KAJIAN EKSPERIMENTAL PERBANDINGAN
PERFORMANSI GENERATOR DIESEL MENGGUNAKAN
SOLAR, BIOSOLAR DAN PERTADEX
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
MARULI CESCO GULTOM
NIM : 080401140
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Abstrak
Mesin diesel adalah salah satu tipe dari mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang panasnya dihasilkan dari pembakaran bahan bakar oleh udara bertekanan. Penggunaan bahan bakar yang tepat dapat menghasilkan pembakaran yang halus sehingga emisi gas buang yang dihasilkan lebih rendah. Untuk itu perlu dilakukan pengujian terhadap performansi mesin untuk mengetahui apakah kondisi, fungsi, dan kualitas mesin masih sesuai dengan perkembangan teknologi saat ini. Oleh karena itu, penulis melakukan pengujian menggunakan bahan bakar solar, biosolar dan pertadex pada generator set Dong Fa model R 175 A.
Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui perbandingan unjuk kerja mesin diesel menggunakan bahan bakar solar, biosolar dan pertadaex sehingga akan terlihat pengaruhnya terhadap parameter performansi mesin diesel. Penelitian ini juga untuk melihat kadar emisi gas buang mesin diesel mengggunakan bahan bakar tersebut.
Dari hasil perhitungan melalui data hasil pengujian dapat dilihat bahwa nilai konsumsi bahan bakar spesifiknya lebih baik jika menggunakan bahan bakar biosolar. Semakin besar pembebanan semakin besar efisiensi thermalnya.
Abstrak
Diesel engine is one of the type of combustion machine in is (internal combustion engine) which is heat yealded from combustion of fuel by air of having pressure. Usage of correct fuel can yield smooth combustion so that gas emission throw away of machine to know what is condition, function, and machine quality still as according to growth of technology in this time. Therefore, writer do examination use diesel fuel and biosolar of pertadex at generator set Dong Fa model R 175 A. As for target of this research is to know comparison of work diesel engine use diesel fuel, and biosolar of pertadex so that will seen its influence to parameter performance of diesel engine. This research also to see gas emission rate trhow away diesel engine by using fuel.
From result of calculation through dat result of examination can be seen that value consume spesific fuel of better him if using fuel of biosolar. Ever greater of ever greater encumbering of its efficiency of him.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas
berkat, kasih, kekuatan dan kesehatan yang diberikan selama pengerjaan skripsi
ini, sehingga skripsi ini dapat saya selesaikan.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan
untuk mencapai gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu
“Kajian Eksperimental Perbandingan Performansi Generator Diesel
Menggunakan Bahan Bakar Solar, Biosolar Dan Pertadex”
Dalam penulisan skripsi ini tidak sedikit hambatan yang dihadapi oleh
penulis. Untuk itu penulis secara khusus menyampaikan terima kasih kepada
dosen pembimbing bapak Tulus Burhanuddin Sitorus ST.MT , yang telah bersedia
meluangkan waktunya untuk memberikan saran dan membimbing serta
sumbangan pikiran bagi penulisan skripsi ini.
Selama penulisan skripsi ini, penulis juga mendapat banyak bantuan dari
berbagai pihak. Oleh karena itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada:
1. Kedua orang tua penulis, Alm.Ayahanda R. Gultom dan Ibunda R.br
Pakpahan, yang telah memberikan dukungan doa, dana dan semangat serta
memberikan kesempatan kepada penulis untuk dapat mengikuti pendidikan
di Fakultas Teknik USU.
2. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik USU.
3. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin USU.
4. Saudaraku yang tercinta, kakak Lisbet br.Gultom S,pd untuk doa-doa, dana
semangat dan dukungan dalam menyelesaikan skripsi ini, dan juga kepada
adik-adikku Dameria br.Gultom dan Harauli br.Gultom.
5. Rosmauli Simangunsong S,pd yang telah memberikan dukungan doa dan
6. Keluarga penulis, keluarga besar R.Gultom dan R.br.Pakpahan, keluarga
Tulang Febri Simangunsong.
7. Seluruh teman-teman penulis, baik teman satu angkatan 2005 juga teman-
teman yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah menemani
dan memberikan masukan serta semangat kepada penulis
8. Keluarga Iting di jalan Terompet dan juga kepada keluarga teman-teman
yang selalu memberikan nasehat kepada penulis
9. Staf laboratorium motor bakar Departemen Teknik Mesin USU, bang atin
dan bang adrian yang telah bersedia menemani selama penelitian ini berjalan
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena
itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi
penyempurnaan dimasa mendatang.
Akhirnya penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Terima kasih.
Medan, Juli 2012
Penulis,
Maruli Cesco Gultom
Nim.080401140
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... ix
DAFTAR NOTASI ... x
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang ... 1
1.2Tujuan Pengujian... 1
1.3Batasan Masalah ... 1
1.4Metodologi Penulisan ... 2
1.5Sistematika Penulisan ... 2
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Motor Bakar ... 4
2.2 Klasifikasi Motor Bakar ... 4
2.2.1 Perbedaan Mesin Bensin Dan Mesin Diesel ... 5
2.2.2 Kelebihan Dan Kekurangan Anatara Mesin Bensin Dan Mesin Diesel ... 6
2.3 Prinsip Kerja Motor Bakar ... 7
2.3.1 Prinsip Kerja Mesin Bensin ... 8
2.4 Siklus Ideal ... 10
2.4.1 Siklus Otto ... 10
2.4.2 Siklus Diesel ... 11
2.5 Performansi Mesin Diesel ... 12
2.5.1 Daya ... 12
2.5.2 Torsi ... 12
2.5.3 Konsumsi Bahan Bakar (sfc) ... 13
2.5.4 Efisiensi Thermal ... 13
2.6 Emisi Gas Buang ... 14
2.7 Bahan Bakar Diesel ... 16
2.7.1 Bahan Bakar Solar ... 16
2.7.2 Bahan Bakar Biosolar ... 17
2.7.3 Pertadex... 18
BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Waktu Dan Tempat ... 20
3.2 Alat Dan Bahan ... 20
3.2.1 Alat ... 20
3.2.2 Bahan... 23
3.3 Metode Pengumpulan Data ... 23
3.4 Metode Pengolahan Data ... 24
3.5 Pengamatan Dan Tahap Pengujian ... 24
3.7 Prosedur Pengujian Emisi ... 26
BAB 4 HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN 4.1 Daya ... 28
4.2 Torsi ... 28
4.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (sfc)... 32
4.3.1 Analisa Perhitungan Bahan Bakar Spesifik Menggunakan Bahan Bakar Solar ... 32
4.3.2 Analisa Perhitungan Bahan Bakar Spesifik Menggunakan Bahan Bakar Bioolar ... 36
4.3.3 Analisa Perhitungan Bahan Bakar Spesifik Menggunakan Bahan Bakar Pertadex ... 40
4.4 Efisiensi Thermal Brake ... 46
4.4.1 Analisa Perhitungan Efisiensi Thermal Brake Menggunakan Bahan Bakar Solar ... 47
4.4.2 Analisa Perhitungan Efisiensi Thermal Brake Menggunakan Bahan Bakar Biosolar... 49
4.4.3 Analisa Perhitungan Efisiensi Thermal Brake Menggunakan Bahan Bakar Pertadex ... 51
4.5 Emisi Gas Buang ... 55
4.5.1 Emisi Gas Buang Bahan Bakar Solar... 55
4.5.2 Emisi Gas Buang Bahan Bakar Biosolar ... 57
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ... 62
5.2 Saran ... 62
DAFTAR PUSTAKA ... 63
LAMPIRAN ... 64
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Prinsip Kerja Mesin Bensin ... 9
Gambar 2.2 Prinsip Kerja Mesin Diesel ... 10
Gambar 2.3 Diagram P-V dan T-S Siklus Otto ... 11
Gambar 2.4 Diagram P-V dan T-S Siklus Diesel ... 11
Gambar 3.1 Genset Dong Fa Model R 175 A ... 20
Gambar 3.2 Auto Gas Analyzer ... 21
Gambar 3.3 Tachometer... 22
Gambar 3.4 Multimeter ... 22
Gambar 3.5 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin Diesel ... 26
Gambar 3.6 Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ... 27
Gambar 4.1 Grafik Torsi vs Putaran Untuk Daya 400 Watt... 31
Gambar 4.2 Grafik Torsi vs Putaran Untuk Daya 800 Watt... 31
Gambar 4.3 Grafik Sfc vs Putaran Untuk Beban 400 Watt ... 45
Gambar 4.4 Grafik Sfc vs Putaran Untuk Beban 800 Watt ... 46
Gambar 4.5 Grafik Efisiensi Thermal vs Putaran Untuk Beban 400 Watt ... 54
Gambar 4.6 Grafik Efisiensi Thermal vs Putaran Untuk Beban 800 Watt ... 55
Gambar 4.7 Grafik Emisi Solar vs Putaran Untuk Beban 400 Watt ... 56
Gambar 4.8 Grafik Emisi Solar vs Putaran Untuk Beban 800 Watt ... 57
Gambar 4.9 Grafik Emisi Biosolar vs Putaran Untuk Beban 400 Watt... 58
Gambar 4.10 Grafik Emisi Biosolar vs Putaran Untuk Beban 800 Watt... 59
Gambar 4.11 Grafik Emisi Pertadex vs Putaran Untuk Beban 400 Watt ... 60
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Spesifikasi Bahan Bakar Solar... 17
Tabel 2.2 Spesifikasi Bahan Bakar Pertadex ... 19
Tabel 4.1 Tabel Hasil Perhitungan Torsi ... 31
Tabel 4.2 Tabel Hasil Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik... 44
Tabel 4.3 Tabel Hasil Perhitungan Efisiensi Thermal ... 53
Tabel 4.4 Emisi Bahan Bakar Solar Beban 400 Watt ... 56
Tabel 4.5 Emisi Bahan Bakar Solar Beban 800 Watt ... 56
Tabel 4.6 Emisi Bahan Bakar Biosolar Beban 400 Watt ... 55
Tabel 4.7 Emisi Bahan Bakar Biosolar Beban 800 Watt ... 58
Tabel 4.8 Emisi Bahan Bakar Pertadex Beban 400 Watt ... 59
DAFTAR NOTASI
Lambang Keterangan Satuan
PB Daya Keluaran Watt
n Putaran rpm
T Torsi N.m
Sfc Konsumsi Bahan Bakar Spesifik g/w.jam
ṁ� Laju Aliran Bahan Bakar Kg/jam
CV Nilai Kalor Kj/Kg
sgf Spesific Grafity
η
b Efisiensi Thermal BrakeAbstrak
Mesin diesel adalah salah satu tipe dari mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang panasnya dihasilkan dari pembakaran bahan bakar oleh udara bertekanan. Penggunaan bahan bakar yang tepat dapat menghasilkan pembakaran yang halus sehingga emisi gas buang yang dihasilkan lebih rendah. Untuk itu perlu dilakukan pengujian terhadap performansi mesin untuk mengetahui apakah kondisi, fungsi, dan kualitas mesin masih sesuai dengan perkembangan teknologi saat ini. Oleh karena itu, penulis melakukan pengujian menggunakan bahan bakar solar, biosolar dan pertadex pada generator set Dong Fa model R 175 A.
Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui perbandingan unjuk kerja mesin diesel menggunakan bahan bakar solar, biosolar dan pertadaex sehingga akan terlihat pengaruhnya terhadap parameter performansi mesin diesel. Penelitian ini juga untuk melihat kadar emisi gas buang mesin diesel mengggunakan bahan bakar tersebut.
Dari hasil perhitungan melalui data hasil pengujian dapat dilihat bahwa nilai konsumsi bahan bakar spesifiknya lebih baik jika menggunakan bahan bakar biosolar. Semakin besar pembebanan semakin besar efisiensi thermalnya.
Abstrak
Diesel engine is one of the type of combustion machine in is (internal combustion engine) which is heat yealded from combustion of fuel by air of having pressure. Usage of correct fuel can yield smooth combustion so that gas emission throw away of machine to know what is condition, function, and machine quality still as according to growth of technology in this time. Therefore, writer do examination use diesel fuel and biosolar of pertadex at generator set Dong Fa model R 175 A. As for target of this research is to know comparison of work diesel engine use diesel fuel, and biosolar of pertadex so that will seen its influence to parameter performance of diesel engine. This research also to see gas emission rate trhow away diesel engine by using fuel.
From result of calculation through dat result of examination can be seen that value consume spesific fuel of better him if using fuel of biosolar. Ever greater of ever greater encumbering of its efficiency of him.
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi dibidang industri
terutama bidang permesinan, berbagai alat diciptakan untuk mempermudah dan
menambah kenyamanan manusia dalam mencukupi kebutuhannya. Generator set
(Genset) merupakan salah satu alat yang dapat menghasilkan energi listrik dimana
dalam penggunaannya membutuhkan mesin sebagai penggerak mulanya. Motor
bakar merupakan salah satu mesin yang digunakan sebagai penggerak mula.
Motor bakar merupakan suatu mesin konversi energi yang mengubah energi
kalor menjadi energi mekanik. Dengan adanya energi kalor sebagai suatu
penghasil tenaga maka sudah semestinya mesin tersebut memerlukan bahan bakar
dan sistem pembakaran yang digunakan sebagai sumber kalor. Dalam hal ini
bahan bakar yang sering digunakan adalah bensin, solar dan gas.
Untuk mengetahui performansi suatu mesin dengan menggunakan bahan
bakar tersebut, maka diperlukan suatu pengujian. Dari hasil pengujian dapat
diketahui apakah kondisi, fungsi, dan kualitas mesin masih sesuai dengan
perkembangan teknologi saat ini.
Berdasarkan hal tersebut diatas, maka penyusun menulis Skripsi dengan judul
“Kajian Eksperimental Perbandingan Performansi Generator Diesel
Menggunakan Solar, Biosolar Dan Pertadex”.
1.2 Tujuan Pengujian
Adapun tujuan dari pengujian ini adalah untuk membandingkan perfomansi
dari generator set menggunakan solar, biosolar dan pertadek.
1.3 Batasan Masalah
1. Bahan bakar yang digunakan adalah solar, biosolar dan pertadex
3. Perbandingan performansi mesin tersebut yang berupa: Daya, Torsi,
SFC, Efesiensi Termal, dan Emisi gas buang.
1.4 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah
sebagai berikut :
a. Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku dan
tulisan-tulisan yang terkait.
b. Browsing internet, berupa studi artikel-artikel, gambar-gambar dan
buku elektronik (e-book) serta data-data lain yang berhubungan.
c. Metode studi lapangan, yaitu dengan mengambil data dari hasil
pengujian yang dilakukan di laboratorium fakultas teknik.
d. Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk
oleh Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
1.5 Sistematika Penulisan
Skripsi ini dibagi menjadi beberapa bab dan masing-masing terdiri dari sub
bab dengan garis besar tiap bab adalah sebagai berikut :
BAB 1 : PENDAHULUAN
Bab ini berisikan latar belakang, tujuan, batasan masalah, metodologi
penulisan dan sistematika penulisan.
BAB 2 : TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisikan landasan teori mengenai defenisi motor bakar, klasifikasi
motor bakar, prinsip kerja motor bakar, performansi motor bakar, emisi gas buang
dan spesifikasi bahan bakar.
BAB 3 : METODOLOGI PENGUJIAN
Bab ini berisikan mengenai tempat dan waktu pelaksanaan pengujian, alat dan
BAB 4 : HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisikan analisa hasil pengujian dan perhitungan perbandingan
performansi.
BAB 5: KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran dari hasil-hasil
perhitungan didalam perencanaan mesin pembakaran dalam.
DAFTAR PUSTAKA
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Motor Bakar
Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah mesin kalor,
yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk melakukan kerja mekanik
atau yang mengubah energi thermal menjadi energi mekanik. Ditinjau dari cara
memperoleh energi thermal ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan, yaitu
mesin pembakaran luar dan mesin pembakaran luar.
Pada mesin pembakaran luar atau sering disebut juga sebagai external combustion engine (ECE) proses pembakaran terjadi di luar mesin, energi thermal dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding
pemisah. Contohnya mesin uap. Pada mesin pembakaran dalam atau sering
disebut juga sebagai internal combustion engine (ICE), proses pembakaran berlangsung di dalam motor bakar itu sendiri sehingga gas pembakaran yang
terjadi sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja. Mesin pembakaran dalam
umumnya dikenal juga dengan nama motor bakar. Dalam kelompok ini terdapat
motor bakar torak dan sistem turbin gas.
2.2 Klasifikasi Motor Bakar
Motor bakar torak dapat diklasifikasikan atas mesin bensin dan mesin
diesel. Perbedaan pokok antara kedua mesin ini ada pada sistem penyalaannya.
Pada motor bensin penyalaan bahan bakar dilakukan oleh percikan bunga api
listrik dari busi. Oleh sebab itu mesin bensin dikenal juga dengan sebutan spark ignition engine. Sedangkan pada mesin diesel penyalaan bahan bakar terjadi dengan sendirinya, oleh sebab itu bahan bakar disemprotkan/diinjeksikan ke
dalam ruang bakar yang berisi udara yang bertekanan dan bertemperatur tinggi.
Bahan bakar tersebut terbakar dengan sendirinya oleh udara yang mengandung
21% volume O2 setelah temperatur campuran itu melampaui temperatur nyala
2.2.1 Perbedaan Mesin Diesel Dan Mesin Bensin:
Jika diperhatikan lebih jauh terdapat banyak perbedaan antara mesin
bensin dan mesin diesel, antara lain [9]:
1. Cara pemberian Dan penyalaan Bahan bakar
Perbedaan utama terletak pada bagaimana memulai sesuatu pembakaran
dalam ruang silinder. Mesin besin mengawali pembakaran dengan
disuplainya listrik tegangan tinggi, sehingga menimbulkan percikan bunga
api di antara celah busi untuk memulai pembakaran gas. Motor diesel
memanfaatkan udara yang dikompresi untuk memulai pembakaran bahan
bakar solar. Dengan perbandingan kompresinya sangat tinggi sampai
berkisar 22 : 1, akibatnya tekanan naik secara mendadak (berlangsung
dalam beberapa milidetik) suhunya dapat mencapai 900-1000 derajat
celcius. Suhu setinggi itu dapat menyalakan bahan bakar solar menjelang
akhir langkah kompresi, solar disemprotkan ke udara yang sangat panas
itu. Akibatnya, bahan bakar langsung terbakar sebab titik nyala solar
sendiri Cuma 400 Celcius. Karena pembakaran terjadi akibat tekanan
kompresi yang sangat tinggi tadi, maka mesin diesel di sebut juga mesin
penyalaan kompresi (compression igniton engine). Sedangkan mesin
bensin di kenal dengan mesin penyalaan bunga api (spark ignition engine).
Dalam mesin bensin bahan bakar dan udara dicampur di luar silinder yaitu
dalam karburator dan saluran masuk (manifold). Sebaliknya mesin diesel
tidak ada campuran pendahuluan udara dan bahan bakar di luar silinder,
hanya udara yang diterima ke dalam silinder melalui saluran masuk.
2. Perbandingan Kompresi mesin diesel dan Bensin
Perbandingan kompresi adalah perbandingan volume udara dalam silinder
sebelum langkah kompresi dengan volume sesudah langkah kompresi.
Perbandingan kompresi untuk motor-motor bensin adalah berkisar 8 : 1
sedangkan perbandingan yang umum untuk motor-motor diesel adalah
16-22 : 1. Perbandingan kompresi yang tinggi pada motor diesel
menimbulkan kenaikan suhu udara cukup tinggi untuk menyalakan bahan
mempunyai efisiensi yang besar sebab kompresi yang tinggi menghasilkan
pemuaian yang besar dari gas-gas hasil pembakaran dalam silinder.
Karena itu tenaganya sangat kuat. Efisiensi tinggi yang dihasilkan
pembakaran motor diesel harus diimbangi dengan kekuatan
komponen-komponennya agar dapat menahan gaya-gaya pembakaran yang sangat
besar.
3. Disain Komponen Mesin Diesel dan Bensin
Untuk komponen mesin diesel harus dibuat kokoh dan kuat untuk dapat
menahan gaya pembakaran yang sangat besar. Pada umumnya
bagian-bagian yang dikuatkan adalah torak, pena torak, batang penghubung, dan
poros engkol serta sejumlah bantalan utama untuk mendukung poros
engkol.
2.2.2 Kelebihan Dan Kekurangan Antara Mesin Bensin Dan Mesin diesel
Berikut ini adalah perbandingan kelebihan dan kekurangan antara mesin
bensin dan mesin diesel[7]:
1. Getaran (kenyamanan pengendara dan penumpang)
Mesin bensin lebih halus dibandingkan mesin diesel. Hal ini disebabkan
karena mesin diesel menggunakan mekanisme kompresi tinggi dalam
proses pembakarannya (lebih tinggi dibandingkan mesin bensin). Namun
secara konstan teknologi mesin diesel semakin canggih dan sanggup
membuat mesin diesel modern jauh lebih halus dibandingkan mesin diesel
konvensional.
2. Performa
Mesin bensin memiliki Horse Power (Daya Kuda) lebih besar
dibandingkan mesin Diesel. Namun mesin Diesel memiliki torsi yang
lebih besar terutama pada putaran bawah. Akibatnya pengendara mobil
bermesin bensin akan merasakan kelincahan mobilnya. Sedangkan bagi
pengendara mobil Diesel akan merasakan manfaatnya ketika harus
membawa beban berat atau menempuh medan yang ekstrim.
3. Durability (Ketahanan/keawetan)
diesel bisa bekerja lebih lama daripada mesin bensin. Ini juga menjadi
salah satu faktor penentu mengapa mesin-mesin industri rata-rata
menggunakan teknologi diesel.
4. Efisiensi
Mobil bermesin Diesel dapat dikatakan lebih efisien dari mobil bermesin
diesel dengan kapasitas yang sama. Belum lagi bila dihitung perbedaan
harga perliter antara bensin (pertamax) dengan solar. Langkah Toyota
Indonesia mengeluarkan Kijang Innova versi Diesel (walaupun sedikit
lebih mahal) menjadi indikasi strong point teknologi mesin Diesel yang
tidak dimiliki mesin Bensin.
5. Ramah Lingkungan
Mesin bensin jelas lebih unggul namun kehadiran bio solar mulai
mengecilkan perbedaan ini. Tetapi tetap saja mesin bensin lebih unggul
terutama dengan adanya Catalytic Converter.
2.3 Prinsip Kerja Motor Bakar
Mesin bensin dan mesin diesel bekerja dengan torak bolak balik (naik
turun pada mesin gerak). Keduanya bekerja pada prinsip 4 langkah dan prinsip ini
umumnya digunakan pada teknik mobil. Untuk mesin dengan penyalaan busi
disebut mesin bensin dengan menggunakan bahan bakar bensin (premium),
sedangkan untuk mesin diesel menggunakan bahan bakar solar atau minyak
diesel.
Dalam proses pembakaran tenaga panas bahan bakar diubah ketenaga
mekanik melalui pembakaran bahan bakar didalam mesin. Pembakaran adalah
proses kimia dimana Karbondioksida dan zat air bergabung dengan oksigen dalam
udara. Jika pembakaran berlangsung maka diperlukan : a)Bahan bakar dan udara
dimasukkan kedalam mesin, b)Bahan bakar dipanaskan hingga suhu tinggi
Pembakaran menimbulkan panas dan menghasilkan tekanan, kemudian
menghasilkan tenaga mekanik. Campuran masuk kedalam mesin mengandung
2.3.1 Prinsip Kerja Mesin Bensin
Langkah-langkah yang terjadi pada mesin bensin 4 langkah adalah :
1. Langkah isap
Pada langkah isap, campuran udara yang telah bercampur pada karburator
diisap ke dalam silinder (ruang bakar). Torak bergerak turun dari titik mati atas
(TMA) ke titik mati bawah (TMB) yang akan menyebabkan kehampaan (vacum)
di dalam silinder, maka dengan demikian campuran udara dan bahan bakar
(bensin) akan diisap ke dalam silinder. Selama langkah torak ini, katup isap akan
terbuka dan katup buang akan menutup.
2. Langkah Kompresi
Pada langkah kompresi, campuran udara dan bahan bakar yang berada di
dalam silinder dimampatkan oleh torak, dimana torak akan bergerak dari TMB ke
TMA dan kedua katup isap dan buang akan menutup, sedangkan busi akan
memercikan bunga api dan bahan bakar mulai terbakar akibatnya terjadi proses
pemasukan panas.
3. Langkah Ekspansi
Pada langkah ekspansi, campuran udara dan bahan bakar yang diisap telah
terbakar. Selama pembakaran, sejumlah energi dibebaskan, sehingga suhu dan
tekanan dalam silinder naik dengan cepat. Setelah mencapai TMA, piston akan
didorong oleh gas bertekanan tinggi menuju TMB. Tenaga mekanis ini diteruskan
ke poros engkol. Saat sebelum mencapai TMB, katup buang terbuka, gas hasil
pembakaran mengalir keluar dan tekanan dalam silinder turun dengan cepat.
4. Langkah buang
Pada langkah buang, torak terdorong ke bawah menuju TMB dan naik
kembali ke TMA untuk mendorong ke luar gas-gas yang telah terbakar di dalam
silinder. Selama langkah ini, katup buang membuka sedangkan katup isap
menutup. Untuk lebih jelas, prinsip kerja mesin bensin dapat dilihat pada gambar
Gambar 2.1 Prinsip Kerja Mesin Bensin[13]
2.3.2Prinsip Kerja Mesin Diesel
Prinsip kerja mesin diesel 4 tak sebenarnya sama dengan prinsip kerja
mesin otto, yang membedakan adalah cara memasukkan bahan bakarnya. Pada
mesin diesel bahan bakar di semprotkan langsung ke ruang bakar dengan
menggunakan injector. Dibawah ini adalah langkah dalam proses mesin diesel 4
langkah :
1. Langkah Isap
Pada langkah ini piston bergerak dari TMA (Titik Mati Atas) ke TMB
(Titik Mati Bawah). Saat piston bergerak ke bawah katup isap terbuka yang
menyebabkan ruang didalam silinder menjadi vakum,sehingga udara murni
langsung masuk ke ruang silinder melalui filter udara.
2. Langkah kompresi
Pada langkah ini piston bergerak dari TMB menuju TMA dan kedua katup
tertutup. Karena udara yang berada di dalam silinder didesak terus oleh
piston,menyebabkan terjadi kenaikan tekanan dan temperatur,sehingga udara di
dalam silinder menjadi sangat panas. Beberapa derajat sebelum piston mencapai
TMA, bahan bakar di semprotkan ke ruang bakar oleh injector yang berbentuk
kabut.
3. Langkah Usaha
Pada langkah ini kedua katup masih tertutup, akibat semprotan bahan
bakar di ruang bakar akan menyebabkan terjadi ledakan pembakaran yang akan
meningkatkan suhu dan tekanan di ruang bakar. Tekanan yang besar tersebut akan
mendorong piston ke bawah yang menyebkan terjadi gaya aksial. Gaya aksial ini
4. Langkah Buang
Pada langkah ini, gaya yang masih terjadi di flywhell akan menaikkan
kembali piston dari TMB ke TMA, bersamaan itu juga katup buang terbuka
sehingga udara sisa pembakaran akan di dorong keluar dari ruang silinder menuju
exhaust manifold dan langsung menuju knalpot
Begitu seterusnya sehingga terjadi siklus pergerakan piston yang tidak
berhenti. Siklus ini tidak akan berhenti selama faktor yang mendukung siklus
tersebut tidak ada yang terputus. Untuk lebih jelas, prinsip kerja mesin diesel
dapat dilihat pada gambar 2.2.
Langkah isap Langkah kompresi Langkah usaha Langkah Buang
Gambar 2.2 Prinsip Kerja Mesin Diesel[8]
2.4 Siklus Ideal
2.4.1 Siklus Otto
Siklus otto dapat dilihat pada gambar 2.3. Proses yang terjadi pada siklus otto adalah sebagai berikut:
Proses 6-1 : langkah isap
Proses 1-2 : kompresi isentropic
Proses 2-3 : proses pembakaran volume konstan dianggap sebagai proses pemasukan kalor
Proses 3-4 : proses isentropik udara panas dengan tekanan tinggi mendorong piston turun menuju TMB
Proses 4-5 : proses pelepasan kalor pada volume konstan piston
Gambar 2.3 Diagram P-V dan T-S Siklus Otto[5]
2.4.2 Siklus Diesel
Siklus diesel dapat dilihat pada gambar 2.4. Proses yang terjadi pada siklus
diesel adalah sebagai berikut:
Proses 6-1 : langkah isap
Proses 1-2 : langkah kompresi
Proses 2-3 : proses pemasukan kalor pada tekanan konstan
Proses 3-4 : langkah ekspansi
Proses 4-5 : proses pembuangan kalor pada volume konstan
Proses 5-6 : langkah buang pada tekanan konstan
2.5 Performansi Mesin Diesel
2.5.1 Daya Poros
Daya mesin adalah besarnya kerja mesin selama waktu tertentu. Pada
motor bakar daya yang berguna adalah daya poros, dikarenakan poros tersebut
menggerakan beban. Daya poros dibangkitkan oleh daya indikator , yang
merupakan daya gas pembakaran yang menggerakan torak selanjutnya
menggerakan semua mekanisme, sebagian daya indikator dibutuhkan untuk
mengatasi gesekan mekanik, seperti pada torak dan dinding silinder dan gesekan
antara poros dan bantalan. Prestasi motor bakar pertama-tama tergantung dari
daya yang dapat ditimbulkannya. Semakin tinggi frekuensi putar motor makin
tinggi daya yang diberikan hal ini disebabkan oleh semakin besarnya frekuensi
semakin banyak langkah kerja yang dialami pada waktu yang sama. Dengan
demikian besar daya poros itu adalah :
�� = 2�.(60�.�) (2.1) lit.3 hal 3-9
Dimana :
PB = daya ( W )
T = torsi ( Nm )
n = putaran mesin ( Rpm )
2.5.2 Torsi
Torsi adalah perkalian antara gaya dengan jarak. Selama proses usaha
maka tekanan-tekanan yang terjadi di dalam silinder motor menimbulkan suatu
gaya yang luar biasa kuatnya pada torak. Gaya tersebut dipindahkan kepada pena
engkol melalui batang torak , dan mengakibatkan adanya momen putar atau torsi
pada poros engkol. Untuk mengetahui besarnya torsi digunakan alat
dynamometer. Biasanya motor pembakaran ini dihubungkan dengan dynamometer
dengan maksud mendapatkan keluaran dari motor pembakaran dengan cara
PB = 2�
.( �.� )
60
T = ��.60
2�.� (2.2) lit.3 hal 3-9
2.5.3Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)
Konsumsi bahan bakar spesifik merupakan salah satu parameter prestasi
yang penting di dalam suatu motor bakar. Parameter ini biasa dipakai sebagai
ukuran ekonomi pemakaian bahan bakar yang terpakai per jam untuk setiap daya
kuda yang dihasilkan.
SFC = �̇ �� 103
�� (2.3) lit.3 hal 3-2
ṁf = ����8�10−3
� � 3600 (2.4) lit.3 hal 2-7
Dengan :
SFC = konsumsi bahan bakar spesifik (kg/kw.h)
PB = daya (W)
ṁf= konsumsi bahan bakar
sgf = spesifik grafity
t = waktu (jam)
2.5.4 Efisiensi Thermal Brake
Kerja berguna yang dihasilkan selalu lebih kecil dari pada energi yang
dibangkitkan piston karena sejumlah enegi hilang akibat adanya rugi-rugi mekanis
(mechanical losses). Dengan alasan ekonomis perlu dicari kerja maksimium yang dapat dihasilkan dari pembakaran sejumlah bahan bakar. Efisiensi ini disebut juga
sebagai efisiensi termal brake ( brake thermal efficiency, ηb).
Jika daya keluaran PB dalam satuan KW, laju aliran bahan bakar mf dalam
satuan kg/jam, maka:
ηb =
��
�� . ���
2.6 Emisi Gas Buang
Bahan pencemar (polutan) yang berasal dari kendaraan bermotor dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa kategori sebagai berikut :
1. Sumber
Polutan dibedakan menjadi polutan primer atau sekunder. Polutan primer
seperti nitrogen oksida (NOx) dan hidrokarbon (HC) langsung dibuangkan ke
udara bebas dan mempertahankan bentuknya seperti pada saat pembuangan.
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.
Apabila butir-butir bahan bakar yang terjadi pada penyemprotan kedalam
silinder motor terlalu besar atau apabila butir–butir berkumpul menjadi satu, maka
atau angus. Hal ini disebabkan karena pemanasan udara yang bertemperatur
tinggi, tetapi penguapan dan pencampuran bahan bakar dengan udara yang ada
didalam silinder tidak dapat berlangsung sempurna, terutama pada saat–saat
dimana terlalu banyak bahan bakar disemprotkan yaitu pada waktu daya motor
akan diperbesar, misalnya untuk akselerasi, maka terjadinya angus itu tidak dapat
dihindarkan. Jika angus yang terjadi itu terlalu banyak, maka gas buang yang
keluar dari gas buang motor akan bewarna hitam.
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
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.) Oksigen (O2)
Oksigen (O2) sangat berperan dalam proses pembakaran, dimana oksigen
tersebut akan diinjeksikan keruang bakar. Dengan tekanan yang sesuai akan
mengakibatkan terjadinya pembakaran bahan bakar.
2.7 Bahan Bakar Diesel
2.7.1 Bahan Bakar Solar
Baha n bakar solar ada lah baha n bakar minyak ha sil sulingan dari
minyak bu mi mentah, ba ha n bakar ini ber war na kuning coklat ya ng
jer nih. Penggunaa n solar pada u mu mnya ada lah untuk ba han bakar
pada semua jenis mesin D iesel denga n putara n tinggi (diata s 1000
rpm) . Bahan bakar solar mempuyai sifat utama, yaitu[11] :
1. Tidak mempunyai warna atau hanya sedikit kekuningan dan berbau
2. Encer dan tidak mudah menguap pada suhu normal
3. Terbakar secara spontan pada suhu 3500C
4. Mampu menimpulkan panas yang besar (10.500 kcal/kg)
Untuk lebih jelas spesifiksi bahan bakar solar dapat dilihat pada tabel di bawah
Tabel 2.1 Spesifikasi bahan bakar solar[11]
No Karakteristik Satuan Batasan Metode Uji
Min. Max. ASTM Lain
1 Angka setana - 48 - D-613
2 Indeks setana - 45 - D4737
3 Berat jenis Kg/m3 815 870
D-1298/D-4737
4 Viskositas mm2/sec 2,0 5,0 D-445
5 Kandugan sulfur % m/m - 0,35 D-1552
6 Destilasi : T 95 0C - 370 D-86
7 Titik nyala 0C 60 - D-93
8 Titik tuang 0C - 18 D-97
9 Residu karbon Merit - Kelas I D-4530
10 Kandungan air mg/kg - 500 D-1744
11 Korosi bilah tembaga Merit - Kelas I D-130
12 Kandungan abu % m/m - 0,01 D-482
13 Kandungan sedimen % m/m - 0,01 D-473
14 Bilangan asam kuat mg KOH/g - 0 D-644
15 Bilangan asam total mg KOH/g - 0,6 D-644
16 Penampilan visual - Jernih dan
terang
17 Warna No.ASTM - 3,0 D-1500
2.7.2 Bahan Bakar Biosolar
Biosolar adalah campuran dari 95% solar produksi kilang Balongan dan
5% FAME (fatty acid methyl ester). Biosolar ini diluncurkan Pertamina juga
karena Peraturan Presiden Nomor 5 tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional
dan Instruksi Presiden Nomor 1 tahun 2006 tentang penyediaan dan pemanfaatan
bahan bakar nabati (biofuel) sebagai bahan bakar lain.
Biosolar aman dipakai untuk mobil, biosolar juga ramah lingkungan,
pembakarannya bersih, dan merupakan bahan yang dapat di perbarui (soalnya
atau minyak goreng bekas yang diubah melalui proses transesterifikasi yang
sebenarnya bisa mereaksikan minyak-minyak itu dengan metanol dan katalisator
NaOH atau KOH, nama lain dari FAME adalah biodiesel.
Keunggulan Biosolar adalah dengan kandungan minyak nabati, BBM
menjadi lebih ramah lingkungan. Kepala Divisi BBM Pertamina, Djaelani Sutomo
mengatakan Biosolar memiliki angka cetane 51 hingga 55 atau lebih tinggi dari
pada solar standar yang sekitar 48. Makin tinggi angka cetane, makin sempurna
pembakaran sehingga polusi dapat ditekan. Kerapatan energi pervolume yang
diperoleh juga makin besar. Selain itu, campuran FAME menurunkan sulfur
sehingga tidak lebih dari 500 ppm. Sedangkan kelemahan Biosolar tidak seperti
solar murni, ternyata Biosolar memiliki kelemahan. Kelemahannya tak cocok
dipakai untuk kendaraan bermotor yang memerlukan kecepatan dan daya, karena
biodiesel menghasilkan tenaga yang lebih rendah dibandingkan solar murni.
Bahan bakar biosolar ini mempunyai sifat – sifat yang sama seperti bahan
bakar solar seperti yang dapat dilihat diatas pada tabel 2.1.
2.7.3 Pertamina Dex
Meningkatnya kebutuhan konsumsi bahan bakar solar pada kendaraan dan
mesin - mesin di Indonesia dapat menyebabkan terjadinya kerusakan lingkungan
seperti polusi udara. Oleh karenanya, PT. Pertamina (Persero) sebagai produsen
bahan bakar minyak Indonesia berupaya meningkatkan kualitas bahan bakar solar
yang diproduksi yaitu dengan cara memproduksi bahan bakar solar Pertadex yang
merupakan bahan bakar solar jenis baru yang memiliki kualitas tinggi. Bahan
bakar ini memiliki angka setana yang tinggi sebesar 53 serta kandungan
senyawaan impurities yang sangat rendah sehingga bahan bakar ini baik untuk operasi mesin diesel. Untuk menjaga mutu bahan bakar Pertadex yang diproduksi
maka perlu dilakukan pengujian mutu terhadap produk tersebut sehingga bahan
bakar tersebut layak untuk dipasarkan. Sifat dan karakteristik bahan bakar
Tabel 2.2 Spesifikasi bahan bakar pertamina dex[15]
No Karakteristik Satuan Batasan Metode Uji
Min. Max. ASTM Lain
1 Angka setana - 51 - D-613
2 Indeks setana - 48 - D4737
3 Berat jenis Kg/m3 820 860 D-4052-96
4 Viskositas mm2/sec 2,0 4,5 D-445
5 Kandungan sulfur % m/m - 0,05 D-2622-98
6 Destilasi : T 90
T 95
Titik didih akhir
0
C
0
C
0
C
-
-
-
340
360
370
D-86-99a
7 Titik nyala 0C 50 - D-93-99c
8 Titik tuang 0C - 18 D-97
9 Residu karbon Merit - 0,3 D-4530-93
10 Kandungan air mg/kg - 500 D-1744-92
11 Korosi bilah
tembaga
Merit - Kelas I D-4815
12 Kandungan abu % m/m - 0,01 D-130-94
13 Kandungan sedimen % m/m - 0,01 D-482-95
14 Bilangan asam kuat mg KOH/g - 0 D-473
15 Bilangan asam total mg KOH/g - 0,3 D-644
16 Penampilan visual - Jernih dan
terang
17 Warna No.ASTM - 3,0 D-1500
18 Partikulat mg/l - 10 D-2276-99
19 Lubrisitas mikron - 460 D-6079-99
20 Stabilitas oksidasi g/m3 - 25 D-2274-94
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Pengujian dilakukan di laboratorium motor bakar Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara selama lebih kurang 3 bulan.
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Alat yang dipakai dalam penelitian ini terdiri dari:
1. Genset Diesel Dong Fa model R175 A
Gambar 3.1 Genset Dong Fa model R 175 A
Spesifikasi:
Max output : 4,86 Kw (6,6 Ps)
Rated output : 4,41 Kw (6 Ps)
Rated speed : 2600 rpm
2. Auto gas analyzer untuk megetahui emisi gas buang motor
Gambar 3.2 Auto gas analyzer
Spesifikasi :
Gas Measurment Ranges
Range Resolution
HC 0-30000ppm 1ppm
CO 0-15% 0.001 vol%
CO2 0-20% 0.01 vol%
O2 0-25% 0.01 vol%
NOx 0-5000ppm 1ppm
Temperature: 0 - 50 °C oper., -20 to 70 °C storage Humidity: Up to 95% non-condensing
Altitude -300 to 2,500 m
Vibration 1.5 G sinusoidal 5-1000 Hz.
Shock 1.22m drop to concrete floor (gas analyzer)
3. Tachometer untuk mengetahui putaran mesin
[image:36.595.195.363.110.282.2]
Gambar 3.3 Tachometer
Spesifikasi:
Display Counts : 99.999 counts LCD
Range rpm : 5 to 99.999
Ft/min : 0.2 to 6560
M/min : 0.05 to 1999.9
Basic Accuracy : ±0.05% ±1d
Max RPM Resolution (rpm) : 0.1
4. Multi meter untuk mengetahui tegangan dan kuat arus dari genset
[image:36.595.193.367.532.714.2]
Spesifikasi:
Power Supply : 2 x AA 1.5V Battery
Dimension : 180 x 89 x 51.1mm
AC Volts : 400mV / 4V / 40V / 400V / 1000V, +/-3.0+3, 0.1Mv to 1,000V
DC Volts : 400mV / 4V / 40V / 400V / 1000V, +/-1.0+10, 0.1Mv to 1,000V
AC Current : 400uA / 4000uA / 40mA / 400mA / 4A / 10A, +/-1.5%+3 ,0.1UA
to 10A
DC Current : 400uA / 4000uA / 40mA / 400mA / 4A / 10A, +/-1.5%+3 ,0.1UA
to 10A
Capacitance : 50nF/ 200Nf / 2Uf / 20Uf / 200Uf / 20Mf ,+/-2%+5, 0.01nF
Resistance :400 / 4K / 40K / 400K / 4M / 40M Ohm, +/-0.5%+3, 0.1 ohm
5. Alat bantu perbengkelan, seperti : kunci pas, kunci ring, obeng, tang, dan palu.
6. Stop watch untuk menentukan waktu yang dibutuhkan mesin untuk
menghabiskan bahan bakar dengan volume 50 mili liter ( ml )
7. Bola lampu pijar digunakan sebagai beban
8. Botol infus digunakan untuk menentukan jumlah bahan bakar yang akan
dipakai
3.2.2 Bahan
Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah bahan bakar solar,
biosolar dan pertamina dex.
3.3 Metode Pengumpulan Data
Data yang dipergunakan dalam pengujian ini meliputi :
1. Data primer, merupakan data yang diperoleh langsung dari pengukuran
dan pembacaan pada unit instrumentasi dan alat ukur pada masing –
2. Data sekunder, merupakan data tentang karakteristik bahan bakar yang
digunakan dalam pengujian
3.4 Metode Pengolahan Data
Data yang diperoleh dari hasil pengujian diolah menggunakan rumus yang
ada, kemudian hasil dari peritungan disajikan dalam bentuk tabulasi dan grafik.
3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian
Parameter yang akan ditinjau dalam pengujian ini adalah :
1. Torsi motor ( T )
2. Daya motor ( N )
3. Konsumsi bahan bakar spesifik ( sfc )
4. Efisiensi thermal
5. Emisi gas buang
Prosedur pengujian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu :
1. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar solar
2. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar biosolar
3. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar pertamina dex
3.6 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel
Prosedur pengujian performansi motor dilakukan dengan langkah-langkah
sebagai berikut :
1. Mengoperasikan mesin dengan cara memutar poros engkol mesin,
kemudian memanaskan mesin selama 10-15 menit
2. Mengatur putaran mesin pada 550 rpm menggunakan tuas kecepatan dan
3. Menentukan konsumsi bahan bakar yang akan diuji.
4. Menyalakan lampu sebagai beban yaitu sebesar 400 watt
5. Mencatat tegangan dan kuat arus menggunakan multi meter
6. Mencatat waktu yang dibutuhkan mesin untuk menghabiskan 50 ml bahan
bakar menggunakan stopwatch
7. Mengulang pengujian menggunakan beban dan variasi putaran yang
berbeda
Untuk lebih ringkasnya prosedur pengujian performansi yang dilakukan dapat
Gambar 3.5 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin
Catatan: Untuk menentukan jumlah bahan bakar yang digunakan dipakai botol infus 500 cc
3.7 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang
Pengujian emisi gas buang yang dilakukan dalam penelitian ini
menggunakan alat auto logic gas analyzer. Pengujian ini dilakukan bersamaan dengan pengujian performansi motor bakar diesel dimana gas buang yang
Mulai
Kesimpulan
Selesai
• Volume bahan bakar yang diuji sebanyak 50 ml
• Putaran mesin: n rpm
• Beban: p watt
• Mencatat waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan 50 ml bahan bakar
• Mencatat tegangan dan kuat arus yang dihasilkan generator
Mengulang pengujian dengan beban dan putaran yang berbeda
dihasilkan mesin pada saat pengujian diukur untuk mengetahui kadar emisinya.
[image:41.595.184.389.150.676.2]Prosedur pengujian dapat dilihat melalui diagram alir berikut ini :
Gambar 3.6 Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Bang Mulai
Selesai Kesimpulan Menyambungkan perangkat auto gas analyzer ke komputer
Memasukkan gas fitting ke dalam knalpot motor
Menunggu kira-kira 2 menit hingga tampilan stabil dan melihat
tampilannya di komputer
Mengulang pengujian dengan beban dan putaran yang berbeda
BAB 4
HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
4.1 Daya
Besarnya daya yang dihasilkan oleh mesin menggunakan bahan bakar
solar, biosolar dan pertadex pada saat pengujian dilaksanakan dapat dilihat dari
besar kuat arus pada bola lampu yang digunakan,yaitu sebesar 400 Watt Dan 800
Watt.
4.2 Torsi
Besarnya torsi mesin dari masing-masing pengujian pada tiap variasi
beban dan putaran dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :
PB =
2�� 60
x
TT = ��.60
2��
Dimana :
PB = Daya (Watt)
n = Putaran mesin (rpm)
T = Torsi (N.m)
Dengan daya yang sama pada masing-masing pengujian, maka besarnya
torsi yang dihasilkan mesin mengunakan bahan bakar solar, biosolar dan pertadex
akan menjadi sama juga yaitu pada variasi putaran mesin yang sama.
Untuk Daya PB 400 Watt
N=550 rpm
400 = 2.3,14.550
60
�
�
T = 24000
3454 = 6,94 N.m
N=600 rpm
400 = 2.3,14.600
T = 24000
3768 = 6,36 N.m
N=650 rpm
400 = 2.3,14.650
60
�
�
T = 24000
4082 = 5,87 N.m
N=700 rpm
400 = 2.3,14.700
60
�
�
T = 24000
4396 = 5,45 N.m
N=750 rpm
400 = 2.3,14.750
60
�
�
T = 24000
4710 = 5,09 N.m
Daya,PB : 800 Watt
N=550 rpm
800 = 2.3,14.550
60
�
�
T = 48000
3454 = 13,89 N.m
N=600 rpm
800 = 2.3,14.600
60
�
�
T = 48000
3768 = 12,73 N.m
N=650 rpm
800 = 2.3,14.650
60
�
�
T = 48000
4082 = 11,75 N.m
N=700 rpm
800 = 2.3,14.700
T = 48000
4396 = 10,91 N.m
N=750 rpm
800 = 2.3,14.750
60
�
�
T = 48000
[image:44.595.113.522.233.393.2]4710 = 10,19 N.m
Tabel 4.1 Tabel Hasil Perhitungan Torsi
Daya (Watt) Putaran (rpm) Torsi (N.m)
400
550 6,94
600 6,36
650 5,87
700 5,45
750 5,09
800
550 13,89
600 12,73
650 11,75
700 10,91
750 10,19
Perbandingan harga torsi untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi
beban dan putaran dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 4.1 Grafik Torsi vs Putaran Untuk Daya 400 Watt 0
1 2 3 4 5 6 7 8
550 600 650 700 750
T
or
si
(N
.m
)
[image:44.595.117.478.466.683.2]Putaran(rpm)
Grafik Torsi Vs Putaran
Analisa :
1. Torsi minimum pada daya 400 watt diperoleh pada putaran 750 rpm yaitu
sebesar 5,09 N.m
2. Torsi maximum pada daya 400 watt diperoleh pada putaran 550 rpm
yaitu sebesar 6,94 N.m
Gambar 4.2 Grafik Torsi vs Putaran Untuk Daya 800 Watt
Analisa :
1. Torsi minimum pada daya 800 watt diperoleh pada putaran 750 rpm yaitu
sebesar 10,19 N.m
2. Torsi maximum pada daya 800 watt diperoleh pada putaran 550 rpm
yaitu sebesar 13,89 N.m
4.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
Konsumsi bahan bakar spesifik (spesific fuel consumption, sfc) dari masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dapat dihitung
menggunakan persamaan berikut :
SFC = ���10
3
��
0 2 4 6 8 10 12 14 16
550 600 650 700 750
T
or
si
(N
.m
)
[image:45.595.115.487.166.422.2]Putaran(rpm)
Grafik Torsi Vs Putaran
Dengan :
SFC = konsumsi bahan bakar spesifik (g/kW.h)
mf = laju aliran bahan bakar (kg/jam)
PB = daya (w)
4.3.1 Analisa Perhitungan SFC Menggunakan Bahan Bakar Solar
Daya,PB : 400 Watt
Putaran : 550 rpm
Pada putaran 550 rpm, lamanya waktu yang diperoleh untuk menghabiskan 50 cc bahan bakar adalah 14,05,85 menit atau 843 detik. Untuk analisa perhitungan nilai SFC pada variasi putaran yang lain, data hasil pengujian dapat dilihat pada lampiran.
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10−3
843
x
3600= 0,17508 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3
��
= 0,17508�103
0,4
= 437,7 g/kW.h
Putaran : 600 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10−3
802,2
x
3600= 0,18399 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3
��
= 0,18399�10
= 459,97 g/kW.h
Putaran : 650 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
669
x
3600= 0,22062 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3
��
= 0,22062�10
3 0,4
= 551,55 g/kW.h
Putaran : 700 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10−3
603
x
3600= 0,24477 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3
��
= 0,24477�10
3 0,4
= 611,92 g/kW.h
Putaran :750 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10−3
486,6
x
3600Maka :
SFC = ���10
3 ��
= 0,30332�10
3 0,4
= 758,3 g/kW.h
Daya,PB : 800 Watt
Putaran : 550 rpm
mf = ����50�10
−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
787,2
x
3600= 0,1875 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3
��
= 0,1875�103
0,8
= 234,37 g/kW.h
Putaran : 600 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
629,4
x
3600= 0,2345 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3
��
= 0,2345�10
3 0,8
Putaran : 650 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10−3
509,4
x
3600= 0,28975 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3
��
= 0,28975�10
3 0,8
= 362,18 g/kW.h
Putaran : 700 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10−3
489
x
3600= 0,30184 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3
��
= 0,30184�10
3 0,8
= 377,3 g/kW.h
Putaran : 750 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
429
x
3600= 0,34405 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
= 0,34405�10
3 0,8
= 430,06 g/kW.h
4.3.2 Analisa Perhitungan SFC Menggunakan Bahan Bakar Biosolar
Daya,PB : 400 Watt
Putaran : 550 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10−3
904,8
x
3600= 0,16312 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3
��
= 0,16312�10
3 0,4
= 407,8 g/kW.h
Putaran : 600 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
738,6
x
3600= 0,19983 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3 ��
= 0,19983�10
3 0,4
= 499,57 g/kW.h
Putaran : 650 rpm
mf =
����50�10−3
= 0,82�50�10
−3
678,6
x
3600= 0,2175 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3
��
= 0,2175�10
3 0,4
= 543,75 g/kW.h
Putaran : 700 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
605,4
x
3600= 0,2438 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3
��
= 0,2438�10
3 0,4
= 609,5 g/w.h
Putaran : 750 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
499,2
x
3600= 0,29567 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3 ��
= 0,29567�10
3 0,4
Daya,PB : 800 Watt
Putaran : 550 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
844,2
x
3600= 0,17484 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3 ��
= 0,17484�10
3 0,8
= 218,55 g/kW.h
Putaran : 600 rpm
mf = ����50�10
−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
728,4
x
3600= 0,20263 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3 ��
= 0,20263�10
3 0,8
= 253,28 g/kW.h
Putaran : 650 rpm
mf = ����50�10
−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
600
x
3600Maka :
SFC = ���10
3 ��
= 0,246�10
3 0,8
= 307,5 g/kW.h
Putaran : 700 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
510
x
3600= 0,28941 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3
��
= 0,28941�10
3 0,8
= 361,76 g/kW.h
Putaran : 750 rpm
mf = ����50�10
−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
491,4
x
3600= 0,30036 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3
��
= 0,30036�10
3 0,8
4.3.3 Analisa Perhitungan SFC Menggunakan Bahan Bakar Pertadex
Daya,PB : 400 Watt
Putaran : 550 rpm
mf = ����50�10
−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
831
x
3600= 0,17761 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3
��
= 0,17761�10
3 0,4
= 444,02 g/kW.h
Putaran : 600 rpm
mf = ����50�10
−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
793,8
x
3600= 0,18594 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3
��
= 0,18594�103
0,4
= 464,85 g/kW.h
Putaran : 650 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
726
x
3600Maka :
SFC = ���10
3 ��
= 0,2033�10
3 0,4
= 508,25 g/kW.h
Putaran : 700 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
610,8
x
3600= 0,24165 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3 ��
= 0,24165�10
3 0,4
= 604,12 g/kW.h
Putaran : 750 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
546
x
3600= 0,27032 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3
��
= 0,27032�10
3 0,4
Daya,PB : 800 Watt
Putaran : 550 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
799,2
x
3600= 0,18468 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3 ��
= 0,18468�10
3 0,8
= 230,85 g/kW.h
Putaran : 600 rpm
mf = ����50�10
−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
630
x
3600= 0,23428 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3 ��
= 0,23428�10
3 0,8
= 292,85 g/kW.h
Putaran : 650 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
554,4
x
3600Maka :
SFC = ���10
3 ��
= 0,26623�10
3 0,8
= 332,78 g/kW.h
Putaran : 700 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
500,4
x
3600= 0,29496 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3 ��
= 0,29496�10
3 0,8
= 368,7 g/kW.h
Putaran : 750 rpm
mf =
����50�10−3
�
x
3600= 0,82�50�10
−3
441,6
x
3600= 0,33423 kg/jam
Maka :
SFC = ���10
3 ��
= 0,33423�10
3 0,8
= 417,78 g/kW.h
Hasil perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik menggunakan bahan
bakar solar, biosolar dan pertamina dex dengan variasi beban dan putaran yang
Tabel 4.3 Tabel Hasil Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Beban (Watt) Putaran (rpm) sfc (g/kW.h)
Solar Biosolar Pertamina Dex
400
550 437,7 407,8 444,02
600 459,97 499,57 464,85
650 551,55 543,75 508,25
700 611,92 609,5 604,12
750 758,3 739,17 675,8
800
550 234,37 218,55 230,85
600 293,12 253,28 292,85
650 362,18 307,5 332,78
700 377,3 361,76 368,7
750 430,06 375,45 417,78
Perbandingan harga sfc untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi
beban dan putaran dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 4.3 Grafik SFC vs Putaran Untuk Beban 400 Watt
Analisa :
1. SFC minimum diperoleh saat menggunakan bahan bakar biosolar pada
putaran 550 rpm yaitu sebesar 407,8 g/kW.jam.
2. SFC maximum diperoleh saat menggunakan bahan bakar solar pada
putaran 750 rpm yaitu sebesar 758 g/kW.jam.
3. Untuk putaran 650, 700, dan 750 rpm SFC minimum diperoleh saat
menggunakan bahan bakar pertadex. 0 100 200 300 400 500 600 700 800
550 600 650 700 750
sf c ( g /k W .h) Putaran (rpm)
SFC vs Putaran
Solar
Biosolar
[image:58.595.115.479.342.562.2]4. Untuk beban 400 watt SFC lebih baik saat menggunakan bahan bakar
pertadex.
5. Semakin besar nilai laju aliran bahan bakar, semakin besar pula konsumsi
bahan bakar spesifiknya
[image:59.595.152.518.187.403.2]
Gambar 4.4 Grafik Sfc vs Putaran Untuk Beban 800 Watt
Analisa :
1. SFC minimum diperoleh saat menggunakan bahan bakar biosolar pada
putaran 550 rpm yaitu sebesar 218,55 g/kW.jam.
2. SFC maximum diperoleh saat menggunakan bahan bakar solar pada
putaran 750 rpm yaitu sebesar 430,06 g/kW.jam
3. SFC minimum diperoleh saat pengujian menggunakan beban 800 Watt
4. Semakin besar beban atau daya yang digunakan semakin kecil konsumsi
bahan bakarnya
4.4 Efisiensi Thermal Brake
Efisiensi thermal brake dari masing-masing pengujian pada tiap variasi
beban dan putaran dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :
η
b=
�� �� . ��
�
3600 0
5 10 15 20 25 30 35
550 600 650 700 750
S
F
C
(
g
/k
W
.h)
Putaran (rpm)
SFC vs Putaran
Efisiensi Thermal (%)
Biosolar
dimana :
η
b : efisiensi thermal brakeCV : nilai kalor bahan bakar (kj/kg)
4.4.1 Analisa Perhitungan Efisiensi Thermal Brake Menggunakan Bahan Bakar Solar
Daya,PB : 400 Watt
CV solar = 55588,35 kj/kg
Putaran : 550 rpm
Pada putaran 550 rpm, nilai ṁf dapat dilihat pada perhitungan nilai ṁf untuk
putaran 550 rpm. Untuk nilai ṁf pada variasi putaran yang lain juga dapat dilihat
pada perhitungan nilai ṁf pada masing-masing variasi putarannya. Untuk nilai
kalor (Caloric Value,CV) untuk masing-masing bahan bakar dapat dilihat pada lampiran hasil pengujian menggunakan bom kalorimeter.
Putaran : 550 rpm
η
b=
�� �� . ��
�
3600
= 0,4
0,17508�55588,35
�
3600 = 0,147951 = 14,7951 %Putaran : 600 rpm
η
b=
�� �� . ��
�
3600
= 0,4
0,18399�55588,35
�
3600 = 0,140791 = 14,0791 %Putaran : 650 rpm
η
b=
���� . ��
�
3600
= 0,4
Putaran : 700 rpm
η
b=
���� . ��
�
3600
= 0,4
0,24477�55588,35
�
3600 = 0,105830 = 10,583 %Putaran : 750 rpm
η
b=
�� �� . ��
�
3600
= 0,4
0,30332�55588,35
�
3600 = 0,085401 = 8,5401 %Daya,PB : 800 Watt
Putaran : 550 rpm
η
b=
�� �� . ��
�
3600
= 0,8
0,1875�55588,35
�
3600 = 0,276316 = 27,6316 %Putaran : 600 rpm
η
b=
�� �� . ��
�
3600
= 0,8
0,2345�55588,35
�
3600 = 0,220927 = 22,0927 %Putaran : 650 rpm
η
b=
�� �� . ��
�
3600
= 0,8
Putaran : 700 rpm
η
b=
���� . ��
�
3600
= 0,8
0,30184�55588,35
�
3600 = 0,171645 = 17,1645 %Putaran : 750 rpm
η
b=
�� �� . ��
�
3600
= 0,8
0,34405�55588,35
�
3600 = 0,150584 = 15,0584 %4.4.2 Analisa Perhitungan Efisiensi Thermal Menggunakan Bahan Bakar Biosolar
Daya,PB : 400 Watt
CV biosolar : 56764,85 kj/kg
Putaran : 550 rpm
η
b=
�� �� . ��
�
3600
= 0,4
0,16312�56764,85
�
3600 = 0,155506 = 15,5506 % Putaran : 600 rpmη
b=
���� . ��
�
3600
= 0,4
0,19983�56764,85
�
3600 = 0,126942 = 12,6942 %Putaran : 650 rpm
η
b=
�� �� . ��
�
3600
= 0,4
Putaran : 700 rpm
η
b=
�� �� . ��
�
3600
= 0,4
0,2438�56764,85
�
3600 = 0,104049 = 10,4049 %Putaran : 750 rpm
η
b=
�� �� . ��
�
3600
= 0,4
0,29567�56764,85
�
3600 = 0,085796 = 8,5796 %Daya,PB : 800 Watt
Putaran : 550 rpm
η
b=
�� �� . ��
�
3600
= 0,8
0,17484�56764,85
�
3600 = 0,290183 = 29,0183 %Putaran : 600 rpm
η
b=
�� �� . ��
�
3600
= 0,8
0,20263�5676485
�
3600 = 0,250378 = 25,0378 %Putaran : 650 rpm
η
b=
�� �� . ��
�
3600
= 0,8
Putaran : 700 rpm
η
b=
���� . ��
�
3600
= 0,8
0,28941�56764,85
�
3600 = 0,175306 = 17,5306 %Putaran : 750 rpm
η
b=
![Gambar 2.1 Prinsip Kerja Mesin Bensin[13]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/285859.25234/23.595.150.498.83.224/gambar-prinsip-kerja-mesin-bensin.webp)
![Gambar 2.2 Prinsip Kerja Mesin Diesel[8]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/285859.25234/24.595.153.504.293.427/gambar-prinsip-kerja-mesin-diesel.webp)
![Tabel 2.2 Spesifikasi bahan bakar pertamina dex[15]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/285859.25234/33.595.114.523.106.683/tabel-spesifikasi-bahan-bakar-pertamina-dex.webp)
