Pengaruh Dymetil Ester Pada Biosolar Terhadap Unjuk Kerja Motor Diesel Satu Silinder Pada Suhu Pemanasan Bahan Bakar 95o C

(1)

==================================================================

12

Pengaruh Dymetil Ester Pada Biosolar Terhadap Unjuk

Kerja Motor Diesel Satu Silinder Pada Suhu Pemanasan

Bahan Bakar 95

o

C

Nugrah Rekto Prabowo1 _{Rizki Adila Saputro}2

1,2 _{Teknik Mesin STT Wiworotomo Purwokerto, Jl. Semingkir No. 1 Purwokerto}

Email: [email protected]_{: [email protected]}2

Abstrak

Menipisnya cadangan minyak bumi membuat munculnya berbagai macam energi alternatif, salah satunya adalah Biodiesel. Biodiesel adalah ester asam lemak yang berasal dari minyak nabati atau hewani melalui reaksi transesterifikasi atau esterifikasi. Tujuan penelitian ini dilakukan pengujian untuk mengetahui pengaruh penggunaan campuran bahan bakar Biodiesel Jelantah dengan pemanasan 950_{C terhadap Daya, Torsi dan Sfc. Pengujian}

dilakukan dengan memberikan beban lampu dari 200 – 3200 Watt pada variasi volume bahan bakar Biodiesel sebesar 30%, 40% dan 50%. Metode penelitian yang digunakan menggunakan analisa deskriptif dimana hasil penelitian digambarkan dan di deskripsikan berdasarkan hasil penelitian. Dari hasil pengujian menghasilkan penambahan bahan bakar Biodiesel Jelantah berpengaruh terhadap Daya, Torsi dan Sfc yang dihasilkan motor Diesel. Kata kunci : Pemanasan Bahan Bakar, Biodiesel Jelantah, Performance

1. Pendahuluan

Menipisnya cadangan minyak bumi membuat munculnya berbagai macam energi alternatif, salah satunya adalah biodiesel. Biodiesel adalah ester asam lemak yang berasal dari minyak nabati atau hewani melalui reaksi transesterifikasi atau esterifikasi dan digunakan

sebagai bahan bakar diesel[1]_{. Biodiesel merupakan bahan yang sangat potensial digunakan}

sebagai pengganti bahan bakar diesel. Hal ini disebabkan karena bahan bakunya yang berasal dari minyak nabati, dapat diperbaharui, dapat dihasilkan secara periodik dan mudah diperoleh. Selain itu harganya relatif stabil dan produksinya mudah disesuaikan dengan kebutuhan. Biodiesel juga merupakan.bahan bakar yang ramah lingkungan, tidak mengandung belerang sehingga dapat mengurangi kerusakan lingkungan yang diakibatkan oleh hujan asam (rain

acid)[2]_{. Penggunaan minyak goreng bekas sebagai bahan baku memberikan beberapa}

keuntungan, diantaranya : harga murah, mudah didapat dan dapat menanggulangi pencemaran yang disebabkan oleh limbah minyak goreng bekas.Biodiesel yang dihasilkan perlu dilakukan pengujian pada motor diesel. Hal ini dimaksudkan untuk mengetahui sejauh mana

performance motor diesel jika menggunakan biodiesel sebagai bahan bakarnya. Sebelum diujikan langsung pada motor diesel, harus diketahui dahulu apakah biodiesel yang dihasilkan memenuhi bahan bakar standar diesel.

Berbagai penelitian tentang pengujian langsung biodiesel sebagai bahan bakar motor diesel sudah dilakukan menggunakan biodiesel yang berasal dari minyak jarak pagar. Minyak kelapa sebagai bahan baku biodisel juga sudah diujikan pada motor diesel. Pemerintah melalui pertamina juga sudah mengkomersilkan biodiesel, tetapi belum bentuk biodiesel murni. Biodiesel yang dikomersilkan berupa campuran biodisel dengan solar yang dikenal dengan istilah biosolar. Kandungan biodiesel yang terdapat dalam biosolar masih 5% volum (B5)

yang terdapat pada peraturan presiden nomor 5 tahun 2006 tentang kebijakan energy[2][3]_.

(2)

==================================================================

13

methanol atau etanol. Biodiesel yang diproduksi dari minyak tumbuhan atau lemak hewan biasanya lebih mahal dibanding bahan bakar diesel konvensional dari minyak bumi, kaji eksperimental performansi motor diesel dengan bahan bakar biodiesel minyak goreng bekas. Bertujuan untuk mengetahui apakah ada perbedaan daya dan konsumsi bahan bakar dengan campuran minyak jelantah dengan solar murni. Metode ini menggunakan Variasi putaran

mesin 1500, 2000, 2500, 3000 dan 3500 rpm. Pengujian menggunakan motor diesel TD110 –

TD115. Biodiesel berbahan baku minyak goreng bekas dari rumah tangga (B100 atau

biodiesel murni) memiliki high heating value (HHV) sekitar 37,76 Mj/kg, lebih rendah

10,73% dibanding solar yang memiliki HHV sekitar 42,3 Mj/kg. Semakin besar komposisi biodiesel pada campuran bahan bakar maka nilai kalor bahan bakar semakin menurun, Dibandingkan dalam pemakaian bahan bakar solar, maka pemakaian bahan bakar B100 pada motor diesel menghasilkan parameter sebagai berikut : Torsi motor lebih rendah sekitar 9,79%, Daya keluaran motor lebih rendah sekitar 9,9%, Konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) lebih tinggi sekitar 12,15%, emisi gas buang motor diesel yang menggunakan bahan bakar B100 dibanding solar mengandung kadar CO yang lebih rendah sekitar 30,46% dan kadar Sox

yang lebih rendah sekitar 31,14[4]_{. Pencampuran minyak diesel dari minyak goreng bekas}

untuk bahan bakar motor diesel, bertujuan untuk mengetahui seberapa besar unjuk kerja motor diesel dengan minyak jelantah dibanding solar, kinerja motor dalam jangka pendek pada penggunaan biodiesel murni menunjukan 4,14% lebih tinggi diikuti konsumsi bahan bakar spesifik sebesar 9,5% lebih tinggi dibanding minyak solar. Secara teknis penggunaan biodiesel berbasis minyak jelantah tidak menunjukkan kesulitan dalam star motor, unjuk kerja maupun operasional motor. Hal tersebut tidak lepas dari teori dan penelitian sebelumnya bahwa

viskositas campuran bahan bakar berpengaruh terhadap pembakaran motor tersebut[1][5]_.

Biodiesel yang berasal dari minyak goreng bekas ternyata mempunyai spesifik gravity yang lebih besar dari standar solar disebabkan karena senyawa penyusun biodiesel mempunyai senyawa karbon yang lebih besar dibanding dengan solar sehingga spesifik gravity lebih

besar[6]_. _{Hasil penelitian besarnya torsi yang dihasilkan dari pengujian biodiesel minyak}

jelantah maka diperoleh hasil bahwa torsi paling tinggi diperoleh pada kondisi standart sebesar 13,178 Nm pada beban 2400 Watt, campuran minyak jelantah 50% sebesar 12,840 Nm, campuran minyak jelantah 60% sebesar 12,630 Nm dan campuran minyak jelantah 70%

sebesar 11,101. Grahan, 2012 meneliti Pengaruh Pemanasan Bahan Bakar Terhadap Unjuk

Kerja Motor Diesel Silinder Tunggal Berbahan Bakar Biodiesel dengan pemanasan bahan

bakar temperature 85o_{C dan 95}o_{C. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh}

pemanasan bahan bakar terhadap unjuk kerja motor diesel silinder tunggal berbahan bakar biodiesel. Pada penelitian ini didapatkan hasil daya, torsi dan BMEP maksimal dimiliki oleh

pemanasan dengan temperatur 95o_{C pada beban 2600 W. Daya sebesar 2,783 kW, torsi}

sebesar 17,726 Nm dan BMEP sebesar 630,708 kPa. Sementara didapat sfc minimal sebesar 0,345 Kg/kWh pada beban 2000 W. Demikian dengan meningkatkan temperatur bahan bakar, dapat meningkatkan daya, torsi dan BMEP motor diesel berbahan bakar biodiesel minyak

kelapa, akan tetapi pada beban tertentu sfc meningkat[5]_.

Pengaruh Pemanasan Bahan Bakar Terhadap Unjuk Kerja Pada Motor Diesel Satu Silinder Berbahan Bakar Biosolar. Penelitian ini dilakukann secara experimental dengan

temperatur pemanasan 40˚C. Penelitian dilakukan dengan menggunakan panel bebanlampu,

dan variasi beban lampu dimulai dari nol (0) Watt sampai dengan 2900 Watt pada putaran motor konstan sebesar 1500 rpm atau 50 Hz dengan bahan bakar biosolar. Penelitian pemanasan bahan bakar pada pipa sebelum pompa injeksi mengalami peningkatan daya 5,1% dan torsi sebesar 13,5% dan penurunan konsumsi bahan bakar spesifik sebesar 9,9%

(3)

==================================================================

14

timing injeksi advanced 65° dipanaskan 40°. Pada timing injection 65° dan dipanaskan 50° terjadi peningkatan daya sebesar 4,11%.. Hal ini di buktikan pula oleh analisa statistic dimana Fhitung < Ftabel maka HA diterima, artinya ada pengaruh terhadap Sfc yang dihasilkan pada motor bakar[7]_.

Pengaruh Pemanasan Bahan Bakar Terhadap Unjuk Kerja Motor Diesel. konsumsi

bahan bakar menurun sebesar 3,5% pada temperatur 55o_{C dan pada temperatur 65°C menurun}

sebesar 29,4% dari kondisi standar. Viskositas merupakan parameter penting untuk penginjeksian, pencampuran dengan udara, dan pembakaran sempurna. Besarnya viskositas menyebabkan pembakaran kurang sempurna, salah satu alternatif agar pembakaran menjadi

sempurna, maka biodiesel diturunkan viskositasnya dengan jalan dipanaskan[8]_{. eksperimental}

pada motor diesel silinder tunggal berbahan bakar biodiesel minyak kelapa dengan

meningkatkan temperatur bahan bakar sebesar 85o_{C dan 95}o_{C sebelum injector dan didapatkan}

hasil daya, torsi dan BMEP maksimal dimiliki oleh pemanasan dengan temperatur 95o_C[9]_.

maka penyusun mencoba meneliti dan mengaplikasikan variasi campuran bahan bakar biosolar dengan biodiesel jelantah (dymetil ester) dan dipanaskan melalui pipa tekanan tinggi

dengan suhu pemanasan konstan 95o_{C guna mengurangi nilai viskositas dari campuran bahan}

bakar tersebut. Sehingga diharapkan penginjeksian, pencampuran dengan udara, dan pembakaran sempurna.

2. Metode Penelitian

Desain penelitian yang digunakan adalah eksperimental. Khusus dalam penelitian ini

menggunakan pemanasan bahan bakar temperature 95o_{C sebelum injektor dengan}

memvariasikan campuran biosolar dengan biodiesel minyak jelantah (dymetil ester) 30%, 40%, 50% dan motor diesel sebagai objek penelitian, dengan menekankan pada subjek pengukuran daya, torsi serta konsumsi bahan bakar spesific (SFC).

2.1. Alat dan bahan

a. Motor diesel silinder tunggal 4 langkah R 180

b. Power Analyzer, untuk mengetahui hasil data daya pada pengujian

c. Panel lampu pembeban, untuk mengukur lamanya motor diesel menghabiskan bahan bakar

d. burret ukuran 30 ml, untuk mengukur volume bahan bakar.

e. Gelas ukur, untuk mengukur kapasitas bahan bakar yang akan dicampurkan.

f. Pemanas bahan bakar

g. Stopwatch, digunakan untuk mengukur waktu konsumsi bahan bakar saat pengujian.

2.2. Pemanasan Bahan Bakar

(4)

==================================================================

15

Kalibrasi pemanas terlebih dahulu agar peneliti mengetahui temperatur pada pipa tekanan tinggi dengan temperatur pada bahan bakar yang telah dipanaskan, ukur temperatur bahan bakar awal dan ukur temperatur bahan bakar yang telah dipanaskan pada pipa tekanan tinggi sebelum pompa injeksi kemudian kalibrasi pula temperatur bahan bakar ketika bahan bakar sudah melalui pompa injeksi dan ukur kembali suhu bahan bakar pada keluaran atau ujung pipa tekanan tinggi sebelum bahan bakar masuk ke injektor.Untuk mencapai panas yang diinginkan pada bahan bakar maka dibutuhkan waktu empat sampai lima menit agar panas bahan bakar sesuai dengan yang diinginkan.

Gambar 2.1. Heater Fuel (pemanas bahan bakar)

2.3. Metode perhitungan

Dibawah ini adalah rumus menghitung unjuk kerja motor :

a. Daya

P(kw) = 2.𝜋.𝑁.𝑇

60000 Dimana :

T = torsi (N.m) P = daya (KW)

N = putaran motor (rpm)

b. Torsi

T (N . m) = 𝑃 .(𝐾𝑤).60000 2 . 𝜋 . 𝑁 Dimana:

P = daya (Kw) T = torsi (N.m)

(5)

==================================================================

16

Gambar 2.2. Flow chart penelitian

2.3 Langkah pengujian

1) Pada pengujian pertama (sebagai pembanding)

a) Pada pengujian pertama menggunakan biosolar tanpa campuran / dalam kondisi

standart dipanaskan 95o_C

b) Mengatur putaran (rpm) motor diesel dengan melihat power analyzer sampai pada ±

50 Hz / 1500 rpm

c) Catat waktu konsumsi bahan bakar setiap 10 ml bahan bakar yang terukur pada buret

Pemasukan bahan

Ambil data Daya dan Waktu

Bebaskan beban

kesimpulan

(6)

==================================================================

17

d) Catat daya yang keluar pada power analyzer

e) Ulangi langkah tersebut setiap beban generator mulai 200 – 3000 watt.

f) Ulangi pengujian tersebut sebanyak tiga kali untuk keakurasian data.

2) Pada pengujian kedua

a) Pada pengujian kedua menggunakan Campuran biodiesel minyak jelantah 30%

dipanaskan 95o_C

50 Hz / 1500 rpm

3) Pada pengujian ketiga

dipanaskan 95o_C

50 Hz / 1500 rpm

4) Pada pengujian keempat

dipanaskan 95o_C

50 Hz / 1500 rpm

(7)

==================================================================

18

Keterangan :

1. Reservoir 2. Burret 3. Motor Diesel 4. Generator

5. Power Analyzer 6. Instalasi Lampu Pembebanan

Konsumsi bahan bakar spesifik dan laju konsumsi bahan bakar (Sfc)

Mf = ρbb.b . 3600

Mf = laju konsumsi bahan bakar (kg/h)

ρbb = massa jenis bahan bakar (kg/I)

Sfc = bahan bakar yang dipakai

t = waktu (detik)

b = volume buret (CC)

c. Hasil dan Pembahasan

Tabel 3.1 Hubungan Daya dan Beban (Watt)

(8)

==================================================================

19

Berdasarkan tabel hasil pengujian Daya sebagai pengujian beban pada pemanasan bahan

bakar 950_{C dapat dibuat grafik hubungan Daya dan beban pengujian, sebagai berikut :}

Gambar 3.1. Grafik Hubungan Daya dan Beban

Hubungan Torsi dan Bebanbungan Torsi dan BebBerdasarkan tabel hasil pengujian

Torsi sebagai pengujian beban pada pemanasan bahan bakar 950_{C dapat dibuat grafik hubungan}

Torsi dan beban pengujian, sebagai berikut :

Gambar 3.2. Grafik Hubungan Torsi dan Beban

Berdasarkan grafik hubungan Daya dan Beban diperoleh Daya rata - rata pada

0 200 400 600 800 1000120014001600180020002200240026002800290030003200

D

Daya ( Watt ) Biosolar 100%

Daya ( Watt ) Biosolar dengan Biodiesel 30%

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 2900 3000 3200

T

Torsi ( Nm ) Biosolar 100%

Torsi ( Nm ) Biosolar dengan Biodiesel 30%

Torsi ( Nm ) Biosolar dengan Biodiesel 40%

(9)

==================================================================

20

biodiesel 40% sebesar 1119,89 Watt. Daya rata – rata penggunaan bahan bakar biodiesel 50%

sebesar 1122,74 Watt. Dari data hasil pengujian diperoleh Daya rata – rata dihasilkan pada

penggunaan bahan bakar biosolar menghasilkan Daya rata – rata lebih tinggi dibandingkan

penggunaan bahan bakar campuran biodiesel jelantah. Hasil penelitian tentang pengaruh penggunaan campuran bahan bakar biodiesel jelentah terhadap Daya menunjukkan bahwa kualitas bahan bakar Biodiesel Dymetil Ester mempunyai kualitas lebih rendah dari pada kualitas bahan bakar Biosolar, hal ini dibuktikan baik pada campuran 30%, 40% dan 50% Biodiesel pada bahan bakar Biosolar Daya motor yang dihasilkan menurun. Berdasarkan grafik hubungan Torsi dan Beban diperoleh Torsi rata - rata pada penggunaan bahan bakar biosolar murni sebesar 7,21 Nm.

Tabel 3.3. Hubungan Beban (Watt) dan torsi

Torsi terbesar penggunaan bahan bakar biodiesel jelantah 30% sebesar 7,18 Nm. Pada penggunaan bahan bakar biodiesel 40% sebesar 7,13 Nm. Torsi maksimal penggunaan bahan bakar biodiesel 50% sebesar 7,15 Nm. Dari data hasil pengujian diperoleh Torsi rata - rata

dihasilkan pada penggunaan bahan bakar biosolar murni menghasilkan Torsi rata – rata terbesar.

Hasil penelitian tentang pengaruh penggunaan campuran bahan bakar biodiesel jelentah terhadap Torsi menunjukkan bahwa kualitas bahan bakar Biodiesel Dymetil Ester mempunyai kualitas lebih rendah dari pada kualitas bahan bakar Biosolar, hal ini dibuktikan baik pada campuran 30%, 40% dan 50% Biodiesel pada bahan bakar Biosolar Torsi motor yang dihasilkan menurun.

3.1. Hubungan SFC dengan Beban

Berdasarkan tabel hasil pengujian Sfc sebagai pengujian beban pada pemanasan bahan

bakar 950_{C dapat dibuat grafik hubungan Sfc dan beban pengujian, Sfc rata}–_{rata penggunaan}

No Beban ( Watt )

Torsi ( Nm )

(10)

==================================================================

21

bahan bakar biodiesel jelantah 30% sebesar 0,58 L/KWH. Pada penggunaan bahan bakar

biodiesel 40% sebesar 0,59 L/KWH. Sfc rata – rata penggunaan bahan bakar biodiesel 50%

sebesar 0,59 L/KWH. Dari data hasil pengujian diperoleh Sfc rata – rata minimum dihasilkan

pada penggunaan bahan bakar biosolar murni.

Tabel 3.4. Hubungan Beban (Watt) dan SFC

Hasil penelitian tentang pengaruh penggunaan campuran bahan bakar biodiesel jelentah terhadap Sfc menunjukkan bahwa kualitas bahan bakar Biodiesel Dymetil Ester mempunyai kualitas lebih rendah dari pada kualitas bahan bakar Biosolar, hal ini dibuktikan baik pada campuran 30%, 40% dan 50% Biodiesel pada bahan bakar Biosolar Sfc motor yang dihasilkan lebih besarsebagai berikut :

Gambar 3.3. Grafik Hubungan Sfc dan Beban

(11)

==================================================================

22

Berdasarkan grafik hubungan Sfc dan Beban diperoleh Sfc rata – rata pada penggunaan

bahan bakar biosolar murni sebesar 0,56 L/KWH.

d. Kesimpulan dan saran

4.2 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian penambahan bahan bakar biodiesel jelantah pada bahan bakar biosolar terhadap Daya diperoleh kesimpulan sebagai berikut ;

1. Daya rata – rata pada penggunaan bahan bakar solar murni sebesar 1131,32 Watt. Pada

penggunaan bahan bakar solar ditambah bahan bakar biodiesel 30% sebesar 1127,37 Watt. Pada penggunaan bahan bakar solar ditambah biodiesel 40% sebesar 1119,89 Watt. Pada penggunaan bahan bakar solar ditambah biodiesel 50% sebesar 1122,74 Watt. Penambahan bahan bakar biodiesel jelantah mengakibatkan menurunnya kualitas bahan bakar sehingga Daya yang dihasilkan menurun.

2. Berdasarkan hasil penelitian penambahan bahan bakar biodiesel jelantah pada bahan bakar

biosolar terhadap Torsi diperoleh kesimpulan sebagai berikut Torsi rata – rata pada

penggunaan bahan bakar solar murni sebesar 7,21 Nm. Pada penggunaan bahan bakar solar ditambah bahan bakar biodiesel 30% sebesar 7,18 Nm. Pada penggunaan bahan bakar solar ditambah biodiesel 40% sebesar 7,13 Nm. Pada penggunaan bahan bakar solar ditambah biodiesel 50% sebesar 7,15 Nm. Penambahan campuran bahan bakar biodiesel mengakibatkan menurun kualitas bahan bakar sehingga Torsi yang dihasilkan menurun.

3. Berdasarkan hasil penelitian penambahan bahan bakar biodiesel jelantah pada bahan bakar

biosolar terhadap Sfc diperoleh kesimpulan sebagai berikut Sfc rata – rata pada

penggunaan bahan bakar solar murni sebesar 0,56 L/KWH. Pada penggunaan bahan bakar solar ditambah bahan bakar biodiesel 30% sebesar 0,58 L/KWH. Pada penggunaan bahan bakar solar ditambah biodiesel 40% sebesar 0,59 L/KWH. Pada penggunaan bahan bakar .mengakibatkan kualitas bahan bakar menurun sehingga Sfc yang dihasilkan lebih besar.

4.2 Saran

a. Bagi pemilik kendaraan bermotor diesel perubahan pada penelitian ini dapat digunakan

sebagai perubahan untuk menghasilkan performan kendaraan yang lebih baik dengan perubahan kecil.

b. Bagi pemilik kendaraan bermotor diesel perubahan pada penelitian ini dapat digunakan

sebagai literatur untuk merubah bahan bakar biosolar dengan biodiesel karena menghasilkan Daya, Torsi dan Sfc yang tidak berbeda jauh dari bahan bakar biosolar dan mempunyai nilai ekonomis yang lebih baik dibandingkan biosolar.

c. Pada penelitian selanjutnya sebaiknya pada tiap-tiap bahan bakar yang dilakukan pemanasan

dilakukan pengujian kekentalan, agar lebih terukur.

5. Daftar Pustaka

[1] Bambang Susilo, 2006 , Uji Biodiesel Dari Minyak Goreng Bekas Untuk Bahan Bakar

Motor Diesel, Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya.

[2] Tim Fakultas Teknik, 2003, Teknik Dasar Motor Diesel, UNY, hlm 9 – 18, Yogyakarta.

(12)

==================================================================

23

[4] Aep sapi’I, 2014, Pengaruh Pemanasan Bahan Bakar Terhadap Unjuk Kerja Pada Motor Diesel Satu Silinder Berbahan Bakar Biosolar, Sekolah Tinggi Teknik Wiworotomo, Purwokerto.

[5] Eka Bagus Syahrudin, 2014, Analisa Pengaruh Penggunaan Campuran Bahan Bakar Solar

Dengan Minyak Goreng Bekas Terhadap Unjuk Kerja Motor Diesel, Sekolah Tinggi Teknik Wiworotomo, Purwokerto.

[6] Isalmi Aziz. 2008, Uji performance motor diesel menggunakan biodiesel dari minyak

goreng bekas, UIN Syarif Hidayatullah, Jakarta.

[7] Muammar, 2014, Pengaruh Variasi Pemanasan Bahan Bakar Pada Timing Injection

Advanced 65° Terhadap Unjuk Kerja Motor Diesel Silinder Tunggal Berbahan Bakar Bio Solar, Sekolah Tinggi Teknik Wiworotomo, Purwokerto.

[8] Mukondar, 2012, Analisa Pengaruh Pemanasan Bahan Bakar Terhadap Unjuk Kerja Motor

Diesel, Sekolah Tinggi Teknik Wiworotomo, Purwokerto.

[9] Grahan, 2012, Pengaruh Pemanasan Bahan Bakar Terhadap Unjuk Kerja Motor Diesel