TINJAUAN PUSTAKA
3. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (specific fuel consumption, sfc)
Konsumsi bahan bakar spesifik adalah parameter unjuk kerja mesin yang berhubungan langsung dengan nilai ekonomis sebuah mesin, karena dengan mengetahui hal ini dapat dihitung jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah daya dalam selang waktu tertentu.
Bila daya rem dalam satuan kW dan laju aliran massa bahan bakar dalam satuan kg/jam, maka :
Sfc = �̇��̇103
�� ………….………..……….(2.3)
dimana : Sfc = konsumsi bahan bakar spesifik (g/kW.h).
�̇f = laju aliran bahan bakar (kg/jam)
Besarnya laju aliran massa bahan bakar (�̇f) dihitung dengan persamaan berikut :
�̇f = �������10−3
�� x 3600……….(2.3)
Dimana : sgf = spesific gravity
�� = waktu untuk menghabiskan bahan bakar sebanyak volume uji (detik)
4. Effisiensi Thermal Brake
Daya aktual yang dihasilkan oleh mesin selalu lebih kecil daripada energi yang seharusnya dihasilkan. Hal ini terjadi dikarenakan oleh adanya rugi-rugi mekanis (mechanical losses). Semakin tinggi daya aktual yang dihasilkan oleh mesin, maka efisiensi pun akan semakin tinggi. Efisiensi inilah yang sering disebut dengan efisiensi thermal brake (brake thermal efficiency ��).
�� = ������������������������������������………(2.4)
Lajupanas yang masuk Q, dapatdihitungdenganrumusberikut :
Q = �̇� .
HHV………..……….………….………(2.5)
Dimana, HHV = nilaikalorbahanbakar (kj/kg)
Jikadaya (P) dalamsatuan kW, lajualiranbahanbakar�� dalam satuan kg/jam, maka:
��= �̇�
2.3.4TeoriPembakaran
Pembakaranmerupakam prosesreaksikimia, yaituelementertentudaribahanbakarsetelahdinyalakandandigabungdenga noksigenakanmenimbulkanpanassehinggamenaikkansuhudantekanan .Elemenyang dapat terbakar atau (combustable) yang utamaadalahkarbon
(C) danhidrogen (H), elemen yang lain namunumumnyahanyasedikitterkandungdalambahanbakaradalah sulfur (S). Oksigen yang diperlukanuntukpembakarandiperolehdariudarabebas yang merupakancampurandarioksigendan nitrogen.
Nitrogen atauzatlemasadalahunsurekimiayang biasanyaditemukansebagai gas tanpawarna, tanpabau, tanpa rasa danmerupakan gas diatomicbukanlogam yang stabil, sangatsulitbereaksidenganunsureatausenyawalainnya.Dinamakanzatlema skarenazatinibersifatmalas, tidakaktifbereaksidenganunsurelainnya dantidakberpartisipasidalampembakaran.Selama proses pembakaran, butiranminyakbahanbakardipisahkanmenjadielemenkomponennyayaituh ydrogendankarbondanmasing-masingbergabungdenganoksigendariudarasecaraterpisah. Hidrogenbergabungdenganoksigenuntukmembentuk air dankarbonbergabungdenganoksigenmenjadikarbondioksida.Jikaoksigen yang tersediatidakcukup, makasebagiandarikarbonakanbergabungdenganoksigendalambentukkarb onmonoksida. Pembentukankarbonmonoksidahanyamenghasilkan 30 % panasdibandingkanpanas yang timbulolehpembentukankarbondioksida.
2.3.5NilaiKalorBahanBakar
Panas dihasilkan oleh reaksi kimia antara oksigen dengan bahan bakar di ruang bakar. Besarnyapanas yang ditimbulkanjikasatusatuanbahanbakardibakarsempurnadisebutnilaikalorb
CV).Bedasarkanasumsiikuttidaknyapanaslatenpengembunanuap air dihitungsebagaibagiandarinilaikalorsuatubahanbakar,
makanilaikalorbahanbakardapatdibedakanmenjadinilaikaloratasdan nilai kalorbawah.
Nilaikaloratas(High Heating
Value,HHV),yaituNilaiPembakaranbiladidalam gas
hasilpembakaranterdapat H2O berbentukcairan ataupun
merupakannilaikalor yang diperolehsecaraeksperimendenganmenggunakancalorimeterdimanahasilp
embakaranbahanbakardidinginkansampaisuhukamarsehinggasebagianbe
saruap air yang terbentukdaripembakaranhydrogenmengembundanmelepaskanpanaslate
nnya. Secarateoritis, besarnyanilaikaloratas (HHV) dapatdihitungbiladiketahuikomposisibahanbakarnyadenganmenggunaka
npersamaanDulong:
HHV = (T2 – T1 – Tkp) x Cv...………...(2.7)
Dimana: HHV = Nilaikaloratas (kJ/kg)
T1 = Temperatur air pendingin sebelum penyalaan (0C) T2 = Temperatur air pendingin sesudah penyalaan (0C) Cv = Panas jenis bom kalorimeter (73529,6 KJ/Kg0C) Tkp = Kenaikan temperatur akibat kawat penyala (0,05 0C) 2.4Emisi Gas Buang
Emisi gas buangmerupakansisahasilpembakaranmesinkendaraanbaikitukendaraanb
erroda, perahu/kapaldanpesawatterbang yang menggunakanbahanbakar.Berdasarkan Peraturan Menteri Negara
yang diuji pada penelitian ini yaitu 4,5% volume untuk CO dan 2400 ppm
untuk HC. Biasanyaemisi gas buanginiterjadikarenapembakaran yang tidaksempurnadarisystempembuangandanpembakaranmesinsertalepasny
apartikel-partikelkarenakurangtercukupinyaoksigendalam proses
pembakarantersebut. Emisi Gas Buangmerupakansalahsatupenyebabterjadinyaefekrumahkacadanpemana
san global yang terjadiakhir-akhirini.
2.4.1Komposisi Kimia
Polutandibedakanmenjadiorganicdaninorganik.Polutanorganicmen
gandungkarbondanhidrogen, jugabeberapaelemensepertioksigen, nitrogen, sulfur ataufosfor, contohnya :hidrokarbon, keton, alkohol, ester
dan lain-lain. Polutaninorganicseperti :karbonmonoksida (CO), karbonat, nitrogen oksida, ozondanlainnya.
Pada negara-negara yang memiliki standar emisi gas buang
kendaraan yang ketat, ada 5 unsur dalam gas buang kendaraan yang akan
diukur yaitu senyawa HC, CO, CO2, O2 dan senyawa NOx. Sedangkan
pada negara-negara yang standar emisinya tidak terlalu ketat, hanya
mengukur 4 unsur dalam gas buang yaitu senyawa HC, CO, CO2 dan O2.
2.4.2 Komposisi Emisi Gas Buang • EmisiSenyawaHidrokarbon (HC)
Bensinadalahsenyawahidrokarbon, jadisetiap HC yang didapat di gas
buangkendaraanmenunjukkanadanyabensin yang tidakterbakardengansempurnadanterbuangbersamasisapembakaran.Apab
ilasuatusenyawahidrokarbonterbakarsempurna (bereaksidenganoksigen) makahasilreaksipembakarantersebutadalahkarbondioksida (CO2) dan air (H20).Walaupundesainruangbakarmesinkendaraansaatini yang
sudahmendekati ideal,
pembakarandanmenyebabkanemisi HC padaujungknalpotcukuptinggi. Hidrokarbon (HC) ,dapatmenyebabkaniritasimata, pusing, batuk,
mengantuk, bercakkulit, perubahankodegenetik, memicuasmadankankerparu-paru.
• Emisi Carbon Monoksida (CO)
Gas karbonmonoksida (CO) adalah gas yang relative tidakstabildancenderungbereaksidenganunsur lain. Gas karbonmonoksida (CO) merupakan gas yang sangatsangatsulitdideteksikarena gas CO tidakmemilikibau, rasa
danbentuk. Gas CO (KarbonMonoksida), dapatmengurangikadaroksigendalamdarah, dapatmenimbulkanpusing,
gangguanberpikir, penurunanreflekdangangguanjantung.
• Emisi Karbon Dioksida (CO2)
Konsentrasi CO2 menunjukkan secara langsung status proses
pembakaran di ruang bakar. Semakin tinggi maka semakin baik. Saat AFR
berada di angka ideal, emisi CO2 berkisar antara 12% sampai 15%. Apabila AFR terlalu kurus atau terlalu kaya, maka emisi CO2 akan turun secara drastis. Apabila CO2 berada dibawah 12%, maka kita harus melihat
emisi lainnya yang menunjukkan apakah AFR terlalu kaya atau terlalu kurus.
Perlu diingat bahwa sumber dari CO2 ini hanya ruang bakar dan CC. Apabila CO2 terlalu rendah tapi CO dan HC normal, menunjukkan
adanya kebocoran exhaust pipe.
• Oksigen (O2)
Konsentrasi dari oksigen di gas buang kendaraan berbanding terbalik
dengan konsentrasi CO2. Untuk mendapatkan proses pembakaran yang sempurna, maka kadar oksigen yang masuk ke ruang bakar harus mencukupi untuk setiap molekul hidrokarbon.
Dalam ruang bakar, campuran udara dan bensin dapat terbakar dengan sempurna apabila bentuk dari ruang bakar tersebut melengkung secara sempurna. Kondisi ini memungkinkan molekul bensin dan molekul udara dapat dengan mudah bertemu untuk bereaksi dengan sempurna pada proses pembakaran. Tapi sayangnya, ruang bakar tidak dapat sempurna melengkung dan halus sehingga memungkinkan molekul bensin seolah-olah bersembunyi dari molekul oksigen dan menyebabkan proses pembakaran tidak terjadi dengan sempurna.
Normalnya konsentrasi oksigen di gas buang adalah sekitar 1.2% atau
lebih kecil bahkan mungkin 0%. Tapi kita harus berhati-hati apabila konsentrasi oksigen mencapai 0%. Ini menunjukkan bahwa semua oksigen dapat terpakai semua dalam proses pembakaran dan ini dapat berarti bahwa AFR cenderung kaya. Dalam kondisi demikian, rendahnya konsentrasi oksigen akan berbarengan dengan tingginya emisi CO.
2.5 Bahan Bakar Etanol
Bahan bakar etanol adalah
dengan yang ditemukan pada
bahan bakar. Etanol seringkali dijadikan bahan tambahan menjadi biofuel. Produksi etanol dunia untuk bahan bakar transportasi meningkat 3 kali lipat dalam kurun waktu 7 tahun, dari 17 miliar liter pada tahun 2000 menjadi 52 miliar liter pada tahun 2007.[4] Dari tahun 2007 ke 2008, komposisi etanol pada bahan bakar bensin di dunia telah meningkat dari 3.7% menjadi 5.4%.Pada tahun 2010, produksi etanol dunia mencapai angka 22,95 miliar galon AS (86,9 miliar liter), dengan Amerika Serikat sendiri memproduksi 13,2 miliar galon AS, atau 57,5% dari total produksi dunia.
Etanol digunakan secara luas di
memproduksi 88% dari seluruh jumlah bahan bakar etanol yang diproduksi di dunia. Kebanyakan mobil-mobil yang beredar di Amerika Serikat saat ini dapat menggunakan bahan bakar dengan kandungan etano
penggunaan bensin etanol 10% malah diwajibkan di beberapa kota dan negara bagian AS. Sejak tahun 1976, pemerintah Brasil telah mewajibkan penggunaan bensin yang dicampur dengan etanol, dan sejak tahun 2007,
campuran yang legal adalah berkisar
bulan Desember 2010 Brasil sudah mempunyai 12 juta
menggunakan bahan bakar etanol murni
Bioethanol adalah salah satu bentuk
dari tumbuhan. Etanol dapat dibuat dari tanaman-tanaman yang umum,
misalnya
apakah bioetanol ini nantinya akan menggantikan bensin yang ada saat ini. Kekhawatiran mengenai produksi dan adanya kemungkinan naiknya harga makanan yang disebabkan karena dibutuhkan lahan yang sangat besar,ditambah lagi energi dan polusi yang dihasilkan dari keseluruhan produksi etanol, terutama tanaman jagung. Pengembangan terbaru dengan
munculnya
memecahkan sedikit masalah
komponen utama pada dinding sel di semua tumbuhan, dapat digunakan untuk
memproduksi etanol. Menurut
dapat menyumbangkan perannya lebih besar pada masa mendatang.
2.6 Ketidakpastian Pengukuran
Suatu pengukuran selalu disertai oleh ketidakpastian. Beberapa penyebab ketidakpastian tersebut antara lain adanya Nilai Skala Terkecil (NST), kesalahan kalibrasi, kesalahan titik nol, kesalahan pegas, adanya gesekan, fluktuasi parameter pengukuran dan lingkungan yang sangat mempengaruhi hasil pengukuran. Hal ini disebabkan karena sistem yang diukur mengalami suatu gangguan. Dengan demikian sangat sulit untuk mendapatkan nilai sebenarnyasuatu besaran melalui pengukuran. Oleh sebab itu, setiap hasil
dibedakan menjadi dua, yaitu ketidakpastian mutlak dan relatif. Masing-masing ketidakpastian dapat digunakan dalam pengukuran tunggal dan berulang
Suatu nilai ketidakpastian yang disebabkan karena keterbatasan alat ukur itu sendiri. Pada pengukuran tunggal, ketidakpastian yang umumnya digunakan bernilai setengah dari NST, Untuk suatu besaran X maka ketidakpastian mutlaknya dalam pengukuran tunggal adalah:
∆� = 1
2���...(2.8) Ketidakpastian relatif adalah ketidakpastian yang dibandingkan dengan hasil pengukuran, terdapat hubungan hasil pengukuran terhadap KTP yaitu:
����������= ∆� �