KAJIAN PERFORMANSI MESIN DIESEL DENGAN
MENGGUNAKAN VARIASI CAMPURAN BAHAN BAKAR
PERTADEX DAN MINYAK POLIPROPILENA CAIR
DENGAN SUPERCHARGER
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
PARNINGOTAN DS
NIM : 110401135
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Sampah masih menjadi masalah utama di negara-negara di dunia, termasuk
Indonesia. Sampah plastik memiliki dampak buruk bagi lingkungan apabila tidak
diolah lebih lanjut. Penelitian ini dilakuakn untuk mengkonversikan sampah
plastik jenis polipropilena menjadi bahan bakar minyak menggunakan katalis
silika gel dengan proses pirolisis. Selanjutnya minyak yang di dapat dari proses
pirolisis di uji pada mesin diesel TD-115 yang telah di campur dengan bahan
bakar pertadex. Penelitian ini bertujuan untuk melihat pengaruh variasi campuran
bahan bakar pertadex dengan minyak polipropilena terhadap performansi mesin
diesel dengan penambahan supercharger. Dimana dari penelitian ini diperoleh
bahwa torsi, daya, efisiensi volumetris, daya aktual, efisiensi termal aktual, rasio
udara dengan bahan bakar, menurun akibat semakin banyak campuran minyak
polipropilena yang digunakan. Sedangkan nilai konsumsi bahan bakar spesifik,
laju aliran bahan bakar, panas yang terbuang serta persentase panas yang terbuang
meningkat.
Kata kunci : Sampah plastik, polipropilena, silika gel, pirolisis, pertadex, performansi mesin
ABSTRACT
Garbage is still a major problem in countries in the world, including Indonesia.
Plastic waste has a bad impact on the environment if not further. This study was
conducted to convert the type of polypropylene plastic waste into fuel oil using
catalysts of silica gel with a pyrolysis process. Furthermore, the oil obtained from
the pyrolysis process in a test on TD-115 diesel engine that has been mixed with
fuel pertadex. This study aims to look at the effect of variations in fuel mixture
pertadex with polypropylene oil to the performance of diesel engines with the
addition of a supercharger. Where from this study showed that torque, power,
volumetric efficiency, actual power, the actual thermal efficiency, the ratio of air
to fuel, to decline as more oil blends of polypropylene used. While the value of
specific fuel consumption, fuel flow, waste heat and increasing the percentage of
wasted heat.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa
karena hanya atas berkat dan karunia-Nya penulis dapat mengerjakan dan
menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan
untuk mencapai gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu
“kajian performansi mesin diesel menggunakan variasi campuran bahan bakar
pertadex dan minyak polipropilena cair dengan supercharger”
Penulis berterima kasih kepada banyak pihak yang telah banyak membantu
penulis di berbagai hal dalam proses penyusunan skripsi ini. Oleh sebab itu,
penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Orang tua penulis, Ayahanda T. Dolok Saribu dan Ibunda (+) K. br
Manurung atas segala pengorbanan yang tiada terbalaskan di dalam
membesarkan, menyekolahkan saya hingga ke jenjang perguruan tinggi.
Permohonan saya kepada Tuhan melalui doa yang tulus kiranya kepada
Ibunda tercinta diberikan tempat yang layak disisi-Nya dan kepada
Ayahanda tercinta kiranya diberikan kekuatan dan kesehatan serta
ketabahan di dalam membimbing kami anak-anaknya.
2. Bapak Ir.Abdul Halim Nasution, MSc selaku Dosen Pembimbing yang
telah memberikan banyak bimbingan, arahan, dan masukan yang positif
kepada penulis selama penyusunan skripsi ini.
3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik
Mesin Universitas Sumatera.
5. Seluruh staf pengajar dan pegawai administrasi Departemen Teknik Mesin
di Universitas Sumatera Utara, yang telah banyak membantu penulis dan
6. Teman setia satu tim skripsi yaitu Korintus H. Gultom yang selalu
menyemangati penulis dengan sabar.
7. Seluruh mahasiswa Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara
terkhusus stambuk 2011 yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih memiliki berbagai
kekurangan. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun
dari berbagai pihak. Penulis juga mengharapkan skripsi ini dapat menjadi
tambahan pengetahuan bagi pembaca dan bermanfaat untuk kita semua.
Terimakasih.
Medan,
Penulis
DAFTAR ISI
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.Sejarah Plastik ... 6
2.5.3. Performansi Mesin Diesel ... 24
2.5. Supercharger ... 33
2.5.1. Jenis-Jenis Supercharger ... 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 Baku ... 41
3.2.3. Proses Pirolisis Polipropilena dari PBKG ... 41
3.2.4. Persentase pencampuran Pertadex dengan Polipropilena ... 43
3.3.Metode Pengumpulan Data ... 43
3.4.Metode Pengolahan Data ... 43
3.5.Pengamatan Dan Tahap Pengujian ... 44
3.6.Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ... 44
3.7. Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel ... 46
BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN 4.1.Hasil Uji Kelayakan Bahan Bakar Polipropilena Cair ... 48
4.1.1. Analisis Densitas ... 48
4.1.2. Analisit Specific Gravity Dan API Gravity ... 49
4.1.3. Analisis Viskositas Kinematik ... 50
4.1.4. Hasil Pengujian Bom Kalori Meter ... 51
4.2.Hasil Pengujian Engine Test Bed TD - 115 ... 53
4.2.1. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina Dex .... 53
4.2.2. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina Dex + Polipropilena Cair 5% ... 54
4.2.3. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina Dex + Polipropilena Cair 10% ... 55
4.2.4. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina Dex + Polipropilena Cair 15% ... 55
4.2.5. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina Dex + Polipropilena Cair 20% ... 56
4.2.6. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina Dex + Polipropilena Cair 25% ... 56
4.3.1. Daya ... 58
4.3.2. Laju Aliran Bahan Bakar (mf) ... 61
4.3.3. Rasio Udara Bahan Bakar (AFR) ... 64
4.3.4. Effisiensi Volumetris ... 67
4.3.5. Daya Aktual ... 70
4.3.6. Effisiensi Thermal Aktual ... 73
4.3.7. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) ... 75
4.3.8. Heat Loss... 78
4.3.9. Persentase Heat Loss ... 81
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 84
5.2. Saran ... 85
DAFTAR PUSTAKA ... xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Logo Polipropilena (PP) ... 14
Gambar 2.2 Struktur Senyawa Silika Gel ... 17
Gambar 2.3 Diagram P-v dan T-S ... 21
Gambar 2.4 Diagram P-v saat pemakaian supercharger ... 22
Gambar 2.5 Prinsip Kerja Mesin Diesel ... 23
Gambar 2.6 Viscous Flow Meter ... 29
Gambar 2.6 Supercharger ... 35
Gambar 2.7 Turbocharger ... 37
Gambar 3.1 Mesin Diesel Small engine Test TD115-MKII ... 38
Gambar 3.2 Tec Equipment TD-114 ... 39
Gambar 3.3 Pemasangan Supercharger ... 40
Gambar 3.4 Rangkaian Peralatan Pirolisis PBKG ... 40
Gambar 3.5 Plastik Bekas Kemasan Gelas yang telah di potong kecil ... 41
Gambar 3.6 Diagram Alir Prosedur Proses Pirolisis Polipropilena dari PBKG ... 42
Gambar 3.7 Persentase campuran Polipropilena Cair dan bahan Pertamina Dex ... 43
Gambar 3.8 Alat Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ... 46
Gambar 3.9 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin ... 47
Gambar 4.2 Grafik Torsi vs Putaran mesin untuk beban 3.5 kg ... 57
Gambar 4.3 Grafik Torsi vs Putaran mesin untuk beban 4.5 kg ... 58
Gambar 4.4 Grafik Daya vs Putaran mesin untuk beban 3.5 kg ... 60
Gambar 4.5 Grafik Daya vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 61
Gambar 4.6 Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 3.5 kg ... 63
Gambar 4.7 Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 4.5 kg ... 63
Gambar 4.8 Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg ... 66
Gambar 4.9 Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg ... 66
Gambar 4.10 Grafik effisiensi volumetrik vs putaran mesin pada pembebanan 3.5 k ... 69
Gambar 4.11 Grafik effisiensi volumetrik vs putaran mesin pada Pembebanan 4.5 kg ... 69
Gambar 4.12 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg ... 72
Gambar 4.13 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg ... 72
Gambar 4.14 Effisiensi termal aktual vs putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg ... 75
Gambar 4.15 Effisiensi termal Aktual vs putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg ... 75
Gambar 4.16 SFC vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg ... 77
Gambar 4.18 Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg ... 80
Gambar 4.19 Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg ... 80
Gambar 4.20 Persentase Heat Loss vs Putaran mesin pada
pembebanan 3.5 kg ... 83
Gambar 4.21 Persentase Heat Loss vs Putaran mesin pada
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Data temperatur transisi dan temperatur lebur plastik ... 10
Tabel 2.2 Konsumsi Plastik Perkapita Beberapa Negara di Dunia ... 14
Tabel 2.3 Sifat Umum Polipropilena ... 15
Tabel 2.4 Sifat Bahan Bakar Diesel Komersial ... 24
Tabel 4.1 Hasil Analisis Densitas Polipropilena Cair ... 48
Tabel 4.2 Hasil Analisis Specific Gravity dan API Gravity Polipropilena Cair ... 49
Tabel 4.3 Hasil Analisis Viskositas Kinematik Polipropilena Cair ... 50
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter ... 52
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Bahan Bakar Pertamina Dex ... 54
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Bahan Bakar Pertamina Dex + Polipropilena Cair 5% ... 54
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Bahan Bakar Pertamina Dex + Polipropilena Cair 10% ... 55
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Bahan Bakar Pertamina Dex + Polipropilena Cair 15% ... 55
Tabel 4.9 Hasil Pengujian Bahan Bakar Pertamina Dex + Polipropilena Cair 20% ... 56
Tabel 4.11 Data Perhitungan Untuk Daya pada beban 3.5 kg ... 59
Tabel 4.12 Data Perhitungan Untuk Daya pada beban 4.5 kg ... 59
Tabel 4.13 Laju Aliran Bahan Bakar pada beban 3.5 kg ... 62
Tabel 4.14 Laju Aliran Bahan Bakar pada beban 4.5 kg ... 62
Tabel 4.15 Air Fuel Ratio pada beban 3.5 kg ... 65
Tabel 4.16 Air Fuel Ratio pada beban 4.5 kg ... 65
Tabel 4.17 Effesiensi Volumetrik pada beban 3.5 kg ... 68
Tabel 4.18 Effesiensi Volumetrik pada beban 4.5 kg ... 68
Tabel 4.19 Daya Aktual pada beban 3.5 kg ... 70
Tabel 4.20 Daya Aktual pada beban 4.5 kg ... 70
Tabel 4.21 Effisiensi thermal break aktual pada beban 3.5 kg ... 74
Tabel 4.22 Effisiensi thermal break aktual pada beban 4.5 kg ... 74
Tabel 4.23 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 3.5 kg ... 76
Tabel 4.24 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 4.5 kg ... 76
Tabel 4.25 Heat Losses pada beban 3.5 kg ... 78
Tabel 4.26 Heat Losses pada beban 4.5 kg ... 79
Tabel 4.27 Persentase Heat Loss pada beban 3.5 kg... 81
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Satuan
HHV Nilai kalor bahan bakar atas KJ/Kg.oC
LHV Nilai kalor bahan bakar bawah KJ/Kg.oC
M Persentase kandungan air dalam bahan bakar %
H2 Jumlah hidrogen dalam bahan bakar %
Pb Daya poros W
T Torsi Nm
n Putaran RPM
SFC Konsumsi bahan bakar spesifik Kg/KW.h
ṁf Laju aliran bahan bakar Kg/h
Sgf Specific gravity
t Waktu h
Ƞb efisiensi termal %
CV Nilai kalor bahan bakar KJ/kg
Heat Loss Kehilangan panas W
% Heat Loss Persentase Heat Loss %
Vf Volume bahan bakar yang di uji ml
AFR Rasio udara dengan bahan bakar
