LAMPIRAN
DAFTAR PUSTAKA
1. Feng Gao. “Pyrolysis of Waste Plastics into Fuels.” Thesis Chemical and Process Engineering University of Canterbury, New Zealand, 2010.
2. John Scheirs, Walter Kaminsky, Feedstock Recycling and Pyrolysis of Waste Plastics : Converting Waste Plastics into Diesel and Other Fuels. (New Jersey
: John Wiley and Sons, 2006)
3. Arismunandar, Wiranto. 2002. Penggerak Mula Motor Bakar Torak. Edisi
kelima. Bandung : ITB
4. Nasrollah Hamidi, Fariba Tebyanian, Ruhullah Massoudi, Louis Whitesides, “Pyrolysis of Household Plastic Wastes.” British Journal of Applied Science and Technology, 3 (3) 2013 : hal. 417 – 439.
5. Fang Zheng dan Richard L Smith. 2015. Production of Biofuels and
Chemicals With Ultrasound. New York. Springer
6. Fauzi Odi dan Niamul Huda. 2014. Pemanfaatan Biodiesel dan Limbah
Produksi. Bandug. TEDC
7. https://1988d.wordpress.com/2010/04/22/motor-torak/
8. Hambali, Erliza dkk. 2007. Teknologi Bioenergi. Jakarta : Agromedia Pustaka
9. Heywod, Jhon B. 1988. Internal Combustion Engine Fundamentals. New
York : McGraw Hill Book Company
10.Yovana S. Gonzalez, Carlos Costa., M. Carmen Marquez, Pedro Ramos, “Thermal and Catalytic Degradation of Polyethylene Wastes in The Presence of Silica Gel, 5A Molecular Sieve, and Activated Carbon.” Journal of Hazardous Material, (187) 2011 : hal. 101 – 112.
11.Kubota S dan Takigawa. 2001. Diesel engine Performance. Prentice Hall,
New Jersey.
12.Luque Rafael, Juan Campelo dan James Clark. 2011.Handbook of Biofuels
Production Processes and Tecnologies. Philadelphia USA.Woodhead
Publishing Limited
13.Mahadi. 2007. Efek Penggunaan Supercharger Terhadap Unjuk Kerja dan
14.Mathur, ME.DR.AM, 1980, A Course in Internal Combustion Engine,
Dhampat Roi and Sons, 1682, Nai sarah, Delhi.
15.Nurhida. 2004. Minyak Buah Kelapa Sawit. Medan.USU Repository
16.Petel Paranav dan Paravin p. Rathod. 2013. Performance Analysis Of Four
Stroke Internal Combustion Engine With Supercharger. India. IJETAE
17.Pulkrabek, Willard W. Engineering Fundamentals Of The Internal
Combustion Engine. New Jersey : Prentice Hall
18.Spring Peter, dkk. 2006. Modeling and Control of Pressure-Wave
Superchargered Engine Systems. Zurich. Latex2E
19.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) Fakultas Teknik Universitas Sumatera utara selama lebih kurang 2
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
Max output : 4.2 kW
Rated output : 2.5 kW
Max speed : 3750 rpm
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:
3. Rangkaian peralatan pirolisis PBKG jenis polipropilena.
Gambar 3.3 Rangkaian Peralatan Pirolisis PBKG
4. Supercharger
Supercharger mirip dengan turbocharger, tetapi turbocharger ditenagai
oleh arus gas keluaran mesin yang mendorong turbin. Supercharger dapat
menyerap sebanyak sepertiga tenaga crankshaft mesin dan dalam banyak
aplikasi kurang efisien daripada turbocharger. Dalam aplikasi di mana
tenaga besar lebih penting dari pertimbangan lain, seperti dragster top fuel
dan kendaraan digunakan dalam kompetisi tractor pull, supercharger
sangat umum.
Reaktor Pirolisis
Tabung Gas
Kondensor
Pemanas
Gambar 3.4 Supercharger
3.2.2. Bahan Baku
Bahan baku yang digunakan adalah plastik bekas kemasan gelas (PBKG) jenis polipropilena dan katalis yang digunakan yaituSilika Gel.
Bahan baku utama yaitu polipropilena disediakan berdasarkan prosedur berikut:
1. Polipropilena diperoleh dari Plastik Bekas Kemasan Gelas (PBKG) dicuci.
2. PBKG dipotong dengan ukuran 2 x 2 cm
3. Potongan PBKG ini disediakan sebanyak ± 6 kg.
Gambar 3.5 Plastik Bekas Kemasan Gelas yang telah di potong kecil
3.2.3 Proses Pirolisis Polipropilena dari PBKG
Prosedur pirolisis dilakukan melalui beberapa tahapan proses diantaranya sebagai berikut:
1. Memasang pipa sambungan antara lubang pengeluaran gas pirolisis dengan
unit pendingin dan sambungan antara unit pendingin dengan tempat minyak
pirolisis.
2. Memasang thermocouple ke dalam reaktor, dan menyambungnya dengan
thermocouple reader kemudian menghidupkanya.
3. Memanaskan reaktor pirolisis dengan menggunakan gas LPG hingga suhu
mencapai 300ºC.
5. Hentikan pemanasan dan buka tutup reaktor.
6. Memasukkan plastik bekas kemasan gelas (PBKG) jenis PP (Polipropilena)
sejumlah 0.5 kg ke dalam reaktor pirolisis dan katalis Karbon aktif.
7. Memanaskan reaktor pirolisis dengan menggunakan gas LPG yang
sebelumnya turun pada saat plastik dimasukkan, hingga mencapai suhu
ideal untuk proses yaitu 300ºC.
8. Setelah proses pirolisis selesai maka minyak hasil pirolisis tersebut diambil.
9. Mematikan pemanas LPG dan kumpulkan minyak hasil proses ke dalam
Untuk lebih ringkasnya prosedur pengujian performansi yang dilakukan dapat
dilihat melalui melalui diagram alir pada gambar 3.6 di bawah ini.
Gambar 3.6 Diagram Alir Prosedur Proses Pirolisis Polipropilena dari PBKG Mulai
Pasang Pipa sambungan air pendingin dari kran ke reaktor
Kompor gas di hidupkan
Tunggu sampai thermocouple mencapai suhu ideal untuk proses pirolisis yaitu 300o C
Plastik Bekas Kemasan Gelas ( PBKG ) yang telah di potong kecil di masukan ke tungku sebanyak 500 gram beserta katalis karbon aktif
dengan perbandingan 2 ; 10
Proses berlangsung selama ± 2 jam
Buka kran dan tampung hasil proses pirolisis di Beaker Glass
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. Torsi motor, T ( Nm )
2. Daya motor, Pb ( N )
3. Laju aliran bahan bakar, mf ( kg/jam )
4. Rasio udara dengan bahan bakar ( AFR )
5. Konsumsi bahan bakar spesifik ( sfc )
6. Daya aktual, Pa ( kW )
7. Efisiensi Thermal Brake Aktual, ηth,b ( % )
8. Effesiens volumetric, ηv ( % )
9. Heat Loss ( W )
10.Persentase Heat Loss ( % )
3.6 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
Alat yang digunakan dalam pengukuran nilai kalor bahan bakar ini adalah alat uji “Bom Kalorimeter”.
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 yang dimasukkan 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.
Pinset untuk memasang busur nyala pada tangkai, dan cawan pada dudukannya.
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.
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.
17.Mengulang pengujian sebanyak 5 (lima) kali berturut-turut.
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
Untuk lebih ringkasnya prosedur pengujian performansi yang dilakukan dapat
dilihat melalui melalui diagram alir pada gambar 3.7 di bawah ini.
Gambar 3.7 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin Kesimpulan
Selesai
Bahan Bakar Ditimbang dahulu sebelum digunakan.
Putaran mesin: 6 variasi 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 Kalibrasi Instrumentasi Mesin Diesel
BAB IV
HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN 4.1 Hasil uji kelayakan bahan bakar minyak plastik 4.1.1 Analisis Densitas
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, berikut diperoleh densitas
bahan bakar cair hasil pirolisis PBKG :
Tabel 4.1 Hasil Analisis Densitas minyak plastik
Dari Tabel 4.1 densitas yang diperoleh dari penelitian berkisar antara
0,658-0,778 g/ml. Standar densitas yang diterapkan Pemerintahan Indonesia untuk
diesel 48 (Solar) berkisar antara 0,815-0,870 dan untuk diesel 51 (Pertamina Dex)
berkisar antara 0,820-0,860 . Berdasarkan hasil penelitian densitas bahan
bakar cair yang dihasilkan sedikit berada dibawah standar diesel 48, densitas
bahan bakar cair yang diperoleh lebih mendekati densitas bensin yaitu
Suhu Pirolisis (oC)
Rasio Katalis : Polipropilena
Densitas Bahan Bakar Cair (g/cm3) (15 oC)
200 0:10 0,748
250 0:10 0,747
300 0:10 0,658
350 0:10 0,767
200 1:10 0,735
250 1:10 0,748
300 1:10 0,761
350 1:10 0,776
200 1,5:10 0,746
250 1,5:10 0,756
300 1,5:10 0,771
350 1,5:10 0,744
200 2:10 0,767
250 2:10 0,756
300 2:10 0,771
0,736/0,725 g/ml. Pencampuran antara bahan bakar cair hasil pirolisis dengan
solar, menggunakan sampel PP : Karbon Aktif yaitu 10 : 2 pada suhu 300 ºC
dengan perbandingan 20 % : 80 %, diperoleh densitas 0,848 g/ml dimana
memenuhi standar diesel 48 (Solar). Dapat disimpulkan dengan mencampurkan
bahan bakar cair yang dihasilkan dengan diesel dapat meningkatkan kualitas
bahan bakar.
4.1.1 Analisis Specific Gravity dan API Gravity
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, berikut diperoleh data Specific
Gravity dan API Gravity bahan bakar cair hasil pirolisis PBKG :
Tabel 4.2 Hasil Analisis Specific Gravity dan API Gravity minyak plastik
Suhu Pirolisis (oC)
Rasio Katalis : Polipropilena
Specific Gravity API Gravity
200 0:10 0,749 57,358
250 0:10 0,748 57,615
300 0:10 0,659 83,257
350 0:10 0,768 52,862
200 1:10 0,736 60,745
250 1:10 0,749 57,358
300 1:10 0,761 54,337
350 1:10 0,777 50,693
200 1,5:10 0,747 57,872
250 1,5:10 0,756 55,584
300 1,5:10 0,772 50,455
350 1,5:10 0,745 58,388
200 2:10 0,768 52,862
250 2:10 0,756 55,584
300 2:10 0,772 51,891
350 2:10 0,777 50,693
Densitas pada minyak bumi atau bahan bakar sering ditampilkan dalam
istilah API gravity, suatu skala yang diatur oleh American Petroleum Institute dan
National Bureau of Standard atau National Institute of Standard and Technology.
Dari Tabel 4.2 bahan bakar cair yang dihasilkan memiliki nilai API gravity
pirolisis menggunakan sampel PP : Karbon Aktif yaitu 10 : 2 pada suhu 300 ºC,
dengan perbandingan 20 % : 80 %, diperoleh nilai API gravity sebesar 35,115
yang telah memenuhi standar API gravity dari solar pada 60 ºF (15,6 ºC) yaitu 30
sampai 42, sedangkan nilai Specific gravity yang diperoleh dari hasil
pencampuran sebesar 0,849 juga telah memenuhi standar Specific gravity dari
solar yaitu 0,85
4.1.3 Analisis Viskositas Kinematik
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, berikut data diperoleh
Viskositas Kinematik bahan bakar cair hasil pirolisis PBKG :
Tabel 4.3 Hasil Analisis Viskositas Kinematik minyak plastik
Suhu Pirolisis (oC)
Rasio Katalis : Polipropilena
Suhu (oC) Viskositas Kinematik (Cst)
200 0:10 40 0,829
250 0:10 40 1,457
300 0:10 40 1,362
350 0:10 40 1,611
200 1:10 40 1,159
250 1:10 40 1,409
300 1:10 40 1,558
350 1:10 40 1,772
200 1,5:10 40 1,172
250 1,5:10 40 1,296
300 1,5:10 40 2,025
350 1,5:10 40 2,497
200 2:10 40 1,635
250 2:10 40 1,872
300 2:10 40 2,248
350 2:10 40 2,004
Bahan bakar cair memiliki viskositas berkisar antara 0,829-2,248.
Pemerintah Indonesia menetapkan standar viskositas kinematik diesel komersial
yaitu 2,0-5,0 untuk diesel 48 (Solar) dan 2,0-4,5 untuk Diesel 51 (Pertamina
memenuhi standar viskositas diesel komersial yaitu pada pirolisis suhu 300
dan 350 ºC dengan rasio Karbon Aktif : PP yaitu 2 : 10.
4.1.4 Analisis Gas Chromatography Mass Spectroscopy (GCMS)
Pada percobaan ini produk yang diinginkan adalah produk liquid karena
molekul hidrokarbonnya sama dengan fraksi minyak bumi sehingga bisa
digunakan sebagai bahan bakar cair terutama fraksi diesel (C8–C21). Dari proses pirolisis tersebut juga menghasilkan produk gas dan padat sisa plastik yang belum
menguap, dalam penelitian ini produk gas dan padat tidak ditentukan. Produk
liquid hasil proses pirolisis dianalisis menggunakan gas chromatography
(GC-MS), hasilnya adalah seperti yang telah disajikan pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Komposisi GC-MS Bahan Bakar Cair Hasil Pirolisis
Peak PP : Karbon Aktif ; 10 : 2 (300 °C)
R.Timeme Area % Molekul
1 3,644 2,01 C8H18
2 5,722 3,54 C9H18
3 6,016 9,63 C8H16
4 8,537 2,33 C10H20
5 15,258 3,10 C9H12
6 22,814 1,98 C12H24
7 23,629 4,02 C12H26
8 23,826 2,55 C12H26
9 31,060 1,98 C11H22
10 31,777 2,29 C13H28O
11 31,935 6,31 C13H28O
12 32,171 2,73 C13H28O
13 32,430 5,62 C13H28O
14 33,220 2,19 C19H38
15 33,971 1,84 C10H16O
16 37,862 3,47 C20H42O
17 38,539 2,10 C20H42O
18 38,934 2,40 C14H28O
19 39,634 2,29 C14H28O
20 42,236 2,26 C41H84O
21 42,942 3,72 C41H84O
22 43,570 3,02 C20H42O
23 43,887 2,87 C15H30O
25 46,830 1,84 C54H108
26 47,472 2,84 C41H84O
27 47,697 2,54 C18H36
28 48,319 2,85 C18H36
29 48,947 2,55 C18H36
30 51,574 2,20 C41H84O
31 51,757 2,14 C18H36
32 52,346 2,34 C18H36
33 52,937 2,37 C18H36
34 56,022 1,86 C18H36
Proses pirolisis pada polipropilena berlangsung dengan terjadinya
pemutusan ikatan kimia pada polimer menjadi monomer, pemanasan pada suhu
tinggi membuat rantai C terputus dari atom C yang lain. Hasil analisis GC-MS
terhadap bahan bakar cair hasil pirolisis menggunakan katalis pada suhu 300 ºC
dengan perbandingan PP : karbon aktif ; 10 : 2. Berdasarkan hasil analisis GC-MS
terjadinya pemutusan rantai polimer dilihat dari presentase area produk
menghasilkan fraksi C8 sampai C21 lebih besar, untuk bahan bakar hasil
pirolisis menggunakan katalis yaitu sebesar 87,62 %. Dapat disimpulkan
bahwa dari analisis GC-MS bahwa bahan bakar hasil pirolisis dari PBKG
menghasilkan hidrokarbon fraksi diesel yaitu C8 sampai C21, suhu mempunyai
pengaruh yang terpenting terhadap laju reaksi pada proses pemecahan rantai
polimer.
4.1.5 Hasil 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)
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 kita gunakan nilai LHV (Low Heating
value) dimana nilai hydrogen (H2) diasumsikan 15% dari kadar air sisa
pembakaran dan nilai air yang terkandung di dalam bahan bakar (Moisture) nol
pada saat pembakaran sempurna yaitu:
LHV = HHV – 2400 (M + 9 H2)
LHV = HHV – 2400 (0 + 9. 0.15)
LHV = HHV – 3240 kj/kgoC
Berikut ditampilkan hasil pengujian bom kalorimeter, beserta nilai HHV
dan LHV dari bahan bakar :
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter
Bahan
Bakar
Pengujian T1( 0
C) T2( 0
) HHV
(Kj/Kg) LHV (Kj/Kg) LHV RATA-RATA (Kj/Kg)
Solar AKR 1 25.19 26 55882.5 52642.5
53524.85 2 25.2 26.03 57353.09 54113.09
3 26.23 27.05 56617.79 53377.79
4 27.16 27.94 53676.61 50436.61
5 28.17 29.04 60294.27 57054.27
Solar+MP
5%
1 25.17 25.78 41176.58 37936.58
49407.19 2 26.15 26.97 56617.79 53377.79
3 26.23 27.04 55882.5 52642.5
4 27.17 27.96 54411.9 51171.9
Solar+MP
10%
1 25.28 26.05 52941.31 49701.31
48377.78 2 25.79 26.54 51470.72 48230.72
3 26.31 27.09 53676.61 50436.61
4 27.22 27.94 49264.83 46024.83
5 28.11 28.85 50735.42 47495.42
Solar+MP
15%
1 24.99 25.65 44853.06 41613.06
46466.01 2 25.15 25.79 43382.46 40142.46
3 26.16 27.02 59558.98 56318.98
4 27.15 27.97 56617.79 53377.79
5 28.15 28.8 44117.76 40877.76
Solar+MP
20%
1 25.08 25.78 47794.24 44554.24
45730.71 2 26.17 26.97 55147.2 51907.2
3 26.31 26.88 38235.39 34995.39
4 27.07 27.82 51470.72 48230.72
5 28.03 28.79 52206.02 48966.02
Minyak
Plastik
100%
1 25.2 25.89 47058.944 43818.944
45289.536 2 26.5 27.22 49264.832 46024.832
3 27.3 28 47794.24 44554.24
4 27.5 28.2 47794.24 44554.24
5 28.11 28.85 50735.424 47495.424
4.2 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 tambahan supercharger dimana 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
4.2.1 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk solar adalah seperti pada tabel
4.6 sebagai berikut:
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar
BEBAN PUTARAN TORSI(Nm) WAKTU
(s)
mmH20 Te(suhu
exhaust)
3.5 1800 6 153 18 100
2000 6.4 134 21 110
2200 6.6 121 23 120
2400 7.8 108 28 130
2600 8 96 36 145
2800 8.5 87 46 155
4.5 1800 11.6 154 18 100
2000 11.7 134 21 110
2200 11.8 122 23 120
2400 12.2 109 28 130
2600 12.6 98 36 145
2800 14 87 46 155
4.2.2. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar + Minyak Plastik 5%,
seperti pada tabel 4.7 adalah sebagai berikut:
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 5%
BEBAN PUTARAN TORSI(Nm) WAKTU (s)
mmH20 Te (Suhu Exhaust)
3.5 1800 5.2 162 17 98
2000 6.2 139 21 105
2200 6.2 124 24 110
2400 6.8 113 27 120
2600 7.5 97 37 140
4.5 1800 10.2 162 17 98
2000 10.8 138 21 105
2200 11.4 124 24 110
2400 11.6 113 28 120
2600 12.5 97 37 140
2800 13 89 47 150
4.2.3 Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 10%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar + Minyak Plastik 10%,
[image:30.595.132.495.323.596.2]seperti pada tabel 4.8 adalah sebagai berikut:
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 10%
BEBAN PUTARAN TORSI(Nm) WAKTU(s) mmH2O Te (Suhu
Exhaust)
3.5 1800 4.3 144 18 110
2000 4.6 124 20 125
2200 4.8 110 24 130
2400 4.9 98 28 140
2600 5.2 87 37 155
2800 6 69 47 200
4.5 1800 8.8 139 18 110
2000 9 124 20 125
2200 9.3 110 24 130
2400 9.4 98 28 140
2600 12 76 37 175
2800 12.3 69 47 250
4.2.4 Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 15%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar + Minyak Plastik 15%,
Tabel 4.9 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 15%
BEBAN PUTARAN TORSI(Nm) WAKTU (s)
mmH2O Te (suhu exhaust)
3.5 1800 2.8 153 17 125
2000 2.8 134 22 145
2200 3 121 24 155
2400 3.3 108 27 175
2600 3.5 96 37 180
2800 3.5 87 47 210
4.5 1800 7.6 154 16 125
2000 7.8 134 19 145
2200 8.2 122 24 155
2400 8.5 109 27 175
2600 8.6 97 37 180
2800 8.8 87 47 190
4.2.5 Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 20%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar + Minyak Plastik 20%,
seperti pada tabel 4.10 adalah sebagai berikut:
Tabel 4.10 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 20%
BEBAN PUTARAN TORSI(Nm) WAKTU(s) mmH20 Te
3.5 1800 2.6 162 17 140
2000 2.8 139 20 150
2200 3 124 24 160
2400 3.2 113 27 170
2600 3.4 97 37 180
2800 3.5 89 47 200
4.5 1800 7.5 162 17 140
2000 7.8 138 20 150
2200 7.8 124 24 160
2400 8.2 113 26 175
[image:31.595.143.495.484.754.2]2800 8.4 89 47 200
Perbandingan masing-masing torsi pada setiap putaran mesin, variasi
beban dan variasi bahan bakar dapat dilihat pada gambar 4.1 dan 4.2 dibawah
ini:
Gambar 4.1 Grafik Torsi vs Putaran mesin untuk beban 3.5 kg
Gambar 4.2 Grafik Torsi vs Putaran mesin untuk beban 4.5 kg
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1800 2000 2200 2400 2600 2800
To
rs
i
(
N
m
)
RPM
Torsi pada beban 3.5 kg
Solar P5 P10 P15 P20 0 2 4 6 8 10 12 14 16
1800 2000 2200 2400 2600 2800
To
rs
i
(
N
m
)
RPM
Torsi pada beban 4.5 kg
Solar
P5
P10
P15
4.3 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.
4.3.1 Daya
Besarnya daya dari masing-masing pengujian dan tiap variasi beban
dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
dimana: Pb = Daya keluaran (Watt)
n = Putaran Mesin
T = Torsi (Nm)
Untuk pengujian dengan bahan bakar solar :
Beban : 3.5 Kg
Putaran mesin : 1800 rpm
Torsi : 6 Nm
= 1.1304 kW
Dengan perhitungan yang sama dapat diketahui besarnya daya yang
minyak plastik, kondisi pembebanan dan putaran mesin seperti ditunjukkan dalam
[image:34.595.107.515.166.466.2]tabel 4.11 dibawah ini:
Tabel 4.11 Data Perhitungan Untuk Daya
BEBAN PUTARAN MESIN
DAYA (kW)
SOLAR Minyak Plastik 5% Minyak Plastik 10% Minyak Plastik 15% Minyak Plastik 20% 3.5 1800 1.1304 0.97968 0.81012 0.52752 0.48984
2000 1.339733 1.297867 0.962933 0.586133 0.586133
2200 1.51976 1.427653 1.10528 0.6908 0.6908
2400 1.95936 1.70816 1.23088 0.82896 0.80384
2600 2.177067 2.041 1.415093 0.952467 0.925253
2800 2.491067 2.256613 1.7584 1.025733 1.025733
4.5 1800 2.18544 1.92168 1.65792 1.43184 1.413
2000 2.4492 2.2608 1.884 1.6328 1.6328
2200 2.717147 2.62504 2.14148 1.888187 1.79608
2400 3.06464 2.91392 2.36128 2.1352 2.05984
2600 3.42888 3.401667 3.2656 2.340347 2.28592
2800 4.102933 3.809867 3.60472 2.578987 2.46176
Pada pembebanan 3.5 kg daya terendah terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar minyak plastik 20%, putaran mesin 1800 rpm
sebesar 0.48984 kW sedangkan daya tertinggi terjadi pada pengujian
dengan menggunakan bahan bakar solar pada putaran mesin 2800 rpm
sebesar 2.491067 kW.
Pada pembebanan 4.5 kg daya terendah terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar minyak plastik 20% pada putaran mesin 1800
rpm sebesar 1.413 kW sedangkan daya tertinggi terjadi pada pengujian
dengan menggunakan bahan bakar solar pada putaran mesin 2800 rpm
sebesar 4.102933 kW.
terbesar terjadi ketika menggunakan bahan bakar solar pada beban 4.5 kg
dengan putaran mesin 2800 rpm yaitu 4.102933kW.
Daya terbesar terjadi pada penggunaan solar karena nilai kalor yang paling besar yang terdapat pada solar yaitu sebesar 53524.85 kJ/kgoC
Perbandingan masing-masing daya pada setiap putaran mesin, variasi
beban dan variasi bahan bakar dapat dilihat pada gambar 4.3 dan 4.4 dibawah
[image:35.595.151.509.244.464.2]ini:
Gambar 4.3 Grafik Daya vs Putaran mesin untuk beban 3.5 kg
Gambar 4.4 Grafik Daya vs Putaran untuk beban 4.5 kg
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
1800 2000 2200 2400 2600 2800
D
a
ya
(
k
W
)
RPM
Daya pada beban 3.5 kg
Solar P5 P10 P15 P20 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
1800 2000 2200 2400 2600 2800
D
a
ya
(
k
W
)
RPM
Daya pada beban 4.5 kg
Solar
P5
P10
P15
[image:35.595.148.513.510.724.2] Dari grafik dapat dilihat bahwa daya tertinggi terjadi pada penggunaan solar sedangkan daya terendah terjadi pada penggunaan solar + minyak
plastik 20%
4.3.2. Laju Aliran Bahan Bakar (mf)
Laju aliran bahan bakar didapat adalah banyaknya bahan bakar yang habis
terpakai selama satu jam pemakaian
dimana:
sgf = spesifik gravitasi minyak plastik (0.772)
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 solar:
Beban : 3.5 kg
Putaran mesin : 1800 rpm
Waktu : 112 detik
= 0.198514 kg/jam
Dengan cara yang sama untuk setiap pengujian pada putaran mesin, variasi
beban dan variasi persentase minyak plastik maka hasil perhitungan mf untuk
Tabel 4.12 Laju Aliran Bahan Bakar
BEBAN PUTARAN MESIN
mf (kg/jam)
Solar Minyak Plastik 5% Minyak Plastik 10% Minyak Plastik 15% Minyak Plastik 20%
3.5 1800 0.190031 0.177869 0.1544 0.144374 0.137244
2000 0.21586 0.200303 0.179303 0.165922 0.159954
2200 0.249816 0.239071 0.202124 0.182243 0.179303
2400 0.267875 0.267875 0.226873 0.203978 0.196758
2600 0.296448 0.27792 0.255559 0.229212 0.226873
2800 0.358606 0.331845 0.322226 0.255559 0.249816
4.5 1800 0.190031 0.179303 0.159954 0.145318 0.145318
2000 0.217976 0.203978 0.179303 0.165922 0.161113
2200 0.252655 0.244325 0.202124 0.183749 0.179303
2400 0.292547 0.281438 0.226873 0.205867 0.196758
2600 0.336873 0.331845 0.317623 0.2316 0.229212
2800 0.37056 0.358606 0.342055 0.255559 0.249816
Pada pembebanan 3.5 kg, mf terendah terjadi pada saat menggunakan minyak plastik 20% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar
0.137244 kg/jam sedangkan mf tertinggi pada saat menggunakan solar
pada putaran mesin 2800 yaitu sebesar 0.358606 kg/jam
Pada pembebanan 4.5 kg, mf terendah terjadi pada saat menggunakan minyak plastik 20% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar
0.145318 kg/ jam. sedangkan mf tertinggi pada saat menggunakan
solar pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 0.37056 kg/jam
Perbandingan masing-masing nilai mf pada setiap putaran mesin, variasi
beban dan variasi bahan bakar dapat dilihat pada gambar grafik 4.5 dan 4.6 di
Gambar 4.5 Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 3.5 kg
Gambar 4.6 Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 4.5 kg
Dapat dilihat dari trend grafik diatas laju aliran bahan bakar tinggi pada penggunaan solar murni sedangkan laju aliran bahan bakar terendah terjadi
pada penggunaan solar + minyak plastik 20%
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
1800 2000 2200 2400 2600 2800
Mf
(
k
g
/j
a
m
)
RPM
Mf pada beban 3.5 kg
Solar P5 P10 P15 P20 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
1800 2000 2200 2400 2600 2800
Mf
(
k
g
/j
a
m
)
RPM
Mf pada beban 4.5 kg
Solar
P5
P10
P15
[image:38.595.132.492.350.571.2]4.3.3 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 seperti pada gambar 4.7
[image:39.595.117.521.411.663.2]berikut
Gambar 4.7 Viscous Flow Meter
Pada pengujian ini dianggap tekanan udara sebesar 100 kPa dan
tekanan 101.3 kPa dan temperatur 20oC. maka besarnya laju aliran udara yang
diperoleh harus dikalikan dengan faktor pengali berikut:
Untuk pengujian dengan menggunakan solar, beban 3.5 kg dan putaran
mesin 1800 rpm tekanan udara masuk didapati 18 mmH2O, dengan melakukan
interpolasi pada kurva viscous flow meter didapat besar ma 20.11 kg/jam, dan
kemudian dikalikan dengan factor koreksi sehingga didapat massa udara yang
sebenarnya:
ma = 20.11 x 0.946531125
= 19.04198 kg/jam
mf = 0.198514286
Dengan cara yang sama maka didapat nilai ma untuk masing-masing
pengujian, maka dapat dihitung besarnya AFR.
Untuk pengujian dengan menggunakan solar pada putaran 1800 rpm dan
beban 3.5 kg maka didapatkan besar AFR:
Hasil perhitunganAFR untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi beban,
Tabel 4.13 Air Fuel Ratio
BEBAN PUTARAN MESIN
AFR
Solar Minyak Plastik 5% Minyak Plastik 10% Minyak Plastik 15% Minyak Plastik 20% 3.5 1800 105.7716 107.0563 116.4773 117.2386 115.6208
2000 102.9168 105.6289 112.0999 114.7644 112.4329
2200 97.39746 97.34988 109.9112 116.0966 112.0999
2400 98.72972 94.78053 107.2466 114.0982 112.9087
2600 96.35069 98.96762 103.4878 110.7676 107.2466
2800 88.49989 92.44908 91.92569 111.7668 110.1015
4.5 1800 105.7716 106.1999 112.4329 116.4773 116.4773
2000 101.9176 103.7257 112.0999 114.7644 111.6241
2200 96.30311 95.25633 109.9112 115.145 112.0999
2400 90.40311 90.21279 107.2466 113.0515 112.9087
2600 84.78861 82.88538 83.26603 109.6257 106.1523
2800 88.49989 85.54989 86.59667 111.7668 110.1015
Pada pembebanan 3.5 kg AFR terendah terjadi pada saat menggunakan solar pada putaran mesin 2800 rpm yaitu 88.49989, sedangkan AFR
tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 15% putaran
mesin 1800 rpm yaitu 117.2386
Pada pembebanan 4.5 kg AFR terendah terjadi pada saat menggunakan bahan bakar minyak plastik 5% pada putaran mesin 2600 rpm yaitu
82.88538, sedangkan AFR tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar
minyak plastik 15% dan 20% putaran mesin 1800 rpm yaitu 116.4773 Laju aliran bahan bakar berbanding terbalik dengan nilai AFR. Pada
subbab sebelumnya, laju aliran bahan bakar tertinggi pada penggunaan
bahan bakar solar, maka dapat dilihat bahwa nilai AFR terendah terjadi
pada penggunaan ini.
Perbandingan harga AFR masing-masing pengujian pada setiap variasi
Gambar 4.8 Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg
Gambar 4.9 Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg
4.3.4 Effisiensi Volumetris
Effisiensi volumetric untuk motor bakar 4 langkah dihitung dengan
persamaan berikut: 0 20 40 60 80 100 120 140
1800 2000 2200 2400 2600 2800
A
F
R
RPM
AFR pada beban 3.5 kg
Solar P5 P10 P15 P20 0 20 40 60 80 100 120 140
1800 2000 2200 2400 2600 2800
A
F
R
RPM
AFR pada beban 4.5 kg
Solar
P5
P10
P15
[image:42.595.129.495.385.603.2]
dimana:
ma = laju aliran udara (kg/jam)
ρa = Kerapatan udara (kg/m3)
Vs = volume langkah torak (m3) = 0.00023 (berdasarkan spesifikasi mesin)
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 =
= 1.161440186 kg/m3
Dengan diperolehnya massa jenis udara, maka dapat dihitung besarnya
effisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dengan variasi persentase
minyak plastik, putaran mesin dan beban.
Untuk pengujian menggunakan solar beban 3.5 kg pada putaran mesin
1800 rpm maka didapatkan nilai effesiensi volumetrik:
Harga effisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dapat
dihitung dengan melakukan perhitungan yang sama dengan perhitungan di atas
dengan variasi beban, putaran mesin, dan minyak plastik dengan beberapa variasi
seperti ditunjukkan pada tabel:
Tabel 4.14 Effesiensi Volumetrik
BEBAN PUTARAN MESIN
Eff. volumetrik (%) Solar Minyak
Plastik 5% Minyak Plastik 10% Minyak Plastik 15% Minyak Plastik 20%
3.5 1800 136.9808 129.7713 122.5618 115.3523 108.1428
2000 136.2599 129.7713 123.2828 116.7942 110.3056
2200 135.67 129.7713 123.8726 117.9739 112.0752
2400 135.1785 129.7713 124.3642 118.9571 113.5499
2600 134.7625 129.7713 124.7801 119.7889 114.7977
2800 139.0407 134.406 129.7713 125.1366 120.5019
4.5 1800 136.9808 129.7713 122.5618 115.3523 115.3523
2000 136.2599 129.7713 123.2828 116.7942 110.3056
2200 135.67 129.7713 123.8726 117.9739 112.0752
2400 135.1785 129.7713 124.3642 118.9571 113.5499
2600 134.7625 129.7713 124.7801 119.7889 114.7977
2800 143.6754 134.406 129.7713 125.1366 120.5019
Effisiensi volumetrik terendah terjadi pada penggunaan minyak plastik 20% pada pembebanan 3.5 dengan putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar
108.1428% sedangkan effisiensi volumetrik tertinggi terjadi pada
penggunaaan solar pada pembebanan 4.5 kg pada putaran mesin 2800 rpm
yaitu sebesar 143.6754%
Effisiensi volumetrik dipengaruhi oleh laju konsumsi udara, dan besar putaran mesin. Selain itu nilai kalor bahan bakar juga mempengaruhi besar
effesiensi volumetrik. Semakin tinggi nilai kalor bahan bakar maka
kalor bahan bakar maka semakin tinggi nilai konsumsi udara, yang dapat
dilihat pada penurunan effisiensi volumetrik
Perbandingan effisiensi volumetrik dari masing-masing pengujian pada
[image:45.595.133.494.194.411.2]tiap variasi putaran dapat dilihat pada gambar grafik 4.10 dan 4.11 berikut:
Gambar 4.10 Grafik effisiensi volumetrik vs putaran mesin pada beban 3.5 kg
Gambar 4.11 Grafik effisiensi volumetrik vs putaran mesin pada beban 4.5 kg 0 20 40 60 80 100 120 140 160
1800 2000 2200 2400 2600 2800
e
ff
.
V
o
lu
m
e
tr
ik
(
%
)
RPM
eff. Volumetrik pada beban 3.5 kg
Solar P5 P10 P15 P20 0 20 40 60 80 100 120 140 160
1800 2000 2200 2400 2600 2800
e
ff
.
V
o
lu
m
e
tr
ik
(
%
)
RPM
eff. Volumetrik pada beban 4.5 kg
Solar
P5
P10
P15
[image:45.595.131.493.461.678.2] Dari grafik terlihat bahwa nilai effisiensi volumeterik diantara variasi bahan bakar tidak terlihat berbeda secara signifikan namun solar tetap
memiliki nilai effisiensi tertinngi , di mana laju konsumsi udara
berbanding lurus dengan besarnya effisiensi volumetrik.
4.3.5 Daya Aktual
Daya aktual didapat dengan mengalikan Daya hasil pembacaan dengan
effiesiensi mekanikal dan effesiensi volumetrik, sehingga didapat:
Pa = Pbx ηb x ηv x ηm
dimana: besar ηm adalah 0.75 – 0.95 untuk mesin diesel dan yang diambil untuk
perhitungan ini adalah 0.75
Untuk beban 3.5 kg putaran mesin 1800 dengan bahan bakar solar maka
didapat daya aktual:
Pa = 1.1304 x0.38298 x 1.36980 x 0.75
= 0.464631 kW
Dengan menggunakan cara yang sama untuk setiap variasi putaran mesin,
[image:46.595.98.526.558.739.2]beban dan bahan bakar maka didapat hasil seperti pada tabel 4.15 dibawah ini:
Tabel 4.15 Daya Aktual
BEBAN PUTARAN
MESIN
Daya aktual (kW)
Solar Minyak
Plastik 5%
Minyak
Plastik
10%
Minyak
Plastik
15%
Minyak
Plastik
20%
3.5 1800 0.464631 0.382667 0.290753 0.129194 0.111626
2000 0.571532 0.596384 0.355815 0.14052 0.139879
2200 0.632736 0.604604 0.41785 0.179502 0.176109
2400 0.977266 0.772463 0.463512 0.232864 0.220166
2800 1.213676 1.127124 0.694978 0.299358 0.299639
4.5 1800 1.736689 1.460584 1.175453 0.945639 0.935725
2000 1.891539 1.777024 1.362053 1.090462 1.077677
2200 1.999822 2.000119 1.568571 1.330086 1.190498
2400 2.189165 2.139562 1.705786 1.530769 1.4457
2600 2.372554 2.472868 2.338177 1.64614 1.545159
2800 3.292464 2.972992 2.751333 1.892433 1.725923
Pada pembebanan 3.5 kg daya aktual terbesar terjadi pada penggunaan solar putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 1.213676 kW sedangkan daya
terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 20% pada
putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.111626 kW
Pada pembebanan 4.5 kg daya aktual terbesar terjadi pada penggunaan solar pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 3.292464 kW sedangkan
daya aktual terkecil terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik
20% putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.935725 kW
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.
Melalui grafik hubungan antara daya aktual dan putaran mesin pada
Gambar 4.12 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg
Gambar 4.13 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg
Dari grafik dapat dilihat bahwa solar murni memiliki nilai daya aktual yang terbesar dari semua variasi bahan bakar yang ada, ini disebabkan
nilai kalor solar yang paling tinggi dari semua variasi yang ada.
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
1800 2000 2200 2400 2600 2800
D
a
ya
a
k
tu
a
l (
k
W
)
RPM
Daya aktual pada beban 3.5 kg
Solar P5 P10 P15 P20 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
1800 2000 2200 2400 2600 2800
D
a
ya
a
k
tu
a
l (
k
W
)
RPM
Daya aktual pada beban 4.5 kg
Solar
P5
P10
P15
[image:48.595.130.495.354.573.2]4.3.6 Effisiensi Thermal Aktual
Effisiensi termal aktual adalah perbandingan antara daya aktual dengan
laju panas rata-rata yang dihasilkan bahan bakar, yang dapat dihitung dengan
persamaan berikut:
dimana:
nb = effisiensi termal
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 mesin 1800 rpm menggunakan solar didapatkan nilai effisiensi termal:
= 39.44882275 %
Dan untuk efisiensi thermal break aktual dapat dicari dengan menggunakan
rumus:
Maka dengan memasukkan nilai-nilai ke persamaan untuk beban 3.5 kg
putaran mesin 1800 rpm menggunakan solar didapatkan nilai effisiensi termal:
Dengan menggunakan cara yang sama maka didapatkan besar effisiensi
thermal break aktual untuk variasi putaran mesin, pembebanan, dan bahan bakar
seperti pada tabel 4.16 di bawah:
Tabel 4.16 Effisiensi thermal break aktual
BEBAN PUTARAN
MESIN
Effisiensi thermal break aktual (%)
Solar Minyak
Plastik 5% Minyak Plastik 10% Minyak Plastik 15% Minyak Plastik 20%
3.5 1800 18.63757 17.76607 15.88149 7.857405 7.256455
2000 20.18239 24.58719 16.73596 7.436307 7.802047
2200 19.30667 20.88403 17.43483 8.648563 8.762866
2400 27.80902 23.81311 17.23024 10.02407 9.983237
2600 27.94657 31.58412 18.00804 10.55342 10.05762
2800 25.7982 28.04831 18.18967 10.2855 10.70118
4.5 1800 69.6631 67.26797 61.97612 57.13887 57.44892
2000 66.14703 71.9416 64.06488 57.70726 59.67746
2200 60.33493 67.60167 65.44874 63.55947 59.23697
2400 57.04099 62.77869 63.40959 65.29026 65.55399
2600 53.68526 61.53694 62.08404 62.40984 60.1433
2800 67.72785 68.46139 67.83612 65.02117 61.63877
Pada pembebanan 3.5 kg effisiensi termal aktual tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 5% putaran mesin 2600 rpm
sebesar 31.58412 % sedangkan effisiensi termal aktual terendah terjadi
pada penggunaan bahan bakar minyak plastic 20% putaran mesin 1800
rpm yaitu sebesar 7.256455 %
Pada pembebanan 4.5 kg effisiensi termal aktual tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 5% putaran mesin 2000 rpm yaitu
sebesar 71.9416 % sedangkan effisiensi termal aktual terendah mesin
terjadi pada penggunaan bahan bakar solar putaran 2600 rpm yaitu sebesar
Perbandingan nilai effesiensi termal aktual untuk setiap variasi
pembebanan, bahan bakar dan putaran dapat dilihat pada gambar 4.14 dan 4.15 di
[image:51.595.129.496.160.380.2]bawah ini.
Gambar 4.14 Effisiensi termal aktual vs putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg
Gambar 4.15 Effisiensi Termal Aktual vs Putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg
0 5 10 15 20 25 30 35
1800 2000 2200 2400 2600 2800
e
ff
.
T
h
e
rm
a
l
a
k
tu
a
l (
%
)
RPM
eff. Thermal aktual pada beban 3.5 kg
Solar P5 P10 P15 P20 0 10 20 30 40 50 60 70 80
1800 2000 2200 2400 2600 2800
e
ff
.
T
h
e
rm
a
l
a
k
tu
a
l (
%
)
RPM
eff. Thermal aktual pada beban 4.5 kg
Solar
P5
P10
P15
[image:51.595.129.494.429.647.2]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:
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:
Sfc = 168.1093146 (gr/kWh)
Dengan menggunakan cara yang sama untuk variasi beban, bahan bakar,
dan putaran mesin maka didapatkan hasil perhitungan SFC seperti pada tabel 4.17
[image:52.595.98.525.484.748.2]di bawah ini
Tabel 4.17 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
BEBAN PUTARAN
MESIN
Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Sfc)
Solar Minyak
Plastik 5% Minyak Plastik 10% Minyak Plastik 15% Minyak Plastik 20%
3.5 1800 168.1093 181.5581 190.589 273.6845 280.1822
2000 161.1218 154.3323 186.2052 283.0796 272.8969
2200 164.3784 167.4573 182.871 263.8139 259.5588
2400 136.7154 156.8206 184.3181 246.0649 244.772
2600 136.1685 136.1685 180.5949 240.6513 245.2015
2800 143.957 147.0543 183.2496 249.1472 243.5484
4.5 1800 86.95309 93.30545 96.47869 101.4901 102.8433
2000 88.99905 90.22381 95.17156 101.6183 98.67286
2400 95.45897 96.58397 96.08071 96.41564 95.52078
2600 98.2457 97.55358 97.26325 98.9597 100.2714
2800 90.31587 94.12572 94.89097 99.09265 101.4785
Pada pemebebanan 3.5 kg SFC tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 15% putaran mesin 2000 rpm yaitu sebesar 283.0796
gr/kWh dan SFC terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar solar dan
minyak plastik 5% putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar 136.1685
gr/kWh
Pada pembebanan 4.5 kg SFC tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 20% putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 102.8433
gr/kWh dan SFC terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar solar pada
putaran mesin 1800 yaitu sebesar 86.95309 gr/kWh
Perbandingan harga SFC untuk masing-masing pengujian bahan bakar
[image:53.595.114.478.411.630.2]dapat dilihat pada gambar 4.16 dan 4.17 di bawah ini.
Gambar 4.16 SFC vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg
0 50 100 150 200 250 300
1800 2000 2200 2400 2600 2800
S
fc
(
g
r/
k
W
h
)
RPM
Sfc pada beban 3.5 kg
Solar
P5
P10
P15
Gambar 4.17 SFC vs Putaran mesin pada pembebanan 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) x Cp
Dimana:
Te = Suhu exhaust (oC)
Ta = Suhu ambient/ suhu udara luar (asumsi 27oC)
Cp = Panas spesifik udara sebagai gas ideal saat 300 K ( 1.005 KJ/kg.K)
Untuk beban 3.5 kg, putaran 1800 rpm bahan bakar solar maka heat loss
dapat dihitung:
Heat Loss = (20.09986683 + 0.190030769) x (100 –27) x 1.005
= 1488.568 W
75 80 85 90 95 100 105
1800 2000 2200 2400 2600 2800
S
fc
(
g
r/
k
W
h
)
RPM
Sfc pada beban 4.5 kg
Solar
P5
P10
P15
Selanjutnya dengan perhitungan yang sama untuk pembebanan, variasi
nilai LHV sesuai dengan persentase minyak plastik, dan putaran yang bervariasi
[image:55.595.100.526.188.534.2]maka didapat heat losses seperti pada tabel 4.18 di bawah ini.
Tabel 4.18 Heat Losses
BEBAN PUTARAN
MESIN
Heat Loss ( W )
Solar Minyak
Plastik 5% Minyak Plastik 10% Minyak Plastik 15% Minyak Plastik 20%
3.5 1800 1488.568 1468.012 1695.314 1681.281 1817.671
2000 1645.687 1888.907 2262.243 2277.865 2242.876
2200 2050.444 2197.605 2771.172 2745.177 2710.615
2400 2362.681 2784.83 2788.962 3492.045 3220.998
2600 3422.438 3155.177 3435.042 3939.231 3776.206
2800 3967.453 3989.202 5206.054 5300.159 4825.605
4.5 1800 1488.568 1410.169 1513.486 1681.374 1938.727
2000 1803.663 1781.889 1997.295 2277.865 2243.019
2200 1803.61 2198.096 2320.575 2745.371 2710.615
2400 2230.495 2657.307 2788.962 3492.325 3333.62
2600 2701.124 3161.3 3980.999 3939.599 3776.565
2800 3099.774 3836.682 4607.247 4720.907 4825.605
Pada pembebanan 3.5 kg Heat Loss tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 15% putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar
5300.159 W, sedangkan Heat Losses terendah terjadi pada penggunaan
bahan bakar minyak plastik 5% putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar
1468.012 W
Pada pembebanan 4.5 kg Heat Loss tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 20% pada putaran mesin 2800 yaitu sebesar
4825.605 W sedangkan Heat loss terendah terjadi pada penggunaan bahan
bakar minyak plastik 5% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar
Heat Loss yang tinggi terjadi pada bahan bakar minyak plastik 15% diakibatkan suhu exhaust yang dikeluarkan pada penggunaan ini relatif
lebih tinggi, heat loss tertinggi juga terjadi pada putaran yang tinggi karena
adanya kecenderungan peningkatan suhu exhaust pada putaran yang lebih
tinggi
Nilai dari heat loss dapat dilihat pada gambar grafik 4.18 dan 4.19 di
[image:56.595.149.513.254.475.2]bawah ini.
Gambar 4.18 Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
1800 2000 2200 2400 2600 2800
H
e
a
t
Lo
ss
(
W
)
RPM
Heat Loss pada beban 3.5 kg
Solar P5 P10 P15 P20 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
1800 2000 2200 2400 2600 2800
H
e
a
t
Lo
ss
(
W
)
RPM
Heat Loss pada beban 4.5 kg
Solar
P5
P10
P15
Gambar 4.19 Heat Loss vs Putaran mesin 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:
–
Dengan memasukkan nilai Te dan LHV untuk solar pada putaran 1800
rpm, pembebanan 3.5 kg maka didapat % Heat Loss sebagai berikut:
( – )
= 14.63489 %
Dengan menggunakan perhitungan yang sama pada variasi nilai LHV
untuk setiap persetase bahan bakar minyak plastik, dan putaran maka didapat nilai
[image:57.595.99.528.549.739.2]persentase heat loss seperti ditunjukkan pada tabel 4.19 di bawah ini.
Tabel 4.19 Persentase Heat Loss
BEBAN PUTARAN
MESIN
Persentase Heat Loss (%)
Solar Minyak
Plastik 5%
Minyak
Plastik
10%
Minyak
Plastik
15%
Minyak
Plastik
20%
3.5 1800 14.63489 16.70474 22.6964 25.06201 28.96094
2000 14.24358 19.08682 26.07986 29.54525 30.66213
2200 15.3346 18.60513 28.34004 32.41791 33.05764
2400 16.47851 21.04151 25.41049 36.84352 35.79737
2800 20.66989 24.33105 33.39658 44.63371 42.24001
4.5 1800 14.63489 15.91817 19.55858 24.90065 29.17363
2000 15.45932 17.68101 23.02546 29.54525 30.44349
2200 13.33706 18.20909 23.7319 32.15446 33.05764
2400 14.24458 19.11036 25.41049 36.50844 37.04903
2600 14.98039 19.28149 25.90803 36.60817 36.0289
2800 15.62846 21.65447 27.84192 39.75571 42.24001
Pada pembebanan 3.5 kg persentase heat loss tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 15% putaran mesin 2800 yaitu
sebesar 44.63371% sedangkan persentase Heat Loss terendah terjadi pada
penggunaan bahan bakar solar putaran mesin 2000 rpm yaitu sebesar
14.24358%
Pada pembebanan 4.5 kg persentase heat loss tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 20% putaran mesin 2800 rpm
yaitu sebesar 42.24001% sedangkan Persentase Heat Loss terendah terjadi
pada penggunaan bahan bakar solar putaran mesin 2200 rpm yaitu sebesar
13.33706%
Hasil dari persentase heat loss untuk masing-masing bahan bakar,
pembebanan dapat dilihat pada gambar grafik 4.20 dan 4.21 di bawah ini.
0 10 20 30 40 50
1800 2000 2200 2400 2600 2800
H
e
a
t
Lo
ss
(
%
)
RPM
% Heat Loss pada beban 3.5 kg
Solar
P5
P10
P15
Gambar 4.20 Persentase Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg
Gambar 4.21 Persentase Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg
0 5 10 15 20 25 30 35 40
45
1800 2000 2200 2400 2600 2800
H
e
a
t
Lo
ss
(
%
)
RPM
% Heat Loss pada beban 4.5 kg
Solar
P5
P10
P15
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1Kesimpulan
1. Daya terendah terjadi ketika menggunakan bahan bakar minyak plastik
20% pada beban 3.5 kg dengan putaran mesin 1800 rpm yaitu 0.48984 kW
dan daya terbesar terjadi ketika menggunakan bahan bakar solar akra sol
pada beban 4.5 kg dengan putaran mesin 2800 rpm yaitu 4.102933 kW.
Daya terbesar terjadi pada penggunaan solar akra sol karena nilai kalor
yang paling besar yang terdapat pada solar yaitu sebesar 53524.85
kJ/kgoC
2. Semakin besar daya atau beban yang dipakai semakin besar Torsi yang
dihasilkan. Torsi Minimum pada bahan bakar minyak plastik 20% pada
beban 3.5 kg diperoleh pada putaran 1800 rpm, yaitu sebesar 2.6 N.m.
Sedangkan torsi Maksimum diperoleh pada bahan bakar solar akra sol
beban 4.5 kg putaran 2800 rpm, yaitu sebesar 14 N.m. Nilai torsi mesin
bergantung pada besar kecil daya dan putaran mesin. Semakin besar daya
dan putaran mesin maka torsi semakin besar demikian sebaliknya
3. Laju aliran bahan bakar terendah terjadi ketika menggunakan bahan bakar
minyak plastik 20% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.137244
kg/jam dan Laju aliran bahan bakar tertinggi terjadi ketika menggunakan
bahan bakar solar akra sol dengan putaran mesin 2800 rpm yaitu 0.37056
kg/jam.
4. Semakin besar nilai laju aliran bahan bakar, semakin besar pula konsumsi
bahan Bakar. SFC minimum pada bahan bakar solar akra sol beban 4.5 kg
putaran 1800 rpm yaitu sebesar 86.95309 gr/kWh.jam. Sedangkan SFC
Maksimum pada bahan bakar bahan bakar minyak plastik 15% beban 3.5
kg putaran 2000 rpm yaitu sebesar 283.0796 gr/kWh. Besar SFC sangat
dipengaruhi oleh besar kecil nilai laju aliran bahan bakar. Semakin besar
nilai laju aliran bahan bakar, semakin besar pula konsumsi bahan bakar
5. AFR terendah terjadi pada pembebanan 4.5 kg saat menggunakan bahan
bakar minyak plastik 5% pada putaran mesin 2600 rpm yaitu 82.88538,
sedangkan AFR tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak
plastik 15% dan 20% putaran mesin 2800 rpm yaitu 116.4773. Semakin
tinggi putaran dan beban mesin, maka semakin kecil rasio perbandingan
udara bahan bakar. Ini disebabkan karena pada putaran dan beban maksimal mesin mengalami “overlap” dimana pada saat ini terjadi proses pembakaran yang sangat cepat dimana diperlukan bahan bakar dengan
jumlah besar, sehingga diperlukan udara yang besar pula untuk
mengimbangi bahan bakar tersebut
6. Nilai Efisiensi volumetrik minimum pada campuran minyak plastik 20%
pada pembebanan 3.5 dengan putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar
108.1428%, sedangkan nilai efisiensi volumetrik tertinggi terjadi pada
penggunaaan solar pada pembebanan 4.5 kg pada putaran mesin 2800 rpm
yaitu sebesar 143.6754%
7. Daya aktual terendah terjadi ketika menggunakan bahan bakar minyak
plastik 20% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.111626 kW dan
daya aktual terbesar terjadi ketika menggunakan bahan bakar solar akra sol
pada beban 4.5 kg dengan putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 3.292464
kW.
8. Nilai Efisiensi Termal break aktual minimum pada campuran bahan bakar
minyak plastik 20% dengan beban 3.5 kg dan putaran 1800 rpm yakni
sebesar 27.36898 %. Nilai Efisiensi Termal break aktual maksimum pada
bahan bakar minyak plastik 5% putaran mesin 2000 rpm yakni sebesar
80.75905 %
9. Nilai Heat Loss terendah pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 5%
putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 1410.169 W. Heat Loss terbesar
terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 15% putaran mesin
2800 rpm yaitu sebesar 5300.159 W
10. Nilai persentase Heat Loss terendah pada penggunaan bahan bakar solar
Loss tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 15%
putaran mesin 2800 yaitu sebesar 44.63371%.
5.2 Saran
1. Membaca alat ukur dengan baik, upayakan mencatat data pada saat jarum
menunjukan nilai stabil dikarenakan kondisinya yang selalu berubah pada
tiap periode pengujian.
2. Mengembangkan pengujian dengan jenis plastik yang berbeda, dengan
mengoptimalkan parameter-parameter proses pembuatan, diantaranya :
meningkatkan suhu pemanasan proses pirolisis dan penggunaan katalis
yang berbeda dalam jumlah yang lain guna mendapatkan hasil yang
optimum dari bahan bakar minyak plastik
3. Adanya studi perancangan alat proses pirolisis, dikarenakan terdapat
banyak kajian yang dapat di analisa seperti : bentuk tungku reaktor dan
pendinginan minyak hasil pemanasan dalam tabung sepusat alat penukar
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Plastik
Produksi utama pembuatan plastik selama ini berbasis bahan baku turunan
minyak bumi. Plastik adalah bahan sintestis atau alami yang terdiri dari rantai
panjang dengan komponen utama C atau karbon.Ikatan ini sangat kuat sehingga
material plastik cocok untuk digunakan dalam berbagai aplikasi.
Plastik merupakan bahan yang murah, tahan lama, serbaguna, dan sangat
disukai sebagai material bahan baku pembuatan produk. Plastik mempunyai bobot
ringan, kuat, tahan bahan kimia, dan mudah dalam pemasaran. Komoditas plastik
terbesar didunia adalah polipropilen, diikuti oleh PVC dan HDPE. Plastik dapat
dibagi dalam dua klasifikasi, yaitu material termoplastik dan material termoset.
Proses pembentukan plastik diakhiri oleh reaksi curing, yaitu reaksi ikatan
sambung silang (cross – linking) yang irreversible dari polimer. Perbedaan
termoplastik dimana termoplastik dapat diproses dengan panas, ketika material
diberi panas, material termoplastik akan mencair dimana material tersebut dapat
dibentuk menjadi produk yang diinginkan. Setelah didinginkan material akan
mengeras dan mempertahankan bentuknya. Material termoplastik dapat diproses
ulang dengan pemanasan dan pembentukan atau pencetakan. Berbeda dengan
material termoset yang tidak da
