peserta diklat yang kategori pintar. Mereka hanya saling berharap antara satu dengan yang lainya. Peserta diklat baru mau menjawab apbila ditunjuk langsung oleh widyaiswara yang disertai dengan dukungan dari teman-temannya, ini berarti umumnya peserta diklat masih memiliki ke ragu-raguan untuk menjawab pertanyaan apalagi untuk menyelesaikan tugas dalam bentuk kuis.

Ketika menjelang akhir-akhir pertemuan siklus I, sudah menampakan adanya ke majuan. Hal ini dapat di lihat dengan bertambahnya peserta diklat jumlah peserta diklat yang aktif untuk bertanya pada saat penyelesaian tugas-tugas kelompok dan juga menjawab pertanyaan yang di ajukan kepada mereka,dan makin bertambahnya jumlah peserta diklat yang menyelesaikan tugas dalam bentuk kuis. Namun pada umumnya peserta diklat tersebut hanya yang akrab dengan widyaiswara atau peserta diklat yang aktif dalam kelompoknya.

 

2.      Refleksi siklus II

Memasuki siklus II, efektivitas, perhatian dan motivasi peserta diklat semakin memperlihatkan kemajuan. Hal ini karena  widyaiswara bertindak tegas dalam proses pembelajaran, yaitu menegur/mengingatkan bagi peserta diklat yang bermain-main. Selain itu widyaiswara memberikan dorongan serta motivasi untuk bekerja sama dalam kelompok, saling berbagi tugas untuk mendapatkan solusi dalam menyelesaikan tugas dikelompoknya. Sebab jika ada peserta diklat yang main-main maka temannya tidak segan-segan melaporkan kepada widyaiswara. Bahkan rasa percaya diri peserta diklatpun semakin meningkat, terbukti dengan antusiasnya peserta diklat untuk bertanya ketika mengalami kesulitan dalam menyelesaikan tugas yang diberikan. Dalam hal ini bukan saja dilakukan oleh peserta diklat yang kategori pintar namun peserta diklat yang semula hanya diam-diam saja sudah mulai aktif bertanya bahkan tidak segan-segan mengundang widyaiswara untuk meminta penjelasan bila mereka belum mengerti.

         Selain itu, mereka juga sudah dapat menunjukan keberanian mereka untuk tampil di depan kelas untuk menyelesaikan tugas di hadapan teman –temannya. Hal ini dapat terjadi karena dorongan serta dukungan dari teman –temannya dalam kelompok. Di samping itu mereka akan merasa dihargai dengan memberikan pujian atas hasil kerja mereka. Namun bila ada yang salah, widyaiswara memberikan komentar yang tidak menjatuhkan semangat peserta diklat dari satu kelompok tertentu ketika meluruskan atau memperbaiki jawabannya.

         Dalam siklus II ini, tugas yang diselesaikan secara individu setelah diperiksa dan dikembalikan kepada peserta diklat, maka mereka cenderung saling membandingkan antara hasil yang mereka peroleh, bahkan ada peserta diklat yang meminta penjelasan dari widyaiswara bila mereka kebingungan mengenai siapa diantara mereka yang pekerjaannya benar. Demikian juga dengan hasil pekerjaan kelompoknya, setelah diperiksa kemudian dikembalikan kepada kelompoknya mereka cenderung saling membandingkan antara satu kelompok dengan kelompok yang lain. Sehingga hal ini dapat menimbulkan persaingan positif antara individu ataupun kelompok, dan dapat memacu semangat setiap individu atau kelompok untuk bersaing secara positif sehingga dapat meningkatkan efektivitas hasil belajar siswa secara optimal.

         Secara umum, hasil yang telah dicapai peserta diklat setelah pelaksanaan pembelajaran dengan pendekatan CTL ini dapat mengalami peningkatan. Baik dari perubahan sikap peserta diklat, keaktifan, perhatian serta motivasi dalam menyelesaikan tugas/soal-soal sistem pengapian baterai konvensional secara individu sebagai dampak dari pembentukan kelompok. Sehingga tentunya telah memberikan dampak positif terhadap peningkatan efektivitas hasil belajar sistem pengapaian baterai peserta diklat secara klasikal.

 

D.    Analisis Refleksi Peserta Diklat

Dari hasil analisis terhadap refleksi atau tanggapan peserta diklat, dapat disimpulkan dalam kategori sebagai berikut.

 

1.      Pendapat peserta diklat terhadap pelajaran sistem pengapian baterai konvensional.

Sebagian besar peserta diklat merasa senang dengan pelajaran sistem pengapian baterai konvensional, dengan alasan bahwa sistem pengapian baterai konvensional merupakan  kompentensi dasar yang harus di kuasai pada mata pelajaran kelistrikan teknik kendaraan ringan, sebelum mempelajari kompetensi yang lainya. Di samping itu alasan lain yang muncul ialah bahwa, peserta diklat merasa senang dengan cara mengajar widyaiswara yang selalu menghubungkan antara materi yang di ajarkan dengan pengalaman nyata peserta diklat.

 

E.   Tanggapan peserta diklat Terhadap Pembelajaran dengan Pendekatan CTL

Secara umum tanggapan  yang diberikan peserta diklat dengan metode pembelajaran denga pendekatan CTL sangat bagus. Dengan alasan mereka dapat menghubungkan antara materi yang di pelajari di tempat diklat dengan pengetahuan mereka di luar, dan dapat bekerja sama,bertukar pengalaman dalam kelompok.  Apabila ada tugas atau soal yang sulit diselesaikan atau kurang di mengerti secara individu dapat berdiskusi dengan kelompoknya untuk menyelesaikannya. Bahkan peserta diklat menginginkan semua mata pelajaran di berlakukan seperti halnya pembelajaran dengan pendekatan CTL.

 

F.     Cara-cara Perbaikan Pembelajaran denga Pendekatan CTL.

Saran-saran yang diajukan oleh peserta diklat terhadap pembelajaran dengan pendekatan CTL adalah sebagai berikut;

a.      Pada umumnya peserta diklat menyarankan agar widyaiswara lebih menguasai perkembangan dunia otomotif, dengan harapan tambahan pengetahuan tersebut dapat di transfer  kepada peserta diklat dalam proses pembelajaran, sehingga  peserta diklat lebih mudah memahami  dan dapat menghubungkan antara materi yang dipelajari di lembaga diklat dengan pengalaman di luar.

b.      Pada saat pembagian kelompok hendaknya anggota kelompok bersifat heterogen, artinya  peserta diklat yang lebih pandai di gabung dengan peserta diklat yang kurang pandai. Hal ini dimaksudkan agar mereka dapat saling memberi informasi atau saling memberitahukan mengenai materi yang kurang dipahami teman sekelompoknya.

c.      Pembentukan kelompok- kelompok belajar yang terdiri dari 6 orang telah memberi dampak yang positif, ditandai dengan  proses diskusi dan presentase tugas berlangsung secara aktif, sehingga widyaiswara hanya mengawasi dan mengarahkan dalam pelaksanaan tindakan tersebut.

 

KESIMPULAN DAN SARAN

A.    Kesimpulan

Berdasarkan hasil pembahasan dan analisis data, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa hasil efektivitas pembelajaran sistem pengapian baterai konvensional pada peserta diklat guru otomotif teknik kendaraan ringan Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan (P4TK) bidang Otomotif & Elektronik Malang dapat mengalami peningkatan melalui pelaksanaan metode pembelajaran dengan pendekatan CTL.

Adapun hasil penelitian yang dilaksanakan selama dua siklus dapat diidentifikasikan sebagai berikut:

1.   Terjadi peningkatan frekuensi kehadiran, perhatian , dan keaktifan peserta diklat dalam proses belajar mengajar sesuai dengan hasil observasi selama tindakan berlangsung maupun dari hasil refleksi peserta diklat.

2.   Efektivitas pembelajaran sistem pengapian baterai konvensional peserta diklat juga mengalami peningkatan melalui pembelajaran CTL. Hal ini dapat di lihat dari hasil belajar siklus I yang berada pada kategori sedang, dengan skor rata-rata 2,51 dari skor ideal 4,00 dan standar deviasi 0,45 mengalami peningkatan pada siklus II yang berada pada kategori tinggi dengan skor rata-rata 3,13 dari skor ideal 4,00 dengan standar deviasi 1,76, atau meningkat 1,31 ini berarti mengalami peningkatan yang sangat fantastis.

3.Pembelajaran CTL, diawali dengan widyaiswara menjelaskan materi pelajaran dan memberi gambaran singkat tentang materi yang akan di pelajari lebih kurang 15 menit kemudian peserta diklat di bentuk kelompok-kelompok belajar yang terdiri dari 6- 6 orang setiap kelompok. Kemudian widyaiswara memberi tugas untuk didiskusikan pada masing-masing kelompok, setelah itu di presentasekan di depan kelas, sementara itu widyaiswara tetap mengawasi dan mengarahkan dalam pelaksanaan tindakan tersebut.

 

B.     Saran - Saran

Sesuai dengan hasil yang di peroleh dari hasil penelitian ini, maka di ajukan saran-saran sebagai berikut.

1.      Dalam melaksanakan pembelajaran, sebaiknya widyaiswara tidak hanya terfokus pada satu metode saja tetapi menggunakan beberapa metode.

2.    Melihat hasil yang di peroleh melalui pelaksanaan pembelajaran dengan pendekatan CTL sangat efektif, maka diharapkan kepada widyaiswara khususnya widyaiswara Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan (P4TK) bidang Otomotif & Elektronik Malang dan pada umumnya widyaiswara kelompok produktif dapat menerapkan metode ini dalam upaya peningkatan efektivitas dan keberhasilan peserta diklat.

3.     Setiap tugas yang diberikan kepada peserta diklat hendaknya widyaiswara memberikan umpan balik supaya peserta diklat dapat mengetahui sampai di mana kemampuannya. Dengan demikian, peserta diklat lebih termotivasi untuk mengerjakan tugas – tugas berikutnya.

 

 

DAFTAR PUSTAKA

 

Dahlan M, Aloka. 2002. Kamus Modern Bahasa Indonesia : Yogyakarta

Mulyasa. 2005. Implementasi Kurikulum 2004. Bandung : PT. Remaja Rosda Karya

Nurkancara, Wayan. 1986. Evaluasi pendidikan. Surabaya Bandung : Sinar Baru

Nurhadi. 2004. Kurikulum 2004. Jakarta : PT. Gramedia Widia Sarana Indonesia

Sardina. 1996. Interaksi dan Motivasi Belajar Mengajar. Jakarta : Praja Grafindo Persada

Sagala, Syaiful. 2005. Konsep dan Makna Pembelajaran. Bandung : Alfabeta

Sanyaya, Wina. 2005. Pembelajaran dalam Kurikulum Berbasis Kompetensi.    Jakarta ; Kencana

Suryosubroto. 2002. Belajar Mengajar di Kelas. Bandung : Rineka Cipta

 

 

 

PERANAN WIDYAISWARA DALAM PENGEMBANGAN ENERGI BARU TERBARUKAN MELALUI RANCANG BANGUN TURBIN PLTMH

 PERANAN WIDYAISWARA DALAM PENGEMBANGAN ENERGI BARU TERBARUKAN MELALUI RANCANG BANGUN TURBIN PLTMH

DI PPPPTK BIDANG OTOMOTIF DAN ELEKTRONIKA MALANG

 

 

Suwarto Jati Kusuma

suwartojatikusuma@yahoo.com

 

Abstrak :Dengan masih rendahnya rasio elektrifikasi di Indonesia, lebih khusus lagi di bagian Indonesia Timur, maka sumber energi alternatif yang ramah lingkungan dan dapat diperbarui (renewable energy) seperti pembangkit listrik tenaga surya, tenaga angin dan pembangkit tenaga hidro, perlu dikembangkan lebih luas di Indonesia. Hal ini mengingat besarnya potensi energi tersebut di Indonesia. Salah satu potensi tersebut adalah potensi mikrohidro (PLTMH). Potensi mikrohidro yang belum banyak dieksplorasi adalah potensi mikrohidro pada saluran air minum PDAM.

            Pada penelitian inidilaksanakan  rancang bangun dan dikembangkan satu unit instalasi PLTMH dengan memanfaatkan potensi yang terdapat pada  BPT (Bak Pelepas Tekan) IV PDAM Kota Malang. PLTMH tersebut dapat digunakan oleh semua stake holder yang telah dibentuk untuk berbagai keperluan.Turbin yang digunakan adalah turbin banki dengan debit rancangan 55 Lt/det dan head rancangan 40 meter. Turbin ini dibuat dengan spesifikasi khusus untuk air minum, sehingga terbuat dari bahan yang bebas kontaminan.

              Dari hasil pengujian langsung di instalasi PLTMH tersebut, turbin banki yang digunakan mampu menghasilkan daya maksimum 10,56 kW dengan efisiensi maksimum 48 %. Dan dengan menguji PLTMH menggunakan generator listrik 3 kW dihasilkan output listrik sebesar 1270 Watt pada tegangan 200 V dan dengan menguji  PLTMH menggunakan generator listrik 5 kW dihasilkan output  listrik sebesar 3180 pada tegangan  202 V.  Sedangkan efisiensi total PLTMH adalah 12 %

Kata Kunci : Mikrohidro, Bak Pelepas Tekan, Turbin Banki

A. PENDAHULUAN

Energi memiliki peranan penting dalam kehidupan manusia saat ini. Bagi bangsa Indonesia pemenuhan kebutuhan energi diperlukan bagi kelangsungan pembangunan yang sedang dilaksanakan. Menurut data dari Dirjen Listrik dan Pemanfaatan Energi tahun 2008 yang disajikan pada Modul Pelatihan IMIDAP-M-011(2009), pertumbuhan kebutuhan energi listrik nasional mencapai 7,1 % per tahun. Di lain pihak, masyarakat yang belum memiliki akses terhadap energi listrik masih cukup besar. Masih mengacu pada data  Dirjen Listrik dan Pemanfaatan Energi (2009), diperkirakan rasio elektrifikasi secara nasional pada tahun 2008 baru mencapai 65,15 %. Sedangkan untuk wilayah Indonesia Timur rasio elektrifikasi rata-rata masih dibawah 50 %, sehingga dalam hal ini perlu dibuat suatu kebijakan yang dapat memacu peningkatan rasio elektrifikasi di wilayah tersebut, diantaranya dapat diusahakan melalui pemanfaatan sumber energi baru-terbarukan yang tersebar di daerah tersebut. Salah satu kebijakan yang dapat ditempuh adalah dengan menggunakan skema desa mandiri energi.

Undang-Undang No 30 tahun 2007 tentang Energi telah mengamanatkan kepada negara untuk memprioritaskan penyediaan dan pemanfaatan energi baru dan terbarukan. Melalui Blueprint Pengelolaan Energi Nasional (BP-PEN) tahun 2006-2025, penyediaan dan pemanfaatan energi baru dan terbarukan (EBT) diupayakan sebesar 25 % dari total penyediaan dan pemanfaatan energi nasional. Dari angka diatas, Energi Baru Terbarukan dari Air masih memiliki potensi pengembangan yang cukup signifikan. Potensi PLTA yang dimiliki oleh Indonesia sebesar 75.000 MW, dan pemanfaatannya baru sekitar 21.000 MW sedangkan yang layak dikembangkan adalah 34.000 MW. Sedangkan potensi Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) di Indonesia mencapai angka 500  MW dengan potensi terpasang baru mencapai 21 MW (Modul Pelatihan IMIDAP-M-011,2009).

            Salah satu sektor pengembangan PLTMH yang patut mendapat perhatianadalah pengembangan dibidang Pendidikan dan Pelatihan (Diklat) tentang PLTMH. Bidang diklat yang dapat dilaksanakan antara lain Diklat dibidang Assesssment Potensi dan Kelayakan PLTMH, Diklat dibidang Pembangunan Fisik PLTMH, Diklat dibidang Operasional, Perawatan dan Perbaikan PLTMH, Diklat dibidangPengembangan Ekonomi Pedesaan berbasis PLTMH, Diklat dibidang Energi (EBT) berbasis PLTMH, Diklat dibidang Lingkungan Hidup (Ekologi-Hidrologi-Ekohidrolika) berbasis PLTMH, dll.

            PPPPTK BOE Malang sebagai salah satu Badan Pendidikan milik Kemendikbud yang memiliki Tupoksi Pengembangan Kompetensi Pendidik (Guru) dan Tenaga Kependidikan, dapat menjadi komponen penting untuk dilibatkan dalam pengembangan PLTMH di wilayah Indonesia Timur. Mengingat sejauh ini dalam setiap kegiatan baik kediklatan maupun non kediklatan, banyak melibatkan peserta dari berbagai wilayah di Indonesia khususnya Indonesia Timur. Sehingga sarana PLTMH yang akan dibangun nantinya juga dapat dimanfaatkan sebagai laboratorium bagi pelaksanaan kegiatan diklat di PPPPTK BOE Malang.

     Bak Pelepas Tekan (BPT) PDAM merupakan salah satu potensi energi hidro yang besar, yang sampai saat ini masih sedikit sekali dikembangkan sebagai sarana PLTMH. Fungsi utama dari Bak Pelepas Tekan adalah untuk membebaskan tekanan akibat jatuh air (head) yang tinggi pada saluran distribusi air minum dari sumber air ke instalasi pengolah atau reservoir air. Hal ini dilakukan untuk menghindari tekanan yang tinggi pada pipa. Biasanya BPT dibangun dimana terdapat tekanan tertinggi yang dapat terjadi pada beda tinggi 50 meter sampai 100 meter. Ada beberapa keunggulan dari pemanfaatan bak pelepas tekan PDAM sebagai PLTMH yaitu :

1.    Bangunan sipil yang dibuat tidak terlalu banyak karena sudah ada bangunan sipil untuk menyalurkan air minum. Sehingga untuk membangun PLTMH di lokasi ini, tidak dibutuhkan biaya pembangunan teknik sipil yang mahal.

2.    Pemeliharaan dan perawatan PLTMH dapat terintegrasi dengan perawatan instalasi BPT

3.   Debit air yang tersedia relatif stabil sepanjang tahun.

4.    Sumber air bebas dari sampah. Dimana smpah dapat mengganggu operasional turbin PLTMH

5.    Dapat dimanfaatkan sebagai bagian dari program kepedulian masyarakat sekitar (Corporate Social Responsibility) bagi PDAM

Namun demikian instalasi PLTMH yang memanfaatkan bak pelepas tekan hendaknya memperhatikan kondisi bahwa air yang digunakan sebagai penggerak turbin adalah air yang dikonsumsi oleh tubuh manusia, bahkan pada air tersebut terkadang sudah dilaksanakan proses klorinasi. Sehingga operasional instalasi PLTMH harus bebas dari kontaminan baik dari sisi logam (korosi) maupun kontaminan lain seperti minyak pelumas (grease atau olie) maupun cat/coating.Dalam hal ini dipilih bahan bahan untuk pembuatan turbinberupa  baja tahan karat.

Rumusan Masalah

            Berdasarkan latar belakang masalah diatas, maka diperlukan identifikasi masalah sebagai berikut :

1.  Bagaimana melaksanakan rancang bangun sistem PLTMH dengan memanfaatkan potensi yang ada pada BPT PDAM Malang untuk kebutuhan pengembangan energi listrik mandiri di pedesaan dan untuk sarana diklat PPPPTK BOE Malang.

2.  Bagaimana melakukan pengujian terhadap turbin untuk mengetahui karakteristik dari turbin PLTMH.

Batasan Masalah

            Adapun batasan masalah yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1.  Penelitian ditekankan pada rancang bangun turbin hingga didapatkan karakteristik turbin yang sesuai dan tidak membuat parameter pembanding berupa perubahan/variasi dari sisi material maupun dimensional terhadap turbin dan kelengkapannya.

2.  Rancang Bangun Turbin diteliti dari sisi

a.  Konstruksi sistem PLTMH berdasarkan   data head dan debit  dari pipa penstock

b. Pengujian dilakukan  terhadap Daya input dan output serta efisiensi daya output dari turbin sistem PLTMH.

Keaslian Penelitian.

            Sesuai dengan informasi dari PDAM Malang-Jawa Timur, penelitian tentang penggunaan BPT PDAM Malang untuk dimanfaatkan sebagai Instalasi PLTMH baik secara perorangan, lembaga dan organisasi belum pernah ada sebelumnya. Sehingga penelitian ini asli.         

Tujuan Penelitian

            Tujuan dari penelitian ini adalah untuk :

1.  Melakukan rancang bangun turbin yang sesuai untuk kebutuhan pengembangan energi listrik mandiri di pedesaan dan untuk sarana diklat PPPPTK BOE Malang

2.  Melakukan pengujian terhadap turbin untuk mengetahui karakteristik dari turbin PLTMH

Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah

1.  Terbangunnya PLTMH yang dapat difungsikan untuk memenuhi kebutuhan pengembangan energi listrik mandiri di pedesaan. 

2.  Terbangunnnya PLTMH yang dapat dimanfaatkan sebagai laboratorium untuk kegiatan diklat di  PPPPTK BOE Malang.

 

B. KAJIAN TEORI

            Menurut Furze (2000), pada dasarnya PLTMH dapat menghasilkan  pembangkitan listrik dari potensi yang ada pada air yang menggerakkannya. Potensi ini tergantung pada besarnya energi akibat gaya grafitasi yang berupa tinggi jatuh air (head) serta besarnya jumlah air (debit) yang digunakan. Dalam pembangunan PLTMH, dapat menggunakan  berbagai macam potensi yang ada misalnya :

a. Pada saluran terbuka alamiah (natural open channel), misalnya dengan menggunakan  saluran sungai langsung untuk mengerakkan turbin. Turbin yang digunakan umumnya adalah  jenis kincir/roda air berbentuk hidrofoil. Dalam perkembangannya,  posisi turbin dapat diatur mengikuti muka air (terapung).

b.  Pada saluran terbuka buatan manusia (artificial open channel), misalnya dengan menggunakan saluran irigasi teknis. Turbin yang digunakan dapat berupa kincir/roda air hidrofoil atau berupa turbin propeler. Untuk jenis turbin propeler, air dari saluran terbuka sebagian disudet/disadap dan ditampung pada kolam aliran terbuka (open flume) yang didalamnya terdapat turbin propeler. Air yang ada pada kolam terbuka itu selanjutnya dikembalikan ke saluran terbuka yang sama yang letaknya lebih rendah sehingga terdapat beda elevasi (head). Akibat perbedaan elevasi ini, turbin dapat bergerak.

c.  Pada saluran tertutup (close channel), misalnya pada pipa. Potensi air yang ada pada sumber air atau sungai dialirkan ke dalam pipa pesat (penstock) dan selanjutnya dialirkan ke rumah turbin (power house) yang memiliki elevasi lebih rendah dari sumber air. Jenis turbin yang digunakan umumnya adalah turbin banki/ cross flow atau turbin pelton.  PLTMH yang menggunakan saluran tertutup seperti ini  salah satunya dapat memanfaatkan saluran transmisi air minum BPT PDAM.

 

         Turbin crossflow dikembangkan oleh Donat Banki. Literatur yang dibuat oleh Donat Banki yaitu “Neue Wasser-turbine,” kemudian dibuat menjadi beberapa spesifikasi dan diuji oleh beberapa laboratorium, salah satunya oleh Lab. Experiment Engineering di Oregon State College pada tahun 1949.

Hingga saat ini, telah dikembangkan 16 varian dari turbin ini, oleh berbagai institusi dan perusahaan. Varian ini biasanya disebutkan dengan huruf ”T” kemudian diikuti oleh angka yang ditulis setelah huruf ”T” tersebut, misal Turbin crossflow T1, T2, T3 T4,…… ,T16. atau dikembangkan dalam bentuk turbin “Ossberger”

Turbin banki adalah turbin impuls aliran radial bertekanan atmosferik yang mendapatkan energinya dari energi kinetik air melalui water jet-nya.

Menurut Mockmore (1949), efisiensi untuk turbin banki ukuran kecil diasumsikan berkisar 0.55.

a.  Daya (P) yang dihasilkan turbin dan PLTMH

                   Menurut Scales, I (1991) dari kapasitas air Q dan tinggi air jatuh H dapat diperoleh parameter daya yang dihasilkan turbin.

Pinput   =   r.g.H.Q.h.....................….(1.1)

Dengan :

P  = daya terbangkit (kW)

r  = massa jenis air (1000 kg/m3),

g  = kecepatan grafitasi bumi

       (9,81 m/detik2),

H  = head/tinggi jatuh air (m),

Q= debit aliran (m3/detik),

h  =effisiensi turbin sebesar 50-85%.

               Dari rumus diatas, maka kita dapat menghitung daya desain yang dibangkitkan pada PLTMH-BPT IV PDAM Malang, sebagai berikut :

Bila diketahui :

è Hgross     = 50 meter

è Hnetto        = 85 % * Hgross

                  = 40 meter

è Q desain     = 55 lt/det = 0,055 m3/det

èh turbin = 50 %

Maka :

v  Pinput = r * g * H  * Q * h turbin

                    = 1000 * 9,81 * 40 * 0,055 * 50 %

                    =  10,79 kW

Sedangkan untuk Poutput desain (energi listrik yang dapat dibangkitkan) adalah :

v  Poutput   =Pinput*h generator listrik

                = 10 kW * 75 %

                = 7,5 kW.

 

b.  Kecepatan Spesifik

Menurut Lal Jagdish (1979), secara matematis kecepatan spesifik dinyatakan dengan persamaan :

            ……………........(1.2)

Dimana :

NST  = kecepatan spesifik turbin

N   = kecepatan putaran turbin (rpm)

P   = daya turbin (HP)

H   = head atau tinggi jatuh (m).

         Makauntuk kecepatan spesifik rancangan turbin pada penelitian ini ialah sebagai berikut :

Jika :

N   = 500 (rpm)

P   = 10,79 (kW) . 0.000136

       = 14,68 (HP)

H   = head atau tinggi jatuh (m).

 

Maka :

  ................(1.3)

 

  NST   = 72,96.

 

c. Desain Sudu-Sudu Turbin Banki

Bagian utama dari segitiga kecepatan yang menentukan desain dan pembuatan rotor turbin banki adalah :

1.  Pada saat air masuk dari nosel ke sudu tingkat I (dari titik  A ke titik B)

a.  Suduta1ialah sudut pemasukan air dari nosel. Besarnya sudut  ini ialah 160

b.  Harga V1 yaitu Kecepatan Absolut  air masuk Sudu tingkat I

c.   Harga W1 yaitu Kecepatan Relatif air masuk Sudu tingkat II

2.  Pada saat air meninggalkan sudu tingkat I = saat air masuk sudu tingkat II (pada titik B dan C)

a.  Suduta2adalah sudut keluar air pada sudu tingkat I, dimana sudut ini dapat dihitung dari rasio diameter luar dan dalam pada runner.

b.  Harga V2 dan  V3 yaitu kecepatan absolut  air keluar dari sudu I = air masuk ke sudu II

c.   Harga W2 dan W3 yaitu kecepatan relatif  air keluar dari sudu I = air masuk ke sudu II

3.  Pada saat air meninggalkan sudu tingkat II (di titik D)

a.  Suduta2 yaitu sudut absolut air keluar dari sudu tingkat II yang secara teori nilainya  90 0

b.  Harga U4 dan W4 yang sama dengan harga U1 dan W1

d. Desain poros turbin

Dalam pembuatan poros haruslah diperhatikan tentang material poros dan beban-beban yang ada.

1.  Torsi yang dipindahkan oleh poros (T)

(kg.mm) .........(1.4)

            Untuk mengantisipasi perubahan daya maka daya rencana poros merupakan daya turbin dikalikan faktor koreksi sebesar 1,5.

2.  Tegangan geser yang diijinkan poros

(kg/mm2) ...............(1.5)

Bahan poros direncanakan dari Baja tahan karat SS 304 yang setara dengan ST 60 dengan kekuatan tegangan tarik  62 kg/mm2. Faktor keamanan  untuk bahan S-C dengan pengaruh massa dan paduan diambil 6,0. Faktor keamanan karena konsentrasi tegangan akibat alur pasak atau poros bertangga yang dinyatakan dengan  besarnya 1,3 sampai 3,0 dan diambil nilai 3,0. (Sularso, 2003).

3.Diameter poros turbin (mengalami beban puntir dan lentur)

(mm)..(1.6)

 

C. METODE PENELITIAN

            Metodedan Pendekatan yang digunakan dalam penelitian ini metode penelitian eksperimen dengan pendekatan kuantitatif  yang meliputi :

1.  Studi Literatur yang berupa kegiatan mengumpulkan kajian teori, kajian pustaka dan rumus rumus yang berkaitan dengan materi penelitian ini.

2.  Pengumpulan data primer dan sekunder tentang head, debit aliran dan potensi PLTMH, khususnya di BPT IV PDAM  Malang

3.  Analisis data, pengujian data dan penentuan daya terbangkit serta lokasi pembangunan dan pemanfaatan PLTMH

4.  Rancang Bangun turbin Banki/Cross Flow

5.  Pengujian Karakteristik Turbin yang dilaksanakan secara langsung di lapangan (on board) setelah semua instalasi PLTMH terpasang pada instalasi BPT IV.

6.  Pemanfaatan PLTMH bagi Masyarakat sekitar.

 

Alat Ukur Penelitian

            Untuk penelitian ini digunakan beberapa alat-alat pendukung, baik untuk proses pengukuran maupun untuk proses manufaktur pembuatan turbin yang meliputi :

1.  Pengukur Putaran (Tachometer)

        Alat ini digunakan untuk mengetahui putaran poros turbin serta putaran poros generatorlistrik.

2.  Timbangan Pegas (Spring Scale)

     Alat ini digunakan untuk mengetahui besarnya momen puntir yang dihasilkanporos turbin

3.  Volt Meter

Alat ini digunakan untuk mengukur tegangan listrik pada sistem kelistrikan PLTMH baik pada pembangkit, distribusi maupun beban listriknya.

4.  Ampere Meter

     Alat ini digunakan untuk mengukur besarnya kuat arus yang ditimbulkan adanya pembebanan listrik pada PLTMH.

Tahapan Penelitian

          Dalam pelaksanaan penelitian ini, peneliti membagi dalam beberapa tahap, yaitu :

1.  Studi Literatur dari berbagai literatur yang ada dan berkaitan dengan materi penelitian ini.

2.  Pencarian data primer dan sekunder tentang debit, head dan lokasi pada Bagian Teknik-PDAM Malang – Jawa Timur.

3.  Survey ke lokasi tempat instalasi sumber air, BPT dan tandon air milik  PDAM Malang. Survey juga dilakukan untuk mengetahui kondisi masyarakat dan potensi pemanfaatan PLTMH bagi penduduk sekitar BPT khususnya BPT IV.

4.  Sesuai permintaan dari pihak PDAM Malang dan studi potensi yang dilakukan maka diputuskan perancangan dan pembuatan turbin dipilih menggunakan turbin cross flow dan lokasi pembangunan dan pemanfaatannya pada instalasi BPT IV.

5.  Pembuatan Turbin dilaksanakan pada bengkel teknologi pengerjaan logam PPPPTK BOE Malang

6.  Pengujian Karakteristik Turbin dilaksanakan langsung di lapangan setelah semua instalasi PLTMH terpasang pada BPT IV

Analisis Data Penelitian

Untuk menganalisis data-data dan pengolahan digunakan beberapa metode analisis diantaranya.

1.    Analisis Hasil Pengujian Turbin Banki

Analisis Hasil Pengujian Turbin Banki diantaranya meliputi analisis variasi debit air, analisis putaran turbin, analisis momen torsi, analisis daya dan analisis efisiensi turbin.

D. HASIL DAN PEMBAHASAN

Rancang Bangun Turbin Banki PLTMH PPPPTK BOE Malang

            Hasil penelitian yang pertama berupa proses rancang bangun turbin banki yang akan digunakan untuk PLTMH PPPPTK BOE Malang. Pada tahapan ini, pertama dilakukan perhitungan desain teknik terkait dengan spesifikasi dari Turbin. Selanjutnya spesifikasi ini digunakan untuk mendesain komponen-komponen pada turbin. Hasil dari desain ini digunakan sebagai acuan bagi proses manufaktur pembuatan turbin Banki. Seluruh proses desain dan manufaktur pembuatan turbin Banki dilaksanakan di PPPPTK BOE Malang. 

 

Perhitungan Diameter luar (D1) dan Lebar (L/Bo) Roda Turbin/Runner

 L. D1   =   ......................(2.1)

          Di mana :

                Q = 55 liter/detik

              = 55 liter/detik. 0,035 cfs

              = 2,01 cfs.

          H  = 40 meter

              = 40 meter. 3,28 ft

              = 131,2 ft

           L. D1    =   

                        = 38,62 inchi

v  Maka kita dapat memilih harga               L = 6,21” dan D1 = 6,21” sehingga

         L  = 6,21” . 2,54  cm       

              = 15,78 cm Þ dibuat menjadi 20 cm

   D1 = 6,21”. 2,54 cm

        = 15,78 Þ dibuat menjadi 20 cm

 

v  Diameter Dalam (D2)

D2 =  M . D1

       Dimana :

          M  =Rasio diameter luar dan dalam..(2.2)

                = 0,66

 D2  = 0,66 x 0,20

          D2 = 0,132 m

    = 13,2 cm

    = 13,2 cm

 

Perhitungan Parameter Kecepatan Air pada Runner

            Parameter kecepatan air yang masuk runner didapat dari perhitungan pada segitiga kecepatan pada sudu sudu turbin. Dari parameter ini nantinya dimensi sudu turbin dapat diketahui

             

Rumah Turbin

            Rumah turbin yang dibuat dari plat baja tahan karat SS 304 dengan ketebalan 3 mm. Bahan plat ini selanjutnya dibentuk sesuai desainnya dan disatukan dengan konstruksi las.

            Rumah turbin diikatkan diatas rangka dasar yang terbuat dari besi baja karbon dengan menggunakan baut baut pengikat pada lubang lubang panjang yang dapat diatur, sehingga apabila diperlukan perawatan turbin dan harus melepas dan memasangnya kembali akan mudah dilakukan. Demikan juga dengan tempat dudukan bantalan poros turbin, dudukan katup guide vane serta mekanisme penggeraknya, semuanya dapat dibuka dan dipasang dengan mudah.

Ukuran utama dari rumah turbin ini adalah :

            Panjang   : 422 mm

            Lebar       : 340 mm

            Tinggi       : 645 mm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            Pengujian Putaran Poros Turbin Tanpa Beban

Hasil dari pengukuran ini dapat dilihat pada Tabel 1 berikut ini.

                                  Tabel 1.

    Pengukuran putaran poros turbin tanpa beban

          (sabuk penggerak generator dilepas)

No

Debit (Lt/det)

Head (m)

Putaran (rpm)

1

0

40

0

2

5

40

22

3

11

40

97

4

17

40

221

5

24

40

302

6

32

40

374

7

41

40

425

8

48

40

469

9

56

40

495

10

65

40

569

11

78

40

650

 

         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           Pada tabel 1., menunjukkan semakin tinggi debit air maka putaran turbin semakin cepat. Kenaikan putaran ini terjadinya tidak linear murni tetapi bersifat kurva.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pengujian Gaya dan Torsi turbin dengan menggunakan rem prony

            Data dari pengujian  Gaya dan Torsi dengan menggunakan rem prony disajikan pada table 2.berikut ini.

 

                                    Tabel 2.

               Pengukuran  Gaya dan Torsi Turbin

            dengan menggunakan rem prony turbin

 

No

Debit

Rerata Pengujian

(Dari 3 kali pengujian)

Putaran

(rpm)

Gaya/Ft

(kg)

1

0

0

0

2

5

0

0

3

11

0

0

4

17

75

2

5

24

172

10,60

6

32

230

15,30

7

41

273

19,30

8

48

311

22

9

56

339

25,30

10

65

348

26,30

11

78

371

27,60

 

 

 

            Dari tabel 2. diatas maka dapat dilihat bahwa pada posisi pengukuran No.1, No.2 dan No.3 yaitu pada Debit 0 ; 5 ; 11 Lt/det ; poros turbin tidak menghasilkan putaran dikarenakan putaran terlampau kecil untuk dapat direm/ditahan oleh rem prony. Sehingga rem prony mengunci poros turbin. Demikian juga dengan gaya poros yang terbaca pada timbangan pegas masih kecil    (< 1 kg) sehingga belum dapat terbaca oleh timbangan pegas.

            Pengujian baru dapat menghasilkan data, mulai dari posisi pengujian No.4 yaitu mulai dari Debit 17 Lt/det. Data yang dihasilkan menunjukkan Gaya yang dihasilkan turbin dan Putaran poros turbin yang mampu direm/ditahan oleh rem prony (namun poros masih dapat berputar/tidak sampai berhenti) menunjukkan kenaikan nilai. Kenaikan nilai Gaya dan Putaran Turbin ini terus berlangsung sampai posisi debit terukur 78 Lt/det.

 

Pengolahan Data Daya Turbin dan Efisiensi Turbin

a. Pengolahan data daya turbin (Pt)

Untuk mendapatkan data Daya Turbin  maka rumus yang digunakan adalah :

Daya Turbin (Pt) = ...(2.3), atau

Daya Turbin (Pt) = ........(2.4)

Dimana,

Ft : Gaya turbin (kW)

R  : jari jari lengan rem prony = 1,2 meter

n  : putaran poros turbin saat direm/ditahan rem prony (rpm)

T  : Torsi (Nm)

b.  Pengolahan data Efisiensi Turbin

Untuk mendapatkan data Efisiensi Turbin maka rumus yang digunakan  adalah :

Efisiensi turbin =  (%)..............(2.5)

            Dimana,

Pt : Daya Turbin (kW)          

Q : Debit air pada saat pengujian (m3/det)

H : Head = 40 meter

g  : Percepatan gravitasi = 9,81 m/det2.

Hasil pengolahan data untuk Torsi, Daya dan Efisiensi Turbin dapat diketahui pada tabel 3. berikut ini.

 

                                  Tabel 3.

           Data Torsi, Daya dan Efisiensi Turbin

 

No

 

 

Debit

(Lt/det)

Rerata Pengujian

Torsi (Nm)

Daya/Pt (kW)

Efisiensi turbin

%

Putaran

(rpm)

Gaya/Ft

(kg)

1

0

0

0

0

0

0

2

5

0

0

0

0

0

3

11

0

0

0

0

0

4

17

75

2

23

0,18

0,02

5

24

172

10,60

124

2,24

23

6

32

230

15,30

180

4,33

34

7

41

273

19,30

227

6,49

40

8

48

311

22

258

8,39

44

9

56

339

25,30

297

10,56

48

10

65

348

26,30

309

11,25

44

11

78

371

27,60

324

12,58

41

 

 

 

Dari pengolahan data tersebut diperoleh kesimpulan sebagai berikut

a. Hubungan Debit terhadap Torsi

            Dari tabel 3. ditunjukkan bahwa torsi turbin pada posisi debit 0 – 11 Lt/det belum dapat terjadi secara signifikan. Torsi turbin baru terjadi secara signifikan pada debit 17 Lt/det. Dari titik debit ini, torsi akan terus bertambah dan  naik., sampai posisi debit terukur maksimum 78 Lt/det.

b. Hubungan Debit terhadap Daya Turbin

            Dari tabel.3 ditunjukkan bahwa daya turbin pada posisi debit 0 – 11 Lt/det belum dapat terjadi secara signifikan. Daya turbin baru terjadi secara signifikan pada debit 17 Lt/det. Dari titik debit ini, daya akan terus bertambah dan  naik, hampir linear sampai posisi debit  56 Lt/det. Setelah melewati debit tersebut, daya masih terus naik namun kecenderungan kenaikannya lebih rendah dari sebelumnya sampai pada  posisi debit maksimum terukur 78 Lt/det.

c. Hubungan Debit terhadap Efisiensi turbin

            Dari tabel 3. ditunjukkan bahwa efisiensi turbin pada posisi debit 0 – 11 Lt/det belum dapat terjadi secara signifikan. Efisiensi turbin baru terjadi secara signifikan pada debit 17 Lt/det. Dari titik debit ini, efisiensi akan terus bertambah dan  naik, sampai posisi debit  56 Lt/det. Disinilah terjadi efisiensi maksimum yaitu 48 %. Setelah melewati debit tersebut, efisiensi turbin akan cenderung turun dan penurunan ini akan terus berlangsung sampai pada  posisi debit maksimum terukur 78 Lt/det

Pengujian Generator Listrik I (menggunakan generator 3 kW)

Generator yang diuji adalah Generator Sinkron 1 Phase, 3 kW dan putaran 1500 rpm. Berikut pada Tabel 4. adalah tabel pengujian generator tanpa beban.

 

                                Tabel 4.

       Pengujian Putaran Turbin, Putaran Generator

            dan Tegangan Generator I tanpa Beban

 

 

No

 

Debit

(Lt/det)

Putaran

Turbin

(rpm)

Putaran Generator

(rpm)

Tegangan Output Generator Tanpa Beban Listrik

(Volt AC)

1

0

0

0

0

2

5

30

104

12

3

11

80

267

24

4

17

104

397

31

5

24

208

790

92

6

32

250

890

163

7

41

298

1021

215

8

48

340

1294

256

9

56

392

1599

301

10

65

450

1798

342

11

78

503

1988

397

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            Dari tabel 4 diatas dapat dilihat bahwa dengan kenaikan debit air maka tegangan generator tanpa beban juga naik. Kenaikan ini dipengaruhi semakin cepatnya putaran kerja generator.

            Langkah berikutnya dalam pengujian ini adalah pengujian listrik berbeban, dimana turbin dan generator listrik dioperasionalkan dan kemudian dihubungkan dengan beban listrik. Tujuan akhir dari  pengujian ini adalah untuk mengetahui Daya Output Generator. Data dari Pengujian Generator Listrik Berbeban ini disajikan pada tabel 5. berikut ini.  

                                      Tabel 5.

                 Pengujian Generator Listrik I Berbeban

 

No

 

 

Debit Uji

(Lt/det)

Beban Lampu

Pijar + Seterika

(Watt)

Tegangan Output

Generator

(V AC)

Arus

(A)

Daya Output Generator

(Watt)

1

56

0

301

0

0

2

56

40

265

0,13

36

3

56

100

240

0,37

91

4

56

200

227

0,81

185

5

56

300

224

1,32

297

6

56

500

224

2,20

495

7

56

1000

220

4,48

987

8

56

1200

215

5,11

1101

9

56

1400

200

6,33

1270

10

56

1500

192

6,82

1306

11

56

1600

154

8,83

1369

12

56

1700

150

9,21

1382

13

56

1800

140

9,98

1378

14

56

2100

110

12,00

1320

15

56

2400

95

12,70

1210

 

 

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dari data pada tabel 5. diatas, dapat diketahui bahwa dengan tegangan 220 V (diasumsikan sebagai tegangan standar bagi alat-alat kelistrikan pemakai daya listrik PLTMH), generator mampu menghasilkan daya output 987 watt (No baris 7). Dan apabila teganngan yang digunakan adalah 200 V (220 V- 10%), maka generator mampu menghasilkan daya 1270 watt (No. baris 9).

Sedangkan daya output maksimum dari generator ini adalah 1382 watt yang terjadi pada tegangan 150 V (No.baris 13).

           

 

                        Dari tabel 5. diatas dapat disimpulkan bahwa dengan semakin besar beban yang diberikan pada generator, semakin besar juga penurunan tegangan output dari generator.

  

 Pengujian Generator Listrik II (menggunakan generator 5 kW)

Generator yang diuji adalah Generator Sinkron 1 Phase, 5 kW dan putaran 1500 rpm. Berikut pada Tabel 6. adalah tabel pengujian generator tanpa beban

 

                                     Tabel 6.

              Pengujian Generator Listrik II Berbeban

 

No

 

 

Debit Uji

(Lt/det)

 

Putaran Generator

(rpm)

Beban

(Watt)

Tegangan Output

Generator(V AC)

Daya Output Generator

(Watt)

1

56

1650

300

340

279

2

56

1630

600

331

550

3

56

1620

900

323

820

4

56

1600

1500

301

1345

5

56

1590

1800

292

1679

6

56

1570

2200

279

2034

7

56

1555

2700

260

2500

8

56

1540

3000

251

2879

9

56

1530

3300

240

2989

10

56

1500

3500

221

3156

11

56

1450

3800

202

3180

12

56

1400

4000

170

2689

 

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dari tabel 6. diatas dapat ditarik kesimpulan daya output maksimum generator II adalah 3180 watt pada tegangan 202 V. Dengan demikian maka efisiensi dari generator ini adalah 63 %.

 

Efisiensi Turbin (hturbin )

            Setelah semua data hasil pengukuran dan pengujian kinerja PLTMH, baik pengujian mekanik maupun pengujian elektrik telah diketahui, maka langkah berikutnya adalah menghitung efisiensi total PLTMH. Efisiensi total PLTMH dapat dijabarkan dari beberapa efisiensi-efisiensi penyusun yang meliputi efisiensi turbin, efisiensi mekanis dan efisiensi elektrik.

            Dari data pada tabel 6. (pada No. Baris 9) didapatkan efisiensi turbin maksimum(hturbin) sebesar 48 % atau 0,48.

Angka ini didapat dari persamaan (2.6.) dibawah ini :

Efisiensi turbin (hturbin )  =  (%)

Dimana,

Pt  = Daya Turbin

     = 10,56 kW

Q  = Debit air

     = 0.056 m3/det     

H  = Head

     = 40 meter

g   = Percepatan gravitasi = 9,81 m/det2

 

Maka,

Efisiensi turbin (htb ) =  (%)

                                               

                                     = (%)

                                   =  48 %

 

Efisiensi Mekanik (hmekanik )  dan Efisiensi Generator (hgenerator )

            Dari data pada Tabel 6. (Pada No.Baris 11) diketahui bahwa daya turbin (Pt) yang besarnya 10,56 kW digunakan untuk memutar generator dan menghasilkan daya output listrik (Pg) sebesar 3,180 kW. Maka dapat dihitung efisiensi dari mekanik penerus tenaga dan efisiensi generator (hmek . gen ) sebagai berikut :

            hmek . gen      = (%)  = (%)

            hmek . gen    =  30 %     

 

Efisiensi Total PLTMH

Efisiensi Total PLTMH (htotal)  = hturbin  x hmek . gen 

                                                 =  0,30 . 0,48    

                                           =  0,12                                    

                                             =  12 %

 

 

 

 

 

 

 

 

SIMPULAN DAN SARAN

1. Dari proses rancang bangun, dihasilkan instalasi PLTMH yang baru dan ditempatkan pada saluran BPT IV PDAM Malang-Jawa Timur. Seluruh kelengkapan instalasi telah terpasang dan siap dimanfaatkan.

2. PLTMH yang dibangun pada BPT IV PDAMMalang -  Jawa Timur memiliki spesifikasi sebagai berikut :

Head                                  : 40 meter

Debit Rancangan            : 55 Lt/det

Panjang Total                    : 2,3 meter

Lebar Total                        : 1,8 meter

Tinggi Total                       : 2,1 meter

Diameter Penstock          : 300 mm

Jenis Turbin                      : Banki T3

Jenis bahan turbin            :Baja Tahan Karat

Diameter Runner              : 200 mm

Lebar Runner                    : 200 mm

Jumlah Sudu Runner        : 32 buah

Diameter poros                : 50 mm

Transmisi penggerak       : Sabuk 2 buah

Generator                          :Sinkron,1Phase, Power Output 5 kW,  1500   rpm

3. Dari Hasil Pengujian pada Turbin PLTMH PPPPTK BOE Malang didapatkan kesimpulan bahwa Turbin banki PLTMH dapat menghasilkan daya maksimum 10,56 kW; Efisiensi Turbin maksimum adalah 48 % dan efisiensi total PLTMH adalah 12 %

4. Sesuai dengan asumsi (Mockmore : 1949), turbin Banki dengan ukuran diameter runner kecil (0-200 mm), efisiensinya maksimum 55 %. Maka turbin pada penelitian ini sesuai dengan asumsi tersebut.

5. Generator yang dipakai pada PLTMH dapat ditingkatkan/diganti dengan generator yang memiliki output daya lebih besar, mengingat sesuai hasil pengujian, dengan debit rancangan 55 Lt/detik dapat menghasilkan daya turbin 10 kW. 

 

SARAN

1.  Dengan hasil yang dicapai dari penelitian ini, PDAM  Malang – Jawa Timur khususnya dan PDAM di kota dan kabupaten di seluruh Indonesia pada umumnya, dapat memanfaatkan potensi tenaga hidro yang berada di lingkungannya untuk  dibangun dan dikembangkan menjadi  PLTMH.

2. Di masa yang akan datang, kemampuan dan daya PLTMH ini dapat terus ditingkatkan. Mengingat besarnya potensi pada BPT IV PDAM Malang – Jawa Timurdimana potensi listrik PLTMH dapat mencapai 20 kW.

3. Dituntut peran aktif semua pihak yang terkait dalam mengelola dan memanfaatkan serta mengembangkan PLTMH yang sudah terbangun ini.

 

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2009, Modul Pelatihan Implementasi Pembangunan Mikrohidro Berbasis Masya-rakat,  IMIDAP-M-011, Dirjen Listrik dan Pemanfaatan Energi, Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral, Jakarta

 

Anonim, 2010, Buku Rencana Induk Pengembangan Energi Baru Terbarukan 2010-2025 (RIPEBAT), Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral, Jakarta

Scales, I,1991, Cross-flow Turbine Design, Soft Technology 35 : 33-39

 

Mockmore,C.A., 1949, The Banki Water Turbine, Bulletin Series No.35, Oregon State College, Corvallis.

 

Furze, 2000, Compendium of Small Hidro, University of Aarhus, Denmark

 

Sularso, 2003, Elemen Mesin, Pradnya Paramitha, Jakarta

 

Lal,J, 1979,HydraulicMachine, Metropolitan Book, New Delhi

 

 

 

PENGARUH KETEBALAN SHIM PENYETEL TERHADAP PEMBUKAAN TEKANAN INJEKTOR PADA MOTOR DIESEL INJEKSI TIDAK LANGSUNG / INDIRECK INJECTION

PENGARUH KETEBALAN SHIM PENYETEL TERHADAP PEMBUKAAN TEKANAN INJEKTOR PADA MOTOR DIESEL INJEKSI TIDAK LANGSUNG / INDIRECK INJECTION

 Oleh

Sasongko Leksono A.P. ST.,M.Si.

Widyaiswara Madya

 

ABSTRAK

Emisi gas buang kendaraan bermotor mengandung polutan yang berbahaya terhadap manusia dan lingkungan, polutan yang dihasilkan berupa karbonmonoksid, hidrokarbon, nitrogen oksid, timah hitam, sulfur serta partikulat lainnya, untuk itu perlu adanya upaya mengurangi pencemaran yang ditimbulkan oleh emisi gas buang melalui pembakaran yang optimal didalam ruang bakar.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemakaian ketebalan shim penyetel terhadap penyemprotan solar pada sebuah injektor jenis tidak langsung yang berpengaruh terhadap proses pembakaran motor. Dengan penyemprotan yang baik akan menghasilkan pembakaran yang ideal sehingga emisi gas buang pada motor diesel dapat menjadi rendah polusi.

Metode penelitian yang digunakan adalah analisis deskriktif eksperimen pengujian langsung pada sample melalui satu jenis injektor dan satu unit alat pengetes injektor serta dengan menggunakan berbagai macam ketebalan shim penyetel, analisis data dilakukan dengan menggunakan Microsoft Office Excel berupa tabel ldan analisis stastistik

Hasil penelitian menunjukkan bahwa tekanan pembukaan yang memenuhi standart untuk nozel tipe KCA.30SD.27/4 adalah 179,5 bar, ketebalam shim yang dipilih 1,98 cm dengan tekanan pengabutan sebesar 129,75 bar. Semakin tebal shim penyetel yang diberikan maka tekanan pembukaan nozel dan tekanan pengabutannya juga semakin besar. Semakin tebal shim  penyetel yang diberikan maka besarnya gaya yang diterima oleh pegas (spring) pada nozel juga semakin besar.

Kata kunci : Injektor, shim penyetel, injektor tester.

 

PENDAHULUAN

   Sarana transportasi yang ada pada saat ini mengalami perkembangan yang cukup pesat, baik itu motor bensin maupun motor diesel, dengan tujuan untuk kenyamanan, keamanan dalam berkendara, juga dalam penghematan bahan bakar dan pengurangan emisi gas buang. Erwin (2006) menyebutkan bahwa polusi udara dari kendaraan bermotor, pembangkit tenaga listrik, industri dan rumah tangga menyumbang 70 % dengan komposisi kuantitas karbonmonoksid(CO) 99 %, hidrokarbon(HC) sebanyak 89 %, dan oksida nitrogen(Nox) sebanyak 73 % serta partikulat lainnya yang meliputi timah hitam,sulfur oksida dan partikel debu.

Sugiarto (2006) menyatakan bahwa dari data WHO sekitar 3 juta orang meninggal karena polusi udara setiap tahun atau sekitar 5 %  dari 55 juta orang meninggal setiap tahun di dunia.

            Sejalan dengan itu kini banyak sarana transportasi khususnya sarana transportasi antar kota yang menggunakan motor diesel yang berbahan bakar solar dengan alasan daya motor lebih besar, harga bahan bakar tidak terlalu mahal serta polusi gas buang yang ditimbulkan juga rendah sehingga dapat membantu program pemerintah baik itu dalam penghematan bahan bakar maupun usaha pendukung program Langit Biru dalam bidang lingkungan hidup (anonymous, 1996)

            Mengingat akan pentingnya pemakaian bahan bakar dalam menunjang prestasi kerja motor yang berdampak langsung terhadap prestasi kerja motor dan emisi gas buang, maka penelitian yang berkaitan dengan sistem bahan bakar motor diesel khususnya berkaitan dengan injektor/nosel, memegang peranan penting bagi sempurnanya pembakaran bahan bakar dan udara dalam silinder motor, melalui beberapa variasi ketebalan shim penyetel pada injektor/nosel, akan diperoleh  ketebalan yang cocok bagi suatu nosel sehingga memberikan

tekanan penyemprotan yang tepat serta bentuk pengabutan bahan bakar yang sempurna, karena dengan adanya tekanan pembukaan dan pengabutan yang tepat / sempurna akan dapat menghasilkan pembakaran yang optimal didalam silinder motor, yang secara otomatis dengan adanya pembakaran yang sempurna akan dapat meningkatkan prestasi kerja motor dan menurunkan kadar emisi gas buang pada motor diesel

 

Rumusan masalah

Dalam sistem distribusi bahan bakar pada motor diesel pada tiap silinder terdapat suatu unit injektor/nosel yang harus mengabutkan bahan bakar dengan sempurna pada saat proses pembakaran. Maka tekanan pembukaan injektor/nosel yang tepat akan dapat memberikan tekanan pengabutan yang sempurna pula.

            Sejalan dengan pengoperasian motor sehari-hari dimana dalam operasinya/kerjanya injektor/nosel harus bekerja dan membuka dan menutup untuk mengabutkan bahan bakar solar dengan tekanan yang cukup tinggi (berkisar 90 – 125 bar) maka secara alamiah akan terjadi keausan antara jarum injektor/nosel dengan rumahnya. Dengan adanya keausan tersebut akan menyebabkan penurunan permukaan gesek antara jarum injekto/nosel. maka efek dari penurunan permukaan gesek tersebut akan menyebabkan terjadinya perpanjangan pegas penekan jarum injektor/nosel sehingga akan mempengaruhi kemampuan tekan pegas terhadap jarum injektor yang berpengaruh langsung terhadap kualitas penyemprotan / pengabutan (pengabutan menjadi jelek artinya bahan bakar solar tidak dapat terkabut secara halus sehingga pembakaran motor menjadi tidak sempurna yang dapat mengakibatkan daya motor menurun dan gas buang berasap hitam pekat.

     Maka dalam kondisi ini diperlukan pengecekan injektor/nosel yang dapat berupa pengecekan tekanan pembukaan nosel, bentuk dan arah pengabutan serta kebocoran nosel.

 

Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian yang ingin dicapai dalam analisa ini adalah :

1. Untuk mengetahui ketebalan shim penyetel injektor / nosel yang cocok yang dapat dipasang pada suatu jeni injektor/nosel berdasarkan standart tekanan pembukaan yang ada

2. Untuk mengetahui hubungan antara ketebalan shim penyetel dengan tekanan penyemrotan / pengabutan injektor / nosel serta tekanan pembukaannya

 

Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah :

1.    Bagi masyarakat sebagai upaya untuk mengkondisikan kendaraan dalam performance yang optimal dan mereduksi emisi gas buang motor diesel.

2.    Sebagai masukan dalam rangka menunjang program pemerintah yang bertemakan ” Program Langit Biru ”

3.    Bagi kalangan akademisi sebagai bahan kajian dibidang pengelolaan lingkungan hidup khususnya tentang emisi gas buang kendaraan bermotor dengan bahan bakar solar

 

Batasan Penelitian

Adapun ruang lingkup permasalahan  adalah sebagai berikut :

1.     Objek yang diteliti adalah hasil penyemprotan / pengabutan dari injetor/nosel untuk motor diesel    jenis injeksi tidak langsung / indirect injection.

2.  Obyek yang diteliti berupa hasil penyemprotan / pengabutan berdasarkan penambahan atau pengurangan shim penyetel tekanan pegas injetor/nosel yang membawa dampak terhadap kesempurnaan pembakaran pada motor diesel.

 

Hasil Yang Diharapkan

Hasil yang diharapkan dengan penelitian ini adalah :

1        Pengetahuan tentang kinerja injektor tidak langsung dengan menggunakan ketebalan shim penyetel yang berbeda-beda untuk mendapatkan tekanan standar sesuai dengan spesifikasi.

2        Ketrampilan dalam membongkar dan memasang injektor tidak langsung serta ketrampilan dalam mengoperasikan injektor tester

 

Tinjauan Umum Motor Bakar

     Motor Bakar adalah pesawat konversi energi yang banyak digunakan untuk melakukan kerja mekanik atau mengubah energi thermal menjadi energi mekanik, di mana motor bakar biasanya terdiri dari silinder, torak dan engkol untuk mengubah gerakan torak yang bolak balik menjadi gerakan putaran yang amat praktis (Wiranto, 1994)

Motor bakar memanfaatkan dua hal yaitu:

a.    Energi panas yang dibebaskan dari bahan bakar yang dikandungnya, dengan cara membakarnya.

b.  Energi panas yang didapat dari pembakaran digunakan untuk menghasilkan moment putar pada motor melalui mekanisme engkol

Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu: mesin dengan pembakaran luar (external combustion) dan mesin pembakaran dalam (interrnal combustion engine). (Wiranto, 1994, Petter, 1989, Rolf, 1992).

 

Motor Diesel

            Motor Diesel merupakan salah satu jenis mesin konversi energi sebagai penggerak mula yang menggunakan energi kimia (solar) sebagai bahan bakar. (Wiranto, 1994, Petter, 1989, Rolf, 1992),

 

Prinsip Kerja Motor Diesel Empat Langkah

            Di dalam menghasilkan satu siklus kerjanya maka torak harus melakukan empat kali langkah bolak-balik, itu berarti poros engkol harus berputar dua kali putaran untuk mendapatkan terjadinya satu kali usaha, secara rinci dapat dijelaskan sebagai berikut:

a.      Langkah Hisap

Torak bergerak dari TMA (titik mati atas) menuju ke TMB (titik mati bawah) Bersamaan dengan bergeraknya torak ini katup hisap terbuka maka mengalirlah udara (oksigen) dari filter udara melalui saluran masuk (intake manifol) ke dalam silinder..( spuller, et al, 2000:1)

b.     Langkah Kompresi

Pada langkah ini kedua katup tertutup dan torak bergerak dari TMB menuju TMA. Udara yang telah dihisap, dikompresi dengan demikian tekanan dan temperatur naik, sebelum langkah kompresi ini selesai, telah disusul proses pembakaran di dalam silinder yang ditandai dengan penyemprotan / pengabutan bahan bakar solar kedalam ruang bakar, kemudian diteruskan dengan langkah usaha (spuller, et al, 2000:2). 

c.      Langkah Usaha

Temperatur dan tekanan di dalam ruang bakar akan naik lebih tinggi sehingga mampu mendorong torak bergerak dari TMA ke TMB yang menghasilkan kerja untuk memutar poros engkol ( spuller, et al, 2000:3) 

d.     Langkah buang.

Katup hisap dalam keadaan tertutup dan katup buang membuka, Pada langkah ini torak bergerak dari TMB menuju TMA sehingga ruangan di atas torak menjadi semakin sempit dan mendesak ke luar gas sisa pembakaran ( spuller, et al, 2000:3)

       Dari empat proses kerja tersebut di atas, secara berantai terus menerus terjadi berulang kali sehingga terjadilah siklus kerja yang kontinyu.

 

Siklus Thermodinamika Motor Diesel

        Diagram indikator hubungan antara tekanan dan volume spesifik dari diagram P-V motor Diesel empat langkah ini dapat dijelaskan siklus thermodinamika motor Diesel empat langkah yang mengacu pada siklus Otto ( Proses Volume tetap ) dan siklus Diesel ( siklus tekanan tetap ) (Wiranto, 1994)

Gambar Siklus Diagram P-V Motor Diesel  Empat Langkah

Sumber: Wiranto Arismunandar, Penggerak Mula Motor Bakar Torak

 

            Secara singkat dapat diberikan penjelasan sebagai berikut:

0-1    Langkah hisap

Pada langkah ini proses pengisian udara yang berlangsung pada proses tekanan konstan (isobarik)

1-2  Langkah Kompresi

Pada proses kompresi udara di dalam ruang bakar yang berlangsung secara adiabatis.

2-3  Proses Pembakaran pada Volume tetap

Pada proses ini terjadi penambahan kalor yang berlangsung isokhoris, tekanan naik pada volume konstan.

3-3a  Proses Pembakaran pada tekanan tetap

Merupakan lagkah pembakaran susulan tunda didalam ruang bakar yang berlangsung pada proses tekanan konstan /tetap ( isobarik )

3a-4   Langkah Usaha

Merupakan langkah usaha dari hasil pembakaran fluida di dalam silinder yang berlangsung pada proses adiabatis, volume bertambah dan tekanan konstan.

4-1 Persiapan pembuangan

Gas hasil pembakaran keluar secara otomatis keluar akibat terbukanya katup buang (tekanan jatuh). Proses ini berlangsung secara isokhorik pada volume konstan.

1-0   Langkah buang.

Sisa hasil pembakaran / gas buang dikeluarkan pada proses ini yang berlangsung pada tekanan konstan berlangsung secara isobaris.

 

Bahan Bakar dan Proses Pembakaran

Proses pembakaran adalah suatu reaksi kimia antara bahan bakar (hidro karbon) dengan oksigen dari udara. Proses pembakaran ini tidak terjadi sekaligus tetapi memerlukan waktu dan terjadi dalam beberapa tahap (Spuller et al, 2000:4, Rolf, 1992, )

 

 
   
 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar  Grafik Tekanan Vs Sudut Engkol

Sumber : Modul Motor Diesel

Konstruksi Ruang Bakar

Ditinjau dari segi pembakaran maka motor Diesel dibagi menjadi 2 kelompok besar yaitu :

1.    Motor Diesel dengan Injeksi Langsung / Direct Injection

2.    Motor Diesel dengan Injeksi Tidak Langsung / Indirect Injection

     (Wiranto, 1994, Petter, 1989, Rolf, 1992)

 

Sistem Aliran Bahan Bakar

              Pada motor diesel baik injeksi langsung maupun tidak langsung mempunyai sistem aliran bahan bakar yang sama, yaitu bahan bakar dari tangki  akan dialirkan menuju pompa injeksi yang selanjutnya dari pompa injeksi akan dibangkitkan bahan bakar yang bertekanan tinggi sesuai dengan type motor diesel yang digunakan (Ulrich et al, 2000)

 

Gambar Sistem Aliran Bahan Bakar

Sumber Modul Sistem Bahan Bakar Diesel VEDC Malang

 

Pompa Injeksi

Motor  diesel injeksi langsung  maupun tidak langsung, untuk membangkitkan tekanan bahan bakar yang cukup tinggi ( s.d 250 bar ) digunakan pompa injeksi / injection pump, disamping membangkitkan tekanan tinggi pompa injeksi juga berfungsi untuk mengatur jumlah bahan bakar yang disemprotkan untuk pembakaran. (Wiranto, 1994, Petter, 1989, Rolf, 1992, Ulrich, 2000).

 

Injektor / Nosel

Untuk motor diesel injeksi langsung/direct inejction digunakan injektor/nosel type berlubang banyak /multiple hole, sedangkan untuk motor diesel injeksi tidak langsung/indirect injection digunakan injektor type satu lubang/single hole. (Ulrich et al, 2000)

Injektor / nosel adalah suatu komponen yang bertugas  :

1.    Memasukkan dan mendistribusikan bahan bakar kedalam silinder sesuai kebutuhan / putaran motor

2.    Mengabutkan bahan bakar yang bertekanan tinggi kedalam ruang bakar untuk pembakaran motor.

 

Pada injektor jenis ini sistem penyetelan tekanan pegas untuk membuka katup jarum mempergunakan shim penyetel yang terletak diantara rumah dan pegas penekan, pegas penekan mempunyai ukuran yang tetap dan pegas penekan akan menekan katup jarum nosel melalui plat antar .

              Berikut ini dijelaskan gambar dari kedua konstruksi injektor untuk motor diesel injeksi tak langsung, yaitu injektor jenis pintel dan trhotle (Ulrich et al, 2000)

 

A. Jenis Pintel

       
   
 
 
 
 
Gambar Konstruksi injektor jenis pintel

Sumber Modul sistem bahan bakar diesel VEDC Malang

 

 

B. Jenis Trhotle

              Cara kerja dari pembukaan injektor jenis trhotel dari saat pembukaan awal sampai dengan pembukaan utama dapat dilihat dari gambar dibawah ini :

 

 
 
 

Gambar Pembukaan injektor jenis trhotle

Sumber Modul sistem bahan bakar diesel VEDC Malang

Hipotesa Penelitian

Dalam suatu pembakaran motor diesel, untuk menghasilkan momen putar pada motor dan emisi gas buang yang rendah polusi maka di tekankan beberapa faktor penunjang yang harus dipenuhi oleh motor diesel injeksi tidak langsung antara lain :

-  Tekanan kompresi motor diesel yang memenuhi standar berkisar 20 –40 bar

-  Kondisi filter udara yang bersih

-  Penyetelan saat injetor/penyemprotan yang tepat  sesuai dengan data teknis

-  Kondisi filter bahan bakar solar yang baik dan bersih

-  Tekanan pembukaan penyemprotan/pengabutan yang memenuhi standart berkisar 90 – 125 bar

Berdasarkan asumsi diatas (butir terakhir) maka pengambilan data dilaksanakan pada injetor/nosel motor diesel jenis injeksi tidak langsung/Indirect Injection dengan data teknis sebagai berikut :

-  Injetor/nosel tipe satu lubang jenis pasak

-  Arah penyemprotan harus dengan membentuk sudut ± 4o

-  Injetor/nosel tidak bocor atau menetes

Dengan memenuhi persyaratan tersebut akan didapatkan suatu pembakaran yang optimal sehingga akan dapat menghasilkan daya motor yang optimal dan emisi gas buang yang rendah.

 

METODOLOGI PENELITIAN

Variabel Penelitian

Adapun variabel yang digunakan dalam penelitian karya tulis ilmiah ini adalah :

     1.    Variabel bebas

         Ketebalan shim diukur menggunakan mikroneter luar dalam satuan millimeter

·       Panjang pegas penekan dan diameter dikur dengan menggunakan Mikro meter luar  dalam

     satuan  millimeter

2.    Variabel terikat

Tekanan pembukaan pengabutan bahan bakar solar yang diukur dengan menggunakan Injektor

Tester dengan satuan bar

Alat – Bahan Penelitian

Alat uji dan peralatan pendukung yang digunakan dalam pengambilan data penelitian adalah :

    1.    Termometer

 Untuk mengukur suhu solar yang akan diuji dalam ruang uji

2.    Mikrometer

    Untuk megukur diameter injektor dan mengukur ketebalan shim penyetel

     3.    Injektor Tester

     Untuk menguji besarnya tekanan pembukaan injektor yang ditunjukkan dengan sebuah 

     manometer tekanan

     4.    Nozel

     Nozel yang digunakan untuk pengujian.

     Merk           :  Bosch

     Jenis           :  Injektor satu lubang model pasak

     Kode           :  KCA.30SD.27/4  115 bar

     KCA             :  Injektor tersebut menggunakan nosel type standart

     30.SD          :  Nomor type nosel yang digunakan untuk nosel dengan rumah holder pendek

     27.4                        : Ring penahan kebocoran tekanan silinder terletak antara injektor dengan kepala

                          silinder.

      115 bar       : Tekanan pembukaan standar 115 bar

          Bahan bakar yang digunakan : Solar

 

Tabel Data Hasil Penelitian

Proses pengujian dilaksanakan seperti apa yang telah dilakukan pada langkah pengujian.

Data pembukaan penyemprotan injektor dilaksanakan dalam 20 kali percobaan dengan melakukan pula 20 kali bongkar pasang injektor,untuk mendapatkan data-data hasil tekanan pembukaan penyemprotan dari pergantian shim penyetel.  

Setelah didapat data tekanan, kebocoran, arah dan bentuk penyemprotan, maka bongkar injektor

untuk mengganti shim secara bertahap dengan urutan sebagai berikut :

 

 
   
 

 

Gambar Injector

Sumber Sistem Bahan Bakar Diesel VEDC Malang

 

Keterangan :

1.      Pemegang / holder

2.      Shim penyetel

3.      Pegas penekan

4.      Pasak penekan

5.      Plat antar

6.      Katup jarum dan rumah

7.      Mur penahan nosel

-  Bersihkan semua komponen dengan sikat dan kuas, lakukan pengetesan luncur katup jarum terhadap body dengan memasukkan katup jarum pada body nosel, katup jarum akan meluncur secara perlahan tanpa ada tekanan.

-  Rakit kembali komponen-komponen yang telah dibongkar, dan pasang shim penyetel secara bertahap utnuk melihat data tekanan pembukaan penyemprotan injektor, arah dan bentuk penyemprotan serta kebocoran.

-  Mencatat data setiap pergantian shim penyetel

Analisis Data

Data spesifikasi Nozel

Nozel model satu lubang jenis pasak type KCA.30SD.27/4

- Tekanan pembukaan Nozel ,/ Nosel  ( P pembukaan )

- Tekanan pengabutan  ( P pengabutan )

- Variasi ketebalan shim penyetel

- Diamater nozel

d1 = 0.6 cm,  d2 = 0,3 cm

 

Ketebalan shim penyetel dengan tekanan pembukaan

Tabel 1 Ketebalan shim penyetel dengan tekanan pembukaan

 

No

Ketebalan Shim

P pembukaan  ( bar )

1

2

3

4

Rata-rata

1

1.32

90

92

89

90

90,00

2

1,36

95

95

96

94

95,00

3

1,39

100

100

100

101

100,25

4

1,43

105

103

105

104

104,25

5

1,46

110

110

112

111

110,25

6

1,50

116

116

115

115

115,50

7

1,53

119

120

121

120

120,00

8

1,57

125

125

127

124

125,25

9

1,60

132

130

130

130

130,00

10

1,64

135

136

136

134

135,25

11

1,67

139

139

140

139

139,25

12

1,71

145

148

147

145

146,25

13

1,75

148

152

151

150

150,25

14

1,78

155

156

153

153

154,25

15

1,82

161

162

160

161

161,00

16

1,86

163

164

163

165

163,75

17

1,90

170

173

170

172

171,25

18

1,94

173

174

177

175

174,75

19

1,98

178

179

182

180

179,75

20

2,02

185

186

184

185

185,00

 

 

Pembahasan.

Dari analisa data perhitungan didapat tabel rekapitulasi tekanan pengabutan dan tekanan gaya pegas.

 

Tabel 1 Rekapitulasi hasil perhitungan  tekanan pengabutan dan gaya pegas (kgf)

 

No.

Ketebalan shim (mm)

Ppembukaan (bar) rata-rata

Ppengabutan (bar)

Fpegas (kgf)

      1.   

1,32

90,00

40,00

19,08

     2.   

1,36

95,00

45,00

20,14

     3.   

1,39

100,25

50,25

21,25

     4.    

1,43

104,25

54,25

22,10

     5.    

1,46

110,25

60,75

23,48

     6.   

1,50

115,50

65,50

24,49

     7.   

1,53

120,00

70,00

25,44

     8.   

1,57

125,25

75,25

26,55

     9.    

1,60

130,50

80,50

27,67

     10.  

1,64

135,25

85,25

28,67

     11.  

1,67

139,25

89,25

29,52

     12.  

1,71

146,25

96,25

31,01

     13.  

1,74

151,25

101,25

32,07

     14.  

1,78

154,25

104,25

32,70

     15.  

1,82

161,00

111,00

34,13

     16.  

1,86

163,75

113,75

34,72

     17.  

1,90

171,25

121,25

36,32

     18.  

1,94

174,75

124,75

37,05

     19.  

1,98

170,75

129,75

38,10

     20.  

2,02

185,00

135,00

39,22

 

  Tabel 1 Regresi linear antara ketebalan shim (mm) dengan tekanan pembukaan (bar)

 

No

Ketebalan shim mm)

P pembukaan (bar)

X*X

X*Y

a

b

Y = a+bX

1.     

1,32

90

1,7424

118,8

153080,4

92684,02

275423,31

2.     

1,36

95

1,8496

129,2

153080,4

92684,02

279130,67

3.     

1,39

100,25

1,9321

139,3475

153080,4

92684,02

281911,19

4.     

1,43

104.25

2,0449

149,0775

153080,4

92684,02

285618,55

5.     

1,46

110,25

2,1316

160,965

153080,4

92684,02

288399,07

6.     

1,5

115,5

2,25

173,25

153080,4

92684,02

292106,43

7.     

1,53

120

2,3409

183,6

153080,4

92684,02

294886,95

8.     

1,57

125,25

2,4649

196,6425

153080,4

92684,02

298594,31

9.     

1,6

130,5

2,56

208,8

153080,4

92684,02

301374,83

10. 

1,64

135,25

2,6896

221,81

153080,4

92684,02

305082,19

11. 

1,67

139,25

2,7889

232,5475

153080,4

92684,02

307862,71

12. 

1,71

146,25

2,9241

250,0875

153080,4

92684,02

311570,07

13. 

1,74

151,25

3,0276

263,175

153080,4

92684,02

314350,59

14. 

1,78

154,25

3,1684

274,565

153080,4

92684,02

318057,96

15. 

1,82

161

3,3124

293,02

153080,4

92684,02

321765,32

16. 

1,86

163,75

3,4596

304,575

153080,4

92684,02

325472,68

17. 

1,9

171,25