38
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Persiapan bahan baku dilakukan di laboratorium PIK Proses Industri Kimia Departemen Teknik 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
Universitas Sumatera Utara
39
2. Engine Smoke meter dan Gas Analyzer yang disambungkan ke Star Gas
Analyzer untuk megetahui emisi gas buang motor
Gambar 3.2 Engine Smoke meter dan Gas Analyzer Spesifikasi engine Smoke Meter
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
3. 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 3.3 di bawah ini:
Universitas Sumatera Utara
40
Gambar 3.3 Tec Equipment TD-114
3.2.2. Persiapan bahan baku
Pengolahan bahan baku dimulai dengan pengadaan minyak goreng hasil ekstraksi biji bunga matahari yang dapat dibeli di brastagi swalayan dengan
merk produk “naturel sun flower oil”. Minyak goreng biji bunga matahari
ditunjukkan pada gambar 3.4 di bawah ini.
Gambar 3.4 minyak biji bunga matahari Minyak biji bunga matahari terlebih dahulu diukur nilai kadar free
fatty acid FFA dengan cara penambahan ethanol 96 dan indicator penoptaline
Universitas Sumatera Utara
41
kedalam minyak yang selanjutnya di titrasi dengan menggunakan NaOH 0,1 Seperti ditunjukkan pada gambar 3.5 dibawah.
Gambar 3.5 Proses mengukur nilai FFA Setelah dilakukan pengujian kadar FFA dan didapatkan nilai kadar
FFA yang rendah maka proses pengolahan dapat langsung di lanjutkan ke proses transesterifikasi, dilakukan dengan mereaksikan minyak goreng biji bunga
matahari dengan methanol dengan perbandingan fraksi mol tertentu. Dalam reaksi digunakan katalis KOH. Proses transesterifikasi ditunjukkan pada gambar 3.6
dibawah ini.
Gambar 3.6 proses transesterifikasi
Universitas Sumatera Utara
42
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 dibawah ini.
Gambar 3.7 Proses pemisahan minyak dengan gliserol 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 dibawah ini.
Gambar 3.8 proses pencucian biodiesel dengan air
Universitas Sumatera Utara
43
Setelah proses pencucian selesai biodiesel kemudian dipanaskan di dalam oven untuk menghilangkan kadar air, sehingga didapat biodiesel biji
bungamatahari seperti pada gambar 3.9 di bawah ini.
Gambar 3.9 Biodiesel biji bunga matahari Setelah proses transesterifikasi selesai dan diperoleh biodiesel biji
bunga matahari, selanjutnya dilakukan uji kelayakan biodiesel tersebut, yaitu uji kadar FFA, Nilai Viskositas, Kadar metilester, dan densitas minyak.
Secara mendetail proses transesterifikasi akan di jelaskan pada sub bab berikut
3.2.2.1 Transesterifikasi
Proses transesterifikasi adalah sebagai berikut: 1.
Kadar FFA, densitas, dan viskositas minyak hasil esterifikasi dianalsis
2. Minyak hasil ester 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 1 dari berat minyak dilarutkan kedalam methanol dengan perbandingan
sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
44
� = � � 32 � 6
870.5097 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 2 jam untuk menghilangkan kadar air
Universitas Sumatera Utara
45
Gambar 3.10 Diagram Alir pembuatan biodiesel minyak biji bunga matahari
Universitas Sumatera Utara
46
3.2.3. Bahan Baku
Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah bahan bakar Pertamina dex, Pertamina dex + Biodiesel Biji Bunga matahari 5, Solar + Biodiesel Biji
Bunga Matahari 10, Pertamina dex + Biodiesel Biji Bunga matahari 15, dan Pertamina dex + Biodiesel Biji Bunga matahari 20. Biodiesel Biji Bunga
Matahari tersebut diperoleh dari pengolahan minyak goreng biji bunga matahari yang sudah dijual di pasar.
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.
Effesiens volumetric 6.
Heat Loss 7.
Persentase Heat Loss 8.
Emisi gas buang Prosedur pengujian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu :
1. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertamina dex
Universitas Sumatera Utara
47
2. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertamina dex +
Biodiesel Biji Bunga Matahari 5 3.
pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertamina dex + Biodiesel Biji Bunga Matahari 10
4. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertamina dex +
Biodiesel Biji Bunga Matahari 15 5.
Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertamina dex + 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. 2.
Menggulung dan memasang kawat penyala pada tangkai penyala yang ada pada penutup bom.
Universitas Sumatera Utara
48
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 tab ungnya 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 di
bawah ini:
Universitas Sumatera Utara
49
Gambar 3.11 Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel