PENGARUH PENAMBAHAN JUMLAH PIPA BERGELOMBANG STAINLESS STEEL PADA BAGIAN BELAKANG KNALPOT SEPEDA MOTOR YAMAHA JUPITER Z TAHUN 2004 TERHADAP EMISI GAS BUANG HC

(1)

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

PENGARUH PENAMBAHAN JUMLAH PIPA BERGELOMBANG

STAINLESS STEEL PADA BAGIAN BELAKANG KNALPOT SEPEDA MOTOR YAMAHA JUPITER Z TAHUN 2004 TERHADAP EMISI GAS

BUANG HC

SKRIPSI

Oleh :

ARI DAMAR NUGROHO K 2506013

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

(2)

commit to user

ii

PENGARUH PENAMBAHAN JUMLAH PIPA BERGELOMBANG

STAINLESS STEEL PADA BAGIAN BELAKANG KNALPOT SEPEDA MOTOR YAMAHA JUPITER Z TAHUN 2004 TERHADAP EMISI GAS

BUANG HC

Oleh :

ARI DAMAR NUGROHO K 2506013

Skripsi

Ditulis dan diajukan Untuk memenuhi syarat mendapatkan gelar Sarjana Pada Program Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Teknik dan Kejuruan

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET

(3)

commit to user

(4)

commit to user

(5)

commit to user

(6)

commit to user

vi ABSTRACT

Ari Damar Nugroho. EFFECT OF ADDITION OF STAINLESS STEEL

SURGE PIPE ON THE BACK OF MOTORCYCLE EXHAUST YAMAHA JUPITER Z YEAR 2004 ON HC EMISSION EXHAUST, Thesis. Surakarta: Faculty of Teacher Training and Education Sebelas Maret University in Surakarta,

October 2010.

The purpose of this research were (1) To investigate the levels of HC in

the exhaust gas discharge plant with discharge standards which are the addition of

stainless steel pipe in the form of tool-lowering exhaust emissions at the 2004

Yamaha motorcycle. (2) To investigate the number of surge what is the content of

the lowest HC exhaust gas aids for lowering exhaust emissions on Jupiter Z

Yamaha motorcycle in 2004.

This research uses experimental methods. Population is a Yamaha Jupiter

Z 2004. Sample was taken with a purposive sampling technique.

This research data is numeric. This figure shows the levels of exhaust HC

obtained from experiments conducted at the Laboratory of Automotive

Engineering Education Research Program FKIP UNS using a gas analyzer.

Analysis of the data in this research using normality test Liliefors method used to

test the state of the sample distribution and homogeneity test using the method of

Bartlet. Hypothesis test using one-way Anova test to determine the effect of

lowering the tool exhaust emissions and z test to determine the number of surge

what is the exhaust gas HC concentration of the lowest.

Based on the results of this research concluded: 1) The increase of number of

surge pipe stainless steel at the back of a motorcycle muffler Yamaha Jupiter Z

2004 of the HC exhaust emission levels of exhaust gas yield decreased HC, where

Fobs = 84.45> Ftable = 5 , 29. 2). Levels of exhaust HC lowest obtained by varying

(7)

commit to user

vii ABSTRAK

Ari Damar Nugroho. PENGARUH PENAMBAHAN JUMLAH PIPA

BERGELOMBANG STAINLESS STEEL PADA BAGIAN BELAKANG KNALPOT SEPEDA MOTOR YAMAHA JUPITER Z TAHUN 2004 TERHADAP EMISI GAS BUANG HC, Skripsi. Surakarta : Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta, Oktober 2010.

Tujuan penelitian ini adalah (1) Untuk menyelidiki kadar gas buang HC

pada saluran buang standar pabrik dengan saluran buang yang diberi penambahan

pipa stainless steel dalam bentuk alat bantu penurun emisi gas buang pada sepeda

motor Yamaha tahun 2004. (2) Menyelidiki pada jumlah gelombang berapakah

kadar gas buang HC yang paling rendah untuk alat bantu penurun emisi gas buang

pada sepeda motor Yamaha Jupiter Z tahun 2004.

Penelitian ini menggunakan metode eksperimen. Populasi adalah sepeda

motor Yamaha Jupiter Z tahun 2004. Sampel diambil dengan teknik Purposive

Sampling yaitu sepeda motor Yamaha Jupiter Z tahun 2004 dengan nomor mesin

5TP531408. Data penelitian ini berupa angka yang menunjukkan kadar gas buang

HC. Eksperimen dilaksanakan di Laboratorium Otomotif Program Studi

Pendidikan Teknik Mesin FKIP UNS dengan menggunakan Gas Analyser.

Analisa data dalam penelitian ini menggunakan uji normalitas metode Liliefors

yang digunakan untuk menguji keadaan distribusi sampel dan uji homogenitas

dengan menggunakan metode Bartlet. Uji hipotesis menggunakan uji anava satu

arah untuk mengetahui pengaruh penambahan alat bantu penurun emisi gas buang

HC dan uji z untuk mengetahui pada jumlah gelombang berapakah kadar gas

buang HC yang paling rendah.

Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan: 1) Penambahan jumlah

pipa bergelombang stainless steel pada bagian belakang knalpot sepeda motor

Yamaha Jupiter Z tahun 2004 terhadap emisi gas buang HC menghasilkan kadar

gas buang HC yang menurun, di mana Fobs = 84,45 > Ftabel = 5,29. 2). Kadar gas

buang HC paling rendah diperoleh dengan variasi lilitan sebanyak 7 gelombang

pada sepeda motor Yamaha Jupiter Z tahun 2004, di mana zobs = −12,639 dan z

(8)

commit to user

viii MOTTO

Orang yang menaklukkan kemarahannya telah menaklukkan musuh yang kuat.

Mengetahui apa yang benar adalah langkah pertama untuk mengetahui apa yang

salah.

Orang-orang hebat di bidang apapun bukan baru bekerja karena mereka

terinspirasi, namun mereka menjadi terinspirasi karena mereka lebih suka bekerja.

Mereka tidak menyia-nyiakan waktu untuk menunggu inspirasi. (Ernest Newman)

Kata-kata kita mempunyai kuasa untuk membangun atau menjatuhkan.

Janji akan surga adalah pengharahan kekal kita.

Pengharapan dapat dipicu oleh sepercik semangat yang menguatkan.

Apabila engkau menyerahkan kepada orang lapar apa yang kau inginkan sendiri

dan memuaskan hati orang yangtertindas maka terangmu akan terbit dalam gelap.

(Yesaya 58:10)

(9)

commit to user

ix

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan mengucap puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, dengan

segala kerendahan hati, karya ini kupersembahkan kepada:

Ibunda dan Ayahanda tercinta yang senantiasa membimbingku dan selalu

mengiringiku dengan do’a dan kasih sayang.

Kakakku tercinta yang selalu menjadi motivator.

Pujaan hatiku yang selalu mendo’akanku dan selalu menjadi motivasiku.

Eko Prasetyo, Amin Iskandar, M. Rosyad Sudrajat, Neade Suharto, Ade

Saputra, Erna Ari Trisnawati, Deby Arisma, Ari Yulianto yang sudah menjadi

teman dekat dan ikut mendukung sampai selesai.

Semua Dosen PTM yang telah membimbing saya selama kuliah di PTM.

Teman-teman PTM angkatan 2006 seperjuangan.

(10)

commit to user

x

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah Yang Maha Sempurna yang telah memberikan

banyak kenikmatan kepada penulis, salah satunya adalah penulis dapat

menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini berjudul “Pengaruh Penambahan Jumlah

Pipa Bergelombang Stainless Steel pada Bagian Belakang Knalpot Sepeda Motor

Yamaha Jupiter Z Tahun 2004 terhadap Emisi Gas Buang HC”. Dalam menyusun

skripsi ini penulis mendapat bantuan dari banyak pihak, oleh karena itu penulis

mengucapkan terima kasih kepada yang terhormat :

1. Ketua Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan Fakultas Keguruan Dan

Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Ketua Program Pendidikan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

3. Koordinator Skripsi Pendidikan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

4. Bapak Drs.C.Sudibyo M.T. selaku Dosen pembimbing I, yang telah

membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyusun proposal skripsi.

5. Bapak Drs. Karno MW, S.T.selaku Dosen pembimbing II, yang telah

membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyusun proposal skripsi

6. Teman-teman mahasiswa Program Teknik Mesin Mesin angkatan tahun

2006.

7. Segenap karyawan Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan FKIP UNS.

8. Ibu, Bapak, dan keluargaku tercinta yang telah memberikan sumbangan

besar baik moril maupun materil.

9. Teman-teman seperjuangan di Program Studi Pendidikan Teknik Mesin.

Penulisan skripsi ini masih banyak kekurangan, sehingga skripsi ini jauh

dari sempurna. Untuk itu, kritik dan saran yang sifatnya membangun demi

(11)

commit to user

xi

Akhirnya, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca sebagai

acuan pelaksanaan penelitian dan semua pihak yang memerlukannya. Semoga

Allah senantiasa memberikan berkat bagi kita semua. Amin.

Surakarta, Oktober 2010

(12)

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN SURAT PERNYATAAN ... iv

HALAMAN PENGESAHAN ... v

BAB II. LANDASAN TEORI A. Tinjauan Pustaka ... 7

1. Prinsip Kerja Motor 4 Langkah ... 8

2. Udara ... 8

3. Polutan Udara ... 9

4. Hidrokarbon (HC) dan Oksidan Fotokimia ... 9

(13)

commit to user

xiii

6. Kontrol Terhadap Hidrokarbon dan Polutan Fotokimia ... 14

7. Stainless Steel ... 16

8. Diskripsi Fiktif Alat Tambahan ... 18

B. Penelitian yang Relevan ... 21

C. Kerangka Berpikir ... 22

D. Hipotesis Penelitian ... 24

BAB III. METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian ... 25

B. Metode Penelitian... 25

C. Teknik Sampling ... 26

D. Teknik Pengumpulan Data ... 27

E. Teknik Analisis Data ... 34

BAB IV. HASIL PENELITIAN A. Deskripsi Data ... 39

B. Pengujian Prasyaratan Analisis ... 41

1. Uji Normalitas ... 41

2. Uji Homogenitas ... 42

C. Pengujian Hipotesis ... 43

1. Hasil Pengujian Hipotesis dengan Analisis Variansi Satu Jalan ... 43

2. Hasil Pengujian Hipotesis dengan Uji Z ... 44

D. Pembahasan Hasil Analisis Data ... 46

BAB V. SIMPULAN, IMPLIKASI DAN SARAN A. Simpulan Penelitian ... 48

B. Implikasi ... 48

C. Saran ... 49

DAFTAR PUSTAKA

(14)

commit to user

xiv

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Perkembangan Kendaraan Bermotor Menurut Jenisnya

Tahun 2000-2008 ... 1

Tabel 2. Ambang Batas Emisi Gas Buang Sepeda Motor Lama ... 2

Tabel 3. Pengaruh Hidrokarbon pada Manusia ... 13

Tabel 4. Perbandingan Kadar Gas Buang HC pada Knalpot Standar dan

Knalpot dengan Alat Tambahan ... 35

Tabel 5. Ringkasan Perhitungan Homogenitas dengan Uji Bartlett. ... 36

Tabel 6. Daftar Anava Satu Arah. ... 37

Tabel 7. Data Hasil Pengukuran Kadar Gas HC pada Saluran Buang

Yamaha Jupiter Z Tahun 2004. ... 39

Tabel 8. Hasil Perhitungan dengan Metode Lilliefors ………... 42

Tabel 9. Hasil Uji Homogenitas………. 43

Tabel 11. Ringkasan Hasil Uji F Anava Satu Arah untuk Kadar

(15)

commit to user

xv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Siklus Kerja Motor Bensin ... 8

Gambar 2. Reaktor Ekshaust Thermal ... 16

Gambar 3. Skema Paradigma Penelitian ... 23

Gambar 4. Letak Pemasangan Pipa Stainless Steel yang Dipasang pada

Alat Bantu Penurun Emisi Gas Buang pada Saluran Buang

Yamaha Jupiter Tahun 2004. ... 29

Gambar 5. Skematik Perpindahan Panas Dalam Alat Bantu Tambahan ... 29

Gambar 6. Skematik Distributor Gas Buang Untuk Mengurangi Efek

Kompresibilitas Fluida ... 30

Gambar 7. Gas Analyzer ... 30

Gambar 8. Bagan Aliran Proses Eksperimen ... 34

Gambar 9. Histogram Pengaruh Penambahan Jumlah Pipa Bergelombang

Stainless Steel Pada Bagian Belakang Knalpot Sepeda Motor

Yamaha Jupiter Z Tahun 2004 Terhadap Emisi Gas Buang HC 40

Gambar10. Grafik Pengaruh Penambahan Jumlah Pipa Bergelombang

Stainless Steel Pada Bagian Belakang Knalpot Sepeda Motor

(16)

commit to user

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Data Hasil Penelitian Kadar Gas CO ... 53

Lampiran 2 Standar Deviasi untuk Uji Normalitas ... 54

Lampiran 3 Uji Normalitas... 56

Lampiran 4 Uji Homogenitas ... 60

Lampiran 5 Uji Analisis Variansi Satu Jalan ... 62

Lampiran 6 Uji Z (Analisis Rataan)... 64

Lampiran Surat-Surat Administrasi Skripsi Lampiran 1 Surat Penunjukkan Pembimbing I ... 71

Lampiran 2 Surat Penunjukkan Pembimbing II ... 72

Lampiran 3 Presensi Seminar Skripsi ... 73

Lampiran 4 Surat Permohonan Ijin Menyusun Skripsi ... 74

Lampiran 5 Surat Keputusan Dekan FKIP UNS ... 75

(17)

Perkembangan industri otomotif akhir-akhir ini sangat pesat.

Perkembangan industri otomotif tersebut dapat dilihat dari banyaknya

produk-produk baru, baik mobil maupun sepeda motor yang ada di pasaran. Tentunya

dengan menghadirkan keunggulan teknologi dan spesifikasinya.

Berdasarkan data yang diperoleh dari Biro Pusat Statistik (BPS) tahun

2008 menunjukkan angka pertumbuhan kendaraan bermotor dari tahun 1999

jumlah sepeda motor 13.053.148, dan tahun 2008 sudah mencapai 47.683.681

kendaraan. Dalam kurun waktu 9 tahun peningkatan jumlah sepeda motor sudah

mencapai 260%. Belum termasuk kendaraan penumpang, bus dan truk yang juga

terus mengalami peningkatan setiap tahunnya. Pertumbuhan tersebut jelas akan

membawa pengaruh meningkatnya pemakaian bahan bakar minyak dan dengan

sendirinya polusi udara akibat dari emisi buang kendaraan bermotor menjadi tidak

dapat terhindari lagi.

Tabel 1. Perkembangan Kendaraan Bermotor Menurut Jenisnya Tahun 2000-2008

Tahun Mobil

tidak langsung berpengaruh terhadap peningkatan jumlah kendaraan bermotor.

Hal itu, juga berpengaruh terhadap peningkatan polutan yang dikeluarkan dari

(18)

commit to user

2

besar disebabkan oleh emisi gas buang kendaraan bermotor. Gas buang kendaraan

bermotor menghasilkan 60% karbon monoksida (CO), 15% hidrokarbon (HC) dan

sisanya terdiri dari oksida nitrogen (NOx), sulfur oksida (SOx) dan partikulat.

(Bachrun, 1993).

Polutan karbon monoksida (CO), hidrokarbon (HC) dan nitrogen oksida

(NOx) tak kalah berbahayanya. Gas CO jika batas WHO dilampaui dapat

mengurangi oksigen dalam darah, mengganggu hati dan sakit kepala (Larderel

dkk, 1993). CO dapat juga memperlambat refleksi dan radang tenggorokan

(Hardianto, 1998). Lebih jelasnya, CO apabila bercampur dengan oksigen dan

dihirup oleh manusia, maka CO akan bereaksi dengan hemoglobin (Hb) yang

mengakibatkan kemampuan darah untuk mentransfer oksigen mulai berkurang.

Gas HC dapat menyebabkan iritasi mata, batuk, rasa mengantuk dan

bercak kulit (Hardianto, 1998). Gas HC yang beraroma pada konsumsi rendah

dapat menyebabkan iritasi pada mata dan hidung dan dapat meracuni urat saraf.

Sedangkan gas NOx dapat mengganggu sistem pernafasan dan merusak

paru-paru. Gas NOx dapat mengganggu pernafasan, merusak jaringan sel dan iritasi

pada mata (Solaiman, 1993) dan jika NOx bergabung dengan air akan membentuk

hujan asam dan sangat berbahaya bagi lingkungan.

Mengingat bahaya-bahaya emisi gas buang seperti tersebut di atas, perlu

usaha-usaha dalam penanggulangannya agar dampak negatif dari emisi gas buang

dapat berkurang, sekaligus ikut membantu mensukseskan program langit biru

yang dicanangkan oleh pemerintah.

Tabel 2. Ambang Batas Emisi Gas Buang Sepeda Motor Lama

Kategori Tahun

(19)

commit to user

3

Ada beberapa upaya untuk mereduksi emisi gas buang yang ditimbulkan

oleh kendaraan bermotor dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut:

1. Mengembangkan substitusi bahan bakar dengan tujuan untuk

mengurangi polutan (substitusi ini bisa berupa bahan bakar tanpa timbal

ataupun gas).

2. Mengembangkan sumber tenaga alternatif yang rendah polusi (sumber

tenaga bisa berupa tenaga listrik, tenaga surya, ataupun tenaga angin).

3. Memodifikasi mesin untuk mengurangi jumlah polutan yang terbentuk

(modifikasi mesin bisa dilakukan baik dengan menggunakan turbo cyclone,

memperbaiki sistem pencampuran bahan bakar, maupun dengan

mengatur pendinginan di dalam ruang bakar).

4. Mengembangkan sistem pembuangan yang lebih sempurna (sistem

pembuangan dari gas buang bisa disempurnakan dengan menggunakan

semacam reheater ataupun dengan menggunakan catalytic converter

yang biasanya dipasang pada kendaraan mewah).

5. Memperbaiki sistem pengapian (sistem pengapian kendaraan dapat

diperbaiki dengan mengatur ignition time dan delay period dari motor

bakar, salah satunya adalah dengan menggunakan power ignition, EFI

(Electronic Full Injection).

6. Meningkatkan perawatan kendaraan bermotor dengan jalan memeriksa

kandungan gas buang setiap 6 atau 12 bulan.

7. Menghindari cara pemakaian yang justru menghasilkan polutan yang

tinggi (beberapa cara pemakaian yang salah adalah dengan melakukan

kebut-kebutan di jalan raya, menambahkan pelumas pada knalpot kendaraan sehabis

di servis, dan beban angkut yang melebihi kapasitas daya angkut motor).

Salah satu teknologi yang dapat digunakan untuk mereduksi emisi gas

buang adalah dengan pemasangan alat bantu penurun emisi gas buang yang

dipasang pada sistem saluran pembuangan emisi gas dengan menggunakan konsep

reheater . Dan salah satu bahan yang dapat digunakan sebagai alat bantu penurun

emisi gas buang untuk menurunkan kadar gas buang adalah pipa stainless steel.

(20)

commit to user

4

melakukan penelitian dan menyusun skripsi yang berjudul ”Pengaruh

Penambahan Jumlah Pipa Bergelombang Stainless Steel Pada Bagian Belakang Knalpot Sepeda Motor Yamaha Jupiter Z Tahun 2004 Terhadap Emisi Gas Buang HC”.

B. Identifikasi Masalah

Dari latar belakang masalah di atas dapat diidentifikasikan permasalahan –

permasalahan sebagai berikut :

1. Pertumbuhan kendaraan bermotor di kota-kota besar di Indonesia sangat tinggi

sehingga menimbulkan berbagai masalah seperti polusi udara.

2. 70% polusi udara di kota-kota besar di Indonesia disebabkan oleh emisi gas

buang kendaraan bermotor.

3. Emisi gas buang kendaraan bermotor mengandung bahan-bahan polutan yang

berbahaya bagi kesehatan manusia.

4. Program langit biru yang dicanangkan pemerintah belum terlaksana dengan

baik.

5. Pemasangan alat bantu penurun emisi gas buang yang dipasang pada sistem

saluran pembuangan emisi gas dengan menggunakan konsep reheater dan

catalytic converter dapat mereduksi emisi gas buang.

C. Pembatasan Masalah

Untuk lebih memperjelas pengkajian dalam pemecahan masalah, maka

pembahasan dalam penulisan penelitian ini perlu adanya beberapa batasan agar

masalah dapat dijawab dan dikaji secara mendalam. Adapun batasan-batasannya

yaitu:

1. Penggunaan pipa bergelombang stainless steel sebagai peruduksi emisi gas

buang dalam bentuk alat bantu tambahan penurun emisi gas buang dipasang

pada bagian belakang knalpot.

2. Pipa bergelombang stainless steel yang digunakan dalam alat bantu penurun

emisi gas buang dalam bentuk gelombang dengan jumlah 3 gelombang, 5

(21)

commit to user

5

3. Unsur gas buang yang diukur adalah hidrokarbon (HC).

4. Knalpot yang digunakan untuk penelitian adalah knalpot Yamaha Jupiter Z

2004 standar pabrik dengan penambahan alat bantu penurun emisi gas buang.

D. Perumusan Masalah

Berdasarkan beberapa uraian pada latar belakang di atas maka ditentukan

perumusan sebagai berikut :

1. Adakah pengaruh yang signifikan antara kadar gas buang HC pada saluran

buang standar pabrik dengan saluran buang dengan penambahan pipa

stainless steel dalam bentuk alat bantu penurun emisi gas buang pada sepeda

motor Yamaha Jupiter Z tahun 2004?

2. Pada jumlah gelombang berapakah kadar gas buang HC mengalami

penurunan yang signifikan dalam bentuk alat bantu penurun emisi gas buang

pada sepeda motor Yamaha Jupiter Z tahun 2004?

E. Tujuan

Berdasarkan permasalahan di atas maka tujuan hendak dicapai dalam

penelitian ini adalah

1. Untuk menyelidiki kadar gas buang HC pada saluran buang standar pabrik

dengan saluran buang yang diberi penambahan pipa stainless steel dalam

bentuk alat bantu penurun emisi gas buang pada sepeda motor Yamaha

Jupiter Z tahun 2004.

2. Menyelidiki pada jumlah gelombang berapakah kadar gas buang HC yang

paling rendah untuk alat bantu penurun emisi gas buang pada sepeda motor

Yamaha Jupiter Z tahun 2004.

F. Manfaat Penelitian 1. Manfaat Teoritis

a. Menambah khasanah ilmu pengetahuan khususnya bidang studi yang

berkaitan dengan penelitian ini seperti pelajaran motor bakar.

(22)

commit to user

6

c. Sebagai referensi untuk mengembangkan teknik-teknik untuk menurunkan

emisi gas buang pada sepeda motor.

2. Manfaat Praktis

a. Bagi pembaca, untuk mengetahui pengaruh penggunaan pipa stainless steel

dalam bentuk alat bantu penurun emisi gas buang terhadap emisi gas buang

HC pada sepeda motor Yamaha tahun 2004.

b. Bagi masyarakat, dapat menjadi sumber informasi dalam bidang otomotif dan

mengaplikasikan metode pada penelitian ini untuk menurunkan kadar gas HC

(23)

Pertumbuhan sektor transportasi darat telah dikenal sebagai salah satu

sektor indikatif dalam pembangunan ekonomi yang menyeluruh. Perkembangan

sektor ini akan secara langsung mencerminkan pertumbuhan pembangunan

ekonomi yang sedang berlangsung (mencapai hampir 20 juta unit dengan

pertumbuhan 13 % pertahun ). Namun demikian, sektor ini dikenal pula sebagai

salah satu sektor yang menjadi sumber pencemar udara. Gas-gas beracun dari

jutaan knalpot setiap harinya menimbulkan masalah karena berdampak pada

penurunan kualitas udara, berbagai penyakit kronis bila dihirup oleh manusia dan

mahluk lainnya, tumbuhan dan dapat merusak benda-benda lainnya. Data dari

Kementrian Lingkungan Hidup (KLH) menyebutkan, polusi udara dari kendaraan

bermotor bensin (Spark Ignation engine) menyumbang hampir 70 % Karbon

Monoksida (CO), 100% Plumbum (Pb), 60 % Hidro Carbon (HC) dan 60 %

Nitrogen Oksida (NOx). (C.Sudibyo, 2008).

Kendaraan bermotor roda dua adalah salah satu sarana transportasi darat

yang menggunakan bahan bakar bensin premium sebagai sumber energi.

Berdasarkan data studi kualitas udara di Jakata tahun 1997, sepeda motor

menghasilkan polusi yang sangat besar. “Selama satu tahun mengeluarkan CO

120.002 ton, HC 38.302 ton, NO2 971 ton, SO2 101 ton dan PM 101 ton.”

(lab-ssd.fisika.ui.ac.id, 24 Oktober 2005).

Perkembangan teknologi otomotif dewasa ini lebih diarahakan pada

upaya pengendalian dampak emisi yang ditandai dengan penambahan peralatan

pengendali emisi seperti SASS ( Secondary Air System Supply) pada sepeda motor

Honda, AIS (Air induction system) pada sepeda motor Yamaha, HPSAS (High

Performance Secondary Air System) pada Suzuki. Selain itu upaya memperbaiki

kualitas bahan bakar dengan menambah sejumlah bahan aditif seperti metanol,

etanol, naptalin, STP Plus,Octane Booster, Penzoil Octane Booster dan lainnya

juga dimaksudkan untuk mengurangi emisi gas buang.

(24)

commit to user

8

1. Prinsip Kerja Motor Empat Langkah

Sepeda motor Yamaha Jupiter Z merupakan salah satu produk kendaraan

bermotor roda dua yang diproduksi oleh PT YMKI. Berdasarkan langkah

toraknya, Yamah Jupiter Z termasuk jenis motor empat langkah.

Berdasarkan engine group Step 1,(hal:2-1) , Motor bensin bekerja karena

adanya energi panas yang diperoleh dari pembakaran campuran udara dan bensin.

Energi panas tersebut diperoleh dengan cara sebagai berikut:

Pada saat torak bergerak dari titik mati atas ke titik mati bawah, terjadilah

penghisapan udara dan bensin dari karburator ke dalam silinder. Pada saat torak

bergerak ke atas, campuran tersebut dikompresikan akibatnya terjadilah tekanan

dan temperatur yang tinggi. Selanjutnya dipercikkan bunga api dari busi

mengakibatkan timbulnya energi panas, akibatnya terdoronglah torak ke bawah,

menekan batang torak dan menggerakkan poros engkol. Gerakan turun naik

(bolak-balik) dari torak dirubah menjadi gerak putar oleh poros engkol. Poros

engkol dihubungkan dengan roda-roda belakang melalui sistem pemindah daya,

sehingga pada saat poros engkol berputar, roda-roda belakang juga berputar dan

kendaraan bergerak.

Gambar 1. Siklus Kerja Motor Bensin

2. Udara

Udara adalah suatu campuran gas yang terdapat pada lapisan atmosfer

(25)

commit to user

9

Komponen yang konsentrasinya yang paling bervariasi adalah air dalam bentuk

uap H2O dan karbon dioksida (CO2). Jumlah uap air yang terdapat di udara

bervariasi tergantung dari cuaca dan suhu. (Sumber : Srikandi Fardiaz 1992: 91)

Udara di alam tidak pernah ditemukan bersih tanpa polutan sama sekali.

Bebrapa gas seperti sulfur dioksida (SO2), hidrogen sufida (H2S), dan karbon

monoksida (CO) selalu dibebaskan ke udara sebagai produk sampingan dari

proses-proses alami seperti aktivitas vulkanik, pembusukan sampah tanaman,

kebakaran hutan dan sebagainya. Selain itu partikel-partikel padatan atau cairan

berukuran kecil dapat tersebar di udara oleh angin, letusan vulkanik atau

gangguan alam lainnya. Selain disebabkan polutan alami tersebut, polusi udara

juga dapat disebabkan oleh aktivitas manusia.

3. Polutan Udara

Polutan udara primer, yaitu polutan yang mencakup 90% dari jumlah

polutan udara seluruhnya dan dibedakan menjadi 5 kelompok sebagai berikut :

1. Karbon monokside (CO)

2. Nitrogen okside (NOx)

3. Hidrokarbon (HC)

4. Sulfur diokside (SOx)

5. Partikel

Sumber polusi utama berasal dari transportasi, di mana hampir 60% dari

polutan yang dihasilkan terdiri dari karbon monoksida dan sekitar 15% terdiri dari

hidrokarbon. Sumber-sumber polusi lainnya misalnya pembakaran, proses

industri, pembuangan limbah dan lain-lain.

4. Hidrokarbon (HC) dan Okisidan Fotokimia

Hidrokarbon dan oksidan fotokimia merupakan komponen polutan udara

yang berbeda tetapi mempunyai hubungan satu sama lain. Hidrokarbon

merupakan komponen polutan primer karena dilepaskan ke udara secara langsung,

sedangkan oksidan fotokimia merupakan polutan sekunder yang dihasilkan di

(26)

commit to user

10

Sesuai dengan namanya, komponen hidrokarbon hanya terdiri dari

elemen hidrogen dan karbon. Beribu-ribu komponen hidrokarbon terdapat di

alam, di mana pada suhu kamar terdapat tiga bentuk, yaitu gas, cair dan padat.

Sifat fisik dari masing-masing bentuk tersebut dipengaruhi oleh struktur molekul,

terutama jumlah atom karbon yang menyusun molekul hidrokarbon. Hidrokarbon

yang mengandung 1-4 atom karbon berbentuk gas pada suhu kamar, sedangkan

yang mengandung 5 atau lebih atom karbon berbentuk cair atau padat. Semakin

tinggi jumlah atom karbon, semakin cenderung untuk terdapat dalam bentuk

padat. Hidrokarbon yang sering menimbulkan masalah dalam polusi udara adalah

yang berbentuk gas pada suhu atmosfer normal atau hidrokarbon yang bersifat

sangat volatil (mudah berubah menjadi gas) pada suhu tersebut. Kebanyakan

komponen-komponen tersebut mempunyai struktur yang sederhana, yaitu

mengandung 12 atom karbon atau kurang per molekul.

Hidrokarbon dapat dibedakan atas tiga kelompok berdasarkan struktur

molekulnya, yaitu hidrokarbon alifatik, aromatik dan alisiklis. Molekul

hidrokarbon alifatik tidak mengandung cincin atom karbon, dan semua atom

karbon tersusun dalam rantai lurus atau bercabang. Molekul hidrokarbon aromatik

mengandung cincin enam karbon (cincin benzena), dan setiap atom karbon dalam

cincin tersebut hanya mengandung satu atom tambahan, yaitu C atau H.

hidrokarbon alisiklis adalah hidrokarbon yang mengandung struktur cincin selain

benzena.

Jumlah hidrokarbon yang menyebabkan polusi udara cukup banyak.

Analisis menggunakan khromatografi gas menunjukkan bahwa sekitar 56

hidrokarbon sering terdapat di udara. Jumlah tersebut mungkin dapat lebih banyak

(27)

commit to user

11

hidrokarbon mungkin terdapat dalam jumlah kecil sekali sehingga sukar dideteksi

dengan alat yang ada.

Adanya hidrokarbon di atmosfer, terutama metana, berasal dari sumber-

sumber alami terutama proses-proses biologi, walaupun sejumlah kecil juga dapat

berasal dari aktivitas geotermal seperti sumber gas alam dan minyak bumi, api

alam, dan sebagainya. Jumlah terbesar diproduksi selama dekomposisi bahan

organik pada permukaan tanah. Konsentrasi hidrokarbon di udara pedesaan

kira-kira mencapai 1.0-1.5 ppm metana, dan kurang dari 0.1 ppm dari sumber-sumber

lainnya. Hidrokarbon yang diproduksi oleh manusia yang terbanyak berasal dari

transportasi, sedangkan sumber lainnya misalnya dari pembakaran gas, minyak,

arang dan kayu, proses-proses industri, pembuangan sampah, kebakaran hutan dan

ladang, evaporasi pelarut organik, dan sebagainya. Seperti halnya polutan CO dan

NOx, transportasi merupakan sumber polutan utama buatan manusia, yaitu

mencakup lebih dari 50% jumlah seluruhnya dengan sumber-sumber lainnya dari

buatan manusia.

Bensin yang merupakan suatu campuran komplek antara hidrokarbon-

hidrokarbon sederhana dengan sejumlah kecil bahan tambahan nonhidrokarbon,

bersifat sangat volatil dan segera menguap dan terlepas di udara. Pelepasan

hidrokarbon dari kendaraan bermotor juga disebabkan oleh emisi bahan bakar

yang belum terbakar di dalam buangan.

Oksidan fotokimia adalah komponen atmosfer yang diproduksi oleh

proses fotokimia, yaitu suatu proses kimia yang membutuhkan sinar, yang akan

mengoksidasi komponen-komponen yang tidak segera dioksidasi oleh gas

oksigen. Senyawa yang dibentuk merupakan polutan sekunder yang diproduksi

karena interaksi antara polutan primer dengan sinar.

Hidrokarbon merupakan komponen yang berperan dalam produksi

oksidan fotokimia. Reaksi ini juga melibatkan siklus fotolitik NO2. Polutan

sekunder yang paling berbahaya yang dihasilkan oleh reaksi hidrokarbon dalam

siklus tersebut adalah ozon (O3) dan peroksiasetilnitrat, yaitu salah satu komponen

(28)

commit to user

12

CH3 C

Ozon bukan merupakan hidrokarbon, tetapi konsentrasi O3 di atmosfer

naik sebagai akibat langsung dari reaksi hidrokarbon, sedangkan PAN merupakan

turunan hidrokarbon. Walaupun oksidan fotokimia lainnya juga diproduksi, tetapi

jumlahnya sangat kecil dibandingkan dengan kedua oksidan fotokimia tersebut.

Bahaya polusi hidrokarbon bukan disebabkan oleh hidrokarbon tersebut,

melainkan oleh produk-produk reaksi fotokimia yang melibatkan hidrokarbon.

Hidrokarbon tidak bereaksi langsung dengan sinar matahari, tetapi sangat reaktif

dengan komponen-komponen lainnya yang diproduksi secara fotokimia. (Sumber

: Srikandi Fardiaz 1992: 113).

5. Pengaruh Hidrokarbon dan Oksidan Fotokimia terhadap Lingkungan a. Pengaruh tehadap tanaman

Polusi udara fotokimia dapat mengakibatkan kerusakan pada tenunan

tanaman. Komponen fotokimia yang paling merusak tanaman adalah ozon, tetapi

kelompok PAN juga berperan dalam menyebabkan kerusakan tersebut. Pengaruh

ozon yang dapat terlihat langsung pada tanaman adalah terjadinya pemucatan

karena kematian sel-sel pada permukaan daun, di mana daun yang lebih tua lebih

sensitif terhadap kerusakan tersebut.

Polutan fotokimia sekunder yang terbanyak adalah peroksiasetilnitrat,

dengan singkatan sama seperti grup peroksiasilnitrat, yaitu PAN, sedangkan

peroksiasilnitrat lainnya adalah peroksipropionilnitrat (PPN), peroksibutirilnitrat

(PBN) dan peroksiisobutirilnitrat (PisoBN). PPN beberapa kali lebih beracun

terhadap tanaman dibanding dengan PAN. Meskipun PAN kurang beracun

terhadap tanaman dibandingkan dengan komponen lainnya, tetapi komoponen ini

lebih banyak diteliti karena jumlah PPN dan PBN jauh lebih kecil sehingga di

bawah batas konsentrasi yang dapat dideteksi.

H

(29)

commit to user

13

Kerusakan tanaman karena PAN memperlihatkan permukaan bawah

daun berwarna keperakan dan kerusakan pada daun-daun muda. Tenunan daun

kemudian mati. Pemberian PAN dengan konsetrasi 0,02 – 0.05 ppm sudah cukup

untuk menyebabkan kerusakan tanaman.

Etilen (C2H4) merupakan satu-satunya hidrokarbon yang mengakibatkan

kerusakan tanaman pada konsentrasi ambien 1 ppm atau kurang. Asitilen dan

propilen juga bersifat racun terhadap tanaman, tetapi konsentrasi yang dibutuhkan

adalah 60 – 500 kali sebanyak etilen. Pengaruh etilen terhadap tanaman terutama

adalah menghambat pertumbuhan, perubahan warna daun, dan kematian

bagian-bagian bunga. (Sumber : Srikandi Fardiaz 1992: 118)

b. Pengaruh terhadap Manusia

Sampai saat ini belum ada kejadian yang menunjukkan bahwa

hidrokarbon pada konsentrasi udara ambien mempunyai pengaruh langsung yang

merugikan bagi manusia. Beberapa penilitian terhadap hewan dan manusia

menunjukan bahwa hidrokarbon alifatik dan alisiklis mempunyai pengaruh yang

tidak diinginkan terhadap manusia hanya pada konsentrasi beberapa ratus sampai

beberapa ribu kali lebih tinggi dari pada konsentrasi yang terdapat di atmosfer.

Pada konsentrasi kurang dari 500 ppm tidak menunjukan pengaruh apapun.

Tabel 3. Pengaruh Hidrokarbon pada Manusia

Hidrokarbon Konsentrasi

Pengaruh berbahaya setelah ½ - 1 jam

Kematian setelah 5-10 menit

Sedikit pusing, lemah, berkunang-kunang setelah 8

jam

Kehilangan koordinasi, bola mata terbalik setelah 8

jam

(30)

commit to user

14

Hidrokarbon aromatik lebih berbahaya dibandingkan hidrokarbon alifatik

dan alisiklis. Uapnya lebih bersifat iritasi terhadap membran mukosa, dan luka di

bagian dalam dapat terjadi jiga menghisap uap komponen aromatik. Tetapi pada

konsentrasi kurang dari 25 ppm biasanya tidak berpengaruh.

Oksidan fotokimia masuk ke dalam tubuh sebagai bagian dari udara dan

pada konsentrasi subletal dapat mengganggu proses pernafasan normal. Selain itu

oksidan fotokimia juga dapat menyebabkan iritasi mata. Beberapa gejala diamati

pada manusia yang diberi perlakuan kontak dengan ozon, yaitu tidak ditemukan

pengaruh apapun pada konsentrasi ozon sampai 0.2 ppm, dan pada konsentrasi 0.3

ppm mulai terjadi iritasi terrhadap hidung dan tenggorokan. Kontak dengan ozon

pada konsentrasi 1.0 – 3.0 ppm selama 2 jam mengakibatkan pusing berat dan

kehilangan koordinasi pada beberapa organ yang sensitif. Kontak dengan ozon

pada konsentrasi sekitar 9.0 ppm selama beberapa waktu mengakibatkan endema

pulmonari pada kebanyakan orang.

6. Kontrol terhadap Hidrokarbon dan Polutan Fotokimia

Ozon dan PAN merupakan polutan sekunder, oleh karena itu kontrol dari

polutan itu tergantung terhadap kontrol prekursor primer yaitu hidrokarbon dan

nitrogen oksida. Ada empat macam teknik yang digunakan untuk mengontrol

emisi hidrokarbon dari sumbernya, yaitu insinerasi, adsorbsi, absorbsi dan

kondensasi. Dua macam alat insinerasi telah digunakan, yang pertama

menggunakan api untuk oksidasi lengkap hidrokarbon menjadi CO2 dan air, di

mana efisiensi menghilangkan hidrokarbon sangat tinggi. Alat kedua

menggunakan katalis sehingga oksidasi hidrokarbon lengkap dapat terjadi pada

suhu rendah dari pada dalam alat yang pertama. Tetapi masalah yang dihadapi

adalah keracunan katalis.

Pada metode adsorbsi, gas-gas buangan dilakukan pada bed yang terdiri

dari adsorber granular terbuat dari karbon aktif. Uap hidrokarbon diadsorbsi pada

permukaan karbon dan tetap tinggal pada karbon tesebut sampai kemudian

(31)

commit to user

15

hidrokarbon kemudian dikondensasi menjadi cairan dan hidrokarbon dapat

diperoleh kembali untuk penggunaan selanjutnya.

Pada metode absorbsi, caranya hampir sama dengan metode adsorbsi,

hanya bedanya gas-gas buang mengalami kontak dengan cairan dimana

hidrokarbon akan larut atau tersuspensi. Kontak antara gas-gas buangan dengan

cairan absorbsi biasanya terjadi di dalam kolom atau menara yang tinggi.

Metode kondensasi dilakukan berdasarkan kenyataan bahwa pada suhu

rendah gas hidrokarbon akan mengalami kondensasi menjadi cairan. Jadi gas-gas

buangan dilakukan melalui permukaan bersuhu rendah, dan cairan hidrokarbon

yang terkondensasi tetap tertinggal dan dapat dikumpulkan.

Kontrol emisi hidrokarbon dari kendaraan bermotor lebih kompleks

karena masalahnya bukan saja berasal dari buangan hidrokarbon tetapi juga

penguapan hidrokarbon. Kontrol tersebut terdiri dari sistem kolektor yang

mentranspor uap bahan bakar dari tangki bahan bakar dan karburator ke suatu

wadah berisi karbon aktif. Pada sistem ini uap yang terkumpul dapat

dikembalikan ke sistem induksi bahan bakar dan dibakar dalam mesin.

Masalah pembersihan hidrokarbon yang belum terbakar dari saluran

pembuangan hampir sama dengan yang dilakukan dengan NO2 dan CO karena

ketiga polutan tersebut terjadi bersamaan di dalam saluran pembuangan. Metode

yang dilakukan terhadap CO dapat digunakan untuk hidrokarbon, karena CO2

merupakan produk akhir yang diinginkan dari pembakaran CO dan hidrokarbon.

Reaksinya adalah sebagai berikut:

Hidrokarbon CO2 + H2O

CO CO2

Usaha masih terus dilakukan untuk mengembangkan suatau reaktor

ekshaust thermal yang sekaligus dapat memecahkan masalah emisi hidrokarbon

dan CO. (Sumber : Srikandi Fardiaz 1992: 121)

pembakaran

(32)

commit to user

16

Gambar 2. Reaktor Ekshaust Thermal

7. Stainless Steel

Baja stainless merupakan baja paduan yang mengandung minimal 10,5%

Cr. Sedikit baja stainless mengandung lebih dari 30% Cr atau kurang dari 50%

Fe. Daya tahan stainless steel terhadap oksidasi yang tinggi di udara dalam suhu

lingkungan biasanya dicapai karena adanya tambahan minimal 13% (dari berat)

krom. Krom membentuk sebuah lapisan tidak aktif Cromium Oksida (Cr2O3)

ketika bertemu oksigen. Lapisan ini terlalu tipis untuk dilihat, sehingga logamnya

akan tetap berkilau. Logam ini menjadi tahan air dan udara, melindungi logam

yang ada di bawah lapisan tersebut. Fenomena ini disebut Passivation dan dapat

dilihat pada logam yang lain, seperti pada alumunium dan titanium. Pada dasarnya

untuk membuat besi yang tahan terhadap karat, krom merupakan salah satu bahan

paduan yang paling penting. Penambahan cromium (Cr) bertujuan meningkatkan

ketahanan korosi dengan membentuk lapisan oksida (Cr2O3) dan ketahanan

terhadap oksidasi temperatur tinggi. Penambahan nikel (Ni) bertujuan untuk

meningkatkan ketahanan korosi dalam media pengkorosi netral atau lemah. Nikel

juga meningkatkan keuletan dan mampu bentuk logam. Penambahan nikel

meningkatkan ketahanan korosi tegangan. Penambahan unsur molybdenum (Mo)

untuk meningkatkan ketahanan korosi pitting di lingkungan klorida. Unsur

aluminium (Al) meningkatkan pembentukan lapisan oksida pada temperature

tinggi.

Meskipun seluruh kategori stainless steel didasarkan pada kandungan

cromium (Cr), namun unsur paduan lainnya ditambahkan untuk memperbaiki

sifat-sifat stainless steel sesuai aplikasinya. Kategori stainless steel tidak halnya

seperti baja lain yang didasarkan pada persentase karbon tetapi didasarkan pada

(33)

commit to user

17

a. Austenitic Stainless Steel

Austenitic Stainless Steel mengandung sedikitnya 16% Chrom dan 6%

Nickel (grade standar untuk 304), sampai ke grade Super Autenitic Stainless Steel

seperti 904L (dengan kadar chrom dan nikel lebih tinggi serta unsur tambahan Mo

sampai 6%). Molybdenum (Mo), Titanium (Ti) atau Copper (Co) berfungsi untuk

meningkatkan ketahanan terhadap temperatur serta korosi. Austenitic cocok juga

untuk aplikasi temperature rendah disebabkan unsur Nickel membuat Stainless

Steel tidak menjadi rapuh pada temperatur rendah.

b. Ferritic Stainless Steel

Kadar Chrom bervariasi antara 10,5 – 18 % seperti grade 430 dan 409.

Ketahanan korosi tidak begitu istimewa dan relatif lebih sulit di fabrikasi /

machining. Tetapi kekurangan ini telah diperbaiki pada grade 434 dan 444 dan

secara khusus pada grade 3Cr12.

c. Martensitic Stainless Steel

Stainless Steel jenis ini memiliki unsur utama Chrom (masih lebih

sedikit jika dibanding Ferritic Stainless Steel) dan kadar karbon relatif tinggi misal

grade 410 dan 416. Grade 431 memiliki chrom sampai 16% tetapi

mikrostrukturnya masih martensitic disebabkan hanya memiliki nikel 2%. Grade

stainless steel lain misalnya 17-4PH/ 630 memiliki tensile strength tertinggi

dibanding stainless steel lainnya. Kelebihan dari grade ini, jika dibutuhkan

kekuatan yang lebih tinggi maka dapat di hardening.

d. Duplex Stainless Steel

Duplex Stainless Steel seperti 2304 dan 2205 (dua angka pertama

menyatakan persentase Chrom dan dua angka terakhir menyatakan persentase

Nickel) memiliki bentuk mikrostruktur campuran austenitic dan Ferritic. Duplex

ferritic-austenitic memiliki kombinasi sifat tahan korosi dan temperatur relatif

tinggi atau secara khusus tahan terhadap Stress Corrosion Cracking. Meskipun

kemampuan Stress Corrosion Cracking-nya tidak sebaik ferritic stainless steel

tetapi ketangguhannya jauh lebih baik (superior) dibanding ferritic stainless steel

dan lebih buruk dibanding austenitic stainless steel. Sementara kekuatannya lebih

(34)

commit to user

18

Sebagai tambahan, duplex stainless steel ketahanan korosinya sedikit lebih baik

dibanding 304 dan 316 tetapi ketahanan terhadap pitting coorrosion jauh lebih

baik (superior) dibanding 316. Ketangguhan duplex stainless steel akan menurun

pada temperatur dibawah – 50oC dan diatas 300oC.

e. Precipitation Hardening Stainless Steel

Precipitation hardening Stainless Steel adalah stainless steel yang keras

dan kuat akibat dari dibentuknya suatu presipitat (endapan) dalam struktur mikro

logam. Sehingga gerakan deformasi menjadi terhambat dan memperkuat material

stainless steel. Pembentukan ini disebabkan oleh penambahan unsur tembaga

(Cu), Titanium (Ti), Niobium (Nb) dan alumunium. Proses penguatan umumnya

terjadi pada saat dilakukan pengerjaan dingin (cold work).

8. Deskripsi Fiktif Alat Tambahan

Penguraian gas buang hidrokarbon dilakukan pada alat bantu tambahan,

sedangkan energi untuk proses penguraian gas buang hidrokarbon diperoleh dari

panas hasil proses pembakaran di ruang bakar, yang didistribusikan melalui pipa

stainless steel yang diisolasi dengan asbes.

Isolasi pada pipa bertujuan untuk mempertahankan temperatur gas panas

pada pipa agar tetap tinggi, namun temperatur di luar isolasi adalah aman bagi

pengendara.

Perpindahan panas pada pipa adalah mengikuti metode perpindahan

panas pada sistem radial, yakni di bagian tengah pipa memiliki temperatur yang

sangat tinggi, sedangkan temperatur isolasi terluar adalah sama dengan temperatur

udara ambien.

Temperatur gas buang hasil proses pembakaran adalah sekitar 850 K

dengan tekanan mendekati 1 atm. Hukum Hess menyatakan bahwa kalor yang

diperlukan untuk menguraikan gas buang hidrokarbon menjadi komponen C dan

H adalah tetap, serta tidak tergantung pada tahapan proses.

Sesuai dengan hukum Hess, maka besarnya energi yang diperlukan

untuk memutuskan ikatan atom H dan C adalah tetap. Dengan demikian, maka

(35)

commit to user

19

menggunakan isolasi asbes. Sistem pertukaran panas akan menjamin tetap nya

energi panas yang mengalir di pipa.

Meskipun untuk menguraikan gas buang HC tidak tergantung pada

proses, namun waktu untuk menguraikan gas buang HC tetap diperhitungkan

sesingkat mungkin dengan cara menukarkan panas sebesar mungkin. Hal ini

dapat terwujud apabila tekanan kerja juga dapat dipertahankan konstan.

Alat tambahan harus bekerja pada tekanan konstan di mana penurunan

tekanan tidak boleh melebihi 10% dari tekanan kerjanya. Karena fluida yang

mengalir di dalam pipa dan distributor adalah gas, maka faktor kompresibilitas

diperhitungkan secara seksama mengingat harga massa jenis gas yang sangat

kecil. Bentuk distributor gas adalah dalam upaya memperkecil faktor

kompresibilitas tersebut.

Separasi pada aliran gas buang, tepatnya di daerah ceratan,

mengakibatkan timbulnya bentuk re-sirkulasi aliran. Aliran utama gas buang terus

mengalir serta selanjutnya berangsur-angsur mengalami perlambatan. Pada

wilayah tersebut maka luas permukaan aliran menjadi sangat minimum, sehingga

dikhawatirkan terjadi penurunan tekanan akibat adanya perubahan permukaan

secara tiba – tiba (abrupt contraction), meskipun tekanan adalah seragam

sepanjang permukaan.

Karena tekanan dipertahankan konstan, maka kecepatan aliran di titik 2

mendekati nol, sedemikian juga yang terjadi dengan laju aliran massa teoritisnya.

Karenanya, bentuk dan ukuran distributor gas dan posisi pendistribusian gas

buang merupakan dua parameter penting dalam perancangan distributor, agar

aliran gas panas dari distributor tidak mengalami perlambatan saat masuk ke

dalam pipa.

Sistem pada alat tambahan bekerja pada kondisi tekanan konstan.

Karenanya, faktor penting yang perlu dikaji dalam perancangan alat tambahan

adalah upaya untuk mempertahankan agar penurunan tekanan tidak melebihi 10%

dari tekanan kerja, sehingga dikategorikan sebagai suatu sistem dengan kondisi

(36)

commit to user

20

pada saat masuk dan keluar, juga sangat tergantung pada bentuk dan ukuran dari

alat tambahan. Penurunan tekanan dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Δ

p = .( + k

c

+ k

e

+ σ). .ρ

Dimana: Δp = penurunan tekanan di dalam alat f = faktor gesek permukaan alat

L = panjang alat

D = diameter alat

kc = faktor penurunan tekanan akibat adanya saluran masuk

ke = faktor penurunan tekanan akibat adanya saluran keluar

σ = faktor penurunan tekanan akibat perbedaan luas penampang V = kecepatan gas yang mengalir dalam alat

ρ = massa jenis gas buang yang mengalir

Setiap mol gas buang HC yang diuraikan, memerlukan kalor sebesar 26

kkal. Proses perpindahan panas adalah serupa dengan proses pertukaran panas

pada penukar panas ringkas (compact heat exchanger) gas to gas, sehingga

besarnya perpindahan panas di dalam alat tambahan dicari dengan persamaan:

Q = UAΔT

lmtd

Di mana:

U = harga perpindahan panas menyeluruh yang mampu

dipertukarkan di dalam alat tambahan,

A = luas permukaan total dari alat tambahan,

Tlmtd = beda temperatur logaritmik antara gas buang temperatur tinggi

dengan gas buang temperatur rendah.

T2i = temperatur gas buang yang masuk ke dalam alat tambahan,

(37)

commit to user

21

T1i = temperatur gas buang dari knalpot

T1o = temperatur gas buang yang dilepas ke udara bebas,

hhot = koefisien pertukaran panas konveksi pada temperatur T2i,

hcold = koefisien pertukaran panas konveksi pada temperatur T1i.

Keduanya dicari berdasarkan pada bilangan Reynolds dan Prandtl,

dengan persamaan berikut:

Di mana:

k = konduktivitas termis gas buang pada temperatur logaritmik

D = diameter alat tambahan.

Sedangkan harga Reynolds number tergantung pada kecepatan aliran (V),

massa jenis (ρ) dan kekentalan dinamis (μ) dari gas buang, pada temperatur

logaritmik. Harga Prandtl number (Pr) dicari pada tabel di buku perpindahan

panas juga pada temperatur logaritmik.

Dari pemaparan di atas, maka ada beberapa parameter yang mesti

dikontrol, yang meliputi: temperatur gas buang yang keluar dari knalpot,

temperatur gas buang yang didistribusikan untuk proses pemanasan, temperatur

gas buang yang akan disirkulasikan kembali, temperatur gas buang yang dilepas

ke udara bebas, diameter dan panjang pipa untuk distribusi gas bertemperatur

tinggi dan diameter dan panjang pipa untuk sirkulasi gas bertemperatur lebih

rendah.

Ukuran alat tambahan tergantung pada nilai temperatur yang akan

dilepaskan ke udara, dimana semakin rendah temperatur yang akan dilepaskan

maka semakin panjang ukuran alat tambahan tersebut. (Sumber: IGB Kusuma,

1995)

B. Penelitian yang Relevan

Beragam eksperimen dengan bahan yang berbeda ataupun sama telah

dilakukan para peneliti sebelumnya antara lain Javavonic et al., (1995),

(38)

commit to user

22

konsentrasi polutan HC pada gas buang otomotif, dan hasilnya bahwa katalis

Ruthenium dapat mengkonversi gas HC kurang dari 80%.

Nomura et al., (1994), menggunakan bahan Pt untuk Three-Way-

Catalyst untuk mengetahui bahan tersebut terhadap konsentrasi polutan gas CO,

HC, dan NOx pada kendaraan bermotor, dan hasilnya katalis Pt dapat

mengurangi konsentrasi polutan gas CO, HC, dan NOx sampai 90 %.

I G B Wijaya Kusuma (2003), menggunakan bahan aluminium yang

diisolasi sebagai reheater dalam bentuk alat tambahan penurun emisi gas buang,

untuk mengetahui pengaruhnya terhadap konsentrasi polutan gas CO, HC, dan

NOx pada gas buang motor bensin 4 langkah, dan dari hasil penelitiannya

menunjukkan bahwa gas NOx tidak ada perubahan, gas CO dan HC turun secara

signifikan hingga batas yang diterima.

Dari penelitian-penelitian yang telah dilakukan dapat dilihat bahwa

keseluruhan dari penelitian ditujukan untuk menurunkan kadar emisi gas buang

yang berbahaya dengan menggunakan bahan tambahan sebagai pereduksi gas

buang yang keluar melalui knalpot. Oleh karena itu, ada kemungkinan

penggunaan bahan selain yang tersebut di atas dapat juga digunakan sebagai alat

untuk menurunkan kadar gas buang kendaraan bermotor.

C. Kerangka Bepikir

Salah satu usaha untuk mengurangi polusi udara, terutama yang berasal

dari kendaraan bermotor adalah dengan merancang kendaraan bermotor yang

menghasilkan gas buang berkonsentrasi polutan rendah. Karena kendaraan

bermotor merupakan penyumbang terbesar polusi udara pada transportasi darat.

Besarnya kadar polutan gas buang pada kendaraan bermotor tidak hanya

dipengaruhi oleh faktor pembakaran yang tidak sempurna atau campuran bahan

bakar yang tidak ideal, akan tetapi juga kemampuan saluran buang dalam

mereduksi kadar emisi gas buang yang berbahaya bagi kesehatan manusia dan

lingkungan. Oleh karena itu, struktur saluran buang juga harus diperhitungkan

(39)

commit to user

23

(HC) merupakan salah satu polutan yang terkandung pada gas buang. Gas tersebut

sangat berbahaya bagi kesehatan manusia dan lingkungan.

Penambahan alat bantu penurun emisi gas buang merupakan salah satu

cara modifikasi saluran gas buang untuk mereduksi polutan gas buang. Pada

saluran buang Yamaha Jupiter Z tahun 2004, saluran buang akan ditambahkan alat

tambahan penurun emisi gas buang berupa pipa stainless steel yang divariasikan

jumlah gelombangnya. Karena perbedaan jumlah gelombang tersebut berpengaruh

juga pada jarak kerenggangan saat dipasang pada alat bantu tambahan penurun

emisi gas buang. Tentu perbedaan tersebut juga berpengaruh terhadap

kemampuan masing-masing variasi gelombang dalam mereduksi gas buang yang

keluar melalui saluran tersebut, khususnya gas HC. Jadi penggunaan variasi

gelombang bertujuan untuk mengetahui berapa variasi gelombang yang paling

efektif mereduksi polutan gas hidrokarbon (HC).

Dari uraian di atas maka dapat ditentukan suatu paradigma penelitian sebagai berikut :

Gambar 3. Skema Paradigma Penelitian

X1 = Knalpot standar (tanpa alat bantu tambahan).

X2 = Menggunakan alat bantu tambahan dengan 3 gelombang.

(40)

commit to user

24

D. Hipotesis Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah dan analisa kerangka pemikiran di atas

dapat diambil hipotesis sebagai berikut :

1. Ada pengaruh yang signifikan antara variasi penambahan jumlah pipa

bergelombang stainless steel pada bagian belakang knalpot sepeda motor

Yamaha Jupiter Z tahun 2004 terhadap kadar gas buang HC.

2. Kadar gas buang HC yang paling rendah diperoleh dengan variasi lilitan

(41)

commit to user

25

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian

1. Tempat Penelitian

Tempat penelitian merupakan lokasi di mana informasi diperoleh untuk

menyatakan kebenaran penelitian. Eksperimen untuk mengetahui pengaruh

penambahan jumlah pipa bergelombang stainless steel pada bagian belakang knalpot

sepeda motor Yamaha Jupiter Z tahun 2004 terhadap emisi gas buang HC. Penelitian

ini dilakukan di Laboratorium Otomotif Program Studi Pendidikan Teknik Mesin

FKIP UNS dengan menggunakan gas analyser sebagai alat untuk mengetahui kadar

gas buang HC yang dikeluarkan saluran buang standar dan saluran buang dengan alat

bantu tambahan penurun emisi gas buang.

2. Waktu Penelitian

Adapun jadual penelitian sebagai berikut:

a. Seminar proposal penelitian pada tanggal 11 Mei 2010.

b. Perijinan proposal penelitian pada tanggal 11 Juni 2010 s/d 25 Juni 2010.

c. Pelaksanaan penelitian dan revisi pada tanggal 07 Juli 2010 s/d 31 Juli 2010.

d. Penulisan laporan penelitian pada tanggal 01 Agustus 2010 s/d selesai.

B. Metode Penelitian

Pada penelitian ini, metode yang digunakan adalah metode eksperimen dan

merupakan penelitian kuantitatif yaitu memaparkan secara jelas hasil eksperimen di

laboratorium terhadap sejumlah benda uji, kemudian analisis datanya dengan

menggunakan angka-angka.

Suatu penelitian eksperimen didesain di mana variabel bebas diperlakukan

secara terkontrol dan pengaruhnya terhadap variabel tergantung dipantau dengan

(42)

commit to user

26

eksperimen adalah suatu penelitian yang berusaha mencari pengaruh variable tertentu

terhadap variabel yang lain dalam kondisi yang terkontrol secara ketat, dan penelitian

ini biasanya dilakukan di laboratorium. Suharsimi Arikunto (1996) mengemukakan

metode eksperimen adalah suatu cara mencari hubungan sebab akibat (hubungan

kausial) antara dua faktor yang sengaja ditimbulkan oleh peneliti dengan menyisihkan

faktor-faktor yang lain yang bisa mengganggu penelitian. Penelitian eksperimen

adalah penelitian yang dilakukan dengan mengadakan manipulasi terhadap obyek

penelitian serta adanya pengawasan produk. Penelitian ini diadakan untuk

mengetahui seberapa besar pengaruh pengaruh penambahan pipa bergelombang

stainless steel pada bagian belakang knalpot sepeda motor Yamaha Jupiter Z tahun

2004 terhadap emisi gas buang HC.

C. Teknik Sampling

1. Populasi Penelitian

Populasi menurut Suharsimi Arikunto (1996: 115) menyatakan bahwa

“Populasi adalah keseluruhan objek penelitian”. Populasi dalam penelitian ini adalah

sepeda motor Yamaha Jupiter Z tahun 2004.

2. Sampel Penelitian

Sampel yang digunakan dalam penelitian ini adalah penambahan alat bantu

penurun emisi gas buang berupa pipa gelombang pada knalpot sepeda motor Yamaha

Jupiter Z tahun 2004 dengan nomor mesin 5TP531408. Adapun variasi jumlah pipa

gelombang yang digunakan adalah 3 gelombang, 5 gelombang, dan 7 gelombang,

serta tanpa gelombang (knalpot standar). Masing-masing perlakuan dilakukan

replikasi sebanyak 5 kali sehingga akan diperoleh data sebanyak 20 sampel.

D. Teknik Pengambilan Sampel

Dalam penelitian ini sampel penelitian diambil dengan menggunakan teknik

“Purposive Sampling”, artinya suatu teknik pengambilan sampel yang dilakukan

(43)

commit to user

27

lain menyebutkan bahwa “teknik purposive sampling dilakukan dengan cara

mengambil subyek bukan didasarkan atas strata, random atau daerah tetapi

didasarkan atas adanya tujuan tertentu” (Suharsimi Arikunto, 1996: 127).

Tujuan digunakanya teknik sampling adalah untuk menentukan seberapa

banyak sampel yang diambil.

E.Teknik Pengumpulan Data

1. Identifikasi Variabel

Definisi variabel penelitian adalah sebagai objek penelitian, atau apa yang

menjadi titik perhatian suatu penelitian (Suharsimi Arikunto, 1993 : 91). Variabel

yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

a. Variabel Bebas

Variabel bebas adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki berbagai

aspek atau unsur, yang berfungsi mempengaruhi atau menentukan munculnya

variabel lain yang disebut dengan variabel terikat. Demikian dapat pula terjadi

bahwa jika variabel bebas berubah, maka akan muncul variabel terikat yang

berbeda atau yang lain. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah penambahan

jumlah pipa gelombang stainless steel.

b. Variabel Terikat

Variabel terikat adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki pula

sejumlah aspek atau unsur di dalamnya, yang berfungsi menerima atau

menyesuaikan diri dengan kondisi lain, yang disebut dengan variabel bebas.

Variabel terikat dalam penelitian ini adalah emisi gas buang HC. Gas hidrokarbon

(HC) merupakan gas berbahaya yang dikeluarkan kendaraan bermotor, maka

sangat perlu diturunkan kadarnya pada gas buang.

c. Varibel Kontrol

Variabel kontrol adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki berbagai

aspek atau unsur di dalamnya, yang berfungsi untuk mengendalikan agar variabel

(44)

commit to user

28

bebas yang tertentu. Pengendalian variabel ini dimaksudkan agar tidak merubah

atau menghilangkan variabel bebas yang akan diungkap pengaruhnya.

Demikian pula pengendalian variabel ini dimaksudkan agar tidak menjadi

variabel yang mempengaruhi/menentukan variabel terikat. Dengan mengendalikan

pengaruhnya berarti variabel ini tidak ikut menentukan ada atau tidaknya variabel

terikat. Dengan kata lain kontrol yang dilakukan terhadap variabel ini, akan

menghasilkan variabel terikat yang murni.

Variabel kontrol dalam penelitian ini antara lain adalah :

1) Kendaraan tanpa beban.

2) Pipa stainless steel yang digunakan adalah pipa stainless steel yang dijual

dipasaran yaitu dengan merk Star tipe SS 304/304L dengan diameter 9,7 mm.

3) Variasi gelombang pipa stainless steel yang dipasang pada alat bantu penurun

emisi gas buang yaitu 3 gelombang, 5 gelombang dan 7 gelombang.

4) Putaran mesin 950-1000rpm.

5) Pengukuran kadar gas buang dilakukan pada saat suhu kerja mesin 700C.

6) Jeda pengukuran selanjutnya menunggu mesin kembali dingin pada suhu ruang

yaitu 300-350C.

7) Radius gelombang pada alat penurun emisi gas buang adalah 40 mm.

2. Pelaksanaan Eksperimen

a. Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian berupa pipa stainless steel yang

dijual dipasaran yang dipasang pada alat bantu penurun emisi gas buang

(45)

commit to user

29

Gambar 4. Letak Pemasangan Pipa Stainless Steel yang Dipasang pada Alat Bantu Penurun Emisi Gas Buang Pada Saluran Buang Yamaha Jupiter Tahun 2004

Gambar 5. Skematik Aliran Gas dalam Alat Bantu Tambahan Pipa stainless steel yang diisolasi

asbes untuk menyalurkan gas buang dengan temperatur tinggi

Gas buang dengan temperatur tinggi

Gas buang yang disirkulasikan kembali

Ke udara bebas Distributor aliran

(46)

commit to user

30

Gambar 6. Skematik Distributor Gas Buang untuk Mengurangi Efek Kompresibilitas Fluida

b. Alat Penelitian

Alat penelitian yang digunakan adalah :

1) Gas Analyser, yaitu alat untuk mengetahui kadar gas buang yang dikeluarkan

motor melalui saluran buang (exhaust manifold). Misalnya gas O2, CO, CO2,

dan HC.

Gambar 7. Gas Analyzer dengan Merk STARGAS Aliran gas buang menuju alat tambahan

di ujung knalpot

(47)

commit to user

31

Tipe : STARGAS 898 Global Diagnostic System

Certification OIML CLASS O

Power : 270V 50-60Hz

Baterai : 16V (5A fuse)

Konsumsi maksimal : 70 W

Tammpilan : LCD 320x240

Keyboard : Karet silikon

Printer : Dua warna, termal (hitam/merah, 24 kolom)

Serial ports : COM1, COM2, RS232, RS485

Video plug : VGA, (PAL or NTSC)

Parameters : temperature lingkungan -40 - +60 celcius

Tekanan lingkungan 750 - 1060 hPa

Kelembaban relative lingkungan 0% - 100%

Laju penyegaran : 20 kali per detik

Laju alir : <10 liter per menit

Termperatur kerja : +5 s/d +40 celcius

Fitur : Jam, tanggal dan waktu cetak

Dimensi : 400x180x450mm

Berat : 8.6kgs

2) Tool Set

Digunakan untuk membongkar dan memasang komponen-komponen yang

akan diteliti.

3) Tachometer

Digunakan untuk mengukur putaran mesin sesuai dengan yang dibutuhkan

untuk mengambil data yang diperlukan.

Tipe : KW06-303

Fitur : 5 digit dengan tampilan LCD

Tingkat ketelitian 0,05 %

(48)

commit to user

32

Berat : 225 gr

Aksesoris : sensor pada ujung

Baterai : 1.5V AA

c. Langkah-langkah Eksperimen

Adapun langkah-langkah eksperimen sebagai berikut:

1) Tune Up mesin dan ganti oli mesin.

2) Langkah pengukuran kadar HC pada knalpot standar.

a) Hidupkan mesin stel putaran mesin sepeda motor Jupiter Z pada putaran

950 -1000 rpm.

b)Hidupkan mesin sampai mesin mencapai suhu kerja (700C).

c) Pengukuran kadar HC gas buang pada ujung knalpot.

d)Setelah selesai maka matikan mesin, tunggu sampai dingin untuk

pengukuran selanjutnya sampai 5 kali pengukuran.

3) Langkah pengukuran kadar HC pada knalpot yang telah dipasang alat bantu

penurun emisi gas buang dengan 3 gelombang.

a) Setelah mesin dingin, hidupkan mesin stel putaran mesin sepeda motor

Jupiter Z pada putaran 950 -1000 rpm.

c) Pengukuran kadar HC gas buang pada ujung knalpot.

d)Setelah selesai maka matikan mesin, tunggu sampai dingin untuk

pengukuran selanjutnya sampai 5 kali pengukuran.

4) Langkah pengukuran kadar HC pada knalpot yang telah dipasang alat bantu

penurun emisi gas buang dengan 5 gelombang.

a) Setelah mesin dingin, hidupkan mesin stel putaran mesin sepeda motor

Jupiter Z pada putaran 950 -1000 rpm.