BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Persiapan bahan baku dilakukan di laboratorium PIK Proses Industri Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera utara selama 2 minggu. Pengujian
dilakukan di laboratorium motor bakar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara selama 2 minggu.
3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat
Alat yang dipakai dalam penelitian ini terdiri dari: 1.
Mesin Diesel Small engine Test TD115-MKII, ditunjukkan pada Gambar 3.1 dibawah ini:
Gambar 3.1 Mesin Diesel Small engine Test TD115-MKII Spesifikasi:
Model : TD115-MKII
Type : 1 Silinder, 4 Langkah, dan Horizontal
Max output : 4.2 kW
Rated output : 2.5 kW
Universitas Sumatera Utara
Max speed : 3750 rpm
2. Tec Equpment TD-114
Tec equipment TD-114 digunakan untuk melihat data keluaran yang akan digunakan untuk perhitungan performansi mesin. Data keluaran yang diambil
antara lain; Putaran RPM, Torsi Nm, Suhu Exhaust
o
C, dan Tekanan Udara mmH
2
O. Tec Equipment TD-114 ditunjukkan pada Gambar 3.2 di bawah ini:
Gambar 3.2 Tec Equipment TD-114 3.
Supercharger Supercharger mirip dengan turbocharger, tetapi turbocharger ditenagai oleh
arus gas keluaran mesin yang mendorong turbin. Supercharger dapat menyerap sebanyak sepertiga tenaga crankshaft mesin dan dalam banyak aplikasi kurang
efisien daripada turbocharger. Dalam aplikasi di mana tenaga besar lebih penting dari pertimbangan lain, seperti dragster top fuel dan kendaraan digunakan dalam
kompetisi tractor pull, supercharger sangat umum.Berikut ini Gambar 3.3 pada saat pemasangan supercharger.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.3 Pemasangan Supercharger
4. Rangkaian peralatan pirolisis PBKG jenis polipropilena.
Rangkaian alat ini digunakan untuk proses pirolisis PBKG jenis polipropilena yang nantinya hasilnya akhir minyak polipropilena cair yang akan
kita gunakan campuran bahan bakar pada pengujian, berikut dapat dilihat pada Gambar 3.4 dibawah ini:
Gambar 3.4 Rangkaian Peralatan Pirolisis PBKG Kondensor
Termometer Tabung Gas
Reaktor Pirolisis
Pemanas Erlenmeyer
Universitas Sumatera Utara
3.2.2 Bahan Baku
Bahan baku yang digunakan adalah plastik bekas kemasan gelas PBKG jenis polipropilena dan katalis yang digunakan yaitu Silika Gel.
Bahan baku utama yaitu plastik polipropilena disediakan berdasarkan prosedur berikut:
1. Polipropilena diperoleh dari Plastik Bekas Kemasan Gelas PBKG dicuci.
2. PBKG dipotong dengan ukuran 2 x 2 cm
3. Potongan PBKG ini disediakan sebanyak ± 6 kg.
Gambar 3.5 Plastik Bekas Kemasan Gelas PBKG yang telah di potong kecil
3.2.3 Proses Pirolisis Polipropilena dari PBKG
Prosedur pirolisis dilakukan melalui beberapa tahapan proses diantaranya
sebagai berikut:
1. Memasang pipa sambungan antara lubang pengeluaran gas pirolisis dengan
unit pendingin dan sambungan antara unit pendingin dengan tempat minyak pirolisis.
2. Memasang thermocouple ke dalam reaktor, dan menyambungnya dengan
thermocouple reader kemudian menghidupkanya. 3.
Memanaskan reaktor pirolisis dengan menggunakan gas LPG hingga suhu mencapai 300ºC.
4. Mengalirkan air pada unit pendingin.
5. Hentikan pemanasan dan buka tutup reaktor.
Universitas Sumatera Utara
6. Memasukkan plastik bekas kemasan gelas PBKG jenis PP Polipropilena
sejumlah 0.5 kg ke dalam reaktor pirolisis dan katalis Silika Gel. 7.
Memanaskan reaktor pirolisis dengan menggunakan gas LPG yang sebelumnya turun pada saat plastik dimasukkan, hingga mencapai suhu
ideal untuk proses yaitu 300ºC. 8.
Setelah proses pirolisis selesai maka minyak hasil pirolisis tersebut diambil. 9.
Mematikan pemanas LPG dan kumpulkan minyak hasil proses ke dalam satu wadah botol hingga mencapai jumlah yang ingin di uji yaitu 4 liter.
Untuk lebih ringkasnya prosedur proses pirolisis pembuatan bahan bakar yang dilakukan dapat dilihat melalui melalui diagram alir pada Gambar 3.6 di bawah
ini.
Gambar 3.6 Diagram Alir Prosedur Proses Pirolisis Polipropilena dari PBKG Mulai
Tunggu sampai thermocouple mencapai suhu ideal untuk proses pirolisis yaitu 300
o
C
Buka kran dan tampung hasil proses pirolisis di Beaker Glass
Selesai Pasang Pipa sambungan air
pendingin dari kran ke reaktor
Kompor gas di hidupkan
Plastik Bekas Kemasan Gelas PBKG yang telah di potong kecil di masukan ke tungku sebanyak 500
gram beserta katalis Silika Gel dengan perbandingan 2 ; 10, Proses ini berlangsung selama ± 2 jam
Universitas Sumatera Utara
3.2.4 Persentase campuran Pertadex dengan minyak Polipropilena cair
Pencampuran bahan bakar yang kita lakukan pada persentase 5, 10, 15, 20 dan 25 dari volume bahan bakar. Artinya, pada campuran 5 dari 1
liter bahan bakar yang mana didalamnya terkandung 50 ml minyak polipropilena cair dan 950 ml bahan bakar pertadex, demikian pada tiap-tiap variasi persentase
bahan bakar lain. Dasar diambilnya persentase tersebut, karena pada rentang 5- 30 pencampuran tersebut, yang memiliki daya dan efisiensi termal bernilai
optimum, namun diatas nilai tersebut telah mengalami penurunan. Berikut persentase campuran dapat dilihat pada Gambar 3.7 dibawah ini:
Gambar 3.7 Persentase campuran pertadex dan minyak polipropilena cair
3.3 Metode Pengumpulan Data
Data yang dipergunakan dalam pengujian ini meliputi : 1.
Data primer, merupakan data yang diperoleh langsung dari pengukuran dan pembacaan pada unit instrumentasi dan alat ukur pada masing –
masing pengujian. 2.
Data sekunder, merupakan data tentang karakteristik bahan bakar yang digunakan dalam pengujian
3.4 Metode Pengolahan Data
Data yang diperoleh dari hasil pengujian diolah menggunakan rumus yang ada, kemudian hasil dari peritungan disajikan dalam bentuk tabulasi dan grafik.
Universitas Sumatera Utara
3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian
Parameter yang akan ditinjau dalam pengujian ini adalah : 1.
Torsi motor, T Nm 2.
Daya motor, P
b
N 3.
Laju aliran bahan bakar, mf kgjam 4.
Rasio udara dengan bahan bakar AFR 5.
Konsumsi bahan bakar spesifik sfc 6.
Daya aktual, P
a
kW 7.
Efisiensi Thermal Brake Aktual , η
,b
8. Effesiens volumetric
, η
v
9. Heat Loss W
10. Persentase Heat Loss
3.6 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
Alat yang digunakan dalam pengukuran nilai kalor bahan bakar ini adalah alat uji “Bom Kalorimeter”.
Peralatan yang digunakan meliputi :
Kalorimeter, sebagai tempat air pendingin dan tabung bom
Tabung bom, sebagai tempat pembakaran bahan bakar yang diuji.
Tabung gas oksigen.
Alat ukur tekanan gas oksigen, untuk mengukur jumlah oksigen yang dimasukkan ke dalam tabung bom.
Termometer, dengan akurasi pembacaan skala 0.01
C.
Elektromotor yang dilengkapi pengaduk untuk mengaduk air pendingin.
Spit, untuk menentukan jumlah volume bahan bakar.
Pengatur penyalaan skalar, untuk menghubungkan arus listrik ke tangkai penyala pada tabung bom.
Cawan, untuk tempat bahan bakar di dalam tabung bom.
Pinset untuk memasang busur nyala pada tangkai, dan cawan pada
dudukannya.
Universitas Sumatera Utara
Adapun tahapan pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1.
Membersihkan tabung bom dari sisa pengujian sebelumnya. 2.
Mengisi cawan bahan bakar dengan bahan bakar yang akan diuji. 3.
Menimbang bahan bakar yang akan diukur dengan timbangan, seberat 0,20 gram.
4. Menggulung dan memasang kawat penyala pada tangkai penyala yang ada
pada penutup bom. 5.
Menempatkan cawan yang berisi bahan bakar pada ujung tangkai penyala, serta mengatur posisi kawat penyala agar berada tepat diatas permukaan bahan
bakar yang berada didalam cawan dengan menggunakan pinset. 6.
Meletakkan tutup bom yang telah dipasangi kawat penyala dan cawan berisi bahan bakar pada tabungnya serta dikunci dengan ring “O” sampai rapat.
7. Mengisi bom dengan oksigen 30 bar.
8. Mengisi tabung kalorimeter dengan air pendingin sebanyak 1250 ml.
9. Menempatkan bom yang telah terpasang kedalam tabung kalorimeter.
10. Menghubungkan tangkai penyala penutup bom ke kabel sumber arus listrik.
11. Menutup kalorimeter dengan penutupnya yang telah dilengkapi dengan
pengaduk. 12.
Menghubungkan dan mangatur posisi pengaduk pada elektromotor. 13.
Menempatkan termometer melalui lubang pada tutup kalorimeter. 14.
Membaca dan mencatat temperatur awal 15.
Menghidupkan elektromotor selama 5 lima menit kemudian membaca dan mencatat temperatur air pendingin pada termometer.
16. Menyalakan kawat penyala dengan menekan saklar.
17. Memastikan kawat penyala telah menyala dan putus dengan memperhatikan
lampu indikator selama elektromotor terus bekerja. 18.
Membaca dan mencatat kembali temperatur air pendingan setelah 5 lima menit dari penyalaan berlangsung.
19. Mematikan elektromotor pengaduk dan mempersiapkan peralatan untuk
pengujian berikutnya. 20.
Mengulang pengujian sebanyak 5 lima kali berturut-turut.
Universitas Sumatera Utara
Alat pengujian nilai kalor bahan bakar ditunjukkan pada Gambar 3.8 di bawah ini:
Gambar 3.8 Alat Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel
Kategori