KAJIAN PERFORMANSI MESIN DIESEL STASIONER SATU
SILINDER DENGAN MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR CAMPURAN
PERTAMINA DEX DAN BIODIESEL BIJI BUNGA MATAHARI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
ALBERTO LUBIS NIM : 110401071
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
i Abstrak
Peningkatan jumlah penduduk yang sangat cepat, keterbatasan sumber daya minyak menjadi sekian dari banyak hal yang mendorong kita untuk melakukan penelitian dan pengembangan terhadap bahan bakar alternative, salah satunya adalah penggunaan biji bunga matahari untuk menghasilkan biodiesel. Penilitian ini bertujuan untuk menganalisa performansi mesin diesel TD-115 dengan menggunakan bahan bakar alternatif biodiesel biji bunga matahari dan membandingkannya pada campuran tertentu, pada setiap penambahan biodiesel terjadi penurunan torsi, daya, dan efisiensi termal, hal ini menunjukkan bahwa semakin banyak biodiesel yang ditambahkan maka performansi mesin diesel semakin menurun,dan nilai konsumsi bahan bakar spesifik semakin meningkat pada penambahan biodiesel hal menunjukkan bahwa mesin diesel semakin boros. Dalam pengujian emisi gas buang didapat bahwa nilai Opacity, HC(Hidrocarbon), dan CO(Carbonmonoksida) semakin berkurang yang menunjukkan bahwa bahan bakar biodiesel biji bunga matahari merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan, karena itu untuk saat ini biodiesel belum bisa direkomendasikan menjadi bahan bakar campuran dengan pertamina dex, tetapi dapat menjadi pertimbangan disaat mendatang.
Kata kunci: Biodiesel, Biji bunga matahari, Performansi Mesin Diesel,
ii
ABSTRACT
An increase in the number of people very quickly, the limited resources of oil into so many things that drive us to do the research and development of alternative fuels , one of which is the use of sun flower seeds to produce biodiesel . This research aims to analyze the performance of the TD - 115 diesel engine using alternative fuel biodiesel Sun flower seeds and compare in the particular mix. In addition of biodiesel sunflower oil seed consist the decreasing of torque, power, and also Thermal efficiency, this show that more biodiesel add cause the performance of diesel engine decrease. and Value of Specific Fuel Consumption is increasing for every addition biodiesel this show that for every addition of biodiesel the diesel engine more wasteful. In measuring of emissivity show that the value of Opacity, HC ( Hydro Carbon ) ,CO ( Carbon Monoxide ) are decreasing this show that the biodiesel sunflower oil is environmentally friendly fuel. Hence for this time biodiesel sunflower seed oil is not recommended as mixture fuel with pertamina dex, but it can be consideration for future.
Key Words: Biodiesel, sun flower seed, Diesel Engine Performance,
iii KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas
berkat, kasih, kekuatan dan kesehatan yang diberikan selama pengerjaan skripsi
ini, sehingga skripsi ini dapat saya selesaikan.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan untuk mencapai gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu “Kajian Performansi Mesin Diesel Stasioner Satu Silinder Dengan Menggunakan Bahan Bakar Campuran Pertamina Dex dan Biodiesel Biji Bunga matahari”
Dalam penulisan skripsi ini tidak sedikit hambatan yang dihadapi oleh
penulis. Untuk itu penulis secara khusus menyampaikan terima kasih kepada
dosen pembimbing Bapak Ir Zamanhuri, MT yang telah bersedia meluangkan
waktunya untuk memberikan saran dan membimbing serta sumbangan pikiran
bagi penulisan skripsi ini.
Selama penulisan skripsi ini, penulis juga mendapat banyak bantuan dari
berbagai pihak. Oleh karena itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik USU.
2. Kedua Orang Tua Saya P Lubis dan L Pangaribuan yang mendoakan dan
mendukung penulis dalam pengerjaan Skripsi ini
3. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin USU.
4. Partner TA yang setia Riki Hendra Purba
5. Saudaraku , kakak M Lubis Dan S sitorus, kakak A Lubis dan R Nababan,
Kakak M Lubis dan F Tobing, kakak Togina S Lubis, kakak Rotua R Lubis,
Kakak Siti Ulparia Lubis Beserta ponakan Yosia Sitorus, Yohana Sitorus,
Yusuf Sitorus, Angel Nababan, anggita Nababan, Hoddy Tobing, ernest
Tobing, Felix Tobing yang selalu medoakan dan mendukung penulis dalam
pengerjaan skripsi ini
iv
6. Seluruh teman-teman penulis, baik teman satu angkatan 2011 juga teman-
teman yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah menemani
dan memberikan masukan serta semangat kepada penulis.
7. Teman-teman di Departemen Teknik Kimia ; Bang Ruben Simangunsong,
Rio Nazif, dan Nora untuk sambutan hangat dan tangan yang ringan
membantu dalam pembuatan biodiesel ini.
8. Teman-Teman Kelompok Kecil Saya JEFLO yang mendorong, memotivasi
dan mendoakan penulis dalam penyelesaian Skripsi ini.
9. Teman-Teman satu pelayanan yang selalu mendokan dan mendukung
penulis dalam pengerjaan skripsi ini
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena
itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi
penyempurnaan dimasa mendatang.
Akhirnya penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
vi
2.1.3.2 Transesterifikasi ... 11
2.2 Biodiesel dari bahan-bahan lainnya... 12
2.2.1 Biodiesel dari Minyak Jelantah Kelapa Sawit ... 12
2.2.2 Biodiesel dari Bahan baku Kemiri Sunan ... 15
2.2.3Biodiesel dari Minyak Jarak Pagar ... 16
2.2.4 Biodiesel dari Biji Karet ... 18
2.3 Komposisi Bahan Baku ... 18
2.4 Mesin Diesel ... 22
2.4.1 Prinsip Kerja Mesin Diesel ... 24
2.4.2 Performansi Mesin Diesel ... 26
2.4.3 polutan Mesin Diesel………...34
2.4.4 Dampak Pencemaran Udara Terhadap kesehatan…………35
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Waktu Dan Tempat... 38
3.2 Alat Dan Bahan ... 38
3.2.1 Alat ... 38
3.2.2 Bahan ... 40
3.3 Metode Pengumpulan Data ... 44
3.4 Metode Pengolahan Data ... 45
3.5 Pengamatan Dan Tahap Pengujian ... 45
3.6 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ... 45
3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel ... 47
vii
3.8 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ... 49
3.9 Set Up alat ... 50
BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN 4.1 Biodiesel Biji Bunga Matahari ... 54
4.2 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter... 55
4.3 Hasil pengujian Engine Test Bed ... 56
4.3.1 Pada Bahan Bakar Pertamina dex ... 57
4.3.2 Pada Pertamina dex + Biodiesel biji kemiri sunan 5% ... 57
4.3.3 Pada Pertamina dex + Biodiesel biji kemiri sunan 10% ... 58
4.3.4 Pada Pertamina dex + Biodiesel niji kemiri sunan 15% ... 58
4.3.5 Pada Pertamina dex + Biodiesel niji kemiri sunan 20% ... 59
4.4 Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel ... 60
4.4.1 Daya ... 60
4.4.2 Laju aliran bahan bakar ... 63
4.4.3 Rasio Udara Bahan bakar ... 66
4.4.4 Effesiensi Volumetris ... 70
4.4.5Daya Aktual ... 73
4.4.6 Effesiensi Termal Brake Aktual ... 76
4.4.7 Specific Fuel Consumption ... 79
4.4.8 Heat Loss ... 81
4.4.9 Persentase Heat Loss ... 83
viii
4.4.10 Emisi Gas Buang. ... 86
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 90
5.2 Saran ... 91
DAFTAR PUSTAKA... xvii
LAMPIRAN... xviii
ix DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Rudolf Christian Karl Diesel ... 5
Gambar 2.2 Teknologi Konversi Biodiesel ... 10
Gambar 2.3 Biji Bunga matahari ... 20
Gambar 2.4 Diagram Pv………23
Gambar 2.5 Diagram T-S ... 24
Gambar 2.6 Prinsip Kerja Mesin Diesel ... 25
Gambar 3.1 Mesin Diesel Test Engine ... 38
Gambar 3.2 Engine Smoke Meter dan Gas Analyzer ... 39
Gambar 3.3 Tec Equipment TD-114 ... 39
Gambar 3.4 Minyak goreng biji bunga matahari ... 40
Gambar 3.5 Pengukuran Kadar FFA ... 41
Gambar 3.6 Transesterifikasi ... 41
Gambar 3.7 Pemisahan minyak dari gliserol... 42
Gambar 3.8 Pencucian Biodiesel dengan air ... 42
Gambar 3.9 Biodiesel Biji bunga matahari ... 43
Gambar 3.10 Transesterifikasi ... 40
Gambar 3.11 Pengujian nilai kalor bahan bakar ... 47
Gambar 3.12 Diagram Alir Pengujian performansi mesin ... 49
Gambar 3.13 Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ... 50
Gambar 3.14 Set up alat……….. 51
GAmabr 3.15 Set-up pengujian performansi mesin………53
x
Gambar 4.6 Grafik AFR vs Putaran untuk beban 3.5 kg ... 65
Gambar 4.7 Grafik AFR vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 69
Gambar 4.8 Grafik Effesiensi Volumetris vs Putaran untuk beban 3.5 kg .. 72
Gambar 4.9 Grafik effesiensi Volumetris vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 72
Gambar 4.10 Grafik Daya Aktual vs Putaran untuk beban 3.5 kg ... 75
Gambar 4.11 Grafik Daya Aktual vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 75
Gambar 4.12 Grafik effesiensi Termal Brake Akltual vs Putaran untuk beban
3.5 kg ... 78
Gambar 4.13 Grafik Effesiensi Termal Brake Aktual vs Putaran untuk beban
4.5 kg ... 78
Gambar 4.14 Grafik Specific Fuel Consumption vs Putaran untuk beban ..
3.5 kg ... 80
Gambar 4.15 Grafik Specific Fuel Consumption vs Putaran untuk beban ..
4.5 kg ... 80
Gambar 4.16 Grafik Heat Loss vs Putaran untuk beban 3.5 kg ... 82
Gambar 4.17 Grafik Heat Loss vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 82
Gambar 4.18 Grafik Persentase Heat Loss vs Putaran untuk beban 3.5 kg ... 85
Gambar 4.19 Grafik Persentase Heat Loss vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 85
Gambar 4.20 Kondisi injector………88
xi DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Standar biodiesel ... 9
Tabel 2.2 Hasil Metil Ester Biodiesel Jelantah Sawit ... 14
Tabel 2.3 Spesifikasi Metil Ester Minyak Jarak ... 17
Tabel 2.4 Kandungan giji bunga matahari………21
Tabel 2.5 Standard Emisi Gas Buang ... 31
Tabel 4.1 Karateristik Biodiesel Biji Bunga Matahari ... 54
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter... 56
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina dex ... 57
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina dex + Biodiesel
Tabel 4.8 Data Perhitungan Untuk Daya ... 61
Tabel 4.9 Data Perhitungan Untuk Laju aliran Bahan Bakar ... 64
Tabel 4.10 Data Perhitungan Untuk AFR ... 68
Tabel 4.11 Data Perhitungan Untuk Effesiensi Volumetris ... 71
xii
Tabel 4.12 Data Perhitungan Untuk Daya Aktual ... 74
Tabel 4.13 Data Perhitungan Untuk Effesiensi termal brake aktual ... 77
Tabel 4.14 Data Perhitungan Untuk Specific Fuel Consumption ... 79
Tabel 4.15 Data Perhitungan Untuk Heat Losses ... 82
Tabel 4.16 Data Perhitungan Untuk Persentase Heat Loss ... 84
Tabel 4.17 Opacity……….86
Tabel 4.18 HC………86
Tabel 4.19 CO………87
xiii DAFTAR NOTASI
Lambang Keterangan Satuan
xiv
