SKRIPSI PENGARUH CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN TEMBAGA KUNINGAN BERBENTUK PLAT BERLUBANG TERHADAP EMISI GAS BUANG PADA KENDARAAN BER MOTOR

i

SKRIPSI

PENGARUH CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN TEMBAGA

KUNINGAN BERBENTUK PLAT BERLUBANG TERHADAP EMISI GAS

BUANG PADA KENDARAAN BER MOTOR

Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S-1) Teknik Mesin

Disusun Oleh :

NURUL ARIFIN

201110120311139

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2015

ii

LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI

PENGARUH CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN TEMBAGA KUNINGAN BERBENTUK PLAT BERLUBANG TERHADAP EMISI GAS BUANG PADA KENDARAAN BER MOTOR

Diajukan Kepada :

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin Program Strata satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin

Oleh : Nurul Arifin 201110120311139 Diterima dan Disetujui Pada tanggal, 26 Oktober 2015

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Ir. Eko Hariyadi, MT Murjito, ST.,MT

108.9303.0292 108.9404.0313

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang

Ir. Daryono, MT

iii

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

FAKULTAS TEKNIK – JURUSAN TEKNIK MESIN

Jl. Raya Tlogomas No. 246Telp. (0341) 464318 – 21Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144

BERITA ACARA

BIMBINGAN TUGAS AKHIR ( TA )

Nama : Nurul Arifin Nomer Induk : 201110120311139

No. ST. Pemb. TA : E.2/112/FT/UMM/III/2015 Tgl. ST. TA keluar :

Judul TA :Pengaruh Catalytic coveter Berbahan Tembaga Kuningan Berbentuk Plat Berlubang Terhadap Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor.

MINGGU KEGIATAN Uraian Asistensi TTD

Dosen Pembimbing I 1 25-08-2015 Cek penulisan dengan benar

2 08-09-2015 Dapat dilanjutkan pada BAB II literatur matrial

3 29-09-2015 Buat diagram perbandingan dan di lanjutkan BAB III

4 04-10-2015 Kerjakan proses pengambilan data 5 23-10-2015 Dapat dilanjutkan BAB V

6 26-10-2015 Hitung pengambilan data 7 28-10-2015 Lengkapi dengan gerafik 8 29-10-2015 Dapat diseminarkan

Mengetahui Malang, 28 Oktober 2015 Ketua Jurusan Teknik Mesin Dosen Pembimbing I,

Ir. Daryono, MT Ir. Eko Hariyadi, MT

iv

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

FAKULTAS TEKNIK – JURUSAN TEKNIK MESIN

Jl. Raya Tlogomas No. 246Telp. (0341) 464318 – 21Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144

BERITA ACARA

BIMBINGAN TUGAS AKHIR ( TA )

Nama : Nurul Arifin Nomer Induk :

201110120311139

No. ST. Pemb. TA : E.2/112/FT/UMM/III/2015 Tgl. ST. TA keluar :

Judul TA :Pengaruh Catalytic coveter Berbahan Tembaga Kuningan

Berbentuk Plat Berlubang Terhadap Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor

NO Tgl Konsultasi

Uraian Asistensi TTD

Dosen Pembimbing II 1 27-08-2015 Rumusan masalah berkaitan dengan tujuan

dan Perbaiki latar belakang

2 05-09-2015 Perbaiki penulisan pada BAB I dan lanjut BAB II

3 29-09-2015 Penulisan pada BAB II diruntutkan lebih detail

4 12-09-2015 Lanjut BAB III

5 17-10-2015 Lengkapi dengan prosedur analisa dalam bentuk paragraf

6 21-10-2015 ACC BAB IV dan V

7 25-10-2015 Persiapkan artikel ilmiah dan gerafik 8 29-10-2015 Hitung proses pengembilan data dan

Dapat diseminarkan

Mengetahui Malang, 28 Oktober 2015 Ketua Jurusan Teknik Mesin Dosen Pembimbing II

Ir. Daryono, MT Murjito, ST.,MT

v LEMBAR SURAT PERNYATAAN

Yang bertandatangan dibawah ini :

Nama : Nurul Arifin

Nim : 201110120311139

Tempat/Tanggal Lahir : Malang, 04 Oktober 1992

Jurusan : TeknikMesin

Fakultas : Teknik

Instansi : UniversitasMuhammadiyah Malang

Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :

Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul “Pengaruh Catalytic Converter Berbahan Tembaga Kuningan Berbentuk Plat Berlubang Terhadap Emisi Gas Buang Pada Kendaraan Bermotor” yang diajukan untuk memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan duplikasi (“PLAGIASI”) dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan/ atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Malang atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya kutipan dan daftar pustaka sebagaimana mestinya.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk digunakan sebagaimana mestinya.

Malang, 27 Oktober 2015

vi PENGARUH CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN TEMBAGA KUNINGAN BERBENTUK PLAT BERLUBANG TERHADAP EMISI GAS

BUANG PADA KENDARAAN BER MOTOR Nurul Arifin,Eko Hariyadi, Murjito

Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang

Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang 65144

ABSTRAK

Kendaraan bermotor merupakan alat transportasi yang paling banyak digunakan pada saat ini, seiring dengan kemajuan industri otomotif dunia berpacu untuk menginovasi produk – produk kendaraan yang mereka ciptakan. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan performa emisi gas buang pada Catalytic Converter dengan katalis berbahan tembaga kuningan berbetuk plat berlubang untuk mengetahui putaran mesin terhadap keluaran emisi HC dan CO kendaraan bermotor. Pengukuran konsentrasi emisi gas buang pada saluran gas buang dilakukan pada kondisi standart dan kondisi pemasangan Catalytic Converter Tembaga Kuningan dengan menggunakan alat Gas Analyzer.Penelitian ini mengunakan tembaga kuningan berbentuk plat lingkaran belubang separuh dari lingkaran yang berjajar dengan jarak antar plat 1,5 cm pada kenalpot motor. Adapun dari hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil prosentase penurunan kadar emisi gas buang dengan Catalytic Converter dan terhadap pengujian emisi gas buang tanpa menggunakan Catalytic Converter. Setelah penggunaan katalis plat tembaga kuningan mampu menurunkan emisi gas HC sebesar 14,89 ppm dari prosentase emisi sebesar 85,10 ppm. Pada emisi gas CO juga demikian dapat turun sebesar 24,29 % volume dari prosentase emisi sebesar 73,45 % volume. Sedangkan pada emisi gas CO2-nya dapat turun sebesar 26,54 % volume dari prosentase emisi sebesar 73,45 % volume. Dan katalis berbahan stainless steel bentuk sarang laba – laba ini dapat menurunkan kadar emisi O2 sebesar 36,49 % volume dari prosentase penurunan emisi sebesar 63,51 % volume. Banyak sedikitnya jumlah keping katalis dan rapat tidaknya sirip – sirip katalis akan mempengaruhi prosentase penurunan emisi gas buang yang terjadi.

Kata kunci : Catalityc Converter, Tembaga Kuningan, Emisi Gas Buang, Hidrocarbon, Carbon monoksida

vii THE EFFECTS OF CATALYC CONVERTER MADE OF COPPER BRASS

PERFORATED PLATE SHAPED TOWARD THE EXHAUST EMISSIONS ON MOTOR VEHICLES

Nurul Arifin, Eko Hariyadi, Murjito

Mechanical Engineering University of Muhammadiyah Malang

Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang 65144

Abstract

Nowadays, motor vehicles are the means of transportation mostly used along with the advance of global automotive industry race to innovate their created vehicle products. The purpose of this study is to get the performance of the exhaust emissions on Catalytic Converter with catalyst made of copper brass perforated plate shaped to determine the rotation of engine towards HC and CO emission outputs of motor vehicle. The measurement of concentration of exhaust emission on exhaust gas channel is conducted on standard condition and installation condition of Catalytic Converter Copper Brass using Gas Analyzer tool. This study uses a copper brass perforated circle plate shaped half of the circle which is lined with a distance between 1.5cm plates on the motorcycle exhaust. The result of this study is found that the use and testing of Catalytic Converter on exhaust emission is able to reduce the percentage of gas emission levels. After the trial, the use of copper brass catalyst is able to reduce the percentage of gas emission of HC from 85, 10 ppm to 14, 89 ppm. On the gas emission of CO as well, the percentage of emission is reduced from 73, 45 % volume to 24, 29 % volume while the percentage of CO2 gas emission is able to reduce from 73, 45 % volume to 26, 54 % volume. And for the catalyst which is made of stainless steel with cobweb shaped is able to reduce the percentage of O2 gas emission from 63, 51% volume to 36, 49% volume. The amount of catalyst pieces and the density of catalyst fins will influence the percentage of reduction in gas emission that occurs.

Key terms: Catalytic Converter, Copper Brass, Exhaust Emissions, Hydrocarbon,

viii KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji dan syuku rkepada kehadirat Allah SWT yang mana hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahnya laporan tugas akhir dengan judul “PENGARUH CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN TEMBAGA KUNINGAN BERBENTUK PLAT BERLUBANG TERHADAP EMISI GAS BUANG PADA KENDARAAN BERMOTOR” ini akhirnya dapat terselesaikan.

Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan dan rintangan yang dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa ringan dan dapat teratasi. oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan sekripsi ini.Ungkapan terima ksi htersebut disampaikan kepada :

1. Kedua orang tua yang selalu memberikan bantuan materiil maupun non materiil, mendo’akan, mengingatkan akan pesan - pesannya yang tak akan terlupakan. 2. Bapak Ir.Eko Hariyadi.MT Selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan

bimbingan serta arahan selama penyusunan skripsi ini dilakukan.

3. Bapak Murjito ST,.MT. Selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan masukan ide, serta saran dan cara-cara penulisan sehingga terselesaikannya skripsi ini.

4. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku ketua jurusan teknik mesin UMM. 5. Bapak Budiono, SSi.MT. Selaku sekertaris jurusan teknik mesin UMM.

ix 6. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan

teoritis secara langsung mau pun tidak langsung.

7. Teman – teman sebimbingan, teman-teman seangkatan Teknik Mesin 2011 A, B, C dan D serta kepada seseorang yang selalu mendampingi saya dan selalu memberi semangat dalam proses pengerjaan skripsi ini.

8. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak atas bantuan kalian semuannya.

Dalam penyusunan sekripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak terbahas.Oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan sangat diharapkan untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga ALLAH SWT memberikan sifat Rahim – Nya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan penyusun berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.

Malang, 28 Otober 2015

x DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

BERITA ACARA ... iii

LEMBAR PERNYATAAN ... v

ABSTRAK ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xiv

I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 5 1.3 Tujuan Penelitian ... 5 1.4 Batasan Masalah... 6 1.5 Manfaat Penelitian ... 5 1.6 Metode Penelitian... 7

1.7 Gambar Disaine Catalytic Converter... 8

II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Catalytic Converter ... 10

2.1.1 Pengertian Catalytic Converter ... 9

xi

2.1.3 Jenis-Jenis Catalytic Converter... 12

2.2 Katalis ... 13

2.2.1 Monolith ... 17

2.2.2 Energi Aktifasi dan Katalis... 18

2.2.3 Kecepatan Reaksi Uutuk Reaksi Katalis Homogen... 18

2.3 Substrac ... 19

2.3.1 Ceramic Pellet... 19

2.3.2 Ceramic Honeycomb... 20

2.3.3 Metallic Homeycomb... 20

2.4 Matrial Katalis ... 21

2.5 Logam Tembaga Kuningan ... 22

2.5.1 Sefat-sifat Baja Tembaga Kuningan ... 22

2.6 Bentuk Disain Katalis Model Lingkaran ... 23

2.7 Perbandingan Udara Bahan Bakar (A/F) Atau AFR ... 24

2.8 Reaksi Pembakaran ... 25

2.9 Analisa Gas Buang ... 28

2.9.1 Standarisasi Emisi Internasional ... 29

2.9.2 Karbon Monoksida ( CO) ... 29

2.9.3 Hidrokarbon (HC) ... 30

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Merencanakan Dan Merancang Catlytic Converter ... 31

xii

3.1.2 Desaine Chasing Catalytic Converter ...31

3.1.3 Alat Dan Bahan Untuk Pembuatan Katalis ...32

3.1.4 Pembuatan Katalis ... 32

3.2 Pelaksanaan Pengujian . ... 34

3.2.1 Persiapan Pengujian ... 34

3.2.2 Prosedur Pengujian ... 36

3.2.3 Variabel Pengujian ... 38

3.2.4 Prosedur Pengambilan Data ... 38

3.2.5 Analisa Data ... 39

3.2.6 Tempat penelitian ... 39

3.3 Sekema Pengujian ... 40

BAB IV ANALISA DATA 4.1 Data Hasil Pengujian ... 41

4.1.1 Data Pengujian Gas Buang Tanpa Catalytic Converter ... 42

4.2 Pembahasan Dan Perhitungan Data Hasil Pengujian ... 44

4.2.1 Analisa Emisi Gas Buang Hidrocarbon ( HC ) ... 44

4.2.2 Analisa Emisi Gas Buang Carbon Monoksida ( CO ) ... 46

4.2.3 Analisa Emisi Gas Buang Carbon Dioksida ( CO2 ) ... 47

4.2.4 Analisa Emisi Gas Buang Oksigen ( O2 ) ... 48

4.2.5 Analisa Visual Terhadap Katalis Proses Pengujian ... 50

4.2.6 Analisa Kadar Penurunan Emisi Gas Buang Pada Katalis... 52 4.2.1 Analisa Emisi Gas Buang Hidrocabon .. ...42 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

xiii 5.1 Kesimpulan ... 53 5.2 Saran ... 54 DAFTAR PUSTAKA

xiv DAFTAR TABEL

No Judul Halaman

1 Pengaruh A/F Pada

Daya Bahan Bakar Dan Emisi

25

2 Standarisasi Emisi

Internasional

29

3 Data Pengujian Tanpa

Menggunakan Catalytic Converter

41

4 Data Pengujian Dengan

Menggunakan Catalytic Converter

42

5 Data Hasil Pengujian

dengan Catalytic Converter

41

6 Emisi Gas Buang tanpa

Catalytic Converter Tembaga Kuningan

52

7 Emisi Gas Buang

dengan Catalytic Converter Tembaga Kuningan

xv DAFTAR GAMBAR

No Judul Halaman

1 Gambar Disain Catalytic Converter 8

2 Tempat Ctalytic Converter Pada Kendaraan Bermotor 11 3 Tempat Keberadaan Catalytic Converter Pada Kendaraan

Bermotor

12

4 Single Bed Oksidasi 12

5 Sing Bed Three Way 14

6 Catalytic Converter Ceramic Pellet 19

7 Catalytic Converter Ceramic Honeycomb 20

8 Catalytic Converter Metallic Honeycomb 21

9 Chasing Catalytic Converter 32

10 Proses Pembentukan Plat 33

11 Proses Pengeboran 33

12 Hasil Pembentukan Plat 34

13 Katalis Yang Sudah Jadi Dan Siap Untuk Di Uji 34

14 Gas Analyzer Star Gas 898 35

15 Pengujian Tanpa Menggunakan Catalytic Converter 37 16 Pengujian Dengan Menggunakan Catalytic Converter 38

17 SkemaPengujian 40

18 Grafik Hubungan Antara Emisi Gas HC Dengan Variabel Putaran

40 19 Grafik hubungan antara Emisi Gas CO dengan Variable Putaran 46 20 Grafik hubungan Emisi Gas CO2 dengan variable putaran 48 21 Grafik hubungan antara Emisi Gas O2 dengan Variable putaran 49

22 Tampak katalis setelah proses pengujian 50

23 Tampak Atas katalis setelah proses pengujian 51

24 Gerafik Hubungan Antara Proses Emisi Terhadap Penurunan Emisi