Waktu dan Tempat Metode Pengumpulan Data Metode Pengolahan Data Pengamatan dan Tahap Pengujian Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar

38

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 lebih kurang 4 minggu. Pengujian dilakukan di laboratorium motor bakar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara selama lebih kurang 4 minggu. 3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat Alat yang dipakai dalam penelitian ini terdiri dari: 1. Mesin Diesel Small engine Test TD111-MKII Gambar 3.1 Mesin Diesel Small engine Test TD111-MKII Spesifikasi: Model : TD115-MKII Type : 1 Silinder, 4 Langkah, dan Horizontal Max output : 4.2 kW Rated output : 2.5 kW Max speed : 3750 rpm 2. Engine Smoke meter dan Gas Analyzer yang disambungkan ke Star Gas Analyzer untuk megetahui emisi gas buang motor Universitas Sumatera Utara 39 Gambar 3.2 Engine Smoke meter dan Gas Analyzer Spesifikasi engine Smoke Meter Opacity  Model No : HD – 410  Measuring Range : 0.00 – 100  Absorption Coeff : 0.00 – 21.42 m -1  RPM : 0 – 8000 RPM  Oil Temp : 0 - 150 o C  Operation Temp : -10 – 40 o C Spesifikasi Gas Analyzer HC dan CO  Model No : HG – 510  Measuring Range CO : 0.00 – 9.99 HC : 0 - 9999 ppm  Operation temperature : 0 o C – 40 o C  Power : 220 V  Serial No : 2G9C0101 Universitas Sumatera Utara 40 3. Supercarjer Fungsi supercarjer adalah untuk menambah daya akibat perubahan ketinggian tempat operasi kepadatan udara rendah, ataupun untuk meningkan daya yang dapat diperoleh dari mesin tanpa supercarjer. Gambar 3.3 supercarjer 4. 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 3.4 di bawah ini: Gambar 3.4 Tec Equipment TD-114 Universitas Sumatera Utara 41 3.2.2. Bahan 3.2.2.1.Persiapan bahan baku Pengolahan bahan baku dimulai dengan pengadaan minyak biji bunga matahari. Minyak biji bunga matahari diperoleh dari swalayan Berastagi, Medan. Minyak biji bunga matahari ditunjukkan pada gambar 3.5 di bawah ini. Gambar 3.5 Minyak Biji Bunga Matahari Kemudian dilakukan proses uji FFA untuk melihat banyaknya kandungan FFA Free Fatty Acid. Indikator yang digunakan pada pengujian FFA yaitu Fenoptalin.Setalah di uji ternyata kandungan FFA tidak tinggi. Hal ini memungkinkan minyak tersebut dapat langsung ditransesterifikasi untuk menurunkan kadar FFA pada minyak mentah tanpa melalui proses esterifikasi. Proses transesterifikasi dilakukan dengan meraksikan minyak mentah biji bunga matahari dengan sejumlah metanol pada perbandingan fraksi mol tertentu. Untuk mempercepat reaksi kimia tersebut dapat digunakan katalis sebagai katalisator, misalnya NaOH atau KOH. Dalam penelitian ini, digunakan katalis KOH untuk mempercepat reaksi. Proses transesterifikasi ditunjukkan pada gambar 3.6 berikut ini. Universitas Sumatera Utara 42 Gambar 3.6 Transesterifikasi Selanjutnya minyak hasil proses transesterifikasi dipisahkan dari gliserol yang terbentuk selama reaksi dengan menggunakan corong pemisah. Pemisahan minyak hasil transesterifikasi dari gliserol ditunjukkan pada gambar 3.7 di bawah ini. Gambar 3.7 Pemisahan Minyak Transesterifikasi dari Gliserol Universitas Sumatera Utara 43 Minyak hasil transesterifikasi yang sudah dipisahkan dari gliserol sudah berupa biodiesel kotor. selanjutnya dilakukan proses pencucian dengan menggunakan akuades pada suhu tertentu sampai kadar asam biodiesel normal dan bahan pengotor habis dari biodiesel. Proses pencucian dapat dilihat pada gambar 3.8 di bawah ini. Gambar 3.8 Proses Pencucian Biodiesel Setelah proses pencucian selesai biodiesel kemudian dipanaskan di dalam oven untuk menghilangkan kadar air, sehingga didapatkan biodiesel biji bunga matahari seperti pada gambar 3.9 di bawah ini. Gambar 3.9 Biodiesel Biji Bunga Matahari Universitas Sumatera Utara 44 Proses transesterifikasi adalah sebagai berikut: 1. Kadar FFAminyak biji Bunga Matahari minyak mentah dianalsis 2. Minyak mentah dengan berat tertentu dimasukkan ke dalam labu leher tiga dan dipanaskan dengan hot plate hingga mencapai suhu 60 o C 3. Sementara minyak dipanaskan, KOH sebanyak 0,6 dari berat minyak dilarutkan kedalam methanol dengan perbandingan sebagai berikut: 5097 . 870 6 32x Mx G  dimana: i. G = massa methanol yang diperlukan ii M = massa bahan baku yang akan di transesterifikasi 4. Larutan dimasukkan kedalam labu yang telah berisi minyak dan dihomogenkan dengan magnetic stireer 5. Dibiarkan bereaksi selama 75 menit dan dijaga suhu 60 o C 6. Diangkat dari peralatan rekasi, dimasukkan kedalam corong pisah untuk memisahkan biodiesel dari gliserol 7. Dicuci dengan menggunakan air dengan suhu 40 – 50 o C beberapa kali sampai air bekas cucian bening 8. Dipanaskan ke dalam oven pada suhu 115 o C selama 1,5 jam untuk menghilangkan kadar air. Berikut ini adalah gambar diagram alir pembuatan biodiesel biji bunga matahari : Universitas Sumatera Utara 45 Gambar 3.11 Diagram pembuatan biodiesel biji bunga matahari Universitas Sumatera Utara 46

3.2.2.2 Bahan Baku

Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah bahan bakar Pertadex, Pertadex + Biodiesel Biji Bunga Matahari 5, Pertadex + Biodiesel Biji Bunga Matahari , Pertadex + Biodiesel Biji Bunga Matahari 15, dan Pertadex + Biodiesel Biji Bunga Matahari 20.

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.

3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian

Parameter yang akan ditinjau dalam pengujian ini adalah : 1. Torsi motor T 2. Daya motor N 3. Konsumsi bahan bakar spesifik sfc 4. Efisiensi Thermal Brake Aktual 5. Effesiensi volumetrik 6. Heat Loss 7. Persentase Heat Loss 8. Emisi gas buang Universitas Sumatera Utara 47 Prosedur pengujian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu : 1. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertadex 2. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertadex + Biodiesel Biji Bunga Matahari 5 3. pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertadex + Biodiesel Biji Bunga Matahari 10 4. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertadex + Biodiesel Biji Bunga Matahari 15 5. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertadex + Biodiesel Biji Bunga Matahari 20

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. Adapun tahapan pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Mengisi cawan bahan bakar dengan bahan bakar yang akan diuji. Universitas Sumatera Utara 48 2. Menggulung dan memasang kawat penyala pada tangkai penyala yang ada pada penutup bom. 3. 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. 4. Meletakkan tutup bom yang telah dipasangi kawat penyala dan cawan berisi bahan bakar pada tabungnya serta dikunci dengan ring “O” sampai rapat. 5. Mengisi bom dengan oksigen 30 bar. 6. Mengisi tabung kalorimeter dengan air pendingin sebanyak 1250 ml. 7. Menempatkan bom yang telah terpasang kedalam tabung kalorimeter. 8. Menghubungkan tangkai penyala penutup bom ke kabel sumber arus listrik. 9. Menutup kalorimeter dengan penutupnya yang telah dilengkapi dengan pengaduk. 10. Menghubungkan dan mangatur posisi pengaduk pada elektromotor. 11. Menempatkan termometer melalui lubang pada tutup kalorimeter. 12. Menghidupkan elektromotor selama 5 lima menit kemudian membaca dan mencatat temperatur air pendingin pada termometer. 13. Menyalakan kawat penyala dengan menekan saklar. 14. Memastikan kawat penyala telah menyala dan putus dengan memperhatikan lampu indikator selama elektromotor terus bekerja. 15. Membaca dan mencatat kembali temperatur air pendingan setelah 5 lima menit dari penyalaan berlangsung. 16. Mematikan elektromotor pengaduk dan mempersiapkan peralatan untuk pengujian berikutnya. 17. Mengulang pengujian sebanyak 5 lima kali berturut-turut. Proses pengujian nilai kalor bahan bakar ditunjukkan pada gambar 3.11 berikut ini: Universitas Sumatera Utara 49 Gambar 3.12 Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar

3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel