KAJIAN PERFORMANSI MESIN DIESEL SATU SILINDER
MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR CAMPURAN PERTADEX
DENGAN BIODIESEL DEDAK PADI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
ADY ANSYARI SIRAIT NIM : 110401080
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Abstrak
Peningkatan jumlah penduduk,dan keterbatasan sumber daya minyak menjadi sekian dari banyak hal yang mendorong kita untuk melakukan penelitian dan pengembangan terhadap bahan bakar alternatif, salah satunya adalah penggunaan dedak padi untuk menghasilkan biodiesel. Indonesia sebagai penghasil gabah terbesar ketiga di dunia, memproduksi dedak dalam jumlah besar. Kandungan asam lemak bebas (Free Fatty Acid (FFA)) yang tinggi, dedak padi dapat dikonversi menjadi Biodiesel.Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa performansi mesin diesel dengan menggunakan bahan bakar alternatif campuranpertadex dengan 5%,10%,15%,20%,25%,30% biodiesel dedak padi. Tahapan kerja yang dilakukan dalam penelitian ini, pembuatan biodiesel dengan proses transesterifikasi, pencampuran biodiesel dengan pertadex, pengujian nilai kalor pada bom kalorimeter, dan pengujian performansi mesin diesel.Dari hasil analisa diperoleh kesimpulan, Semakin besar penambahan campuran % biodiesel Nilai Daya , Efisiensi Volumetris, Efisiensi Thermal aktual dan Heat Loss cenderung menurun, sementara laju Aliran bahan baar (mf) dan Konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) Cenderung meningkat.
Abstract
Increasing population, and limited resources of oil into so many things that encourage us to do the research and development of alternative fuels, one of which is the use of rice bran to produce biodiesel. Indonesia as the world's third largest grain, bran produced in large quantities. The content of free fatty acids (Free Fatty Acid (FFA)) is high, rice bran can be converted into Biodiesel. This study aims to analyze the performance of diesel engines using alternative fuel mixture Pertadex with 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30% biodiesel rice bran. Stages of work done in this study, the manufacture of biodiesel by transesterification process, blending biodiesel with Pertadex, testing calorific value in a bomb calorimeter, and performance testing of diesel engines. From the analysis, it is concluded, greater the addition of a mixture% biodiesel Rated Power, volumetric efficiency, the actual Thermal Efficiency and Heat Loss tended to decline, while the rate of material flow baar (mf) and specific fuel consumption (SFC) Tend to increase.
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 menggunakan Bahan BakarCampuran
Pertadex dengan Biodiesel Dedak Padi”
Dalam penulisan skripsi ini tidak sedikit hambatan yang dihadapi oleh penulis. Untuk itu penulis secara khusus menyampaikan terima kasih kepada dosen pembimbing Bapak Ir.Tekad Sitepu ,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. Bapak Ir. Alfian Hamsi, MSc. dan Bapak Ir. A Halim Nasution, MSc. Selaku dosen penguji.
3. Kedua Orang Tua Saya P Sirait dan L. Manurung yang mendoakan dan mendukung penulis dalam pengerjaan Skripsi ini
4. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin USU. 5. Saudaraku , Rini Sirait, Rinaldry Sirait, dan Agung Sirait.
6. Penyemangat Penulis,Basaria Panjaitan.
7. Tandemawak Arnol Jepri Panjaitan dan Kawan Kawan AS KELING.
9. Teman-teman di Departemen Teknik Kimia untuk sambutan hangat dan tangan yang ringan membantu dalam pembuatan biodiesel 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. Terima kasih.
Medan, 2016 Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR NOTASI ... xi
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1
1.2 Tujuan Pengujian ... 3
1.3 Batasan Masalah ... 3
1.4 Manfaat Pengujian ... 3
1.5 Metodologi Penulisan ... 4
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Biodiesel ... 6
2.1.1 Sejarah biodiesel ... 6
2.1.2 Biodiesel Dedak Padi ... 7
2.1.3 Pembuatan Biodiesel Dedak Padi ... 10
2.1.3.1 Esterifikasi ... 11
2.1.3.2 Transesterifikasi ... 12
2.3 Minyak Dedak Padi ... 14
2.4 Mesin Diesel ... 15
2.4.1 Prinsip Kerja Mesin Diesel ... 17
2.4.2 Performansi Mesin Diesel ... 18
BAB IIIMETODE PENELITIAN 3.1 Waktu Dan Tempat... 25
3.2 Alat Dan Bahan ... 25
3.2.1 Alat ... 25
3.2.2 Bahan ... 26
3.2.3 Bahan Baku ... 32
3.3 Metode Pengumpulan Data ... 32
3.4 Metode Pengolahan Data ... 32
3.5 Pengamatan Dan Tahap Pengujian ... 32
3.6 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ... 33
3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel ... 35
3.8 Set Up alat ... 37
BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN 4.1 Biodiesel Dedak Padi ... 40
4.2 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter... 41
4.3 Hasil pengujian Engine Test Bed ... 43
4.3.1 Dengan Bahan Bakar Pertadex ... 43
4.3.3Dengan Pertadex+ Biodiesel Dedak Padi 10% ... 44
4.3.4Dengan Pertadex+ Biodiesel Dedak Padi 15% ... 45
4.3.5Dengan Pertadex+ Biodiesel Dedak Padi 20% ... 46
4.3.6DenganPertadex+ Biodiesel Dedak Padi 25% ... 46
4.3.7Dengan Pertadex+ Biodiesel Dedak Padi 30% ... 47
4.4 Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel ... 47
4.4.1 Daya ... 48
4.4.2 Laju aliran bahan bakar ... 51
4.4.3Rasio Udara Bahan bakar ... 54
4.4.4Effisiensi Volumetris ... 57
4.4.5Daya Aktual ... 60
4.4.6Effesiensi Termal Aktual ... 63
4.4.7Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ... 65
4.4.8Heat Loss ... 68
4.4.9Persentase Heat Loss ... 70
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 73
5.2 Saran ... 74
DAFTAR PUSTAKA...75
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Teknologi Konversi Biodiesel ... 11
Gambar 2.2 Diagram Pv……… 16
Gambar 2.3 Diagram T-S ... 16
Gambar 2.4 Prinsip Kerja Mesin Diesel ... 18
Gambar 2.5 Viscous Flow Meter ... 22
Gambar 3.1 Mesin Diesel Small engine Test TD111-MKII ... 25
Gambar 3.2 Tec Equipment TD-114 ... 26
Gambar 3.3 Minyak goreng dedak padi ... 26
Gambar 3.4 Pengukuran Kadar FFA ... 27
Gambar 3.5 Proses Transesterifikasi ... 27
Gambar 3.6 Pemisahan minyak dari gliserol... 28
Gambar 3.7 Pencucian Biodiesel dengan air ... 28
Gambar 3.8 Biodiesel Dedak Padi ... 29
Gambar 3.9 Diagram Alir pembuatan biodiesel minyak Dedak Padi ... 31
Gambar 3.10 Pengujian nilai kalor bahan bakar ... 35
Gambar 3.11 Diagram Alir Pengujian performansi mesin ... 36
Gambar 3.12 Set up alat……… . 37
Gambar 3.13 Set-up pengujian performansi mesin………. 38
Gambar 4.1 Grafik LHV vs %Biodiesel. ……….……….43
Gambar 4.2 Grafik Daya vs Putaran untuk beban 3.5 kg ... 50
Gambar 4.3 Grafik Daya vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 50
Gambar 4.4 Grafik mf vs Putaran untuk beban 3.5 kg ... 53
Gambar 4.5 Grafik mf vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 53
Gambar 4.7 Grafik AFR vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 56
Gambar 4.8 Grafik Effesiensi Volumetris vs Putaran untuk beban 3.5 kg .. 59
Gambar 4.9 Grafik effesiensi Volumetris vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 60
Gambar 4.10 Grafik Daya Aktual vs Putaran untuk beban 3.5 kg ... 62
Gambar 4.11 Grafik Daya Aktual vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 62
Gambar 4.12 Grafik effisiensi Termal Aktual vs Putaran untuk beban 3.5 kg... 64
Gambar 4.13 Grafik Effisiensi Termal Aktual vs Putaran untuk beban 4.5 kg... 65
Gambar 4.14 Grafik SFC vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... … 67
Gambar 4.15 Grafik SFC vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... … 67
Gambar 4.16 Grafik Heat Loss vs Putaran untuk beban 3.5 kg ... … 69
Gambar 4.17 Grafik Heat Loss vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... … 70
Gambar 4.18 Grafik Persentase Heat Loss vs Putaran untuk beban 3.5 kg ... … 72
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Standar Karakterisitik biodiesel ... 10
Tabel 2.2 Karakteristik Minyak Dedak Padi (SBP) ... 15
Tabel 4.1 Karateristik Biodiesel dedak padi ... 40
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter... 42
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina dex ... 43
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Pertamina dex+ Biodiesel Dedak Padi5%... 44
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Pertamina dex+ Biodiesel Dedak Padi 10%.... 45
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Pertamina dex+ Biodiesel Dedak Padi 15%.... 45
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Pertamina dex+ Biodiesel Dedak Padi 20%.... 46
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Pertamina dex+ Biodiesel Dedak Padi 25%.... 46
Tabel 4.9 Hasil Pengujian Pertamina dex+ Biodiesel Dedak Padi 30%.... 47
Tabel 4.10 Data Perhitungan Untuk Daya ... 48
Tabel 4.11 Data Perhitungan Untuk Laju aliran Bahan Bakar ... 52
Tabel 4.12 Data Perhitungan Untuk AFR ... 55
Tabel 4.13 Data Perhitungan Untuk Effisiensi Volumetris ... 58
Tabel 4.14 Data Perhitungan Untuk Daya Aktual ... 61
Tabel 4.15 Data Perhitungan Untuk EffIsiensi termal aktual ... 63
Tabel 4.16 Data Perhitungan Untuk Konsumsi Bahan Bakar Spesific ... 66
Tabel 4.17 Data Perhitungan Untuk Heat Loss ... 68
DAFTAR NOTASI
Simbol Keterangan Satuan
HHV Nilai kalor bahan bakar atas KJ/Kg
LHV Nilai kalor bahan bakar bawah KJ/Kg
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/kgoC
Heat Loss Kehilangan panas W
% Heat Loss Persentase Heat Loss %
Vf Volume bahan bakar yang di uji ml
AFR Rasio udara dengan bahan bakar
ṁa Laju aliran massa udara Kg/h
CF Faktor koreksi
Ƞv Efisiensi volumetrik %
Ƞm Efisiensi mekanis %
Ta Suhu udara luar (ambient) oC
