Analisa Performa Mesin Diesel Kapal Dua Langkah Berbahan Bakar Campuran Solar (HSD) dan Biodiesel Minyak Kelapa Sawit Pada Beban
Simulator Full Load
Vita Dwi Purwandari
1*, Edi Haryono
2, Heroe Poernomo
3Program Studi Teknik Permesinan Kapal, Jurusan Teknik Permesinan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Indonesia1*
Program Studi Teknik Permesinan Kapal, Jurusan Teknik Permesinan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Indonesia 2
Program Studi Teknik Permesinan Kapal, Jurusan Teknik Permesinan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Indonesia3
Email: [email protected]1* ; [email protected]2 ; [email protected]3
Abstract – Limited availability of petroleum encourages renewable energy which can later be considered in the
industrial world. Palm oil biodiesel is one alternative that has a very good prospect because of its abundant availability. In this marine diesel engine performance research, conducted to determine the value of the power, torque, generator specific fuel consumption (GSFC) produced. The variation of fuel used in this study is a mixture of Pertamina dex and biodiesel palm oil with a percentage of 10%,20%, 30%, and 40%. And with 4 variations of rpm of 650, 750, 850, and 950. The results are that the b10 is a fuel mixture that produces the highest power with an average of 19.5341 Kw. The Torque calculation B10 has the highest torque value with an average228.918 Nm. And B40 fuel has the lowest GSFC value with an average of 35.9096 g/Kwh. Thus it can be concluded because palm oil biodiesel has a significant effect on the performance produced by diesel engine.
Keyword: Palm Oil Biodiesel, Performance, Power, Torque, GSFC, Mixture
1. PENDAHULUAN
Kebutuhan akan bahan bakar yang semakin meningkat serta keterbatasan akan bahan bakar fosil atau minyak bumi dimasa mendatang menjadi dorongan untuk dapat menemukan suatu energi alternatif yang dapat menggantikannya. Sumber bahan baku pengganti solar sangat bervariasi, diantaranya seperti minyak jarak, minyak goreng bekas, dan minyak CPO (Crude Palm Oil).
Indonesia merupakan salah satu negara dengan pengasil CPO (Crude Palm Oil) terbesar didunia.
Selain itu, Indonesia juga tengah mengembangkan produksi biodiesel dari minyak kelapa sawit.
Hal yang menjadi permasalahan yang menarik diteliti yaitu pengembangan biodiesel yang sangat baik, namun terkendala oleh ketersediaan bahan baku CPO yang harus bersaing antara untuk penggunaan pangan atau bahan bakar. Selama ini biodiesel minyak kelapa sawit digunakan mesin diesel putaran rendah yaitu mesin diesel yang beroperasi dibawah 1000 rpm untuk motor diesel pembangkit listrik tenaga diesel.
Dalam penelitian performa terhadap mesin diesel ini mencangkup perhitungan daya yang dihasilkan, torsi yang dihasilkan, serta generator
specific fuel consumption pada tiap variasi bahan bakar pada tiap variasi rpm.
2. METODOLOGI
Penelitian ini dimulai dengan tahapan pembuatan biodiesel minyak kelapa sawit dengan melalui 2 tahapan yaitu tahap esterifikasi dan transesterifikasi. Dan selanjutnya yaitu tahapan pengujian biodiesel pada mesin diesel. Tahapan selengkapnya pada penelitian ini sebagai berikut:
2.1 Esterifikasi
Esterifikasi merupakan tahapan pembuatan biodiesel dimana pada tahap ini bertujuan untuk mengikat asam lemak basah pada minyak kelapa sawit yang direasikan dengan bahan kimia berupa methanol dan katalis H2SO4. Dan dipanaskan dan diaduk pada suhu 55°C secara konstan selama 2 jam.
2.2 Transesterifikasi
Tahapan transesterifikasi yaitu proses dari pembentukan biodiesel yang berasal dari kandungan trigliserida pada minyak kelapa sawit, direaksikan dengan methanol dan katalis KOH dipanaskan selama 2 jam pada suhu 55°C dan diaduk secara konstan, yang hasil dari proses ini adalah biodiesel dan gliserol yang nantinya dipisahkan dan biodiesel dicucci menggunakan aquades dan dipanaskan untuk menghilangkan kandungan mineral yang masih tersisa.
2.3 Bahan Bakar
Bahan bakar yang digunakan dalam penelitian ini adalah minyak solar (HSD) jenis Pertamina Dex. Dan biodieselnya adalah biodiesel minyak kelapa sawit. Bahahn bakar yang diuji berasal dari campuran minyak solar (HSD) Pertamina Dex dan biodiesel minyak kelapa sawit dengan presentase ratio sebesar 10%, 20%, 30%, dan 40% biodiesel.
2.4 Performa
Perhitungan performa ini dilakukan pada mesin diesel, dengan tujuan dapat mengetahui hasil
dari performa mesin diesel yang didapatkan menggunakan bahan bakar campuran yang terdiri dari Pertamina Dex dan biodiesel minyak kelapa sawit dengan presentase ratio 10%, 20%, 30%, dan 40%.
2.5 Daya
Daya merupakan energi listrik yang dihasilkan oleh suatu rangkaian atau generator per satuan waktu. Dan daya yang paling optimum adalah daya yang dengan hasik tertinggi.
2.6 Torsi
Torsi merupakan suatu kemampuan dari mesin untuk melakukan kerja, besarnya dari torsi adalah besaran turunan yang dihasilkan dari suatu benda yang berputar pada porosnya.
2.7 Generator Specific Fuel Consumption
Generator Specific Fuel Consumption merupakan laju dari aliran bahan bakar untuk memproduksi satu unit daya dalam satuan waktu.
Dimana untuk GSFC yang paling optimum adalah GSFC dengan nilai terendah
2.8 Mesin Diesel
Mesin diesel yang digunakan adalah mesin diesel dengan jenis mesin diesel dua langkah
Gambar 1. Detroid Diesel Allison Dir GMC
Tabel 1. Spesifikasi Engine (Marine Diesel Bench) SPESIFICATION ENGINE
ENGINE DYNAMOMETER
Type 2
Cycle, Detriod Diesel
Type ATS 225 M A, 4 Niova Saccardo
Allison Dir GMC USA
Motori a,r,I Italy
Bore (Inches) 4.25 Rating Continous Bore (mm) 108 Output 62 KVA Stroke
(Inches)
5 Voltage 440 Volt
Stroke (mm) 127 Ampere 68,2 A Total
Displacement Cubic (Inches)
284 Number of Phase
3
Total Displacement Cubic (Liters)
4,46 Cycles 60 Hz
SPESIFICATION ENGINE
ENGINE DYNAMOMETER
Number of Cylinder
4 Speed 1800
RPM Firing Order
– RH
Rotation
1-3-4-2 Cos ϕ 0,8
Firing Order
– LH
Rotation
1-2-4-3
Number of Main Bearing
5
Horse Power
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil pengujian yang telah dilakukan didapatkan hasil perhitungan dan analisa sebagai berikut
3.1 Daya Yang Dihasilkan
Pada perhitungan daya ini yanng dicari yaitu daya yang dihasilkan oleh generator
Gambar 2. Grafik Daya
Dari grafik daya yang telah didapatkan dapat dilihat bahwa hampir semua jenis bahan bakar mengalami kenaikan daya pada setiap rpm nya. Pada rpm 650 daya tertinggi dihasilkan oleh B10 sebesar 11.889 Kw, pada variasi rpm 750 data tertinggi yaitu b10 sebesar 18.4290 Kw, selanjutnya rpm 850 tertinggi yaitu Pertamina Dex dimana Pertamina Dex hanya digunakan sebagai pembanding yang artinya daya tertinggi yaitu B10 dan B20 sebesar 21.3389 Kw3. Dan pada variasi rpm tertinggi yaitu rpm 950 semua variasi bahan bakar memiliki nilai daya yang sama yaitu sebesar 26.4796 Kw.
3.2 Torsi Yang Dihasilkan
Torsi yang dihasilkan dari pengujian adalah besaran turunan dari suatu benda yang berputar pada porosnya.
Gambar 3. Grafik Torsi
Dari grafik torsi yang telah didapatkan, dapat dilihat bahwa semua variasi bahan bakar mengalami kenaikan pada tiap pertambahan rpm, dimana pada rpm 650 didapatkan bahwa varisi bahan bakar B10 mempunyai nilai torsi tertinggi yaitu sebesar 174.750 Nm, selanjutnya pada kenaikan rpm di 750 yang memiliki nilai torsi
tertinggi yaitu B10 dengan nilai torsi sebesar 234.765 Nm, pada variasi rpm 850 B10 dan B20 lah yang memiliki nilai torsi tertinggi sebesar 239.852 Nm, dan untuk rpm tertinggi sebesar 950 didapatkan nilai torsi sebesar 205.163 Nm pada seluruh variasi bahan bakar.
3.3 Generator Specific Fuel Consumption
Pada perhitungan dari GSFC ini yang memiliki nilai paling optimum adalah variasi jenis bahan bakar yang memiliki nilai GSFC terendah.
Gambar 4. Grafik GSFC
Dari grafik Generator Specific Fuel Consumption dapat dilihat bahwa setiap variasi bahan bakar mengalami penurunan nilai GSFC pada kondisi rpm semakin naik. Yang artinya semakin besar rpm maka nilai GSFC yang dihasilkan bisa semakin turun. Pada grafik dapat dilihat bahwa pada variasi rpm 650 nilai GSFC terendah ada pada B10 sebesar 36.756 g/Kwh, disaat rpm dinaikan menjadi 750 didapatkan hasil bahwa B40 mendapatkan nilai GSFC terendag sebesar 33.9701 g/Kwh, selanjutnya oada variasi rpm 850 didapatkan B20 memiliki niali GSFC terendah sebesar 35.4874 g/Kwh, dan pada rpm tertinggi yaitu 950 didapatkan bahwa B40 memiliki nilai GSFC terendag sebesar 35.417 g/ Kwh. Dimana Pertamina Dex disini hanya digunakan sebagai pembanding.
4. KESIMPULAN
Setelah dilakukan eksperimen dalam pengujian performa dari mesin diesel maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut.
1. Daya tertinggi yang didapatkan dalam pengujian mesin diesel kapal dua langkah pada kondisi simulator Full Load pada interval rpm sebesar 650-950 adalah B10 dengan rata-rata daya sebesar 19.5341 Kw 2. Torsi tertinggi yang didapatkan dalam
pengujian mesin diesel kapal dua langkah pada kondiis simulator Full Load pada interval rpm sebesar 650-950 adalah B10 dengan nilai rata-rata torsi sebesar 228.918 Nm.
3. Generator Specific Fuel Consumption terendah yang didapatkan dalam pengujian mesin diesel kapal dua langkah pada kondiis simulator Full Load pada interval rpm sebesar 650-950 adalah B40 dengan nilai rata-rata sebesar 35.9096 g/Kwh.
4. Biodiesel minyak sawit tidak berpengaruh signifikan terhadap performa yang dihasilkan oleh mesin diesel.
5. PUSTAKA
[1] Philip Kosky, George Wise, Robert Balmer, W. K. (2012) Exploring Engineering An Introduction to Engineering and Design.
[2] Ariani, F., Ginting, E. and Sitorus, T. B.
(2014) Karakteristik Pengaruh Biodiesel Dari Limbah Sawit Cair Terhadap Unjuk Kerja Mesin Diesel Empat Langkah. [3] Haryono, E. and Witjanarko, R. D. E.
(2017) ‘Analisa Unjuk Kerja Mesin Diesel Kapal Dua Langkah ( Two Stroke Marine Diesel Engine ) Berbahan Bakar Campuran Minyak Solar ( HSD ) Dan Biodiesel Minyak Jelantah Pada Beban Simulator Full Load’, 07(2).
[4] Juanda, B. (2017) ‘Analisa Perbandingan Uji Performa Pada Motor Diesel Satu Silinder Menggunakan Biodiesel Minyak Biki Kapuk (Ceiba Pentandra) Dengan
Biosolar (Pertamina)’.
[5] Kurniasih, E. et al. (2012) ‘Produksi Biodiesel Dari Crude Palm Oil Melalui Melalui Dua Tahap’, pp. 70–76.
