DAFTAR PUSTAKA
1. Adi, Wibishono. 2013. Industri Minyak Sawit dan Biodiesel Sebagai Upaya Mengurangi Penggunaan Bahan Bakar Fosil. Teknologi Industri Pertanian.
2. Arifin, Zainal dan Suhartanta. 2008. Pemanfaatan Minyak Jarak Pagar
Sebagai Bahan Bakar Alternatif Mesin Diesel. Jurnal Penelitian Saintek. Vol.
13. No. 1. 19-46
3. Arismunandar, Wiranto. 2002. Penggerak Mula Motor Bakar Torak. Edisi kelima. Bandung : ITB
4. Aziz, Isalmi. Uji Performance Mesin Diesel Menggunakan Biodiesel Dari
Minyak Goreng Bekas. Jurnal Sains dan Teknologi. 4-6
5. Darshono wulandari danoktari saptiana. 2010. Proses pembuatan biodiesel
dari dedak dan methanol dengan esterifikasi in situ. Semarang. Teknik Kimia
UNDIP.
6. Hambali, Erliza dkk. 2007. Teknologi Bioenergi. Jakarta : Agromedia Pustaka
7. Herman, Maman [et al.]. 2013. Kemiri Sunan (Reutealis trisperma (Blanco) Airy Shaw) Tanaman Penghasil Minyak Nabati dan Konservasi Lahan. Jakarta : IAARD Press
8. Kartika , I. A., M. Yani, dan D. Hermawan. 2011. Transesterifikasi in situ biji jarak pagar: Pengaruh jenis pereaksi, kecepatan pengadukan dan suhu reaksi terhadap rendemen dan kualitas biodiesel. Teknologi Industri Pertanian
21(1): 24-33
9. Kubota S dan Takigawa. 2001. Diesel engine Performance. Prentice Hall,
New Jersey.
10.Mathur, ME.DR.AM, 1980, A Course in Internal Combustion Engine, Dhampat Roi and Sons, 1682, Nai sarah, Delhi.
11.Pranowo, D. 2009. Bunga Rampai Kemiri Sunan Penghasil Biodiesel, Solusi Masalah Energi Masa Depan. Teknologi Perbenihan. Balai Penelitian Tanaman Rempah dan Aneka Tanaman industri.
13. konversi.co.id/teknologi konservasi biodiesel/ syarat-pemakaian-dan-hasil-penggunaan
14.TD 110-115 Test Bed And Instrumentation For Small Engines. TQ Education And Training Ltd,2000
15.Y. A. Çengel and M. A. Boles, Thermodynamics: An Engineering Approach,
5th ed, McGraw-Hill, 2006.).
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat
Persiapan bahan baku dilakukan di laboratorium PIK (Proses Industri Kimia )Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera utara selama lebih kurang 4 minggu. Pengujian dilakukan di laboratorium motor bakar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara selama lebih kurang 2 minggu.
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Alat yang dipakai dalam penelitian ini terdiri dari:
1. Mesin Diesel Small engine Test TD111-MKII
Gambar 3.1 Mesin Diesel Small engine Test TD111-MKII Spesifikasi:
Model : TD115-MKII
Type : 1 Silinder, 4 Langkah, dan Horizontal Max output : 4.2 kW
2. Tec Equpment TD-114
Tec equipment TD-114 digunakan untuk melihat data keluaran yang akan digunakan untuk perhitungan performansi mesin. Data keluaran yang diambil antara lain; Putaran (RPM), Torsi (Nm), Suhu Exhaust (oC), dan Tekanan Udara (mmH2O). Tec Equipment TD-114 ditunjukkan pada
gambar 3.2 di bawah ini:
Gambar 3.2 Tec Equipment TD-114
3.2.2. Bahan
Pengolahan bahan baku dimulai dengan pengadaan minyak goreng hasil ekstraksi dedak padi yang dapat dibeli di brastagi swalayan dengan merk
produk “rice bran oil”. Minyak goreng dedak padi ditunjukkan pada gambar 3.3
di bawah ini.
Minyak Dedak Padi ( rice bran oil )terlebih dahulu diukur nilai kadar
free fatty acid (FFA) dengan cara penambahan ethanol 96% dan indicator
penoptaline kedalam minyak yang selanjutnya di titrasi dengan menggunakan NaOH 0,1 Seperti ditunjukkan pada gambar 3.4 dibawah.
Gambar 3.4 Proses mengukur nilai FFA
Setelah dilakukan pengujian kadar FFA dan didapatkan nilai kadar FFA yang rendah maka proses pengolahan dapat langsung di lanjutkan ke proses transesterifikasi, dilakukan dengan mereaksikan minyak goreng dedak padi dengan methanol dengan perbandingan fraksi mol tertentu. Dalam reaksi digunakan katalis KOH. Proses transesterifikasi ditunjukkan pada gambar 3.5 dibawah ini.
Selanjutnya minyak hasil proses transesterifikasi dipisahkan dari gliserol yang terbentuk selama reaksi dengan menggunakan corong pemisah. Pemisahan minyak hasil transesterifikasi dari gliserol ditunjukkan pada gambar 3.6 dibawah ini.
Gambar 3.6 Proses pemisahan minyak dengan gliserol
Minyak hasil transesterifikasi yang sudah dipisahkan dari gliserol, sudah berupa biodiesel kotor, selanjutnya dilakukan proses pencucian dengan menggunakan akuades pada suhu tertentu sampai kadar asam biodiesel normal dan bahan pengotor habis dari biodiesel. Proses pencucian dapat dilihat pada gambar 3.7 dibawah ini.
Setelah proses pencucian selesai biodiesel kemudian dipanaskan di dalam oven untuk menghilangkan kadar air, sehingga didapat biodiesel Dedak Padi seperti pada gambar 3.8 di bawah ini.
Gambar 3.8 Biodiesel Dedak Padi
Setelah proses transesterifikasi selesai dan diperoleh biodiesel Dedak Padi, selanjutnya dilakukan uji kelayakan biodiesel tersebut, yaitu uji kadar FFA, Nilai Viskositas, Kadar metilester, dan densitas minyak.
Proses transesterifikasi adalah sebagai berikut:
1. Kadar FFA, densitas, dan viskositas minyak hasil esterifikasi dianalsis. 2. Minyak hasil ester dengan berat tertentu dimasukkan ke dalam labu
leher tiga dan dipanaskan dengan hot plate hingga mencapai suhu 60oC 3. Sementara minyak dipanaskan, KOH sebanyak 1% dari berat minyak
dilarutkan kedalam methanol dengan perbandingan sebagai berikut:
� = �� 32 � 6 870.5097
dimana:
i. G = massa methanol yang diperlukan
4. Larutan dimasukkan kedalam labu yang telah berisi minyak dan dihomogenkan dengan magnetic stireer
5. Dibiarkan bereaksi selama 75 menit dan dijaga suhu 60oC
6. Diangkat dari peralatan rekasi, dimasukkan kedalam corong pisah untuk memisahkan biodiesel dari gliserol
7. Dicuci dengan menggunakan air dengan suhu 60 – 80oC beberapa kali sampai air bekas cucian bening
Berikut ini adalah diagram alir untuk proses pembuatan biodiesel
Gambar 3.9 Diagram Alir pembuatan biodiesel minyak dedak padi
MULAI
PERSIAPAN BAHAN BAKU
• MINYAK DEDAK PADI DITIMBANG TERLEBIH DAHULU
• METANOL DITIMBANG SESUAI DENGAN PERBANDINGAN YANG DIINGINKAN
• KATALIS KOH DITIMBANG 0,6% DARI MASSA MINYAK DEDAK PADI • HOT PLATE DIPANASKAN HINGGA
600C
BAHAN BAKAR DICAMPUR DENGAN METANOL PADA SUHU 600C DAN DILAKUKAN
PENGADUKAN SELAMA 1 JAM
BIODIESEL DIPISAH DARI GLISEROL DENGAN CORONGPEMISAH
BIODIESEL DICUCI DENGAN MENGGUNAKAN AIR PADA SUHU
500C
BIODIESEL DIPANASKAN PADA SUHU 1150C UNTUK MENGHILANGKAN KADAR AIR
BIODIESEL SIAP DIGUNAKAN
3.2.3 Bahan Baku
Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah bahan bakar Pertadex, Pertadex + dedak padi 5%, Solar + Biodiesel dedak padi 10%, Pertadex + Biodiesel dedak padi 15%, dan Pertadex + Biodiesel dedak padi 20% Pertadex + dedak padi 25%, Pertadex + dedak padi 30% . Biodiesel dedak padi tersebut diperoleh dari pengolahan minyak Deda Padi (rice bran oil) yang sudah ada dijual
di pasaran.
3.3 Metode Pengumpulan Data
Data yang dipergunakan dalam pengujian ini meliputi :
1. Data primer, merupakan data yang diperoleh langsung dari pengukuran dan pembacaan pada unit instrumentasi dan alat ukur pada masing – masing pengujian.
2. Data sekunder, merupakan data tentang karakteristik bahan bakar yang digunakan dalam pengujian
3.4 Metode Pengolahan Data
Data yang diperoleh dari hasil pengujian diolah menggunakan rumus yang ada, kemudian hasil dari peritungan disajikan dalam bentuk tabulasi dan grafik.
3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian
Parameter yang akan ditinjau dalam pengujian ini adalah : 1. Daya motor
2. Laju Aliran Bahan Bakar (Mf )
3. Konsumsi bahan bakar spesifik ( sfc )
4. Efisiensi Thermal Aktual
5. Effisiensi volumetris
Prosedur pengujian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu : 1. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertadex
2. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertadex + dedak padi 5%
3. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertadex + dedak padi 10%
4. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertadex + dedak padi 15%
5. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertadex + dedak padi 20%
6. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertadex + dedak padi 30%
3.6 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
Alat yang digunakan dalam pengukuran nilai kalor bahan bakar ini adalah alat uji “Bom Kalorimeter”.
Peralatan yang digunakan meliputi :
• Kalorimeter, sebagai tempat air pendingin dan tabung bom
• Tabung bom, sebagai tempat pembakaran bahan bakar yang diuji.
• Tabung gas oksigen.
• Alat ukur tekanan gas oksigen, untuk mengukur jumlah oksigen yangdimasukkan ke dalam tabung bom.
• Termometer, dengan akurasi pembacaan skala 0.010C.
• Elektromotor yang dilengkapi pengaduk untuk mengaduk air pendingin.
• Spit, untuk menentukan jumlah volume bahan bakar.
• Pengatur penyalaan (skalar), untuk menghubungkan arus listrik ke tangkai penyala pada tabung bom.
• Cawan, untuk tempat bahan bakar di dalam tabung bom.
Adapun tahapan pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Mengisi cawan bahan bakar dengan bahan bakar yang akan diuji.
2. Menggulung dan memasang kawat penyala pada tangkai penyala yang ada pada penutup bom.
3. Menempatkan cawan yang berisi bahan bakar pada ujung tangkai penyala, serta mengatur posisi kawat penyala agar berada tepat diatas permukaan bahan bakar yang berada didalam cawan dengan menggunakan pinset. 4. Meletakkan tutup bom yang telah dipasangi kawat penyala dan cawan
berisi bahan bakar pada tabungnya serta dikunci dengan ring “O” sampai rapat.
5. Mengisi bom dengan oksigen (30 bar).
6. Mengisi tabung kalorimeter dengan air pendingin sebanyak 1250 ml. 7. Menempatkan bom yang telah terpasang kedalam tabung kalorimeter. 8. Menghubungkan tangkai penyala penutup bom ke kabel sumber arus
listrik.
9. Menutup kalorimeter dengan penutupnya yang telah dilengkapi dengan pengaduk.
10.Menghubungkan dan mangatur posisi pengaduk pada elektromotor. 11.Menempatkan termometer melalui lubang pada tutup kalorimeter.
12.Menghidupkan elektromotor selama 5 (lima) menit kemudian membaca dan mencatat temperatur air pendingin pada termometer.
13.Menyalakan kawat penyala dengan menekan saklar.
14.Memastikan kawat penyala telah menyala dan putus dengan memperhatikan lampu indikator selama elektromotor terus bekerja.
15.Membaca dan mencatat kembali temperatur air pendingan setelah 5 (lima) menit dari penyalaan berlangsung.
16.Mematikan elektromotor pengaduk dan mempersiapkan peralatan untuk pengujian berikutnya.
Proses pengujian nilai kalor bahan bakar ditunjukkan pada gambar 3.10 di bawah ini:
Gambar 3.10 Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel
Prosedur pengujian performansi motor dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :
1. Kalibrasi Instrumentasi mesin diesel sebelum digunakan
2. Mengoperasikan mesin dengan cara memutar poros engkol mesin, kemudian memanaskan mesin selama 10 menit
3. Mengatur putaran mesin pada 1800 RPM menggunakan tuas kecepatan dan melihat data analog pada instrument
4. Menentukan konsumsi bahan bakar yang akan diuji
5. Menimbang bahan bakar yang habis setelah 5 menit pengujian
6. Mengulang pengujian dengan menggunakan variasi putaran yang berbeda (1800 RPM, 2000 RPM, 2200 RPM, 2400 RPM, 2600 RPM, 2800 RPM)
Gambar 3.11 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin
• Bahan Bakar Ditimbang dahulu sebelum digunakan.
• Putaran mesin: n rpm
• Beban: 3.5 dan 4.5 kg
• Mencatat torsi, temperatur exhaust dan tekanan udara masuk
• Mencatat waktu yang habis terpakai untuk pemakaian 8 ml bahan bakar
Mengulang pengujian dengan beban dan putaran yang berbeda
Menganalisa data hasil pengujian
Kesimpulan
Selesai
3.8 Set Up Alat
Pelaksanaan set-up alat akan ditampilkan pada gambar aliran pengerjaan pada gambar 3.12 di bawah ini:
Gambar 3.12 Set Up Alat
Keterangan Gambar:
1. Flow Meter Bahan Bakar 2. Tacho meter (RPM) 3. Torsi meter (Nm)
4. Exhaust Temperature (oC) 5. Tombol ON/OFF
6. Manometer (mmH2O)
7. Medin TD-111 8. Dynamometer 9. Exhaust Muffler
Gambar 3.13 Set-up pengujian performansi mesin diesel
1 2 3 4
8 7
6 5
9 10 11
13
12
Keterangan:
1. Mengisi bahan bakar yang akan di uji 2. Mengalirkan bahan bakar ke mesin 3. Mengatur posisi gas
4. Menghidupkan mesin TD-111 dengan menarik tuas engkol 5. Membuka kran air pendingin
6. Mengatur laju aliran air pendingin 7. Memasang kabel Tec-equipment TD 115 8. Menghidupkan Tec-equipment TD-115
9. Mengatur posisi jarum pengukur torsi pada posisi nol 10.Memberikan beban pada lengan beban
11.Mencatat hasil pembacaan RPM (putaran) 12.Menutup kran bahan bakar
13.Mencatat waktu menghabiskan 8 ml bahan bakar. 14.Mencatat hasil pembacaan torsi (Nm)
BAB IV
HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
4.1 Biodiesel Dedak Padi
Dedak mengandung 17%-23% lemak yang dapat dimanfaatkan sebagai minyak pangan. Di dalam dedak juga terdapat beberapa mineral antara lain : kalsium (0.13%), phosphorus (2.39%), potassium (0.14%), sodium (0.24%), magnesium (0.14%) dan silika (4.07%). Selain itu terdapat pula besi (224 p.p.m.), aluminium, tembaga, mangan, timah dan klorida (SBP Board of Consultants and Engineers 1998).
Berikut hasil ekstraksi, transesterifikasi dan perbandingan dengan SNI (Standar Nasional Indonesia):
Tabel 4.1 Karateristik Biodiesel Dedak Padi
Parameter Satuan Hasil Uji Standar Metode Uji
Kadar ester % 97.2 96.5 Gascromatography
Densitas Kg/m3 873.1 850 - 890 Uji Lab PIK USU
Viskositas cSt 4.2 2.3 - 6 Uji Lab PIK USU
Gliserol bebas % massa 0 0.02 Gascromatography
Internal % massa 1.8445 Gascromatography
Gliserol total % massa 0 Maks 0.02 Gascromatography
4.2Hasil Pengujian Bom Kalori Meter
Pengujian bom kalorimeter dilakukan untuk mendapatkan nilai kalor
daripada bahan bakar. Nilai kalor bahan bakar didapat dengan melihat perbedaan
suhu air sebelum dan sesudah proses pengeboman bahan bakar berlangsung, atau
dapat dituliskan dalam persamaan:
HHV= (t2- t1-tkp) x Cv
dimana:
HHV = High Heating Value (Nilai Kalor Atas)
t2 = Suhu air setelah penyalaan (oC)
t1 = Suhu air sebelum penyalaan (oC)
tkp = Kenaikan temperature akibat kawat penyala ( 0.05oC)
Cv = Panas jenis bom kalorimeter (73529.6 kj/kg oC)
Hasil yang didapat ini masih merupakan nilai bruto kalori bahan bakar maka untuk nilai netto kalori bahan bakar yang kita gunakan kita gunakan nilai LHV (Low Heating value) dari bahan bakar yaitu:
LHV = HHV – 3240 kj/kgoC
Gambar 4.1 Grafik LHV vs %Biodiesel
Dari hasil pengujian Bom Kalorimeter diperoleh nilai LHV rata rata tertinggi pada bahan bakar pertadex yaitu 56466.04 dan nilai LHV terendah pada bahan bakar pertadex + biodiesel 30 %
4.3 Hasil Pengujian Engine Tes Bed TD -111
Dari engine tes bed TD -111 di lakukan pengujian dan hasil uji diamati pada instrumentasi pembaca TD – 115. Pengujian dilakukan dengan variasi bahan bakar sebanyak 5 variasi, variasi putaran mesin sebanyak 6 variasi, dan variasi beban statis sebanyak 2 variasi yaitu 3.5 kg dan 4.5 kg.
4.3.1 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina dex
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untukPertamina dexadalah seperti pada tabel 4.3 di bawah sebagai berikut:
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina dex Beban Putaran Torsi Waktu
Bom Kalorimeter pertadex + biodiesel dedak padi
4.5
4.3.2. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina dex + Biodiesel Dedak Padi 5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Pertamina dex+ Biodiesel
dedak padi 5%, seperti pada tebel 4.4 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina dex+ Biodiesel Dedak Padi 5%
4.3.3 Hasil Pengujian dengan Bahan BakarPertamina dex + Biodiesel Dedak Padi 10%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Pertamina dex+ Biodiesel
Dedak Padi 10%, seperti pada tabel 4.5 di bawah adalah sebagai berikut:
Beban Putaran Torsi Waktu mmH2O T
4.3.4 Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina dex + Biodiesel Dedak Padi 15%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Pertamina dex+
BiodieselDedak Padi15%, seperti pada tabel 4.6 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina Dex + Biodiesel Dedak Padi 15%
4.3.5 Hasil Pengujian dengan Bahan BakarPertamina dex + Biodiesel Dedak Padi 20%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Pertamina dex+
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina Dex+ Biodiesel
4.3.6 Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina dex + Biodiesel Dedak Padi 25%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Pertamina dex +
BiodieselDedak Padi 25%, seperti pada tabel 4.8 di bawah adalah sebagai berikut:
4.3.7 Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina dex + Biodiesel Dedak Padi 30%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Pertamina dex +
BiodieselDedak Padi 30%, seperti pada tabel 4.9 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.9 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina Dex + Biodiesel Dedak Padi 30%
4.4 Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel
Data yang diperoleh dari pembacaan langsung alat uji mesin diesel 4 langakah 1 silinder TD – 111 melalui alat pembaca TD – 115 selanjutnya akan diproses dan dikalkulasi untuk mendapatkan besar performansi dari mesin diesel tersebut
4.4.1 Daya
Besarnya daya dari masing-masing pengujian dan tiap variasi beban dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
�� = 260���
n = Putaran Mesin (Rpm) T = Torsi (Nm)
Untuk pengujian dengan bahan bakar pertamina dex: Beban : 3.5 Kg
Putaran mesin : 1800 rpm
�� =
Dengan perhitungan yang sama dapat diketahui besarnya daya yang dihasilkan dari masing-masing pengujian baik dalam semua variasi persentase biodiesel, dan kondisi pembebanan dan putaran mesin seperti ditunjukkan dalam tabel 4.10 berikut ini:
Tabel 4.10 Data Perhitungan Untuk Daya
2400 2.6627 2.3864 2.2608 2.5622 2.4868 2.3361 2.3864
2600 2.9118 2.6396 2.5036 2.8029 2.7485 2.6124 2.6124
2800 3.1358 2.8720 2.7255 3.0478 2.9892 2.9013 2.9013
• Pada pembebanan 3.5 kg daya terendah terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar biodiesel 25%, putaran mesin 1800 rpm sebesar 1.05504 kW sedangkan daya tertinggi terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar pertamina dex pada putaran mesin 2800 rpm sebesar 2.31522 kW.
• Pada pembebanan 4.5 kg daya terendah terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar biodiesel 25% pada putaran mesin 1800 rpm sebesar 1.45068kW sedangkan daya tertinggi terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar pertamina dex pada putaran mesin 2800 rpm sebesar 3.1358kW.
• Daya terendah terjadi ketika menggunakan bahan bakar biodiesel 25% pada beban 3.5 kg dengan putaran mesin 1800 rpm yaitu 1.05504 kW dan daya terbesar terjadi ketika menggunakan bahan bakar pertamina dex pada beban 4.5 kg dengan putaran mesin 2800 rpm yaitu 3.1358kW.
• Daya terbesar terjadi pada penggunaan pertamina dex rpm karena nilai kalor yang paling besar yang terdapat pada pertamina dex yaitu sebesar
56466.04kJ/kgoC
Gambar 4.2 Grafik Daya vs Putaran mesin untuk beban 3.5 kg
Gambar 4.3 Grafik Daya vs Putaran untuk beban 4.5 kg
• Dari grafik dapat dilihat bahwa daya tertinggi terjadi pada penggunaan pertamina dex sedangkan daya terendah terjadi pada penggunaan pertamina dex + biodiesel dedak padi20%
4.4.2. Laju Aliran Bahan Bakar (mf) 0
1800 2000 2200 2400 2600 2800
Da
Daya Pada Pembebanan 3.5 Kg
Pertadex
1800 2000 2200 2400 2600 2800
Da
Daya Pada Pembebanan 4.5 Kg
Laju aliran bahan bakar didapat adalah banyaknya bahan bakar yang habis terpakai selama satu jam pemakaian
�� = �������
10−3
�� � 3600
dimana:
sgf = spesifik gravitasi biodiesel = 0.8624
Vf = Volume bahan bakar yang diuji (8 ml)
tf = waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (detik)
Dengan menggunakan harga sgf, dan tf yang didapat dari percobaan, maka
didapatlah laju aliran bahan bakar menggunakan pertamina dex:
Beban : 3,5 kg
Putaran mesin : 1800 rpm
�� = �������
10−3
�� � 3600
=0.186788571kg/jam
Tabel 4.11 Laju Aliran Bahan Bakar
Beban Putaran Laju Aliran (kg/jam)
Pertadex Biodiesel
2000 0.19717 0.22792 0.195613 0.234367 0.241193 0.217920 0.217920
2200 0.24843 0.25350 0.256112 0.238874 0.292269 0.241193 0.264286
2400 0.27603 0.27003 0.270031 0.306702 0.295749 0.264286 0.331238
2600 0.27603 0.32688 0.349900 0.310536 0.370789 0.326880 0.354898
2800 0.30670 0.34031 0.376407 0.360042 0.394331 0.354898 0.354898
4.5 1800 0.18539 0.17016 0.178726 0.210533 0.212332 0.170157 0.182668
2000 0.19258 0.20035 0.217920 0.234367 0.225844 0.207024 0.214163
2200 0.23218 0.24119 0.238874 0.250938 0.285550 0.236599 0.227916
2400 0.24843 0.26429 0.272999 0.272999 0.314467 0.276032 0.306702
2600 0.28555 0.32688 0.322635 0.331238 0.331238 0.340313 0.310536
2800 0.32263 0.34504 0.331238 0.354898 0.382198 0.354898 0.331238
• Pada pembebanan 3.5 kg, mf terendah terjadi pada saat menggunakan biodiesel 10% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.18 kg/jam sedangkan mf tertinggi pada saat menggunakan biodiesel 20% pada putaran mesin 2800 yaitu sebesar 0.3943 kg/jam
Perbandingan masing-masing nilai mf pada setiap pembebanan dengan variasi bahan bakar dan variasi putaran mesin dapat dilihat pada gambar grafik 4.4 dan 4.5 di bawah ini:
Gambar 4.4 Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 3.5 kg
Gambar 4.5 Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 4.5 kg
• Dapat dilihat dari trend grafik diatas laju aliran bahan bakar tinggi pada penggunaan bodiesel 20% pembebanan 3.5 kg sedangkan laju aliran bahan
0
1800 2000 2200 2400 2600 2800
M
Laju Aliran Pada Pembebanan 3.5 Kg
Pertadex
1800 2000 2200 2400 2600 2800
M
Laju Aliran Pada Pembebanan 4.5 Kg
bakar terendah terjadi pada penggunaan biodiesel 25% pad pembebanan 4.5 kg.
4.4.3 Rasio udara bahan bakar (AFR)
Rasio udara bahan bakar (AFR) dari masing-masing jenis pengujian dihitung berdasarkan rumus berikut:
���= �� ��
dimana:
AFR = air fuel ratio
ma = laju aliran massa udara.
Besarnya laju aliran udara (ma) diperoleh dengan membandingkan besarnya tekanan udara masuk yang telah diperoleh melalui pembacaan air flow manometer terhadap kurva viscous flow mete calibration.
Pada pengujian ini dianggap tekanan udara sebesar 100 kPa dan temperatur udara 27oC. Kurva kalibrasi dikondisikan untuk pengujian pada tekanan 101.3 kPa dan temperatur 20oC. maka besarnya laju aliran udara yang diperoleh harus dikalikan dengan faktor pengali berikut:
�� = 3654����
(��+ 144)
��2.5
�� = 3654�1�(27 + 273 + 114)
(27 + 273)2.5
��= 0.946531125
Untuk pengujian dengan menggunakan pertamina dex, beban 3.5 kg dan putaran mesin 1800 rpm tekanan udara masuk didapati 9 mmH2O, dengan
ma = 110.05 x 0.946531125
= 9.5156 kg/jam
Dengan cara yang sama maka didapat nilai ma untuk masing-masing pengujian, maka dapat dihitung besarnya AFR.
Untuk pengujian dengan menggunakan pertadex pada putaran 1800 rpm dan beban 3.5 kg maka didapatkan besar AFR:
��� = 9.5156
0.186789
AFR = 50.972
Hasil perhitunganAFR untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi beban, putaran mesin dan persentase biodiesel dapat dilihat pada tabel 4.12 dibawah ini:
Tabel 4.12 Air Fuel Ratio
Beban Putaran AFR
tertinggi terjadi pada penggunaan biodiesel 25% putaran mesin 1800 rpm yaitu 64.17279
• Pada pembebanan 4.5 kg AFR terendah terjadi pada saat menggunakan biodiesel 15% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu 45.2233 sedangkan AFR tertinggi terjadi pada penggunaan biodiesel 25% putaran mesin 1800 rpm yaitu 68.38852
Perbandingan harga AFR masing-masing pengujian pada setiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar 4.6 dan 4.7 berikut:
Gambar 4.6 Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg
0
1800 2000 2200 2400 2600 2800
A
F
R
Putaran (Rpm)
AFR Pada Pembebanan 3.5 Kg
Gambar 4.7 Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg
• Dapat dilihat dari grafik diatas terlihat bahwa pertamina dex + biodiesel 5% pada pembebanan 4.5 kg memiliki nilai AFR tertinggi dan AFR terendah terjadi pada pertamina dex + biodiesel 15% pada pembebanan 3.5 kg.
4.4.4 Effisiensi Volumetris
Effisiensi volumetric untuk motor bakar 4 langkah dihitung dengan persamaan berikut:
ma = laju aliran udara (kg/jam)
ρa = Kerapatan udara (kg/m3)
Vs = volume langkah torak (m3) = 0.00023 (berdasarkan spesifikasi mesin)
0
1800 2000 2200 2400 2600 2800
A
AFR Pada Pembebanan 4.5 Kg
Diasumsikan udara sebagai gas ideal sehingga massa jenis udara dapat diperoleh dengan persamaaan berikut:
ρa = ��
���
Dimana: R = Konstanta gas (untuk udara = 287 J/kg K)
Dengan memasukkan harga tekanan dan temperature udara yaitu sebesar100 kPa dan suhu 27oC, maka diperoleh massa jenis udara sebesar:
ρa = 100000
287�(27+273)
= 1.161440186 kg/m3
Dengan diperolehnya massa jenis udara, maka dapat dihitung besarnya effisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dengan variasi persentase biodiesel, putaran mesin dan beban.
Untuk pengujian menggunakan pertadex beban 3.5 kg pada putaran mesin 1800 rpm maka didapatkan nilai effisiensi volumetrik:
�� =
2(9.5156 ) 60(1800)
1
(1.161440186)(0.00023)
= 64.8857%
Harga effisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dapat dihitung dengan melakukan perhitungan yang sama dengan perhitungan diatas dengan variasi beban, putaran mesin, dan biodiesel dengan beberapa variasi seperti ditunjukkan pada table 4.13 dibawah ini:
Beban Putaran Eff Volumetris
• Effisiensi volumetrik terendah terjadi pada penggunaan biodiesel 20% pada pembebanan 3.5 kg dengan putaran mesin2000 rpm yaitu sebesar 47.8628% sedangkan effisiensi volumetrik tertinggi terjadi pada penggunaaan biodiesel 30% pada putaran 2600 pm yaitu sebesar 89.84171%.
• Effisiensi volumetrik terendah terjadi pada penggunaan biodiesel 10% dan pada pembebanan 4.5 kg dengan putaran mesin 2000 rpm yaitu sebesar 47.8628% sedangkan effisiensi volumetrik tertinggi terjadi pada penggunaaan biodiesel 5% ,15 % dan 25% pada putaran 2800 pm yaitu sebesar 88.0591%.
konsumsi udara akan semakin rendah dan sebaliknya semakin rendah nilai kalor bahan bakar maka semakin tinggi nilai konsumsi udara, yang dapat dilihat pada penurunan effisiensi volumetrik pada biodiesel dedak padi.
• Perbandingan effisiensi volumetrik dari masing-masing pengujian pada tiap variasi putarandapat dilihat pada gambar grafik 4.8 dan 4.9berikut:
Gambar 4.8 Grafik effisiensi volumetrik vs putaran mesin pada beban 3.5 kg
Gambar 4.9 Grafik effisiensi volumetrik vs putaran mesin pada beban 4.5 kg
0
1800 2000 2200 2400 2600 2800
E
Eff Volumetris Pada Pembebanan 3.5 Kg
Pertadex
1800 2000 2200 2400 2600 2800
E
Eff Volumetris Pada Pembebanan 4.5 Kg
• Dari grafik terlihat bahwa nilia effesiensi volumetris tertinggi dengan menggunakan bahan bakar pertamina dex + biodiesel dedak padi 30%dan paling rendah menggunakan bahan bakar biodiesel 20% pada pembebanan 4,5 kg dam 3.5 kg.
4.4.5 Daya Aktual
Daya aktual didapat dengan mengalikan Daya hasil pembacaan dengan effiesiensi mekanikal dan effesiensi volumetrik, sehingga didapat:
Pa = Pb x ηv xηb x ηm
dimana: besar ηm adalah 0.70 – 0.80 untuk mesin diesel dan yang diambil untuk
perhitungan ini adalah 0.75
Untuk beban 3.5 kg putaran mesin 1800 dengan bahan bakar pertadex maka didapat daya aktual:
Pa =1.3188 x 0.6488 x 0.45 x 0.75
= 0.28889kW
Dengan menggunakan cara yang sama untuk setiap variasi putaran mesin, beban dan bahan bakar maka didapat hasil seperti pada tabel 4.14 dibawah ini:
Tabel 4.14 Grafik Daya Aktual
4.5
2000 0.8613 0.6789 0.5620 0.7138 0.4835 0.7042 0.7761
2200 0.8521 0.8249 0.6895 0.8102 0.5297 0.8217 0.8722
2400 0.9592 1.0008 0.8284 0.9375 0.6279 1.0034 0.8298
2600 1.0629 0.9710 0.8431 0.9673 0.7067 0.9982 0.9715
2800 1.1482 1.1302 0.9569 1.1079 0.7669 1.2253 1.1126
• Pada pembebanan 3.5 kg daya aktual terendah terjadi pada penggunaan 20% biodiesel putaran mesin 2000 rpm yaitu sebesar0.20757kW sedangkan daya terbesar terjadi pada penggunaan bahan bakar pertadex pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 0.65844 kW
• Pada pembebanan 4.5 kg daya aktual terendah terjadi pada penggunaan 20% biodiesel pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.420254 kW sedangkan daya aktual terbesar terjadi pada penggunaan biodiesel 10% putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 1.14825kW
• Besarnya daya ditentukan oleh besarnya nilai kalor bahan bakar dan besarnya putaran. Semakin tinggi nilai kalor maka nilai daya yang dapat dibangkitkan akan semakin tinggi begitu pula sebaliknya, demikian pula dengan putaran semakin tinggi putaran mesin maka nilai daya akan semakin besar.
Gambar 4.10 Grafik Daya aktual vs putaran mesin padapembebanan 3.5 kg
Gambar 4.11 Grafik Daya aktual vs putaran mesin padapembebanan 4.5 kg
• Dari grafik dapat dilihat bahwa pertamina dex memiliki nilai daya aktual yang terbesar dari semuavariasi bahan bakar yang ada, ini desebabkan nilai Pertamina dex yang paling tinggi dari semua variasi yang ada.
0
1800 2000 2200 2400 2600 2800
Da
Daya Actual Pada Pembebanan 3.5 Kg
Pertadex
1800 2000 2200 2400 2600 2800
Da
Daya Actual Pada Pembebanan 4.5 Kg
4.4.6 Effisiensi Termal Aktual
Effisiensi termal aktual adalah perbandingan antara daya aktual dengan laju panas rata-rata yang dihasilkan bahan bakar, yang dapat dihitung dengan persamaan berikut:
�� = ��
������ �(3600)
dimana:
ηa = effisiensi termal aktual
LHV = nilai kalor pembakaran (kJ/kg)
Dengan nilai LHV untuk masing-masing sesuai dengan variasi persentase biodiesel yang didapat melalui percobaan bom kalori meter.
Maka dengan memasukkan nilai-nilai ke persamaan untuk beban 3.5 kg putaran mesin1800 rpm menggunakan solar didapatkan nilai effisiensi termal:
�= 0.288
0.186 � 56466.04�(3600)
= 9.86047%
Dengan menggunakan cara yang sama maka didapatkan besar effisiensi termal aktual untuk variasi putaran mesin, pembebanan, dan bahan bakar seperti pada tabel 4.15 dibawah:
Tabel 4.15 Effisiensi termal actual
3.5 2400 11.0391 11.9871 9.4107 8.2127 7.1496 14.2344 11.3316
2600 13.5911 10.3885 6.7872 10.2620 6.7009 10.7279 11.6670
2800 13.6872 12.6322 7.0010 9.3173 7.0643 11.0287 13.3073
4.5
1800 20.2688 23.1399 20.6662 16.0065 14.9096 26.4500 28.9989
2000 28.5145 24.2579 17.5877 19.5202 16.1287 26.6095 28.5284
2200 23.4009 24.4852 19.6867 20.6945 13.9760 27.1669 30.1261
2400 24.6178 27.1104 20.6947 22.0092 15.0424 28.4351 21.3009
2600 23.7331 21.2665 17.8213 18.7171 16.0733 22.9447 24.6280
2800 22.6903 23.4494 19.7006 20.0075 15.1156 27.0054 26.4431
• Pada pembebanan 3.5 kg effisiensi termal aktual terendah terjadi pada penggunaan 20% biodiesel putaran mesin2200 rpm sebesar 6.050898% sedangkan effisiensi termal aktualtertinggi terjadi pada penggunaan biodiesel 30% putaran mesin 2400 rpm yaitu sebesar14.234%
• Pada pembebanan 4.5 kg effisiensi termal aktual terendah terjadi pada penggunaan biodiesel 20% putaran mesin 2200 rpm yaitu sebesar 13.976% sedangkan effisiensi termal aktual tertinggi mesin terjadi pada penggunaan biodiesel 30% putaran 2200 rpm yaitu sebesar 30.1267%
Gambar 4.12 Effisiensi termal aktual vs putaran mesin padapembebanan 3.5kg
Gambar 4.13 Effisiensi Termal Aktualvs Putaran mesinpada pembebanan4.5 kg
4.4.7 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)
Konsumsi bahan bakar spesifik dari masing-masing pengujian pada tiap-tiap variasi beban, putaran dan bahan bakar dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
1800 2000 2200 2400 2600 2800
E
Eff Thermal Act Pada Pembebanan 3.5 Kg
Pertadex
1800 2000 2200 2400 2600 2800
E
���= ���10 3
��
Dengan diperolehnya besar laju aliran bahan bakar pada subbab 4.4.2 maka untuk pengujian dengan menggunakan bahan bakar solar dengan beban 3.5 kg pada putaran mesin 1800 rpm didapat nilai SFC:
��� =0.186789 � 10 3
1.3188
Sfc = 141.64gr/kWh
Dengan menggunakan cara yang sama untuk variasi beban, bahan bakar, dan putaran mesin maka didapatkan hasil perhitungan SFC seperti pada tabel 4.16 di bawah ini:
Tabel 4.16 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
• Pada pembebanan 3.5 kg SFCterendah terjadi pada penggunaan bahan bakar pertadex putaran mesin 2000 rpm yaitu sebesar 130.816 gr/kWh dan SFCtertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar pertamina dex + 10% biodiesel putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar 205.7225 gr/kWh
• Pada pembebanan 4.5 kg SFCterendah terjadi pada penggunaan bahan bakar pertamina dex putaran mesin 2000 rpm yaitu sebesar 89.3175 gr/kWh dan SFCtertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar pertadex + 25% biodiesel pada putaran mesin 2600 yaitu sebesar 130.2645gr/kWh
• SFC terbesar terjadi pada biodiesel 10% putaran 2600 karena pada putaran ini memiliki nilai mf terendah. Selain itu hal ini dipengaruhi oleh nilai kalor bahan bakar yang kecil dibanding dengan bahan bakar yang tersedia. Nilai kalor yang rendah mengakibatkan konsumsi bahan bakar yang terjadi setiap jamnya semakin tinggi persatuan daya yang dibangkitkannya.
Perbandingan harga SFC untuk masing-masing pengujian bahan bakar dapat dilihat pada gambar 4.14 dan 4.15 di bawah ini.
Gambar 4.14 SFC vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg
0
1800 2000 2200 2400 2600 2800
S
SFC Pada Pembebanan 3.5 Kg
Gambar 4.15 SFC vs Putaran mesin padapembebanan 4.5 kg
4.4.8 Heat Loss
Heat loss dapat dihitung dengan menggunakan persamaan di bawah ini
Heat Loss = (ma + mf) x (Te –Ta)
Dimana:
Te = Suhu exhaust (oC)
Ta = Suhu ambient/ suhu udara luar (asumsi 27oC)
Untuk beban 3.5 kg, putaran 1800 rpm bahan bakar pertamina dex maka heat loss dapat dihitung:
Heat Loss = (9.52 + 0.186789) x (125 –27)
1800 2000 2200 2400 2600 2800
S
SFC Pada Pembebanan 4.5 Kg
Selanjutnya dengan perhitungan yang sama untuk pembebanan, variasi nilai LHV sesuai dengan persentase biodiesel, dan putaran yang bervariasi maka didapat heat losses seperti pada tabel 4.17 di bawah ini.
Tabel 4.17 Heat Losses
Beban Putaran
• Pada pembebanan 3.5 kg Heat Loss terendah terjadi pada penggunaan biodiesel 30% putaran mesin1800 rpm yaitu sebesar745.155 W, sedangkan Heat Losses tertinggi terjadi pada penggunaan biodiesel 20% putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 3362.482W.
Nilai dari heat loss dapat dilihat pada gambar grafik 4.16 dan 4.17 di bawah ini.
Gambar 4.16 Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg
Gambar 4.17 Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg
0
1800 2000 2200 2400 2600 2800
H
Heat Loss Pada Pembebanan 3.5 Kg
Pertadex
1800 2000 2200 2400 2600 2800
H
Heat Loss Pada Pembebanan 4.5 Kg
4.4.9 Persentase Heat Loss
Panas yang masuk ke mesin diberikan oleh persamaan di bawah ini Q = mf x LHV
Maka besarnya persentase panas yang terbuang dari mesin dapat dihitung dengan menggunakan persamaan di bawah ini:
% ������������ℎ���� = (ma + mf) x (Te – Ta)
������ �100%
Dengan memasukkan nilai Te dan LHV untuk pertamina dex pada putaran 1800 rpm, pembebanan 3.5 kg maka didapat % Heat Loss sebagai berikut:
% ������������ℎ���� =(9.52 + 0.18679) x (125 – 27)
0.18679 � 56466.04 �100%
=
9.02004%Dengan menggunakan perhitungan yang sama pada variasi nilai LHV untuk setiap persetase biodiesel, dan putaran maka didapat nilai persentase heat loss seperti ditunjukkan pada tabel 4.18 di bawah ini.
Tabel 4.18 Persentase Heat Loss
4.5
• Pada pembebanan 3.5 kg persentase heat loss terendah terjadi pada penggunaan biodiesel 15% putaran mesin 1800 yaitu sebesar 7.39627% sedangkan persentase Heat Loss tertinggi terjadi pada pemakaian Biodiesel 5% putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar18.5233%
• Pada pembebanan 4.5 kg persentase heat loss terendah terjadi pada penggunaan biodiesel 15%putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar7.652874% sedangkan Persentase Heat Loss tertinggi terjadi pada penggunaan biodiesel 25% putaran mesin2800 rpm yaitu sebesar 19.15975%
Hasil dari persentase heat loss untuk masing-masing bahan bakar, pembebanan dapat dilihat pada gambar grafik 4.18 dan 4.19 di bawah ini.
Gambar 4.18 Persentase Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg
0
1800 2000 2200 2400 2600 2800
H
% Heat Loss Pada Pembebanan 3.5 Kg
Gambar 4.19 Persentase Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg
0 5 10 15 20 25
1800 2000 2200 2400 2600 2800
A
x
is
T
it
le
Putaran (Rpm)
% Heat Loss Pada Pembebanan 4.5 Kg
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1Kesimpulan
1. Semakin besar penambahan campuran % biodiesel Nilai Daya , Efisiensi Volumetris, Efisiensi Thermal aktual dan Heat Loss cenderung menurun, sementara laju aliran bahan baar (mf) dan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) Cenderung meningkat.
2. Pencampuran Biodiesel dedak padi dengan pertadex murni sebagai Bahan Bakar Alternatif sudah layak digunakan dimana perbandingan antara performansi pertadex dengan campuran pertadex biodiesel dedak padi tidak terlalu signifikan.
3. Daya tertinggidiperoleh PadaPengujian Bahan Bakar Pertadex beban 4.5 kgpada putaran 2800 rpm, yaitu sebesar 3.1358 kW Sedangkan Daya terendahdiperoleh pada Pengujian bahan bakar Pertadex + 25% Biodiesel dedak padiputaran mesin 1800 rpm sebesar 1.05504 kW.
4. Mf tertinggi diperoleh padaPengujian bahan bakar Pertadex + 20% biodiesel dedak padi pada putaran mesin 2800 beban 3.5 kg yaitu sebesar 0.3943 kg/jam sedangkan Mf terendah diperoleh pada pengujian bahan bakar pertadex + 25% biodiesel pada putaran mesin 1800 rpm beban 4.5kg yaitu sebesar 0.17015 kg/ jam.
5. SFC tertinggidiperoleh pada pengujian bahan bakar Pertadex + 10% Biodiesel dedak padi beban 3.5 putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar 205.72 gr/kWhSFC terendah diperoleh pada pengujian bakar pertadex pada putaran mesin 2000 dan beban 4.5 kg yaitu sebesar 89.3175gr/kWh..
7. Nilai Efisiensi Thermal aktual maksimum diperoleh pada pengujian campuran bahan bakar Pertadex + 30% Biodiesel dedak padi beban 4.5 kg putaran mesin 2200 rpm yaitu sebesar 30.1267% ,sedangkan Nilai Efisiensi Thermal actual minimun diperoleh pada pengujian campuran bahan bakar Pertadex + 20% Biodiesel dedak padi beban 3.5 kgputaran mesin 2200 rpm yaitu sebesar 6.050898%.
8. Nilai Heat Loss terbesar diperoleh pada penggunaan bakar Pertamina Dex + 15% biodiesel dedak padi beban 4.5 kg putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 3538.675 W. Nilai Heat Loss terendah diperoleh pada penggunaan bahan bakarPertamina Dex + 30% biodiesel biodiesel dedak padi beban 3.5 kg putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 745.155 W.
Semakin besar penambahan campuran % biodiesel Heat Loss cenderung
menurun.
5.2 Saran
1. Melengkapi alat ukur pada saat pengujian untuk memperoleh hasil pengujian yang lebih baik
2. Menunggu putaran mesin stabil pada saat menaikkan dan menurunkan putaran agar mendapat putaran mesin yang tepat pada saat pengujian pada putaran yang berbeda melalui pembacaan pada instrumentasi pembaca TD-115.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Biodiesel
2.1.1 Sejarah Biodiesel
Biodiesel pertama kali dikenalkan di Afrika selatan sebelum perang dunia II sebagai bahan bakar kendaraan berat.
Konsep penggunaan minyak tumbuh-tumbuhan sebagai bahan pembuatan bahan bakar sudah dimulai pada tahun 1895 saat Dr, Rudolf Cristian Karl Diesel (Jerman, 1858-1913) mengembangkan mesin kompresi pertama yang secara
Semakin besar penambahan campuran % biodiesel Nilai Daya , Efisiensi Volumetris,
Efisiensi Thermal aktual dan Heat Loss cenderung menurun, sementara laju aliran bahan
baar (mf) dan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) Cenderung meningkat.zkhusus dijalankan dengan minyak tumbuh-tumbuhan. Mesin diesel atau biasa juga disebut Compression Ignition Engine yang ditemukannya itu merupakan suatu
mesin motor penyalaan yang mempunyai konsep penyalaan di akibatkan oleh kompresi atau penekanan udara hingga mencapai kondisi titik nyala bahan bakar, sehingga ketika bahan bakar di semprotkan terjadi ledakan pada ruang bakar.
Minyak pertama yang digunakan untuk mesin diesel yang dibuat oleh Dr. Rudolf Christian Karl Diesel tersebut berasal dari minyak sayuran. Tetapi karena pada saat itu produksi minyak bumi (petroleum) sangat melimpah dan murah, maka bahan bakar mesin tersebut diganti menjadi bahan bakar solar dari minyak bumi.
Biodiesel merupakan metil/etil ester yang diproduksi dari minyak tumbuhan atau hewan dan memenuhi kualitas untuk digunakan sebagai bahan bakar di dalam mesin diesel. Sedangkan minyak yang didapatkan langsung dari pemerahan atau pengempaan biji sumber minyak (oilseed) yang kemudian
disaring dan dikeringkan (untuk mengurangi kadar air), disebut sebagai minyak lemak mentah.
Minyak lemak mentah yang diproses lanjut guna menghilangkan kadar posfor (degumming) dan asam-asam lemak bebas dengan netralisasi dan steam
didominasi oleh trigliserida sehingga memiliki viskositas dinamik yang sangat tinggi dibandingkan dengan solar (bisa mencapai 100 kali lipat). Oleh karena itu, penggunaan SVO secara langsung di dalam mesin diesel umumnya memerlukan modifikasi/tambahan peralatan khusus pada mesin, misalnya penambahan pemanas bahan bakar sebelum sistem pompa dan injektor bahan bakar untuk menurunkan harga viskositas. Viskositas (kekentalan) bahan bakar yang sangat tinggi akan menyulitkan pompa bahan bakar dalam mengalirkan bahan bakar ke ruang bakar. Aliran bahan bakar yang rendah akan menyulitkan terjadinya atomisasi bahan bakar yang baik. Buruknya atomisasi berkorelasi langsung dengan kualitas pembakaran, daya mesin.
Pemanasan bahan bakar sebelum memasuki sistem pompa dan injeksi bahan bakar merupakan satu solusi yang paling dominan untuk mengatasi permasalahan yang mungkin timbul pada penggunaan SVO secara langsung pada mesin diesel. Pada umumnya orang lebih memilih untuk melakukan proses kimiawi pada minyak mentah atau refined fatty oil /SVO untuk menghasilkan metal ester asam lemak (fatty acid methyl ester- FAME) yang memiliki berat molekul lebih kecil dan viskositas setara dengan solar sehingga bisa langsung digunakan dalam mesin diesel konvensional. Biodiesel umumnya diproduksi dari
refined vegetable oil menggunakan proses transesterifikasi. Proses ini pada dasarnya bertujuan mengubah gliserida dengan berat molekul dan viskositas tinggi yang mendominasi komposisi refined fatty oil menjadi asam lemak metal ester
(FAME).
Biodiesel mentah (kasar) yang dihasilkan proses transesterifikasi minyak biasanya masih mengandung sissa-sisa katalis, methanol, gliserol. Untuk memurnikannya biodiesel mentah tersebut dicuci dengan air hangat, sehingga pengotor-pengotor tersebut larut ke dalam dan terbawa oleh fase air pencuci yang selanjutnya dipisahkan.
2.1.2 Biodiesel Dedak Padi
ester dan gliserol, atau esterifikasi asam-asam lemak bebas dengan methanol atau etanol dengan bantuan katalis basa menjadi senyawa alkil ester dan air.
Biodiesel merupakan kandidat yang paling baik untuk menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energy transportasi utama dunia, karena biodiesel merupakan bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan diesel petrol dimesin sekarang ini dan dapat diangkut dan dijual dengan menggunakan infrastruktur yang ada sekarang ini.
Dibandingkan dengan solar, biodiesel memiliki kelebihan diantaranya :
• Bahan bakar ramah lingkungan karena menghasilkan emisi yang jauh lebih baik (free sulphur, smoke number rendah)
• Tidak beracun
• Memiliki sifat pelumasan yang lebih baik dari bahan bakar diesel konvensional
• Dapat digunakan tanpa menggunakan modifikasi mesin
• Cetane number lebih tinggi sehingga efisiensi pembakaran lebih baik
dibandingkan dengan minyak kasar
• Memiliki sifat pelumasan terhadap piston mesin
• Dapat terurai (biodegradable)
• Merupakan renewable energy karena terbuat dari bahan alam yang dapat
diperbaharui
• Meningkatkan independensi suplai bahan bakar karena dapat diproduksi secara local.
Adapun kelemahan dari biodiesel adalah:
• Biodiesel saat ini sebagian besar diproduksi dari bahan pangan seperti minyak sawit, kacang kedelai, buah alpukat, jagung, buah singkong, dan lain-lain, sehingga dapat menyebabkan kekurangan pangan dan meningkatnya harga bahan pangan
• Biodiesel lebih rentan terhadap kontaminasi air dibandingkan dengan diesel konvensional, hal ini dapat menyebabkan korosi pada mesin.
Menurut Syah (2006), karakteristik emisi pembakaran biodiesel dibandingkan dengan solar adalah sebagai berikut:
• Emisi karbon dioksida (CO2) netto berkurang 100%
• Emisi sulfur dioksida berkurang 100%
• Emisi debu berkurang 40-60%
• Emisi karbon monoksida (CO) berkurang 10-50 %
• Emisi hidrokarbon berkurang 10-50%
• Hidrokarbon aromatic polisiklik (PAH=polycyclic aromatic hydrocarbon)
berkurang terutama PAH beracun seperti:phenanthren berkurang 98 %, benzofloroanthen berkurang 56 %, benzapyren berkurang 71%, serta aldehida dan senyawa aromatic berkurang 13%
Pada Pengujian ini dedak padi adalah bahan baku yang digunakan untuk membuat biodiesel, Minyak dedak padi sulit dimurnikan karena tingginya kandungan asam lemak bebas dan senyawa-senyawa tak tersaponifikasikan. Lipase dalam dedak padi mengakibatkan kandungan asam lemak bebas minyak dedak padi lebih tinggi dari minyak lain sehingga tidak dapat digunakan sebagai
edible oil. Karena kandungan asam lemak bebas (Free Fatty Acid (FFA)) yang tinggi, minyak dedak padi dapat dikonversi menjadi Fatty Acid Methyl Ester
(biodiesel) dengan esterifikasi menggunakan alkohol (metanol). Metanol dapat mengekstraksi minyak dalam dedak sehingga metanol dapat langsung ditambahkan pada dedak dengan katalis asam dalam proses esterifikasi in situ. Pada proses tersebut ekstraksi dan esterifikasi minyak dedak dengan metanol membentuk metil ester berlangsung secara simultan. Oleh sebab itu dalam penelitian ini, dedak dimanfaatkan sebagai bahan baku dalam pembuatan biodiesel melalui metode esterifikasi dengan metanol menggunakan katalis KOH.
Tabel 2.1 Standar Karakteristik biodiesel
Parameter Satuan Biodiesel Biji
Wijen
Uji halphen Negatif Negatif Negatif
Sumber : Badan Standarisasi Nasional (2006) European Commision (2007)
Tjahjana dan Pranowo (2010) Kartika et al. (2011)
2.1.3 Pembuatan Biodiesel Dedak Padi
Agar biodiesel bisa digunakan sebagai bahan bakar maka diperlukan teknologi
untuk mengkonversinya. Terdapat beberapa teknologi untuk konversi biomassa,
perbedaan pada alat yang digunakan untuk mengkonversi biodiesel dan menghasilkan
perbedaan bahan bakar yang dihasilkan.
Gambar 2.1 Teknologi Konversi Biodiesel
2.1.3.1 Esterifikasi
Ester merupakan salah satu gugus dari fungsi dari senyawa karbon. Ester adalah senyawa dengan gugus fungsi – COO – dengan struktur R – COO – R, dimana R merupakan suatu rantai karbon atau atom H, sedangkan R merupakan rantai karbon. Ester mempunyai rumus umum CnH2nO2. Pemberian nama ester
terdiri dari dua kata yaitu gugus alkil (berasal dari alkoksi) diikuti dengan nama asam karboksilatnya dengan menghilangkan kata asam. Gugus atom yang terikat pada atom O (Gugus R) diberi nama alkil dan gugus R – COO – H diberi nama alkanoat.
kuat, dan karena ini asam sulfat, asam sulfonat organik atau resin penukar kation asam kuat merupakan katalis terpilih dalam praktek industrial
2.1.3.2 Transesterifikasi
Saat ini sebagian besar biodiesel muncul dari sumber daya yang dapat dimakan, seperti lemak hewan, minyak sayur, dan bahkan limbah minyak goreng, dengan katalis kondisi basa. Namun konsumsi tinggi katalis membuat biodiesel saat ini lebih mahal daripada bahan bakar yang diturunkan dari minyak bumi.
Transesterifikasi adalah pertukaran alkohol dengan suatu ester untuk membentuk ester yang baru. Reaksi ini bersifat reversible dan berjalan lambat tanpa adanya katalis. Penggunaan alkohol atau mengambil alih salah satu produk adalah langkah untuk mendorong reaksi kearah kanan atau produk.
Tahapan proses transesterifikasi pembuatan biodiesel selalu menginginkan agar produk biodiesel dengan jumlah yang maksimum. Beberapa kondisi reaksi yang mempengaruhi konversi serta perolehan biodiesel melalui transesterifikasi adalah sebagai berikut:
1. Pengaruh air dan asam lemak bebas
Minyak nabati yang akan di transesterifikasi hasrus memiliki angka asam yang lebih kecil dari 1 Banyak peneliti yang menyarankan agar kandungan asam lemak bebas lebih kecil dari 0.5%. Selain itu, semua bahan yang akan digunakanharus bebas dari air. Karena air akan bereaksi dengan katalis, sehingga jumlah katalis menjadi berkurang. Katalis harus terhindar dari udara agar tidak mengalami reaksi dengan uap air dan karbon dioksida.
2. Perbandingan pengaruh molar alkohol dengan bahan mentah
didapat akan semakin bertambah. Pada rasio molar 6:1, setelah satu jam konversi yang dihasilkan adalah 98 – 99%, sedangkan pada 3:1 adalah 74 – 89%. Nilai perbandingan yang terbaik adalah 6:1 karena menghasilkan konversi yang maksimum.
3. Pengaruh jenis alkohol
Pada rasio 6:1, methanol akan memberikan perolehan ester yang tertinggi dibandingkan dengan menggunakan etanol atau butanol.
4. Pengaruh jenis katalis
Alkali katalis (katalis basa) akan mempercepat reaksi transesterifikasi bila dibandingkan dengan katalis asam. Katalis basa yang paling popular untuk reaksi transesterifikasi adalah natrium hidroksida (NaOH), kalium hidroksida (KOH). Katalis sejati bagi reaksi sebenarnya adalahion metilat (metoksida). Reaksi transesterifikasi akan menghasilkan konversi yang maksimum dengan jumlah katalis 0.5 – 1.5% berat minyak nabati.
5. Metanolisis Crude dan Refined minyak nabati
Perolehan metal ester akan lebih tinggi jika menggunakan minyak nabati refined. Namun apabila produk metal ester akan digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel, cukup digunakan bahan baku berupa minyak yang telah dihilangkan getahnya dan disaring.
6. Pengaruh temperature
Reaksi transesterifikasi dapat dilakukan pada temperatur 30 – 65 oC (titik didih metanol sekitar 65oC) Semakin tinggi temperatur, konversi yang diperoleh akan semakin tinggi untuk waktu yang lebih singkat. Temperatur juga sangat berpengaruh terhadap kualitas biodiesel yang dihasilkan.
2.2Pertadex
• Memilik angka performa tinggi dengan Cetane Number Minimal 53 (paling tinggi dikelasnya).
• Memiliki Kandungan Sulfur Paling Rendah di Indonesia (max. 300 ppm) yang berfungsi untuk menghindari penyumbatan injektor dan menghasilkan emisi gas buang lebih ramah lingkungan.
• Memiliki Additive yang berfungsi untuk membersihkan dan juga melindungi mesin kendaraan.
2.3 Minyak Dedak Padi
Minyak dedak padi merupakan turunan penting dari dedak padi (McCasskill dan Zhang 1999). Bergantung pada varietas beras dan derajat penggilingannya,dedak padi mengandung 16%-32%beratminyak.Sekitar60%-70% minyak dedak padi tidak dapat digunakan sebagai bahan makanan(
non-edibleoil) dikarenakan kestabilan dan perbedaan cara penyimpanan dedak padi
(Goffman, dkk. 2003)dan (MaF, dkk. 1999).Minyak dedak padi merupakan salah satu jenis minyak berkandungan gizi tinggi karenaadanya kandungan asam lemak, komponen-komponen aktif biologis,dan komponen- komponen antioksi seperti:oryzanol,tocopherol,tocotrienol,phytosterol,polyphenol dan
squalene (Goffman, dkk.2003; Hu, dkk. 1996; Özgul dan Türkay1993;
Putrawan 2006).
Kandungan asam lemak bebas4%-8%berat pada minyak dedak paditetap diperoleh walaupun dilakukan ekstraksi dedak padi sesegera mungkin.Peningkatan asam lemak bebas secaracepatterjadikarenaadanya enzimlipase aktif dalam dedak padi setelah proses penggilingan.Minyak dedak padi sulit dimurnikan karena tingginya kandungan asam lemak bebas dan senyawa-senyawa taktersaponifikasikan.Lipase dalam dedak padi mengakibatkan kandungan asam lemak bebas minyak dedak padi lebih tinggi dari minyak lain sehingga tidak dapat digunakan sebagai edibleoil.
Tabel 2.2 Karakteristik Minyak Dedak Padi (SBPBoardof Consultant and
Bilangan Penyabungan 181 – 189
2.4 Mesin Diesel
Mesin diesel juga disebut “Motor Penyalaan Kompresi” oleh karena penyalaannya dilakukan dengan menyemprotkan bahan bakar ke dalam udara yang telah bertekanan dan bertemperatur tinggi sesuai dengan titik nyala bahan bakar sebagai akibat dari proses kompresi di dalam ruang bakar. Agar bahan bakar diesel dapat terbakar dengan sendirinya, maka perbandingan kompresi mesin diesel harus berkisar antara 15 – 22. Aplikasi dari motor diesel banyak pada industri-industri sebagai motor stasioner ataupun untuk kendaraan-kendaraan dan kapal laut dengan ukuran yang besar. Hal ini dikarenakan motor diesel mengkonsumsi bahan bakar ± 25% lebih rendah dari motor bensin, lebih murah dan perawatannya lebih sederhana (Kubota, S., dkk, 2001).
Mesin diesel menghasilkan tekanan kerja yang tinggi, itu sebabnya konstruksi motor diesel lebih kokoh dan lebih besar. Disamping itu, mesin diesel menghasilkan bunyi yang lebih keras, warna dan bau gas yang kurang menyenangkan. Namun dipandang dari segi ekonomi, bahan bakar serta polusi udara, motor diesel masih lebih disukai (Mathur, 1980).
Siklus diesel (ideal) pembakaran tersebut dimisalkan dengan pemasukan panas pada volume konstan (Y. A. Çengel and M. A. Boles, Thermodynamics: An
Engineering Approach, 5th ed, McGraw-Hill, 2006.).
Gambar 2.2DiagramP-v
Keterangan Gambar: P = Tekanan (bar)
V = Volume Spesifik (m3/kg) T = Temperatur (K)
S = Entropi (kJ/kg.K) Diagram T-S
Gambar 2.3Diagram T-S
Keterangan Grafik:
1-2 Kompresi Isentropik
2-3 Pemasukan Kalor pada Volume Konstan
3-4 Ekspansi Isentropik
4-1 Pengeluaran Kalor pada Volume Konstan
Prinsip kerja mesin diesel 4 tak sebenarnya sama dengan prinsip kerja mesin otto, yang membedakan adalah cara memasukkan bahan bakarnya. Pada mesin diesel bahan bakar di semprotkan langsung ke ruang bakar dengan menggunakan injector. Dibawah ini adalah langkah dalam proses mesin diesel 4 langkah :
1. Langkah Isap
Pada langkah ini piston bergerak dari TMA (Titik Mati Atas) ke TMB (Titik Mati Bawah). Saat piston bergerak ke bawah katup isap terbuka yang menyebabkan tekanan udara di dalam silinder seketika lebih rendah dari tekanan atmosfer ,sehingga udara murni langsung masuk ke ruang silinder melalui filter udara.
2. Langkah kompresi
Pada langkah ini piston bergerak dari TMB menuju TMA dan kedua katup tertutup. Karena udara yang berada di dalam silinder didesak terus oleh piston,menyebabkan terjadi kenaikan tekanan dan temperatur,sehingga udara di dalam silinder menjadi sangat panas. Beberapa derajat sebelum piston mencapai TMA, bahan bakar di semprotkan ke ruang bakar oleh injector yang berbentuk kabut.
3. Langkah Kerja
Pada langkah ini kedua katup masih tertutup, akibat semprotan bahan bakar di ruang bakar akan menyebabkan terjadi ledakan pembakaran yang akan meningkatkan suhu dan tekanan di ruang bakar. Tekanan yang besar tersebut akan mendorong piston ke bawah yang menyebkan terjadi gaya aksial. Gaya aksial ini dirubah dan diteruskan oleh poros engkol menjadi gaya radial (putar).
4. Langkah Buang
Pada langkah ini, gaya yang masih terjadi di flywheel akan menaikkan kembali piston dari TMB ke TMA, bersamaan itu juga katup buang terbuka sehingga udara sisa pembakaran akan di dorong keluar dari ruang silinder menuju exhaust manifold dan langsung menuju knalpot
tersebut tidak ada yang terputus. Untuk lebih jelas, prinsip kerja mesin diesel dapat dilihat pada gambar 2.5.
Langkah isap Langkah kompresi Langkah kerja Langkah Buang
Gambar 2.4 Prinsip Kerja Mesin Diesel
2.4.2 Performansi Mesin Diesel 1. Nilai Kalor Bahan Bakar.
Reaksi kimia antara bahan bakar dengan oksigen dari udara
menghasilkan panas. Besarnya panas yang ditimbulkan jika satu satuan
bahan bakar dibakar sempurna disebut nilai kalor bahan bakar (Calorific
Value, CV). Berdasarkan asumsi ikut tidaknya panas laten pengembunan
uap air dihitung sebagai bagian dari nilai kalor suatu bahan bakar, maka
nilai kalor bahan bakar dapat dibedakan menjadi nilai kalor atas dan nilai
kalor bawah.
Nilai kalor atas (High Heating Value,HHV), merupakan nilai kalor
yang diperoleh secara eksperimen dengan menggunakan kalorimeter
dimana hasil pembakaran bahan bakar didinginkan sampai suhu kamar
sehingga sebagian besar uap air yang terbentuk dari pembakaran
hidrogen mengembun dan melepaskan panas latennya. Secara teoritis,
besarnya nilai kalor atas (HHV) dapat dihitung bila diketahui komposisi
bahan bakarnya dengan menggunakan persamaan Dulong yang
HHV = ( T2 – T1 - 0.05 ) x cv ... (2.1)
Dimana: HHV = Nilai kalor atas (kJ/kg)
T1 = Temperatur air pendingin sebelum penyalaan( oC )
T2 = Temperatur air pendingin setelah penyalaan ( oC )
cv = Panas Jenis Bom Kalorimeter, cv = 73529,6 ( J/groC )
Nilai kalor bawah (low Heating Value, LHV), merupakan nilai kalor
bahan bakar tanpa panas laten yang berasal dari pengembunan uap air.
Umumnya kandungan hidrogen dalam bahan bakar cair berkisar 15 %
yang berarti setiap satu satuan bahan bakar, 0,15 bagian merupakan
hidrogen. Pada proses pembakaran sempurna, air yang dihasilkan dari
pembakaran bahan bakar adalah setengah dari jumlah mol hidrogennya.
Selain berasal dari pembakaran hidrogen, uap air yang terbentuk
pada proses pembakaran dapat pula berasal dari kandungan air yang
memang sudah ada didalam bahan bakar (moisture). Panas laten
pengkondensasian uap air pada tekanan parsial 20 kN/m2 (tekanan yang
umum timbul pada gas buang) adalah sebesar 2400 kJ/kg,nilai air yang
terkandung di dalam bahan bakar (Moisture) adalah nol pada saat
pembakaran sempurna sehingga besarnya nilai kalor bawah (LHV) dapat
dihitung berdasarkan persamaan 2.2. berikut :
LHV = HHV – 2400 (M + 9 H2) ... (2.2)
LHV = HHV – 2400 (0 + 9. 0.15)
HV = HHV – 3240 kj/kgoC
Dimana: LHV = Nilai Kalor Bawah (kJ/kg)
M = Persentase kandungan air dalam bahan bakar (moisture)
Dalam perhitungan efisiensi panas dari motor bakar, dapat
menggunakan nilai kalor bawah (LHV) dengan asumsi pada suhu tinggi
saat gas buang meninggalkan mesin tidak terjadi pengembunan uap air.
tersebut umumnya lebih cepat tersedia. Peraturan pengujian berdasarkan
ASME (American of Mechanical Enggineers) menentukan penggunaan nilai
kalor atas (HHV), sedangkan peraturan SAE (Society of Automotive
Engineers) menentukan penggunaan nilai kalor bawah (LHV).
2. Daya Poros
Daya mesin adalah besarnya kerja mesin selama waktu tertentu. Pada motor bakar daya yang berguna adalah daya poros, dikarenakan poros tersebut menggerakan beban. Daya poros dibangkitkan oleh daya indikator , yang merupakan daya gas pembakaran yang menggerakan torak selanjutnya menggerakan semua mekanisme, sebagian daya indikator dibutuhkan untuk mengatasi gesekan mekanik, seperti pada torak dan dinding silinder dan gesekan antara poros dan bantalan. Prestasi motor bakar pertama-tama tergantung dari daya yang dapat ditimbulkannya. Semakin tinggi frekuensi putar motor makin tinggi daya yang diberikan hal ini disebabkan oleh semakin besarnya frekuensi semakin banyak langkah kerja yang dialami pada waktu yang sama. Dengan demikian besar daya poros itu ditunjukkan pada persamaan 2.3 :
�
�=
2�.(60�.�) ... (2.3)Dimana :PB = daya ( W )
T = torsi ( Nm )
N = putaran mesin ( Rpm )
3. Torsi
Torsi adalah perkalian antara gaya dengan jarak. Selama proses usaha maka tekanan-tekanan yang terjadi di dalam silinder motor menimbulkan suatu gaya yang luar biasa kuatnya pada torak. Gaya tersebut dipindahkan kepada pena engkol melalui batang torak , dan mengakibatkan adanya momen putar atau torsi pada poros engkol. Untuk mengetahui besarnya torsi digunakan alat
dynamometer. Biasanya motor pembakaran ini dihubungkan dengan dynamometer
menghubungkan poros motor pembakaran dengan poros dynamometer dengan
menggunakan kopling elastik. Untuk mencari daya dan torsi ditunjukkan oleh persamaan 2.4 dan 2.5 di bawah ini.
T =
��.602�.� ... (2.4)
Dimana :T = Torsi ( Nm)
PB = Daya (W)
n = Putaran (RPM)
4. Laju Aliran Bahan Bakar (mf)
Laju aliran bahan bakar didapat adalah banyaknya bahan bakar yang habis terpakai selama satu jam pemakaian
�
�=
���� ���10−3
��
�
360
...(2.5)Dimana: sgf = spesifik gravitasi biodiesel = 0.8624
Vf = Volume bahan bakar yang diuji ( ml)
tf= waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (detik)
5. Rasio udara bahan bakar (AFR)
Rasio udara bahan bakar (AFR) dari masing-masing jenis pengujian dihitung berdasarkan rumus berikut:
���
=
����...(2.6)
Dimana: AFR = air fuel ratio
Besarnya laju aliran udara (ma) diperoleh dengan membandingkan besarnya tekanan udara masuk yang telah diperoleh melalui pembacaan air flow manometer terhadap kurva viscous flow mete calibration seperti pada gambar 2.6 berikut
Gambar 2.5 Viscous Flow Meter
6. Effisiensi Volumetris
Effisiensi volumetric untuk motor bakar 4 langkah dihitung dengan persamaan berikut:
�
�=
260��� ��1��...(2.7)Dimana: ma = laju aliran udara (kg/jam)
ρa = Kerapatan udara (kg/m3)
Vs = volume langkah torak (m3)
Kerja berguna yang dihasilkan selalu lebih kecil dari pada energi yang dibangkitkan piston karena sejumlah enegi hilang akibat adanya rugi-rugi mekanis (mechanical losses). Dengan alasan ekonomis perlu dicari kerja maksimum yang
dapat dihasilkan dari pembakaran sejumlah bahan bakar. Efisiensi ini disebut juga sebagai efisiensi termal brake (thermal efficiency, ηb).
Jika daya keluaran PB dalam satuan KW, laju aliran bahan bakar mf dalam
satuan kg/jam, maka untuk mencari efisiensi termal ditunjukkan pada persamaan 2.8 di bawah ini
ṁf= laju aliran bahan bakar(kg/h)
Cv = nilai kalor bahan bakar (kJ/kg oC)
8. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)
Konsumsi bahan bakar spesifik merupakan salah satu parameter prestasi yang penting di dalam suatu motor bakar. Parameter ini biasa dipakai sebagai ukuran ekonomi pemakaian bahan bakar yang terpakai per jam untuk setiap daya kuda yang dihasilkan. Untuk mencari konsumsi bahan bakar spesifik ditunjukkan oleh persamaan 2.9 di bawah ini:
SFC =
�̇ �� 103�� ... (2.9)
SFC = konsumsi bahan bakar spesifik (kg/kwh)
PB = daya (kW)
ṁf = laju aliran bahan bakar (kg/h)
Vf = Volume Bahan Bakar yang Di uji (ml)
sgf = spesicik gravitasi biodiesel
9. Heat Loss in Exhaust
Heat loss in exhaust atau dapat dikatakan sebagai besar kehilangan energi yang terjadi akibat adanya aliran gas panas buang dari exhaust manifold ke lingkungan. Gas buang ini berupa aliran gas panas.
Besarnya Heat Loss dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.10 di bawah ini.
Heat Loss = (ma x mf)x (Te – Ta )...(2.10)
dimana:Te = suhu gas keluar exhaust manifold(oC )
Ta = Suhu lingkungan (27oC)
Untuk mengetahui persentase heat loss, maka dilakukan perbandingan antara besarnya heat loss dengan energi yang dihasilkan dalam pembakaran bahan bakar dimana ditunjukkan pada persamaan 2.11.
