Uji Eksperimental Pengaruh Penambahan Bioetanol pada Bahan Bakar Pertalite terhadap Unjuk Kerja Motor Bakar Bensin

(1)

UJI EKSPERIMENTAL PENGARUH PENAMBAHAN

BIOETANOL PADA BAHAN BAKAR PERTALITE

TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR BAKAR BENSIN

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

M. HAFIZ PRATAMA

NIM. 110401104

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2016

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

i

ABSTRAK

Bahan bakar gasohol diuji pada mesin Supra-X 125cc untuk mengetahui perbandingan unjuk kerja mesin dengan menggunakan bahan bakar bensin jenis pertalite. Prosedur pengujian dibagi dua tahap yaitu, pengujian nilai kalor bahan bakar dan pengujian unjuk kerja mesin. Hasil pengujian nilai kalor bahan bakar diperoleh nilai kalor pertalite 44260,12 kJ/kg; gasohol 5% 41466 kJ/kg; gasohol 10% 41171,88 kJ/kg; dan gasohol 15% 40289,52 kJ/kg. Hasil pengujian unjuk kerja diperoleh torsi dan daya rata-rata tertinggi pada bahan bakar pertalite sebesar 9,08 Nm dan 4707,53 W. Konsumsi bahan bakar spesifik terendah pada bahan bakar gasohol 15% yaitu 242,4 gr/kW.h.

Kata kunci : Mesin otto, gasohol, pertalite, bioetanol, unjuk kerja

(11)

ii

ABSTRACT

Gasohol fuels tested on Supra-X 125cc engine to compare the performance of the engine using gasoline fuel types pertalite. The testing procedure is divided into two stages, testing the calorific value of the fuel and engine performance testing. The test results obtained calorific value fuel heating value pertalite 44260.12 kJ/kg; gasohol 5% 41 466 kJ/kg; gasohol 10% 41171.88 kJ/kg; and gasohol 15% 40289.52 kJ/kg. The test results obtained torque and power performance highest average fuel pertalite of 9.08 Nm and 4707.53 W. Lowest specific fuel consumption in the fuel gasohol 15% is 242.4 g/kWh.

Keywords : Otto machine, gasohol, pertalite, bioethanol, performance

(12)

iii

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur saya ucapkan kepada Allah SWT, karena atas limpahan berkah dan rahmatNya saya dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulisan skripsi ini saya buat untuk memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Dalam menyusun skripsi ini saya menyadari bahwa tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, akan terasa sulit bagi saya untuk menyelesaikan skripsi ini. Karena itu saya ucapkan terima kasih kepada:

1. Kedua orang tua saya, Ayahanda Chaidir dan Ibunda Lelyana Pulungan yang telah memberikan semangat, materi, dukungan beserta doa kepada saya sehingga saya dapat menyelesaikan pendidikan di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.

2. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.

3. Ir. A. Halim Nasution, M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktunya untuk mengarahkan saya dalam penyusunan skripsi ini.

4. Bapak Ir. Zamanhuri, MT dan Bapak Dr.Eng. Taufiq Bin Nur, ST. M.Eng.Sc selaku dosen pembanding yang membantu saya dalam memperbaiki skripsi ini.

5. Bapak/Ibu staff pengajar dan pegawai di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.

6. Laboran Laboratorium Prestasi Mesin Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU yang telah banyak memberikan arahan kepada saya selama pengujian.

7. Saudaraku yang tercinta, Adinda Marina Juwita dan M.Chairul Anam yang telah memberikan semangat, dukungan serta doa kepada saya selama penyusunan skripsi ini.

(13)

iv 8. Seluruh teman-teman saya, khususnya stambuk 2011 yang tidak dapat saya sebutkan satu-persatu yang telah menemani dan memberikan semangat serta masukan yang positif kepada saya.

Akhir kata, untuk semua pihak yang telah membantu saya dalam penyelesaian skripsi ini kiranya selalu dalam lindungan Allah SWT. Semoga skripsi ini memberi manfaat bagi pengembangan ilmu kedepannya.

Medan, Januari 2016

Penulis,

M. Hafiz Pratama

NIM. 110401104

(14)

v

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR NOTASI ... x

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1Latar Belakang ... 1

1.2Tujuan Pengujian ... 3

1.3Batasan Masalah... 3

1.4Metodologi Penulisan ... 4

1.5Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 Motor Bakar ... 5

2.2 Bahan Bakar Bensin ... 6

2.3 Motor Bakar Bensin ... 9

2.3.1 Siklus Otto Ideal ... 9

2.4 Unjuk Kerja Motor Bakar Bensin ... 11

2.4.1 Torsi Poros ... 11

2.4.2 Daya Poros ... 12

2.4.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) ... 13

2.4.4 Air Fuel Ratio (AFR) ... 13

2.4.5 Efisiensi Volumetris ... 14

2.4.6 Efisiensi Thermal ... 15

2.5 Nilai Kalor Bahan Bakar ... 15

(15)

vi

2.6 Sejarah Bioetanol ... 17

2.6.1 Bioetanol ... 18

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 20

3.1 Penelitian ... 20

3.2 Waktu dan Tempat ... 20

3.2.1 Pengujian Konsumsi Bahan Bakar ... 20

3.2.2 Pengujian Torsi ... 21

3.2.3 Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ... 21

3.3 Alat dan Bahan ... 22

3.3.1 Alat ... 22

3.3.2 Bahan ... 28

3.4 Metode Pengumpulan Data ... 29

3.5 Metode Pengolahan Data ... 30

3.6 Pengamatan dan Tahap Pengujian ... 30

3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin ... 30

3.8 Prosedur Pengujian Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ... 32

3.9 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ... 35

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 39

4.1 Data Hasil Penelitian ... 39

4.1.1 Spesifikasi Data Alat dan Bahan Pengujian ... 39

4.1.1.1 Data Motor ... 39

4.1.1.2 Data Bahan Bakar ... 39

4.2 Pengujian Performansi Mesin Otto ... 41

4.2.1 Final Ratio ... 41

4.2.2 Torsi ... 42

4.2.3 Daya ... 43

4.2.4 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) ... 44

4.2.5 Efisiensi Thermal ... 47

4.2.6 Rasio Udara Bahan Bakar (AFR) ... 49

4.2.7 Efisiensi Volumetris ... 50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 52

(16)

vii 5.1 Kesimpulan ... 52 5.2 Saran ... 53

DAFTAR PUSTAKA ... xii

LAMPIRAN

(17)

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Proses pembakaran luar dan pembakaran dalam ... 6

Gambar 2.2 Pembagian langkah pada siklus otto ... 10

Gambar 2.3 Diagram P-V dan diagram T-S siklus otto ideal ... 11

Gambar 3.1 Pengujian konsumsi bahan bakar ... 21

Gambar 3.2 Pengujian torsi ... 21

Gambar 3.3 Pengujian nilai kalor bahan bakar ... 22

Gambar 3.4 Mesin Honda Supra-X 125 ... 23

Gambar 3.5 Tabung ukur ... 24

Gambar 3.6 Tachometer ... 25

Gambar 3.7 Timbangan digital ... 25

Gambar 3.8 Timbangan pegas ... 26

Gambar 3.9 Digital stopwatch ... 27

Gambar 3.10 HiDS HD-30 ... 27

Gambar 3.11 Selang bahan bakar... 28

Gambar 3.12 Bahan bakar Pertalite ... 29

Gambar 3.13 Bioetanol absolut ... 29

Gambar 3.14 Diagram alir performansi motor bakar ... 32

Gambar 3.15 Pengujian konsumsi bahan bakar spesifik ... 34

Gambar 3.16 Diagram alir pengujian konsumsi 40 ml bahan bakar ... 35

Gambar 3.17 Bom kalorimeter ... 36

Gambar 3.18 Diagram alir pengujian nilai kalor bahan bakar ... 38

Gambar 4.1 Grafik torsi vs putaran setiap bahan bakar ... 42

Gambar 4.2 Grafik daya vs putaran setiap bahan bakar... 44

Gambar 4.3 Grafik SFC vs putaran setiap bahan bakar ... 47

Gambar 4.4 Grafik efisiensi thermal vs putaran setiap bahan bakar... 48

Gambar 4.5 Grafik AFR vs putaran setiap bahan bakar ... 50

Gambar 4.6 Grafik efisiensi volumetris vs putaran setiap bahan bakar ... 51

(18)

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Standar dan mutu bahan bakar pertalite ... 7

Tabel 4.1 Pengujian nilai kalor bahan bakar pertalite ... 40

Tabel 4.2 Pengujian nilai kalor bahan bakar gasohol 5% ... 40

Tabel 4.5 Nilai torsi setiap bahan bakar ... 42

Tabel 4.6 Besarnya daya setiap bahan bakar ... 43

Tabel 4.7 Hasil pengujian mf bahan bakar pertalite ... 44

Tabel 4.8 Hasil pengujian mf bahan bakar gasohol 5% ... 45

Tabel 4.11 Nilai SFC settap bahan bakar ... 46

Tabel 4.12 Nilai Efisiensi thermal setiap bahan bakar ... 48

Tabel 4.13 Nilai ma setiap bahan bakar ... 49

Tabel 4.14 Nilai AFR setiap bahan bakar ... 49

Tabel 4.15 Efisiensi volumetris setiap bahan bakar ... 50

(19)

x

DAFTAR NOTASI

Lambang Keterangan Satuan

AFR Rasio campuran bahan bakar dan udara

B Diameter silinder mm

Cv Nilai kalor bahan bakar kJ/kg

F Gaya N

g Gaya gravitasi m/s2

HHV Nilai kalor atas bahan bakar kJ/kg

LHV Nilai kalor bawah bahan bakar kJ/kg

Massa aliran udara per siklus kg/cyl-cycle

̇ Laju massa udara kg/jam

̇ Laju bahan bakar kg/jam

n Putaran rpm

P Daya W

Pi Tekanan udara masuk kPa

rc Rasio kompresi

S Panjang langkah mm

SFC Konsumsi bahan bakar spesifik gr/kW.h

t Waktu s

T Torsi N.m

Ta Temperatur udara lingkungan K

Ti Temperatur udara masuk K

Vc Volume sisa mm3

Vd Volume langkah mm3

Efisiensi thermal brake %

Efisiensi volumetris %