BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Pengujian dilakukan di Laboratorium Motor Bakar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara selama kurang lebih 2 bulan.
3.2 Bahan dan Alat 3.2.1 Bahan
Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah bahan bakar premium dan bahan bakar LPG (liquified petroleum gas)
3.2.2 Alat
Alat yang dipakai dalam eksperimen ini terdiri dari:
1. Generator set bensin 4-langkah merk STARKE Tipe GFH1900LX
2. Multimeter yang digunakan untuk mengukur tegangan yang terjadi pada saat pengujian
3. Tachometer untuk mengukur jumlah putaran per menit
4. Alat uji emisi LPGauto LPG analyzer
5. Alat bantu perbengkelan, seperti: kunci pas, kunci inggris, kunci ring, obeng, tang, dan lain sebagainya.
6. Bola lampu yang digunakan sebagai pengatur daya yang akan diuji
7. Stop wacth, untuk menentukan waktu yang direncanakan, menghabiskan berapa banyak bahan bakar yang dibutuhkan.
3.3 Metode Pengumpulan Data
Data yang dipergunakan dalam pengujian ini meliputi:
a. Data primer, merupakan data yang diperoleh langsung dari pengukuraan dan pembacaan pada unit instrumentasi dan alat ukur pada masing-masing pengujian.
Metode Pengolahan Data
Data yang diperoleh dari data primer dan data sekunder diolah ke dalam rumus empiris, kemudian data dari perhitungan disajikan dalam bentuk tabulasi dan grafik
3.4 Pengamatan dan Tahap Pengujian
Pada penelitian yang akan diamati adalah: 1. Parameter tegangan dan parameter daya efektif 2. Parameter komsumsi bahan bakar spesifik (sfc) 3. Efisiensi thermal brake
4. Parameter komposisi gas buang
Prosedur pengujian dapat dibagi beberapa tahap, yaitu: 1. Pengujian motor bensin dengan bahan bakar bensin premium 2. Pengujian motor bensin dengan bahan bakar LPG
3.5 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Otto Generator Set
Disini dilakukan pengujian dengan menggunakan mesin Generator set 4-langkah dengan merk STARKE Tipe GFH1900LX
Spesifikasi :
• Capacity : 900 Watts/ 220V/ 50Hz
• Tank Capacity : 6 L
• DC Current : 12V/ 8.3A
• Starter : Manual
• Peak Power : 1,3 KW
• Rate Power : 1,0 KW
• Power Faktor : 1,0
• Noise Level 7 m distance : 63 dB
• Mesin : 3.0 Hp air Cooled OHV/ 3600 rpm
• Operation Time : 7 Hours
• Weight : 26 Kg
• Dimensions : 370 x 400 x 460 mm
Pengujian ini juga menggunakan alat-alat seperti: a. Multi meter.
Gambar 3.2 Multimeter Spesikikasi:
• Pabrikan :Fluke
• Type :2x AA 1.5 V Battery
b. Tachometer
Gambar 3.3 Tachometer Spesifikasi:
• Pabrikan : Krisbow
• Dimension : 210 x 74 x 37 (mm)
• Type : Display 5 digital 18 mm (0,7” LCD)
• Accuracy : ± (0.05 % + 1digital)
• Sampling time : 0.8 sec (over 60 rpm)
• Range select : Auto range
• Time base : Quartz crystal
• Power : 4 x 1,5 VAA size battery or 6 V direct current stable or voltage power
c. Bola lampu
Gambar 3.4 Bola lampu
Pada pengujian ini, akan diteliti performansi mesinbensin serta komposisi emisi gas buang. Pengujian ini dilakukan pada 6 variasi waktu, yaitu: 15 menit, 30 menit, 45 menit, 60 menit, 75 menit, dan 90 menit serta 3 variasi beban yaitu: tanpa beban, beben bolam dengan 400 watt dan 800 Watt.
Pengujian dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:
1. Menghidupkan mesin dengan menarik starter yang terdapat pada mesin, memanaskan mesi selama 2 menit supaya mesin beroperasi dengan stabil. 2. Setelah mesin beroperasi dengan stabil, maka mesin diuji selama 15 menit. 3. Setelah mesin beroperasi selama 15 menit, diukur putaran.
4. Mencatat rpm melalui pembacaan tachometer. 5. Dihitung juga tegangan yang terjadi.
6. Mencatat tegangan dari hasil pembacaan multimeter.
7. Melanjutkan pengujian mesin pada 15 menit selanjutnya hingga 90 menit 8. Mengulang pengujian untuk variasi beban mesin
Gambar 3.5 Diagram alir pengujian performansi mesin otto generator set Mulai
•Waktu uji bahan bakar: 15, 30, 45, 60,75,90 menit
•Putaran : n rpm
•Beban: P Watt
Mencatat data hasil
pembacaan alat ukur dengan rumus empirirs
Mengulang pengujian dengan beban yang berbeda
selesai Validasi
Kesimpulan Ya Tidak
• Mencatat komsumsi bahan bakar selama 15, 30, 45, 60,75,90 menit
• Mencatat daya
3.6 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang
Pengujian emisi LPG buang yang dilakukan meliputi kadar CO, CO2,
UHC, dan O2 yang terdapat pada hasil pembakaran bahan bakar. Pengujian ini dilakukan bersamaan dengan pengujian untuk kerja motor bakar premium dimana gas buang yang dihasilkan oleh mesin uji pada saat pengujian diukur untuk mengetahui kadar emisi dalam gas buang. Pengujian emisi gas buang yang dilakukan dalam penelitian ini menggunakan alat auto logic gas analyzer. Diagram alir pengujian emisi gas motor bakar bensin yang dilakukan dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar 3.6.
Gambar 3.7 diagram alir pengujian emisi LPG buang motor bakar Mulai
Menyambungkan perangkat auto gas analyzer ke komputer
Mengosongkan kandungan gas dalam auto gas analyzer
Memasukkan gas fitting ke dalam knalpot motor bakar
Menunggu kira-kira 2 menit hingga pembacaan stabil dan melihat tampilannya di komputer
selesai
Mengulang pengujian dengan beban yang berbeda
3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Otto Generator Set Premium dengan Menggunakan Bahan Bakar LPG
Prosedur pengujian dengan bahan bakar LPG sama dengan pengujian dengan pengujian bahan bakar premium. Tapi sebelum pengujian ini, karburator dimodifikasi, supaya karburator dapat menyalurkan LPG
3.7.1. Alat dan Bahan yang Digunakan dalam Memodifikasi Karburator 1. Karburator
Karburator merupakan bagian dari mesin yang bertugas dalam sistem pengabutan(pemasukan bahan bakar ke dalam silinder). Untuk itu fungsi dari karburator antara lain:
• Untuk mengatur udara dan bahan bakar ke dalam saluran isap.
• Untuk mengatur perbandingan bahan bakar-udara pada berbagai beban kecepatan motor.
• Mencampur bahan bakar dan udara secara merata.
Proses pemasukan bahan bakar kedalam silinder dinamakan karburasi. Sedangkan alat yang melakukan nya dinamakan karburator.
Sedangkan Komponen-komponen penting pada karburator diantaranya: a. Tabung Skep.
Berfungsi membuka lubang venturi, sehingga udara yang dibutuhkan makin besar.dalam tabung skep terdapat pegas yg berfungsi untuk mengembalikan tabung Skep ke posisi semula saat handle gas di lepas.
b. Jarum skep / Jet needle
Jarum skep ini berada di dalam tabung Skep tugasnya membuka debit bahan bakar, semakin terangkatnya jarum skep, maka debit bahan bakar yang masuk ke venturi semakin banyak. Jarum skep memiliki setelan klip. Jika posisi klip semakin di bawah, bahan bakar semakin boros.begitu juga sebaliknya.
c. Main Jet
Main jet Berfungsi untuk mensuplai bahan bakar di saat mesin putaran tinggi. d. Pilot Jet
Berfungsi buat mensuplai bahan bakar di putaran rendah (stasioner) hingga 4.000 rpm. Saat gas di tarik suplai pun berangsur hilang dan beralih ke Main jet yg akhirnya digantikan secara penuh oleh main jet di putaran atas.
e. Idle Screw
Idle screw bertugas menaikkan atau menurunkan rpm mesin. Semakin ke dalam (di putar ke kanan), baut akan mendorong tabung skep naik ke atas.
f. Air screw
Bekerja mengatur campuran udara dan bahan bakar ideal. Setiap motor punya setelan berbeda. Tapi, biasanya 2 hingga 2,5 putaran setelah ditutup habis.
g. Pelampung & Jarum pelampung ( Float & Float valve)
2. Selang Regulator
Gambar 3.9 Selang Regulator 3. Tabung LPG
Berfungsi sebagai tempat bahan bakar. Tabung ini juga berisi tekanan yang akan mengeluarkan LPG dengan tekanan tersebut
Gambar 3.10 Tabung LPG 4. Kran
Berfungsi untuk membuka atau menutup saluran selang regulator ke mesin
5. selang minyak vespa
Gambar 3.11 Selang minyak vespa 3.7.2 Memodifikasi Karburator
Proses modifikasi pada karburator dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:
a. Melepas komponen Pelampung & Jarum pelampung (Float & Float valve) yang terdapat pada karburator.
b. Meminimaliskan udara yang masuk ke ruang pembakaran dengan cara menutup saluran udara yang ada pada karburator.
c. Selang regulator dihubungkan dengan seleng minyak vespa menggunakan kran.
d. Kemudian selang dihubungkan ke karburator yang telah dilepaskan pelampung dan jarum pelampung.
e. Regulator dihubungkan ke tabung LPG
BAB IV
HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
4.1 Pengujian Performansi Mesin Otto
Data yang diperoleh dari pembacaan langsung alat uji mesin generator set 4-langkah merk STARKE Tipe GFH1900LX melalui unit instrumentasi dan perlengkapan yang digunakan pada saat pengujian antara lain:
• Putaran (rpm) melalui tachometer
• Tegangan (volt) melalui multimetre
• Komsumsi bahan bakar yang digunakan dalam waktu yang ditentukan melalui gelas ukur
4.1.1 Tegangan
Pada table 4.1 dapat dilihat besarnya tegangan untuk pengujian masing-masing torsi mesin baik dengan menggunakan bahan bakar premium maupun bahan bakar LPG jenis LPG pada berbagai kondisi pembebanan.
Tabel 4.1 Data hasil pengujian tanpa beban dengan bahan bakar Premium DATA PREMIUM RATA-RATA
Beban (Watt)
Hasil Pembacaan Unit Instrumentasi
WAKTU
15 30 45 60 75 90
Tanpa Beban
Tegangan (Volt) 214.52 214.92 215.5 215.64 215.64 215.74 Putaran Mesin
Gambar 4.1 Grafik Putaran vs tegangan tanpa beban dengan bahan bakar Premium
Dari gambar 4.1 dijelaskan bahwa putaran yang terjadi pada saat mesin tanpa beban dari 3249.2 rpm sampai 3257 rpm. Sedangkan tegangan yang terjadi adalah 215.74 volt.
Tabel 4.2 Data hasil pengujian tanpa beban dengan bahan bakar LPG DATA LPG RATA-RATA
Beban
Gambar 4.2 Grafik Putaran vs tegangan tanpa beban dengan bahan bakar LPG
Dari gambar 4.2 dijelaskan bahwa putaran pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG tanpa adanya beban mencapai 2887 rpm dan tegangan 64.2 volt.
Dari gambar 4.1 dan gambar 4.2, diperoleh perbandingan bahwa:
• Putaran mesin saat menggunakan bahan bakar premium lebih besar dari pada saat menggunakan bahan bakar LPG,
• Tegangan pada pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium lebih besar dari pada saat menggunakan bahan bakar LPG, karena tegangan berbanding lurus putaran, semakin besar putaran maka tegangan juga semakin besar atau sebaliknya.
Untuk pembebanan 400 Watt, Tegangan yang dihasilkan pada pengujian dapat dilihat pada table 4.3 di berikut:
Tabel 4.3 Hasil pengujian untuk beban 400 Watt dengan bahan bakar premium DATA PREMIUM RATA-RATA
Beban
Putaran Mesin (rpm)
Gambar 4.3 Grafik Putaran vs tegangan pada beban 400 watt dengan bahan bakar premium
Dari gambar 4.3, dijelaskan bahwa putaran yang terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium adalah mencapai 3325.2 rpm dan tegangan yang terjadi adalah 257.58 volt.
Untuk bahan bakar LPG dengan beban 400 Watt, tegangan yang dihasilkan dapat dilihat pada tabel 4.4 berikut:
Tabel 4.4 Hasil pengujian untuk beban 400 Watt dengan bahan bakar LPG DATA LPG RATA-RATA
Beban
Putaran mesin (rpm)
Gambar 4.4 Grafik Putaran vs tegangan pada beban 400 watt dengan bahan bakar LPG
Dari gambar 4.4, dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG, putaran mesin mencapai 2558.6 rpm sedangkan tegangannya adalah 151.9 volt
Dari gambar 4.3 dan gambar 4.4 diperoleh perbandingan bahwa:
• Pada beban 400 Watt, putaran pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium lebih besar dari pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG dan ini menyebabkan tegangan pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium lebih besar dari pada saat menggunakan bahan bakar LPG
Tabel 4.5 Hasil pengujian untuk beban 800 Watt dengan bahan bakar premium DATA PREMIUM RATA-RATA
Beban
Putaran Mesin (rpm)
Gambar 4.5 Grafik Putaran vs tegangan pada beban 800 watt dengan bahan bakar premium
Dari gambar 4.5, dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan bahan bakar Premium, putaran mencapai 3347.4 rpm dan tegangan yang terjadi adalah 236.22 volt
Untuk bahan bakar LPG dengan beban 800 Watt, tegangan yang dihasilkan ditunjukkan pada tabel 4.6 berikut:
Tabel 4.6 Hasil pengujian untuk beban 800 Watt dengan bahan bakar LPG DATA LPG RATA-RATA
Beban
Gambar 4. 6 Grafik Putaran vs tegangan pada beban 800 watt dengan bahan bakar LPG
Dari gambar 4.6 dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG, putaran yang terjadi mencapai 2089 rpm dan tegangannya adalah 122.22 volt.
Dari gambar 4.5 dan gambar 4.6 diperoleh perbandingan yaitu:
• Pada saat mesin diberi beban 800 Watt, putaran paling besar terjadi pada mesin menggunakan bahan bakar premium, begitu juga dengan tegangannya.
• Pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium waktu diberi beban 800 Watt, putaran meningkat dari saat diberi beban 400 watt, namun tegangan berkurang. Ini disebabkan pertambahan beban yang besar, namun pertambahan putaran tidak terlalu mempengaruhi tegangan,
• Pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG waktu diberi beban 800 Watt, putaran lebih kecih dari 400 Watt atau berkurang, sehingga tegangannya berkurang dari saat diberi beban 400 Watt.
121
Dengan menggabungkan gambar 4.1, gambar 4.3 dan gambar 4.5, maka diperoleh perbandingan tegangan mesin menggunakan bahan bakar premium. Dapat dilihat pada gambar 4.7.
Gambar 4.7 Grafik Putaran vs Tegangan dengan menggunakan bahan bakar Premium
Dari gambar 4.7 dijelaskan bahwa :
• Putaran tertinggi terjadi pada saat mesin dibebani dengan 800 Watt, yaitu 3347.2 rpm. Mesin pada generator akan menaikkan putaran secara otomatis jika beban pada generator ditambah
• Tegangan tertinggi terjadi pada saat mesin dibebani dengan 400 watt, yaitu 257.58 Volt.
Sedangkan perbandingan tegangan pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG, setelah gambar 4.2, gambar 4.4 dan gambar 4.6 digabung, seperti gambar 4.8 berikut:
200
Putaran Mesin (rpm)
Putaran vs Tegangan Menggunakan Bahan Bakar
Premium
Tanpa Beban
400 Watt
Gambar 4.8 Grafik Putaran vs Tegangan dengan menggunakan bahan bakar LPG
Dari grafik 4.8 dijelaskan bahwa:
• Putaran tertinggi terjadi pada saat mesin tanpa adanya beban
• Tegangan yang tetinggi terjadi pada saat mesin dibebani dengan 400 Watt
4.1.2 Torsi
Dari data yang diperoleh setelah dilakukannya pengujian, maka torsidapat diperoleh dengan menggunakan rumus di bawah ini, maka torsi dapat diperoleh. Rumus tersebut dapat ditulis sebagai berikut:
P = 2𝜋𝑛 60 T T =60𝑃
2𝜋𝑛
Pada pengujian tanpa beban, mesin tidak menghasilkan torsi, dikarenakan beban (P) sama dengan nol
Dengan mengunakan hasil-hasil yang ditunjukkan pada tabel 4.3, maka torsi yang dihasilkan dengan menggunakan bahan bakar premium dengan beban 400 Watt, maka torsi adalah sebagai berikut:
P = 400 Watt
Putaran Mesin (rpm)
Putaran vs Tegangan Menggunakan Bahan Bakar LPG
Tanpa Beban
400 Watt
Putaran = 3317 rpm
𝑇 = 60.400
2.𝜋. 3317
𝑇= 1.121423 N.m
Untuk waktu pengujian 30, 45, 60, 75, 90 menit dengan bahan bakar premium saat beban 400 Watt, ditunjukkan pada tabel 4.7 berikut:
Tabel 4.7 Torsi yang dihasilkan pada beban 400 Watt dengan bahan bakar premium
TORSI PADA BEBAN 400 Watt
400
Gambar 4.9 Grafik Putaran vs torsi pada beban 400 Watt dengan bahan bakar premium
Dari gambar 4.9 dijelaskan bahwa torsi mengalami penurunan, yaitu sebesar 1.1521 N.m hingga 1.1493 N.m
1,149
Untuk bahan bakar LPG, torsi yang dihasilkan dengan menggunakan beban 400 Watt yang diperoleh dapat dilihat pada tabel 4.8 berikut:
Tabel 4.8 Torsi yang dihasilkan pada beban 400 Watt dengan bahan bakar LPG TORSI PADA BEBAN 400 Watt
400
Gambar 4.10 Putaran Vs torsi pada bebab 400 watt dengan mengguanakan bahan bakar LPG
Dari gambar 4.10 dijelaskan bahwa torsi yang terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG mengalami penurunan dari 1.5025 N.m pada putaran 2543.6 rpm hingga 1.4937 pada putaran 2558.6 rpm.
Dari gambar 4.9 dan gambar 4.10 diperoleh perbandingan yaitu:
• Pada saat pembebanan 400 Watt, torsi yang paling tinggi terjadi pada saat pengujian dengan bahan bakar LPG, dikarenakan putaran berbanding terbalik dengan torsi. Jika putaran makin besar maka torsi akan semakin kecil.
Untuk bahan bakar premium dengan beban 800 Watt, torsi yang diperoleh
Untuk waktu pengujian 30, 45, 60, 75, 90 menit dengan bahan bakar premium saat beban 800 Watt, ditunjukkan pada tabel 4.9 berikut:
Tabel 4.9 Torsi yang dihasil pada beban 800 Watt dengan bahan bakar premium TORSI PADA BEBAN 800 Watt
800
Gambar 4.11 Grafik Putaran Vs torsi pada beban 800 watt dengan mengguanakan bahan bakar premium
2,282
Putaran mesin (rpm)
Dari gambar 4.11 dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium, torsi yang terjadi adalah 1.1452 N.m pada putaran 3337.2 rpm dan mengalami penurunan hingga 1.1415 N.m 3347.8 rpm
Untuk bahan bakar LPG, torsi dengan beban 800 Watt yang diperoleh dapat dilihat pada tabel 4.12 berikut:
Tabel 4.10 Torsi yang dihasil pada beban 800 Watt dengan bahan bakar LPG TORSI PADA BEBAN 800 Watt
800
Gambar 4.12 Grafik Putaran Vs torsi pada beban 800 watt dengan bahan bakar LPG
Dari gambar 4.12 dijelaskan bahwa pada saat mesin mengguanakan bahan bakar LPG torsinya mencapai 3.7237 N.m pada putaran 2057.6 rpm dan 3.6588 pada putaran 2089 rpm.
Dari gambar 4.11 dan gambar 4.12 diperoleh perbandingan sebagai berikut:
• Torsi pada saat dibebani 800 Watt, pada saat mesin mengguanakan bahan bakar LPG mengalami peningkatan dari saat dibebani 400 Watt, sedangkan pada saat menggunakan bahan bakar premium, torsi mengalami penurunan, dikarenakan makin besar Putaran maka torsi akan semakin kecil atau sebaliknya.
• Torsi pada saat pembebanan 800 Watt, mesin generator Pada saat menggunakan bahan bakar LPG menghasilkan Torsi lebih besar dari pada menggunakan bahan bakar premium
Dengan menggabungkan gambar 4.9 dan gambar 4.11 maka perbandingan torsi pada mesin pada saat mesin menggunkan bahan bakar Premium dapat dilihat pada gambar 4.13.
Gambar 4.13 Grafik putaran vs torsi menggunakan bahan bakar Premium
Dari gambar 4.13 dijelaskan bahwa torsi terbesar pada saat mesin generator menggunakan bahan bakar Premium terjadi pada saat mesin dengan dibebani 800 Watt, karena torsi berbanding terbalik dengan putaran. Semakin besar putaran maka torsi akan semakin kecil dan sebaliknya.
0
Putaran Mesin (rpm)
Putaran vs Torsi menggunakan bahan Bakar
Premium
400 Watt
Demikian juga pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG, perbandingan torsi ditunjukkan pada gambar 4.14
Gambar 4.14 Grafik Putaran vs Torsi menggunakan bahan bakar LPG
Dari gambar 4.14 dijelaskan bahwa torsi terbesar pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG terjadi pada saat mesin dibebani 800 watt, karena putaran sewaktu dibebani 800 Watt lebih kecil dari pada saat dibebani 400 Watt
4.1.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
Konsumsi bahan bakar spesifik (Specific fuel consumption, Sfc) dari masing–masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
Sfc = 𝑚̇𝑓𝑥103
𝑃𝐵
dimana :Sfc = konsumsi bahan bakar spesifik (g/kW.h)
𝑚̇𝑓= laju aliran bahan bakar (kg/jam)
Besarnya laju aliran massa bahan bahan bakar (𝑚𝑓) dihitung dengan persamaan berikut :
1,45
Putaran Mesin (rpm)
Putaran vs Torsi menggunakan bahan Bakar LPG
400 Watt
𝑚̇𝑓
=
𝑠𝑔𝑓𝑉𝑓10 −3𝑡𝑓 x 3600
dimana :
𝑠𝑔𝑓 = spesific gravity
𝑉𝑓 = Volume bahan bakar yang diuji (dalam hal ini pada saat 15 menit (900
detik) awal, berapa ml komsumsi bahan bakar yang terjadi).
𝑡𝑓 = waktu untuk menghabiskan bahan bakar sebanyak volume uji (detik).
Harga 𝑠𝑔𝑓untuk premium adalah 0.739,sedangkan untuk bahan bakar LPG adalah 0,56. Maka, dapat dihitung dalam percobaan laju aliran bahan bakar dengan memasukkan data-data yang diperoleh dari pengujian.
1. Pengujian tanpa beban
𝑉𝑓 = 95 ml 𝑡𝑓 = 900 detik 𝑚̇𝑓 =0,739.95.10−3
900 x3600
= 0,28082kg / jam
Dengan diperolehnya besar laju aliran bahan bakar, maka dapat dihitung harga konsumsi bahan bakar spesifiknya (Sfc). Namun akibat tidak adanya daya yang digunakan, makabahan bakar spesifiknya (Sfc) adalah 0. Di bawah ini ditunjukkan tabel pengujian yang dilakukan selama 90 menit tanpa menggunakan beban
2. Pengujian dengan beban 400 Watt
𝑉𝑓 = 140 ml 𝑡𝑓 = 900 detik 𝑚̇𝑓 =0,739.140.10−3
900 x3600
= 0,414kg / jam
Sfc = 0,414𝑥103
0,4
= 1035 g/kW.jam
Dengan cara yang sama untuk setiap pengujian, maka hasil perhitungan Sfc untuk kondisi waktu 30, 45,60,75, 90 menit dapat dilihat pada tabel 4.11 berikut:
Tabel 4.11 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 400 Watt dengan bahan bakar premium (Sfc)
Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 400 Watt (Sfc)
400
Gambar 4.15 Grafik Putaran vs sfc dengan beban 400 Watt dengan bahan bakar premium
Dari gambar 4.15 dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium dan dibebani 400 Watt, sfc berkisar dari 1035 g/kW.h pada putaran 3317 hingga 1007.5 g/kW.h pada putaran 3325.2 rpm.
Untuk pengujian dengan bahan bakar LPG, sfc yang dihasilkan dapat dilihat tabel 4.16 berikut:
Tabel 4.12 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 400 Watt dengan bahan bakar LPG (Sfc)
Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 400 Watt (Sfc)
400
Gambar 4.16 Grafik Putaran vs sfc pada beban 400 Watt dengan bahan bakar LPG 268,5
Putaran Mesin (rpm)
Dari gambar 4.16 dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG dan dibebani 400 Watt, mengalami naik turun sfc walaupun putaran mengalami kenaikan tanpa adanya penurunan. Pada putaran 2543.6 rpm, sfcnya adalah 27.9978 g/kW.h kemudian pada putaran 2547.2 rpm sfc menurun menjadi 568.998 g/kW.h. pada putaran 2550 rpm sfc naik mencapai 269.988 g/kW.h. Namun nilai sfc turun kembali menjadi 570.49 rpm pada putaran 2553.6 rpm dan naik lagi.
Dari gambar 4.15 dan gambar 4.16 diperoleh perbandingan sebagai berikut:
• Konsumsi bahan bakar dengan menggunakan bahan bakar premium lebih besar dari pengujian dengan menggunakan bahan bakar LPG,
• Konsumsi bahan bakar spesifik (Specific fuel consumption, Sfc) yang terbesar terjadi pada saat menggunakan bahan bakar LPG.
3. Pengujian dengan beban 800 Watt
𝑉𝑓 = 191 ml 𝑡𝑓 = 900 detik 𝑚̇𝑓 =0,739.191.10−3
900 x3600
= 0,564596 kg / jam
Dengan diperolehnya besar laju aliran bahan bakar, maka dapat dihitung harga konsumsi bahan bakar spesifiknya (Sfc). Dengan menggunakan beban 400 Watt maka,
Sfc = 0,564596𝑥10
3
0,4
= 707,745 g/kWjam
Tabel 4.13 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 800 Watt dengan bahan bakar premium (Sfc)
Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 800 Watt (Sfc)
800
Gambar 4.17 Grafik Putaran vs sfc pada beban 800 Watt dengan bahan bakar premium
Dari gambar 4.17 dijelaskan bahwa nilai sfc pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium dan dibebani 800 Watt sfc yang terjadi mengalami penurunan. Dari 705.75 g/kW.h ke 700.375 g/kW.h.
700
Tabel 4.14 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 800 Watt dengan bahan bakar LPG (Sfc)
Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 800 Watt (Sfc)
800
Gambar 4.18 Grafik Putaran vs sfc pada beban 800 Watt dengan bahan bakar LPG
Dari gambar 4.18 dijelaskan bahwa mesin pada saat mengguankan bahan bakar LPG dan dibebani 800 Watt, sfc mengalami kenaikan , dari yaitu 150.998 g/kW.h ke 151.67 g/kW.h.
Putaran Mesin (rpm)
Dari gambar 4.17 dan gambar 4.18 diperoleh perbandingan sebagaiyaitu:
• Pada saat mesin dibebani 800 Watt, sfc terbesar terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium. Ini menunjukkan bahwa sfc dipengaruhi putaran, semakin besar putaran maka sfc juga semakin besar
Dengan menggabungkan gambar 4.15 dan gambar 4.17 maka perbandingan sfc pada mesin pada saat mesin menggunakan bahan bakar Premium dapat dilihat pada gambar 4.19
Gambar 4.19 Putaran vs sfc dengan menggunakan bahan bakar Premium
Dari gambar 4.19 dijelaskan bahwa, sfc tertinggi pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium terjadi pada saat mesin dibebani dengan 400 watt. Ini dikarenakan sfc berbanding terbalik denga daya. Semakin besar daya mak sfc semakin kecil.
Demikian juga pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG, perbandingan sfc ditunjukkan pada gambar 4.20
0
Putaran Mesin (rpm)
Putaran vs sfc Menggunakan Bahan Bakar Premium
400 Watt
Gambar 4.20 Putaran vs sfc dengan menggunakan bahan bakar LPG
Dari gambar 4.20 dijelaskan bahwa sfc tertinggi pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG terjadi pada saat mesin dibebani dengan 400 watt. Dikarenakan semakin besar tegangan maka sfc semakin kecil
4.1.4 Efisiensi Termal Brake
Efisiensi termal brake (brake thermal eficiency,ηb) merupakan perbandingan antara daya keluaran aktual terhadap laju panas rata–rata yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar. Efisiensi termal brake dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
𝜂𝑏=𝑚̇𝑓𝑃 .𝐵𝐿𝐻𝑉 . 3600
Dimana :𝜂𝑏 : Efisiensi termal brake
LHV : nilai kalor bawah bahan bakar (kJ/kg)
Besarnya nilai kalor bawah pembakaran (LHV) bahan bakar premium dapat dihitung dengan persamaan berikut:
LHV = HHV – 3240………(4.1)[Lit. 7]
Putaran Mesin (rpm)
Putaran vs sfc Menggunakan Bahan Bakar LPG
400 Watt
= 44760,12 kJ/kg
𝜂𝑏 =
0.4
0,41384x44760,12𝑥3600
ηb= 7,774 %
untuk pengujian pada waktu selanjutnya ditunjukkan pada tabel 4.21 berikut:
Tabel 4.15 Efisiensi Termal Brake (ηb) pada beban 400 Watt dengan bahan bakar premium
Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 400 Watt (Sfc)
400 Watt
Waktu
(Menit) 15 30 45 60 75 90
Putaran Mesin (rpm)
3317 3318.6 3321.4 3322.8 3323.4 3325.2
LHV
(kJ/kg) 44740.12 44740.12 44740.12 44740.12 44740.12 44740.12
𝒎̇f
(kg/jam) 0.4138400 0.407928 0.406549 0.404529 0.403790 0.403001
Gambar 4.21 Grafik Putaran vs Efisiensi Termal Brake (ηb) pada beban 400 Watt dengan bahan bakar premium
Dari gambar 4.21 dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium dan dibebani 400 Watt, efisiensi termal brake mencapai 7.9856 % pada putaran 3325.2 rpm.
Efisiensi Termal Brake (ηb) untuk pengujian dengan bahan bakar LPG pada beban 400 Watt dapat dilihat pada tabel 4.16 berikut:
Tabel 4.26 Efisiensi Termal Brake (ηb) pada beban 400 Watt dengan bahan LPG Efisiensi Termal Brake (ηb) pada beban 400 Watt
(kJ/kg) 47120.801 47120.801 47120.801 47120.801 47120.801 47120.801
𝒎̇f
Putara n Mesin (rpm)
Gambar 4.22 Grafik Putaran vs Efisiensi Termal Brake (ηb) pada beban 400 Watt dengan bahan bakar LPG
Dari gambar 4.22 dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG, efisiensi termal brake mencapai 28,296 % pada putaran 2558.6 rpm.
Dari gambar 4.21 dan gambar 4.22 diperoleh perbandingan, yaitu:
• Pada saat mesin dibebani 400 watt, efisiensi termal brake tertinggi terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG.
Untuk beban 800 Watt, Efisiensi Termal Brake (ηb) dengan bahan bakar premium ditunjukkan pada tabel 4.23 berikut:
Tabel 4.17 Efisiensi Termal Brake (ηb) pada beban 800 Watt dengan bahan bakar premium
Efisiensi Termal Brake (ηb) pada Beban 800 Watt
800
Putaran Mesin (rpm)
LHV
(kJ/kg) 44760.12 44760.12 44760.12 44760.12 44760.12 44760.12
𝒎̇f
(kg/jam) 0.56459 0.564 0.5642 0.56178 0.56199 0.56026
ηb(%)
11.3964 11.4083 11.4043 11.4534 11.4491 11.4845
Gambar 4.23 Grafik Putaran vs Efisiensi Termal Brake (ηb) pada beban 800 Watt dengan bahan bakar premium
Dari gambar 4.23, dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium dan dibebani 800 Watt, effisiensi termal brake mencapai 11.4845 % pada putaran 3347.4 rpm.
Efisiensi Termal Brake (ηb) untuk pengujian dengan bahan bakar LPG pada beban 800 Watt dapat dilihat pada tabel 4.18 berikut:
11,39 11,4 11,41 11,42 11,43 11,44 11,45 11,46 11,47 11,48 11,49
3336 3338 3340 3342 3344 3346 3348
η
b
(%)
Putaran Mesin (rpm)
Tabel 4.18 Efisiensi Termal Brake (ηb) pada beban 800 Watt dengan bahan bakar LPG
Efisiensi Termal Brake (ηb) pada beban 800 Watt (Sfc)
800
(kJ/kg) 47120.801 47120.801 47120.801 47120.801 47120.801 47120.801
𝒎̇f
(kg/jam) 0.1207 0.1207 0.1207 0.1207 0.12079 0.12133
ηb(%) 50.596 50.595 50.595 50.595 50.595 50.373
Gambar 4.24 Grafik Putaran vs Efisiensi Termal Brake (ηb) pada beban 800 Watt dengan bahan bakar LPG
50.350
Putaran Mesin (rpm)
Putaran vs Efisiensi Termal
Dari gambar 4.24 dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG dan dibebani 800 Watt, efisiensi termal brakenya mencapai 50,373 % pada putaran 2089 rpm.
Dari gambar 4.23 dan gambar 4.24 diperoleh perbandingan, yaitu:
• Pada saat mesin dibebani 800 Watt, efisiensi termal brake tertinggi terbesar terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG.
Dengan menggabungkan gambar 4.21 dan gambar 4.23 maka perbandingan efisiensi termal brake pada mesin pada saat mesin menggunakan bahan bakar Premium dapat dilihat pada gambar 4.25
Gambar 4.25 Grafik Putaran vs Efisiensi Termal Brake dengan menggunakan bahan bakar premium
Dari grafik 4.25 dijelaskan bahwa, efisiensi termal brake tertinggi pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium terjadi pada saat mesin dibebani dengan 800 Watt, karena efisiensi termal brake berbanding lurus dengan daya
Demikian juga pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG, perbandingan efisiensi termal brake ditunjukkan pada gambar 4.26
0
Putaran Mesin (rpm)
Putaran vs Efisiensi Termal Brake Menggunakan Bahan Bakar Premium
400 Watt
Gambar 4.26 Grafik Putaran vs Efisiensi Termal Brake dengan Menggunakan bahan bakar LPG
4.2 Pengujian Emisi Gas
Dari hasil pengujian dengan emisi LPG buang pembakaran bahan bakar Premium dan LPG melalui pembacaan Autologic LPG analyzer dapat dilihat dari table 4.19 berikut:
Tabel 4.19 Hasil pengujian Emisi LPG Buang BAHAN
BAKAR BEBAN
KADAR EMISI LPG
CO2 (%) CO (%)
Putaran Mesin (rpm)
Putaran vs Efisiensi Termal Brake Menggunakan Bahan
Bakar LPG
400 Watt
• Kadar CO2 yang terbesar terjadi pada saat menggunakan bahan bakar
premium, dan kadar CO yang paling besar terjadi pada saat menggunakan bahan bakar premium dibandingkan saat menggunakan bahan bakar LPG.
• Kadar O2 yang paling besar terjadi pada saat menggunakan bahan bakar
LPG.
• Setiap penambahan beban pada pengujian,dengan menggunakan premium akan mengalami penambahan kadar CO2 dan kadar CO.
• Kadar HC ppm mengalami penurunan pada setiap penambahan beban saat menggunakan bahan bakar premium, sedangkan dengan menggunakan bahan bakar LPG HC ppm mengalami kenaikan saat penambahan beban
Gambar 4.27 Grafik Emisi LPG Buang 0
Grafik Emisi Gas Buang
CO2 (%)
CO (%)
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian dan pengujian yang telah dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Putaran yang paling besar terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium, baik pada saat mesin tanpa dibebani, maupun dibebani dengan 400 Watt dan 800 watt,
2. Putaran yang tertinggi pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium terjadi pada saat mesin dibebani dengan 800 Watt yaitu 3347 rpm, sedangkan pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG putaran yang tertinggi terjadi pada saat mesin tanpa dibebani yaitu 2887 rpm.
3. Tegangan tertinggi pada saat mesin menggunakan bahan bakar besin terjadi pada saat mesin dibebani 400 Watt yaitu 257,8 Volt, dan pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG tegangan tertinggi terjadi pada mesin dibebani 400 Watt.
4. Semakin Besar daya yang diberikan pada mesin, maka semakin besar Torsi yang terjadi. Tapi semakin besar Putaran pada mesin maka semakin kecil yang akan terjadi. Sehingga Torsi tertinggi terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG dengan beban 800 Watt yaitu 3,7237 N.m.
6. Konsumsi bahan bakar spesifik yang terbesar terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG yaitu pada saat mesin dibebani 400 watt sebesar 1035 g/kW.h
7. Semakin besar beban yang membebani mesin, maka Efisiensi Termal Brake juga akan semakin besar. Efisiensi Termal Brake terbesar terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG pada beban 800 Watt yaitu 50,596 %
8. Kandungan CO2 dan CO dalam emisi LPG buang akan semakin besar pada
mesin generator jika beban makin besar, sedangkan kandungan O2 semakin
kecil jika mesin jika beban makin besar
9. Kandungan CO2 dan CO tertinggi dalam emisi LPG buang terjadi pada saat
mesin menggunakan bahan bakar premium sewaktu dibebani 800 Watt yaitu CO2=6,02 %, CO= 2,497 %, sedangkan kandungan O2 tertinggi dalam emisi
LPG terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakarLPG tanpa adanya beban, yaitu 2.553 %.
5.2 Saran
1. Perlu diadakan lagi kajian yang lebih dalam mengenai bahan bakar LPG sehingga diperoleh hasil yang lebih baik.
