PENGARUH PRODUKSI UAP AIR HASIL DARI PEMANFAATAN PANAS BUANG PADA EXHAUST TERHADAP PERFORMA HONDA BEAT 110cc
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu persyaratan memperoleh gelar sarjana strata satu (S-1) Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Islam Malang
Disusun oleh:
BAGAS CAHYONO PUTRO 21701052065
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ISLAM MALANG 2021
ABSTRAK
Bagas Cahyono Putro.2022. Pengaruh Produksi Uap Air Hasil Dari Pemanfaatan Panas Buang Pada EXhaust Terhadap Performa Honda Beat 110cc.
Skripsi, Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Islam Malang. Dosen Pembimbing: Dr. Ena Marlina, S. T., M. T. dan Nur Robbi, S. T., M. T.
Uap air merupakan salah satu campuran untuk bahan bakar alternative, karena uap air mengandung hydrogen yang bisa mengikat kandungan HC dan CO di dalam ruang bakar. Penelitian ini berdasarkan pengujian dan analisis data tentang pengaruh penambahan uap air terhadap performa mesin dan emisi gas buang pada Honda Beat 110cc. Hasil dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa pada RPM 3000 hingga 8400, dengan penambahan uap air ke intake manifold akan meningkatkan performa Honda Beat 110 cc yang meliputi torsi, daya dan konsumsi bahan bakar yang lebih hemat. Dan lebih baik menggunakan campuran uap air karena kandungan hidrogen yang terkandung dalam uap air dapat mengikat kandungan hidrokarbon dan karbon monoksida sehingga terjadi reaksi kimia di dalam ruang bakar. Seperti halnya hidrokarbon (HC) dan oksigen (O2), mereka akan melakukan reaksi kimia membentuk karbon dioksida (CO2) dan uap air (H2O) yang akan mengurangi emisi gas buang sehingga menjadi ramah lingkungan ketika kedua senyawa tersebut bereaksi di ruang bakar.
Kata Kunci : Performa motor bakar & emisi gas buang, hydrogen.
ABSTRACT
Bagas Cahyono Putro. 2022. Effect of Water Vapor Production Resulting from Exhaust Heat Utilization on the Performance of the Honda Beat 110cc.
Thesis, Mechanical Engineering Study Program, Faculty of Engineering, Islamic University of Malang. Supervisor: Dr. Ena Marlina, S. T., M. T.
and Nur Robbi, S. T., M. T.
Water vapor is one of the mixtures for alternative fuels, because water vapor contains hydrogen which can bind the content of HC and CO in the combustion chamber. This research is based on testing and data analysis on the effect of adding water vapor to engine performance and exhaust emissions on the Honda Beat 110cc. The results of this study can be concluded that at RPM 3000 to 8400, with the addition of water vapor to the intake manifold will increase the performance of the Honda Beat 110 cc which includes torque, power and more efficient fuel consumption. And it is better to use a mixture of water vapor because the hydrogen content contained in the water vapor can bind the hydrocarbon and carbon monoxide content so that a chemical reaction occurs in the combustion chamber. Like hydrocarbons (HC) and oxygen (O2), they will carry out chemical reactions to form carbon dioxide (CO2) and water vapor (H2O) which will reduce exhaust emissions so that they become environmentally friendly when the two compounds react in the combustion chamber.
Keywords: Performance of combustion engine & exhaust emission, hydrogen.
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Transportasi merupakan komponen utama dalam sistem hidup dan kehidupan, sistem pemerintahan, dan sistem kemasyarakatan. Kondisi sosial geografis wilayah memiliki pengaruh terhadap kinerja transportasi di wilayah tersebut. Tingkat kepadatan penduduk akan memiliki pengaruh signifikan terhadap kemampuan transportasi dan melayani kebutuhan masyarakat di perkotaan, kecenderungan yang terjadi adalah meningkatnya jumlah penduduk yang tinggi karena tingkat kelahiran maupun urbanisasi. Tingkat urbanisasi berimplikasi pada semakin padatnya penduduk yang secara langsung maupun tidak langsung mengurangi daya saing dari transportasi wilayah (Susantoro Parikesit, 2004). (Jawab, 2018).
Jumlah kendaraan yang semakin meningkat, sebagaimana telah kita ketahui bahwa kendaraan kendaraan tersebut pada umumnya menggunakan bahan bakar seperti premium, solar dan lain lain. Hasil pembakaran dari bahan bakar tersebut berupa emisi gas buang. Pada masa sekarang ini trend dikalangan pemilik kendaraan melakukan uji emisi untuk melihat kinerja mesin kendaraannya. Kinerja kendaraan yang baik adalah tingkat komsumsi bahan bakar yang rendah dengan menghasilkan kadar emisi yang rendah pula Pemeriksaan dan perawatan gas buang ini semakin banyak dibutuhkan oleh perbengkelan dan masyarakat, gas buang kendaraan bermotor terdiri dari zat yang tidak beracun, seperti nitrogen (N2), karbondioksida (CO2), dan uap air (H2O), dan zat beracun seperti karbon monoksida (CO), hidrokarbon (HC), oksida nitrogen (N0x), sulfur oksida (SOx), zat debu timbal (Pb), dan partikulat.
Komposisi zat-zat yang dikeluarkan dari knalpot kendaraan adalah 72% N2, 18,1% CO2, 8,2% H2O, 1,2% gas mulia, 1,1% O2, dan 1,1% gas beracun yang terdiri dari 0,13% N0x, 0,09 HC, 0,9% CO. Selain dari gas buang unsur HC dan CO dapat pula keluar dari penguapan bahan bakar ditangki dan blow by gas dari mesin. Pengambilan data sebagai parameter untuk melihat kinerja mesin kendaraan bermotor yang menggunakan bahan bakar bensin. Komposisi yang
mempengaruhi kinerja mesin kendaraan bermotor langsung tercetak dari mesin uji emisi. (Kinerja et al, 2006)
Mengurangi ketergantungan terhadap minyak bumi dan mengembangkan transportasi yang berkelanjutan, banyak negara berencana untuk mengganti bahan bakar konvensional dengan bahan bakar alternatif di masa depan. Penggunaan energi listrik sebagai bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar fosil sangat efektif karena dapat diperbarui dan dapat di peroleh dari alam sekitar. Namun pemerintah harus menyiapkan regulasi yang handal karena memerlukan biaya yang cukup besar. (Of,s & Art, 2019)
Penggunaan Bahan Bakar Minyak (BBM) semakin meningkat setiap tahunnya. Konsumsi BBM berkadar berat, yaitu solar di Indonesia pada tahun 2014 sebanyak 8,90 Miliar Liter per tahun dan mengalami peningkatan pada tahun 2015 menjadi 9,07 Miliar Liter per tahun, namun cadangan minyak di alam mengalami penurunan (Statistik, 2016). Persediaan total solar di Indonesia pada tahun 2014 sebanyak 10,15 Miliar Liter dan mengalami penurunan pada tahun 2015 menjadi 9,09 Miliar Liter, oleh karena itu perlu adanya sumber energi yang terbarukan yang dapat di gunakan di masa depan sebagai pengganti minyak bumi (Statistik, 2016).
Bahan bakar air (blue energy) salah satu upaya untuk mengurangi emisi gas buang yaitu dengan pemanfaatan air sebagai suplemen bahan bakar. Air akan melalui proses elektrolisis sehingga senyawa air (H₂O) menjadi oksigen (O₂) dan menjadi hidrogen gas (H₂). Penambahan gas HHO pada kendaraan bermotor juga dapat menurunkan emisi gas buang kendaraan. Penurunan emisi gas SOx, NOx, CO dan HC pada penelitian-penelitian tersebut disebabkan oleh pembakaran yang hampir sempurna dengan penambahan unsur oksigen dari gas HHO (Wicaksono, 2009).
Gas hidrogen sangat mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi serendah 4% 𝐻2 di udara bebas. Entalpi pembakaran hidrogen adalah -287 kJ/mol.
Hidrogen terbakar menurut persamaan kimia: 2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l) + 572 kJ (286 kJ/mol) ketika dicampur dengan oksigen dalam berbagai perbandingan,
hidrogen meledak seketika disulut api dan akan meledak sendiri pada temperature 560 °C. (Chandrasa, 2009)
Lidah api hasil pembakaran hidrogen oksigen murni memancarkan gelombang ultraviolet dan hampir tidak terlihat oleh kasap mata. Karena itu sangat sulit mendeteksi kebocoran hidrogen secara visual. Pada keadaan normal di bumi, unsur hidrogen berada dalam keadaan gas diatomik, H2. Namun gas hidrogen sangat langka di atmosfer bumi (1 ppm berdasarkan volume) oleh karena hydrogen memiliki berat yang ringan menyebabkan gas hidrogen lepas dari gravitasi bumi.
Walaupun demikian, hidrogen masih merupakan unsur melimpah di bumi.
Kebanyakan hidrogen berada dalam keadaan bersenyawa dengan unsur lain seperti hidrokarbon dan air. Gas hidrogen juga dihasilkan dari beberapa bakteri dan ganggang. (Angling et al, 2020)
Berdasarkan latar belakang yang diuraikan di atas, maka uap air bisa menjadi campuran bahan bakar alternative, dan bisa meningkatkan performa sepeda motor serta menurunkan emisi gas buang, karena setiap bahan bakar memiliki karakteristik dan nilai pembakaran yang berbeda beda. Karakteristik inilah yang menentukan sifat sifat dalam proses pembakaran, dimana sifat yang kurang menguntungkan dapat di sempurnakan dengan jalan menambah bahan bahan kimia ke dalam bahan bakar tersebut, dengan harapan akan mempengaruhi daya anti knocking atau daya letup dari bahan bakar dan dalam hal ini menunjuk apa yang dinamakan dengan bilangan oktan (octane number). Proses pembakaran bahan bakar dalam motor bensin atau mesin pembakaran dalam sangat di pengaruhi oleh bilangan tersebut, oleh karena itu air mempunyai kandungan H2O yaitu hydrogen dan oksigen. Hydrogen adalah unsur paling sederhana hanya terdiri atas satu proton dan satu electron yang mudah berpadu dengan oksigen, hidrogen terbakar menurut persamaan kimia: 2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l) + 572 kJ (286 kJ/mol) ketika H2
dan O2 bertemuakan melepaskan sejumlah besar energi dalam bentuk panas akan mendidih pada suhu 100oc yang akan memisahkan antara hydrogen dan oksigen.
Pada penelitian ini kami akan melakukan penambahan uap air hasil dari pemanfaatan panas buang pada exhaust, terhadap performa sepeda motor honda
beat 110CC yang meliputi torsi, daya dan kosumsi bahan bakar. Serta mengentauhi pengaruh pada emisi gas buang, namun perlu adanya penelitian lebih lanjut, sehingga peneliti membuat judul “pengaruh produksi uap air hasil dari pemanfaatan panas buang pada exhaust terhadap performa honda beat 110cc”
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan dari latar belakang di atas, maka rumusan masalah yang dapat di susun dalam skripsi ini adalah
1. Bagaimana pengaruh produksi uap air hasil dari pemanfaatan panas buang pada exhaust terhadap performa mesin honda beat 110cc?
2. Bagaimana pengaruh penambahan uap air terhadap emisi gas buang?
1.3 Batasan Masalah
Pembahasan penelitian ini perlu di beri batasan supaya pembahasannya lebih terarah dan tidak meluas, yaitu sebagai berikut:
1. Mengunakan air aquades
2. Membahas tentang torsi, daya dan kosumsi bahan bakar sebelum dan sesudah memakai uap air
3. Tidak membahas suhu sepeda motor
4. Tidak membahas korosi yang telah terjadi pada pembakaran 5. Membahas emisi gas buang
6. Honda beat 110cc tahun 2011 7. Bahan bakar pertalite
8. Pada putaran mesin 3000, 6600 dan 8400 RPM 9. Tidak membahas kerak setelah terjadi pembakaran
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan uap air, terhadap performa honda beat 110cc yang meliputi torsi, daya dan kosumsi bahan bakar yang dihasilkan mesin standart dengan mesin yang telah memakai uap air serta mengetauhi emisi gas buang.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian adalah sebagai berikut
1. Menerapkan ilmu pada proses perkuliahan untuk di implemtasikan di dunia nyata.
2. Memperkenalkan campuran bahan bakar alternative yang ramah lingkungan kepada dunia otomotif dan mekanik kendaran bermotor.
3. Memanfaatkan exhaust/gas buang pada sepedah motor.
4. Memperlihatkan alat buatan kami di dunia otomotif secara umum dan mekanik kendaran bermotor untuk menghemat bahan bakar serta mengurangi polusi udara.
5. Sebagai masalah di dunia otomotif dan peneliti lainnya agar bisa di kembangkan limbah bekas selang tembaga ac yang sudah tidak terpakai agar menjadi barang berguna dan bermanfaat.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Hasil dari penelitian ini dapat di simpulkan sebagai berikut:
1. Pada putaran 3000 sampai 8400 RPM, dengan penambahan uap air ke dalam intake manifold akan meningkatkan performa honda beat 110cc, yang meliputi torsi, daya. Pada kosumsi bahan bakar yang di timbulkan lebih hemat di karena kandungan hidrogen yang terdapat di dalam uap air dapat mengikat kandungan hidrokarbon dan karbonmonoksida sehingga, terjadi reaksi kimia di dalam ruang bakar.
2. Dengan penambahan uap air untuk campuran bahan bakar dapat menurunkan emisi gas buang HC dan CO pada sepeda motor di karenaka.
Uap air (H2O) bisa membantu membakar kandungan karbon monoksida (CO), ketika terjadi reaksi kimia antara. Hidrokarbon (HC) dengan karbondioksida (CO2) di dalam ruang bakar.
5.2 Saran
Harapan kami penelitian ini bisa di kembangkan lebih lanjut untuk para peneliti lainya tapi dengan penambahan uap air paling baik di putaran 6600 sampai 8400 RPM untuk performa sepeda motor. Dan penelitian ini biasa di aplikasikan untuk sepeda motor yang sudah memakai radiator agar bisa memanfatkan uap air yang ada di radiator sepeda motor untuk di masukan ke dalam intake manifold dengan catatan putaran mesin tidak melebihi dari 8400 RPM.
DAFTAR PUSTAKA
Angling, J. M., Elektro, F. T., & Telkom, U. (2020). ANALISIS PENGARUH PARAMETER-PARAMETER ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF HYDROGEN REACTOR. 7(1), 1163–1171.
Winarno, J. (2005). Studi Emisi Gas Buang Kendaraan Bermesin Bensin Pada Berbagai Merk Kendaraan Dan Tahun Pembuatan. Jurnal Teknik Mesin, 55, 1–9. http://jurnalteknik.janabadra.ac.id/wp-content/uploads/2015/01/6-Joko- Winarno-April-2014.pdf
Chandrasa, G. T. (2009). Penelitian Hidrogen sebagai Bahan Bakar Sepeda Motor Listrik yang Berkesinambungan.
Aprizal, (2018). Pengkasifikasin motor bakar dan pengujian motor bakar
Setiawan, Y., & Salam, F. (2018). Gas Hidrogen Pada Proses Elektrolisis Terhadap Emisi Dan Konsumsi Bahan Bakar. Teknik Mesin Untirta, 4(1), 10–13.
Mulyono, S., & Budha, G. (2012). Pengaruh Penggunaan dan Perhitungan Efisiensi Bahan Bakar Premium dan Pertamax Terhadap Unjuk Kerja Motor Bakar Bensin. 2(1), 28–35.
Pengajar, S., Mesin, J., Negeri, P., & Laut, T. (2017). PENGUJIAN EMISI GAS BUANG MOTOR BENSIN EMPAT TAK SATU SILINDER MENGGUNAKAN CAMPURAN BAHAN BAKAR PREMIUM DENGAN ETANOL. 4, 22–28.
Julionardo, S. (n.d.). Analisa Efisiensi Elektrolisis Air Dari Hydrofill Pada Sel Bahan Bakar.
Ismawan, A. K., Wiyono, S., Aklis, N., Teknik, J., Fakultas, M., & Surakarta, U.
M. (2008). Pengaruh pemasangan alat peningkat kualitas bahan bakar terhadap unjuk kerja dan konsumsi bahan bakar spesifik motor bensin.
Pembimbing, D., Cahyono, B., Teknik, D., Perkapalan, S., & Kelautan, F. T.
(2017). Analisa Performa Motor Diesel dengan Penggunaan Air Humidifier pada Intake Port untuk Mereduksi Emisi NOx Berbasis Eksperimen.
Sitorus, B. (2014). Pengelolaan Penggunaan Bahan Bakar Minyak yang Efektif pada Transportasi Darat Effective Management of Fuel Use for Land Transportation. 01(02), 117–126.
Yusron, Z., Teknologi, A., & Nasional, O. (2005). BENSIN DENGAN MINYAK TANAH PADA POMPA AIR TERHADAP VOLUME AIR & KONSUMSI. 8(1), 102–112.
Sitorus, T. (n.d.). Studi Kinerja Mesin Otto Menggunakan Bahan Bakar Bensin Dan Etanol 96 %.
Kania dekoruna.,(2019)Pengertian Pipa tembaga dan jenis berseta manfaat dan kegunaanna
Utomo, I. S., Atmaja, D. S., & Prasetya, H. W. (2020). Analisis Kekuatan Alat Pengaman Valblock Pada Coupler Kereta. 5(2), 41–43.
Dharmawan, I. B., Teknik, J., Alat, M., & Balikpapan, P. N. (n.d.). PENGARUH PENAMBAHAN UAP AIR KERING PADA LANGKAH. 4(2), 107–113.
Artikel, I., & Info, A. (2015). APLIKASI WATER INJECTION SYSTEM TERHADAP. 84–90.
Kinerja, A., Bensin, M., Hasil, B., & Emisi, U. J. I. (n.d.). Analisa kinerja mesin bensin berdasarkan hasil uji emisi.
Of, S., & Art, T. H. E. (2019). State of the art. 6(2), 105–113.
Jawab, P. (n.d.). Jurnal Teknik Sipil UBL. 2.
Dan, T. P., & Kadir, A. (n.d.). DAMPAKNYA DALAM.
Dewi, E. L. (2011). Potensi Hidrogen sebagai Bahan Bakar untuk Kelistrikan Nasional. 1–6.
Bundiarto, D. S. (n.d.). KAJIAN EKSPERIMENTAL TENTANG PENGARUH INJEKSI UAP AIR PADA SALURAN INTAKE DAN EXHAUST TERHADAP KINERJA MOTOR BENSIN 2 LANGKAH 110 CC.
Penelitian, T., Penelitian, M., Tinggi, S., & Nasional, T. (2013). PENGARUH INJEKSI UAP AIR TERHADAP DAYA DAN TORSI PADA SEPEDA MOTOR ( Effect of Steam Injection to Power and Torsion in Motor cycle ) Sukartono G . dan Harjono Program Diploma Teknik Mesin Sekolah Vokasi UGM Jalan Yacaranda , Sekip IV , Bulaksumur Yogyakar. 36–38.
Menggunakan, D., & Least, M. (n.d.). Makalah Tugas Akhir ANALISIS KONSUMSI BAHAN BAKAR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP DENGAN MENGGUNAKAN METODE. 1–11.
Wijayanti, F., & Irwan, D. (2014). Analisis Pengaruh Bentuk Permukaan Piston Terhadap Kinerja Motor Bensin. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Unisma “45”
Bekasi, 2(1), 98156.
