THE EFFECT OF SHAPE AND POSITION PLACEMENT VARIATION OF CHEMICAL-PHYSICAL EXTERNAL ZEOLITE FILTER ON ENGINE PERFORMANCE AND EXHAUST EMISSIONS OF 4-STROKE
CARBURETOR MOTORCYCLE
By
JASENDO FENDINAR
Fuel crysis and air pollution due to motor vehicle is one of the problems facing the world and Indonesia today. To reduce fuel consumption and reduce exhaust emissions of motor vehicles, pelletized zeolites can used. Lampung has considerable potential zeolite. This study aimed to examine the effect of variations in shape and placement of external zeolite filter on engine performance and exhaust emissions 4-stroke carburetor motorcycle. Pelletized zeolite was packaged in an external filter.
This study used a variety of shape of the external filter, namely box, cone, tube and also variation of the placement. Zeolites are chemically activated with HCl 1N. Pelletized zeolites were made with a composition of 74% zeolite, 6% starch and 20% water, and formed into 10 mm in diameter and 3 mm in thickness. Then physically activated for 1 hour at a temperature of 2000C. The observed parameters are variations of shape and position placement, road test with an average speed of 50 km/h, acceleration test of speed 0-80 km/h, stationary tests of 1000, 3000, and 5000 rpm, also emissions tests of 1000 and 3000 rpm. From the results, it was found that the best filter occurred in use of conical shape with front placement of positions, that could reduces fuel consumption by 6.873% to 12.131% (runs), speed up the travel time by 2.625% to 4.018% (acceleration) and save fuel consumption by 18 to 13.793% , 75% (stationary). The use of external zeolite filter could also reduce CO and HC as big as 76.389% and 33.824%, respectively.
ABSTRAK
PENGARUH VARIASI BENTUK DAN POSISI PENEMPATAN FILTER ZEOLIT KIMIA-FISIK EKSTERNAL TERHADAP PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS BUANG SEPEDA MOTOR
KARBURATOR 4-LANGKAH Oleh
JASENDO FENDINAR
Kelangkaan BBM dan polusi kendaraan bermotor merupakan salah satu permasalahan yang sedang dihadapi dunia maupun Indonesia saat ini. Untuk menurunkan konsumsi BBM dan mereduksi emisi gas buang kendaraan bermotor dapat memanfaatkan zeolit yang dibentuk pelet. Lampung memiliki potensi zeolit yang cukup besar. Penelitian ini bertujuan untuk melihat pengaruh variasi bentuk dan penempatan filter zeolit eksternal terhadap prestasi mesin dan emisi gas buang sepeda motor karburator 4-langkah. Zeolit pelet ini dikemas dalam filter eksternal.
Pada penelitian ini menggunakan variasi bentuk filter eksternal diantaranya bentuk kotak, kerucut, tabung serta menggunakan variasi penempatan. Zeolit diaktivasi kimia dengan 1N HCl. Zeolit dibentuk pelet menggunakan komposisi 74% zeolit, 6% tapioka dan 20% air dengan diameter 10 mm serta tebal 3 mm. Kemudian diaktivasi fisik selama 1 jam pada temperatur 2000C. Parameter yang diamati yaitu variasi bentuk dan posisi penempatan, pengujian berjalan dengan kecepatan rata-rata 50 km/jam, Pengujian akselerasi dari kecepatan 0-80 km/jam, pengujian stasioner pada 1000 rpm, 3000 rpm, dan 5000 rpm, pengujian emisi gas buang pada putaran 1000 rpm dan 3000 rpm..
Variasi bentuk filter terbaik yaitu filter bentuk kerucut dengan posisi penempatan depan yang mampu menghemat konsumsi bahan bakar sebesar 6,873% hingga 12,131% (berjalan), mempercepat waktu tempuh sebesar 2,625% hingga 4,018% (akselerasi) serta menghemat konsumsi bahan bakar sebesar 13,793% hingga 18,75% (stasioner). Penggunaan filter zeolit eksternal juga terbukti dapat mereduksi kadar CO sebesar 76,389% dan HC sebesar 33,824%.
A.Latar Belakang
Munculnya kelangkaan serta tiadanya jaminan ketersediaan pasokan minyak
dan gas (Migas) di negeri sendiri, merupakan kenyataan dari sebuah negeri
yang kaya sumber energi. Berdasarkan laporan Kementrian ESDM tahun 2009,
rata-rata produksi minyak bumi dan kondensat sebesar 963.269 barel per hari
(bph). Sedangkan laporan BP Migas, produksi minyak secara nasional pada
tahun 2010 hanya naik pada kisaran 965.000 bph. Artinya terdapat angka
kenaikan hanya 1.731 bph. Sementara kebutuhan konsumsi energi nasional
sekitar 1.400.000 bph. Artinya terdapat selisih cukup tajam antara tingkat
produksi yang ideal dengan kebutuhan (Kompasiana.com,2013).
Selain itu, pesatnya pembangunan di bidang teknologi, industri, dan informasi
memicu peningkatan kebutuhan masyarakat akan energi. Menurut data terakhir
Korps Lalu Lintas Kepolisian Republik Indonesia (Korlantas Polri), selama
2012 penambahan jumlah kendaraan bermotor sepanjang tahun mencapai
10,036 juta unit. Mengakibatkan populasi kendaraan bermotor yang tercatat
pada kepolisian naik 12 persen menjadi 94,229 juta unit dibandingkan periode
Dengan jumlah kendaraan yang begitu banyak maka kebutuhan akan bahan
bakar pun akan meningkat. Bahan bakar minyak (BBM) yang dipasok oleh
pertamina ke SPBU pun tidak sangup menampung kebutuhan BBM yang
diperlukan oleh kendaraan bermotor, akibatnya banyak sekali terjadi antrian
yang begitu panjang di banyak SPBU akibat kurangnya pasokan BBM.
Selain itu yang tidak kalah pentingnya adalah tingkat polusi udara yang sangat
tinggi. Indonesia menjadi Negara dengan tingkat polusi udara tertinggi ke tiga
di dunia (kompasiana.com, 2011). Sebagaimana data yang dipaparkan oleh
Pengkajian Ozon dan Polusi Udara Lembaga Penerbangan dan Antariksa
Nasional (Lapan), sumbangan terbesar pencemaran udara di Indonesia adalah
emisi gas buang dari kendaraan bermotor, yaitu sekitar 85%
(Kompasania.com,2013). Selain penggunaan kendaraan bermotor yang
berlebihan, hal tersebut juga diakibatkan perawatan kendaraan yang tidak
memadai.
Perlu adanya solusi yang tepat dan efisien untuk menanggulangi permasalahan
yang terjadi sekarang ini. Salah satu solusi yang dapat dilakukan untuk
menghemat bahan bakar sekarang ini adalah dengan memaksimalkan udara
yang akan digunakan untuk proses pembakaran. Kondisi udara pembakaran
yang masuk ke ruang bakar sangat berpengaruh dalam menghasilkan prestasi
mesin yang tinggi. Udara lingkungan yang dihisap untuk proses pembakaran
terdiri atas bermacam-macam gas seperti nitrogen, oksigen, uap air, karbon
monoksida, karbon dioksida, dan gas-gas lain. Sementara gas yang dibutuhkan
mengandung molekul karbon dan hidrogen (Wardono, 2004). Di alam bebas,
jumlah molekul gas nitrogen memiliki jumlah terbesar ( 78% ) dibanding
jumlah oksigen ( 21% ), sedang 1% lainnya adalah uap air dan kandungan gas
lainnya. Hal ini jelas menggangu proses pembakaran karena nitrogen dan uap
air akan mengambil panas di ruang bakar, yang menyebabkan pembakaran
tidak sempurna. Salah satu upaya yang dilakukan untuk memaksimalkan
oksigen yang masuk ke dalam ruang bakar adalah dengan menggunakan zeolit
yang diaktivasi secara kimia, fisik maupun gabungan. Dengan memanfaatkan
salah satu dari sifat zeolit yaitu sebagai adsorben (penyerap) yang mampu
menangkap unsur – unsur pengganggu proses pembakaran yang terdapat di
dalam udara yaitu nitrogen dan uap air.
Penelitian mengenai pemanfaatan zeolit alam Lampung sebagai adsorben udara
pembakaran dan sebagai pereduksi emisi gas buang pada kendaraan bermotor,
sudah dilakukan beberapa kali. Khususnya di Jurusan Teknik Mesin
Universitas Lampung. Penelitian ini terus dilakukan, yang telah dilakukan
meliputi pengaruh berbagai aktivasi, pengaruh massa zeolit, umur pakai efektif
zeolit, pengaruh bentuk zeolit, pengaruh zeolit pada berbagai mesin (2 langkah
maupun 4 langkah) baik mesin bensin atau diesel. Hasil yang diperoleh dari
penelitian – penelitian tersebut menunjukkan peningkatan pada prestasi mesin
serta mampu mereduksi emisi gas buang . Pada penelitian yang dilakukan oleh
Doran Ferdinan Sinaga (2009) dengan menggunakan zeolit berbentuk pelet
dapat menurunkan konsumsi bahan bakar sebesar 0,0214 kg/kWh (13,6122 %).
Peningkatan daya engkol yang diperoleh sebesar 0,172 kW (11,389 %). Sonic
melakukan pengujian road test (berjalan) dengan menggunakan sepeda motor
karburator empat langkah mampu menghemat konsumsi bahan bakar sebesar
24,26 % serta mampu menurunkan kadar CO sebesar 70,68%. Pada penelitian
Chandra Winata (2012) dengan menggunakan zeolit berbentuk pelet yang
diaktivasi kimia-fisik dan menggunakan konsentrasi asam HCL 0,5 N dapat
menghemat konsumsi bahan bakar rata – rata sebesar 0,191 kg/kWh (7,414 %)
dan meningkatkan daya engkol sebesar 0,661 kW (2,769 %) yang diujikan
pada mesin diesel empat langkah. Selama ini filter zeolit yang digunakan
adalah jenis internal, sehingga untuk perawatan dan penggantian apabila telah
jenuh memerlukan keahlian khusus (tidak semua orang mampu melakukan),
selain itu filter yang digunakan hanya cocok untuk jenis mesin tertentu. Untuk
itu, pengujian prestasi mesin menggunakan filter zeolit eksternal perlu
dilakukan. Prima Kumbara (2012) telah melakukan penelitian menggunakan
filter zeolit eksternal dengan variasi bentuk filter zeolit. Dari penelitian tersebut
diperoleh bentuk filter zeolit eksternal terbaik yaitu bentuk filter kotak
berukuran 18 cm x 13,5 cm yang mampu menghemat konsumsi bahan bakar
12,04% sampai 32,76% pada pengujian stasioner. Pada kecepatan rata – rata
50 km/jam dengan jarak 5 km mampu menghemat bahan bakar sebesar
25,56%. Selain itu juga mampu mereduksi emisi gas buang CO hingga 61,94%
dan kadar HC hingga 56,82%. Pada penelitian tersebut, penempatan filter
zeolit eksternal yaitu hanya di bagian depan samping (di samping sayap bodi
depan) tepat dibelakang roda depan serta menghadap ke arah depan sehingga
banyak kotoran yang masuk ke dalam filter eksernal dan menutupi pori – pori
masuk ke dalam ruang bakar. Untuk itu, penulis ingin melakukan penelitian
pengaruh bentuk serta penempatan filter zeolit eksternal terhadap prestasi
mesin dan emisi gas buang pada sepeda motor karburator 4 langkah
menggunakan zeolit pelet teraktivasi asam-fisik dengan konsentrasi asam HCL
lebih dari 0,5 N karena semakin tinggi konsentrasi asam maka semakin
bertambah luas spesifik pori – pori zeolit.
B.Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari pelaksanaan dan penulisan laporan tugas akhir ini adalah
membuat dan mengetahui variasi bentuk dan posisi penempatan filter zeolit
eksternal dengan bentuk kotak, tabung, dan kerucut terhadap prestasi mesin
dan emisi gas buang sepeda motor karburator 4 langkah.
C.Batasan Masalah
Adapun batasan masalah yang diberikan agar pembahasan dari hasil yang
diperoleh lebih terarah adalah sebagai berikut :
1. Mesin yang digunakan dalam penelitian ini ialah sepeda motor bensin 4
langkah (110 cc), kondisi standar pabrik, dan telah dilakukan tune up atau
servis ringan rutin sebelum pengujian dilakukan.
2. Zeolit yang digunakan adalah jenis klinoptilolit yang berasal dari
Sidomulyo,Lampung Selatan.
3. Zeolit yang dibentuk pelet yang diaktivasi kimia – fisik.
4. Dalam membuat zeolit pelet alat yang digunakan masih sangat sederhana
yaitu dengan menggunakan cetakan, oleh sebab itu besar tekanan pada saat
5. Dalam pembuatan filter zeolit eksternal masih sederhana yaitu dengan
menggunakan filter udara bekas atau membuat kembali sesuai contoh yang
ada di pasaran sehingga untuk analisa perancangan, aliran serta tekanan
udara yang masuk ke filter zeolit diabaikan.
6. Penilaian peningkatan prestasi mesin hanya berdasarkan data hasil
pengujian konsumsi bahan bakar, akselerasi dan emisi gas buang.
7. Pengambilan data dilakukan pada kondisi lingkungan cerah.
D.Sistematika Penulisan
Adapun sistem penulisan dari penelitian ini ialah:
BAB I : PENDAHULUAN
Terdiri dari latar belakang, tujuan, batasan masalah, dan
sistematika penulisan dari penelitian ini.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Berisikan tentang motor bakar dan jenis-jenis motor
bakar,proses pembakaran, parameter prestasi motor
bensin 4-langkah, zeolit dan filter udara.
BAB III : METODE PENELITIAN
Berisi beberapa tahapan persiapan sebelum pengujian,
prosedur pengujian, dan diagram alir pengujian.
Yaitu berisikan pembahasan dari data-data yang
diperoleh pada pengujian motor bensin 4-langkah 110 cc.
BAB V : SIMPULAN DAN SARAN
Berisikan hal-hal yang dapat disimpulkan dan
saran-saran yang ingin disampaikan dari penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
A.Motor Bakar
Motor bakar adalah salah satu bagian dari mesin kalor yang berfungsi untuk
mengkonversi energi termal hasil pembakaran bahan bakar menjadi energi
mekanis. Berdasarkan jenis bahan bakar yang digunakan pada umumnya,
Motor bakar dibedakan menjadi dua yaitu motor bensin dan motor diesel
(Wardono, 2004).
A.1. Motor Bensin
Motor bakar bensin 4-langkah adalah salah satu jenis mesin pembakaran
dalam (internal combustion engine) yang beroperasi menggunakan udara
bercampur dengan bensin dan untuk menyelesaikan satu siklusnya
diperlukan empat langkah piston.
Yang menjadi ciri utama dari motor bensin adalah proses pembakaran bahan
bakar yang terjadi di dalam ruang silinder pada volume tetap. Proses
pembakaran pada volume tetap ini disebabkan pada waktu terjadi kompresi,
dimana campuran bahan bakar dan udara mengalami proses kompresi di
dalam silinder, dengan adanya tekanan ini bahan bakar dan udara dalam
pembakaran dalam waktu yang singkat sehingga campuran tersebut terbakar
habis seketika dan menimbulkan kenaikan suhu dalam ruang bakar.
Prinsip kerja motor bensin 4-langkah dapat dilihat pada gambar di bawah
ini.
Gambar 1. Prinsip Kerja Motor Bensin 4-langkah
Untuk lebih jelasnya proses-proses yang terjadi pada motor bakar bensin
4-langkah dapat dijelaskan melalui siklus ideal dari siklus udara volume
konstan seperti ditunjukkan pada Gambar 2.
(a) Langkah hisap (b) Langkah kompresi (c) Langkah ekspansi (d) Langkah buang Katup keluar
Katup masuk busi
Kepala piston
Batang piston
0 1 3
2
4
Volume spesifik, v
T
e
ka
n
an
, P
TMB TMA
Gambar 2. Diagram P-v Dari Siklus Ideal Motor Bakar Bensin 4-Langkah (Wardono, 2004).
Keterangan mengenai proses-proses pada siklus udara volume konstan dapat
dijelaskan sebagai berikut (Wardono, 2004):
a. Proses 01 : Langkah hisap (Intake)
Pada langkah hisap campuran udara-bahan bakar dari karburator terhisap
masuk ke dalam silinder dengan bergeraknya piston ke bawah, dari TMA
menuju TMB. Katup hisap pada posisi terbuka, sedang katup buang pada
posisi tertutup. Diakhir langkah hisap, katup hisap tertutup secara
otomatis. Fluida kerja dianggap sebagai gas ideal dengan kalor spesifik
konstan. Proses dianggap berlangsung pada tekanan konstan.
b. Proses 12 : Langkah kompresi (Compression)
Pada langkah kompresi katup hisap dan katup buang dalam keadaan
tertutup. Selanjutnya piston bergerak ke atas, dari TMB menuju TMA.
menyebabkan terjadinya kenaikan temperatur dan tekanan campuran
tersebut, karena volumenya semakin kecil. Campuran udara-bahan bakar
terkompresi ini menjadi campuran yang sangat mudah terbakar. Proses
kompresi ini dianggap berlangsung secara isentropik.
c. Proses 23 : Langkah pembakaran volume konstan
Pada saat piston hampir mencapai TMA, loncatan nyala api listrik
diantara kedua elektroda busi diberikan ke campuran udara-bahan bakar
terkompresi sehingga sesaat kemudian campuran udara-bahan bakar ini
terbakar. Akibatnya terjadi kenaikan temperatur dan tekanan yang
drastis. Kedua katup pada posisi tertutup. Proses ini dianggap sebagai
proses pemasukan panas (kalor) pada volume konstan.
c. Proses 34 : Langkah kerja/ekspansi (Expansion)
Kedua katup masih pada posisi tertutup. Gas pembakaran yang terjadi
selanjutnya mampu mendorong piston untuk bergerak kembali dari TMA
menuju TMB. Dengan bergeraknya piston menuju TMB, maka volume
gas pembakaran di dalam silinder semakin bertambah, akibatnya
temperatur dan tekanannya turun. Proses ekspansi ini dianggap
berlangsung secara isentropik.
d. 1) Proses 41 : Langkah buang volume konstan (Exhaust)
Saat piston telah mencapai TMB, katup buang telah terbuka secara
otomatis sedangkan katup hisap masih pada posisi tertutup. Langkah
ini dianggap sebagai langkah pelepasan kalor gas pembakaran yang
2) Proses 10 : Langkah buang tekanan konstan
Selanjutnya piston bergerak kembali dari TMB menuju TMA. Gas
pembakaran didesak keluar melalui katup buang (saluran buang)
dikarenakan bergeraknya piston menuju TMA. Langkah ini dianggap
sebagai langkah pembuangan gas pembakaran pada tekanan konstan.
A.2. Motor Diesel
Motor bakar diesel dikenal juga sebagai motor bakar penyalaan kompresi
(compression ignition engines). Berbeda halnya dengan motor bakar bensin
yang menggunakan busi untuk dapat melangsungkan proses pembakaran
bahan bakar didalam silinder, pada motor bakar diesel ini proses penyalaan
dapat terjadi dengan sendirinya (tanpa energi tambahan dari busi). Proses
pembakaran dapat terjadi di dalam silinder motor bakar diesel ini karena
bahan bakar solar yang akan dikontakkan dengan udara terkompresi
bertemperatur dan bertekanan sangat tinggi di dalam silinder, dimasukkan
dengan cara disemprotkan pada tekanan tinggi, sehingga dihasilkan
butir-butir bahan bakar yang sangat halus. Akibanya panas yang terkandung atau
panas yang diberikan oleh udara terkompresi tadi dapat membakar
butir-butir halus bahan bakar ini. Oleh karena itu, pada motor bakar diesel ini
tidak dipergunakan busi untuk memantik bahan bakar agar terbakar, seperti
halnya pada motor bakar bensin (Ginting,1999).
A.3. Proses Pembakaran
Proses pembakaran adalah suatu reaksi kimia antara unsur-unsur bahan
bakar tertentu yakni hidrogen dan karbon bergabung dengan oksigen yang
untuk menghasilkan energi panas yang jauh lebih besar dan menyebabkan
meningkatnya temperatur dan tekanan gas pembakarannya. Kondisi yang
dibutuhkan untuk terjadinya proses pembakaran yaitu adanya unsur-unsur
yang dapat terbakar tadi (hidrogen- karbon dan oksigen) dan teknik untuk
mengawali proses pembakaran. Pada motor bensin, campuran bahan
bakar-udara yang hampir homogen dibentuk di dalam karburator dan terbakar di
dalam ruang bakar pada saat piston hampir mencapai akhir langkah
kompresi. Sedangkan pada motor diesel, udara terlebih dahulu
dikompresikan, baru setelahnya di akhir langkah kompresi bahan bakar
dinjeksikan ke udara terkompres tadi. Proses pembakaran dari campuran
bahan bakar-udara di dalam ruang bakar merupakan salah satu proses yang
mengontrol daya mesin, efisiensi, dan emisinya (Ginting,1999).
Ada beberapa hal yang mempengaruhi efisiensi bahan bakar, emisi gas
buang, dan daya output yang dihasilkan oleh motor bakar, diantaranya sifat
bahan bakar, perbandingan udara/ bahan bakar operasi, penggunaan aditif,
sistem dan spark timing, geometri ruang bakar, besarnya turbulensi
campuran, dankomposisi campurannya (kondisi udara dan bahan bakar).
Kondisi udara pembakaran (udara yang terhisap masuk ke dalam ruang
bakar) memainkan peranan yang sangat penting dalam menghasilkan
prestasi motor yang tinggi. Kondisi udara pembakaran yang dimaksudkan
disini, bisa merupakan temperatur dan tekanan udara masuknya, dan bisa
juga bersih atau tidaknya udara pembakaran ini dari unsur-unsur selain
oksigen, seperti gas nitrogen, uap air, dan gas lain. Pada proses pembakaran
diperlukan untuk membakar unsur-unsur bahan bakar ini, yaitu molekul
karbon dan hidrogen. Adanya unsur-unsur lain selain oksigen, seperti
nitrogen, uap air, dan gas lain di dalam udara pembakaran hanya akan
menurunkan prestasi dari motor itu sendiri, karena panas yang dikandung
oleh campuran udara-bahan bakar di dalam ruang bakar selama langkah
kompresi sebagian akan diserap oleh unsur-unsur pengganggu ini.
Akibatnya, panas yang diberikan untuk membakar bahan bakar semakin
menurun. Penurunan panas campuran udara-bahan bakar akan menyebabkan
bahan bakar terbakar lebih lama, dan yang lebih parah lagi sebagian bahan
bakar tidak akan terbakar, dikarenakan kurangnya panas yang disuplai untuk
terjadinya proses pembakaran bahan bakar di dalam ruang bakar. Hal ini
tentunya akan menurunkan daya output yang dihasilkan dan borosnya
pemakaian bahan bakar oleh motor bakar tersebut (Soenarto,1995)
Berikut ini merupakan contoh reaksi kimia bahan bakar hidrokarbon Octane
C8H18 ( bahan bakar premium) untuk proses pembakaran sempurna :
C8H18 + 12,5 ( O2 + 3,76 N2 ) 8 CO2 + 9 H2O + 47 N2
Dari reaksi kimia di atas, terlihat bahwa nitrogen tidak ikut bereaksi, dan
bila oksigen yang tersedia kurang maka produk CO2 yang terbentuk juga
akan lebih sedikit, dan akibatnya akan terbentuk gas lain seperti CO dalam
produk pembakaran. Terbentuknya gas CO dan sedikitnya terbentuk gas
CO2 dalam produk pembakaran menyebabkan panas yang dilepas juga lebih
gas CO2 (hf = - 393,5 kJ) lebih besar daripada panas pembentukan gas CO
(hf = - 110,5 kJ), sebagaimana reaksi kimia berikut:
Reaksi Cukup Oksigen : C + O2 CO2 + 393,5 kJ
Reaksi Kurang Oksigen : C + ½ O2 CO + 110,5 kJ
Reaksi pembakaran di atas menunjukkan pentingnya peran dari kondisi
udara yang memasuki ruang bakar. Udara yang bersih (yang mengandung
cukup oksigen) akan melepaskan panas lebih dari tiga kali panas yang
dilepaskan oleh udara yang masih mengandung pengotor (Wardono 2004).
A.4. Parameter Prestasi Motor Bensin 4-Langkah
Prestasi mesin biasanya dinyatakan dengan efisiensi thermal, th. Karena
pada motor bakar 4 langkah selalu berhubungan dengan pemanfaatan energi
panas / kalor, maka efisiensi yang dikaji adalah efisiensi thermal. Efisiensi
thermal adalah perbandingan energi (kerja / daya) yang berguna dengan
energi yang diberikan. Prestasi mesin dapat juga dinyatakan dengan daya
output dan pemakaian bahan bakar spesifik engkol yang dihasilkan mesin.
Daya output engkol menunjukkan daya output yang berguna untuk
menggerakkan sesuatu atau beban. Sedangkan pemakaian bahan bakar
spesifik engkol menunjukkan seberapa efisien suatu mesin menggunakan
bahan bakar yang disuplai untuk menghasilkan kerja. Prestasi mesin sangat
erat hubungannya dengan parameter operasi, besar kecilnya harga parameter
operasi akan menentukan tinggi rendahnya prestasi mesin yang dihasilkan.
Untuk mengukur prestasi kendaraan bermotor bensin 4 – langkah dalam
aplikasinya diperlukan parameter sebagai berikut :
a. Konsumsi bahan bakar, semakin sedikit konsumsi bahan bakar kendaraan
bermotor bensin 4 – langkah, maka semakin tinggi prestasinya.
b. Akselerasi, semakin tinggi tingkat akselerasi kendaraan bermotor bensin
4 – langkah maka prestasinya semakin meningkat.
c. Waktu tempuh, semakin singkat waktu tempuh yang diperlukan pada
kendaraan bermotor bensin 4 – langkah untuk mencapai jarak tertentu,
maka semakin tinggi prestasinya.
d. Putaran mesin, putaran mesin pada kondisi idle dapat menggambarkan
normal atau tidaknya kondisi mesin. Perbedaan putaran mesin juga
menggambarkan besarnya torsi yang dihasilkan.
B.Filter Udara
Filter udara adalah komponen yang berfungsi menyaring udara bebas dari luar
yang akan masuk ke ruang pembakaran agar selalu dalam keadaan bersih.
Udara yang sudah disaring kemudian menuju ke ruang pembakaran bersamaan
dengan bahan bakar. Dengan bercampurnya udara dengan bahan bakar, maka
kedua zat ini berubah menjadi gas dan seterusnya menuju ke ruangan silinder.
Filter udara di motor sudah mengalami tiga kali evolusi. Generasi pertama,
menggunakan bahan busa. Generasi kedua mengunakan tipe kertas kering, dan
generasi terbaru menggunakan kertas basah.
Beberapa jenis filter akan dijelaskan di bawah ini:
Tipe saringan udara ini, boleh disebut konvensional. Itu karena modelnya
yang umum dan sudah dipakai sejak lama. Banyak pabrikan menggunakan
saringan model ini, karena mudah perawatannya. Membersihkannya
menggunakan bensin. Busa direndam atau disiram bensin lalu diperas.
Ulangi hingga dua atau tiga kali, Untuk mengeringkannya, cukup sedikit
diremas. Setelah busa dibersihkan lalu lumuri pakai oli.
Gambar 3. Filter Udara Busa Marmer
b. Kertas kering (dry element)
Saringan udara jenis ini memiliki bahan yang tebal sehingga tidak cepat
rusak ketika menyedot udara. Membersihkannya cukup disemprot
menggunakan angin kompresor.
c. Kertas basah (wet element)
Bahan yang dipakai hampir serupa dengan bahan saringan udara dry
element, namun telah memiliki pelumas khusus di kertasnya. Cara
membersihkannya cukup dilap menggunakan kain tipis.
Gambar 5. Filter Udara Wet Element
C.ZEOLIT
Zeolit baru dikenal sebagai bahan tambang setelah ditemukan pada tahun 1756
oleh B.A.F.Cronsted seorang ahli mineral dari Swedia. Nama zeolit berasal
dari dua kata Yunani, zein artinya membuih dan lithos artinya batuan. Diberi
nama zeolit karena sifatnya yaitu mendidih dan mengeluarkan uap jika
dipanaskan. Para ahli mineralogi memperkirakan bahwa zeolit berasal dari
muntahan gunung berapi yang membeku menjadi batuan vulkanik, sedimen,
batuan metamorfosa, selanjutnya melalui pelapukan karena pengaruh panas
dan dingin yang terjadi dalam lubang-lubang dari batuan lava basal (traps
rock) dan butiran halus dari batuan sediment piroklastik (tuff). Umumnya
komposisi zeolit alam mengandung klinoptilolit, mordenit, chabazit, dan
antara larutan garam atau dengan aliran lava. Zeolit Indonesia umumnya
mengandung jenis mordenit, dan klinoptilolit, serta kadang-kadang gabungan
jenis keduanya. Di Jawa timur, zeolit terdapat di Pacitan, Ponorogo, Blitar, dan
Malang. Menurut hasil penelitian zeolit alam Indonesia banyak mengandung
campuran atau pengotor, sehingga diperlukan pengolahan untuk
menghilangkan atau memisahkan pengotor tersebut (Dian, 2010).
Zeolit dapat dimanfaatkan sebagai penyaring molekul, penukar ion, filter dan
katalis. Secara empiris mempunyai rumus sebagai berikut
Mx/n[{AlO2}x{SiO2}y]. zH2O dimana, Mx/n: kation golongan IA dan IIA
dalam sistem periodik, n: valensi logam alkali, x: bilangan tertentu alumina
dari 2-10, y: bilangan tertentu silica dari 2-7, z: jumlah molekul air. Berikut
contoh komposisi zeolit alam asal Lampung (sumber : CV. Minatama) :
Tabel 1. Komposisi zeolit alam Lampung
C.1. Jenis Zeolit
Berdasarkan proses pembentukannya, zeolit dapat dibagi menjadi dua jenis
yaitu zeolit alam dan zeolit sintesis.
a. Zeolit alam
Komposisi Kandungan (%)
SiO2 64,37
Al2O3 10,93
Fe2O3 1,29
K2O 1,54
TiO2 0,16
MgO 0,68
CaO 1,31
Na2O 0,75
Zeolit alam adalah zeolit yang terbentuk melalui proses alam yaitu proses
hidrotermal pada batuan beku basa. Kebanyakan zeolit alam memiliki
perbandingan Si/Al yang rendah. Dua zeolit alam yang ditemukan
memiliki kegunaan yang sangat baik adalah klinoptilolit dan mordenit
sebagai penukar ion, dalam bidang agrikultur dan adsorben.
b. Zeolit sintesis
Zeolit sintesis biasanya dibuat untuk mendapatkan zeolit dengan
kemurnian yang lebih baik dengan mengatur perbandingan Si/Al yang
diinginkan. Zeolit sintesis diklasifikasikan menurut jumlah Si atau Al
yang terkandung didalamnya yaitu:
1. Zeolit Kadar Si rendah atau kadar Al tinggi
Milton dan Breck dari Union Carbide melaporkan pengamatan dari
zeolit A dan X pada tahun 1959. Zeolit ini mempunyai pori,
komposisi, dan saluran rongga optimum dan sangat baik sebagai agen
penukar ion.
2. Kadar Si sedang
Breck melaporkan sintesis zeolit Y pada tahun 1964, dimana
perbandingan Si/Al 1,5-3,8 dan memiliki kerangka yang hamper sama
dengan zeolit X dan mineral faujasit. Dengan menurunkan kandungan
Al akan menyebabkan stabilitas pada asam dan panas sehingga zeolit
Y dapat dikembangkan untuk transformasi hidrokarbon.
3. Kadar Si tinggi
Zeolit dengan perbandingan Si/Al mencapai 10-100 (atau lebih) telah
tahun 1960 dan 1970an, sebagai contohnya ZSM-5. Walaupun
kandungan Al nya rendah namun zeolit ini sangat baik untuk reaksi
katalisis hidrokarbon. (Dian,2010)
Gambar 6. Zeolit
C.2. Kegunaan Zeolit
Adapun kegunaan zeolit antara lain:
1. Peranan zeolit dalam pengolahan limbah dan nuklir
Untuk pemisahan amonia/ion amonium dari air limbah industri, untuk
pemisahan hasil fisi dari limbah radioaktif dan penggunaan dibidang
limbah pertanian. Klinoptilolit dapat memisahkan 99%
amoniak/amonium dari limbah industri. Klinoptilolit juga dapat
memisahkan logam berat (Pb, Cu, Cd, Zn, Co, Ni dan Hg) baik dalam
limbah industri ataupun dalam tanah pertanian untuk “soilconditioning”.
2. Bidang proses industri
Berdasarkan sifat adsorpsinya terhadap gas dan hidrasi molekul air, zeolit
digunakan untuk pengeringan pada berbagai produk industri. Molekul
uap air dapat diserap 8-10 g dengan 100 g klinoptilolit dibandingkan 3 g
dan 1,2 g oleh Al2O3 dan gel silika dengan berat yang sama pada kondisi
selama 2-3 Jam. Sebagai “drying agent” dan senyawa organik, zeolit
digunakan antara lain:
a. Pada proses pemurnian metal klorida dalam industri karet
b. Pemurnian fraksi alkohol, metanol, benzen, xylene, LPG
dan LNG pada industri petrokimia
c. Untuk hidrokarbon propellentsfillers aerosol untuk pengganti freon
d. Penyerap klorin, bromin dan fluorin
e. Menurunkan humiditas ruangan.
3. Zeolit digunakan dalam proses penyerapan gas seperti:
a. gas mulia antara lain Ar, Kr dan He,
b. gas rumah kaca (NH3, CO2, SO2, SO3 dan NOx),
c. gas organik CS2, CH4, CH3CN, CH3OH, termasuk pirogas dan fraksi
etana/etilen,
d. Pemurnian udara bersih mengandung O2,
e. Penyerapan gas N2 dari udara sehingga meningkatkan kemurnian O2
diudara,
f. Campuran filter pada rokok,
g. Penyerapan gas dan penghilangan warna dari cairan gula pada pabrik
gula. (John,2001)
C.3. Beberapa Sifat-sifat Kimia Zeolit 1. Penukar Ion
Ion-ion pada rongga untuk menjaga kenetralan zeolit. Ion-ion ini dapat
bergerak bebas sehingga pertukaran ion yang terjadi tergantung dari
antara lain tergantung dari sifat kation, suhu, dan jenis anion (Dian,2010)
Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat pertukaran kation pada zeolit:
a. Jenis kation dan ukuran (terhidrat/anhidrat)
b. Suhu
c. Konsentrasi kation dalam larutan
d. Anion yang berpasangan dengan kation
e. Pelarut
2. Penyerapan (adsorbsi)
Pada keadaan normal ruang kristal zeolit terisi oleh molekul air yang
berada disekitar kation. Bila zeolit dipanaskan maka air tersebut akan
keluar. Zeolit yang telah dipanaskan dapat berfungsi sebagai penyerap
gas atau cairan.
3. Dehidrasi
Sifat dehidrasi zeolit berpengaruh terhadap fungsi jerapannya. Keunikan
zeolit terletak pada struktur pori yang spesifik. Pada zeolit alam di dalam
pori terdapat kation atau molekul air. Bila kation atau molekul air
tersebut dikeluarkan dari dalam pori, maka zeolit akan meninggalkan
pori yang kosong.
4. Katalis
Zeolit sebagai katalis hanya mempengaruhi laju reaksi tanpa
mempengaruhi keseimbangan reaksi karena mampu menaikkan
perbedaan lintasan molekuler dari reaksi. Katalis dengan pori sangat
Selektivitas molekuler seperti ini disebut molecular sieve yang terdapat
dalam substansi zeolit alam. Kemampuan zeolit sebagai katalis berkaitan
dengan tersedianya pusat aktif dalam saluran antar zeolit. Pada pusat
aktif terbentuk karena adanya gugus fungsi asam tipe Bronsted maupun
Lewis. Perbandingan ke-2 jenis asam ini tergantung pada proses aktivasi
zeolit dan kondisi reaksi. Pusat aktif yang bersifat asam ini selanjutnya
dapat mengikat molekul basa secara kimia. Sifat katalisis zeolit
disebabkan kation pada atom Al zeolit yang dapat dipertukarkan dengan
ion H+ dan aktif sebagai katalis(Supandi,2010).
C.4. Aktivasi Zeolit Alam
Aktivasi merupakan proses untuk menaikkan kapasitas adsorpsi sehingga
diperoleh sifat yang diinginkan sesuai dengan penggunaannya. Tujuan
aktivasi zeolit adalah untuk menghasilkan luas permukaan yang lebih luas
melalui pembentukan struktur berpori dan juga untuk menghilangkan
senyawa – senyawa pengotor. Aktivasi zeolit dilakukan dengan pemanasan,
penambahan asam, dan penambahan basa. Pada penelitian ini dilakukan
aktivasi dengan penambahan asam dan pemanasan. Pada umumnya asam
yang digunakan adalah asam sulfat dan asam klorida, sedangkan basa yang
digunakan adalah H2SO4 dan HCl (Supandi,2010).
1. Aktivasi fisik
Aktivasi fisik yaitu melakukan proses pemanasan zeolit alam dilakukan
secara kontak langsung (dengan udara panas) maupun secara tidak
kontak langsung (system vakum atau exhauster). Pemanasan ini
kristal zeolit sehingga jumlah pori – pori dan luas permukaan spesifiknya
bertambah. Proses pemanasan zeolit dilakukan pada suhu 200 – 400 0C di
dalam oven dengan waktu pemanasan 2 – 3 jam, sedangkan di ruang
terbuka sekitar 5 – 6 jam. Pada penelitian Mahdi (2010) di Jurusan
Teknik Mesin Universitas Lampung, kemampuan zeolit aktivasi fisik
dalam meningkatkan kinerja motor diesel telah dibuktikan dengan
menunjukkan bahwa peningkatan temperatur aktivasi dapat
meningkatkan daya engkol terbaik sebesar 0,215 kW (12,088%).
Penurunan konsumsi bahan bakar spesifik terbaik dengan menggunakan
zeolit diameter 0,7 mm dan berat 200 gram, temperatur aktivasi 325 0C,
waktu pemanasan 2 jam pada putaran 1100 rpm mampu menurunkan
konsumsi bahan bakar sebesar 0,0123 kg/kWh (9,729%).
2. Aktivasi Kimia
Aktivasi secara kimia dilakukan dengan larutan asam (H2SO4) atau basa
(NaOH) dengan tujuan untuk membersihkan permukaan pori, membuang
senyawa pengotor, dan mengatur kembali letak atom yang dapat
dipertukarkan. Pereaksi kimia ditambahkan pada zeolit yang telah
disusun dalam suatu tangki dan diaduk selama jangka waktu tertentu.
Zeolit kemudian dicuci dengan air sampai netral dan selanjutnya
dikeringkan. Permukaan yang luas ini tersusun oleh banyaknya pori
halus pada padatan tersebut. Di samping luas spesifik dan diameter pori,
distribusi ukuran partikel, maupun kekerasannya merupakan sifat
karakterisik yang penting dari suatu adsorben. Tergantung pada tujuan
menyerap gas) atau serbuk (biasanya untuk adsorpsi campuran cair)
(Korin,2012).
3. Aktivasi gabungan
Aktivasi gabungan adalah pengaktivasian zeolit alam secara kimia dan
fisik. Pada penelitian Novian Korin (2012) salah satu mahasiswa jurusan
Teknik Mesin Universitas Lampung, zeolit diaktivasi menggunakan
larutan basa NaOH dan KOH yang memiliki konsentrasi larutan masing
– masing 0,25 N, 0,5 N, 0,75 N, dan 1,0 N. Zeolit dan larutan kimia
diaduk menggunakan mixer dengan tujuan agar merata, kemudian zeolit
disaring dengan kain penyaring untuk menghilangkan larutan aktivasi
dan kemudian zeolit tersebut dicuci dengan air aquades untuk
membersihkan dari larutan aktivasi sehingga PH netral yaitu 7. Lalu
zeolit tersebut dikeringkan menggunakan panas matahari selama 3 jam
dengan tujuan melihat reduksi yang terjadi, kemudian dipanaskan
mengguanakan oven selama 1 jam dengan suhu 110 0C dengan tujuan
agar permukaan kering dan mudah dilakukan penumbukan pada zeolit
tersebut. Setelah zeolit menjadi bubuk lalu dilakukan pengayakan dengan
menggunakan ayakan 100 mesh. Kemudian bubuk zeolit tersebut
dicampurkan dengan tapioca dan air aquades untuk dibentuk menjadi
pelet dengan ukuran diameter 10 mm, tebal 3 mm, dan berat 0,48 gram.
Zeolit pelet yang dicetak kemudian diaktivasi fisik dengan 3 variasi
pemanasan yaitu 150 0C 1 jam, 150 0C 2 jam, 200 0C 1 jam. Dengan
proses aktivasi gabungan tersebut mampu menurunkan konsumsi bahan
sebesar 0,0195 kg/kWh (10,049%) dan 0,019 kg/kWh (9,644%) pada
temperatur aktivasi 200 0C 1 jam serta dengan komposisi terbaik.
Komposisi terbaik dalam penelitian Korin yaitu 74% zeolit ; 6% tapioka ;
20% air aquades.
III. METODOLOGI PENELITIAN
A.Alat dan Bahan Penelitian 1. Alat penelitian
a. Sepeda Motor
Dalam penelitian ini, mesin yang digunakan untuk pengujian adalah
motor bensin 4-langkah 110 cc. Adapun spesifikasi mesin uji yang
digunakan adalah sebagai berikut :
Merek : Honda Blade
Tipe mesin : 4 langkah, SOHC
Sistem pendingin : Pendingin udara
Jumlah silinder : 1 (satu)
Diameter silinder : 50 mm
Langkah piston : 55,6 mm
Kapasitas silinder : 110 cc
Perbandingan kompresi : 9,0 : 1
Daya maksimum : 8,46 PS(6,22233 kW) / 7500 rpm
Gigi transmisi : 4 kecepatan /bertautan tetap
Kapasitas tangki bahan bakar : 3,7 liter
Tahun Pembuatan : 2010
Gambar7. Sepeda Motor Honda 4 Langkah
b. Stopwatch
[image:31.595.177.471.182.458.2]Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu pada saat pengujian.
[image:31.595.271.388.591.717.2]c. Gelas Ukur 100 ml
Digunakan untuk mengukur volume bahan bakar dan air campuran
[image:32.595.235.412.179.334.2]zeolit yang akan digunakan dalam penelitian ini.
Gambar 9. Gelas Ukur 100 ml
d. Rpm Meter
Rpm meter yang dipakai dalam penelitian ini digunakan untuk
mengetahui putaran mesin (rpm).
[image:32.595.225.418.481.639.2]e. Termometer Air Raksa
Termometer air raksa ini digunakan untuk mengetahui temperatur
[image:33.595.228.412.183.327.2]ruangan saat pengujian.
Gambar 11. Termometer Air Raksa
f. Cetakan
Gambar 12. Cetakan
Cetakan digunakan sebagai alat untuk mencetak hasil campuran zeolit
bubuk, aquades dan tapioka yang sebelumnya diaduk.
g. Perangkat Analog
Dalam penelitian ini, Speedometer, odometer, sudah berada dalam satu
unit panel analog motor pada dashboard. Speedometer dengan
[image:33.595.256.400.425.524.2]Gambar 13. Perangkat Analog
h. Tangki Bahan Bakar Buatan 240 ml
Digunakan sebagai wadah bahan bakar ketika proses pengambilan data
dengan ketelitian 10 ml. Sehingga pada saat pengujian tidak
menggunakan tangki bahan bakar motor agar lebih mudah dalam proses
pengukuran konsumsi bahan bakar.
Gambar 14. Tangki Bahan Bakar Buatan 240 ml
[image:34.595.255.394.546.717.2]i. Oven
Digunakan untuk mengeringkan zeolit yang telah dibentuk pelet dan
[image:35.595.235.422.175.304.2]digunakan untuk aktivasi fisik.
Gambar 15. Oven
j. Timbangan Digital
Timbangan digital digunakan untuk mengukur massa zeolit yang
akan dibuat menjai pelet.
Gambar 16. Timbangan Digital
k. Kompor Listrik
Digunakan untuk memasak atau memanaskan campuran tepung
Gambar 17. Kompor Listrik
l. Mixer
Digunakan untuk mencampur air zeolit dengan zeolit alami agar
pencampurannya merata sempurna, ini merupakan proses aktivasi
kimia. Mixer yang digunakan seperti yang terlihat pada gambar berikut.
Gambar 18. Mixer
m. Filter Udara Eksternal
Filter udara ini digunakan sebagai tempat meletakkan zeolit pelet
yang akan digunakan sebagai penyaring udara pada kendaraan. Berikut
adalah gambar jenis bentuk filter udara eksternal yang digunakan
[image:36.595.278.389.381.516.2]Gambar 19. FilterUdara Eksternal
n. Bak Penampung
Digunakan untuk merendam zeolit dengan air, untuk mendapatkan PH
air yang mendekati 7. Air hasil rendaman tersebut akan digunakan
untuk mencuci zeolit yang telah diaktivasi secara kimia hingga PH
zeolit netral.
Gambar 20. Bak Penampung
Gambar 21. Ayakan Mesh 100
p. Penumbuk Zeolit
Penumbuk zeolit digunakan untuk menumbuk zeolit sampai menjadi
bubuk kemudian diayak dengan menggunakan ayakan mesh.
Gambar 22. Penumbuk Zeolit
2. Bahan penelitian
Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu sebagai berikut.
a. Zeolit alam
Zeolit alam yang digunakan untuk pengujian dalam penelitian ini adalah
jenis klinoptilolit dengan komposisi kimia 63,37% SiO2, 10,93% Al2O3,
1,29% Fe2O3, 0,16% TiO2, 18,61% L.O.I., 1,31% CaO, 0,68% MgO,
b. Larutan asam HCl
Larutan HCl ini digunakan untuk mengaktivasi zeolit secara kimia pada
persiapan bahan. Setiap 1 gram zeolit diaktivasi dengan 7 ml larutan HCl
(1:7).
c. Air rendaman zeolit
Air ini berasal dari air yang direndam dengan zeolit hingga PH air
mendekati 7. Air rendaman zeolit digunakan untuk mencuci zeolit yang
telah diaktivasi kimia.
d. Tapioka
Tapioka yang digunakan sebagai perekat dalam pembuatan zeolit pelet.
B.Persiapan Penelitian
Dalam penelitian ini digunakan filter zeolit eksternal yang telah dimodifikasi
sehingga mudah dalam perawatannya dengan cara membuat kembali sesuai
dengan contoh yang ada di pasaran. Kemudian filter zeolit eksternal
dihubungkan dengan filter udara internal dengan menggunakan penghubung
berupa selang berukuran 1 inci yang kemudian udara mengalir ke karburator
lalu ke ruang bakar. Dalam penelitian ini akan menggunakan 3 variasi bentuk
filter zeolit yaitu bentuk tabung, kotak, dan kerucut. Berikut adalah persiapan
dari penelitian ini.
a. Membuat dimensi dari masing – masing bentuk filter eksternal dengan
luas permukaan yang sama yaitu sebesar 367,5 cm2.
Kotak
Tabung
Diameter = 9 cm ; Tinggi = 13 cm
Kerucut
Diameter alas = 9 cm ; Diameter atas = 4 cm ; Panjang garis pelukis =
18 cm; Tinggi = 13 cm
b. Memotong kawat strimin dan plat sesuai dimensi yang ada. Kawat
strimin berfungsi sebagai rangka pada filter sedangkan plat berfungsi
sebagai diameter alas dan atas filter. Kemudian bentuk rangka dengan
kawat strimin dan rekatkan pada plat dengan menggunakan lem plastik
steel. Beri saluran masuk pada filter dan pasang pipa berukuran 1 inci. Di
bawah ini gambar hasil dari pembuatan filter eksternal.
Gambar 23. Hasil Pembuatan Filter Eksternal
c. Persiapan air rendaman zeolit
Pada persiapan ini, diberikan perlakuan perendaman zeolit terhadap air
sumur dengan tujuan untuk menyerap kandungan mineral yang terdapat
dalam air sehingga kadar H2O meningkat. Sebelum direndam zeolit
dicuci hingga bersih (Gambar 24a). Variasi massa zeolit yang
sumur dan variasi waktu perendaman selama 3, 6, 12, dan 24 jam
(Gambar 24b) dan dilakukan pengukuran dengan menggunakan PH
meter untuk mendapatkan PH air yang mendekati 7 (Gambar 24c).Air
hasil rendaman yang memiliki PH mendekati 7 lalu di simpan (Gambar
24d).
(Gambar 24a) (Gambar 24b)
[image:41.595.193.483.218.516.2](Gambar 24d) (Gambar 24c)
Gambar 24. Proses Perendaman Air Dengan Zeolit
d. Aktivasi asam
Zeolit diaktivasi menggunakan larutan asam HCl yang memiliki
konsentrasi larutan 1,0 N. Sebelum dilakukan pencampuran, diawali
dengan menimbang zeolit sesuai yang dibutuhkan (Gambar 26a) lalu
membuat larutan HCl dengan konsentrasi tersebut (Gambar 26b).
Zeolit dan larutan dicampur dengan perbandingan 1:7 untuk tiap
selama 1 jam dengan tujuan agar pencampuran merata (Gambar 25c).
Kemudian zeolit disaring dengan kain penyaring untuk
menghilangkan larutan aktivasi asam dan kemudian dicuci dengan air
hasil rendaman zeolit hingga PH dari zeolit tersebut netral. Lalu
zeolit tersebut dikeringkan dengan panas matahari selama 3 jam
(Gambar 25d). Zeolit tersebut ditimbang kembali dengan tujuan
melihat reduksi yang terjadi setelah dilakukan aktivasi kimia,
kemudian dipanaskan (Gambar 25e) dengan menggunakan oven
selama 1 jam pada suhu 110 0C dengan tujuan zeolit benar – benar
kering serta mudah dalam penumbukan untuk dijadikan bubuk.
25a 25b 25c
25e 25d
Gambar 25. Proses Aktivasi Asam
e. Pembuatan Pelet Zeolit
Setelah menjadi bubuk (Gambar 26a) maka harus diayak dengan
dicampur dengan air hasil rendaman zeolit dan tapioka yang telah
dipanaskan dengan campuaran air 20 % yang memiliki PH mendekati
7 dengan perbandingan 74 % zeolit, 6 % tepung tapioka, dan 20 %
air. Selanjutnya diaduk hingga menjadi adonan yang merata
tercampur (Gambar 26c). Setelah menjadi adonan maka adonan akan
digiling dengan menggunakan ampia (Gambar 26d) hingga diperoleh
ketebalan 3 mm dan dicetak dengan menggunakan cetakan (Gambar
26e). Adapun bentuk dan ukuran dari zeolit pelet yaitu diameter 10
mm, tebal 3 mm (Gambar 26f). Selanjutnya dilakukan aktivasi fisik
dengan cara memasukkan ke dalam oven dengan temperatur 2000 C
selama 1 jam setelah itu zeolit didinginkan dengan suhu ruangan.
26a 26b 26c
26f 26e 26d
Gambar 26. Proses Pembuatan Pelet Zeolit
f. Aktivasi Fisik
Setelah pelet terbentuk, pelet selanjutnya diaktivasi fisik dengan cara
dioven dengan variasi temperatur 2000C 1 jam. Setelah selesai
ruangan (pendinginan alami). Pelet zeolit yang sudah dingin tadi
dimasukkan ke dalam plastik kedap udara agar tidak terkontaminasi
dengan udara luar.
[image:44.595.268.371.439.520.2]
Gambar 27. Proses Aktivasi Fisik
g. Pembuatan Frame Untuk Penempatan Pelet Zeolit
Frame dirangkai dengan menggunakan jalinan kawat lembut yang
mudah dibentuk (kawat strimin), ukurannya disesuaikan dengan
ruang yang tersedia pada filter zeolit eksternal. Di dalam frame, pelet
zeolit akan dibungkus menggunakan kain halus. Setelah semua
terpasang, pelet zeolit siap untuk diuji.
Gambar 28. Frame Pelet Zeolit
h. Pemasangan Frame Pada Filter Eksternal
Setelah frame selesai lalu dipasang pada filter eksternal untuk
dilakukan pengujian. Berikut ini adalah gambar hasil dari pemasa -
Gambar 29. Pemasangan Frame Pada Filter Eksternal
i. Pemasangan Rpm Meter dan Tangki Bahan Bakar Buatan
Berikut adalah gambar pemasangan dari rpm meter dan tangki bahan
[image:45.595.203.461.289.437.2]bakar buatan.
Gambar 30. Pemasangan Rpm Meter dan Tangki Bahan Bakar Buatan
j. Pemasangan Filter Zeolit Eksternal Pada Sepeda Motor
Untuk pemasangan filter ini, terlebih dahulu agar mempersiapkan
selang berukuran 1 ¼ inci dan pipa 1 inci. Selang ini digunakan
sebagai saluran penghubung antara filter zeolit eksternal dan internal.
Potong selang tersebut (selang utama) sepanjang 10 cm lalu pasang
pada saluran masuk filter internal dan ikat dengan menggunakan klem
berukuran 2 inci (Gambar 33). Potong kembali selang dengan
panjang 15 cm kemudian beri potongan pipa sepanjang 7 cm sebagai
(selang utama). Kemudian beri sambungan siku ukuran 1 inci. Potong
kembali selang sepanjang 22 cm lalu beri sambungan siku ukuran 1
inci. Lalu potong kembali selang sepanjang 30 cm untuk
menghubungkan filter eksternal. Pasang besi siku 2 inci sepanjang 40
cm untuk meletakkan filter zeolit eksternal. Pasang klem untuk
mengikat filter zeolit eksternal. Untuk instalasi pemasangan pada
bagian belakang, jenis selang dan pipa yang digunakan sama dengan
instalasi pemasang bagian depan. Namun panjang selang yang
dibutuhkan disesuaikan dengan kondisi sepeda motor.
Gambar 31. Pemasangan Selang Penghubung dan Siku
Berikut ini adalah instalasi pemasangan penempatan depan pada filter
zeolit eksternal.
Gambar 32. Pemasangan Pada Penempatan Depan
Berikut ini adalah instalasi pemasangan penempatan belakang pada
Gambar 33. Pemasangan Pada Penempatan Belakang
c. Persiapan Sepeda Motor Untuk Pengujian
Sebelum pengujian, motor telah di tune up secara berkala agar motor
dalam kondisi yang baik. Menjelang pengujian mesin dipanaskan
beberapa menit lalu pengujian dilakukan. Selama dilakukannya proses
pengujian, sepeda motor diservis rutin dalam rentang waktu tertentu
untuk menjaga kondisinya agar selalu prima pada setiap pengujian.
C.Prosedur Pengujian a. Pengujian berjalan
1. Uji konsumsi bahan bakar pada kecepatan rata-rata selama perjalanan
(50 km/jam) dengan jarak 5 km.
Persiapan yang perlu dilakukan adalah botol berkapasitas 240 ml.
Kemudian botol tampung disambungkan dengan rapat bersama selang
dengan bensin yang sudah disiapkan. Kemudian dilakukan pengujian
dengan kondisi motor dengan filter zeolit eksternal dan tanpa filter
zeolit eksternal. Jarak tempuh dapat diukur pada odometer. Bensin yang
tersisa langsung terbaca pada skala yang ada pada botol, kemudian
jumlah bensin awal dikurangkan dengan jumlah bensin yang tersisa,
maka didapatkan jumlah bensin yang terpakai pada kondisi normal.
Selanjutnya melakukan pengujian pada kondisi motor dengan filter
zeolit eksternal yang menggunakan pelet zeolit dengan variasi bentuk
dan penempatan.. Format pencatatan data mengenai konsumsi bahan
bakar dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2. Data konsumsi bahan bakar untuk kecepatan rata – rata 50 km/jam (Road Test)
No. Bentuk filter zeolit eksternal Letak Filter zeolit eksternal Pengujian ke Konsumsi bahan bakar (ml) 1 Tanpa filter zeolit eksternal - 1 2 3
Rata - rata
2 Kerucut
Bagian
depan
1
2
3
[image:48.595.162.506.417.743.2]3 Tabung
Bagian
depan
1
2
3
Rata - rata
4 Kotak
Bagian
depan
1
2
3
Rata - rata
2. Uji Akselerasi (0-80 km/jam)
Pengujian akselerasi menggunakan kondisi filter zeolit eksternal dan
tanpa filter zeolit eksternal . Setelah semua persiapan dilakukan, motor
yang telah dinyalakan harus dalam keadaan berhenti (0 km/jam). Ketika
gas mulai dipacu, stopwatch mulai diaktifkan. Setelah sampai pada
kecepatan yang diinginkan (80 km/jam), stopwatch dinonaktifkan
kemudian dicatat waktu tempuhnya. Untuk mencapai kecepatan yang
diinginkan (80 km/jm), pengendara melakukan perpindahan gigi yang
teratur dan sesuai setiap pengujian. Format pencatatan data mengenai
Tabel 3. Data akselerasi Dengan kecepatan 0-80 km/jam No. Bentuk filter zeolit eksternal Letak Filter zeolit eksternal Pengujian ke Waktu tempuh (detik) 1 Tanpa filter zeolit eksternal - 1 2 3
2 Kerucut
Bagian
depan
1
2
3
Rata - rata
3 Tabung
Bagian
depan
1
2
3
Rata - rata
4 Kotak
Bagian
depan
1
2
3
b. Pengujian stasioner
Uji Konsumsi bahan bakar pada putaran mesin 1000 rpm, 3000 rpm,
dan 5000 rpm
Pengujian ini dilakukan untuk melihat konsumsi bahan bakar yang
digunakan pada kondisi diam (putaran stasioner) dan membandingkan
karakteristik kendaraan bermotor tanpa filter zeolit eksternal dan
dengan filter zeolit eksternal yang dibuat dengan tiga variasi bentuk
dan penempatan. Persiapan pertama yang dilakukan adalah
memanaskan mesin agar kondisi mesin di saat pengujian sudah optimal.
Kemudian putar setelan gas di bagian karburator untuk menentukan
putaran mesin yang dipakai dalam pengujian. Putaran mesin yang
dipakai pada pengujian ini yaitu 1000, 3000, dan 5000 rpm.
Pengujian dimulai dengan mengisi bahan bakar pada tangki buatan
yang mana bahan bakar tersebut telah diukur terlebih dahulu melalui
skala yang ada pada tangki buatan. Selanjutnya Pelet zeolit diletakkan
pada saringan udara eksternal, setelah itu mesin dihidupkan dengan
menghitung waktu pengujian menggunakan stopwatch (5 menit).
Ketika waktu pengujian selesai, mesin dimatikan serta stopwatch
dinonaktifkan. Kemudian sisa bahan bakar yang terisi dalam tangki
buatan tersebut dapat dihitung. Format pencatatan data mengenai
Tabel 4. Data konsumsi bahan bakar untuk pengujian variasi bentuk, penempatan, putaran stasioner 1000 rpm, 3000 rpm, dan 5000 rpm. No. Bentuk filter zeolit eksternal Letak Filter zeolit eksternal Pengujian ke Konsumsi bahan bakar (ml) 1 Tanpa filter zeolit eksternal Bagian depan 1 2 3
Rata - rata
2 Kerucut
Bagian
depan
1
2
3
Rata - rata
3 Tabung
Bagian
depan
1
2
3
Rata - rata
4 Kotak
Bagian
depan
1
2
3
[image:52.595.159.506.140.693.2]c. Menentukan Bentuk Filter Zeolit Eksternal Terbaik
Setelah dilakukan pengujian seluruhnya maka selanjutnya menentukan
bentuk filter zeolit terbaik yaitu dengan cara menganalisa data yang telah
didapat sebelumnya sehingga diketahui bentuk filter zeolit eksternal
terbaik. Selanjutnya filter zeolit eksternal terbaik diuji kembali namun
dengan posisi penempatan yang berbeda dengan sebelumnya. Posisi filter
zeolit eksternal diletakkan di bagian depan dan dekat dengan knalpot.
Tujuannya yaitu untuk mengetahui pengaruh panas pada knalpot terhadap
kinerja filter zeolit eksternal serta umur pakai zeolit pada filter eksternal.
Untuk pengujian ini dilakukan dengan cara yang sama dengan pengujian
sebelumnya hanya saja posisi penempatannya saja yang berbeda sehingga
tabel pengambilan data yang digunakan sama.
a. Uji emisi gas buang
Uji emisi gas buang ini dilakukan di Bengkel Daihatsu cabang Hajimena.
Pada pengujian ini, sepeda motor dioperasikan pada putaran mesin 1000
dan 3000 rpm. Pengujian ini dilakukan dengan cara menggunakan satu
bentuk filter zeolit eksternal terbaik saja. Sehingga pada pengujian ini
menggunakan dua posisi penempatan filter yaitu diletakkan di bagian
depan dan pada bagian dekat dengan knalpot. Pengujian emisi dilakukan
pada kondisi stasioner dengan mengikuti prosedur sebagai berikut:
1. Pemanasan Mesin
Tujuan dilakukannya pemanasan mesin adalah untuk mempersiapkan
mesin pada kondisi kerja.
Setelah mesin berada pada kondisi kerja, kemudian dilakukan kalibrasi
gas analyzer. Kalibrasi ini dilakukan secara otomatis.
3. Pengujian tanpa menggunakan filter zeolit eksternal.
4. Mesin dalam keadaan hidup dengan kondisi idle 1000 rpm dan probe
sensor sudah dimasukkan ke dalam knalpot.
5. Nilai yang terbaca pada fuel gas analyzer diprint out untuk
mendapatkan data hasil pengujian.
6. Kemudian dengan langkah yang sama pula, pengukuran dilakukan
kembali untuk putaran mesin yang berbeda yaitu 3000 rpm.
7. Data yang didapatkan dari hasil pengukuran ini digunakan sebagai
pembanding dengan data pada pengukuran menggunakan filter zeolit
eksternal.
8. Kemudian dengan langkah yang sama pula, pengujian menggunakan
filter zeolit eksternal terbaik dengan variasi penempatan, pengulangan
pengambilan data dilakukan sebanyak dua kali.
Tabel 5. Data uji emisi pada filter eksternal terbaik Dengan variasi penempatan No Bentuk filter udara terbaik dan variasi penempatan Putaran Mesin (rpm) Pengulangan ke- Kadar CO (%) Kadar HC (ppm) Kadar CO2 (%) 1 Tanpa filter zeolit eksternal
1000 1
2
3000 1
2
[image:54.595.155.507.559.753.2]terbaik Bagian depan
2
3000 1
2 3 Filter udara terbaik Dekat dengan knalpot
1000 1
2
3000 1
2
D.Lokasi Pengujian
Adapun lokasi pengujian berjalan (Road Test) dengan menggunakan motor bensin 4 langkah dilakukan di tiga (3) jalur alternatif, yaitu:
1. Rute Jalur dua KORPRI 2. Rute PKOR (Way Halim), dan
3. Jalan Raden Gunawan, BLPP, Hajimena, Natar dan Candimas.
Jalan dipilh berdasarkan tingkat kemacetan lalu lintas serta situasi dan kondisi jalan pada saat pengujian dilakukan.
Sedangkan untuk uji emisi dilakukan di dealer Tunas Daihatsu cabang Hajimena Natar.
E.Analisa Data
Data yang diperoleh dari hasil pengujian, selanjutnya dianalisa dengan
sehingga diperoleh pengaruh dari variasi serta penempatan filter eksternal.
F. Diagram Alir Penelitian
Gambar 34. Diagram Alir Penelitian Persiapan alat dan bahan untuk aktivasi
Perendaman air dengan zeolit
Aktivasi asam (Pencampuran zeolit dengan larutan basa HCl normalitas 1 N
, kemudian dicuci dengan air hasil rendaman hingga ph netral)
Pengemasan pelet zeolit pada filter zeolit eksternal serta instalasi Pemasangan pada sepeda motor
Tune up dilanjutkan Pengujian berjalan, stasioner, dan uji emisi
Menganalisa data hasil pengujian
Pembuatan filter zeolit eksternal dan instalasi pemasangan
Pembuatan zeolit
Pengeringan zeolit secara alami selama 3 jam
Aktivasi fisik dengan suhu yaitu 2000C 1 jam
Data
Kesimpulan Mulai
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Setelah diperoleh data hasil pengujian maka dapat ditarik beberapa simpulan
sebagai berikut:
1. Penggunaan filter zeolit eksternal teraktivasi HCl-fisik pada pengujian
road test (berjalan) dan stasioner (diam) secara keseluruhan dapat
menghemat konsumsi bahan bakar.
2. Variasi bentuk dan posisi penempatan filter zeolit eksternal teraktivasi
HCl-fisik sebagai adsorben udara pembakaran terbukti berpengaruh
terhadap peningkatan prestasi mesin dan emisi gas buang sepeda motor
karburator 4-langkah.
3. Secara umum filter bentuk kerucut lebih baik, mampu menghemat
konsumsi bahan bakar hingga 12,131% (hemat 12,333 ml) pada uji road
test, mempercepat waktu tempuh hingga 4,018% (lebih cepat 0,607 detik)
pada uji akselerasi serta menghemat konsumsi bahan bakar hingga 9,701%
(hemat 4,333 ml) pada uji stasioner.
4. Ditinjau dari segi ergonomika, estetika serta penghematan konsumsi bahan
bakar, filter zeolit eksternal bentuk kerucut lebih baik dibanding bentuk
5. Secara keseluruhan pengujian dengan variasi posisi penempatan depan
lebih baik dari pada penempatan belakang.
6. Penggunaan filter zeolit eksternal terbukti efektif mereduksi emisi gas
buang kendaraan bermotor pada putaran 1000 rpm, mampu menurunkan
kadar CO pada posisi penempatan depan dan belakang masing-masing
76,389% dan 33,571%, dan menurunkan kadar HC hingga 83,065% (turun
hingga 618 ppm) pada posisi penempatan belakang.
B. Saran
Adapun beberapa saran yang ingin disampaikan penulis agar penelitian ini
dapat lebih dikembangkan lagi adalah sebagai berikut:
1. Untuk penelitian selanjutnya bentuk filter dibuat dengan ukuran yang lebih
kecil serta mencari penempatan yang lebih baik lagi pada posisi
penempatan depan.
2. Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya bentuk filter diberi cover agar
udara yang masuk ke dalam filter lebih banyak dan sebagai pelindung dari
hujan.
3. Perlunya dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai kemampuan umur
pakai filter zeolit eksternal sebagai adsorben hingga jenuh serta kerapatan
DAFTAR PUSTAKA
Aditia. 2010. Pemanfaatan Zeolit Pelet Perekat Aktivasi Fisik Terhadap Prestasi
Motor Diesel 4 Langkah. Skripsi Sarjana,Jurusan Teknik Mesin - Universitas
Lampung : Bandar Lampung.
Andrianus, Novian K., 2012, Pengaruh Normalitas Naoh Dan Koh Pada Aktivasi
Basa – Fisik Pelet Tekan Terhadap Prestasi Motor Diesel 4 Langakah, Skripsi.
Jurusan Teknik Mesin - Universitas Lampung: Bandar Lampung.
Ginting, Yunan.1999. Otomotif Dasar. Angkasa: Bandung.
Henri,John.2001. Pengaktifan Zeolit Lampung dengan Berbagai Perlakuan. Institut
Pertanian Bogor : Bogor. Jurnal Sains dan Teknologi vol. 4, no.2, 1998, hal
173-180.
http://jurnal.pdii.lipi.go.id Diakses 5 Juni 2013
Heywood, J.B. 1988. Internal Combustion Engine. McGraw Hill International.
Singapore. (Dalam Winata,2012)
Kumbara, Prima. 2012. Pengaruh Pemanfaatan Filter Udara Eksternal Yang
Rini, Dian K. 2010. Optimasi Aktivasi Zeolit Alam Untuk Dehumidifikasi. Skripsi
Sarjana Jurusan Teknik Kimi - Universitas Diponegoro : Semarang.
http://eprints.undip.ac.id/13791/1/laporan_KOMPLIT___FINALLL.pdf
Diakses 10 Juni 2013
Sinaga, Doran. 2009. Pemanfaatan Zeolit Pelet Perekat Aktivasi Fisik Terhadap
Prestasi Motor Diesel 4 Langkah.Skripsi Sarjana Jurusan Teknik Mesin -
Universitas Lampung : Bandar Lampung.
Supandi. 2010. Preparasi dan Modifikasi Zeolit Alam Sebagai Penyaring Limbah
Cair Industri. Riset Unggulan Terpadu. Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir
(PTBIN)-BATAN :
Serpong.
http://km.ristek.go.id/assets/files/118.pdf Diakses 10 Juni 2013
Wardono, H. 2004. Modul Pembelajaran Motor Bakar 4-Langkah. Jurusan Teknik
Mesin – Universitas Lampung : Bandar Lampung. (Dalam Winata,2012,
Pengaruh Penggunaan H2SO4 Dan HCL Pada Aktivasi Kimia-Fisik Zeolit
Clinoptilolite Terhadap Prestasi Mesin Diesel 4-Langkah. Skripsi. )
Winata, Chandra Pandapotan. 2012.Pengaruh Penggunaan H2SO4 Dan HCL Pada
4-Kompasiana.com. 2013. Benarkah-Indonesia-Krisis-Energi.
http://ekonomi.kompasiana.com/bisnis/2013/01/11/benarkah-indonesia-krisis-energi-524412.html Diakses 1 Mei 2013
www. Otomotifnet.com.2013. Jenis – Jenis Filter.
http://www.otomotifnet.com/otoweb/index.php?templet=ototips/Content/0/0/1/7/
