Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
PENGUJIAN DAN ANALISA PERFORMANSI
MOTOR BAKAR DIESEL MENGGUNAKAN
BIODISEL DIMETHIL ESTER B-01 DAN B-02
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
JEKSON TURNIP NIM. 06 0421 003
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
SKRIPSI
MOTOR BAKAR
PENGUJIAN DAN ANALISA PERFORMANSI
MOTOR BAKAR DIESEL MENGGUNAKAN
BIODISEL DIMETHIL ESTER B-01 DAN B-02
OLEH :
JEKSON TURNIP
NIM : 06 0421 003
Telah diperiksa dan diperbaiki dalam seminar sarjana Periode ke – 128 tanggal 13 Juni 2009
Disetujui oleh, Disetujui oleh,
Dosen Pembanding I Dosen Pembanding II
Ir. Zamanhuri,M.T
Ir. Raskita S.Meliala
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
SKRIPSI
MOTOR BAKAR
PENGUJIAN DAN ANALISA PERFORMANSI
MOTOR BAKAR DIESEL MENGGUNAKAN
BIODISEL DIMETHIL ESTER B-01 DAN B-02
OLEH :
JEKSON TURNIP
NIM : 06 0421 003
Telah diperiksa dan diperbaiki dalam seminar sarjana Periode ke – 128 tanggal 13 Juni 2009
Disetujui oleh,
Ir. Isril Amir
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
ABSTRAK
Kelangkaan akan bahan bakar minyak (BBM) yang terjadi mendorong dilakukannya penelitian untuk mengembangkan sumber bahan bakar alternatif lain sebagai pengganti solar . Berdasarkan pemikiran tersebut maka dilakukan pengujian mesin diesel TecQuipment type.TD4A 001 dengan menggunakan bahan bakar biodiesel dari kelapa sawit. Pada pengujian ini biodiesel yang didapat dari minyak kelapa sawit mengalami proses esterifikasi dan transesterifikasi dalam bentuk dimethil ester.
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
KATA PENGANTAR
Puji syukur dan terima kasih Saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat, kekuatan dan hikmat yang diberikan-Nya sehingga Skripsi ini dapat Saya selesaikan dengan baik.
Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan untuk mencapai gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin , Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara . Adapun Yang menjadi judul dari pada Skripsi ini yaitu “Pengujian dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel
Menggunakan Dimethil Ester B–01 dan B-02; Pada Laboratorium Motor
Bakar DTM-FT-USU, Pengujian Meliputi Emisi Gas Buang“ .
Dalam menyelesaikan Skripsi ini , penulis banyak sekali mendapat dukungan dari berbagai pihak. Maka pada kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan dan ucapan terimah kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Isril Amir, selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya membimbing penulis dalam menyelesaikan Skripsi ini.
2. Bapak DR.ING.Ir.Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.
3. Bapak / Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
5. Istri A. br. Panjaitan dan anakku Rudy Willy Theo Turnip yang sangat kusayangi, terima kasih atas segala bantuan dan dukungan yang telah diberikan baik berupa moril dan materil selama kuliah hingga menyelesaikan Skripsi ini.
6. Seluruh rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin Program Pendidikan Eksensi, terkhusus stambuk 2006 yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu , “ Solidarity Forever “.
7. Staff Laboratorium Motor Bakar Deparetemen Teknik Mesin USU , bang Atin yang telah banyak membantu dan membimbing penulis selama penelitian ini berjalan .
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam Skripsi ini. Oleh karena itu , Penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun untuk penyempurnaan Skripsi ini. Sebelum dan sesudahnya Penulis ucapkan banyak terima kasih .
Medan, 27 Mei 2009 Penulis,
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... .iv
DAFTAR TABEL ...vii
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR NOTASI ... x
BAB 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan Pengujian ... 3
1.3 Manfaat pengujian ... 4
1.4 Ruang Lingkup Pengujian ... 4
1.5 Sistematika Penulisan ... 4
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Performansi Motor Bakar Diesel ... 6
2.1.1 Torsi dan daya ... 6
2.1.2 Konsumsi bahan bakar spesifik (sfc) ... 7
2.1.3 Perbandingan udara bahan bakar (AFR) ... 7
2.1.4 Efisiensi volumetris ... 8
2.1.5 Efisiensi thermal brake ... 9
2.2 Teori Pembakaran ... 9
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
2.3 Bahan Bakar Diesel ... 12
2.4 Biodiesel ... 13
2.4.1 Karaktristik Biodiesel ... 14
2.4.2 Biodiesel dari Minyak Kelapa Sawit ... 17
2.5 Emisi Gas Buang ... 18
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan tempat ... 22
3.2 Bahan dan alat ... 22
3.3 Metode Pengumpulan Data ... 22
3.4 Pengamatan dan tahap pengujian ... 23
3.5 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ... 23
3.6 Prosedur Pengujian Performansi Motor Diesel ... 27
3.7 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang... 32
BAB 4. HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN 4.1 Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ... 34
4.2 Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel ... 36
4.2.1 Daya ... 37
4.2.2 Torsi ... 42
4.2.3 Konsumsi bahan bakar spesifik ... 47
4.2.4 Rasio perbandingan udara bahan bakar... 54
4.2.5 Efisiensi volumetris ... 61
4.2.6 Efisiensi termal brake... 67
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
4.3.2 Kadar nitrogen oksida (NOx) dalam gas buang...82
4.3.3 Kadar unburned hidro carbon (UHC) dalam gas buang...86 4.3.4 Kadar carbon dioksida (CO2) dalam gas buang...90 4.3.5 Kadar sisa oksigen (O2) dalam gas buang...95
BAB 5. KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan... .101
5.2 Saran ... .. 102
DAFTAR PUSTAKA ... 105
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Karakteristik mutu solar ... 11
Tabel 2.2 Struktur Kimia Asam Lemak pada Biodiesel ... 12
Tabel 2.3 Perbandingan Biodiesel dan Solar (Petrodiesel) ... 15
Tabel 2.4 Sifat fisik dan kimia minyak jarak ... 17
Tabel 3.1 Spesifikasi Mesin Diesel TD4A 4-langkah ... 27
Tabel 3.2 Spesifikasi TD4A 001 Instrumentation Unit ... 28
Tabel 4.1 Data hasil pengujian dan perhitungan bom kalorimeter ... 36
Tabel 4.2 Data hasil perhitungan untuk daya ... 38
Tabel 4.3 Data hasil perhitungan untuk torsi ... 43
Tabel 4.4 Data hasil perhitungan untuk Sfc...49
Tabel 4.5 Data hasil perhitungan untuk AFR...56
Tabel 4.6 Data hasil perhitungan untuk efisiensi volumetris...63
Tabel 4.7 Jumlah air yang terbentuk dari pembakaran tiap 1 kg biodiesel...70
Tabel 4.8 Data hasil perhitungan untuk efisiensi termal brake...72
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Tabel4.10 Kadar NOx dalam gas buang...82
Tabel 4.11 Kadar UHC dalam gas buang...86
Tabel 4.12 Kadar CO2 dalam gas
buang...91
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Reaksi Transesterifikasi ... 16
Gambar 3.1 Bom kalorimeter ... 23
Gambar 3.2 Diagram alir Pengujian nilai kalor bahan bakar ... 25
Gambar 3.3 Mesin uji (TD4 A 001)... 26
Gambar 3.4 TD4 A 001 4 –Stroke Diesel Engine ... 26
Gambar 3.5 TD4 A 001 Instrumentation Unit... 27
Gambar 3.6 Diagram alir pengujian performansi motor bakar diesel ... 30
Gambar 3.7 Auto logic gas analizer ... 31
Gambar 3.8 Diagram alir pengujian emisi gas buang motor bakar diesel ... 32
Gambar 4.1 Grafik Daya vs putaran untuk beban 10 kg ... 39
Gambar 4.2 Grafik Daya vs putaran untuk beban 25 kg ... 41
Gambar 4.3 Grafik Torsi vs putaran untuk beban 10 kg ... 45
Gambar 4.4 Grafik Torsi vs putaran untuk beban 25 kg ... 46
Gambar 4.5 Grafik Sfc vs putaran untuk beban 10 kg ... 51
Gambar 4.6 Grafik Sfc vs putaran untuk beban 25 kg ... 53
Gambar 4.7 Kurva Viscous Flow Meter Calibration ... 55
Gambar 4.8 Grafik AFR vs putaran untuk beban 10 kg ... 59
Gambar 4.9 Grafik AFR vs putaran untuk beban 25 kg ... 60
Gambar 4.10 Grafik Efisiensi volumetris vs putaran untuk beban 10 kg ... 65
Gambar 4.11 Grafik Efisiensi volumetris vs putaran untuk beban 25 kg ... 66
Gambar 4.12 Grafik BTE vs putaran untuk beban 10 kg ... 75
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Gambar 4.14 Grafik kadar CO vs putaran untuk beban 10 kg...79
Gambar 4.15 Grafik kadar Co vs putaran untuk beban 25 kg...81
Gambar 4.16 Grafik kadar NOX vs putaran untuk beban 10 kg...84
Gambar 4.17 Grafik kadar NOX vs putaran untuk beban 25 kg...85
Gambar 4.18 Grafik kadar UHC vs putaran untuk beban 10 kg...88
Gambar 4.19 Grafik kadar UHC vs putaran untuk beban 25 kg...89
Gambar 4.20 Grafik kadar CO2 vs putaran untuk beban 10 kg...92
Gambar 4.21 Grafik kadar CO2 vs putaran untuk beban 25 kg...94
Gambar 4.22 Grafik kadar O2 vs putaran untuk beban 10 kg...97
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
DAFTAR NOTASI
Lambang Keterangan
PB
Satuan
Daya keluaran Watt
n Putaran mesin rpm
T Torsi N.m
Sfc Konsumsi bahan bakar spesifik g/kW.h
.
f
m Laju aliran bahan bakar kg/jam
sgf Spesific gravity 9,81 m/s
2
Vf Volume bahan bakar yang diuji ml
tf Waktu untuk menghabiskan bahan bakar detik
.
a
m Laju aliran massa udara kg/jam
ρa Kerapatan udara kg/m3
Vs Volume langkah torak cc
Cf Faktor koreksi
AFR Air fuel ratio
ηv Efisiensi volumetrik ηb Efisiensi thermal brake
HHV Nilai kalor atas bahan bakar kJ/kg LHV Nilai kalor bawah bahan bakar kJ/kg
CV Nilai kalor bahan bakar kJ/kg CV Panas jenis bom kalorimeter kJ/kg.oC M Persentase kandungan air dalam bahan bakar
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia merupakan salah satu negara penghasil minyak bumi di dunia namun sampai saat ini masih mengimpor bahan bakar minyak (BBM) untuk mencukupi kebutuhan bahan bakar minyak di sektor transportasi dan energi. Kenaikan harga minyak mentah dunia akhir-akhir ini memberi dampak yang besar pada perekonomian nasional, terutama dengan adanya kenaikan harga BBM. Kenaikan harga BBM secara langsung berakibat pada naiknya biaya transportasi, biaya produksi industri dan pembangkitan tenaga listrik.Dalam jangka panjang impor BBM ini akan makin mendominasi penyediaan energi nasional apabila tidak ada kebijakan pemerintah untuk melaksanakan penganeka ragaman energi dengan memanfaatkan energi terbaharukan dan lain-lain.
Biodiesel salah satu bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan, tidak mempunyai efek terhadap kesehatan yang dapat dipakai sebagai bahan bakar kendaraan bermotor dapat menurunkan emisi bila dibandingkan dengan minyak diesel. Biodiesel terbuat dari minyak nabati yang berasal dari sumber daya yang dapat diperbaharui. Beberapa bahan baku untuk pembuatan biodiesel antara lain kelapa sawit, kedelai, bunga matahari, jarak pagar, tebu dan beberapa jenis tumbuhan lainnya. Dari beberapa bahan baku tersebut di Indonesia yang punya prospek untuk diolah menjadi biodiesel adalah kelapasawit dan jarak pagar, tetapi propek kelapa sawit lebih besat untuk pengolahan secara besar-besaran. Sebagai tanaman industri kelapa sawit telah tersebar hampir di seluruh wilayah Indonesia, teknologi pengolahannya sudah mapan.
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
pompa injektor pada proses pengkabutan bahan bakar sehingga hasil dari injeksi tidak berwujud kabut yang mudah menguap melainkan tetesan bahan bakar yang sulit terbakar. Oleh karena itu, mesin-mesin kendaraan bermotor komersial perlu dimodifikasi jika akan menggunakan minyak nabati langsung sebagai pengganti bahan bakar solar. Hal ini tentu saja tidak ekonomis sehingga perlu dilakukan upaya untuk mengubah karakteristik minyak nabati sehingga dapat mengkonversi minyak nabati kedalam bentuk metil ester asam lemak (FAME : fatty acid methil
esters) yang lebih dikenal sebagai ”biodiesel”, melalui proses esterifikasi atau
transesterfikasi.
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Tabel 1.1 Perkembangan Luas Perkebunan Kelapa Sawit dan Produksi CPO X 1000
Wilayah
1997 1998 1999 2000 2001 2002
Luas (Ha) Prod. (ton) Luas (Ha) Prod. (ton) Luas (Ha) Prod. (ton) Luas (Ha) Prod. (ton) Luas (Ha) Prod. (ton) Luas (Ha) Prod. (ton) 1.Sumatera : A. P.Rakyat B. P.Negara C. P.Swasta 1978 611 382 985 4768 1004 1637 2126 2140 678 407 1055 4950 1059 1625 2266 2384 801 430 1153 5924 1224 1700 2370 2744 891 438 1414 6597 1569 1788 3240 2810 900 446 1464 6850 1731 1803 3316 3897 1477 516 1898 8190 2979 1418 3794
2. Jawa :
A. P.Rakyat B. P.Negara C. P.Swasta 22 6 11 4 33 14 12 7 22 6 11 4 32 13 12 7 21 6 11 4 29 11 17 1 21 6 11 4 34 18 13 4 21 6 11 4 37 19 14 4 23 6 12 5 34 14 16 4 3.Kalimantan: A. P.Rakyat B. P.Negara C. P.Swasta 409 159 38 213 437 195 115 127 493 166 51 276 491 197 163 131 637 187 56 395 523 225 104 194 844 233 54 554 741 299 13 309 971 236 62 674 834 327 138 369 957 254 59 644 1065 320 104 640
4. Sulawesi :
A. P.Rakyat B. P.Negara C. P.Swasta 88 25 10 53 91 43 21 27 112 30 14 68 119 46 42 31 102 31 14 57 107 47 11 49 108 34 15 58 118 53 12 53 114 36 16 62 148 61 16 71 143 41 25 77 261 65 49 148 5. Irian Jaya :
A. P.Rakyat B. P.Negara C. P.Swasta 19 11 8 0 51 36 15 0 23 11 5 6 48 33 15 0 28 13 5 10 52 31 21 0 52 25 6 21 91 39 25 27 56 26 6 24 100 43 25 32 53 30 19 4 72 49 21 3 Sumber : Direktorat Jenderal Bina Produksi Perkebunan ,1997 ,1998 ,1999, 2000,
2001 , 2002.
Berdasarkan pemikiran tersebut, maka dilakukan pengujian motor diesel dengan menggunakan bahan bakar biodiesel yang berbahan baku minyak kelapa sawit dengan memanfaatkan secara maksimal peralatan laboratorium yang ada.
1.2 Tujuan Pengujian
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
1.3 Manfaat Pengujian
1. Untuk pengembangan bahan bakar biodiesel yang akan digunakan pada mesin diesel ditinjau dari sudut prestasi mesin.
2 Memberikan informasi sebagai referensi bagi kalangan dunia pendidikan yang ingin melakukan riset dibidang otomotif dalam pengembangan bahan bakar biodiesel dan pengaruhnya terhadap performansi motor diesel.
1.4 Ruang Lingkup Pengujian
1. Biodiesel yang digunakan adalah biodiesel berbahan baku minyak kelapa sawit ( Dimethil Ester B-01 dan B-02) hasil penelitian Drs.Nimpan Bangun Msc ( Dosen Departemen Kimia FMIPA USU ).
2. Alat uji yang digunakan untuk menghitung nilai kalor pembakaran bahan bakar biodiesel adalah ”Bom Kalorimeter”.
3. Mesin uji yang digunakan untuk mendapatkan unjuk kerja motor bakar diesel adalah Mesin Diesel 4-langkah dengan 4-silinder ( TecQuipment type. TD4A
001 ) pada laboratorium Motor Bakar Departemen Teknik Mesin USU.
4. Unjuk kerja mesin diesel yang dihitung adalah : - Daya (Brake Power)
- Rasio perbandingan udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio) - Konsumsi bahan bakar spesifik (Specific Fuel Consumtion) - Efisiensi Volumetris (Volumetric Effeciency)
- Efisiensi termal brake (Brake Thermal Effeciency)
5. Pada pengujian unjuk kerja motor bakar diesel, dilakukan variasi putaran dan beban yang meliputi :
- Variasi putaran : 1000-rpm, 1400-rpm, 1800-rpm, 2200-rpm , 2600-rpm , 2800-rpm.
- variasi beban : 10 kg dan 25 kg.
1.5 Sistematika Penulisan
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang, tujuan, manfaat, dan ruang lingkup pengujian.
Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan yaitu mengenai motor diesel, bahan bakar biodiesel, pembakaran motor diesel, persamaan-persamaan yang digunakan, emisi gas buang kendaraan dan pengendaliannya.
Bab III : Metodologi Pengujian
Bab ini memberikan informasi mengenai tempat pelaksanaan pengujian, bahan dan peralatan yang dipakai serta tahapan dan prosedur pengujian.
Bab IV : Hasil dan Analisa Pengujian
Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari setiap pengujian melalui pembahasan perhitungan dan penganalisaan dengan memaparkan kedalam bentuk tabel dan grafik.
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh.
Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun laporan.
Lampiran
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Performansi Motor Diesel
Motor diesel adalah jenis khusus dari mesin pembakaran dalam. Karakteristik utama dari mesin diesel yang membedakannya dari motor bakar yang lain terletak pada metode penyalaan bahan bakarnya. Dalam mesin diesel bahan bakar diinjeksikan kedalam silinder yang berisi udara bertekanan tinggi. Selama proses pengkompresian udara dalam silinder mesin, suhu udara meningkat, sehingga ketika bahan bakar yang berbentuk kabut halus bersinggungan dengan udara panas ini, maka bahan bakar akan menyala dengan sendirinya tanpa bantuan alat penyala lain. Karena alasan ini mesin diesel juga disebut mesin penyalaan kompresi (Compression Ignition Engines).
Motor diesel memiliki perbandingan kompresi sekitar 11:1 hingga 26:1, jauh
lebih tinggi dibandingkan motor bakar bensin yang hanya berkisar 6:1 sampai 9:1.
Konsumsi bahan bakar spesifik mesin diesel lebih rendah (kira-kira 25 %) dibanding
mesin bensin namun perbandingan kompresinya yang lebih tinggi menjadikan
tekanan kerjanya juga tinggi.
2.1.1 Torsi dan Daya
Torsi yang dihasilkan suatu mesin dapat diukur dengan menggunakan
dynamometer yang dikopel dengan poros output mesin. Oleh karena sifat
dynamometer yang bertindak seolah–olah seperti sebuah rem dalam sebuah mesin, maka daya yang dihasilkan poros output ini sering disebut sebagai daya rem (Brake Power).
B
P = n T 60
. . 2π
... (2.1) Lit.5 hal 27 dimana :P = Daya keluaran (Watt) B
n = Putaran mesin (rpm)
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
2.1.2 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Specific Fuel Consumption, SFC)
Konsumsi bahan bakar spesifik adalah parameter unjuk kerja mesin yang berhubungan langsung dengan nilai ekonomis sebuah mesin, karena dengan mengetahui hal ini dapat dihitung jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah daya dalam selang waktu tertentu.
Bila daya rem dalam satuan kW dan laju aliran massa bahan bakar dalam satuan kg/jam, maka :
Sfc = B f P x m 3 . 10
... (2.2) Lit.5 hal 2-16 dimana : Sfc = konsumsi bahan bakar spesifik (g/kW.h).
.
f
m = laju aliran bahan bakar (kg/jam). Besarnya laju aliran massa bahan bakar (
.
f
m ) dihitung dengan persamaan berikut : 3600 10 . . 3 x t V sg m f f f f −
= ... (2.3) Lit.5 hal 3-9
dimana : sgf = spesific gravity (dari tabel 2.4).
Vf = volume bahan bakar yang diuji (dalam hal ini 8 ml). f
t = waktu untuk menghabiskan bahan bakar sebanyak volume uji
(detik).
2.1.3 Perbandingan Udara Bahan Bakar (AFR)
Untuk memperoleh pembakaran sempurna, bahan bakar harus dicampur dengan udara dengan perbandingan tertentu. Perbandingan udara bahan bakar ini disebut dengan Air Fuel Ratio (AFR), yang dirumuskan sebagai berikut :
AFR = .
.
f a m m
... (2.4) Lit.5 hal 2-8
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Besarnya laju aliran massa udara (ma) juga dapat diketahui dengan membandingkan hasil pembacaan manometer terhadap kurva viscous flow meter
calibration. Kurva kalibrasi ini dikondisikan untuk pengujian pada tekanan udara
1013 mb dan temperatur 20 0C, oleh karena itu besarnya laju aliran udara yang diperoleh harus dikalikan dengan faktor koreksi (Cf) berikut :
f
C = 3564 x P x a ( 2114,5 ) a a
T T +
…….. (2.5) Lit.5 hal 3-11 Dimana : Pa = tekanan udara (Pa)
Ta = temperatur udara (K)
2.1.4 Effisiensi Volumetris
Jika sebuah mesin empat langkah dapat menghisap udara pada kondisi isapnya sebanyak volume langkah toraknya untuk setiap langkah isapnya, maka itu merupakan sesuatu yang ideal. Namun hal itu tidak terjadi dalam keadaan sebenarnya, dimana massa udara yang dapat dialirkan selalu lebih sedikit dari perhitungan teoritisnya. Penyebabnya antara lain tekanan yang hilang (losses) pada sistem induksi dan efek pemanasan yang mengurangi kerapatan udara ketika memasuki silinder mesin. Efisiensi volumetrik ( ηv ) dirumuskan dengan persamaan berikut :
v η = rak langkah to olume sebanyak v udara Berat terisap yang segar udara Berat
... (2.6) Lit.5 hal 2-9
Berat udara segar yang terisap =
n ma 2 . 60
.
... (2.7) Lit.5 hal 2-10 Berat udara sebanyak langkah torak = ρa. V ... (2.8) s Lit.5 hal 2-7 Dengan mensubstitusikan persamaan diatas, maka besarnya effisiensi volumetris : v η = n ma . 60 . 2 . . s a.V
1
ρ ... (2.9) Lit.5 hal 2-10 dengan : ρa = kerapatan udara (kg/m3)
s
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Diasumsikan udara sebagai gas ideal, sehingga massa jenis udara dapat diperoleh dari persamaan berikut :
a ρ = a a T R P
. ………...… (2.10) Lit.5 hal 3-12 Dimana : R = konstanta gas (untuk udara = 287 J/ kg.K)
2.1.5 Effisiensi Thermal Brake
Kerja berguna yang dihasilkan selalu lebih kecil dari pada energi yang dibangkitkan piston karena sejumlah energi hilang akibat adanya rugi–rugi mekanis (mechanical losses). Dengan alasan ekonomis perlu dicari kerja maksimum yang dapat dihasilkan dari pembakaran sejumlah bahan bakar. Efisiensi ini sering disebut sebagai efisiensi termal brake (brake thermal
efficiency, ηb).
b η = masuk yang panas Laju aktual keluaran Daya
...(2.11) Lit.5 hal 2-15 Laju panas yang masuk Q, dapat dihitung dengan rumus berikut :
Q =
.
f
m . LHV ...(2.12) Lit.5 hal 2-8 dimana, LHV = nilai kalor bawah bahan bakar (kJ/kg)
Jika daya keluaran (P ) dalam satuan kW, laju aliran bahan bakar B .
f
m dalam satuan kg/jam, maka :
b η = LHV m P f B .
. . 3600 ...(2.13) Lit.5 hal 2-15
2.2 Teori Pembakaran
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Nitrogen adalah gas lembam dan tidak berpartisipasi dalam pembakaran. Selama proses pembakaran, butiran minyak bahan bakar dipisahkan menjadi elemen komponennya yaitu hidrogen dan karbon dan masing-masing bergabung dengan oksigen dari udara secara terpisah. Hidrogen bergabung dengan oksigen untuk membentuk air dan karbon bergabung dengan oksigen menjadi karbon dioksida. Jika oksigen yang tersedia tidak cukup, maka sebagian dari karbon akan bergabung dengan oksigen dalam bentuk karbon monoksida. Pembentukan karbon monoksida hanya menghasilkan 30 % panas dibandingkan panas yang timbul oleh pembentukan karbon dioksida.
2.2.1 Nilai Kalor Bahan Bakar
Reaksi kimia antara bahan bakar dengan oksigen dari udara menghasilkan panas. Besarnya panas yang ditimbulkan jika satu satuan bahan bakar dibakar sempurna disebut nilai kalor bahan bakar (Calorific Value, CV). Bedasarkan asumsi ikut tidaknya panas laten pengembunan uap air dihitung sebagai bagian dari nilai kalor suatu bahan bakar, maka nilai kalor bahan bakar dapat dibedakan menjadi nilai kalor atas dan nili kalor bawah.
Nilai kalor atas (High Heating Value,HHV), merupakan nilai kalor yang diperoleh secara eksperimen dengan menggunakan kalorimeter dimana hasil pembakaran bahan bakar didinginkan sampai suhu kamar sehingga sebagian besar uap air yang terbentuk dari pembakaran hidrogen mengembun dan melepaskan panas latennya. Secara teoritis, besarnya nilai kalor atas (HHV) dapat dihitung bila diketahui komposisi bahan bakarnya dengan menggunakan persamaan
Dulong :
HHV = 33950 C + 144200
−
8
2 2
O
H + 9400 S ...(2.14) Lit. 3 hal. 44
HHV = Nilai kalor atas (kJ/kg)
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
O2 = Persentase oksigen dalam bahan bakar S = Persentase sulfur dalam bahan bakar
Nilai kalor bawah (low Heating Value, LHV), merupakan nilai kalor bahan bakar tanpa panas laten yang berasal dari pengembunan uap air. Umumnya kandungan hidrogen dalam bahan bakar cair berkisar 15 % yang berarti setiap satu satuan bahan bakar, 0,15 bagian merupakan hidrogen. Pada proses pembakaran sempurna, air yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar adalah setengah dari jumlah mol hidrogennya.
Selain berasal dari pembakaran hidrogen, uap air yang terbentuk pada proses pembakaran dapat pula berasal dari kandungan air yang memang sudah ada didalam bahan bakar (moisture). Panas laten pengkondensasian uap air pada tekanan parsial 20 kN/m2 (tekanan yang umum timbul pada gas buang) adalah sebesar 2400 kJ/kg, sehingga besarnya nilai kalor bawah (LHV) dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut :
LHV = HHV – 2400 (M + 9 H2)...(2.15) Lit. 3 hal. 44 LHV = Nilai Kalor Bawah (kJ/kg)
M = Persentase kandungan air dalam bahan bakar (moisture)
Dalam perhitungan efisiensi panas dari motor bakar, dapat menggunakan nilai kalor bawah (LHV) dengan asumsi pada suhu tinggi saat gas buang meninggalkan mesin tidak terjadi pengembunan uap air. Namun dapat juga menggunakan nilai kalor atas (HHV) karena nilai tersebut umumnya lebih cepat tersedia. Peraturan pengujian berdasarkan ASME (American of Mechanical
Enggineers) menentukan penggunaan nilai kalor atas (HHV), sedangkan peraturan
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
2.3 Bahan Bakar Diesel
Penggolongan bahan bakar mesin diesel berdasarkan jenis putaran mesinnya, dapat dibagi menjadi 2 golongan yaitu :
1. Automotive Diesel Oil, yaitu bahan bakar yang digunakan untuk mesin dengan
kecepatan putaran mesin diatas 1000 rpm (rotation per minute). Bahan bakar jenis ini yang biasa disebut sebagai bahan bakar diesel yang biasanya digunakan untuk kendaraan bermotor.
2. Industrial Diesel Oil, yaitu bahan bakar yang digunakan untuk mesin-mesin
yang mempunyai putaran mesin kurang atau sama dengan 1000 rpm, biasanya digunakan untuk mesin-mesin industri. Bahan bakar jenis ini disebut minyak
diesel.
Di Indonesia, bahan bakar untuk kendaraan motor jenis diesel umumnya menggunakan solar yang diproduksi oleh PT. PERTAMINA dengan karakteristik seperti pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Karakteristik mutu solar
NO P R O P E R T I E S L I M I T S TEST METHODS Min Max I P A S T M 1. Specific Grafity 60/60 0C 0.82 0.87 D-1298
2. Color astm - 3.0 D-1500
3. Centane Number or
Alternatively calculated Centane Index 45
48 -
- D-613
4. Viscosity Kinematic at 100 0
C cST
or Viscosity SSU at 100 0C secs
1.6
35
5.8
45 D-88
5. Pour Point 0C - 65 D-97
6. Sulphur strip % wt - 0.5 D-1551/1552
7. Copper strip (3 hr/100 0C) - No.1 D-130
8. Condradson Carbon Residue %wt - 0.1 D-189
9. Water Content % wt - 0.01 D-482
10. Sediment % wt - No.0.01 D-473
11. Ash Content % wt - 0.01 D-482
12.
Neutralization Value :
- Strong Acid Number mgKOH/gr
-Total Acid Number mgKOH/gr
-
-
Nil
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
13. Flash Point P.M.c.c 0F 150 - D-93
14. Distillation :
- Recovery at 300 0C % vol 40 - D-86
Sumber :
2.4 Biodiesel
Biodiesel adalah bahan bakar yang terbuat dari minyak tumbuh-tumbuhan atau lemak hewan. Komposisi biodiesel umumnya terdiri dari berbagai jenis asam lemak (tabel 2.2) yang melalui proses kimiawi ditransformasi menjadi ”Metil Ester Asam Lemak” (Fatty Acid Methil Esters = FAME).
Tabel 2.2 Struktur Kimia Asam Lemak Pada Biodiesel
Nama Asam Lemak
Jumlah Atom Karbon dan Ikatan
Rangkap
Struktur Kimia
Capriylic C 8 CH3(CH2)6COOH
Capric C 10 CH3(CH2)8COOH
Lauric C 12 CH3(CH2)10COOH
Myristic C 14 CH3(CH2)12COOH
Palmitic C 16 : 0 CH3(CH2)14COOH
Palmitoleic C 16 : 1 CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH
Stearic C 18 : 0 CH3(CH2)16COOH
Oleic C 18 : 1 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
Linoleic C 18 : 2 CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH
Linolenic C 18 : 3 CH3(CH2)2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7CCOOH
Arachidic C 20 : 0 CH3(CH2)18COOH
Eicosenic C 20 : 1 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)9COOH
Behenic C 22 : 0 CH3(CH2)20COOH
Eurcic C 22 : 1 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH
Sumber : Biodisel Handling and Use Guedelines, National Renewable Energy Laboratory-A
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Cara memproduksi biodiesel dapat dilakukan melalui proses transesterfikasi minyak nabati dengan metanol atau esterfikasi langsung asam lemak hasil hidrolisis dengan metanol. Namun, transesterfikasi lebih intensif dikembangkan karena proses ini lebih efisien dan ekonomis.
Pemanfaatan minyak nabati sebagai pengganti bahan bakar yang berasal dari minyak bumi khususnya solar telah lama dikenal namun pengembangan produk biodiesel ternyata lebih menggembirakan dibandingkan dengan pemanfaatan minyak nabati yang langsung digunakan sebagai bahan bakar karena proses termal (panas) di dalam mesin akan teroksidasi atau terbakar secara relatif sempurna, tetapi dari gliserin akan terbentuk senyawa akrolein dan terpolimerisasi menjadi senyawa plastis yang agak padat. Senyawa ini menyebabkan kerusakan pada mesin, karena membentuk deposit pada pompa injektor. Karena itu perlu dilakukan modifikasi pada mesin-mesin kendaraan bermotor komersial apabila menggunakan minyak nabati langsung sebagai pengganti bahan bakar solar.
Selain dapat digunakan langsung, biodiesel juga dapat dicampur dengan solar atau minyak diesel lainnya dengan tujuan untuk mengubah karakteristiknya agar sesuai dengan kebutuhan. Bahan bakar yang mengandung biodiesel kerap dikenal sebagai ”BXX” yang merujuk pada suatu jenis bahan bakar dengan komposisi XX % biodiesel dan 1-XX % minyak diesel. Sebagai contoh, B01 merupakan campuran 50 % biodiesel B20 dengan 50% minyak diesel sedangkan B02 merupakan campuran dari 20 % biodiesel B10 dan 80 % minyak diesel.
2.4.1 Karakteristik Biodiesel
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
torsi yang dihasilkan proporsional dengan kandungan nilai kalor pembakarannya (LHV).
Kandungan asam lemak dalam minyak nabati yang merupakan bahan baku biodiesel menyebabkan biodiesel sedikit kurang stabil bila dibandingkan solar khususnya dalam hal terjadinya oksidasi. Perbedaan bahan baku menyebabkan kestabilan antara biodiesel yang satu berbeda dari biodiesel yang lainnya tergantung dari jumlah ikatan rangkap dari rantai karbon yang dikandungnya (C=C). Semakin besar jumlah ikatan rangkap rantai karbonnya maka kecenderungan untuk mengalami oksidasi semakain besar. Sebagai contoh, C 18 : 3 yang mempunyai tiga ikatan rangkap mempunyai sifat tiga kali lebih reaktif untuk mengalami oksidasi dibandingkan C 18 : 0 yang tidak memiliki tiga ikatan rangkap. Kestabilan suatu biodiesel dapat diprediksi dengan mengetahui jenis bahan bakunya.
Kestabilan yang rendah dari suatu jenis biodiesel dapat meningkatkan kandungan asam lemak bebas, menaikkan viskositas dan terbentuknya gums dan sedimen yang dapat menyumbat saringan bahan bakar. Oleh karena itu, biodiesel dan bahan bakar yang mengandung campurannya sebaiknya tidak disimpan lebih dari 6 bulan karena lamanya penyimpanan mempengaruhi terjadinya oksidasi. Salah satu cara yang dapat diupayakan bila biodiesel harus disimpan lebih dari 6 bulan adalah dengan menambahkan anti oksidan. Jenis anti oksidan yang dapat bekerja dengan baik pada biodiesel antara lain TBHQ (t-butyl hydroquinone),
Tenox 21 dan Tocopherol (Vitamin E).
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
didalamnya. Penelitian menunjukkan bahwa campuran antara biodiesel dan solar dengan komposisi 20 % : 80 % (B02) mempunyai sifat pelarut yang cukup kecil sehingga dapat ditoleransi.
Beberapa material seperti kuningan, tembaga, timah, dan seng dapat mengoksidasi biodiesel dan menghasilkan sedimen. Untuk mencegah hal ini, peralatan yang bersentuhan langsung dengan biodiesel sebaiknya terbuat dari
stainless steel atau aluminium. Selain bereakasi terhadap sejumlah meterial
logam, biodiesel juga cenderung menyebabkan peralatan yang terbuat dari karet alam mengembang sehingga sebaiknya diganti dengan karet sintetis.
Biodiesel murni mempunyai sifat pelumas yang baik, bahkan campuran bahan bakar yang mengandung biodiesel dalam komposisi yang rendah masih memiliki sifat pelumas yang jauh lebih baik dibanding solar.
Seperti halnya bahan bakar diesel lainnya, biodiesel dapat berubah fasa menjadi ”gel” pada temperatur yang rendah. Biodiesel memiliki tempertur titik tuang (pour point) yang lebih tinggi yaitu sekitar -15 sampai 100C dibandingkan solar, -35 sampai -150C sehingga pemakaian biodiesel murni pada daerah rendah kurang dianjurkan. Untuk menurunkan temperatur titik tuang biodiesel dapat dilakukan dengan mencampurkan solar, semakin besar komposisi solar dalam campuran, maka semakin rendah temperatur titik tuangnya.
Tabel 2.3 Perbandingan Biodiesel dan Solar (Petrodiesel)
Fisika Kimia Biodiesel Solar
Kelembaman (%) 0.1 0.3
Energi Power Energi yang dihasilkan 128.000 BTU
Energi yang dihasilkan 130.000 BTU Komposisi Metil Ester atau asam lemak Hidrokarbon
Modifikasi Engine Tidak diperlukan -
Konsumsi Bahan Bakar
Sama Sama
Lubrikasi Lebih tinggi Lebih rendah
Emisi CO rendah, total
hidrokarbon, sulfur dioksida, dan nitroksida
CO tinggi, total hidrokarbon, sulfur dioksida, dan
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
2.4.2 Biodiesel dari Minyak Kelapa Sawit
Proses pembuatan biodiesel dari kelapa sawit adalah melalui proses transesterifikasi, dilanjutkan dengan pencucian, pengeringan dan terakhir filtrasi, tetapi jika bahan baku dari CPO maka sebelumnya perlu dilakukan esterfikasi.
1. Transesterifikasi
Transesterifikasi meliputi dua tahap. Transesterifikasi I yaitu pencampuran antara kalium hidroksida (KOH) dan metanol (CH3OH) dengan minyak sawit. Reaksi transesterifikasi I berlangsung sekitar 2 jam pada suhu 58 – 650C. Bahan yang pertama kali dimasukkan ke dalam reaktor adalah asam lemak yang selanjutnya dipanaskan hingga suhu yang telah ditentukan. Reaktor transesterifikasi dilengkapai dengan pemanas dan pengaduk. Selama proses pemanasan pengaduk dijalankan. Tepat pada suhu reaktor 630C, campuran metanol dan KOH dimasukkan ke dalam reaktor. Pada akhir reaksi akan terbentuk metil ester dengan konversi sekitar 94 %. Selanjutnya produk ini diendapkan untuk memisahkan gliserol dan metil ester. Gliserol kemudian dikeluarkan dari reaktor agar tidak menggangu proses transesterifikasi II. Selanjutnya dilakukan transesterifikasi II pada metil ester dan setelah selesai dilakukan pengendapan dalam waktu yang lebih lama agar gliserol yang masih tersisa bisa terpisah.
Trigliserida Metanol Metil-Ester Gliserol Gambar 2.1 Reaksi Transesterifikasi
2. Pencucian
Pencucian hasil pengendapan pada transesterifikasi II bertujuan untuk
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Pencucian dilakukan pada suhu sekitar 550C. pencucian dilakukan tiga kali sampai
pH menjadi normal (pH 6,8 – 7,2).
3. Pengeringan
Pengeringan bertujuan untuk menghilangkan air yang tercampur dalam metil ester. Pengeringan dilakukan dengan cara memberikan panas pada produk dengan suhu sekitar 950C secara sirkulasi. Ujung pipa sirkulasi ditempatkan di tengah permukaan cairan pada alat pengering.
4. Filtrasi
Tahap akhir dari proses pembuatan biodiesel adalah filtrasi. Filtrasi bertujuan untuk menghilangkan partikel-partikel pengotor biodiesel yang terbentuk selama proses berlangsung, seperti kerak (kerak besi) yang berasal dari dinding reaktor atau dinding pipa atau kotoran dari bahan baku.
Tabel : 2.4 Karakteristik Mutu Biodiesel dari Minyak Kelapa Sawit
Parameter Palm Biodiesel ASTM PS 121
Viskositas pada 400C (csst)
5,0 – 5,6 1,6 – 6,0
Flash Point 172 > 100
Cetane Indeks 47 -49 > 40
Contradson Carbon Residu
0,03 – 0,04 < 0,05
Spesific Grafity 0,8624 -
Sumber : Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan
2.5 Emisi Gas Buang
Bahan pencemar (polutan) yang berasal dari kendaraan bermotor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kategori sebagai berikut :
1. Sumber
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Polutan sekunder seperti ozon (O3) dan peroksiasetil nitrat (PAN) adalah polutan yang terbentuk di atmosfer melalui reaksi fotokimia, hidrolisis atau oksidasi.
2. Komposisi Kimia
Polutan dibedakan menjadi organik dan inorganik. Polutan organik mengandung karbon dan hidrogen, juga beberapa elemen seperti oksigen, nitrogen, sulfur atau fosfor, contohnya : hidrokarbon, keton, alkohol, ester dan lain-lain. Polutan inorganik seperti : karbon monoksida (CO), karbonat, nitrogen oksida, ozon dan lainnya.
3. Bahan Penyusun
Polutan dibedakan menjadi partikulat atau gas. Partikulat dibagi menjadi padatan dan cairan seperti : debu, asap, abu, kabut dan spray, partikulat dapat bertahan di atmosfer. Sedangkan polutan berupa gas tidak bertahan di atmosfer dan bercampur dengan udara bebas.
a.) Partikulat
Polutan partikulat yang berasal dari kendaraan bermotor umumnya merupakan fasa padat yang terdispersi dalam udara dan membentuk asap. Fasa padatan tersebut berasal dari pembakaran tak sempurna bahan bakar dengan udara, sehingga terjadi tingkat ketebalan asap yang tinggi. Selain itu partikulat juga mengandung timbal yang merupakan bahan aditif untuk meningkatkan kinerja pembakaran bahan bakar pada mesin kendaraan.
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
b.) Unburned Hidrocarbon (UHC)
Hidrokarbon yang tidak terbakar dapat terbentuk tidak hanya karena campuran udara bahan bakar yang gemuk, tetapi bisa saja pada campuran kurus bila suhu pembakarannya rendah dan lambat serta bagian dari dinding ruang pembakarannya yang dingin dan agak besar. Motor memancarkan banyak hidrokarbon kalau baru saja dihidupkan atau berputar bebas (idle) atau waktu pemanasan.
Pemanasan dari udara yang masuk dengan menggunakan gas buang meningkatkan penguapan dari bahan bakar dan mencegah pemancaran hidrokarbon. Jumlah hidrokarbon tertentu selalu ada dalam penguapan bahan bakar, di tangki bahan bakar dan dari kebocoran gas yang melalui celah antara silinder dari torak masuk kedalam poros engkol, yang disebut dengan blow by
gasses (gas lalu). Pembakaran tak sempurna pada kendaraan juga menghasilkan
gas buang yang mengandung hidrokarbon. Hal ini pada motor diesel terutama disebabkan oleh campuran lokal udara bahan bakar tidak dapat mencapai batas mampu bakar.
c.) Carbon Monoksida (CO)
Karbon dan Oksigen dapat bergabung membentuk senyawa karbon monoksida (CO) sebagai hasil pembakaran yang tidak sempurna dan karbon dioksida (CO2) sebagai hasil pembakaran sempurna. Karbon monoksida merupakan senyawa yang tidak berbau, tidak berasa dan pada suhu udara normal berbentuk gas yang tidak berwarna. Gas ini akan dihasilkan bila karbon yang terdapat dalam bahan bakar (kira–kira 85 % dari berat dan sisanya hidrogen) terbakar tidak sempurna karena kekurangan oksigen. Hal ini terjadi bila campuran udara bahan bakar lebih gemuk dari pada campuran stoikiometris, dan terjadi selama idling pada beban rendah atau pada output maksimum. Karbon monoksida tidak dapat dihilangkan jika campuran udara bahan bakar gemuk. Bila campuran kurus karbon monoksida tidak terbentuk.
d.) Nitrogen Oksida (NOx)
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
merupakan gas yang tidak berwarna dan tidak berbau sebaliknya nitrogen dioksida (NO2) berwarna coklat kemerahan dan berbau tajam. NO merupakan gas yang berbahaya karena mengganggu saraf pusat. NO terjadi karena adanya reaksi antara N2 dan O2 pada temperatur tinggi diatas 1210 0C. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut :
O2 2O
N2 + O NO + N N + O2 NO + O
2.6 Pengendalian Emisi Gas Buang
Tingkat polusi udara dari mesin kendaraan tidak hanya dipengaruhi oleh teknologi pembakaran yang diterapkan dalam sistem itu saja, tetapi juga besar dipengaruhi oleh mutu bahan bakar yang dipakai. Dari segi kualitas bahan bakar, Indonesia sangat jauh tertinggal dari negara–negara lain. Emisi gas yang dihasilkan oleh pembakaran kendaraan bermotor pada umumnya berdampak negatif terhadap lingkungan. Ada beberapa cara yang dapat diambil untuk mengatasi masalah tersebut
antara lain :
1. Menyeimbangkan campuran udara-bahan bakar. 2. Pemanfaatan Positive Crankcase Ventilation (PCV).
3. Penggunaan sistem kontrol emisi penguapan bahan bakar antara lain : ECS
(Evaporation Control System), EEC (Evaporation Emission Control), VVR
(Vehicle Vapor Recovery) dan VSS (Vapor Saver System). 4. Penggunaan Exhaust Gas Recirculation (EGR).
5. Penggunaan filter particulate traps yang dikhususkan untuk mesin diesel. 6. Injeksi udara lebih kedalam silinder.
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
BAB III
METODOLOGI PENGUJIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Pengujian dilakukan di laboratorium motor bakar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara selama kurang lebih 2 bulan.
3.2 Bahan dan Alat 3.2.1 Bahan
Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah bahan bakar biodiesel dari minyak sawit yang diperoleh dari Penelitian Dosen Kimia FMIPA USU.
3.2.2 Alat
Alat yang dipakai dalam eksperimental ini terdiri dari :
1. Mesin diesel 4-langkah 4-silinder ( TecQuipment type. TD4A 001 ). 2. Bom kalorimeter untuk mengukur nilai kalor bahan bakar.
3. Untuk emisi gas buang menggunakan alat uji auto gas analizer.
4. Alat bantu perbengkelan, seperti : kunci pas, kunci Inggris, kunci ring, kunci L, obeng, tang, palu, kertas amplas dan lain sebagainya.
5. Stop watch, untuk menentukan waktu yang dibutuhkan mesin uji untuk
menghabiskan bahan bakar dengan volume sebanyak 100 ml.
6. Termometer, untuk menghitung perubahan suhu yang terjadi antara sebelum masuk dan setelah keluar air cooler.
3.3 Metode Pengumpulan Data
Data yang dipergunakan dalam pengujian ini meliputi :
a. Data primer, merupakan data yang diperoleh langsung dari pengukuran dan pembacaan pada unit instrumentasi dan alat ukur pada masing-masing pengujian.
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Kelapa Sawit (PPKS) Medan dan data mengenai karakteristik bahan bakar solar dari pertamina.
Metode Pengolahan Data
Data yang diperoleh dari data primer dan data sekunder diolah ke dalam rumus empiris, kemidian data dari perhitungan disajikan dalam bentuk tabulasi dan grafik.
3.4 Pengamatan dan Tahap Pengujian
Pada penelitian yang akan diamati adalah : 1. Parameter torsi (T) dan parameter daya (PB). 2. Parameter konsumsi bahan bakar spesifik (sfc). 3. Rasio perbandingan udara bahan bakar (AFR). 4. Efisiensi volumetris (ηv).
5. Effisiensi thermal brake (ηb). 6. Parameter komposisi gas buang.
Prosedur pengujian dapat dibagi beberapa tahap, yaitu : 1. Pengujian nilai kalor bahan bakar.
2. Pengujian motor diesel dengan bahan bakar solar murni.
3. Pengujian motor diesel dengan bahan bakar biodiesel dimethil ester ( B-01 ). 4. Pengujian motor diesel dengan bahan bakar biodiesel dimethil ester ( B-02 ).
3.5 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Gambar 3.1 Bom kalorimeter.
Peralatan yang digunakan meliputi :
- Kalorimeter, sebagai tempat air pendingin dan tabung bom. - Tabung bom, sebagai tempat pembakaran bahan bakar yang diuji. - Tabung gas oksigen.
- Alat ukur tekanan gas oksigen, untuk mengukur jumlah oksigen yang dimasukkan ke dalam tabung bom.
- Termometer, dengan akurasi pembacaan skala 0.01 0C.
- Elektromotor yang dilengkapi pengaduk untuk mengaduk air pendingin. - Spit, untuk menentukan jumlah volume bahan bakar.
- Pengatur penyalaan (saklar), untuk menghubungkan arus listrik ke tangkai penyala pada tabung bom.
- Kawat penyala (busur nyala), untuk menyalakan bahan bakar yang diuji. - Cawan, untuk tempat bahan bakar di dalam tabung bom.
- Pinset untuk memasang busur nyala pada tangkai penyala, 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.
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
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 dilengkapi dengan pengaduk. 10.Menghubungkan dan mengatur posisi pengaduk pada elektromotor.
11.Menempatkan termometer melalui lubang pada tutup kalorimeter.
12.Menghidupkan elektromotor selama 5 (lima) menit kemudian membaca dan mencatat temperatur air pendingin pada termometer.
13.Menyalakan kawat penyala dengan menekan saklar.
14.Memastikan kawat penyala telah menyala dan putus dengan memperhatikan lampu indikator selama elektromotor terus bekerja .
15.Membaca dan mencatat kembali temperatur air pendingin 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.
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Mulai
Berat sampel bahan bakar 0,20 gram Volume air
pendingin: 1250 ml Tekanan oksigen 30
Bar
Melakukan pengadukan terhadap air pendingin selama 5 menit
Mencatat temperatur air pendingin T1 (OC)
Menyalakan bahan bakar
Mencatat kembali temperatur air pendingin T2 (OC)
Melanjutkan pengadukan terhadap air pendingin selama 5 menit
Menghitung HHV bahan bakar :
HHV = (T2 – T1 – Tkp) x Cv x 1000 ( J/kg )
Pengujian = 5 kali
HHVRata - rata = 5
5
1 i
iΣ= HHV
( J/kg)
Selesai
Berhenti
a
b
a
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Gambar 3.2 Diagram alir Pengujian nilai kalor bahan bakar.
3.6 Prosedur Pengujian Performansi Motor Diesel
Disini dilakukan pengujian dengan menggunakan esin diesel langkah 4-silinder ( TecQuipment type. TD4A 001 ).
Gambar 3.3 Mesin uji (TD4 A 001)
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Tabel 3.1 Spesifikasi Mesin Diesel TD4A 4-langkah
TD111 4-Stroke Diesel Engine
Type TecQuipment TD4A 001
Langkah dan diameter 3,125 inch-nominal dan 3,5 inch
Kompresi ratio 22 : 1
Kapasitas 107 inch3 (1,76 liter)
Valve type clearance 0,012 inch (0,30 mm) dingin
Firing order 1-3-4-2
Sumber : Panduan Praktikum Motor Bakar Diesel oleh DR.Ir.Chalilullah Rangkuti, Msc.
Mesin ini juga dilengkapi dengan TD4 A 001 Instrumentation Unit dengan spesifikasi sebagai berikut :
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Tabel 3.2 Spesifikasi TD4 A 001 Instrument Unit
TD4 A 001 Instrument Unit
Fuel Tank Capasity 10 liters
Fast Flow Pipette Graduated in 8 ml, 16 ml and 32 ml
Tachometer 0–5000 rev/min
Torque Meter 0–70 Nm
Exhaust Temperature Meter 0–1200 0C
Air Flow Manometer Calibrated 0–40 mm water gauge
Sumber : Panduan Praktikum Motor Bakar Diesel oleh DR.Ir.Chalilullah Rangkuti, Msc
Pada pengujian ini, akan diteliti performansi motor diesel serta komposisi emisi gas buang . Pengujian ini dilakukan pada 5 tingkat putaran mesin, yaitu : 1000,1400,1800,2200,2600 dan 2800 rpm serta 2 variasi beban yaitu : 10 kg dan 25 kg.
Sebelum pengujian dilakukan, terlebih dahulu dilakukan pengkalibrasian terhadap torquemeter yang terdapat pada instrumentasi mesin uji dengan langkah– langkah sebagai berikut :
1. Menghubungkan unit instrumentasi mesin kesumber arus listrik. 2. Memutar tombol span searah jarum jam sampai posisi maksimum. 3. Mengguncangkan/menggetarkan mesin pada bagian lengan beban.
4. Memutar tombol zero, hingga jarum torquemetre menunjukkan angka nol. 5. Memastikan bahwa penunjukan angka nol oleh torquemeter telah akurat
dengan mengguncangkan mesin kembali.
6. Menggantung beban sebesar 10 kg pada lengan beban.
7. Mengguncangkan/menggetarkan mesin sampai posisi jarum torquemeter menunjukkan angka yang tetap.
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Pengkalibrasian ini dilakukan setiap kali akan dilakukan pengujian sebelum mesin dihidupkan. Setelah dilakukan pengkalibrasian, maka pengujian dapat dilakukan dengan langkah–langkah sebagai berikut :
1. Menghidupkan pompa air pendingin dan memastikan sirkulasi air pendingin mengalir dengan lancar melalui mesin.
2. Menghidupkan mesin dengan cara menarik tali starter, memanaskan mesin selama 15–20 menit pada putaran rendah (± 1500 rpm).
3. Mengatur putaran mesin pada 1500 rpm dengan menggunakan tuas kecepatan dan memastikannya melalui pembacaan tachometer.
4. Menggantung beban sebesar 1 kg pada lengan beban.
5. Menutup saluran bahan bakar dari tangki dengan memutar katup saluran bahan bakar sehingga permukaan bahan bakar didalam pipette turun.
6. Mencatat waktu yang dibutuhkan mesin untuk menghabiskan 8 ml bahan bakar dengan menggunakan stopwatch dengan memperhatikan ketinggian permukaan bahan bakar didalam pipette.
7. Mencatat torsi melalui pembacaan torquemeter, temperatur gas buang melalui
exhaust temperature meter, dan tekanan udara masuk melalui air flow
manometer.
8. Membuka katup bahan bakar sehingga pipette kembali terisi oleh bahan bakar yang berasal dari tangki.
9. Mengulang pengujian untuk variasi putaran dan beban mesin.
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Gambar 3.6 Diagram alir Pengujian performansi motor bakar diesel Volume Uji bahan bakar :
100 ml
Temperatur udara : 27 OC
Tekanan udara: 1 bar
Putaran: n rpm
Beban: L kg
Mencatat waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan 100 ml bahan bakar.
Mencatat Torsi
Mencatat temperatur gas buang
Mencatat tekanan udara masuk mm H2O
Selesai Berhenti
Mengulang pengujian dengan beban, putaran yang berbeda.
Menganalisa data hasil pembacaan alat ukur dengan rumus empiris
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
3.7 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang
Pengujian emisi gas buang yang dilakukan meliputi kadar CO2, O2, HC, CO, dan NOx yang terdapat pada hasil pembakaran bahan bakar . Pengujian ini dilakukan bersamaan dengan pengujian unjuk kerja motor bakar diesel dimana gas buang yang dihasilkan oleh mesin uji pada saat pengujian diukur untuk mengetahui kadar emisi dalam gas buang. Pengujian emsi gas buang yang dilakukan dalam penelitian ini menggunakan alat auto logic gas analizer .
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Menyambungkan perangkat autogas analizer ke komputer
Mengosongkan kandungan gas dalam auto logic gas analizer
Berhenti
Menunggu kira-kira 2 menit hingga pembacaan stabil dan melihat
tampilannya di komputer Memasukkan gas fitting kedalam
knalpot motor bakar Mulai
Mengulang pengujian dengan beban dan putaran yang berbeda
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Gambar 3.8 Diagram alir Pengujian emisi gas buang motor bakar diesel
BAB IV
HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
4.1 Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
Data temperatur air pendingin sebelum dan sesudah penyalaan (T1 dan T2) yang telah diperoleh pada pengujian “Bom Kalorimeter” selanjutnya digunakan untuk menghitung nilai kalor atas bahan bakar (HHV) dengan persamaan berikut :
HHV = (T2 – T1 – Tkp) x Cv x 1000 ( J/kg ) Lit.1 hal 12 dimana:
HHV = Nilai kalor atas ( High Heating Value )
T1 = Temperatur air pendingin sebelum penyalaan ( 0C ) T2 = Temperatur air pendingin sesudah penyalaan ( 0C ) Cv = Panas jenis bom kalorimeter ( 73.529,6 KJ/kg 0C ) Tkp = Kenaikan temperatur akibat kawat penyala ( 0,05 0C )
Hasil dari perhitungan nilai kalor atas bahan bakar (HHV) pada pengujian ini kemudian dikalikan dengan faktor koreksi (Fk) sebesar 0,6695 akibat kalibrasi yang dilakukan pada alat uji bom kalorimeter. Faktor koreksi tersebut didapat dari perbandingan antara standarisasi nilai kalor solar 44.800 J/kg (engineering tool box) dengan HHV rata-rata solar yang telah diuji dengan bom kalorimeter sebesar 66.911,936 J/kg.
Pada pengujian pertama bahan bakar biodiesel dimethil ester (B-01) , diperoleh : T1 = 25,30 0C
T2 = 26,35 0C, maka:
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
= 49.228,067 KJ/kg
Pada pengujian pertama bahan bakar biodiesel dimethil ester (B-02) , diperoleh : T1 = 26,28 0C
T2 = 27,55 0C, maka:
HHV(B-02) = (27,55 – 26,28 – 0,05 ) x 73.529,6 x 1000 x Fk = 89.706,112 x 0,6695
= 60.058,241 KJ/kg
Pada pengujian pertama bahan bakar solar , diperoleh : T1 = 26,65 0C
T2 = 27,75 0C, maka:
HHV(solar) = (27,75 – 26,65 – 0,05 ) x 73.529,6 x 1000 x Fk = 77.206,08 x 0,6695
= 51.689,470 KJ/kg
Cara perhitungan yang sama dilakukan untuk menghitung nilai kalor pada pengujian kedua hingga kelima. Selanjutnya untuk memperoleh harga nilai kalor rata–rata bahan bakar digunakan persamaan berikut ini :
HHVRata - rata = 5
5
1 i
iΣ= HHV
( J/kg ) Lit.1 hal 12
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Tabel 4.1 Data hasil pengujian dan perhitungan bom kalorimeter
Bahan Bakar No. Pengujian
T
1
T
2HHV
HHV rata-rataBiodiesel ( B-01 )
1 25,30 26,35 49.228,067
37.708,699 2 26,49 27,09 27.075,436
3 27,15 28,01 39.874,734 4 24,37 25,22 39.382,453 5 25,43 26,15 32.982,805
Biodiesel ( B-02 )
1 26,28 27,55 60.058,241
40.760,839 2 27,60 28,38 35.936,489
3 24,70 25,04 12.307,016 4 26,22 27,18 44.797,541 5 27,24 28,32 50.704,909
Solar
1 26,65 27,75 51.689,470
44.797,541 2 27,75 28,61 39.874,734
3 28,68 29,70 47.751,225 4 25,71 26,87 39.874,734 5 26,95 27,91 44.797,541
4.2 Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel
Data yang diperoleh dari pembacaan langsung alat uji mesin diesel
4-langkah 4-silinder (TecQuipment type. TD4A 001) melalui unit instrumentasi dan
perlengkapan yang digunakan pada saat pengujian antara lain :
♦ Putaran (rpm) melalui tachometre.
♦ Torsi (N.m) melalui torquemetre.
♦ Tinggi kolom udara (mm H2O), melalui pembacaan air flow manometre.
♦ Temperatur gas buang (0C), melalui pembacaan exhaust temperature metre.
♦ Waktu untuk menghabiskan 100 ml bahan bakar (s), melalui pembacaan
stopwatch.
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
4.2.1 Daya
Besarnya daya dari masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
B
P = n T 60
. . 2π
dimana :P = Daya keluaran (Watt) B
n = Putaran mesin (rpm)
T = Torsi (N.m)
Untuk pengujian dengan menggunakan bahan bakar biodiesel (B-01) : Beban : 10 kg
Putaran : 1000 rpm
P =B T n 60
. . 2π
= 60 33 1000 . 14 , 3 . 2
x
= 3454 W
Dengan perhitungan yang sama dapat diketahui besarnya daya yang dihasilkan dari masing–masing pengujian baik dengan menggunakan biodiesel
(B-01) , biodiesel (B-02) dan solar murni pada tiap kondisi pembebanan dan
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Tabel 4.2 Data hasil perhitungan untuk daya
Beban
STATIS
(kg)
Putaran
(rpm)
Daya (kW)
Biodiesel (B-01)
Biodiesel (B-02)
Solar
10
1000 3,4540 3,2970 3,34912
1400 5,2752 5,0554 6,30079
1800 7,9128 7,6302 8,94900
2200 10,7074 10,3620 11,05248
2600 13,0624 13,0624 13,06224
2800 14,9464 13,6276 14,06688
25
1000 8,164 8,478 7,901
1400 12,089 14,067 11,429
1800 17,238 20,629 15,260
2200 22,796 27,977 19,341
2600 27,757 36,329 23,675
2800 29,892 35,607 25,789
• Pada pembebanan 10 kg (gambar 4.1), daya terendah mesin terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar biodiesel (B-02) pada putaran
1000 rpm yaitu 3,2970 kW. Sedangkan daya tertinggi terjadi pada pengujian
dengan menggunakan bahan bakar biodiesel (B-01) pada putaran 2800 rpm sebesar 14,9464 kW.
• Pada pembebanan 25 kg (gambar 4.2), daya terendah mesin terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar solar pada putaran 1000 rpm yaitu sebesar 7,90183 kW. Sedangkan daya tertinggi terjadi saat menggunakan
bahan bakar biodiesel (B-02) pada putaran 2600 rpm yaitu sebesar 36,3298k
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Daya terendah terjadi ketika menggunakan bahan bakar biodiesel (B-02) pada beban 10 kg dan putaran 1000 rpm yaitu 3,2970 kW. Sedangkan daya tertinggi terjadi ketika menggunakan bahan bakar biodiesel (B-02) pada beban 25 kg dan putaran 2600 rpm yaitu sebesar 36,3298 kW.
Besar kecil daya mesin bergantung pada besar kecil torsi yang didapat. Daya yang dihasilkan mesin dipengaruhi oleh putaran poros engkol yang terjadi akibat dorongan piston yang dihasilkan karena adanya pembakaran bahan bakar dengan udara. Jika konsumsi bahan bakar dan udara diperbesar maka akan semakin besar pula daya yang dihasilkan mesin. Semakin cepat poros engkol berputar maka akan semakin besar daya yang dihasilkan.
Perbandingan besarnya daya untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
y = 1E-12x5 - 1E-08x4 + 3E-05x3 - 0,0342x2 + 17,084x R2 = 0,9999
y = -3E-13x5 + 1E-09x4 - 2E-06x3 + 0,0015x2 + 2,6016x R2 = 0,9998
y = -2E-13x5 + 2E-09x4 - 9E-06x3 + 0,0163x2 - 6,0518x R2 = 1
0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 16.000
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
P uta ra n(R pm )
D
a
y
a
(k
W
) B iodis el(B -01)
[image:53.595.115.523.334.673.2]B iodis el(B -02) S olar
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Biodisel B-01 : Setelah data dibuat dalam grafik polinomial maka didapatkan sebuah persamaan garis untuk biodisel-B01, yaitu: Y= 1E-12X5 – 1E-08X4 + 3E-05X3 – 0,0342X2 + 17,084X dengan nilai Regresi(R2)= 0,9999 dan grafik condong terbuka kebawah.
Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa kecendrungan daya maksimum diperoleh Pmax: 12,5 kW pada Putaran: 2600 (rpm).
Biodisel B-02 : Setelah data dibuat dalam grafik polinomial maka didapatkan sebuah persamaan garis untuk biodisel-B02, yaitu: Y= -3E-13X5 + 1E-09X4 - 2E-06X3 + 0,0015X2 + 2,6016X dengan nilai Regresi(R2)= 0,9998 dan grafik condong terbuka keatas.
Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa kecendrungan daya minimum diperoleh Pmin: 5,01 kW pada Putaran: 2600 (rpm).
Solar : Setelah data dibuat dalam grafik polinomial maka didapatkan sebuah persamaan garis untuk solar, yaitu: Y= -2E-13X5 + 2E-09X4 - 9E-06X3 + 0,0163X2 - 6,0518X dengan nilai Regresi(R2)= 1 dan grafik condong terbuka keatas.
Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa kecendrungan daya minimum diperoleh Pmin: 8,94 kW pada Putaran: 1800 (rpm).
Penggunaan bahan bakar biodisel dimethil ester B-01 dan B-02 pada beban statis 10 kg:
B-01 : Semua mesin disel dapat menggunakan bahan bakar ini asal daya tidak melebihi 20,035HP dan putaran juga tidak melebihi 2800(rpm).
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
y = 8E -13x5 - 8E -09x4 + 3E -05x3 -
0,0357x2 + 29,492x - 4345,8
R2 = 1
y = -5E -12x5 + 4E -08x4 - 1E -04x3 + 0,1128x2 - 39,164x
R2 = 0,9992
y = -5E -13x5 + 5E -09x4 - 2E -05x3 + 0,0322x2 - 19,941x + 9083 R2 = 1
0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
P uta ra n(R pm )
D
a
y
a
(K
W
)
B iodis el B 01
B iodis el B 02
[image:55.595.116.517.127.420.2]S olar
Gambar 4.2 Grafik Daya vs putaran untuk beban 25 kg. Analisa performansi:
Biodisel B-01 : Setelah data dibuat dalam grafik polinomial maka didapatkan sebuah persamaan garis untuk biodisel-B01, yaitu: Y= 8E-13X5 – 8E-09X4 + 3E-05X3 – 0,0357X2 + 29,492X – 4345,8 dengan nilai Regresi(R2)= 1 dan grafik condong terbuka kebawah.
Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa kecendrungan daya maksimum diperoleh Pmax: 27,75 kW pada Putaran: 2600 (rpm).