PENENTUAN KADAR SOLAR YANG DICAMPUR DENGAN MINYAK TANAH MENGGUNAKAN SENSOR GAS SEMIKONDUKTOR
(TGS FIGARO)
SKRIPSI
RAFFLES MARISON. SITUMEANG 050802047
DEPARTEMENT KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PENENTUAN KADAR SOLAR YANG DICAMPUR DENGAN MINYAK TANAH DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR GAS SEMIKONDUKTOR (TGS FIGARO)
Kategori : SKRIPSI
Nama : RAFFLES MARISON SITUMEANG Nomor Induk Mahasiswa : 050802047
Program Studi : SARJANA (S-1) KIMIA Departemen : KIMIA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENETAHUAN ALAM(FMIPA)
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui oleh Komisi Pembimbing
Pembimbing II Pembimbing I
Henry H.L.Toruan, ST, MT
NIP:197211142001121001 NIP:194808141974031001 Prof. Dr. Harlem Marpaung
Diketahui/Disetujui oleh :
Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
PERNYATAAN
PENENTUAN KADAR PENCAMPURAN MINYAK TANAH DENGAN SOLAR MENGGUNAKAN SENSOR GAS SEMIKONDUKTOR
(TGS FIGARO)
SKIPSI
Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebukan sumbernya.
Medan, Januari 2011
NIM. 050802047
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan kasihNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skipsi ini dengan baik.
Dengan rasa hormat, penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Bapak Prof.Dr.Harlem Marpaung, dan Bapak Henry H.L.Toruan,ST,MT selaku pembimbing I dan pembimbing II yang telah banyak meluangkan waktunya untuk membimbing dan mengarahkan serta memberikan motivasi kepada penulis selama melakukan penelitian hingga penyusunan skripsi ini.
2. Ibu DR. Rumondang Bulan Nst,MS dan Bapak Drs.Albert Pasaribu,MS selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU.
3. Ibu Andriani,Spd,MSi selaku pembimbing akademik yang selalu mengarahkan dan memberukan saran – saran kepada penulis selama perkuliahan dan penelitian.
4. Bapak / Ibu dosen staff Kimia Analitik yang telah banyak memberikan saran – saran kepada penulis.
5. Seluruh Bapak / Ibu staff dosen Departemen Kimia FMIPA USU yang telah banyak memberikan ilmunya dan pengelamannya kepada penulis. 6. Bapak Hamongan Nainggolan yang telah banyak membantu penulis
selama penelitian.
7. Seluruh teman – teman mahasiswa Kmia stambuk 2005 yang telah banyak membantu penulis selama kuliah dan penelitian.
8. Kepada seluruh asisten lab. Kimia Analitik: Tiwi M.Si. Tresna Naibaho S.Si,Sevia,dll atas dukungan yang diberikan kepada penulis.
Dan akhirnya penulis mengucapkan terimakasih kepada keluargaku yang sangat kukasihi dan kucintai: Ayahku F.Situmeang dan Ibuku T.Ompusunggu, Kakakku Riapul Desfriyanti Situmeang AmdKes, drg Juni Mariani Situmeang, Abangku Hardi Mangihut Situmeang Amd, Abangku David Raymond Situmeang yang telah banyak memberikan dukungan doa, moral dan dana kepada penulis.
Teman – teman dalam persekutuan: Jubel N.S.Si, Dewi Regina S.Si, Donald S,Vera, Ray Donalt, Abang Charles dan Teman terdekat Yanthy Septherina.H, SKM,
ABSTRAK
Penentuan kadar solar yang dicampur dengan minyak tanah telah dilakukan dengan menggunakan alat sensor gas semikonduktor TGS 2620. Penentuan kadarnya dilakukan dengan persamaan regresi. Untuk mendapatkan persamaan regresi, dibuat campuran solar dengan minyak tanah dengan perbandingan volume yaitu 49;1ml, 45;5ml, 40;10ml, 35;15ml, 30;20ml, dan 25;25ml berturut – turut menghasilkan resistansi 5096, 4909, 4781, 4608, 4587 dan 4500.
DETERMINING THE CONCENTRATE OF SOIL MIXING OIL WITH GAS SENSOR USING SOLAR Semiconductors
(Figaro TGS) ABSTRACT
Determination of diesel mixed with kerosene has been carried out using semiconductor gas sensors TGS 2620. Determination of levels performed by regression equation. To obtain the regression equation, made a mixture of diesel with kerosene with the volume ratio is 49; 1ml, 45; 5ml, 40; 10ml, 35: 15ml, 30; 20ml, and 25; 25ml respectively - helped generate resistance 5096, 4909, 4781, 4608,4587and4500.
Daftar Isi
3.5.3 Analisa Campuran sampel dengan Alat Sensor
Gas ... 24
3.5.4. Penentuan Keakuratan Sistem Pengukuran (tes uji)... 25
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 26
4.1 Hasil Penelitian ………. 26
4.1.1 Perhitungan ... 27
4.1.2 Perhitungan Koefisien Korelasi ... 28
4.1.3 Pengujian Terhadap Keakuratan Sistem Pengukuran (tes uji) ... 29
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ………. 31
5.1 Kesimpulan ………... 31
5.2 Saran ... 31
Daftar Gambar
Gambar 2.1 Gambar Komposisi Senyawa Minyak Tanah ... 08
Gambar 2.2 Struktur Fisik TGS 2620 ... 13
Gambar 2.3 Gambar Rangkaian Sensor ... . 13
Gambar 2.4 Ilustrasi penyerapan O2 oleh sensor ... 15
Gambar 2.5 Ilustrasi ketika terdeteksi adanya gas ... 15
Gambar 3 Kurva Kalibrasi Persentase Volume Solar Dalam Campuran Minyak Tanah dengan Solar(%) Vs Resistansi Sensor……… ……. 33
Daftar Tabel Tabel 2.1 Komposisi Minyak Tanah ... 7
Tabel 2.2 Sifat bahan bakar solar pada beberapa kategori ... 8
Tabel 2.3. Tabel spesifikasi bahan bakar solar pada beberapa negara ... 9
Tabel 4.1. Minyak tanah dalam campuran minyak tanah- solar ... 26
Tabel 4.2 Minyak tanah dan solar dengan kemurnian 100%... 26
Tabel 4.3 Persamaan garis regresi untuk pencampuran Minyak Tanah dengan Solar ... 27
ABSTRAK
Penentuan kadar solar yang dicampur dengan minyak tanah telah dilakukan dengan menggunakan alat sensor gas semikonduktor TGS 2620. Penentuan kadarnya dilakukan dengan persamaan regresi. Untuk mendapatkan persamaan regresi, dibuat campuran solar dengan minyak tanah dengan perbandingan volume yaitu 49;1ml, 45;5ml, 40;10ml, 35;15ml, 30;20ml, dan 25;25ml berturut – turut menghasilkan resistansi 5096, 4909, 4781, 4608, 4587 dan 4500.
DETERMINING THE CONCENTRATE OF SOIL MIXING OIL WITH GAS SENSOR USING SOLAR Semiconductors
(Figaro TGS) ABSTRACT
Determination of diesel mixed with kerosene has been carried out using semiconductor gas sensors TGS 2620. Determination of levels performed by regression equation. To obtain the regression equation, made a mixture of diesel with kerosene with the volume ratio is 49; 1ml, 45; 5ml, 40; 10ml, 35: 15ml, 30; 20ml, and 25; 25ml respectively - helped generate resistance 5096, 4909, 4781, 4608,4587and4500.
BAB I
PENDAHULUAN
1.8. Latar Belakang
Pada saat ini dengan tingginya harga minyak tanah menyebabkan kualitas minyak tanah yang dijual dipasaran tidak sama karena bisa bercampur dengan minyak lain seperti solar atau bensin. Kenaikan harga bahan bakar minyak (BBM) yang dilakukan oleh pemerintah per 2 Januari 2003 membuat masyarakat makin terpukul . Daya beli mereka yang rendah mengakibatkan mereka kesulitan untuk mendapatkan bahan bakar mesin perahu yaitu solar. Akibatnya sebagian dari mereka mencampur bahan bakar minyak tanah (kerosene) dengan solar (Darsopuspito S, 2005).
Pada saat ini banyak terjadi masalah – masalah pencampuran antara minyak tanah dengan solar. Hal ini terjadi dalam pendistribusian minyak tanah yang dilakukan oleh para distribusi minyak tanah. Dan saat ini kenaikan harga minyak tanah mencapai Rp 7000 perliter sehingga harga ini sangat menyulitkan masyarakat dalam membeli minyak tanah.
Disamping itu harga solar relatif lebih kecil dibandingkan dengan minyak tanah yaitu Rp 4500 perliter. Dengan adanya perbandingan harga yang cukup besar menyebabkan banyaknya pencampuran minyak tanah dengan solar. Pencampuran ini sangat berpengaruh terhadap pembakaran minyak tanah yang tidak mencapai panas yang maksimum. Hal ini lah yang meresahkan masyarakat yang menggunakan minyak tanah.
website Pertamina diketahui bahwa minyak tanah memiliki kandungan sulfur yang lebih rendah dibandingkan solar (minyak tanah 0.2 wt% sedangkan solar 0.5 wt%). Ini berarti minyak tanah memiliki kemampuan pelumasan yang lebih buruk dibandingkan solar. Meski lebih baik untuk lingkungan, penggunaan minyak tanah tanpa aditif pelumas akan menyebabkan komponen mesin lebih cepat aus dalam jangka panjang. Hal ini lah yang dapat merusak komponen mesin dan merugikan masyarakat”(Anto, 2004).
Oleh karena banyaknya pencampuran ini, peneliti mau memperlihatkan banyaknya minyak tanah yang tercampuran dengan bahan-bahan lainnya. Jika minyak tanah yang bercampur dengan solar maka kemampuan panas yang dihasilkan minyak tanah tidak maksimum karena banyaknya pengotor yang terdapat dalam campuran minyak tanah. Campuran minyak tanah juga dapat mengotori sumbu minyak lampu yang memakai campuran minyak tanah tersebut sehingga sangat merugikan masyarakat yang menggunakan kompor minyak.
..Hal ini lah menjadi bahan yang peneliti ingin menganalisa campuran tersebut. Peneliti menganalisa dengan alat sensor gas semikonduktor. Karena alat sensor ini juga sangat sensitf terhadap gas – gas yang dihasilkan dari minyak seperti solar atau pun minyak tanah. Dalam hal ini sensor yang di gunakan adalah sensor gas semikonduktor SnO2.
Sensor gas semikonduktor SnO2 secara luas digunakan untuk mendeteksi berbagai macam gas. Dalam mengidentifikasi beberapa jenis sensor gas diperlukan beberapa sensor atau yang sering disebut dengan deret sensor untuk membentuk pola jenis dari gas yang dideteksi.
Penggunaan deret sensor membutuhkan daya dan dimensi yang relatif besar serta biaya yang relatif mahal. Hal ini dapat dihindarkan dengan meningkatkan selektifitas dari satu sensor saja sehingga dengan menggunakan satu sensor saja dapat mendeteksi beberapa jenis gas (Figaro Group, 2009).
1.9. Permasalahan
Yang menjadi permasalahan dalam penelitian ini adalah adanya perbedaan kualitas minyak tanah yang dijual di pasaran saat ini. Hal ini dapat disebabkan adanya pencampuran minyak tanah dengan minyak lain (seperti solar atau bensin) karena harga minyak tanah yang relatif mahal. Oleh karena itu peneliti ingin mengetahui kadar kemurnian dari minyak tanah yang dijual oleh distributor minyak tanah.
1.10. Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini batasan masalahnya yaitu berdasarkan banyaknya solar dalam campuran minyak tanah dan solar dengan perbandingannya yaitu 2%, 10%,20%,30%,40% dan 50%.
1.11. Tujuan Penelitian
1. Untuk menentukan Persamaan kalibrasi dengan sistem untuk menentukan pencampuran minyak tanah dan solar.
2. Untuk menentukan kadar pencampuran minyak tanah dengan solar menggunakan sensor gas semikonduktor.
3. Untuk menentukan % rata – rata kesalahan pengujian.
1.12. Manfaat Penelitian
1.13. Metodologi Penelitian
Metode penelitian dilakukan dangan cara sebagai berikut :
1. Metode pengambilan sampel dilakukan secara acak, dimana sampel minyak tanah dari distributor minyak tanah di Pasar V Padang Bulan dan sampel solar diambil dari galon minyak Pertamina di jalan dr Mansur. Tetapi sampel tersebut dijadikan sebagai perwakilan sampel terhadap distributor minyak tanah dan galon minyak Pertamina yang lain karena minyak tanah dan solar tersebut berasal dari Pertamina.
2. Metode penentuan nilai sensivitas dengan menggunakan alat sensor gas semikonduktor TGS Figaro.
3. Metode penentuan kadar pencampuran minyak tanah dengan solar berdasarkan perhitungan secara statistik.
1.14. Lokasi Penelitian
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Asal Bahan Bakar
Menurut teori pembentukan minyak bumi, khususnya teori binatang Engler dan teori Tumbuh-tumbuhan, senyawa-senyawa organik penyusun minyak bumi merupakan hasil alamiah proses dekomposisi tumbuhan selama berjuta-juta tahun. Oleh karena itu minyak bumi juga dikenal sebagai bahan bakar fosil selain batubara dan gas alam (Hofer,1966).
Semua bahan bakar dihasilkan oleh senyawa karbohidrat dengan rumus kimia Cx(H2O) yg menjadi fosil. Karbohidrat tersebut dihasilkan oleh tumbuhan dengan mengubah energi matahari menjadi energi kimia melalui proses fotosintesis. Kebanyakan bahan bakar fosil diproduksi kira-kira 325 juta tahun yang lalu. Setelah tumbuhan mati, maka karbohidrat berubah menjadi senyawa hidrokarbon dengan rumus kimia CxHy akibat tekanan dan temparatur yang tinggi serta tidak tersedianya oksigen (aneorob).
Selain tersusun oleh komponen hidrokarbon, minyak bumi juga mengandung komponen non-hidrokarbon. Kandungan komponen senyawa hidrokarbon relatif lebih besar dari pada kandungan komponen senyawa non-hidrokarbon.
cincin dasar yang mengandung 6 atom karbon, dengan ikatan rangkap di antara setiap atom karbon lainnya sehingga terdapat 3 ikatan ganda dalam cincin dasar tersebut. Bila kedua cincin benzena tersebut bergabung akan membentuk senyawa naftalen. Senyawa ini mempunyai rumus CnH2n-6 untuk molekul cincin tunggal dan CnH2n-12 untuk molekul cincin ganda dan beraroma.
Dengan adanya proses kimia dan fisika, minyak bumi mentah dapat diubah menjadi berbagai produk, seperti bensin, terdiri dari hidrokarbon C6 hingga C10 dari alkana rantai normal dan bercabang serta sikloalkana dan alkil benzen (Nugroho A, 2006).
Naftalen yang sebenarnya merupakan produk untuk menghilangkan bau busuk, anti jamur dan pencegah serangga ternyata juga memberikan dampak positif untuk peningkatan angka oktan dari bensin. Naftalen merupakan rangkaian hidrokarbon jenis aromatik bahkan dapat disebut polyaromatik dengan struktur kimia berbentuk cincin benzena yang bersekutu dalam satu ikatan atau dua orto lingkaran benzena dimana pada proses penggabungan tersebut kehilangan 2 atom C dan 4 atom H sehingga rumus kimianya menjadi C10H8.
Secara fisik naftalen merupakan zat yang berbentuk keping kristal mudah menguap dan menyublim serta tak berwarna umumnya berasal dari minyak bumi atau batu bara. Karena bentuk struktur kimia naftalen serta sifat kearomatisa tersebut maka naptalene seperti halnya benzene, mempunyai sifat anti knock yang baik. Oleh sebab itu penambahan naftalen pada benzin akan meningkatkan anti
knock dari bensin tersebut (Raharjo T, 2009).
2.2 Minyak Tanah
Minyak tanah atau kerosin merupakan fraksi dari minyak bumi pada tingkat titik didih diantara 150oC sampai dengan 300oC. Bahan bakar ini merupakan fraksi diantara fraksi bensin dan fraksi minyak solar.
mentah. Cairan SO2 merupakan solven yang sangat banyak digunakan untuk proses tersebut (Wartawan, 2002).
Napthane dipenuhi cycloparaffins. hanya C5 dan C6 Cycloparaffins, cyclopentanes ada di dalam minyak yang kurang murni sesungguhnya sumber yang utama dari material ini adalah minyak tanah kotor, dimana minyak tersebut dipisahkan oleh penyulingan kecil. bagaimanapun, cycloparaffins dapat dibuat oleh hydrogenation bersifat hidrokarbon aromatik.
Asam naphthenic adalah bahan yang terdapat di minyak tanah kasar.
Asam naphthenic ini oleh dari proses destilasi oleh perlakuan dengan soda kaustik dan pengasaman oleh garam sodium (Board N, 2004).
Komponen utama kerosin adalah paraffin, cycloalkanes (naphtha) serta senyawa aromatik, dimana parafin adalah komposisi terbesar, seperti yang ditunjukkan Tabel 1 [6]. Kerosin tersusun sekurang-kurangnya atas 12 karbon tiap molekul. Unsur pokok kerosin terutama sebagai hidrokarbon jenuh (Gambar 1) yang terdiri atas tetrahidronaftalin (Gambar 1a) dan disikloparafin (Gambar 1b). Hidrokarbon lain seperti aromatik dan cincin–cincin sikloparafin (Gambar 1c) atau sejenisnya. Ada juga diaromatik (cincin aromatik yang terkondensasi), seperti pada naftalin (Gambar 1d). Dan senyawaan dua cincin yang terisolasi dan sangat sedikit seperti pada bifenil.
Gambar 2.1 a (tetrahidronaftalin), b (disikloparafin), c (sikloparafin), d (naftalin), e (bifenil)
Minyak tanah atau kerosin adalah bahan bakar minyak jenis distilat tidak berwarna dan jernih. Kerosin merupakan produk minyak bumi dengan titik didih antara 150 0C sampai dengan 300 0C dan memiliki berat jenis antara 0,79-0,83 gr/cm3 pada 60 0F.
2.3 Solar
Pada tabel berikut digambar kategori dan spesifikasi bahan bakar Solar di seluruh dunia, termasuk Indonesia.
Tabel 2.2 Tabel sifat bahan bakar solar pada beberapa kategori
Sifat Kategori – 1 Kategori - 2 Kategori – 3
Cetane Number 48 53 55
Cetane Indeks 45 50 52
Densitas 15 oC, Kg/m3 820 – 860 820 - 850 820 – 840 Viskositas 40 oC, mm2/s 2.0 - 4.5 2.0 - 4.0 2.0 - 4.0
Kandungan Sulfur, % wt 0.5 0.03 Free
T 95, oC max 370 355 340
a b c
Tabel 2.3. Tabel spesifikasi bahan bakar solar pada beberapa negara
Spesifikasi Indonesia Malaysia Singapura Thailand Philipina
Sulfur Max, % wt 0.5 0.05 0.5 0.05 0.5
Density, Kg/m2 820 - 870 820 –
860 820 - 890 860 max 860 max
Cetane Number 45 50 51 48 48
DEX-52
Pada tabel di atas terlihat bahwa Cetane Number bahan bakar solar di Indonesia hanya mencapai angka 45 (berdasarkan hasil test terhadap solar yang dibeli di beberapa SPBU secara sampling). Padahal dalam Standar Internasional mengenai Cetane Number untuk solar telah ditentukan bahwa Cetane Number haruslah mencapai nilai 48 (Nusa Satelindo,PT).
Sifat –sifat minyak solar: .1 Sifat Umum
Sifat umum minyak solar sesuai spesifikasi ditunjukkan pada pengujian : – Specific Gravity 60/60oF, ASTMD 1298
– Density 15 oC, ASTMD 1298
2 Sifat Mutu Pembakaran ( ignition quality)
dipenuhi, maka tidak akan terjadi ketukan (knocking) di dalam mesin.
Ketukan (knocking)
Ketukan dalam mesin diesel terjadi akibat keterlambatan terbakarnya bahan bakar di dalam ruang bakar. Ini disebabkan oleh terjadinya akumulasi bahan bakar di dalam ruang bakar, dan begitu terbakar maka akan terjadi ledakan secara berturut turut.
Jarak waktu antara bahan bakar diinjeksikan ke ruang bakar (silinder) sampai saat terbakar, disebut waktu tunda (delay period), dinyatakan dalam menit. Waktu tunda yang panjang akan menyebabkan terakumulasinya bahan bakar cukup banyak, akibatnya terjadi penyalaan yang spontan dan akan menimbulkan suatu kenaikkan tekanan yang mendadak dan mengakibatkan pukulan yang hebat pada ruang bakar.
Hal ini dapat menimbulkan suara yang keras yang selanjutnya disebut Diesel Knock. Sifat mutu pembakaran adalah salah satu ukuran sifat bahan bakar minyak solar. Minyak solar bermutu rendah mempunyai waktu tunda lebih lama. Sifat ini ditunjukkan oleh besar kecilnya angka setana (cetane number).
Sifat mutu pembakaran minyak solar sesuai spesifikasi ditunjukkan pada pengujian :
– Diesel Index – Cetane Index – Cetane Number
3 Sifat Penguapan (volatility)
akselerasi mesin. Bila tingkat penguapannya rendah, ini menunjukkan bahwa di dalam minyak solar terdapat fraksi yang lebih berat.
Sifat penguapan minyak solar sesuai spesifikasi ditunjukkan pada pengujian : – Distilasi ASTMD 86
– Flash Point ASTMD 93
4 Sifat Pengkaratan (corrosivity)
Unsur-unsur dalam minyak solar di samping hidrokarbon, terdapat pula unsur-unsur sulfur, oksigen, nitrogen, halogen dan logam. Senyawa unsur yang bersifat korosif adalah senyawa sulfur. Senyawa-senyawa sulfur dalam minyak solar yang korosif dapat berupa hidrogen sulfida, merkaptan, tiofena. Pada pembakaran bahan bakar senyawaan sulfur akan teroksidasi oleh oksigen dalam udara menghasilkan oksida sulfur. Bila oksida sulfur ini bereaksi dengan uap air akan menghasilkan asam sufat. Terbentuknya asam sulfat ini dapat bereaksi dengan logam, terutama dalam gas buang. Terdapatnya senyawaan sulfur dalam minyak solar dapat juga ditunjukkan oleh tingkat keasaman minyak solar itu. Makin tinggi sifat keasaman sifat pengkaratan makin besar terutama bila minyak solar terdapat strong acid number.
5 Sifat Kebersihan (cleanless)
Sifat kebersihan minyak solar yang berhubungan dengan ada / tidaknya kotoran yang terdapat di dalam minyak solar, sebab kotoran ini akan berpengaruh terhadap mutu, karena dapat mengakibatkan kegagalan dalam suatu operasi dan merusak mesin. Kotoran itu dapat berupa air, lumpur, atau endapan atau sisa pembakaran yang berupa abu dan karbon. Untuk itu makin kecil adanya kotoran di dalam minyak solar makin baik mutu bahan bakar tersebut.
Sifat kebersihan minyak solar sesuai spesifikasi ditunjukkan pada pengujian : – Color ASTM, ASTMD 1500
– CCR (10 % vol. bottom), ASTMD 189 – Ash content, ASTMD 482
– Sediment by Extraction, ASTMD 473
6 Sifat Viskositas
Sifat kemudahan mengalir minyak solar dinyatakan sebagai viskositas dinamik dan viskositas kinetik. Viskositas dinamik adalah ukuran tahanan untuk mengalir dari suatu zat cair, sedang viskositas kinetik adalah tahanan zat cair untuk mengalir karena gaya berat.
Bahan yang mempunyai viskositas kecil menunjukkan bahwa bahan itu mudah mengalir, sebaliknya bahan dengan viskositas tinggi sulit mengalir. Suatu minyak bumi atau produknya mempunyai viskositas tinggi berarti minyak itu mengandung hidrokarbon berat (berat molekul besar), sebaliknya viskositas rendah maka minyak itu banyak mengandung hidrokarbon ringan.
Viskositas minyak solar erat kaitannya dengan kemudahan mengalir pada pemompaan, kemudahan menguap untuk pengkabutan dan mampu melumasi fuel pump plungers. Penggunaan bahan bakar yang mempunyai viskositas rendah dapat menyebabkan keausan pada bagian-bagian pompa bahan bakar. Apabila bahan bakar mempunyai viskositas tinggi, berarti tidak mudah mengalir sehingga kerja pompa dan kerja injektor menjadi berat.
Sifat kebersihan minyak solar sesuai spesifikasi ditunjukkan pada pengujian : – Viskositas Kinematik, ASTMD 445
– Pour Point, ASTMD 97
2.4 Sensor Gas Semikonduktor
2.4.1 Gas Sensor Figaro TGS 2600
Figaro TGS 2600 adalah transducer utama yang digunakan dalam rangkaian ini, yang merupakan sebuah sensor kimia atau gas sensor. Sensor ini mempunyai nilai resistansi Rs yang akan berubah bila terkena gas dan juga mempunyai sebuah pemanas (heater) yang digunakan untuk membersihkan ruangan sensor dari kontaminasi udara luar. Gambar struktur fisik dari sensor gas semikonduktor dapat dilihat dari Gambar 2.2. Gambar rangkaian sensor pada Gambar 2.3
Gambar 2.2. Struktur Fisik TGS 2620
Keterangan Gambar 2 : - 1 dan 4 elektroda panas - 2 dan 3 elektroda sensor VH= voltage pemanas VC= voltage sikrit sensor RL= tahanan beban
VRL= voltage antar kedua terminal tahanan beban RS= tahanan semikondktor sensor
Output tegangan pada hambatan RL (Vout) digunakan sebagai masukan pada mikroprosesor. Nilai resistansi RL dipilih agar konsumsi daya dari sensor (PS) di bawah batas 15 mW, Nilai PS akan meningkat pada waktu nilai resistansi sensor RS sama dengan resistansi RL (Figaro Group, 2009).
2.4.2 Prinsip Kerja Sensor Gas Figaro Secara Umum
Bahan detektor gas dari sensor adalah metal oksida, khususnya senyawa SnO2. Ketika kristal metal oksida (SnO2) dihangatkan pada temperatur tertentu, oksigen akan diserap pada permukaan kristal dan oksigen akan bermuatan negatif. Dalam hal ini sensor dengan jenis sensor SnO2 lebih sensitif terhadap beberapa jenis gas yaitu : H2, CH4, CO, H2S. Jenis sensor ini sangat stabil, bahan ini susah untuk dipalsukan, stabil pada suhu 350oC.
Gambar 2.4. Ilustrasi penyerapan O2 oleh sensor
Di dalam sensor, arus elektrik mengalir melewati daerah sambungan (grain boundary) dari kristal SnO2. Pada daerah sambungan, penyerapan oksigen mencegah muatan untuk bergerak bebas. Jika konsentrasi gas menurun, proses deoksidasi akan terjadi, rapat permukaan dari muatan negatif oksigen akan berkurang, dan mengakibatkan menurunnya ketinggian penghalang dari daerah
sambungan, misalnya terdapat adanya gas CO yang terdeteksi maka persamaan
kimianya dapat digambarkan seperti tampak pada persamaan berikut ini.
CO + SnO2 → CO2 + (SnO) + + e- ………..4 Dengan menurunnya penghalang maka resistansi sensor akan juga ikut menurun.
Hubungan antara resistansi sensor dengan konsentrasi gas pada proses deoksidasi dapat ditunjukkan dengan persamaan:
………..5 Dimana:
R = resistansi sensor A, α = konstanta
[C] = konsentrasi gas (Ferdi Hardian,2008)
2.5 Material Sensor
Sensor berdasarkan pada perubahan hamabatan dalam semiconducting
oksida metal yang mana telah diperdagangkan di Japan sejak tahun 1960. sensor
kadang-kadang disebut MOS sensor, sensor metal oksida semikonduktor, sedangkan MOS normally berarti metal oksida semikonduktor, yang merupakan kapasitor MOS. Takaguci sensor berdasar pada oksida timah ( SnO2) telah dipakai dalam pemasangan gas alarm untuk gas kota besar Jepang.
Material metal oksida yang paling umum adalah SnO2 tetapi banyak material lain seperti TiO2, WO3, MoO3, ZrO2 yang juga digunakan. Bahan – bahan ini merupakan material keras dan jarang di peroleh dengan katalis logam seperti Pd, Pt atau logam lain seperti Al, Ti yang mana memberikan adanya perbedaan gas masing – masing. Logam oksida dihasilkan berupa bubuk, yang terkadang di buat bentuknya menjadi padatan kecil dengan elektroda pada sisi lainnya (Spetz A, 2006).
Parameter input (stimulus), sensor atau transducer, fungsi input, pembesaran dan proses sinyal, fungsi keluaran, dan pajangan, perekaman, atau alat lain untuk mempresentasikan data teresebut.
Ada stimulus yang tertentu tidak penting untuk diperlukan dalam bagian alat- alat secara umum tetapi menjadi penting dalam aplikasinya yang spesifik. beberapa bab membahas sensor yang bisa diterapkan untuk format yang spesifik phisik parameter atau stimuli.
Sensor dan transducers. Sensor atau transducer adalah suatu alat yang dapat untuk merespon stimulus dan menghasilkan suatu sinyal elektrik yang sesuai dengan nilai stimulus yang ditetapkan. Bagian ini terdiri dari suatu jembatan tegangan wheatstone untuk mengukur waktu alir atau waktu pembelokan pada posisi akhir. Sensor ini digunakan untuk mengukur oksigen dalam darah tanpa secara phisik merusak tubuh.
Sering terjadi beberapi kerancuan dalam penggunaan sensor dan transducer dan dalam banyak kesempatan mereka dengan baik digunakan dengan baik. Transducer merupakan suatu alat yang mengkonversi energi dari satu bentuk ke bentuk lain (ini membuat perubahan kepada suatu potensi elektrik), sedangkan suatu sensor boleh atau tidak membuat beberapa macam konversi, sedikitnya di dalam suatu jelas nyata (merupakan suatu biomedical electroda). Seperti itu, suatu elektroda digunakan di dalam electrocardiograph perekaman medis yaitu suatu sensor (Cart.J,1993).
2.6 Garis regresi.
menunjukkan keragaman y bila x yang dipilih mempunyai nilai tertentu. Penting untuk diperhatikan bahwa garis regresi x pada y bukan garis yang sama (kecuali dalam hal yang sangat tidak mungkin, yaitu jika semua titik tepat terletak pada suatu garis lurus, jika tepat r =1). Garis regresi x pada y (yang juga melalui sentroida titik) mengandalkan bahwa semua galat terjadi dalam arah–x. Untuk menaksir seberapa baik kumpulan titik percobaan itu sesuai dengan garis lurus, kita hitung koefisien korelasi momon hasil kali,(r). Statistik ini sering disebut koefisien korelasi saja, karena dalam ilmu kuantitatif memang sebutan ini yang paling sering dipakai. Nilai r dinyatakan dengan :
r =
{
}
BAB III
BAHAN DAN METODE
3.1 Bahan – bahan
- Minyak tanah Distributor Pertamina
- Solar SPBU Pertamina
3.2 Alat – alat
- Sensor Gas Semikonduktor TGS 2060 - Gelas ukur 25ml dan 100ml Pyrex
- Beaker Glass Pyrex
3.3 Bagan Sistem Kalibrasi Sistem 3.3.1 Penentuan Kalibrasi sistem.
- Dihitung nilai resistansi sampel (2%,10%,20%,30%,40% dan 50%) - Buat grafik kalibrasi. (Resistansi Vs % volume campuran)
- Dibuat persamaan garis lurus dengan analisas regresi. 3.3.2 Pengujian
- Diambil data resistansi sampel dengan alat sensor gas semikonduktor. 3.3.3 Penentuan % campuran
- Dihitung dengan persamaan garis lurus kalibrasi
3.4 Prosedur Percobaan 3.4.1 Prosedur Persiapan Alat
- Disediakan peralatan Sensor - Dihubungkan alat dengan arus AC
- Dihubungkan alat sensor dengan komputer
- Di netralkan botol sampel dengan alat penetralisasi - Alat siap dipergunakan
3.4.2 Prosedur Pencampuran Sampel
- Dicampurkan minyak tanah sebanyak 49 ml dengan solar sebanyak 1ml ke dalam beaker gelas.
- Dicampurkan minyak tanah sebanyak 45ml dengan solar sebanyak 5ml ke dalam beaker gelas.
- Dicampurkan minyak tanah sebanyak 40ml dengan solar sebanyak 10ml ke dalam beaker gelas
- Dicampurkan minyak tanah sebanyak 35ml dengan solar sebanyak 15ml ke dalam beaker gelas.
- Dicampurkan minyak tanah sebanyak 30ml dengan solar sebanyak 20ml ke dalam beaker gelas.
3.4.3 Prosedur Analisa Campuran dengan Alat Sensor Gas
- Dimasukkan campuran minyak tanah dengan solar dengan perbandingan 49ml : 1ml ke dalam botol sampel yang telah terhubung dengan alat sensor.
- Ditunggu selama 2 menit supaya sampel dapat menguap dengan sempurna.
- Dianalisa sampel dengan komputer yang mana telah terhubung dengan alat sensor.
- Diperoleh nilai data tegangan sampel yang kemudian di hitung nilai sensitivitasnya.
- Dinetralkan alat sensor dengan alat penetralnya.
- Dilakukan hal sama seperti di atas dengan perbandingan volume minyak tanah dengan volume solar yaitu 45ml:5ml, 40ml:10ml, 35ml:15ml, 30ml:20ml, 25ml:25ml.
3.4.4 Penentuan Keakuratan Sistem Pengukuran (tes uji)
- Disediakan sampel dengan persentase solar dalam campuran minyak tanah dengan solar yaitu 15%, 25% dan 35%
- Dimasukkan sampel campuran minyak tanah dengan solar dengan persentase 15% solar dalam botol sampel alat sensor gas
- Diukur nilai tegangan sampel
- Diukur nilai resistansinya dengan menggunakan alat sensor gas berdasarkan nilai tegangan sampel
- Dihitung persentase kadar solar dalam campuran minyak tanah dengan solar dengan nilai resistansi yang di peroleh berdasarkan persamaan y = -11,96x + 5048,61
- Dilakukan perlakuan di atas dengan sampel yaitu dengan persentase solar dalam campuran minyak tanah dengan solar 25% dan 35%
3.4.5 Penentuan % kesalahan
- Ditentukan % kesalahan pada uji pertama yaitu pada persentase campuran solar 15%.
- Ditentukan % kesalahan pada uji berikutnya dengan persentase campuran solar 25% dan 35%.
- Dihitung % kesalahan rata – rata yaitu dengan cara.
% kesalahan= % kesalahan 15% + %kesalahan 25% + %kesalahan 35% 3
x 100% = ∑ %kesalahan
3
3.5 Bagan Penelitian
3.5.1 Bagan Sistem Penelitian
3.5.2 persiapan alat
Dihubungkan dengan arus AC
Dihubungkan alat sensor dengan komputer
Di netralkan botol sampel dengan alat penetralisasi Alat siap dipakai
Alat Sensor Gas
Hasil Penentuan Kalibrasi sistem
- Dihitung resistansi sampel - Dibuat grabfik kalibrasi (resistansi Vs % campuran - Dibuat persamaan garis lurus dengan analisa regresi
Hasil
Pengujian
- Diambil datar resistansi dengan alat sensor gas semikonduktor
Hasil
Penentuan % Campuran
- Dihitung dengan persamaan garis lurus kalibrasi
3.5.3.Analisa Campuran sampel dengan Alat Sensor Gas
Dimasukkan sampel campuran minyak tanah dengan solar dengan perbandingan volume 49:1 ml kedalam botol sampel.
Didiamkan beberapa saat didalam botol agar gas sampel merata
dalam botol sampel
Dihitung nilai tegangan sampel dengan program komputer yaitu : a. diperoleh nilai tengangan sampel dengan nilai resistansi sampel
b. kemudian diolah data sehingga menghasilkan grafik antara perubahan nilai resistansi dengan perubahan nilai konsentrasi sampel
Dibuka botol sampel kemudian dinetralkan gas dalam botol sampel sensor semikonduktor agar dapat dipakai kembali Dilakukan hal yang sama seperti diatas dengan variasi perbandingan volume minyak tanah dengan solar 45:5ml, 40:10ml, 35:15 ml, 30:20 ml, 25:25 ml.
Diperoleh data hasil pengkuran resistansi campuran sampel pada tabel 4.1
Sampel
3.4.3 Penentuan Keakuratan Sistem Pengukuran (tes Uji)
Dimasukkan sampel campuran minyak tanah dengan solar dengan persentase 15% solar dalam botol sampel alat sensor gas
Diukur nilai tegangan sampel
Diukur nilai resistansinya dengan menggunakan alat sensor gas berdasarkan nilai tegangan sampel
Dilakukan perlakuan di atas dengan sampel yaitu dengan persentase solar dalam campuran minyak tanah dengan solar 25% dan 35%
Diperoleh hasil data pengujian sampel uji pada tabel 4.4 Sampel
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
Setelah dilakukan pengujian terhadap uap jenuh masing – masing sampel mulai dari campuran minyak tanah-solar dengan persentase volum solar 2%,10%,20%,30%,40% dan 50 % diperoleh data – data tegangan yang telah secara otomatis dihasilkan rangkaian mikro kontroler dengan computer sebagai berkut :
Tabel 4.1. Hasil Pengukuran resistansi campuran minyak tanah-solar Perbandigan Volume
Tabel 4.2 Perbandingan Resistansi Solar dan Minyak Tanah murni Persentase volome Solar
dan M.Tanah
Resistansi Sensor (ohm)
100 % Solar 4247
4.1.1 Perhitungan
Hasil pengukuran resistansi dari campuran minyak tanah dengan solar diplotkan terhadap persentase volume solar dalam campuran minyak tanah sehingga diperoleh kurva kalibrasi linier. Persamaan garis regresi untuk kurva kalibrasi ini dapat diturunkan dengan metode least square dimana persentase volume solar dalam minyak tanah dinyatakan sebagai xi dan resistansi dari campuran minyak tanah dengan solar dinyatakan sebagai yi. Seperti pada tabel berikut :
Tabel 4.3 Perhitungan garis regresi untuk pencampuran Minyak Tanah dengan Solar
Dari tabel diatas diperoleh :
Persamaan umum garis lurus : y = ax+b
a = kemiringan garis
b = perpotongan garis dengan sumbu y
a = ∑
Dengan demikian persamaan diperoleh persamaan garis regresi untuk campuran minyak tanah dengan solar.
Jadi persamaan garis regresi linier : y = ax + b
= -11,96x + b
= -11,96x + 5048,61 Y = -11,96x + 5048,61
4.1.2 Perhitungan Koefisien Korelasi
Perhitungan Koefisien Korelasi (r) dapat ditentukan sebagai berikut
Dengan mensubsitusikan persentase volume solar dalam campuran minyak tanah dengan solar (xi) kepersamaan garis regresi maka harga (y) yang baru ( y)seperti yang tercantum dalam tabel :
x y
4.1.3 Pengujian Terhadap Keakuratan Sistem Pengukuran Tabel 4.4. Pengujian alat sensor gas semikonduktor
No Campuran Minyak Tanah dengan solar
- Buat 25% :
Berdasarkan tabel 4.4 dapat ditentukan keakuratan sensor gas semikondoktor yaitu berdasarkan % kesalahan dari :
% kesalahan pada pengujian I : 15 – 14,92 15
x 100% = 0,8% % kesalahan pada pengujian II : 25 – 24,71
25
x 100% = 1,16%
% kesalahan pada pengujian III : 35 – 37,67 35
x 100% = 6,8 %
Jadi nilai rata –rata kesalahan pada pengujian alat tersebut adalah : % rata – rata kesalahan pengujian : 0,8% + 1,16% + 6,8%
3
= 2,92%
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian, dapat diperoleh kesimpulan bahwa :
1. Dari sampel campuran minyak tanah dan solar yang diujikan 15% , 25%, 35% menggunakan alat sensor ini diperoleh nilai campurannya 24,92%, 24,71% dan 37,67%.
2. Dari persamaan least square diperoleh suatu persamaan garis lurus yaitu y = -11,96x +5048,61. Persamaan inilah yang digunakan dalam
menentukan kemurnian minyak tanah dalam suatu campuran minyak tanah.
3. Berdasarkan hasil pengujian terhadap sampel yang diuji diperoleh persen rata – rata kesalahan pengujian alat sensor gas semikonduktor ini ada lah 2,92%
5.2 Saran
1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan antara resistansi sensor gas dengan persentase volume minyak tanah dalam campuran dengan bahan selain solar.
DAFTAR PUSTAKA
Board, N., (2004), ”Petroleum, Greases, Lubricants & Petro Chemical”. National Institue of Industrial Research, India.
Daesopuspito, S.,(2005), “Analisis Pemakaian Bahan Bakar Campuran Kerosene
Dan Minyak Pelumas Terhadap Pembentukan Jelaga Pada Motor Diesel Putaran Konstan” Instisusi Teknologi Sepuluh November,
Surabaya. http://digilib.its.ac.id/public/
Edmonds, T, E., (1987),”Chemical Sensor”. Chapman and Hall, New York.
Fatimah, C,Z.,(2003), “Penyulingan, Pemrosesan Dan Penggunaan Minyak
Bumi”, FMIPA USU.
Figaro, G., (2009), ”Technical Information for Volatile Organic Compound
(VOC) Sensors”. Figaro USA Inc, USA.
Herlambang, B., (2005), “Pembuatan Lapisan Tipis SnO2 Untuk Sensor Gas CO
dengan Menggunakan Metoda Flash Evaporation dan Oksidasi.”
Kim, H., S., (2008), ”Fabrication and Raman Studies of MgO/SnO2 Core-Shell
Heteronanowires”.
Ki-Won Kim, (2006), ”Synthesis of SnO2 Nanowires and Their Gas Sensing
Characteristics”. Journal of The Korean Physical Society, Seoul.
Maddu, A., (2009), ”Penumbuhan Film Nanokristal SnO2 dengan Metode
Chemical Bath Deposition(CBD)
Jurnal
Nanosains & Nanoteknologi, Bogor.
Miller, J,E.,(1991), “Statistika Untuk Kimia Analitik”, Penerbit ITB, Bandung. Nugroho, A., (2006), ”Bioremediasi Hidrokarbon Minyak Bumi”. Graha Ilmu,
Yogyakarta.
Spetz,A.L.,(2006), “Chemical Sensor Technologies”,
Thalib, F., 2008. ”Pengembangan Alat Pemantau Mutu Udara Dengan
MikrokontrolerAT89C51”. Jurnal
Seminar Nasional Komputer dan Sistem Intelejen, Jakarta.
LAMPIRAN
