PENGARUH VARIASI JENIS AIR DAN TEMPERATUR AKTIVASI DALAM CAMPURAN FLY ASH BENTUK PELET TERHADAP PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS BUANG SEPEDA MOTOR BENSIN 4 LANGKAH

TEMPERATURE IN PELLETIZED FLY ASH ON THE PERFORMANCE AND EXHAUST GAS EMISSIONS OF A FOUR-STROKE PETROL

MOTORCYCLE

By

Bagus Rachmad Akbar

Advance in technology resulted in increasing machines usage, along the human activities. The increasing number of vehicles that still uses fossil fuels as a primary fuel causes running low reserves of fossil fuels. With this condition, the government has reduced fuel subsidies and planned to impose restrictions on the fuel consumption of vehicles. So it needs to perform the research regarding to fuel economy and low exhaust gas emmisions. One is to utilize solid waste of coal (fly ash) to treat combustion air, in order to obtain oxygen-rich combustion air. Oxygen-rich combustion is able to improve the performance of the motorcycle.

Testings were done to observe fuel consumption, acceleration, and emissions of the motorcycle. Fuel consumption testing was done with two variations, road test (operated at an average speed of 50 km/h for a distance of 5 km) and idle test (at 8500 rpm). Acceleration testing was done at 0-120 km/h and 40-120 km/h and at 1500 and 8500 rpm for emissions testings.

ABSTRAK

PENGARUH VARIASI JENIS AIR DAN TEMPERATUR AKTIVASI DALAM CAMPURAN FLY ASH BENTUK PELET TERHADAP PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS BUANG SEPEDA MOTOR BENSIN

4 LANGKAH Oleh

BAGUS RACHMAD AKBAR

Kemajuan teknologi mengakibatkan penggunaan mesin semakin bertambah, seiring kegiatan yang dilakukan manusia. Meningkatnya jumlah kendaraan bermotor yang masih menggunakan bahan bakar fosil sebagai bahan bakar utama, menyebabkan cadangan bahan bakar fosil semakin menipis. Dengan kondisi seperti ini pemerintah telah mengurangi subsidi bahan bakar dan berencana menerapkan pembatasan pemakaian bahan bakar pada kendaraan bermotor. Untuk itu dilakukan penelitian dengan memanfaatkan limbah padat sisa pembakaran batu bara untuk meningkatkan prestasi motor bensin 4 langkah.

Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi jenis air, variasi temperatur aktivasi fisik, dan variasi perekat untuk meningkatkan prestasi mesin. Pengujian ini dilakukan dengan beberapa variasi pengujian diantaranya adalah pengujian konsumsi bahan bakar, akselerasi, dan emisi gas buang. Pengujian konsumsi bahan bakar dilakukan dengan dua variasi pengujian yaitu

road test (berjalan dengan kecepatan rata-rata 50 km/jam menempuh jarak 5 km) dan stasioner (pada putaran mesin 8500). Pengujian akselerasi dilakukan dengan

road test 0-120 km/jam dan 40-120 km/jam dan pengujian emisi gas buang dilakukan dengan dengan variasi putaran 1500 dan 8500 rpm menggunakan pelet

fly ash batubara dan tanpa pelet fly ash. Pelet fly ash yang digunakan dalam penelitian ini berdiameter 10 mm dan dengan ketebalan 3 mm dan beragam variasi air (air mineral, aquadesh, dan air sumur bor), variasi temperatur dan waktu aktivasi fisik (2000C, 1500C selama 1 jam dan 2000C, 1500C selama 2 jam) juga variasi massa perekat. Pelet fly ash tersebut dikemas dalam suatu frame dan diletakkan di dalam saringan udara kendaraan uji sepeda motor yamaha vixion 150 cc. Sehingga sebelum udara masuk ke dalam ruang pembakaran, udara terlebih dahulu terhambat dengan pellet fly ash.

pada putaran 8500 rpm.

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kendaraan bermotor merupakan salah satu alat yang memerlukan mesin sebagai penggerak mulanya, mesin ini sendiri pada umumnya merupakan suatu alat yang berfungsi untuk merubah energi panas menjadi energi mekanik. Kemajuan teknologi membuat penggunaan mesin semakin bertambah, seiring semakin banyaknya kegiatan yang dilakukan manusia. Namun, tanpa disadari penggunaan mesin yang semakin meningkat menimbulkan dampak buruk bagi lingkungan dan masalah meningkatnya penggunaan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi. Minyak bumi merupakan sumber energi utama bagi mesin yang diciptakan manusia. Minyak bumi berasal dari bahan bakar fosil yang tidak dapat diperbaharui dan jumlahnya semakin menyusut.

Oleh sebab itu perlu dilakukan upaya-upaya untuk menghemat energi, diantaranya menggantikan bahan bakar minyak bumi yang kemudian beralih ke energi alternatif terbarukan dan pemanfaatan fly ash batubara.

dihisap masuk untuk proses pembakaran terdiri dari bermacam-macam gas, seperti nitrogen, oksigen, uap air, karbon monoksida, karbon dioksida, dan gas-gas lain. Sementara gas yang dibutuhkan pada proses pembakaran adalah oksigen untuk membakar bahan bakar yang mengandung molekul karbon dan hidrogen (Wardono, 2004).

Jumlah molekul gas oksigen (21%) memiliki jumlah yang jauh lebih kecil dibandingkan jumlah nitrogen (78%), sedangkan 1% lainnya adalah uap air dan kandungan gas-gas lainnya (Hermanto, 2008). Hal ini jelas akan mengganggu proses pembakaran karena nitrogen dan uap air akan mengambil panas di ruang bakar, sehingga meyebabkan pembakaran tidak sempurna. Pada setiap mesin terdapat filter udara yang berfungsi untuk menyaring udara yang akan masuk kedalam ruang bakar. Akan tetapi filter

ini hanya menyaring partikel debu atau kotoran yang tampak mata. Oleh karena itu, diperlukan filter udara yang dapat menyaring nitrogen, uap air dan gas-gas lain agar dapat menghasilkan udara pembakaran yang kaya oksigen. Salah satu cara adalah dengan memanfaatkan fly ash batubara sebagai adsorben udara pembakaran.

untuk jumlah fly ash dari sektor pembangkit listrik di Indonesia terus meningkat, pada tahun 2000 jumlahnya mencapai 1,66 milyar ton dan mencapai 2 milyar ton pada tahun 2006 (Ngurah Ardha, 2010)

Abu terbang dapat dimanfaatkan sebagai adsorben untuk penyisihan polutan pada gas buang proses pembakaran yang berpotensi untuk merusak lingkungan seperti gas sulfur oksida yang menyebabkan hujam asam, gas nitrogen oksida yang menyebabkan pemanasan global, dan merkuri (Hg) yang berbahaya bagi makhluk hidup. Beberapa investigasi menyimpulkan bahwa abu terbang memiliki kapasitas adsorpsi yang baik untuk menyerap gas organik, ion logam berat, gas polutan. Komponen utama dari fly ash

adalah silika (SiO2, alumina (Al2O3) dan besi oksida (Fe2O3) sisanya adalah karbon, kalsium, magnesium, dan belerang. Oleh sebab itu, fly ash batubara memiliki potensi disetarakan dengan zeolit karena memiliki kandungan alumina-silika yang cukup tinggi dan kandungan karbon yang rendah. Untuk itu perlu dilakukam modifikasi sifat fisik dan kimia untuk meningkatkan kapasitas adsorpsi. Peningkatan kapasitas adsorpsi dapat membuat adsorben dari abu terbang batubara kompetitif bila dibandingkan dengan karbon aktif dan zeolit (Marinda, P. 2008).

sifat ini timbul tanpa penambahan kapur (Wardani, 2008). Dalam penelitian lain yang telah dilakukan Rilham (2012), menunjukkan bahwa massa fly ash

setelah dilakukan aktivasi dan didiamkan dalam udara bebas mengalami kenaikan massa yang signifikan dari hari ke hari. Dalam percobaan tersebut menunjukkan bahwa komposisi kimia yang terkandung dalam fly ash dapat mengikat molekul dalam udara bebas terutama uap air.

Berdasarkan penelitian yang dilakukan Rilham (2012), fly ash mampu mengurangi konsumsi bahan bakar sepeda motor bensin 4 langkah sebanyak 15,12% pada kondisi stasioner, dan mengurangi konsumsi bahan bakar sebesar 15,95% dalam road test sejauh 5 km. Dalam penelitian tersebut, variasi penggunaan fly ash batubara hanya pada variasi massa fly ash pelet

yang digunakan dalam filter udara, sedangkan untuk penggunaan variasi jenis air dalam campuran fly ash pelet dan variasi temperatur aktivasi,

variasi komposisi perekat belum dilakukan penelitian. Penggunaan variasi

air pada campuran fly ash dapat menghemat biaya produksi fly ash pelet,

sedangkan penggunaan variasi temperatur dan waktu aktivasi fly ash pelet dapat menurunkan konsumsi bahan bakar lebih baik, dan penggunaan

variasi perekat dapat diperoleh fly ash bentuk pelet yang lebih kuat. Oleh

karena itu, penulis mengkaji pengaruh jumlah perekat, jenis air dan

temperatur aktivasi dalam campuran fly ash bentuk pelet untuk

1.2 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah melihat pengaruh variasi fly ash

dilihat dari prestasi mesin motor bensin 4-langkah adalah :

1. Mengetahui pengaruh penggunaan jenis air dalam campuran fly ash

2. Mengetahui pengaruh variasi temperatur aktivasi fisik pada fly ash

3. Mengetahui pengaruh variasi komposisi perekat

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah diberikan agar pembahasan dari hasil yang didapatkan lebih terarah. Adapun batasan masalah yang diberikan pada penelitian ini, yaitu :

1. Mesin yang digunakan dalam penelitian ini adalah sepeda motor bensin 4 langkah (150cc) tahun 2012, kondisi mesin baik dan telah dilakukan

tune-up / servis rutin sebelum pengujian dilakukan. 2. Fly ash yang digunakan adalah berasal dari PLTU Tarahan 3. Fly ash berbentuk pelet yang telah diaktivasi fisik

1.4 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan dari penelitian ini adalah:

BAB I : PENDAHULUAN

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Berisikan tentang motor bensin 4-langkah, teori pembakaran, parameter prestasi motor bakar, fly ash, sifat

fly ash, aktivasi fly ash, dan kegunaan fly ash.

BAB III : METODE PENELITIAN

Berisi beberapa tahapan persiapan sebelum pengujian, prosedur pengujian, dan diagram alir pengujian.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Yaitu berisikan pembahasan dari data-data yang diperoleh pada pengujian motor bensin 4-langkah 150 cc.

BAB V : SIMPULAN DAN SARAN

Berisikan hal-hal yang dapat disimpulkan dan saran-saran yang ingin disampaikan dari penelitian ini.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Fly Ash

Fly ash batubara adalah material yang memiliki ukuran butiran yang halus berwarna keabu-abuan dan diperoleh dari hasil pembakaran batubara (Wardani, 2008). Pada pembakaran batubara dalam PLTU, terdapat limbah padat yaitu abu layang (fly ash) dan abu dasar (bottom ash). Partikel abu yang terbawa gas buang disebut fly ash, sedangkan abu yang tertinggal dan dikeluarkan dari bawah tungku disebut bottom ash. Di Indonesia, produksi limbah abu dasar dan abu layang dari tahun ke tahun meningkat sebanding dengan konsumsi penggunaan batubara sebagai bahan baku pada industri PLTU (Harijono D, 2006, dalam Irwanto, 2010).

Menurut Acosta, 2009, Abu terbang merupakan limbah padat hasil dari proses pembakaran di dalam furnace pada PLTU yang kemudian terbawa keluar oleh sisa-sisa pembakaran serta di tangkap dengan mengunakan elektrostatik

menggunakan presipitator elektrostatik. Karena partikel-partikel ini memadat selama tersuspensi di dalam gas gas buangan, maka partikel-partikel fly ash

umumnya berbentuk bulat. Partikel-partikel fly ash yang terkumpul pada presipitator elektrostatik biasanya berukuran (0.074 – 0.005 mm). Bahan ini terutama terdiri dari silikon dioksida (SiO2), aluminium oksida (Al2O3) dan besi oksida (Fe2O3).

Gambar 1. Fly ash Batubara (Wardani, 2008)

Saat ini umumnya fly ash batubara digunakan dalam pabrik semen sebagai salah satu bahan campuran pembuat beton. Selain itu, sebenarnya abu terbang batubara memiliki berbagai kegunaan yang amat beragam:

1. Penyusun beton untuk jalan dan bendungan 2. Penimbun lahan bekas pertambangan 3. Recovery magnetit, cenosphere, dan karbon

4. Bahan baku keramik, gelas, batu bata, dan refraktori 5. Bahan penggosok (polisher)

Konversi abu terbang batubara menjadi zeolit dan adsorben merupakan contoh pemanfaatan efektif dari abu terbang batubara. Keuntungan adsorben berbahan baku fly ash batubara adalah biayanya murah. Selain itu, adsorben ini dapat digunakan baik untuk pengolahan limbah gas maupun limbah cair (Marinda P, 2008).

Abu terbang batubara umumnya dibuang di landfill atau ditumpuk begitu saja di dalam area industri. Penumpukkan abu terbang batubara ini menimbulkan masalah bagi lingkungan. Hal ini yang menimbulkan masalah lingkungan dan kesehatan, karena fly ash hasil dari tempat pembakaran batubara dibuang sebagai timbunan. Fly ash dan bottom ash ini terdapat dalam jumlah yang cukup besar, sehingga memerlukan pengelolaan agar tidak menimbulkan masalah lingkungan, seperti pencemaran udara, atau perairan, dan penurunan kualitas ekosistem.

maupun tidak langsung, dapat mencemarkan dan atau merusakkan lingkungan hidup, dan atau dapat membahayakan lingkungan hidup, kesehatan, kelangsungan hidup manusia serta makhluk hidup lain.

Pasal 2 Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No 18 tahun 1999 tentang Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun menyebutkan bahwa pengelolaan limbah B3 bertujuan untuk mencegah dan menanggulangi pencemaran dan atau kerusakan lingkungan hidup yang diakibatkan oleh limbah B3 serta melakukan pemulihan kualitas lingkungan yang dapat tercemar sehingga sesuai fungsinya kembali.

Pasal 3 menyebutkan bahwa setiap orang yang melakukan usaha dan atau kegiatan yang menghasilkan limbah B3, dilarang membuang limbah B3 yang dihasilkannya itu secara langsung kedalam media lingkungan hidup, tanpa pengolahan terlebih dahulu.

2.1.1 Kandungan Fly Ash Batubara

Fly ash batubara mengandung unsur kimia antara lain silika (SiO2), alumina (Al2O3), fero oksida (Fe2O3) dan kalsium oksida (CaO), juga mengandung unsur tambahan lain yaitu magnesium oksida (MgO), titanium oksida (TiO2), alkalin (Na2O dan K2O), sulfur trioksida (SO3), pospor oksida (P2O5) dan karbon.

Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat fisik, kimia dan teknis dari fly ash adalah tipe batubara, kemurnian batubara, tingkat penghancuran, tipe pemanasan dan operasi, metoda penyimpanan dan penimbunan (Wardani, 2008).

Adapun komposisi kimia dan klasifikasinya seperti dapat dilihat pada Tabel 1. Komposisi dan Klasifikasi Fly Ash

Komponen Bituminus Subbituminus Lignit

SiO2 20-60 40-60 15-45

Pembakaran batubara lignit dan subbituminous menghasilkan fly ash

kecil dari 0,075 mm. Kerapatan fly ash berkisar antara 2100 sampai 3000 kg/m3 dan luas area spesifiknya antara 170 sampai 1000 m2/kg (Marinda P, 2008).

2.1.2 Proses Pembentukan Fly Ash (Abu Terbang)

Sistem pembakaran batubara umumnya terbagi 2 yakni sistem unggun terfluidakan (fluidized bed system) dan unggun tetap (fixed bed system

atau grate system). Disamping itu terdapat system ke-3 yakni spouted bed system atau yang dikenal dengan unggun pancar. Fluidized bed system adalah sistem dimana udara ditiup dari bawah menggunakan ?

sehingga benda padat di atasnya berkelakuan mirip fluida. Teknik fluidisasi dalam pembakaran batubara adalah teknik yang paling efisien dalam menghasilkan energi. Pasir atau corundum yang berlaku sebagai medium pemanas dipanaskan terlebih dahulu. Pemanasan biasanya dilakukan dengan minyak bakar. Setelah temperatur pasir mencapai temperatur bakar batubara (300oC) maka diumpankanlah batubara. Sistem ini menghasilkan abu terbang dan abu yang turun di bawah alat. Abu-abu tersebut disebut dengan fly ash dan bottom ash. Teknologi fluidized bed biasanya digunakan di PLTU (Dacosta, 2009).

Komposisi fly ash dan bottom ash yang terbentuk dalam perbandingan berat adalah : (80-90%) berbanding (10-20%). Fixed bed system atau

perkataan lain masih ada karbon yang tersisa. Abu yang terbentuk terutama bottom ash masih memiliki kandungan kalori sekitar 3000 kkal/kg. Di China, bottom ash digunakan sebagai bahan bakar untuk kerajinan besi (pandai besi). Teknologi Fixed bed system banyak digunakan pada industri tekstil sebagai pembangkit uap (steam generator). Komposisi fly ash dan bottom ash yang terbentuk dalam perbandingan berat adalah : (15-25%) berbanding (75-85%) (Koesnadi, 2008).

2.1.3 Kemampuan Fly Ash

Fly ash batubara memiliki kemampuan dapat menyerap air dan beberapa unsur hara sehingga dapat meningkatkan kualitas adsorbsi dengan baik (geology.com.cn, dalam Rilham, 2012). Selain itu fly ash

batubara juga dapat digunakan sebagai adsorben berbagai macam zat-zat polutan seperti SOx, CO, dan partikulat debu termasuk timbal (Pb).

Fly ash batubara juga digunakan dalam bahan cetakan pada industri pengecoran logam karena memiliki ukuran butir jauh lebih kecil daripada pasir cetak sehingga saat dibuat cetakan akan menghasilkan permukaan yang lebih halus (Prahasto dan Sugiyanto, 2007).

2.2 Motor Bakar

2.2.1 Motor bensin

Motor bensin dapat juga disebut sebagai motor otto. Motor tersebut dilengkapi dengan busi dan karburator. Busi menghasilkan loncatan bunga api listrik yang membakar campuran bahan bakar dan udara karena motor ini cenderung disebut spark ignition engine. Pembakaran bahan bakar dengan udara ini menghasilkan daya. Di dalam siklus otto

(siklus ideal) pembakaran tersebut dimisalkan sebagai pemasukan panas pada volume konstan.

Motor bensin empat langkah adalah motor yang setiap satu kali pembakaran bahan bakar memerlukan 4 langkah dan 2 kali putaran poros engkol. Adapun prinsip kerja motor 4 langkah dapat dilihat pada (gambar 2) dibawah ini :

0 1

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 3.

Gambar 3. Diagram P-v dari siklus ideal motor bakar bensin 4-langkah (Sumber :Wardono, 2004; dalam Rilham, 2011)

Adapun proses-proses pada siklus udara volume konstan dapat dijelaskan sebagai berikut :

a. Proses 01 : Langkah hisap (Intake)

b. 1) Proses 12 : Langkah kompresi (Compression)

Pada langkah kompresi katup hisap dan katup buang dalam keadaan tertutup. Selanjutnya piston bergerak ke atas, dari TMB menuju TMA. Akibatnya campuran udara-bahan bakar terkompresi. Proses kompresi ini 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.

2) Proses 23 : 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 34 : Langkah kerja/ekspansi (Expansion)

d. 1) Proses 41 : 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 terjadi pada volume konstan.

2) Proses 10 : 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 (Wardono, 2004).

2.2.2 Motor diesel

2.3 Proses Pembakaran

Pembakaran adalah reaksi kimia antara komponen-komponen bahan bakar (Karbon dan hidrogen) dengan komponen udara (Oksigen) yang berlangsung sangat cepat, yang membutuhkan panas awal untuk menghasilkan panas yang jauh lebih besar sehingga menaikkan suhu dan tekanan gas pembakaran. Elemen mampu bakar atau Combustible yang utama adalah karbon dan oksigen. Sementara itu, Nitrogen adalah gas lembam dan tidak berpartisipasi dalam proses pembakaran. Selama proses pembakaran, butiran minyak bahan bakar menjadi elemen komponennya, yaitu hidrogen dan karbon, akan bergabung dengan oksigen untuk membentuk air, dan karbon bergabung dengan oksigen menjadi karbon dioksida. Kalau tidak cukup tersedia oksigen, maka sebagian dari karbon, akan bergabung dengan oksigen menjadi karbon monoksida. Akibat terbentuknya karbon monoksida, maka jumlah panas yang dihasilkan hanya 30 persen dari panas yang ditimbulkan oleh pembentukan karbon monoksida (Wardono, 2004).

Reaksi pembakaran dapat dilihat di bawah ini:

CxHy + (O2 + 3,773N2) → CO2 + H2O + N2 +CO + NOx + HC

Secara lebih detail dapat dijelaskan bahwa proses pembakaran adalah proses oksidasi (penggabungan) antara molekul-molekul oksigen (‘O’) dengan molekul-molekul (partikel-partikel) bahan bakar yaitu karbon (‘C’) dan hidrogen (‘H’) untuk membentuk karbon dioksida (CO2) dan uap air (H2O)

pada kondisi pembakaran sempurna. Disini proses pembentukan CO2 dan H2O hanya bisa terjadi apabila panas kompresi atau panas dari pemantik telah mampu memisah/memutuskan ikatan antar partikel oksigen (O-O) menjadi partikel ‘O’ dan ‘O’, dan juga mampu memutuskan ikatan antar partikel bahan bakar (C-H dan/atau C-C) menjadi partikel ‘C’ dan ‘H’ yang berdiri sendiri. Baru selanjutnya partikel ‘O’ dapat beroksidasi dengan partikel ‘C’

dan ‘H’ untuk membentuk CO2 dan H2O. Jadi dapat disimpulkan bahwa

proses oksidasi atau proses pembakaran antara udara dan bahan bakar tidak pernah akan terjadi apabila ikatan antar partikel oksigen dan ikatan antar partikel bahan bakar tidak diputus terlebih dahulu (Wardono, 2004).

2.4 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

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 (Wardono, 2004).

Untuk mengukur prestasi kendaraan bermotor bensin 4 langkah dalam aplikasinya diperlukan parameter sebagai berikut :

1. Konsumsi bahan bakar, semakin sedikit konsumsi bahan bakar kendaraan bermotor bensin 4 – langkah, maka semakin tinggi prestasinya.

2. Akselerasi, semakin tinggi tingkat akselerasi kendaraan bermotor bensin 4 langkah maka prestasinya semakin meningkat.

3. Waktu tempuh, semakin singkat waktu tempuh yang diperlukan pada kendaraan bermotor bensin 4-langkah untuk mencapai jarak tertentu, maka semakin tinggi prestasinya.

4. Putaran mesin, putaran mesin pada kondisi idle dapat menggambarkan normal atau tidaknya kondisi mesin. Perbedaan putaran mesin juga menggambarkan besarnya torsi yang dihasilkan.

2.5 Filter Udara

akibatnya suara mesin terdengar kasar, knalpot akan mengeluarkan asap tebal, dan tenaga kendaraan menjadi kurang maksimal. Selain itu, aliran udara yang memasuki ruang bakar akan mempengaruhi homogenitas pencampuran udara dan bahan bakar di dalam ruang bakar yang akan mempengaruhi kinerja pembakaran (Niwatana, 2010). Ada dua jenis filter udara, yaitu :

a. Filter Udara Kertas

Filter kertas terbuat dari kertas khusus yang memiliki pori-pori, pori pada

filter kertas ukurannya lebih kecil dari pada filter busa sehingga lebih baik dalam menyaring udara.

b. Filter Udara Busa

Pori pada filter ini cukup besar sehingga kurang efektif bila dibandingkan dengan filter kertas. Sehingga perlu dilumuri oli supaya debu bisa tersaring dengan baik (Tafidefreez, 2012).

2.6 Tepung Tapioka

bahan yang digunakan untuk memekatkan makanan cair. Dalam industri, pati dipakai sebagai komponen perekat, campuran kertas dan tekstil, dan pada industri kosmetika (Rahman, 2007).

III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan Pengujian

1. Motor bensin 4-langkah 150 cc

Dalam penelitian ini, mesin uji yang digunakan adalah motor bensin 4-langkah 150 cc, dengan merk Yamaha Vixion. Adapun spesifikasi mesin uji yang digunakan adalah sebagai berikut.

Merk dan tipe : Yamaha Vixion

Tipe mesin : 4 langkah, SOHC

Sistem pendingin : Pendingin Cairan

Jumlah silinder : 1 (satu)

Diameter silinder : 57,0 mm

Langkah piston : 58,7 mm

Daya Maksimum : 11,1 Kw/8500 rpm

Torsi Maksimum : 13,1 Nm/7500 rpm

Kapasitas silinder : 149,8 cc Perbandingan kompresi : 10,4 : 1

Gigi transmisi : Rotary 5 Kecepatan (1-N-2-3-4-5) Kapasitas tangki bahan bakar : 12 liter

Tahun Pembuatan : 2012

2. Alat yang digunakan

Berikut adalah alat-alat yang digunakan selama penelitian beserta keterangannya:

a. Stopwatch

Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu pada saat pengujian.

Gambar 4. Stopwatch

b. Gelas ukur 100 ml

Gelas ukur 100 ml digunakan untuk mengukur sisa volume bahan bakar yang dikeluarkan dari dalam tanki.

Gambar 5. Gelas ukur 100 ml

c. Cetakan

Sebagai alat untuk mencetak adonan fly ash.

d. Perangkat analog

Dalam penelitian ini, Speedometer, tripmeter, sudah berada dalam satu unit panel analog motor pada dashboard. Speedometer dengan ketelitian 10 km / jam, tripmeter dengan ketelitian 100 m, dan

Tachometer yang dipakai dalam penelitian ini digunakan untuk mengetahui putaran mesin (rpm).

Speedometer Tripmeter Tachometer

Gambar 7. Perangkat analog

e. Oven

Digunakan untuk mengeringkan Fly ash yang telah berbentuk pelet dan digunakan untuk aktivasi fisik.

f. Timbangan Digital

Timbangan digital digunakan untuk mengukur berat fly ash batubara dan berat perekat.

Gambar 9. Timbangan Digital

g. Kemasan fly ash

Fly ash pelet dikemas dengan menggunakan kawat yang besarnya disesuaikan dengan ruangan pada rumah saringan udara.

Gambar 10. Kemasan Fly Ash

3. Bahan utama

1. Fly ash

2. Air Mineral

Air ini dipakai untuk memasak tepung tapioka dan sebagai campuran

fly ash menjadi adonan sehingga mudah dicetak. 3. Tepung Tapioka

Tepung tapioka yang digunakan adalah tepung tapioka yang dijual di pasaran Bandar Lampung.

3.2 Persiapan Pengujian 1. Bahan

merata pada saringan udara. Untuk lebih jelasnya mengenai urutan proses pembuatan fly ash pelet dapat dilihat pada lampiran B.

2. Alat

Sepeda motor yang digunakan pada pengujian di servis rutin/tune up

terlebih dahulu sebelumnya agar mempunyai kondisi yang prima. Sebelum dilakukan pengujian berikut pengambilan data, mesin dipanaskan beberapa menit lalu pengujian dilakukan. Dalam pengujian ini menggunakan tangki bahan bakar motor, tanpa menggunakan tangki buatan, sehingga pengukuran konsumsi bahan bakar dihitung dari sisa bahan bakar yang tersisa di dalam tanki. Selama dilakukannya proses pengujian, sepeda motor diservis rutin dalam rentang waktu tertentu untuk menjaga kondisinya agar selalu prima pada setiap pengujian. Untuk lebih jelasnya mengenai urutan proses pembuatan fly ash pelet dapat dilihat pada lampiran B.

3.3 Prosedur Pengujian

1. Pengujian prestasi mesin dengan kondisi motor tanpa menggunakan fly ash.

3.4 Prestasi Mesin

Data yang diambil dalam pengujian ini adalah pengujian prestasi mesin pada pengujian berjalan dan pengujian stasioner untuk melihat perbandingan konsumsi bahan bakar dan akselerasi tanpa fly ash dan menggunakan fly ash. Data yang diambil tiap pengujiannya dilakukan pada cuaca cerah dan lokasi pengujian yang sama.

1. Konsumsi bahan bakar

a) kecepatan rata-rata 50 km/jam

Persiapan yang perlu dilakukan adalah tangki bensin diisi penuh sampai batas maksimal tangki. Kemudian dilakukan pengujian dengan kondisi motor tanpa fly ash. Jarak tempuh dapat diukur pada

trip meter, sedangkan waktu tempuh diukur dengan stopwatch.

b) Pengujian stasioner

Pengujian ini dilakukan untuk melihat konsumsi bahan bakar yang digunakan pada kondisi diam (putaran stasioner) dan membandingkan karakteristik kendaraan bermotor tanpa fly ash

dengan fly ash aktivasi (fisik) dan massa yang telah ditentukan. Persiapan pertama yang dilakukan adalah memanaskan mesin agar kondisi mesin di saat pengujian sudah optimal. Putaran mesin yang dipakai pada pengujian ini yaitu 8500 rpm.

Pengujian dimulai dengan mengisi bahan bakar pada sampai penuh. Selanjutnya fly ash diletakkan pada saringan udara, setelah itu mesin dihidupkan dan tuas gas ditarik sampai jarum pada tachometer

menunjukkan 8500 rpm. Putaran mesin distabilkan pada 8500 rpm kemudian diukur menggunakan stopwatch (5 menit). Setelah waktu pengujian selesai, mesin dimatikan serta stopwatch dinon-aktifkan. Kemudian bahan bakar dikeluarkan dan dilakukan pengukuran menggunakan gelas ukur, sehingga diperoleh konsumsi bahan bakar menghitung jumlah yang terpakai dalam menit / liter.

2. Pengujian Akselerasi

a) Akselerasi dari keadaan diam 0 – 120 km/jam (detik)

Setelah sampai pada kecepatan yang diinginkan (120 km/jam),

stopwatch dinon-aktifkan kemudian dicatat waktu tempuhnya. Untuk mencapai kecepatan yang diinginkan (120 km/jm), pengendara melakukan perpindahan gigi yang teratur dan sesuai setiap pengujian. Tabel 4 menampilkan format data akselerasi pada pengujian.

b) Akselerasi dari keadaan berjalan 40 – 120 km/jam (detik)

Parameter fly ash yang digunakan dan langkah-langkahnya sama seperti pada pengambilan data akselerasi dari keadaan diam, hanya saja stopwatch mulai diaktifkan ketika kecepatan awal yaitu 40 km/jam hingga kecepatan akhir yang diinginkan (120 km/jam) melakukan perpindahan perseneling dari gigi 3 sampai gigi 5. Pada Tabel 5 ditampilkan salah satu jenis pengujian data akselerasi. Tabel ini menampilkan data akselerasi pengujian kecepatan 40 hingga 120 km/jam.

3. Pengujian Emisi

Fuel Gas

Analizer

Gambar 11. Skema peralatan Emisi

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.

2. Kalibrasi Gas Analizer

Setelah mesin berada pada kondisi kerja kemudian dilakukan kalibrasi

gas analizer. Kalibrasi ini dilakukan secara otomatis. 3. Pengujian tanpa menggunakan fly ash.

Data yang didapatkan dari hasil pengukuran ini digunakan sebagai pembanding dengan data pada pengukuran menggunakan fly ash. Langkah-langkah pengukuran sebagai berikut:

 Mesin dalam keadaan menyala dalam kondisi idle dan probe

sensor sudah dimasukkan dalam knalpot.

 Nilai pada fuel gas analizer dicatat datanya setelah 5 menit motor

dihidupkan.

Mesin

 Kemudian dengan langkah yang sama pula, pengukuran

dilakukan kembali untuk putaran mesin yang berbeda yaitu 8500 rpm.

4. Pengujian menggunakan fly ash

Setelah pengukuran pertama selesai maka pengukuran kedua dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:

 Setelah mesin dimatikan kemudian fly ash dipasang di Filter udara

 Setelah fly ash terpasang, mesin dihidupkan kembali lalu

pengukuran diulang kembali sesuai urutan pengukuran pertama.  Pengukuran dilakukan dengan pergantian variasi ukuran fly ash.

Tabel 2. Format data variasi massa fly ash pelet, akselerasi 0–120 km/jam

Pengujian

Tabel 3. Format data variasi massa fly ash pelet, akselerasi 40–120 km/jam

Tabel 4. Format data variasi massa fly ash pelet terhadap konsumsi bahan bakar kecepatan rata-rata (50 km/jam), sejauh 5 km.

Tabel 6. Format data emisi HC, CO, dan CO2 No.

Pengujian

Tanpa Fly Ash Variasi Fly ash Variasi Fly ash

1500 8500 1500 8500 1500 8500

1 2 Rata-rata Penurunan (%)

3.5 Diagram Alir Penelitian

Gambar 12. Diagram alir penelitian Variasi Aktivasi fisik pada fly

ash (aktivasi fisik pada temperatur 150 dan 200 o_C

dengan waktu 1 dan 2 jam) Variasi Air

Evaluasi, sesuai? Uji Emisi

Kesimpulan dan saran Hasil dan Pembahasan

Perekat 4 gr dan di aktivasi fisik 2000_C

selama 1 jam

Variasi Perekat (jumlah perekat yang digunakan yaitu 4, 6, dan

8 gram)

Pengambilan Data Perekat yang

V. SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

Berdasarkan data hasil pengujian yang diperoleh (data konsumsi bahan bakar pada kecepatan rata-rata 50 km/jam, data akselerasi, data konsumsi bahan bakar pada pengujian stasioner pada motor bensin uji Vixion 150 cc, didapat beberapa simpulan sebagai berikut :

1. Pada pengujian road test dan stasioner menggunakan fly ash pelet aktivasi fisik secara keseluruhan dapat menghemat konsumsi bahan bakar.

2. Pada pengujian konsumsi bahan bakar dan akselerasi menggunakan variasi air tidak mempengaruhi konsumsi bahan bakar, karena air hanya digunakan pada proses awal pembuatan fly ash yang nantinya juga akan diaktivasi fisik.

3. Pada pengujian road test saat cuaca cerah bersuhu 30-310C peningkatan prestasi mesin paling baik diperoleh saat menggunakan fly ash pelet aktivasi fisik dengan temperatur aktivasi 1500C dengan waktu aktivasi 2 jam mencapai 28,8%, sedangkan pada penelitian fly ash yang sebelumnya prestasi mesin diperoleh sebesar 15,95%.

5. Pada pengujian stasioner 8500 rpm saat kondisi lingkungan cerah bersuhu 30 0C peningkatan prestasi mesin paling baik diperoleh saat menggunakan fly ash pelet aktivasi fisik dengan temperatur aktivasi 150 0_{C dengan waktu aktivasi 2 jam mencapai 25,5%, sedangkan pada}

penelitian menggunakan fly ash yang sebelumnya peningkatan prestasi mesin sebesar 15,12% pada 5000 rpm.

6. Pada pengujian akselerasi 0-120 km/jam saat kondisi lingkungan cerah bersuhu 30 0_{C peningkatan prestasi mesin diperoleh saat menggunakan}

fly ash aktivasi fisik dengan temperatur aktivasi 200 0C dengan waktu aktivasi 2 jam.

7. Pada pengujian akselerasi 40-120 saat cuaca cerah bersuhu 30 0C peningkatan prestasi mesin juga diperoleh saat menggunakan fly ash

pelet dengan temperatur aktivasi 200 0_{C dengan waktu aktivasi 2 jam.} 8. Pada pengujian emisi gas buang fly ash pelet dengan temperatur aktivasi

150 0C dengan waktu aktivasi 2 jam mampu mereduksi emisi gas HC dan CO paling baik yaitu sebesar 30,4% dan 45,5%, sedangkan fly ash pelet dengan temperatur aktivasi 200 0C dengan waktu aktivasi 2 jam mampu meningkatkan kadar CO2 paling baik yaitu sebesar 25%.

5.2 Saran

Adapun beberapa saran yang ingin disampaikan penulis agar penelitian ini dapat lebih dikembangkan lagi adalah sebagai berikut:

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dalam menaikkan temperatur aktivasi dan waktu aktivasi agar dapat dihasilkan konsumsi bahan bakar yang lebih baik.

2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dalam penggunaan aktivasi kimia pada fly ash pelet untuk meningkatkan prestasi mesin.

DAFTAR PUSTAKA

Afrizal, Rakhmad. 2011. Pengaruh Penggunaan Arang Sekam Padi Sebagai Adsorben Udara Pembakaran Terhadap Prestasi Sepeda Motor Bensin 4 Langkah. (Skripsi). Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampug. Bandar Lampung.

Ardianto, P. 2010. Analisa Umur Efektif dan Metode Regenerasi Ziolit Pelet Perekat Yang Diaktivasi Fisik Pada Mesin Diesel 4 Langkah. (Skripsi). Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampug. Bandar Lampung.

Ginting, P. 2012. Pengaruh Penggunaaan Arang Tempurung Kelapa Sebagai Adsorben Udara Pembakaran Terhadap Prestasi Sepeda Motor 4-Langkah.

(Skripsi). Jurusan Teknik Mesin – Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Hermanto, Gatot. 2008. Geografi bilingual untuk SMA/MA kelas X; Penerbityramawidya; Bandung

Manual Book Yamaha Vixion. 2012. PT. Yamaha Indonesia Motor Manufacturing. Indonesia.

Marinda, P. – abu-terbang-batubara-sebagai-absorben

http://majarimagazine.com/2008/06abu-terbang-batubara-sebagai-adsorben.html diakses 23 September 2012

Ngurah Ardha – Pemanfaatan Abu Layang PLTU Suralaya

Emisi Gas Buangnya. (Skripsi). Jurusan Teknik Mesin – Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Prahasto, Tony dan Sugiyanto. 2007.Efek Penggunaan Fly Ash sebagai Bahan Cetakan Pada Proses Pengecoran Besi Ditinjau Dari Kekerasan dan Struktur Mikro. (Skripsi). Fakultas Teknik – Universitas Diponegoro.

Rahman, Adhie M. 2007. Mempelajari Karakteristik Kimia dan Fisik Tepung Tapioka dan Mocal Sebagai Penyalut Kacang Pada Produk Kacang Salut. Fakultas Teknologi Pertanian – Institut Pertanian Bogor.

Rilham, Dimas. 2012. Pengaruh Aplikasi Fly Ash Bentuk Pelet Perekat yang Diaktivasi Fisik terhadap prestasi Mesin Dan Emisi Gas Buang Sepeda

Motor Bensin 4-Langkah. (Skripsi). Jurusan Teknik Mesin – Universitas Lampung.

Wardani, SRP. 2008. Pemanfaatan Limbah Batubara (Fly Ash) untuk Stabilisasi Tanah Maupun Keperluan Teknik Sipil Lainnya Dalam Mengurangi Pencemaran Lingkungan. Fakultas Teknik – Universitas Diponegoro. Semarang.

Wardono, H. 2004. Modul Pembelajaran Motor Bakar 4-Langkah. Jurusan Teknik Mesin – Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Blogspot – filter-udara-kertas-dan-busa

http://tafri22.wordpress.com/2012/05/21/filter-udara-kertas-dan-busa.html diakses tanggal 23 September 2012

Blogspot - pemanfaatan-fly-ash-abu-terbang-dari

http://dafi017.blogspot.com/2009/03/pemanfaatan-fly-ash-abu-terbang-dari.html diakses tanggal 4 september 2012

lapisan.html diakses tanggal 27 oktober 2012

Tamzil, N.H – teknologi-baru-mengatasi-polusi-udara-perkotaan

http://edukasi.kompasiana.com/2012/08/03/teknologi-baru-mengatasi-polusi-udara-perkotaan-di-indonesia/ 27 oktober 2012