Kajian Eksperimental Terhadap Performansi Mesin Diesel Menggunakan Campuran Pertamina - DEX Dengan Biodiesel Biji Karet

(1)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Pulkrabek, Willard W. Engineering Fundamentals Of The Internal Combustion Engine. Prentice Hall, New Jersey.

[2] Cengel, Y.A. dan Michael A. Boles. Thermodynamics an Engineering Approach. Mc Graw Hill. Inc, Singapore, 2006

[3] Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2006 Tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang.

[4] Voigt, R.,1984, Buku Pelajaran Teknologi Farmasi, diterjemahkan oleh Soewandhi, S.N., UGM Press, Yogyakarta.

[5 Direktorat Jenderal Energi baru Terbarukan dan Konservasi Energi. 2013.

Efisiensi Energi Pencahayaan Jalan Umum. Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral.

[6] Voigt, R. Buku Pelajaran Teknologi Farmasi, diterjemahkan oleh Soewandhi, S.N., UGM Press, Yogyakarta. 1984

[7] Tim Penebar Swadaya. Panduan Lengkap Karet. Penebar Swadaya. Jakarta. 2008

[8] Anwar, Chairil. Manajemen dan Budidaya Karet. Pusat Penelitian Karet. Medan. 2001

(2)

[10] Harsono, S.S. Performance Mesin Diesel Melalui Pemanfaatan Biodiesel dari Minyak Biji Karet dan Bekatul Padi. Bogor. 2006

[11] Arismunandar, Wiranto. 2004. Motor Diesel Putaran Tinggi. Penerbit : Pradnya Paramita, Jakarta.

[12] Setyawardhani, D.A. dan Distantina, S., 2009, Acid Pre Treatment terhadap Minyak Biji Karet untuk Pembuatan Biodiesel, Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia, Bandung

[13] Ikwuagwu, O.E., Ononogobu, I.C., Njoku. O.U. Production of biodiesel using rubber [Hevea brasiliensis (Kunth. Muell)] seed oil. Ind Crops and Products. 2000.

[14] Ketaren, S., 1986. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. UI– Press, Jakarta.

(3)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Pembuatan Biodiesel Biji Karet

3.1.1 Waktu dan Tempat

Pengolahan biodiesel memiliki tahapan – tahapan yang banyak. Adapun waktu dan tempat pembuatan biodiesel ialah sebagai berikut :

1. Pengolahan biji menjadi minyak kasar biji karet dilakukan di laboratorium Polimer Kimia Departemen Kimia Fakultas MIPA dan laboratorium Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara. Waktu yang digunakan selama pengolahan biji menjadi minyak kasar ialah selama 4 bulan. 2. Pembuatan minyak kasar menjadi biodiesel dilakukan di laboratorium

Polimer Kimia Departemen Kimia Fakultas MIPA dan laboratorium Proses Industri Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara selama 3 bulan.

3.1.2 Alat dan Bahan

3.1.2.1Alat

Alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari: 1. Oven

(4)

kering. Adapun oven yang digunakan ialah ove yang berada pada fakultas Farmasi USU.

Gambar 3.1 Oven 2. Blender

Blender digunakan untuk menghaluskan biji karet yang sudah kering supaya mudah untuk di ekstrak. Blender yang di guanakan adalah blender biasa pada umum nya.

(5)

3. Tabung Kaca

Tabung kaca ini digunakan sebagai tempat proses ekstraksi.

Gambar 3.3 Tabung kaca 4. Kertas Saring

Kertas saring digunakan untuk menyaring minyak hasil ekstraksi supaya endapan tidak terikut.

(6)

5. Erlenmeyer

Erlenmeyer digunakan sebagai wadah sekaligus berfungsi mengaduk methanol dan asam sulfat begitu juga methanol dan katalis KOH

Gambar 3.5 Erlenmeyer

6. Labu Leher Tiga

Labu leher tiga digunakan sebagai wadah proses reaksi minyak kasar biji karet dengan reaktan dan katalis.

(7)

7. Hotplate Stirrer

Hotplate Stirrer digunakan sebagai penghasil panas dan penghasil medan magnet sehingga magnetic stirrer bisa berputaran.

Gambar 3.7 Hotplate Stirrer

8. Magnetic Stirrer

(8)

Gambar 3.8 Magnetik Stirrer

9. Statif dan Klem

Statif dan Klem digunakan sebagai penahan dan pencengkram refluks kondensor, begitupula untuk corong pemisah.

(9)

10.Termometer

Thermometer digunakan untuk mengukur temperatur cairan.

Gambar 3.10 Termometer

11.Refluks Kondensor

Refluks Kondensor digunakan untuk mengkondensasi uap pada saat reaksi.

(10)

12.Gabus

Gabus digunakan untuk menutup labu leher tiga agar proses reaksi tidak terkontaminasi zat atau partikel asing.

Gambar 3.12 Gabus

13.Piknometer

Piknometer digunakan untuk mengukur densitas cairan.

(11)

14.Viskosimeter Ostwald

Viskosimeter Ostwald digunakan untuk mengukur viskositas cairan

Gambar 3.14 Viskosimeter Ostwald

15.Stopwatch

Stopwatch digunakan untuk menghitung waktu reaksi.

Dan untuk menghitung waktu pada pengujian bom calorimeter, performansi mesin dan juga emisi gas buang.

(12)

16.Pipet tetes

Pipet tetes digunakan untuk memasukkan Asam Sulfat kedalam larutan methanol.

Gambar 3.16 Pipet Tetes.

17.Corong Gelas

Corong Gelas digunakan untuk mempermudah cairan masuk ke dalam labu leher tiga.

(13)

18.Beaker Glass

Beaker glass digunakan sebagai wadah cairan.

Gambar 3.18 Beaker Glass

19.Selang

Selang digunakan untuk mengalirkan air kedalam dan keluar refluks kondensor.

(14)

20.Corong Pemisah

Corong pemisah digunakan untuk memisahkan methanol dan gliserol serta air dari biodiesel.

Gambar 3.20 Corong Pemisah

21.Gelas Ukur

(15)

Gambar 3.21 Gelas Ukur

22.Rotary Tekanan Vakum

Rotary Tekanan vakum digunakan untuk memisahkan minya murni biji karet dengan larutan yakni N – Heksan.

(16)

3.1.2.2Bahan

1. Biji Karet 2. Methanol

3. Asam Posphat ( H2PO4) 4. N-HEKSAN

5. Asam Sulfat (H2SO4)

6. Kalium Hidroksida (KOH)

7. Air

8. Aquadest

9. Phenolptalein

3.1.3 Prosedur Pembuatan Biodisel

(17)

Gambar 3.23 diagram alur pembuatn biodiesel

3.1.3.1Proses pengolahan Biji karet

Biji karet di kumpulkan dari perkebunan karet yang ada di Provinsi Jambi Kabupaten Muara Bungo. Dikumpulkan sebanyak 80 Kg. Adapun pengolahan biji karet untuk menghasilkan minyak di bagi dalam proses, yakni :

1. Proses penghancuran

(18)

2. Proses pengeringan

Biji inti lalu di lakukan pengeringan dengan menggunakan sinar matahari. Proses pengeringan nya berlangsung selama 1 bulan. Lamanya proses pengeringan tersebut karena sinar matahari yang tidak menentu.

3. Proses Penggilingan

Biji yang sudah kering lalu di haluskan dengan menggunakan blender. Biji di masukkan sesusai kapasitas blender, adapun blender yang di gunakan ialah blender biasa. Adapun proses blender dapat dilihat pada gambar 3.27 di bawah ini

Gambar 3.24 Proses penggilingan

4. Proses ekstraksi

(19)

Maserasi adalah cara ekstraksi yang paling sederhana. Bahan biji karet yang sudah dihaluskan disatukan dengan bahan pengekstraksi didalam sebuah tabung. Bahan pengekstraksi nya adalah N- Heksan. Tabung yang tersedia berkapasitas 30 liter. Perbandingan nya ialah 1:10, artinya 1 kilogram biji karet yang sudah halus di rendam oleh 10 liter N-Heksan. Selanjutnya rendaman tersebut disimpan terlindung cahaya langsung (mencegah reaksi yang dikatalis cahaya atau perubahan warna) dan dikocok berulang-ulang (kira-kira 3 kali sehari). Waktu lamanya maserasi 1 minggu. Semakin lama waktu perendaman, maka minyak yang di hasilkan pun semakin banyak. Semakin besar perbandingan biji karet terhadap N-Heksan, akan semakin banyak hasil yang diperoleh (Voight, 1995). Untuk melihat proses ekstraksi dapat di lihat pada gambar 3.28 Berikut.

(20)

5. Penyulingan

Untuk tahap penyulihan maka perlu rendaman di biarkan 1 malaman tanpa di kocok. Supaya serbuk biji nya benar-benar terendap dan minyak nya bisa tinggal di suling. Adapun alat yang digunakan adalah corong gelas, erlemenyer ukuran 2 liter, kertas saring. Cara penyulingan dapat di lihat pada gambar 3.29 berikut ini :

Gambar 3.26 Proses Penyulingan

6. Rotary

(21)

Gambar 3.27 Proses Rotary

7. Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas (Free Fatty Acid/FFA)

Minyak nabati yang akan diproses menjadi biodiesel melalui proses transesterifikasi harus memiliki kadar FFA yang lebih kecil dari 3% (Laboratorium Proses Industri Kimia, Tanpa Tahun). Adapun prosedur pengujian kadar FFA adalah sebagai berikut :

 Minyak kasar sebanyak 20 gr dimasukkan dalam Erlenmeyer  Ditambahkan etanol 95% sebanyak 100 ml

 Campuran dikocok kuat dan titrasi dengan NaOH 0,1 N dengan indikator fenolftalein. Titik akhir tercapai jika warna larutan berwarna merah rosa dan warna ini bertahan selama 10 detik.

(22)

T = Normalitas Larutan NaOH V = Volum larutan NaOH terpakai BM = Berat molekul FFA

 Jika kadar FFA diatas 3, maka dilakukan proses esterifikasi untuk menurunkan kadar FFA dalam minyak kasar.

8. Degumming

Degumming atau pemisahan gum merupakan proses pemisahan getah atau lendir yang terdapat dalam minyak biji karet. Proses pemisahan ini dapat dilakukan dengan berbagai cara yakni dengan penambahan air dan larutan. Namun untuk yang lebih baik digunakan penambahan larutan yakni larutan asam posfat ( H3PO4 ). Adapun langkah – langkah kerja pada proses degummig adalah sebagai berikut :

 Berat minyak kasar ditentukan sebesar X gr  Berat asam posfat ditentukan sebesar 0.3 % dari X

 Minyak kasar dimasukkan pada beaker glass dipanaskan sampai pada suhu 80o _C

 Alat pemanas yang digunakan adalah hot plate + stirrer.  Masukkan stirrer kedalam minyak untuk diaduk

 Masukkan secara perlahan asam posfat yang telah disediakan.  Hasil dari degumming dimasukkan kedalam corong pemisah dan di

diamkan selama 24 jam.

(23)

Proses degumming dapat di lihat pda gambar 3.31 berikut ini :

Gambar 3.28 Proses Degumming dan Pengendapan.

9. Esterifikasi

Esterifikasi adalah tahap konversi dari FFA menjadi ester. Kadar FFA yang tinggi di dalam minyak dapat menyebabkan penyabunan ketika dilakukan proses pengubahan minyak kasar menjadi biodiesel (Laboratorium Proses Industri Kimia, Tanpa Tahun). Adapun proses Esterifikasi dilakukan sebagai berikut :

 Berat minyak kasar ditentukan sebesar X gr  Berat Methanol ditentukan sebesar MEs* gr

*MEs = X x 32 x

 Berat Asam Sulfat ditentukan 1% dari X

 Asam Sulfat dimasukkan ke dalam methanol tetes demi tetes sambil diaduk

(24)

 Peralatan esterifikasi dirangkai, serta dimasukkan minyak kasar ke dalam labu leher tiga dan dipanaskan hingga mencapai temperatur 65oC.

 Campuran Methanol dan Asam Sulfat dimasukkan ke dalam minyak kasar serta stirer dinyalakan selama 75 menit dan temperatur operasi dijaga 60oC

 Methanol dan minyak kasar dipisahkan dengan menggunakan corong pemisah

 Dilakukan pencucian terhadap minyak kasar yang telah dipisahkan dengan methanol dengan menggunakan air bertemperatur 40o C-50oC

 Minyak kasar hasil pencucian dipanaskan dengan menggunakan oven bertemperatur 115oC untuk menurunkan kadar air dalam minyak

 Dilakukan pengujian kadar FFA terhadap minyak kasar

10.Transesterifikasi

(25)

Reaksi transesterifikasi akan menghasilkan konversi yang maksimum dengan jumlah katalis 0,5-1,5 % berat minyak nabati (Laboratorium Proses Industri Kimia, Tanpa Tahun). Adapun proses transesterifikasi sebagai berikut :

 Berat minyak kasar ditentukan sebesar X gr  Berat Methanol ditentukan sebesar MTE* gr

MTE = X x 32 x

 Berat Katalis KOH ditentukan 1% dari X

 Katalis KOH dimasukkan ke dalam methanol dan diaduk hingga homogen

 Peralatan transesterifikasi dirangkai, serta dimasukkan minyak kasar ke dalam labu leher tiga dan dipanaskan hingga mencapai temperatur 65oC.

 Campuran Methanol dan katalis KOH dimasukkan ke dalam minyak kasar serta stirer dinyalakan selama 75 menit dan temperatur operasi dijaga 60o

 Minyak dan Gliserol dipisahkan dengan menggunakan corong pemisah

(26)

 Minyak kasar hasil pencucian dipanaskan dengan menggunakan oven bertemperatur 115o_{C untuk menurunkan kadar air dalam} minyak

 Dilakukan pengujian kadar ester, Viskositas, dan Densitas terhadap biodiesel.

11.Pengujian Kadar metil Ester

Kadar ester menentukan apakah minyak hasil transesterifikasi dapat dikategorikan ke dalam metil ester (kadar ester < 96,5%) atau biodiesel

(kadar ester ≥ 96,5%). Adapun pengujian kadar ester dilakukan dengan

metode Gaschromatography di Pusat Penelitian Kelapa Sawit untuk mendapat hasil yang akurat.

12.Pengujian Viskositas

Viskositas yang tinggi dalam bahan bakar, dapat mempersulit proses pembentukan kabut pada saat atomisasi dan menyebabkan proses pembakaran tidak sempurna. Adapun proses pengujian viskositas sebagai berikut :

 Viskosimeter dikalibrasi dengan air untuk menentukan konstanta viskosimeter.

 Sampel sebanyak 5 ml dimasukkan ke dalam viskosimeter

(27)

 Sampel dibiarkan mengalir kebawah

 Waktu alir sampel dari batas atas hingga batas bawah dicatat  Pengukuran waktu alur dilakukan sebanyak 3x

 Viskositas sampel dihitung dengan persamaan : Viskositas sampel = k x s.g x t Dimana ;

s.g = densitas sampel/densitas air t = waktu

13.Pengujian Densitas

Densitas biodiesel dipengaruhi oleh jenis asam lemak penyusun dan kemurniannya (Laboratorium Proses Industri Kimia, Tanpa Tahun). Adapun proses pengujian densitas sebagai berikut :

 Ditimbang piknometer kosong yang kering dan dicatat massanya.  Diisi piknometer dengan air sebanyak 10 ml

 Ditimbang piknometer yang berisi air dan dicatat massanya. Selisih antara massa piknometer kosong dan piknometer yang berisi air merupakan massa air yang diisi ke dalam piknometer

 Diisi piknometer dengan sampel sebanyak 10 ml

 Ditimbang piknometer yang berisi sampel dan dicatat massanya. Selisih antara piknometer kosong dan piknometer yang berisi sampel merupakan massa sampel.

(28)

3.2 Pengujian Performansi dan Emisi Mesin Diesel

3.2.1 Waktu dan Tempat

Pengujian dilakukan di laboratorium motor bakar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara selama 3 minggu.

3.2.2 Alat dan Bahan

3.2.2.1 Alat

(29)

Gambar 3.32 Tecquipment TD111 Four-Stroke Diesel Engine

Spesifikasi:

Model : TD111 Four-Stroke Diesel Engine

Type : ROBIN-FUJI DY23D

Valve Position : OverheadValve

Rocker Clearance : 0,10 mm (cold)

Swept Volume : 230 cm3

Bore : 70 mm

Stroke : 60 mm

Compression Ratio : 21

(30)

Recommended Maximum Speed : 3600 RPM

Injection Timing : 23o_BTDC

Dry Mass : 26 Kg

2. I.C Engine Instrumentation TD 114

[image:30.595.194.484.339.673.2]

Disambungkan ke Small Test Engine Bed TD115 MKII untuk mengukur torsi, temperatur gas buang, dan putaran mesin (RPM)

(31)

3. Tecquipment Small Test Engine Bed TD115 MKII

Gambar 3.34 Tecquipment Small Test Engine Bed TD115 MKII

Spesifikasi

Model : TD 115 MK II Type : Dynamometer Max output : 7,5 Kw Rated output : 5 Kw Rated speed : 6000 rpm

4. HESHBON Opacity Smokemeter HD-410

(32)

Gambar 3.35 HESHBON Opacity Smokemeter HD-410

Spesifikasi :

Measuring Range : 0.0 - 100.0 % (Opacity) Absorption Coefficient : 0.00 – 21.42 m-1 (k)

RPM : 0 – 8000 rpm

Measuring Range : 0.0 - 100.0 % (Opacity) Absorption Coefficient : 0.00 – 21.42 m-1 (k)

RPM : 0 – 8000 rpm

5. HESHBON Automotive Emission Analyzer HG-510

(33)

Gambar 3.36 HESBON automotive Emission Analyzer HG – 510

Spesifikasi :

Measuring Range HC : 0.0 – 9.99 %

CO : 0 – 9999 ppm

Operation Temperature : 0 – 40oC

Power Source : AC220V ± 10% 60Hz

6. Alat bantu perbengkelan, seperti : kunci pas, kunci ring, obeng, tang, dan lain – lain .

3.2.2.2 Bahan

Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah bahan bakar Pertamina dex ( 100 % ) , Pertamina dex 95% + Biodiesel Biji Karet 5% (B5 Biji karet), Pertamina dex 90% + Biodiesel Biji karet 10% (B10 Biji Karet), Pertamina dex 85% + Biodiesel Biji Karet 15% (B15 Biji Karet), dan Pertamina dex 80% + Biodiesel Biji Karet 20% (B20 Biji Karet).

3.2.3 Metode Pengumpulan Data

Data yang dipergunakan dalam pengujian ini meliputi :

(34)

 Data sekunder, merupakan data tentang karakteristik bahan bakar yang digunakan dalam pengujian.

3.2.4 Metode Pengolahan Data

Data yang diperoleh dari hasil pengujian diolah menggunakan rumus yang ada, kemudian hasil dari peritungan disajikan dalam bentuk tabulasi dan grafik.

3.2.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian

Parameter yang akan ditinjau dalam pengujian ini adalah :  Torsi mesin ( T )

 Daya mesin ( P )  Air/Fuel Ratio( AFR )

 Konsumsi bahan bakar spesifik ( SFC )  Efisiensi volumetris

 Efisiensi termal aktual  Heat Loss Exhaust  Emisi gas buang

(35)

 Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertamina dex.  Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertamina dex

95% + Biodiesel Biji Karet5% (B5 Biji Karet).

 Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertamina dex 90% + Biodiesel Biji Karet 10 % (B10 Biji Karet).

3.2.6 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar

Alat yang digunakan dalam pengukuran nilai kalor bahan bakar ini

adalah alat uji “Bom Kalorimeter”.

Peralatan yang digunakan meliputi :

 Kalorimeter, sebagai tempat air pendingin dan tabung bom  Tabung bom, sebagai tempat pembakaran bahan bakar yang diuji.  Tabung gas oksigen.

 Alat ukur tekanan gas oksigen, untuk mengukur jumlah oksigen yang dimasukkan ke dalam tabung bom.

 Termometer, dengan akurasi pembacaan skala 0.010C.

(36)

 Spit, untuk menentukan jumlah volume bahan bakar.

 Pengatur penyalaan (skalar), untuk menghubungkan arus listrik ke tangkai penyala pada tabung bom.

 Cawan, untuk tempat bahan bakar di dalam tabung bom.

 Pinset untuk memasang busur nyala pada tangkai, dan cawan pada dudukannya.

Adapun proses pengujiannya adalah sebagai berikut :

 Mengisi cawan bahan bakar dengan bahan bakar yang akan diuji.  Menggulung dan memasang kawat penyala pada tangkai penyala

yang ada pada penutup bom.

 Menempatkan cawan yang berisi bahan bakar pada ujung tangkai penyala, serta mengatur posisi kawat penyala agar berada tepat diatas permukaan bahan bakar yang berada didalam cawan dengan menggunakan pinset.

 Meletakkan tutup bom yang telah dipasangi kawat penyala dan cawan berisi bahan bakar pada tabungnya serta dikunci dengan

ring “O” sampai rapat.

 Mengisi bom dengan oksigen (30 bar).

 Mengisi tabung kalorimeter dengan air pendingin sebanyak 1250 ml.

(37)

 Menghubungkan tangkai penyala penutup bom ke kabel sumber arus listrik.

 Menutup kalorimeter dengan penutupnya yang telah dilengkapi dengan pengaduk.

 Menghubungkan dan mangatur posisi pengaduk pada elektromotor.  Menempatkan termometer melalui lubang pada tutup kalorimeter.  Menghidupkan elektromotor selama 5 (lima) menit kemudian

membaca dan mencatat temperatur air pendingin pada termometer.  Menyalakan kawat penyala dengan menekan saklar.

 Memastikan kawat penyala telah menyala dan putus dengan memperhatikan lampu indikator selama elektromotor terus bekerja.

3.2.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel

Prosedur pengujian performansi motor dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

 Kalibrasi instrumentasi mesin diesel sebelum digunakan

(38)

 Mengatur putaran mesin pada 1800 rpm menggunakan tuas kecepatan dan memastikan putaran mesin dengan melihat data analog pada instrumen/tachometer.

 Meletakkan beban statis pada dynamometer, kemudian menggoyang beban statis dynamometer untuk memastikan nilai torsi stabil.

 Mengamati konsumsi bahan bakar yang akan diuji pada tabung kuantitas 8 ml dan dihitung dengan stopwatch.

 Mencatat hasil pengujian yang meliputi Torsi, tekanan udara pada manometer, temperatur gas buang, waktu menghabiskan 8 ml bahan bakar.

 Mengulang pengujian menggunakan variasi beban statis (3,5 kg dan 4,5 kg), bahan bakar, dan putaran mesin yang berbeda (2000 rpm, 2200 rpm, 2400 rpm, 2600 rpm, 2800 rpm). Membaca dan mencatat kembali temperatur air pendingan setelah 5 (lima) menit dari penyalaan berlangsung.

 Mematikan elektromotor pengaduk dan mempersiapkan peralatan untuk pengujian berikutnya.

 Mengulang pengujian sebanyak 5 (lima) kali berturut-turut.

(39)

[image:39.595.131.486.114.619.2]

(40)

3.2.8 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang

[image:40.595.135.489.267.709.2]

Pengujian emisi gas buang yang dilakukan dalam penelitian ini menggunakan alat HESHBON Opacity Smokemeter HD-410, dan HESHBON Automotive Emission Analyzer HG-510. Prosedur pengujian dapat dilihat melalui gambar 3.38 berikut ini :

(41)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pembuatan Biodiesel Biji Karet

Bahan pembuatan Biodiesel ini menggunakan bahan baku biji karet. Bahan baku biji karet ini diperoleh dari kabupaten Muara Bungo Provinsi Jambi. Biji karet yang diperlukan untuk pembuatan biodiesel sebanyak 60 Kg.

Untuk pengolahan lebih lanjut, maka biji karet ini terlebih dahulu diambil minyak nya. Pengambilan minyak yang dilakukan ialah dengan metode ekstraksi maserasi. Maserasi adalah cara ekstraksi yang paling sederhana. Bahan biji karet yang sudah dihaluskan disatukan dengan bahan pengekstraksi didalam sebuah tabung. Bahan pengekstraksi nya adalah N- Heksan. Tabung yang tersedia berkapasitas 30 liter. Perbandingan nya ialah 1:10, artinya 1 kilogram biji karet yang sudah halus di rendam oleh 10 liter N-Heksan. Selanjutnya rendaman tersebut disimpan terlindung cahaya langsung (mencegah reaksi yang dikatalis cahaya atau perubahan warna) dan dikocok berulang-ulang (kira-kira 3 kali sehari). Waktu lamanya maserasi 1 minggu.

(42)

Untuk pengambilan minyak kasar digunakan alat rotary. Alat rotary ini digunakan untuk memisahkan minyak kasar dengan N-Heksan.

Pembuatan biodiesel biji karet dilakukan di laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Kimia fakultas FMIPA Universitas Sumatera Utara. Proses yang dilakukan adalah degumming yang bertujuan untuk mengurangi kadar getah pada minyak kasar biji karet , esterifikasi yang bertujuan untuk menurunkan kadar lemak bebas atau biasa disebut Free Fatty Acid (FFA), kemudian dilakukan proses transesterifikasi yang bertujuan memisahkan minyak kasar dengan gliserol untuk menurunkan viskositas minyak kasar sehingga biodiesel mampu dikabutkan didalam ruang bakar dan mengonversi asam lemak bebas menjadi metil ester yang memenuhi syarat biodiesel.

Dalam proses degumming dilakukan dengan menggunakan pencampuran asam posfat ( H3PO4 ) pada suhu 80o C , dalam waktu 20 menit sambil dilakukan pengadukan secara terus menerus. Setelah itu dilakukan pengendapan dengan menggunakan corong pemisah.

(43)

Gambar 4.1 Proses Esterifikasi dan Proses Transesterifikasi

(44)

Gambar 4.2 Proses Pemisahan Methanol Pada Proses Esterifikasi

(45)

[image:45.595.219.443.348.645.2]

Gambar 4.3 Proses Pemisahan Gliserol Pada Proses Transesterifikasi. Setelah dilakukan pemisahan, pada masing-masing proses esterifikasi dan transesterifikasi dilakukan proses pencucian. Proses pencucian dilakukan untuk mengeliminasi methanol dan katalis sisa yang terikat di dalam minyak. Pencucian dilakukan dengan menggunakan air bertemperatur 40oC-50oC pada proses esterifikasi, akuades bertemperatur 40oC-50oC pada proses transesterifikasi dan corong pemisah. Proses pencucian dalam proses esterifikasi dan transesterifikasi dapat dilihat pada gambar berikut ini :

(46)

Setelah dilakukan pencucian perlu dilakukan pengeringan supaya kadar air pada minyak habis. Proses pengeringan dilakukan dengan oven pada suhu 115o_C. selama 2 jam. Dalam 20 Kg Biji Karet Kering dihasilkan minyak kasar sebanyak 10 liter dan biodiesel sebanyak 7 liter.

Rendemen hasil penelitian di dapat setelah total volume hasil proses dikonversi terlebih dahulu kedalam satuan massa dan dibagi dengan total massa sebelum proses.

Minyak kasar : m = ρ x V

m = 952,3 kg/m3_{x (10 L x 0,001) m}3_{= 9,523 kg} Biodiesel Biji Karet : m = ρ x V

m = 865,3 kg/m3 x (7 L x 0,001) m3 = 6,057 kg Maka rendemen biji menjadi minyak kasar diperoleh :

Rendemen = 9,523 kg / 20 kg = 0,47615 = 47,615 % Sedangkan rendemen minyak kasar menjadi biodiesel biji karet diperoleh: Rendemen = 6,057 kg / 9,523 kg = 0,63603 = 63,603 %

Adapun biaya produksi satu liter biodiesel biji karet adalah : 1. Biji Karet 60 kg = Rp 1.000.000

2. Administrasi Peminjaman Laboratorium = Rp 800.000

3. Methanol 10 Liter (@ Rp 15.000) = Rp 150.000

4. Perlengkapan Laboratorium = Rp 200.000

(47)

6. Pengujian karakteristik minyak di PPKS = 850.000

Total biaya menghasilkan 7 Liter Biodiesel = Rp 3.080

Maka biaya produksi satu liter biodiesel biji karet adalah sebesar Rp 440.000. Harga produksi yang tinggi dikarenakan bahan baku yang jauh tempat pengambilan. Oleh sebab itu butuh biaya jasa dan pengiriman yang mahal. Harga produksi yang tinggi juga diakibatkan Karena dalam proses pembuatan biodiesel masih dalam skala laboratorium. Ada banyak kesalahan yang terjadi dan juga tidak bisa di proses dalam jumlah yang besar.

4.2 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter

Sampel yang digunakan dalam percobaan nilai kalor bahan bakar pada gambar 4.10 terdiri dari Pertamina Dex, Pertamina Dex 95% + Biodiesel Biji Karet 5% (B5 Biji Karet), Pertamina Dex 90% + Biodiesel Biji Karet 10% (B10 Biji Karet), Pertamina Dex 85% + Biodiesel Biji Karet 15% (B15 Biji Karet), dan Pertamina Dex 80% + Biodiesel Biji Karet 20% (B20 Biji Karet).

Nilai kalor bahan bakar didapat dengan melihat perbedaan suhu air sebelum dan sesudah proses pengeboman bahan bakar berlangsung, atau dapat dituliskan dalam persamaan :

(48)

dimana:

HHV = High Heating Value (Nilai Kalor Atas) T2 = Suhu air setelah penyalaan (oC)

T1 = Suhu air sebelum penyalaan (oC)

Tkp = Kenaikan temperatur akibat kawat penyala (0,05oC) Cv = Panas jenis bom kalorimeter (73529,6 kj/kgoC)

Untuk mencari nilai netto kalori bahan bakar digunakan nilai LHV (Low Heating Value) dari bahan bakar dapat diperoleh melalui persamaan :

LHV = HHV – 3240 kj/kgoC

Pada pengujian pertama bahan bakar Pertamina - Dex diperoleh : T1 = 25,21 oC

T2 = 26,09 o_{C, maka :}

HHV (Pertamina - Dex) = (T2 - T1 - Tkp) x Cv

= (26,09oC – 25,21oC – 0,05oC) x 73529,6 kj/kg oC = 61029,6 kj/kg

LHV (Pertamina - Dex) = HHV – 3240 kj/kgo_C = 57789,6 kj/kg

(49)

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter Bahan Bakar Value Temperatur HHV (kJ/Kg) HHVrata-rata (kJ/Kg) LHV rata-rata (kJ/kg) T1 o_C _T2o_C

Pertamina Dex

1 25.21 26.09 61,029.6

59,706.04 56,466.04 2 26.29 27.12 57,353.1

3 27.52 28.39 60,294.3 4 28.50 29.38 61,029.6 5 25.25 26.10 58,823.7

B5 Biji Karet

1 26.69 27.59 62,500.2

57,058.97 53,818.97 2 27.66 28.43 52,941.3

3 28.42 29.19 52,941.3 4 29.23 30.10 60,294.3 5 30.03 30.85 56,617.8

B10 Biji Karet

1 25.67 26.41 50,735.4

54,558.96 51,318.96 2 26.80 27.63 57,353.1

3 25.31 26.13 56,617.8 4 26.08 26.86 53,676.6 5 26.79 27.58 54,411.9 B15 Biji

Karet

1 26.29 27.02 50,000.1

(50)

3 27.88 28.58 47,794.2 4 28.18 28.95 52,941.3 5 28.85 29.61 52,206.0

B20 Biji Karet

1 25.45 26.19 50,735.4

49,264.83 46,024.83 2 26.40 27.18 53,676.6

3 27.48 28.22 50,735.4 4 28.25 28.92 45,588.4 5 28.78 29.45 45,588.4

4.3Pengujian Performansi Mesin Diesel

Pengujian performansi mesin diesel satu silinder TecQuipment TD 111 dilakukan dengan pengambilan data yang diperoleh dari pembacaan langsung alat uji melalui instrumentasi dan perlengkapan TecQuipment TD 114 dan

Dynamometer TecQuipment TD 115 MK II. Adapun data yang diambil selama pengujian antara lain :

 Putaran (rpm), melalui tachometer.  Torsi (N.m), melalui torquemeter

 Tinggi Kolom Udara (mm H2O) melalui pembacaan air flow manometer.

(51)

 Waktu untuk menghabiskan 8 ml bahan bakar (s), melalui pembacaan

stopwatch.

 Pengujian dilakukan pada asumsi kondisi standard :

 Specific gravity bahan bakar diesel = 0,84 (Tecquipment, 2000)  Tekanan ambien = 100 kPa

 Temperatur ambien = 27oC

 Densitas udara = 1,181 kg/m3 (pulkrabek, 1997)

(52)

[image:52.595.114.510.165.630.2]

Tabel 4.2 Data hasil pengujian performansi mesin diesel

Pertamina Dex

Beban Putaran

Torsi ( Nm )

Waktu dalam 8 ml ( s )

Tekanan Udara ( mm

H2O )

suhu keluar

( 0_{C )}

3.5

1800 4.5 165 12 90

2000 4.7 132 14.5 100

2200 4.9 121 15.5 110

2400 5.2 105 17.5 120

2600 5.6 92 18.5 130

2800 5.8 85 20 150

4.5

1800 10 130 12.5 100

2000 10.1 131 13 110

2200 10.3 105 16.5 125

2400 10.5 99 17.5 155

2600 10.6 90 19.5 140

(53)

Pertamina Dex + B5 Biji Karet

Torsi ( Nm )

Waktu dalam 8 ml ( s )

Tekanan Udara ( mm H2O )

suhu keluar

( 0_{C )}

3.5

1800 4.4 165 11 95

2000 4.5 132 13.5 110

2200 5.1 108 15 130

2400 5.4 91 17.5 140

2600 5.7 84 18 150

2800 5.8 78 20 160

4.5

1800 9.8 150 11 110

2000 10 128 13 120

2200 10.1 105 16 130

2400 10.2 90 18.5 135

2600 10.3 81 20.5 145

(54)

Beban Putaran

Torsi ( Nm )

Waktu dalam 8 ml ( s )

Tekana Udara ( mm H2O )

suhu keluar

( 0_{C )}

3.5

1800 3.5 154 11 90

2000 3.7 132 13.5 100

2200 3.9 112 15.5 110

2400 4.1 100 17.5 125

2600 4.2 91 19 135

2800 4.4 80 20.5 160

4.5

1800 8.7 153 11 95

2000 9 134 12.5 110

2200 9.2 115 14 120

2400 9.4 90 18 130

2600 9.5 81 20 140

(55)

Torsi ( Nm )

Waktu dalam 8 ml

( s )

Tekanan Udara ( mm H2O )

suhu keluar

( 0_{C )}

3.5

1800 3 154 9.5 90

2000 3.3 135 10.5 100

2200 3.4 120 13 115

2400 3.7 110 14.5 120

2600 3.9 89 17 135

2800 4 80 18.5 150

4.5

1800 8.9 149 9.5 100

2000 9 139 10.5 110

2200 9.1 126 11.5 120

2400 9.3 118 13 130

2600 9.4 98 16 140

(56)

B20 Biji Karet

Torsi ( Nm )

Waktu dalam 8 ml ( s )

Tekanan Udara ( mm

H2O )

suhu keluar ( 0_C

)

3.5

1800 2.8 148 9 90

2000 2.9 127 10.5 100

2200 3 123 12 110

2400 3.2 102 13.5 125

2600 3.4 95 14.5 130

2800 3.6 83 16 150

4.5

1800 7.9 146 9 100

2000 8.3 140 9.5 115

2200 8.7 126 10.5 130

2400 8.9 97 13.5 140

2600 9.3 90 14 150

(57)

1.2.1 Torsi

[image:57.595.118.509.237.664.2]

Besar torsi mesin yang terjadi didapat dari pembacaan langsung alat instrumentasi yang ditampilkan pada tabel 4.4 dibawah ini :

Tabel 4.3 Torsi mesin hasil pengujian terhadap sampel

Pertamina Dex

Beban Statis (kg) Putaran Mesin ( rpm) Torsi (Nm)

3.5

1800 4.5

2000 4.7

2200 4.9

2400 5.2

2600 5.6

2800 5.8

4.5

1800 10

2000 10.1

2200 10.3

2400 10.5

2600 10.6

(58)

3.5

1800 4.4

2000 4.5

2200 5.1

2400 5.4

2600 5.7

2800 5.8

4.5

1800 9.8

2000 10

2200 10.1

2400 10.2

2600 10.3

2800 10.4

3.5

1800 3.5

(59)

2200 3.9

2400 4.1

2600 4.2

2800 4.4

4.5

1800 8.7

2000 9

2200 9.2

2400 9.4

2600 9.5

2800 9.6

3.5

1800 3

2000 3.3

2200 3.4

2400 3.7

2600 3.9

2800 4

(60)

2000 9

2200 9.1

2400 9.3

2600 9.4

2800 9.5

3.5

1800 2.8

2000 2.9

2200 3

2400 3.2

2600 3.4

2800 3.6

4.5

1800 7.9

2000 8.3

2200 8.7

2400 8.9

2600 9.3

(61)

 Pada pembebanan statis 3,5 kg (gambar 4.5), torsi terendah mesin diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar B20 Biji Karet pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 2,8 Nm. Sedangkan torsi tertinggi mesin diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Pertamina – DEX pada putaran mesin 2800 rpm sebesar 5,8 Nm.

 Pada pembebanan statis 4,5 kg (gambar 4.6), torsi terendah mesin diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar B20 Biji Karet pada putaran mesin 1800 rpm yaitu 7.9 Nm. Sedangkan torsi tertinggi mesin diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Pertamina – DEX pada putaran mesin 2800 rpm sebesar 10,9 Nm.

(62)

[image:62.595.193.506.111.386.2]

Gambar 4.5 Grafik Torsi Mesin Vs Putaran Mesin untuk beban 3,5 kg

[image:62.595.156.506.452.718.2]

(63)

Pada gambar 4.5 dan 4.6 menunjukkan grafik torsi untuk pengujian dengan bahan bakar Pertamina - DEX berbeda dengan bahan bakar lainnya. Kenaikan nilai torsi disebabkan oleh pembebanan yang bertambah dan jumlah putaran yang diberikan mesin, namun dari semua sampel pengujian menunjukkan torsi mesin akan cenderung mengalami peningkatan seiring ditingkatkannya putaran dan beban statis dari mesin. Penambahan volume biodiesel biji karet pun menyebabkan menurunnya nilai torsi yang terjadi pada mesin sehingga menyebabkan Pertamina - DEX tanpa campuran biodiesel biji karet memiliki torsi tertinggi.

1.2.2 Daya Ideal

Besarnya daya ideal yang terjadi pada masing-masing pengujian dengan menggunakan variasi beban dan putaran dihitung dengan persamaan berikut :

PBi = T

Dimana : PBi = Daya Ideal (kW)

N = Putaran Mesin (rpm)

(64)

Untuk pengujian Pertamina - Dex pada pembebanan statis 3,5 kg dan putaran 1800 rpm diperoleh :

Daya Ideal PBi = T

= 4,5 Nm

= 848,6 W

= 0,8486 kW

[image:64.595.118.509.513.739.2]

Dengan cara perhitungan yang sama untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi bahan bakar, pembebanan statis, dan putaran mesin, dapat diketahui besarnya daya ideal yang ditunjukkan pada tabel berikut ini :

Table 4.4 Daya Ideal Hasil Perhitungan

Pertamina Dex Beban Statis

(kg)

Putaran Mesin ( rpm)

Torsi (Nm)

Daya (W)

3.5

1800 4.5 848.6

2000 4.7 984.8

2200 4.9 1129.3

2400 5.2 1307.4

(65)

2800 6 1760.0

4.5

1800 10 1885.7

2000 10.1 2116.2

2200 10.3 2373.9

2400 10.5 2640.0

2600 10.6 2887.2

2800 10.9 3197.3

Beban Statis (kg)

Torsi (Nm) Daya (W)

3.5

1800 4.4 829.7

2000 4.5 942.9

2200 5.1 1175.4

2400 5.4 1357.7

2600 5.7 1552.6

2800 5.8 1701.3

4.5

1800 9.8 1848.0

2000 10 2095.2

2200 10.1 2327.8

(66)

2600 10.3 2805.5

2800 10.4 3050.7

3.5

1800 3.5 660.0

2000 3.7 775.2

2200 3.9 898.9

2400 4.1 1030.9

2600 4.2 1144.0

2800 4.4 1290.7

4.5

1800 8.7 1640.6

2000 9 1885.7

2200 9.2 2120.4

2400 9.4 2363.4

2600 9.5 2587.6

(67)

Putaran Mesin ( rpm)

3.5

1800 3 565.7

2000 3.3 691.4

2200 3.4 783.6

2400 3.7 930.3

2600 3.9 1062.3

2800 4 1173.3

4.5

1800 8.9 1678.3

2000 9 1885.7

2200 9.1 2097.3

2400 9.3 2338.3

2600 9.4 2560.4

2800 9.5 2786.7

Pertamina Dex + B20 Biji Karet Beban

Statis (kg)

Putaran Mesin ( rpm)

Torsi (Nm)

Daya (W)

3.5

1800 2.8 528.0

(68)

2200 3 691.4

2400 3.2 804.6

2600 3.4 926.1

2800 3.6 1056.0

4.5

1800 7.9 1489.7

2000 8.3 1739.0

2200 8.7 2005.1

2400 8.9 2237.7

2600 9.3 2533.1

2800 9.5 2786.7

 Pada pembebanan statis 3,5 kg, daya ideal terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B20 Biji Karet dengan putaran 1800 rpm yaitu sebesar 0,528 kW, sedangkan daya ideal tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan Pertamina - DEX dengan putaran 2800 rpm yaitu sebesar 1,76 kW.

(69)

Daya ideal tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan Pertamina - DEX dengan beban statis 4,5 kg dan putaran 2800 rpm yaitu sebesar 3,197 kW, sedangkan daya ideal terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B20 biji karet dengan beban statis 3,5 kg dan putaran 1800 rpm yaitu sebesar 0,528 kW.

[image:69.595.113.513.348.589.2]

Perbandingan besarnya daya ideal untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi pembebanan statis dan putaran mesin dapat dilihat pada gambar berikut ini :

(70)

[image:70.595.113.513.110.345.2]

(71)

1.2.3 Air Fuel Ratio (AFR)

Air Fuel Ratio atau perbandingan campuran udara dengan bahan bakar yang terbakar pada silinder mesin dari masing-masing pengujian dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan berikut :

AFR =

Dimana: = Laju aliran massa udara (kg/jam) = Laju aliran massa bahan bakar (kg/jam)

Besarnya laju aliran massa udara diperoleh dengan cara memasukkan data pembacaan air flow manometer ke dalam kurva viscous flow meter calibration.

(72)

[image:72.595.113.508.305.544.2]

Gambar 4.15 Kurva Viscous Flow Meter Calibration

(73)

koreksi (Cf = 0,946531125) dan diperoleh laju aliran massa udara ( untuk pembacaan manometer 12 mmH2O sebesar 12,93 kg/jam.

Selanjutnya dilakukan perhitungan untuk mendapatkan laju aliran bahan bakar pada masing-masing variasi campuran bahan bakar dengan menggunakan data pengujian waktu untuk menghabiskan 8 ml bahan bakar.

Besarnya laju aliran bahan bakar ( ) diperoleh dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

=

Dimana : sgf = Spesific gravity bahan bakar diesel = 0,8624

tf = Waktu untuk menghabiskan 8 ml bahan bakar (detik)

Maka diperoleh laju aliran bahan bakar :

= 0,1505 kg/jam

(74)

[image:74.595.115.511.148.603.2]

Table 4.5 Nilai AFR Hasil Dari Perhitungan Pertamina Dex Beban Statis (kg) Putaran Mesin ( rpm) mf (kg/jam) Tekanan Udara Masuk (mmH2O) ma (kg/jam) AFR 3.5

1800 0.1505 12 12.93 85.87

2000 0.1844 14.5 15.62 84.72

2200 0.2011 15.5 16.70 83.01

2400 0.2318 17.5 18.85 81.33

2600 0.2645 18.5 19.93 75.33

2800 0.2863 20 21.54 75.24

4.5

1800 0.1872 12.5 13.46 71.93

2000 0.1858 13 14.00 75.38

2200 0.2318 16.5 17.77 76.68

2400 0.2458 17.5 18.85 76.68

2600 0.2704 19.5 21.00 77.68

(75)

Pertamina Dex + B5 Biji Karet Beban

Statis (kg)

Putaran Mesin ( rpm)

mf (kg/jam) Tekanan Udara Masuk (mmH2O) ma (kg/jam) AFR 3.5

1800 0.1505 11 11.85 78.71

2000 0.1882 13.5 14.54 77.28

2200 0.2300 15 16.16 70.26

2400 0.2729 17.5 18.85 69.06

2600 0.2957 18 19.39 65.57

2800 0.3184 20 21.54 67.66

4.5

1800 0.1656 11 11.85 71.56

2000 0.1940 13 14.00 72.17

2200 0.2365 16 17.23 72.86

2400 0.2760 18 19.39 70.26

2600 0.3066 19.5 21.00 68.50

2800 0.3356 21 22.62 67.39

Pertamina Dex + B10 Biji Karet Beban Statis (kg) Putaran Mesin ( rpm) mf (kg/jam) Tekanan Udara Masuk (mmH2O) ma (kg/jam) AFR

(76)

2000 0.1882 13.5 14.54 77.28

2200 0.2218 15.5 16.70 75.29

2400 0.2484 17.5 18.85 75.90

2600 0.2729 19 20.47 74.98

2800 0.3105 20.5 22.08 71.12

4.5

1800 0.1623 11 11.85 72.99

2000 0.1854 12.5 13.46 72.64

2200 0.2160 14 15.08 69.82

2400 0.2760 18 19.39 70.26

2600 0.3066 19 20.47 66.74

2800 0.3312 20 21.54 65.05

Pertamina Dex + B15 Biji Karet Beban Statis (kg) Putaran Mesin ( rpm) mf (kg/jam) Tekanan Udara Masuk (mmH2O) ma (kg/jam) AFR 3.5

1800 0.1613 9.5 10.23 63.45

2000 0.1840 10.5 11.31 61.48

2200 0.2070 13 14.00 67.66

(77)

2600 0.2791 17 18.31 65.62

2800 0.3105 18.5 19.93 64.19

4.5

1800 0.1667 9.5 10.23 61.39

2000 0.1787 10.5 11.31 63.30

2200 0.1971 11.5 12.39 62.84

2400 0.2105 13 14.00 66.53

2600 0.2534 16 17.23 68.00

2800 0.2992 18.5 19.93 66.59

Pertamina Dex + B20 Biji Karet Beban

Statis (kg)

mf (kg/jam) Tekanan Udara Masuk (mmH2O) ma (kg/jam) AFR 3.5

1800 0.1678 9 9.69 57.77

2000 0.1956 10.5 11.31 57.83

2200 0.2019 12 12.93 64.01

2400 0.2435 13.5 14.54 59.72

2600 0.2614 14.5 15.62 59.74

2800 0.2992 16 17.23 57.59

4.5

1800 0.1701 9 9.69 56.99

(78)

2200 0.1971 10.5 11.31 57.38

2400 0.2561 13.5 14.54 56.79

2600 0.2760 14 15.08 54.64

2800 0.3268 16.5 17.77 54.38

 Pada pembebanan statis 3,5 kg (gambar 4.16), AFR terendah mesin diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar B20 biji karet pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 57,59. Sedangkan AFR tertinggi mesin diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar pertamina - DEX pada putaran mesin 1800 rpm sebesar 85,87.  Pada pembebanan statis 4,5 kg (gambar 4.17), AFR terendah mesin

diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar B20 Biji Karet pada putaran mesin 2800 rpm yaitu 54,38. Sedangkan AFR tertinggi mesin diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar pertamina – DEX pada putaran mesin 2600 rpm sebesar 77,68.

AFR terendah diperoleh ketika menggunakan bahan bakar B20 Biji Karet dengan pembebanan 4,5 kg pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 54,38. Sedangkan AFR tertinggi diperoleh ketika menggunakan bahan bakar pertamina - DEX dengan pembebanan statis 3,5 kg pada putaran 1800 rpm yaitu sebesar 85,87.

(79)

[image:79.595.150.511.147.382.2]

setiap variasi beban dan putaran mesin dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 4.9 Grafik AFR Vs Putaran Mesin Pada Pembebanan 3,5 kg

[image:79.595.149.512.448.720.2]

(80)

(81)

1.2.4 Efisiensi Volumetris

Besarnya efisiensi volumetris dari setiap pengujian dapat dihitung dengan persamaan berikut ini :

Efisiensi volumetris (ηv) =

Dimana : = Laju aliran massa udara (kg/jam) N = Putaran mesin (rpm)

�a = Densitas udara (kg/m3) = 1,181 kg/m3 = Volume langkah torak (m3) = 0,00023 m3 [berdasarkan spesifikasi mesin]

Pada pengujian menggunakan Pertamina - Dex dengan pembebanan statis 3,5 kg dan putaran mesin 1800 rpm diperoleh efisiensi volumetris mesin sebesar :

ηv =

=

= 0,8812 = 88,12 %

(82)

[image:82.595.116.510.166.599.2]

Table 4.6 Efisiensi Volumetris Hasil Perhitungan

Pertamina Dex

ma (kg/jam) ηv (%)

3.5

1800 12.93 88.12

2000 15.62 95.83

2200 16.70 93.13

2400 18.85 96.38

2600 19.93 94.05

2800 21.54 94.42

4.5

1800 13.46 91.79

2000 14.00 85.92

2200 17.77 99.14

2400 18.85 96.38

2600 21.00 99.14

(83)

ma (kg/jam) ηv (%)

3.5

1800 11.85 80.78

2000 14.54 89.22

2200 16.16 90.13

2400 18.85 96.38

2600 19.39 91.51

2800 21.54 94.42

4.5

1800 11.85 80.78

2000 14.00 85.92

2200 17.23 96.13

2400 19.39 99.14

2600 21.00 99.14

2800 22.62 99.14

ma (kg/jam) ηv (%)

3.5

1800 11.85 80.78

(84)

2200 16.70 93.13

2400 18.85 96.38

2600 20.47 96.60

2800 22.08 96.78

4.5

1800 11.85 80.78

2000 13.46 82.61

2200 15.08 84.12

2400 19.39 99.14

2600 20.47 96.60

2800 21.54 94.42

ma (kg/jam) ηv (%)

3.5

1800 10.23 69.76

2000 11.31 69.40

2200 14.00 78.11

2400 15.62 79.86

2600 18.31 86.43

2800 19.93 87.34

(85)

2000 11.31 69.40

2200 12.39 69.10

2400 14.00 71.60

2600 17.23 81.34

2800 19.93 87.34

Pertamina Dex + B20 Biji Karet

ma (kg/jam) ηv (%)

3.5

1800 9.69 66.09

2000 11.31 69.40

2200 12.93 72.10

2400 14.54 74.35

2600 15.62 73.72

2800 17.23 75.53

4.5

1800 9.69 66.09

2000 10.23 62.79

2200 11.31 63.09

2400 14.54 74.35

2600 15.08 71.18

(86)

 Pada pembebanan statis 3,5 kg (gambar 4.11), efisiensi volumetris terendah mesin diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar B20 Biji Karet pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 66,09%. Sedangkan efisiensi volumetris tertinggi mesin diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar B10 Biji Karet pada putaran mesin 2800 rpm sebesar 96,78%.

 Pada pembebanan statis 4,5 kg (gambar 4.12), efisiensi volumetris terendah mesin diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar B20 Biji Karet pada putaran mesin 1800 rpm yaitu 66,09%. Sedangkan efisiensi volumetris tertinggi mesin diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar B10 Biji Karet pada putaran mesin 2400 rpm sebesar 99,14% .

(87)

[image:87.595.187.510.110.373.2]

Gambar 4.11 Efisiensi Volumetris Vs Putaran Mesin Pada Pembebanan 3,5 kg

[image:87.595.150.512.470.685.2]

(88)

Gambar 4.11 dan gambar 4.12 hasil pengujian terhadap efisiensi volumetris mesin menunjukkan bahan bakar dengan campuran biodiesel diatas kadar 10% mengalami penurunan range efisiensi volumetris. Efisiensi volumetris berbanding lurus terhadap laju aliran massa udara, dan berbanding terbalik terhadap putaran mesin, densitas udara, dan kapasitas mesin. Semakin tinggi laju aliran massa udara, maka semakin tinggi pula efisiensi volumetris dari mesin tersebut. Dalam pengujian densitas udara dan kapasitas mesin di uji dalam nilai yang sama, oleh karena itu perubahan putaran mesin dan laju aliran massa udara yang memiliki pengaruh terhadap nilai efisiensi volumetris yang terjadi. Semakin tinggi putaran mesin dan laju aliran massa udara akan berpengaruh terhadap efisiensi volumetris yang dihasilkan mesin.

1.2.5 Daya Aktual

Daya aktual mesin (PBa) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini :

PBa = PBi x ηv x ηm

Dimana : PBi = Daya Ideal (kW)

ηv = Efisiensi voumetris

(89)

Untuk pengujian menggunakan bahan bakar Pertamina - Dex dengan pembebanan 3,5 kg dan putaran 1800 rpm maka diperoleh daya aktual sebesar :

PBa = PBi ηv x ηm

= 0,8486 x 0,8812 x 0,75

= 0,561 kW

[image:89.595.115.509.402.742.2]

Dengan cara perhitungan yang sama untuk setiap pengujian, maka diperoleh daya aktual mesin yang ditampilkan pada tabel berikut ini :

Table 4.7 Daya Aktual Hasil Perhitungan

Pertamina Dex Beban Statis (kg) Putaran Mesin ( rpm) Daya Ideal (kW)

ηv Daya Aktual (kW)

3.5

1800 0.849 0.881 0.561

2000 0.985 0.958 0.708

2200 1.129 0.931 0.789

2400 1.307 0.964 0.945

2600 1.553 0.941 1.095

2800 1.760 0.944 1.246

4.5

1800 1.886 0.918 1.298

2000 2.116 0.859 1.364

(90)

2400 2.640 0.964 1.908

2600 2.887 0.991 2.147

2800 3.197 0.991 2.377

Statis (kg)

Daya Ideal (kW)

3.5

1800 0.830 0.808 0.503

2000 0.943 0.892 0.631

2200 1.175 0.901 0.795

2400 1.358 0.964 0.981

2600 1.553 0.915 1.066

2800 1.701 0.944 1.205

4.5

1800 1.848 0.808 1.120

2000 2.095 0.859 1.350

2200 2.328 0.961 1.678

2400 2.565 0.991 1.907

2600 2.806 0.991 2.086

(91)

Pertamina Dex + B10 Biji Karet Beban Statis (kg) Putaran Mesin ( rpm) Daya Ideal (kW)

3.5

1800 0.660 0.808 0.400

2000 0.775 0.892 0.519

2200 0.899 0.931 0.628

2400 1.031 0.964 0.745

2600 1.144 0.966 0.829

2800 1.291 0.968 0.937

4.5

1800 1.641 0.808 0.994

2000 1.886 0.826 1.168

2200 2.120 0.841 1.338

2400 2.363 0.991 1.757

2600 2.588 0.966 1.875

2800 2.816 0.944 1.994

Pertamina Dex + B15 Biji Karet Beban Statis (kg) Putaran Mesin ( rpm) Daya Ideal (kW)

ηv Daya Aktual (kW)

3.5

1800 0.566 0.698 0.296

(92)

2200 0.784 0.781 0.459

2400 0.930 0.799 0.557

2600 1.062 0.864 0.689

2800 1.173 0.873 0.769

4.5

1800 1.678 0.698 0.878

2000 1.886 0.694 0.981

2200 2.097 0.691 1.087

2400 2.338 0.716 1.256

2600 2.560 0.813 1.562

2800 2.787 0.873 1.825

Statis (kg)

Daya Ideal (kW)

3.5

1800 0.528 0.661 0.262

2000 0.608 0.694 0.316

2200 0.691 0.721 0.374

2400 0.805 0.744 0.449

2600 0.926 0.737 0.512

2800 1.056 0.755 0.598

4.5

1800 1.490 0.661 0.738

(93)

2200 2.005 0.631 0.949

2400 2.238 0.744 1.248

2600 2.533 0.712 1.352

2800 2.787 0.779 1.628

 Pada pembebanan statis 3,5 kg (gambar 4.13), daya aktual terendah mesin diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar B20 Biji Karet pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0,262 kW. Sedangkan daya aktual tertinggi mesin diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar pertamina DEX pada putaran mesin 2800 rpm sebesar 1,246 kW.

 Pada pembebanan statis 4,5 kg (gambar 4.14), daya aktual terendah mesin diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar B20 Biji Karet pada putaran mesin 1800 rpm yaitu 0,738 kW. Sedangkan daya aktual tertinggi mesin diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan pertamina – DEX pada putaran mesin 2800 rpm sebesar 2,377 kW.

(94)

[image:94.595.185.510.173.400.2]

Perbandingan nilai daya aktual untuk masing-masing pengujian setiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 4.13 Daya Aktual Vs Putaran Mesin Pada Pembebanan 3,5 kg

[image:94.595.186.512.464.678.2]

(95)

Gambar 4.13 dan gambar 4.14 menunjukkan hasil pengujian terhadap daya aktual mesin mengalami kenaikan daya aktual pada setiap sampel pengujian bahan bakar. Daya aktual berbanding lurus dengan daya ideal, efisiensi volumetris, dan efisiensi thermal brake ideal mesin. Semakin tinggi ketiga aspek tersebut, semakin tinggi pula daya aktual yang dihasilkan mesin.

1.2.6 Efisiensi Termal Aktual

Efisiensi termal aktual (ηBa) yang terjadi pada masing-masing pengujian

dapat dihitung menggunakan persamaan berikut ini:

ηBa = ηm

Dimana : PBa = Daya aktual (kW)

= Laju aliran massa bahan bakar (kg/jam)

LHV = Nilai kalor bahan bakar (kJ/kg)

ηm = Efisiensi mekanis (0,75)

(96)

ηBa = ηm

= 0,75

= 0,178 = 17,8 %

[image:96.595.114.514.417.758.2]

Dengan cara perhitungan yang sama untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi bahan bakar, pembebanan statis, dan putaran mesin, dapat diketahui besarnya efisiensi termal aktual yang ditunjukkan pada tabel berikut ini :

Table 4.8 Efisiensi Thermal Aktual Hasil Perhitungan

Pertamina Dex Beban

Statis (kg)

mf (kg/jam) Daya Aktual (Kw) Eff. Thermal Aktual (%) 3.5

1800 0.150528 0.561 17.8

2000 0.18816 0.708 18.0

2200 0.20526545 0.789 18.4

2400 0.236544 0.945 19.1

2600 0.2699687 1.095 19.4

2800 0.29220141 1.246 20.4

4.5

1800 0.19105477 1.298 32.5

2000 0.18959634 1.364 34.4

(97)

2400 0.25088 1.908 36.4

2600 0.275968 2.147 37.2

2800 0.31842462 2.377 35.7

Pertamina Dex + B5 Biji Karet Beban Statis

(kg)

1800 0.1505 0.503 16.8

2000 0.1882 0.631 16.8

2200 0.2300 0.795 17.3

2400 0.2729 0.981 18.0

2600 0.2957 1.066 18.1

2800 0.3184 1.205 19.0

4.5

1800 0.1656 1.120 33.9

2000 0.1940 1.350 34.9

2200 0.2365 1.678 35.6

2400 0.2760 1.907 34.7

2600 0.3066 2.086 34.1

(98)

Pertamina Dex + B10 Biji Karet Beban Statis

(kg)

1800 0.1613 0.400 13.0

2000 0.1882 0.519 14.5

2200 0.2218 0.628 14.9

2400 0.2484 0.745 15.8

2600 0.2729 0.829 16.0

2800 0.3105 0.937 15.9

4.5

1800 0.1623 0.994 32.2

2000 0.1854 1.168 33.2

2200 0.2160 1.338 32.6

2400 0.2760 1.757 33.5

2600 0.3066 1.875 32.2

2800 0.3312 1.994 31.7

Pertamina Dex + B15 Biji Karet Beban

Statis (kg)

1800 0.1613 0.296 10.5

2000 0.1840 0.360 11.2

(99)

2400 0.2258 0.557 14.1

2600 0.2791 0.689 14.1

2800 0.3105 0.769 14.1

4.5

1800 0.1667 0.878 30.0

2000 0.1787 0.981 31.3

2200 0.1971 1.087 31.4

2400 0.2105 1.256 34.0

2600 0.2534 1.562 35.1

2800 0.2992 1.825 34.8

Statis (kg)

1800 0.1678 0.262 9.1

2000 0.1956 0.316 9.5

2200 0.2019 0.374 10.9

2400 0.2435 0.449 10.8

2600 0.2614 0.512 11.5

2800 0.2992 0.598 11.7

(100)

2000 0.1774 0.819 27.1

2200 0.1971 0.949 28.2

2400 0.2561 1.248 28.6

2600 0.2760 1.352 28.7

2800 0.3268 1.628 29.2

 Pada pembebanan statis 3,5 kg (gambar 4.15), efisiensi termal aktual terendah mesin diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar B20 Biji Karet pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 9,1 %. Sedangkan efisiensi termal aktual tertinggi mesin diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar pertamina - DEX pada putaran 2800 mesin rpm sebesar 20,4 %.

 Pada pembebanan statis 4,5 kg (gambar 4.16), efisiensi termal aktual terendah mesin diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar B20 Biji Karet pada putaran mesin 1800 rpm yaitu 25,5 %. Sedangkan Efisiensi thermal brake aktual tertinggi mesin diperoleh pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar pertamina – DEX pada putaran mesin 2600 rpm sebesar 37,2 %.

(101)

[image:101.595.186.508.229.451.2]

dengan pembebanan statis 4,5 kg pada putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar 37,2 %. Perbandingan nilai efisiensi termal aktual untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi beban dan putaran mesin dapat dilihat pada gambar berikut :

(102)

Gambar 4.16 Efisiensi Thermal Aktual Vs Putaran mesin Pada Pembebanan 4,5 kg

Gambar 4.15 dan gambar 4.16 hasil pengujian efisiensi termal aktual menunjukkan kenaikkan yang cukup stabil pada bahan bakar Pertamina DEX, namun fluktuatif pada bahan bakar dengan campuran biodiesel. Efisiensi termal aktual dipengaruhi oleh daya aktual, laju aliran massa bahan bakar dan nilai kalor bahan bakar. Semakin rendah nilai kalor bahan bakar yang diuji, maka semakin tinggi pula efisiensi termal aktual yang terjadi pada mesin. Laju aliran bahan bakar juga mempengaruhi efisiensi termal aktual yang terjadi pada mesin, semakin tinggi laju aliran massa bahan bakar, semakin rendah efisiensi termal aktual mesin. Dari data percobaan didapat penurunan range laju aliran massa bahan bakar pada campuran biodiesel diatas kadar 5%, yang mana hal ini berpengaruh terhadap peningkatan efisiensi termal aktual mesin.

1.2.7 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)

Besarnya konsumsi bahan bakar spesifik untuk setiap pengujian dapat dihitung menggunakan persamaan berikut ini :

SFC =

(103)

PBa = Daya aktual (kW)

Untuk pengujian menggunakan bahan bakar Pertamina - Dex dengan pembebanan 3,5 kg dan putaran 1800 rpm maka diperoleh SFC sebesar :

SFC =

=

= 268,40 gr/kWh

[image:103.595.112.512.512.741.2]

Dengan cara perhitungan yang sama untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi bahan bakar, pembebanan statis, dan putaran mesin, dapat diketahui besarnya SFC yang ditunjukkan pada tabel berikut ini :

Table 4.9 SFC hasil Perhitungan

Pertamina Dex Beban Statis (kg) Putaran Mesin ( rpm) mf (kg/jam) Daya aktual (Kw) SFC Aktual (gr/kW.jam) 3.5

1800 0.1505 0.561 268.40

2000 0.1882 0.708 265.84

2200 0.2053 0.789 260.22

2400 0.2365 0.945 250.28

(104)

2800 0.2922 1.246 234.45

4.5

1800 0.1911 1.298 147.17

2000 0.1896 1.364 139.03

2200 0.2365 1.765 134.01