Analisa Performansi Mesin Diesel Menggunakan Variasi Campuran Bahan Bakar Polipropilena Cair dan Solar Akra Sol (AKR) dengan Penambahan Alat Supercharger

LAMPIRAN

DAFTAR PUSTAKA

1. Feng Gao. “Pyrolysis of Waste Plastics into Fuels.” Thesis Chemical and Process Engineering University of Canterbury, New Zealand, 2010.

2. John Scheirs, Walter Kaminsky, Feedstock Recycling and Pyrolysis of Waste Plastics : Converting Waste Plastics into Diesel and Other Fuels. (New Jersey : John Wiley and Sons, 2006)

3. Arismunandar, Wiranto. 2002. Penggerak Mula Motor Bakar Torak. Edisi kelima. Bandung : ITB

4. Nasrollah Hamidi, Fariba Tebyanian, Ruhullah Massoudi, Louis Whitesides,

“Pyrolysis of Household Plastic Wastes.” British Journal of Applied Science

and Technology, 3 (3) 2013 : hal. 417 – 439.

5. Fang Zheng dan Richard L Smith. 2015. Production of Biofuels and Chemicals With Ultrasound. New York. Springer

6. Fauzi Odi dan Niamul Huda. 2014. Pemanfaatan Biodiesel dan Limbah Produksi. Bandug. TEDC

7. https://1988d.wordpress.com/2010/04/22/motor-torak/

8. Hambali, Erliza dkk. 2007. Teknologi Bioenergi. Jakarta : Agromedia Pustaka 9. Heywod, Jhon B. 1988. Internal Combustion Engine Fundamentals. New

York : McGraw Hill Book Company

10.Yovana S. Gonzalez, Carlos Costa., M. Carmen Marquez, Pedro Ramos,

“Thermal and Catalytic Degradation of Polyethylene Wastes in The Presence of Silica Gel, 5A Molecular Sieve, and Activated Carbon.” Journal of

Hazardous Material, (187) 2011 : hal. 101 – 112.

11.Kubota S dan Takigawa. 2001. Diesel engine Performance. Prentice Hall, New Jersey.

12.Luque Rafael, Juan Campelo dan James Clark. 2011.Handbook of Biofuels Production Processes and Tecnologies. Philadelphia USA.Woodhead Publishing Limited

13.Mahadi. 2007. Efek Penggunaan Supercharger Terhadap Unjuk Kerja dan Konstruksi pada Sebuah Mesin Diesel. Medan. USU Repository

14.Mathur, ME.DR.AM, 1980, A Course in Internal Combustion Engine, Dhampat Roi and Sons, 1682, Nai sarah, Delhi.

15.Nurhida. 2004. Minyak Buah Kelapa Sawit. Medan.USU Repository

16.Petel Paranav dan Paravin p. Rathod. 2013. Performance Analysis Of Four Stroke Internal Combustion Engine With Supercharger. India. IJETAE

17. Pulkrabek, Willard W. Engineering Fundamentals Of The Internal Combustion Engine. New Jersey : Prentice Hall

18.Spring Peter, dkk. 2006. Modeling and Control of Pressure-Wave Superchargered Engine Systems. Zurich. Latex2E

19.Y. A. Çengel and M. A. Boles, Thermodynamics: An Engineering Approach, 5th ed, McGraw-Hill, 2006.).

Anand S. Burange, Manoj B. Gawande, Frank L.Y. Lam, Radha V. Jayaram,

Rafael Luquec, “Heterogeneously Catalyzed Strategies For The

Deconstruction Of High Density Polyethylene:” Journal Plastic Waste Valorisation To Fuels, 2014.

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 2 minggu. Pengujian dilakukan di laboratorium motor bakar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara selama lebih kurang 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 TD111-MKII

Gambar 3.1 Mesin Diesel Small engine Test TD111-MKII Spesifikasi:

Model : TD115-MKII

Max output : 4.2 kW Rated output : 2.5 kW

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 (oC), dan Tekanan Udara (mmH2O). Tec Equipment TD-114 ditunjukkan pada

gambar 3.2 di bawah ini:

3. Rangkaian peralatan pirolisis PBKG jenis polipropilena.

Gambar 3.3 Rangkaian Peralatan Pirolisis PBKG

4. 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.

Reaktor Pirolisis

Tabung Gas

Kondensor

Pemanas

Erlenmeyer Termometer

Gambar 3.4 Supercharger

3.2.2. Bahan Baku

Bahan baku yang digunakan adalah plastik bekas kemasan gelas (PBKG) jenis polipropilena dan katalis yang digunakan yaituSilika Gel.

Bahan baku utama yaitu 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 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.

5. Hentikan pemanasan dan buka tutup reaktor.

6. Memasukkan plastik bekas kemasan gelas (PBKG) jenis PP (Polipropilena) sejumlah 0.5 kg ke dalam reaktor pirolisis dan katalis Karbon aktif.

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

Untuk lebih ringkasnya prosedur pengujian performansi 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

Pasang Pipa sambungan air pendingin dari kran ke reaktor

Kompor gas di hidupkan

Tunggu sampai thermocouple mencapai suhu ideal untuk proses pirolisis yaitu 300o C

Plastik Bekas Kemasan Gelas ( PBKG ) yang telah di potong kecil di masukan ke tungku sebanyak 500 gram beserta katalis karbon aktif

dengan perbandingan 2 ; 10

Proses berlangsung selama ± 2 jam

Buka kran dan tampung hasil proses pirolisis di Beaker Glass

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 ( Nm )

2. Daya motor, Pb ( N )

3. Laju aliran bahan bakar, mf ( kg/jam ) 4. Rasio udara dengan bahan bakar ( AFR ) 5. Konsumsi bahan bakar spesifik ( sfc ) 6. Daya aktual, Pa ( kW )

7. Efisiensi Thermal Brake Aktual, ηth,b ( % )

8. Effesiens volumetric, ηv ( % )

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”.

 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 0.010C.

 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.

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.

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.

3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel

Prosedur pengujian performansi motor dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

1. Kalibrasi Instrumentasi mesin diesel sebelum digunakan

2. Mengoperasikan mesin dengan cara memutar poros engkol mesin, kemudian memanaskan mesin selama 10 menit

3. Mengatur putaran mesin pada 1800 RPM menggunakan tuas kecepatan dan melihat data analog pada instrument

4. Menentukan konsumsi bahan bakar yang akan diuji

5. Menimbang bahan bakar yang habis setelah 5 menit pengujian

6. Mengulang pengujian dengan menggunakan variasi putaran yang berbeda (1800 RPM, 2000 RPM, 2200 RPM, 2400 RPM, 2600 RPM, 2800 RPM)

Untuk lebih ringkasnya prosedur pengujian performansi yang dilakukan dapat dilihat melalui melalui diagram alir pada gambar 3.7 di bawah ini.

Gambar 3.7 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin Kesimpulan

Selesai

 Bahan Bakar Ditimbang dahulu sebelum digunakan.

 Putaran mesin: 6 variasi rpm  Beban: 3.5 dan 4.5 kg

 Mencatat torsi, temperatur exhaust dan tekanan udara masuk

 Mencatat waktu yang habis terpakai untuk pemakaian 8 ml bahan bakar

Mengulang pengujian dengan beban dan putaran yang berbeda

Menganalisa data hasil pengujian Kalibrasi Instrumentasi Mesin Diesel

BAB IV

HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN 4.1 Hasil uji kelayakan bahan bakar minyak plastik 4.1.1 Analisis Densitas

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, berikut diperoleh densitas bahan bakar cair hasil pirolisis PBKG :

Tabel 4.1 Hasil Analisis Densitas minyak plastik

Dari Tabel 4.1 densitas yang diperoleh dari penelitian berkisar antara 0,658-0,778 g/ml. Standar densitas yang diterapkan Pemerintahan Indonesia untuk diesel 48 (Solar) berkisar antara 0,815-0,870 dan untuk diesel 51 (Pertamina Dex) berkisar antara 0,820-0,860 . Berdasarkan hasil penelitian densitas bahan bakar cair yang dihasilkan sedikit berada dibawah standar diesel 48, densitas bahan bakar cair yang diperoleh lebih mendekati densitas bensin yaitu

Suhu Pirolisis (oC)

Rasio Katalis : Polipropilena

Densitas Bahan Bakar Cair (g/cm3) (15 oC)

200 0:10 0,748

250 0:10 0,747

300 0:10 0,658

350 0:10 0,767

200 1:10 0,735

250 1:10 0,748

300 1:10 0,761

350 1:10 0,776

200 1,5:10 0,746

250 1,5:10 0,756

300 1,5:10 0,771

350 1,5:10 0,744

200 2:10 0,767

250 2:10 0,756

300 2:10 0,771

0,736/0,725 g/ml. Pencampuran antara bahan bakar cair hasil pirolisis dengan solar, menggunakan sampel PP : Karbon Aktif yaitu 10 : 2 pada suhu 300 ºC dengan perbandingan 20 % : 80 %, diperoleh densitas 0,848 g/ml dimana memenuhi standar diesel 48 (Solar). Dapat disimpulkan dengan mencampurkan bahan bakar cair yang dihasilkan dengan diesel dapat meningkatkan kualitas bahan bakar.

4.1.1 Analisis Specific Gravity dan API Gravity

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, berikut diperoleh data Specific Gravity dan API Gravity bahan bakar cair hasil pirolisis PBKG :

Tabel 4.2 Hasil Analisis Specific Gravity dan API Gravity minyak plastik

Suhu Pirolisis (oC)

Rasio Katalis : Polipropilena

Specific Gravity API Gravity

200 0:10 0,749 57,358

250 0:10 0,748 57,615

300 0:10 0,659 83,257

350 0:10 0,768 52,862

200 1:10 0,736 60,745

250 1:10 0,749 57,358

300 1:10 0,761 54,337

350 1:10 0,777 50,693

200 1,5:10 0,747 57,872

250 1,5:10 0,756 55,584

300 1,5:10 0,772 50,455

350 1,5:10 0,745 58,388

200 2:10 0,768 52,862

250 2:10 0,756 55,584

300 2:10 0,772 51,891

350 2:10 0,777 50,693

Densitas pada minyak bumi atau bahan bakar sering ditampilkan dalam istilah API gravity, suatu skala yang diatur oleh American Petroleum Institute dan National Bureau of Standard atau National Institute of Standard and Technology. Dari Tabel 4.2 bahan bakar cair yang dihasilkan memiliki nilai API gravity berkisar antara 50 – 61. Pencampuran antara solar dengan bahan bakar cair hasil

pirolisis menggunakan sampel PP : Karbon Aktif yaitu 10 : 2 pada suhu 300 ºC, dengan perbandingan 20 % : 80 %, diperoleh nilai API gravity sebesar 35,115 yang telah memenuhi standar API gravity dari solar pada 60 ºF (15,6 ºC) yaitu 30 sampai 42, sedangkan nilai Specific gravity yang diperoleh dari hasil pencampuran sebesar 0,849 juga telah memenuhi standar Specific gravity dari solar yaitu 0,85

4.1.3 Analisis Viskositas Kinematik

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, berikut data diperoleh Viskositas Kinematik bahan bakar cair hasil pirolisis PBKG :

Tabel 4.3 Hasil Analisis Viskositas Kinematik minyak plastik

Suhu Pirolisis (oC)

Rasio Katalis : Polipropilena

Suhu (oC) Viskositas Kinematik (Cst)

200 0:10 40 0,829

250 0:10 40 1,457

300 0:10 40 1,362

350 0:10 40 1,611

200 1:10 40 1,159

250 1:10 40 1,409

300 1:10 40 1,558

350 1:10 40 1,772

200 1,5:10 40 1,172

250 1,5:10 40 1,296

300 1,5:10 40 2,025

350 1,5:10 40 2,497

200 2:10 40 1,635

250 2:10 40 1,872

300 2:10 40 2,248

350 2:10 40 2,004

Bahan bakar cair memiliki viskositas berkisar antara 0,829-2,248. Pemerintah Indonesia menetapkan standar viskositas kinematik diesel komersial yaitu 2,0-5,0 untuk diesel 48 (Solar) dan 2,0-4,5 untuk Diesel 51 (Pertamina Dex). Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai viskositas kinematik ada yang

memenuhi standar viskositas diesel komersial yaitu pada pirolisis suhu 300 dan 350 ºC dengan rasio Karbon Aktif : PP yaitu 2 : 10.

4.1.4 Analisis Gas Chromatography Mass Spectroscopy (GCMS)

Pada percobaan ini produk yang diinginkan adalah produk liquid karena molekul hidrokarbonnya sama dengan fraksi minyak bumi sehingga bisa digunakan sebagai bahan bakar cair terutama fraksi diesel (C8–C21). Dari proses pirolisis tersebut juga menghasilkan produk gas dan padat sisa plastik yang belum menguap, dalam penelitian ini produk gas dan padat tidak ditentukan. Produk liquid hasil proses pirolisis dianalisis menggunakan gas chromatography (GC-MS), hasilnya adalah seperti yang telah disajikan pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Komposisi GC-MS Bahan Bakar Cair Hasil Pirolisis Peak PP : Karbon Aktif ; 10 : 2 (300 °C)

R.Timeme Area % Molekul

1 3,644 2,01 C8H18

2 5,722 3,54 C9H18

3 6,016 9,63 C8H16

4 8,537 2,33 C10H20

5 15,258 3,10 C9H12

6 22,814 1,98 C12H24

7 23,629 4,02 C12H26

8 23,826 2,55 C12H26

9 31,060 1,98 C11H22

10 31,777 2,29 C13H28O

11 31,935 6,31 C13H28O

12 32,171 2,73 C13H28O

13 32,430 5,62 C13H28O

14 33,220 2,19 C19H38

15 33,971 1,84 C10H16O

16 37,862 3,47 C20H42O

17 38,539 2,10 C20H42O

18 38,934 2,40 C14H28O

19 39,634 2,29 C14H28O

20 42,236 2,26 C41H84O

21 42,942 3,72 C41H84O

22 43,570 3,02 C20H42O

23 43,887 2,87 C15H30O

25 46,830 1,84 C54H108

26 47,472 2,84 C41H84O

27 47,697 2,54 C18H36

28 48,319 2,85 C18H36

29 48,947 2,55 C18H36

30 51,574 2,20 C41H84O

31 51,757 2,14 C18H36

32 52,346 2,34 C18H36

33 52,937 2,37 C18H36

34 56,022 1,86 C18H36

Proses pirolisis pada polipropilena berlangsung dengan terjadinya pemutusan ikatan kimia pada polimer menjadi monomer, pemanasan pada suhu tinggi membuat rantai C terputus dari atom C yang lain. Hasil analisis GC-MS terhadap bahan bakar cair hasil pirolisis menggunakan katalis pada suhu 300 ºC dengan perbandingan PP : karbon aktif ; 10 : 2. Berdasarkan hasil analisis GC-MS terjadinya pemutusan rantai polimer dilihat dari presentase area produk menghasilkan fraksi C8 sampai C21 lebih besar, untuk bahan bakar hasil pirolisis menggunakan katalis yaitu sebesar 87,62 %. Dapat disimpulkan bahwa dari analisis GC-MS bahwa bahan bakar hasil pirolisis dari PBKG menghasilkan hidrokarbon fraksi diesel yaitu C8 sampai C21, suhu mempunyai pengaruh yang terpenting terhadap laju reaksi pada proses pemecahan rantai polimer.

4.1.5 Hasil Pengujian Bom Kalori Meter

Pengujian bom kalorimeter dilakukan untuk mendapatkan nilai kalor daripada bahan bakar. Nilai kalor bahan bakar didapat dengan melihat perbedaan suhu air sebelum dan sesudah proses pengeboman bahan bakar berlangsung, atau dapat dituliskan dalam persamaan:

HHV= (t2 - t1 - tkp) x Cv

dimana:

HHV = High Heating Value (Nilai Kalor Atas) t2 = Suhu air setelah penyalaan (oC)

t1 = Suhu air sebelum penyalaan (oC)

tkp = Kenaikan temperature akibat kawat penyala ( 0.05oC)

Cv = Panas jenis bom kalorimeter (73529.6 kj/kg oC)

Hasil yang didapat ini masih merupakan nilai bruto kalori bahan bakar maka untuk nilai netto kalori bahan bakar kita gunakan nilai LHV (Low Heating value) dimana nilai hydrogen (H2) diasumsikan 15% dari kadar air sisa

pembakaran dan nilai air yang terkandung di dalam bahan bakar (Moisture) nol pada saat pembakaran sempurna yaitu:

LHV = HHV – 2400 (M + 9 H2)

LHV = HHV – 2400 (0 + 9. 0.15) LHV = HHV – 3240 kj/kgoC

Berikut ditampilkan hasil pengujian bom kalorimeter, beserta nilai HHV dan LHV dari bahan bakar :

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter Bahan

Bakar

Pengujian T1( 0

C) T2( 0

) HHV (Kj/Kg) LHV (Kj/Kg) LHV RATA-RATA (Kj/Kg) Solar AKR 1 25.19 26 55882.5 52642.5

53524.85 2 25.2 26.03 57353.09 54113.09

3 26.23 27.05 56617.79 53377.79 4 27.16 27.94 53676.61 50436.61 5 28.17 29.04 60294.27 57054.27 Solar+MP

5%

1 25.17 25.78 41176.58 37936.58

49407.19 2 26.15 26.97 56617.79 53377.79

3 26.23 27.04 55882.5 52642.5 4 27.17 27.96 54411.9 51171.9 5 28.03 28.83 55147.2 51907.2

Solar+MP 10%

1 25.28 26.05 52941.31 49701.31

48377.78 2 25.79 26.54 51470.72 48230.72

3 26.31 27.09 53676.61 50436.61 4 27.22 27.94 49264.83 46024.83 5 28.11 28.85 50735.42 47495.42 Solar+MP

15%

1 24.99 25.65 44853.06 41613.06

46466.01 2 25.15 25.79 43382.46 40142.46

3 26.16 27.02 59558.98 56318.98 4 27.15 27.97 56617.79 53377.79 5 28.15 28.8 44117.76 40877.76 Solar+MP

20%

1 25.08 25.78 47794.24 44554.24

45730.71 2 26.17 26.97 55147.2 51907.2

3 26.31 26.88 38235.39 34995.39 4 27.07 27.82 51470.72 48230.72 5 28.03 28.79 52206.02 48966.02 Minyak

Plastik 100%

1 25.2 25.89 47058.944 43818.944

45289.536 2 26.5 27.22 49264.832 46024.832

3 27.3 28 47794.24 44554.24 4 27.5 28.2 47794.24 44554.24 5 28.11 28.85 50735.424 47495.424

4.2 Hasil Pengujian Engine Tes Bed TD -111

Dari engine tes bed TD -111 di lakukan pengujian dan hasil uji diamati pada instrumentasi pembaca TD – 115. Pengujian dilakukan dengan tambahan supercharger dimana variasi bahan bakar sebanyak 5 variasi, variasi putaran mesin sebanyak 6 variasi, dan variasi beban statis sebanyak 2 variasi yaitu 3.5 kg dan 4.5 kg.

4.2.1 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar

Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk solar adalah seperti pada tabel 4.6 sebagai berikut:

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar BEBAN PUTARAN TORSI(Nm) WAKTU

(s)

mmH20 Te(suhu exhaust)

3.5 1800 6 153 18 100

2000 6.4 134 21 110

2200 6.6 121 23 120

2400 7.8 108 28 130

2600 8 96 36 145

2800 8.5 87 46 155

4.5 1800 11.6 154 18 100

2000 11.7 134 21 110

2200 11.8 122 23 120

2400 12.2 109 28 130

2600 12.6 98 36 145

2800 14 87 46 155

4.2.2. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 5%

Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar + Minyak Plastik 5%, seperti pada tabel 4.7 adalah sebagai berikut:

Tabel 4.7 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 5% BEBAN PUTARAN TORSI(Nm) WAKTU

(s)

mmH20 Te (Suhu Exhaust)

3.5 1800 5.2 162 17 98

2000 6.2 139 21 105

2200 6.2 124 24 110

2400 6.8 113 27 120

2600 7.5 97 37 140

4.5 1800 10.2 162 17 98

2000 10.8 138 21 105

2200 11.4 124 24 110

2400 11.6 113 28 120

2600 12.5 97 37 140

2800 13 89 47 150

4.2.3 Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 10%

Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar + Minyak Plastik 10%, seperti pada tabel 4.8 adalah sebagai berikut:

Tabel 4.8 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 10% BEBAN PUTARAN TORSI(Nm) WAKTU(s) mmH2O Te (Suhu

Exhaust)

3.5 1800 4.3 144 18 110

2000 4.6 124 20 125

2200 4.8 110 24 130

2400 4.9 98 28 140

2600 5.2 87 37 155

2800 6 69 47 200

4.5 1800 8.8 139 18 110

2000 9 124 20 125

2200 9.3 110 24 130

2400 9.4 98 28 140

2600 12 76 37 175

2800 12.3 69 47 250

4.2.4 Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 15%

Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar + Minyak Plastik 15%, seperti pada tabel 4.9 adalah sebagai berikut:

Tabel 4.9 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 15% BEBAN PUTARAN TORSI(Nm) WAKTU

(s)

mmH2O Te (suhu exhaust)

3.5 1800 2.8 153 17 125

2000 2.8 134 22 145

2200 3 121 24 155

2400 3.3 108 27 175

2600 3.5 96 37 180

2800 3.5 87 47 210

4.5 1800 7.6 154 16 125

2000 7.8 134 19 145

2200 8.2 122 24 155

2400 8.5 109 27 175

2600 8.6 97 37 180

2800 8.8 87 47 190

4.2.5 Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 20%

Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar + Minyak Plastik 20%, seperti pada tabel 4.10 adalah sebagai berikut:

Tabel 4.10 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 20% BEBAN PUTARAN TORSI(Nm) WAKTU(s) mmH20 Te

3.5 1800 2.6 162 17 140

2000 2.8 139 20 150

2200 3 124 24 160

2400 3.2 113 27 170

2600 3.4 97 37 180

2800 3.5 89 47 200

4.5 1800 7.5 162 17 140

2000 7.8 138 20 150

2200 7.8 124 24 160

2400 8.2 113 26 175

2800 8.4 89 47 200

Perbandingan masing-masing torsi pada setiap putaran mesin, variasi beban dan variasi bahan bakar dapat dilihat pada gambar 4.1 dan 4.2 dibawah ini:

Gambar 4.1 Grafik Torsi vs Putaran mesin untuk beban 3.5 kg

Gambar 4.2 Grafik Torsi vs Putaran mesin untuk beban 4.5 kg

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1800 2000 2200 2400 2600 2800

To

rs

i

(

N

m

)

RPM

Torsi pada beban 3.5 kg

Solar P5 P10 P15 P20 0 2 4 6 8 10 12 14 16

1800 2000 2200 2400 2600 2800

To

rs

i

(

N

m

)

RPM

Torsi pada beban 4.5 kg

Solar P5 P10 P15 P20

4.3 Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel

Data yang diperoleh dari pembacaan langsung alat uji mesin diesel 4 langakah 1 silinder TD – 111 melalui alat pembaca TD – 115 selanjutnya akan diproses dan dikalkulasi untuk mendapatkan besar performansi dari mesin diesel tersebut.

4.3.1 Daya

Besarnya daya dari masing-masing pengujian dan tiap variasi beban dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

dimana: Pb = Daya keluaran (Watt)

n = Putaran Mesin T = Torsi (Nm)

Untuk pengujian dengan bahan bakar solar : Beban : 3.5 Kg

Putaran mesin : 1800 rpm Torsi : 6 Nm

= 1.1304 kW

Dengan perhitungan yang sama dapat diketahui besarnya daya yang dihasilkan dari masing-masing pengujian baik dalam semua variasi persentase

minyak plastik, kondisi pembebanan dan putaran mesin seperti ditunjukkan dalam tabel 4.11 dibawah ini:

Tabel 4.11 Data Perhitungan Untuk Daya

BEBAN PUTARAN MESIN

DAYA (kW) SOLAR Minyak

Plastik 5% Minyak Plastik 10% Minyak Plastik 15% Minyak Plastik 20% 3.5 1800 1.1304 0.97968 0.81012 0.52752 0.48984

2000 1.339733 1.297867 0.962933 0.586133 0.586133 2200 1.51976 1.427653 1.10528 0.6908 0.6908 2400 1.95936 1.70816 1.23088 0.82896 0.80384 2600 2.177067 2.041 1.415093 0.952467 0.925253 2800 2.491067 2.256613 1.7584 1.025733 1.025733 4.5 1800 2.18544 1.92168 1.65792 1.43184 1.413

2000 2.4492 2.2608 1.884 1.6328 1.6328 2200 2.717147 2.62504 2.14148 1.888187 1.79608 2400 3.06464 2.91392 2.36128 2.1352 2.05984 2600 3.42888 3.401667 3.2656 2.340347 2.28592 2800 4.102933 3.809867 3.60472 2.578987 2.46176  Pada pembebanan 3.5 kg daya terendah terjadi pada pengujian dengan

menggunakan bahan bakar minyak plastik 20%, putaran mesin 1800 rpm sebesar 0.48984 kW sedangkan daya tertinggi terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar solar pada putaran mesin 2800 rpm sebesar 2.491067 kW.

 Pada pembebanan 4.5 kg daya terendah terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar minyak plastik 20% pada putaran mesin 1800 rpm sebesar 1.413 kW sedangkan daya tertinggi terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar solar pada putaran mesin 2800 rpm sebesar 4.102933 kW.

 Daya terendah terjadi ketika menggunakan bahan bakar plastik 20% pada beban 3.5 kg dengan putaran mesin 1800 rpm yaitu 0.48984 kW dan daya

terbesar terjadi ketika menggunakan bahan bakar solar pada beban 4.5 kg dengan putaran mesin 2800 rpm yaitu 4.102933kW.

 Daya terbesar terjadi pada penggunaan solar karena nilai kalor yang paling besar yang terdapat pada solar yaitu sebesar 53524.85 kJ/kgoC Perbandingan masing-masing daya pada setiap putaran mesin, variasi beban dan variasi bahan bakar dapat dilihat pada gambar 4.3 dan 4.4 dibawah ini:

Gambar 4.3 Grafik Daya vs Putaran mesin untuk beban 3.5 kg

Gambar 4.4 Grafik Daya vs Putaran untuk beban 4.5 kg

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

1800 2000 2200 2400 2600 2800

D

a

ya

(

k

W

)

RPM

Daya pada beban 3.5 kg

Solar P5 P10 P15 P20 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

1800 2000 2200 2400 2600 2800

D

a

ya

(

k

W

)

RPM

Daya pada beban 4.5 kg

Solar P5 P10 P15 P20

 Dari grafik dapat dilihat bahwa daya tertinggi terjadi pada penggunaan solar sedangkan daya terendah terjadi pada penggunaan solar + minyak plastik 20%

4.3.2. Laju Aliran Bahan Bakar (mf)

Laju aliran bahan bakar didapat adalah banyaknya bahan bakar yang habis terpakai selama satu jam pemakaian

dimana:

sgf = spesifik gravitasi minyak plastik (0.772) Vf = Volume bahan bakar yang diuji (8 ml)

tf = waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (detik)

Dengan menggunakan harga sgf, dan tf yang didapat dari percobaan, maka

didapatlah laju aliran bahan bakar menggunakan solar: Beban : 3.5 kg

Putaran mesin : 1800 rpm Waktu : 112 detik

= 0.198514 kg/jam

Dengan cara yang sama untuk setiap pengujian pada putaran mesin, variasi beban dan variasi persentase minyak plastik maka hasil perhitungan mf untuk kondisi tersebut dapat dilihat pada tabel 4.12 di bawah ini

Tabel 4.12 Laju Aliran Bahan Bakar

BEBAN PUTARAN MESIN

mf (kg/jam) Solar Minyak

Plastik 5%

Minyak Plastik 10%

Minyak Plastik 15%

Minyak Plastik 20% 3.5 1800 0.190031 0.177869 0.1544 0.144374 0.137244

2000 0.21586 0.200303 0.179303 0.165922 0.159954 2200 0.249816 0.239071 0.202124 0.182243 0.179303 2400 0.267875 0.267875 0.226873 0.203978 0.196758 2600 0.296448 0.27792 0.255559 0.229212 0.226873 2800 0.358606 0.331845 0.322226 0.255559 0.249816 4.5 1800 0.190031 0.179303 0.159954 0.145318 0.145318 2000 0.217976 0.203978 0.179303 0.165922 0.161113 2200 0.252655 0.244325 0.202124 0.183749 0.179303 2400 0.292547 0.281438 0.226873 0.205867 0.196758 2600 0.336873 0.331845 0.317623 0.2316 0.229212 2800 0.37056 0.358606 0.342055 0.255559 0.249816  Pada pembebanan 3.5 kg, mf terendah terjadi pada saat menggunakan minyak plastik 20% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.137244 kg/jam sedangkan mf tertinggi pada saat menggunakan solar pada putaran mesin 2800 yaitu sebesar 0.358606 kg/jam

 Pada pembebanan 4.5 kg, mf terendah terjadi pada saat menggunakan minyak plastik 20% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.145318 kg/ jam. sedangkan mf tertinggi pada saat menggunakan solar pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 0.37056 kg/jam Perbandingan masing-masing nilai mf pada setiap putaran mesin, variasi beban dan variasi bahan bakar dapat dilihat pada gambar grafik 4.5 dan 4.6 di bawah ini:

Gambar 4.5 Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 3.5 kg

Gambar 4.6 Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 4.5 kg

 Dapat dilihat dari trend grafik diatas laju aliran bahan bakar tinggi pada penggunaan solar murni sedangkan laju aliran bahan bakar terendah terjadi pada penggunaan solar + minyak plastik 20%

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

1800 2000 2200 2400 2600 2800

Mf

(

k

g

/j

a

m

)

RPM

Mf pada beban 3.5 kg

Solar P5 P10 P15 P20 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

1800 2000 2200 2400 2600 2800

Mf

(

k

g

/j

a

m

)

RPM

Mf pada beban 4.5 kg

Solar P5 P10

P15

4.3.3 Rasio udara bahan bakar (AFR)

Rasio udara bahan bakar (AFR) dari masing-masing jenis pengujian dihitung berdasarkan rumus berikut:

dimana:

AFR = air fuel ratio

ma = laju aliran massa udara.

Besarnya laju aliran udara (ma) diperoleh dengan membandingkan besarnya tekanan udara masuk yang telah diperoleh melalui pembacaan air flow manometer terhadap kurva viscous flow mete calibration seperti pada gambar 4.7 berikut

Gambar 4.7 Viscous Flow Meter

Pada pengujian ini dianggap tekanan udara sebesar 100 kPa dan temperatur udara 27oC. Kurva kalibrasi dikondisikan untuk pengujian pada

tekanan 101.3 kPa dan temperatur 20oC. maka besarnya laju aliran udara yang diperoleh harus dikalikan dengan faktor pengali berikut:

Untuk pengujian dengan menggunakan solar, beban 3.5 kg dan putaran mesin 1800 rpm tekanan udara masuk didapati 18 mmH2O, dengan melakukan

interpolasi pada kurva viscous flow meter didapat besar ma 20.11 kg/jam, dan kemudian dikalikan dengan factor koreksi sehingga didapat massa udara yang sebenarnya:

ma = 20.11 x 0.946531125 = 19.04198 kg/jam mf = 0.198514286

Dengan cara yang sama maka didapat nilai ma untuk masing-masing pengujian, maka dapat dihitung besarnya AFR.

Untuk pengujian dengan menggunakan solar pada putaran 1800 rpm dan beban 3.5 kg maka didapatkan besar AFR:

Hasil perhitunganAFR untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi beban, putaran mesin dan persentase biodiesel dapat dilihat pada tabel 4.13 dibawah ini:

Tabel 4.13 Air Fuel Ratio BEBAN PUTARAN

MESIN

AFR Solar Minyak

Plastik 5% Minyak Plastik 10% Minyak Plastik 15% Minyak Plastik 20% 3.5 1800 105.7716 107.0563 116.4773 117.2386 115.6208

2000 102.9168 105.6289 112.0999 114.7644 112.4329 2200 97.39746 97.34988 109.9112 116.0966 112.0999 2400 98.72972 94.78053 107.2466 114.0982 112.9087 2600 96.35069 98.96762 103.4878 110.7676 107.2466 2800 88.49989 92.44908 91.92569 111.7668 110.1015 4.5 1800 105.7716 106.1999 112.4329 116.4773 116.4773 2000 101.9176 103.7257 112.0999 114.7644 111.6241 2200 96.30311 95.25633 109.9112 115.145 112.0999 2400 90.40311 90.21279 107.2466 113.0515 112.9087 2600 84.78861 82.88538 83.26603 109.6257 106.1523 2800 88.49989 85.54989 86.59667 111.7668 110.1015  Pada pembebanan 3.5 kg AFR terendah terjadi pada saat menggunakan

solar pada putaran mesin 2800 rpm yaitu 88.49989, sedangkan AFR tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 15% putaran mesin 1800 rpm yaitu 117.2386

 Pada pembebanan 4.5 kg AFR terendah terjadi pada saat menggunakan bahan bakar minyak plastik 5% pada putaran mesin 2600 rpm yaitu 82.88538, sedangkan AFR tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 15% dan 20% putaran mesin 1800 rpm yaitu 116.4773  Laju aliran bahan bakar berbanding terbalik dengan nilai AFR. Pada

subbab sebelumnya, laju aliran bahan bakar tertinggi pada penggunaan bahan bakar solar, maka dapat dilihat bahwa nilai AFR terendah terjadi pada penggunaan ini.

Perbandingan harga AFR masing-masing pengujian pada setiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar 4.8 dan 4.9 berikut:

Gambar 4.8 Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg

Gambar 4.9 Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg

4.3.4 Effisiensi Volumetris

Effisiensi volumetric untuk motor bakar 4 langkah dihitung dengan persamaan berikut: 0 20 40 60 80 100 120 140

1800 2000 2200 2400 2600 2800

A

F

R

RPM

AFR pada beban 3.5 kg

Solar P5 P10 P15 P20 0 20 40 60 80 100 120 140

1800 2000 2200 2400 2600 2800

A

F

R

RPM

AFR pada beban 4.5 kg

Solar P5 P10 P15 P20

dimana:

ma = laju aliran udara (kg/jam) ρa = Kerapatan udara (kg/m3)

Vs = volume langkah torak (m3) = 0.00023 (berdasarkan spesifikasi mesin)

Diasumsikan udara sebagai gas ideal sehingga massa jenis udara dapat diperoleh dengan persamaaan berikut:

ρa =

Dimana: R = Konstanta gas (untuk udara = 287 J/kg K)

Dengan memasukkan harga tekanan dan temperature udara yaitu sebesar100 kPa dan suhu 27oC, maka diperoleh massa jenis udara sebesar:

ρa =

= 1.161440186 kg/m3

Dengan diperolehnya massa jenis udara, maka dapat dihitung besarnya effisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dengan variasi persentase minyak plastik, putaran mesin dan beban.

Untuk pengujian menggunakan solar beban 3.5 kg pada putaran mesin 1800 rpm maka didapatkan nilai effesiensi volumetrik:

= 136.9808463%

Harga effisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dapat dihitung dengan melakukan perhitungan yang sama dengan perhitungan di atas dengan variasi beban, putaran mesin, dan minyak plastik dengan beberapa variasi seperti ditunjukkan pada tabel:

Tabel 4.14 Effesiensi Volumetrik

BEBAN PUTARAN MESIN

Eff. volumetrik (%) Solar Minyak

Plastik 5% Minyak Plastik 10% Minyak Plastik 15% Minyak Plastik 20% 3.5 1800 136.9808 129.7713 122.5618 115.3523 108.1428

2000 136.2599 129.7713 123.2828 116.7942 110.3056 2200 135.67 129.7713 123.8726 117.9739 112.0752 2400 135.1785 129.7713 124.3642 118.9571 113.5499 2600 134.7625 129.7713 124.7801 119.7889 114.7977 2800 139.0407 134.406 129.7713 125.1366 120.5019 4.5 1800 136.9808 129.7713 122.5618 115.3523 115.3523 2000 136.2599 129.7713 123.2828 116.7942 110.3056 2200 135.67 129.7713 123.8726 117.9739 112.0752 2400 135.1785 129.7713 124.3642 118.9571 113.5499 2600 134.7625 129.7713 124.7801 119.7889 114.7977 2800 143.6754 134.406 129.7713 125.1366 120.5019  Effisiensi volumetrik terendah terjadi pada penggunaan minyak plastik 20% pada pembebanan 3.5 dengan putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 108.1428% sedangkan effisiensi volumetrik tertinggi terjadi pada penggunaaan solar pada pembebanan 4.5 kg pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 143.6754%

 Effisiensi volumetrik dipengaruhi oleh laju konsumsi udara, dan besar putaran mesin. Selain itu nilai kalor bahan bakar juga mempengaruhi besar effesiensi volumetrik. Semakin tinggi nilai kalor bahan bakar maka konsumsi udara akan semakin rendah dan sebaliknya semakin rendah nilai

kalor bahan bakar maka semakin tinggi nilai konsumsi udara, yang dapat dilihat pada penurunan effisiensi volumetrik

Perbandingan effisiensi volumetrik dari masing-masing pengujian pada tiap variasi putaran dapat dilihat pada gambar grafik 4.10 dan 4.11 berikut:

Gambar 4.10 Grafik effisiensi volumetrik vs putaran mesin pada beban 3.5 kg

Gambar 4.11 Grafik effisiensi volumetrik vs putaran mesin pada beban 4.5 kg 0 20 40 60 80 100 120 140 160

1800 2000 2200 2400 2600 2800

e

ff

.

V

o

lu

m

e

tr

ik

(

%

)

RPM

eff. Volumetrik pada beban 3.5 kg

Solar P5 P10 P15 P20 0 20 40 60 80 100 120 140 160

1800 2000 2200 2400 2600 2800

e

ff

.

V

o

lu

m

e

tr

ik

(

%

)

RPM

eff. Volumetrik pada beban 4.5 kg

Solar P5 P10 P15 P20

 Dari grafik terlihat bahwa nilai effisiensi volumeterik diantara variasi bahan bakar tidak terlihat berbeda secara signifikan namun solar tetap memiliki nilai effisiensi tertinngi , di mana laju konsumsi udara berbanding lurus dengan besarnya effisiensi volumetrik.

4.3.5 Daya Aktual

Daya aktual didapat dengan mengalikan Daya hasil pembacaan dengan effiesiensi mekanikal dan effesiensi volumetrik, sehingga didapat:

Pa = Pbx ηb x ηv x ηm

dimana: besar ηm adalah 0.75 – 0.95 untuk mesin diesel dan yang diambil untuk

perhitungan ini adalah 0.75

Untuk beban 3.5 kg putaran mesin 1800 dengan bahan bakar solar maka didapat daya aktual:

Pa = 1.1304 x0.38298 x 1.36980 x 0.75

= 0.464631 kW

Dengan menggunakan cara yang sama untuk setiap variasi putaran mesin, beban dan bahan bakar maka didapat hasil seperti pada tabel 4.15 dibawah ini:

Tabel 4.15 Daya Aktual

BEBAN PUTARAN MESIN

Daya aktual (kW) Solar Minyak

Plastik 5%

Minyak Plastik 10%

Minyak Plastik 15%

Minyak Plastik 20% 3.5 1800 0.464631 0.382667 0.290753 0.129194 0.111626

2000 0.571532 0.596384 0.355815 0.14052 0.139879 2200 0.632736 0.604604 0.41785 0.179502 0.176109 2400 0.977266 0.772463 0.463512 0.232864 0.220166 2600 1.086857 1.062964 0.545686 0.27549 0.255756

2800 1.213676 1.127124 0.694978 0.299358 0.299639 4.5 1800 1.736689 1.460584 1.175453 0.945639 0.935725 2000 1.891539 1.777024 1.362053 1.090462 1.077677 2200 1.999822 2.000119 1.568571 1.330086 1.190498 2400 2.189165 2.139562 1.705786 1.530769 1.4457 2600 2.372554 2.472868 2.338177 1.64614 1.545159 2800 3.292464 2.972992 2.751333 1.892433 1.725923  Pada pembebanan 3.5 kg daya aktual terbesar terjadi pada penggunaan solar putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 1.213676 kW sedangkan daya terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 20% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.111626 kW

 Pada pembebanan 4.5 kg daya aktual terbesar terjadi pada penggunaan solar pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 3.292464 kW sedangkan daya aktual terkecil terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 20% putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.935725 kW

 Besarnya daya ditentukan oleh besarnya nilai kalor bahan bakar dan besarnya putaran. Semakin tinggi nilai kalor maka nilai daya yang dapat dibangkitkan akan semakin tinggi begitu pula sebaliknya, demikian pula dengan putaran semakin tinggi putaran mesin maka nilai daya akan semakin besar.

Melalui grafik hubungan antara daya aktual dan putaran mesin pada gambar 4.12 dan 4.13 di bawah ini.

Gambar 4.12 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg

Gambar 4.13 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg  Dari grafik dapat dilihat bahwa solar murni memiliki nilai daya aktual

yang terbesar dari semua variasi bahan bakar yang ada, ini disebabkan nilai kalor solar yang paling tinggi dari semua variasi yang ada.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

1800 2000 2200 2400 2600 2800

D

a

ya

a

k

tu

a

l (

k

W

)

RPM

Daya aktual pada beban 3.5 kg

Solar P5 P10 P15 P20 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

1800 2000 2200 2400 2600 2800

D

a

ya

a

k

tu

a

l (

k

W

)

RPM

Daya aktual pada beban 4.5 kg

Solar P5 P10

P15

4.3.6 Effisiensi Thermal Aktual

Effisiensi termal aktual adalah perbandingan antara daya aktual dengan laju panas rata-rata yang dihasilkan bahan bakar, yang dapat dihitung dengan persamaan berikut:

dimana:

nb = effisiensi termal

LHV = nilai kalor pembakaran (kJ/kg)

Dengan nilai LHV untuk masing-masing sesuai dengan variasi persentase biodiesel yang didapat melalui percobaan bom kalori meter.

Maka dengan memasukkan nilai-nilai ke persamaan untuk beban 3.5 kg putaran mesin 1800 rpm menggunakan solar didapatkan nilai effisiensi termal:

= 39.44882275 %

Dan untuk efisiensi thermal break aktual dapat dicari dengan menggunakan rumus:

Maka dengan memasukkan nilai-nilai ke persamaan untuk beban 3.5 kg putaran mesin 1800 rpm menggunakan solar didapatkan nilai effisiensi termal:

na = 40.00878 %

Dengan menggunakan cara yang sama maka didapatkan besar effisiensi thermal break aktual untuk variasi putaran mesin, pembebanan, dan bahan bakar seperti pada tabel 4.16 di bawah:

Tabel 4.16 Effisiensi thermal break aktual

BEBAN PUTARAN MESIN

Effisiensi thermal break aktual (%) Solar Minyak

Plastik 5% Minyak Plastik 10% Minyak Plastik 15% Minyak Plastik 20% 3.5 1800 18.63757 17.76607 15.88149 7.857405 7.256455

2000 20.18239 24.58719 16.73596 7.436307 7.802047 2200 19.30667 20.88403 17.43483 8.648563 8.762866 2400 27.80902 23.81311 17.23024 10.02407 9.983237 2600 27.94657 31.58412 18.00804 10.55342 10.05762 2800 25.7982 28.04831 18.18967 10.2855 10.70118 4.5 1800 69.6631 67.26797 61.97612 57.13887 57.44892 2000 66.14703 71.9416 64.06488 57.70726 59.67746 2200 60.33493 67.60167 65.44874 63.55947 59.23697 2400 57.04099 62.77869 63.40959 65.29026 65.55399 2600 53.68526 61.53694 62.08404 62.40984 60.1433 2800 67.72785 68.46139 67.83612 65.02117 61.63877  Pada pembebanan 3.5 kg effisiensi termal aktual tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 5% putaran mesin 2600 rpm sebesar 31.58412 % sedangkan effisiensi termal aktual terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastic 20% putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 7.256455 %

 Pada pembebanan 4.5 kg effisiensi termal aktual tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 5% putaran mesin 2000 rpm yaitu sebesar 71.9416 % sedangkan effisiensi termal aktual terendah mesin terjadi pada penggunaan bahan bakar solar putaran 2600 rpm yaitu sebesar 53.68526 %

Perbandingan nilai effesiensi termal aktual untuk setiap variasi pembebanan, bahan bakar dan putaran dapat dilihat pada gambar 4.14 dan 4.15 di bawah ini.

Gambar 4.14 Effisiensi termal aktual vs putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg

Gambar 4.15 Effisiensi Termal Aktual vs Putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg

0 5 10 15 20 25 30 35

1800 2000 2200 2400 2600 2800

e

ff

.

T

h

e

rm

a

l

a

k

tu

a

l (

%

)

RPM

eff. Thermal aktual pada beban 3.5 kg

Solar P5 P10 P15 P20 0 10 20 30 40 50 60 70 80

1800 2000 2200 2400 2600 2800

e

ff

.

T

h

e

rm

a

l

a

k

tu

a

l (

%

)

RPM

eff. Thermal aktual pada beban 4.5 kg

Solar P5 P10 P15 P20

4.4.7 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)

Konsumsi bahan bakar spesifik dari masing-masing pengujian pada tiap-tiap variasi beban, putaran dan bahan bakar dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

Dengan diperolehnya besar laju aliran bahan bakar pada subbab 4.4.2 maka untuk pengujian dengan menggunakan bahan bakar solar dengan beban 3.5 kg pada putaran mesin 1800 rpm didapat nilai SFC:

Sfc = 168.1093146 (gr/kWh)

Dengan menggunakan cara yang sama untuk variasi beban, bahan bakar, dan putaran mesin maka didapatkan hasil perhitungan SFC seperti pada tabel 4.17 di bawah ini

Tabel 4.17 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

BEBAN PUTARAN MESIN

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Sfc) Solar Minyak

Plastik 5%

Minyak Plastik 10%

Minyak Plastik 15%

Minyak Plastik 20% 3.5 1800 168.1093 181.5581 190.589 273.6845 280.1822

2000 161.1218 154.3323 186.2052 283.0796 272.8969 2200 164.3784 167.4573 182.871 263.8139 259.5588 2400 136.7154 156.8206 184.3181 246.0649 244.772 2600 136.1685 136.1685 180.5949 240.6513 245.2015 2800 143.957 147.0543 183.2496 249.1472 243.5484 4.5 1800 86.95309 93.30545 96.47869 101.4901 102.8433 2000 88.99905 90.22381 95.17156 101.6183 98.67286 2200 92.98524 93.07488 94.38502 97.31493 99.83031

2400 95.45897 96.58397 96.08071 96.41564 95.52078 2600 98.2457 97.55358 97.26325 98.9597 100.2714 2800 90.31587 94.12572 94.89097 99.09265 101.4785  Pada pemebebanan 3.5 kg SFC tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 15% putaran mesin 2000 rpm yaitu sebesar 283.0796 gr/kWh dan SFC terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar solar dan minyak plastik 5% putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar 136.1685 gr/kWh

 Pada pembebanan 4.5 kg SFC tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 20% putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 102.8433 gr/kWh dan SFC terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar solar pada putaran mesin 1800 yaitu sebesar 86.95309 gr/kWh

Perbandingan harga SFC untuk masing-masing pengujian bahan bakar dapat dilihat pada gambar 4.16 dan 4.17 di bawah ini.

Gambar 4.16 SFC vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg

0 50 100 150 200 250 300

1800 2000 2200 2400 2600 2800

S

fc

(

g

r/

k

W

h

)

RPM

Sfc pada beban 3.5 kg

Solar P5 P10 P15 P20

Gambar 4.17 SFC vs Putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg

4.4.8 Heat Loss

Heat loss dapat dihitung dengan menggunakan persamaan di bawah ini Heat Loss = (ma + mf) x (Te –Ta) x Cp

Dimana:

Te = Suhu exhaust (oC)

Ta = Suhu ambient/ suhu udara luar (asumsi 27oC)

Cp = Panas spesifik udara sebagai gas ideal saat 300 K ( 1.005 KJ/kg.K) Untuk beban 3.5 kg, putaran 1800 rpm bahan bakar solar maka heat loss dapat dihitung:

Heat Loss = (20.09986683 + 0.190030769) x (100 –27) x 1.005 = 1488.568 W

75 80 85 90 95 100 105

1800 2000 2200 2400 2600 2800

S

fc

(

g

r/

k

W

h

)

RPM

Sfc pada beban 4.5 kg

Solar P5 P10 P15 P20

Selanjutnya dengan perhitungan yang sama untuk pembebanan, variasi nilai LHV sesuai dengan persentase minyak plastik, dan putaran yang bervariasi maka didapat heat losses seperti pada tabel 4.18 di bawah ini.

Tabel 4.18 Heat Losses

BEBAN PUTARAN MESIN

Heat Loss ( W ) Solar Minyak

Plastik 5% Minyak Plastik 10% Minyak Plastik 15% Minyak Plastik 20% 3.5 1800 1488.568 1468.012 1695.314 1681.281 1817.671

2000 1645.687 1888.907 2262.243 2277.865 2242.876 2200 2050.444 2197.605 2771.172 2745.177 2710.615 2400 2362.681 2784.83 2788.962 3492.045 3220.998 2600 3422.438 3155.177 3435.042 3939.231 3776.206 2800 3967.453 3989.202 5206.054 5300.159 4825.605 4.5 1800 1488.568 1410.169 1513.486 1681.374 1938.727 2000 1803.663 1781.889 1997.295 2277.865 2243.019 2200 1803.61 2198.096 2320.575 2745.371 2710.615 2400 2230.495 2657.307 2788.962 3492.325 3333.62 2600 2701.124 3161.3 3980.999 3939.599 3776.565 2800 3099.774 3836.682 4607.247 4720.907 4825.605  Pada pembebanan 3.5 kg Heat Loss tertinggi terjadi pada penggunaan

bahan bakar minyak plastik 15% putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 5300.159 W, sedangkan Heat Losses terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 5% putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 1468.012 W

 Pada pembebanan 4.5 kg Heat Loss tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 20% pada putaran mesin 2800 yaitu sebesar 4825.605 W sedangkan Heat loss terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 5% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 1410.169 W

 Heat Loss yang tinggi terjadi pada bahan bakar minyak plastik 15% diakibatkan suhu exhaust yang dikeluarkan pada penggunaan ini relatif lebih tinggi, heat loss tertinggi juga terjadi pada putaran yang tinggi karena adanya kecenderungan peningkatan suhu exhaust pada putaran yang lebih tinggi

Nilai dari heat loss dapat dilihat pada gambar grafik 4.18 dan 4.19 di bawah ini.

Gambar 4.18 Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

1800 2000 2200 2400 2600 2800

H

e

a

t

Lo

ss

(

W

)

RPM

Heat Loss pada beban 3.5 kg

Solar P5 P10 P15 P20 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

1800 2000 2200 2400 2600 2800

H

e

a

t

Lo

ss

(

W

)

RPM

Heat Loss pada beban 4.5 kg

Solar P5 P10 P15 P20

Gambar 4.19 Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg

4.4.9 Persentase Heat Loss

Panas yang masuk ke mesin diberikan oleh persamaan di bawah ini Q = mf x LHV

Maka besarnya persentase panas yang terbuang dari mesin dapat dihitung dengan menggunakan persamaan di bawah ini:

–

Dengan memasukkan nilai Te dan LHV untuk solar pada putaran 1800 rpm, pembebanan 3.5 kg maka didapat % Heat Loss sebagai berikut:

( – ) = 14.63489 %

Dengan menggunakan perhitungan yang sama pada variasi nilai LHV untuk setiap persetase bahan bakar minyak plastik, dan putaran maka didapat nilai persentase heat loss seperti ditunjukkan pada tabel 4.19 di bawah ini.

Tabel 4.19 Persentase Heat Loss

BEBAN PUTARAN MESIN

Persentase Heat Loss (%) Solar Minyak

Plastik 5%

Minyak Plastik 10%

Minyak Plastik 15%

Minyak Plastik 20% 3.5 1800 14.63489 16.70474 22.6964 25.06201 28.96094

2000 14.24358 19.08682 26.07986 29.54525 30.66213 2200 15.3346 18.60513 28.34004 32.41791 33.05764 2400 16.47851 21.04151 25.41049 36.84352 35.79737 2600 21.56908 22.97808 27.78405 36.98606 36.39687

2800 20.66989 24.33105 33.39658 44.63371 42.24001 4.5 1800 14.63489 15.91817 19.55858 24.90065 29.17363 2000 15.45932 17.68101 23.02546 29.54525 30.44349 2200 13.33706 18.20909 23.7319 32.15446 33.05764 2400 14.24458 19.11036 25.41049 36.50844 37.04903 2600 14.98039 19.28149 25.90803 36.60817 36.0289 2800 15.62846 21.65447 27.84192 39.75571 42.24001  Pada pembebanan 3.5 kg persentase heat loss tertinggi terjadi pada

penggunaan bahan bakar minyak plastik 15% putaran mesin 2800 yaitu sebesar 44.63371% sedangkan persentase Heat Loss terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar solar putaran mesin 2000 rpm yaitu sebesar 14.24358%

 Pada pembebanan 4.5 kg persentase heat loss tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 20% putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 42.24001% sedangkan Persentase Heat Loss terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar solar putaran mesin 2200 rpm yaitu sebesar 13.33706%

Hasil dari persentase heat loss untuk masing-masing bahan bakar, pembebanan dapat dilihat pada gambar grafik 4.20 dan 4.21 di bawah ini.

0 10 20 30 40 50

1800 2000 2200 2400 2600 2800

H

e

a

t

Lo

ss

(

%

)

RPM

% Heat Loss pada beban 3.5 kg

Solar P5 P10 P15 P20

Gambar 4.20 Persentase Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg

Gambar 4.21 Persentase Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg

0 5 10 15 20 25 30 35 40

45

1800 2000 2200 2400 2600 2800

H

e

a

t

Lo

ss

(

%

)

RPM

% Heat Loss pada beban 4.5 kg

Solar P5 P10 P15 P20

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1Kesimpulan

1. Daya terendah terjadi ketika menggunakan bahan bakar minyak plastik 20% pada beban 3.5 kg dengan putaran mesin 1800 rpm yaitu 0.48984 kW dan daya terbesar terjadi ketika menggunakan bahan bakar solar akra sol pada beban 4.5 kg dengan putaran mesin 2800 rpm yaitu 4.102933 kW. Daya terbesar terjadi pada penggunaan solar akra sol karena nilai kalor yang paling besar yang terdapat pada solar yaitu sebesar 53524.85 kJ/kgoC

2. Semakin besar daya atau beban yang dipakai semakin besar Torsi yang dihasilkan. Torsi Minimum pada bahan bakar minyak plastik 20% pada beban 3.5 kg diperoleh pada putaran 1800 rpm, yaitu sebesar 2.6 N.m. Sedangkan torsi Maksimum diperoleh pada bahan bakar solar akra sol beban 4.5 kg putaran 2800 rpm, yaitu sebesar 14 N.m. Nilai torsi mesin bergantung pada besar kecil daya dan putaran mesin. Semakin besar daya dan putaran mesin maka torsi semakin besar demikian sebaliknya

3. Laju aliran bahan bakar terendah terjadi ketika menggunakan bahan bakar minyak plastik 20% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.137244 kg/jam dan Laju aliran bahan bakar tertinggi terjadi ketika menggunakan bahan bakar solar akra sol dengan putaran mesin 2800 rpm yaitu 0.37056 kg/jam.

4. Semakin besar nilai laju aliran bahan bakar, semakin besar pula konsumsi bahan Bakar. SFC minimum pada bahan bakar solar akra sol beban 4.5 kg putaran 1800 rpm yaitu sebesar 86.95309 gr/kWh.jam. Sedangkan SFC Maksimum pada bahan bakar bahan bakar minyak plastik 15% beban 3.5 kg putaran 2000 rpm yaitu sebesar 283.0796 gr/kWh. Besar SFC sangat dipengaruhi oleh besar kecil nilai laju aliran bahan bakar. Semakin besar nilai laju aliran bahan bakar, semakin besar pula konsumsi bahan bakar spesifiknya, demikian sebaliknya

5. AFR terendah terjadi pada pembebanan 4.5 kg saat menggunakan bahan bakar minyak plastik 5% pada putaran mesin 2600 rpm yaitu 82.88538, sedangkan AFR tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 15% dan 20% putaran mesin 2800 rpm yaitu 116.4773. Semakin tinggi putaran dan beban mesin, maka semakin kecil rasio perbandingan udara bahan bakar. Ini disebabkan karena pada putaran dan beban maksimal mesin mengalami “overlap” dimana pada saat ini terjadi proses pembakaran yang sangat cepat dimana diperlukan bahan bakar dengan jumlah besar, sehingga diperlukan udara yang besar pula untuk mengimbangi bahan bakar tersebut

6. Nilai Efisiensi volumetrik minimum pada campuran minyak plastik 20% pada pembebanan 3.5 dengan putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 108.1428%, sedangkan nilai efisiensi volumetrik tertinggi terjadi pada penggunaaan solar pada pembebanan 4.5 kg pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 143.6754%

7. Daya aktual terendah terjadi ketika menggunakan bahan bakar minyak plastik 20% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.111626 kW dan daya aktual terbesar terjadi ketika menggunakan bahan bakar solar akra sol pada beban 4.5 kg dengan putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 3.292464 kW.

8. Nilai Efisiensi Termal break aktual minimum pada campuran bahan bakar minyak plastik 20% dengan beban 3.5 kg dan putaran 1800 rpm yakni sebesar 27.36898 %. Nilai Efisiensi Termal break aktual maksimum pada bahan bakar minyak plastik 5% putaran mesin 2000 rpm yakni sebesar 80.75905 %

9. Nilai Heat Loss terendah pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 5% putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 1410.169 W. Heat Loss terbesar terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 15% putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 5300.159 W

10. Nilai persentase Heat Loss terendah pada penggunaan bahan bakar solar putaran mesin 2200 rpm yaitu sebesar 13.33706%. Nilai persentase Heat

Loss tertinggi terjadi pada penggunaan bahan bakar minyak plastik 15% putaran mesin 2800 yaitu sebesar 44.63371%.

5.2 Saran

1. Membaca alat ukur dengan baik, upayakan mencatat data pada saat jarum menunjukan nilai stabil dikarenakan kondisinya yang selalu berubah pada tiap periode pengujian.

2. Mengembangkan pengujian dengan jenis plastik yang berbeda, dengan mengoptimalkan parameter-parameter proses pembuatan, diantaranya : meningkatkan suhu pemanasan proses pirolisis dan penggunaan katalis yang berbeda dalam jumlah yang lain guna mendapatkan hasil yang optimum dari bahan bakar minyak plastik

3. Adanya studi perancangan alat proses pirolisis, dikarenakan terdapat banyak kajian yang dapat di analisa seperti : bentuk tungku reaktor dan pendinginan minyak hasil pemanasan dalam tabung sepusat alat penukar kalor yang di gunakan agar mendapatkan hasil minyak yang lebih banyak.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Plastik

Produksi utama pembuatan plastik selama ini berbasis bahan baku turunan minyak bumi. Plastik adalah bahan sintestis atau alami yang terdiri dari rantai panjang dengan komponen utama C atau karbon.Ikatan ini sangat kuat sehingga material plastik cocok untuk digunakan dalam berbagai aplikasi.

Plastik merupakan bahan yang murah, tahan lama, serbaguna, dan sangat disukai sebagai material bahan baku pembuatan produk. Plastik mempunyai bobot ringan, kuat, tahan bahan kimia, dan mudah dalam pemasaran. Komoditas plastik terbesar didunia adalah polipropilen, diikuti oleh PVC dan HDPE. Plastik dapat dibagi dalam dua klasifikasi, yaitu material termoplastik dan material termoset. Proses pembentukan plastik diakhiri oleh reaksi curing, yaitu reaksi ikatan sambung silang (cross – linking) yang irreversible dari polimer. Perbedaan termoplastik dimana termoplastik dapat diproses dengan panas, ketika material diberi panas, material termoplastik akan mencair dimana material tersebut dapat dibentuk menjadi produk yang diinginkan. Setelah didinginkan material akan mengeras dan mempertahankan bentuknya. Material termoplastik dapat diproses ulang dengan pemanasan dan pembentukan atau pencetakan. Berbeda dengan material termoset yang tidak dapat diproses dengan pemanasan berulang kali atau dengan kata lain mempunyai bentuk yang permanen setelah pemrosesan.Contoh plastik termoplastik adalah polietilen, polipropilen, nilon, polikarbonat, dll, yang contoh aplikasinya seperti ember polietilen, cangkir polistiren, talinilon, dll.Contoh plastik termoset adalah fenol formaldehid, ureaformaldehid, melamin Formaldehid, termo setting poliester, dll,yang contoh aplikasinya seperti:switchlistrik, mejasermica, melamin Cutlery.

2.1.1 Pembuatan Plastik

Plastik dibuat dari monomer yang berulang dengan proses kimia yang bervariasi, seperti :

 Polimerisasi katalitik atau inisiasi peroksida dari monomer seperti etilena, propilena, atau butadiena ditambah dengan stirena (kopolimer).

 Polikondensasi dari monomer yang tidak sama seperti asam organik bifungsional dan alkohol atau amina.

 Poliadisi dari molekul monomer yang reaktif

Sebelum suatu monomer dikonversi menjadi suatu plastik, biasanya ditambah dengan bahan – bahan aditif untuk meningkatkan kemudahan pemrosesan dan sifat mekanis sesuai dengan fungsi dan pemakaian plastik tersebut (pemakaian luar ruangan, terpapar sinar matahari, dll).

2.1.2 Daur Ulang Plastik

Produksi plastik pada tahun 2012 tercatat sebanyak 57 juta ton di Eropa dan 288 juta ton diseluruh dunia. Di Indonesia, konsumsi plastik sudah meningkat seiring dengan perkembangan ekonomi dan pertumbuhan penduduk. Pada tahun 2011, Indonesia telah mengkonsumsi plastik 10 kg per kapita per tahun. Bagaimanapun pengkonsumsian plastik dalam jumlah besar akan memicu permasalahan lingkungan karena sifat plastik yang tidak dapat terurai secara alami. Tabel berikut menunjukkan penggunaan atau konsumsi plastik di beberapa negara di dunia.

Tabel 2.1 Konsumsi Plastik Perkapita Beberapa Negara di Dunia.

Negara Konsumsi Per kapita dalam kg

India (1998) 1,6

India (2000) 4,0

Vietnam 1,5

China 6,0

Indonesia 8,0

Mexico 13,0

Thailand 18,0

Malaysia 22,0

Eropa Barat 60,0

Amerika Utara 78,0

2.1.3 Plastik Jenis Propilena (PP)

Propilena, salah satu komponen utama penyusun limbah plastik di dunia, yang mana digunakan secara luas pada industri dan rumah tangga. Polipropilena dibuat dari polimerisasi propilen dengan menggunakan katalis. Propilena adalah material termoplastik dengan kristalinitas tinggi, densitas rendah, kekakuan yang rendah, dan ketahanan terhadap bahan kimia yang baik, tidak menyerap air, dan ketahanan impak yang baik.

Tabel 2.2 Sifat Umum Polipropilena

Densitas (mg/m3) 0,09 – 0,93

Modulus tarikan (GPa) 1,8

Kekuatan tarik (MPa) 37

Elongation at break (%) 10 – 60

Heat deflection temperature at 0,45 Mpa (°C) 100 – 105 Heat deflection temperature at 1,81 Mpa (°C) 60 – 65 Ekspansi linear termal (mm/mm K) 3,8 x 10-5

Kekerasan (Shore) D76

Resistivitas volume (Ω.cm) 1,0 x 1017 Linear mold shrinkage (in./in.) 0,01 – 0,02

Penggunaan polipropilen kebanyakan pada kemasan minuman, komponen otomotif, perlengkapan rumah tangga, dan mainan. Polipropilen dapat diekstrusi menjadi bentuk serat atau kawat untuk penggunaan pengikat pada karpet. Limbah plastik yang terbuat dari polipropilen (PP) mengandung 85% karbon dan sisanya adalah hidrogen, hal ini membuat material ini sangat cocok untuk didaur ulang menjadi produk hidrokarbon yang berguna seperti bahan bakar. Polipropilen (PP) membutuhkan energi aktivasi yang lebih rendah untuk memecah ikatan C – H daripada polietilen (PE) karna rantai karbon polimer PP terdiri dari atom karbon tersier yang kurang tahan terhadap degradasi.

2.2 Karbon Aktif

Karbon aktif merupakan padatan berpori yang mengandung 85% - 95% karbon. Bahan-bahan yang mengandung unsur karbon dapat menghasilkan karbon aktif dengan cara memanaskannya pada suhu tinggi. Pori-pori tersebut dapat dimanfaatkan sebagai agen penyerap (adsorben). Karbon aktif dengan luas permukaan yang besar dapat digunakan untuk berbagai aplikasi yaitu sebagai penghilang warna, penghilang rasa, penghilang bau dan agen pemurni dalam industri makanan. Selain itu juga banyak digunakan dalam proses pemurnian air baik dalam proses produksi air minum maupun dalam penanganan limbah

Karbon aktif mempunyai bentuk amorf yang terdiri dari pelat pelat datar dimana atom - atom karbonnya tersusun dan terikat dalam kisi heksagonal yang secara acak berorentasi dengan karbon yang tidak terorganisir. Gambar 2.3 menunjukkan struktur permukaan karbon aktif

Gambar 2.1 Struktur Permukaan Karbon Aktif

Karbon aktif juga dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis sebagai berikut:

 Karbon aktif granular

Jenis ini berbentuk butiran atau pelle, biasanya digunakan untuk proses pada fluida phase gas, ukuran granular 4 x 8 mesh sampai 10 x 20 mesh.

Umumnya diproduksi dari bahan kayu dalam bentuk serbuk gergaji, jenis ini memiliki ukuran rata - rata 15 ηm –25 ηm.

 Karbon aktif moleculer sieves

Merupakan suatu material yang menarik sebagai model karbon aktif sejak memiliki ukuran mikropori yang seragam dan kecil.

 Karbon aktif fiber

Memiliki ukuran yang lebih kecil dari karbon aktif powder. Sebagian besar karbon aktif fiber memiliki diameter antar 7 ηm –15 ηm.

Selain sebagai adsorben, karbon aktif juga merupakan katalis yang paling baik untuk degradasi bahan polietilena (PE) dan menghasilkan komponen aromatik yang tinggi. Berdasarkan penelitian terdahulu diperoleh bahwa plastik jenis PE dapat diolah menjadi bahan bakar cair dengan metode pirolisis. Karbon aktif adalah katalis yang efisien untuk jenis degradasi dan dapat menghasilkan jumlah senyawa aromatik yang lebih tinggi. Karbon aktif dipilih karena menunjukkan sifat mekanik yang tinggi, tahan panas, murah dan sebagai katalis terbaik untuk degradasi katalitik limbah PE dimana suhu optimum untuk reaksi katalitik adalah 450 °C.

Karbon aktif saat ini digunakan dalam berbagai aplikasi yang pengembangannya berputar pada struktur dari pori, seperti pengolahan dan pemurnian, pemulihan produk, dan peningkatan kemampuan katalitik zat lain, dengan cara menambah antarmuka antara katalis dan substrat di daerah fisik yang lebih luas. Karbon aktif juga menunjukkan hasil yang baik sebagai katalis yang dalam reaksi yang melibatkan hidrogen, karbon, dan kombinasinya (termasuk dekomposisi dari rantai pendek hidrokarbon seperti metana), yang menunjukkan bahwa hal itu mungkin memiliki landasan digunakan sebagai katalis dalam pirolisis plastik.

2.3 Proses Pirolisis

Pirolisis, dapat disebut juga sebagai termolisis, adalah suatu proses dekomposisi secara kimia maupun termal, pada umumnya terdegradasi menjadi molekul yang lebih kecil. Metode konvensional untuk mengolah limbah plastik,

seperti landfill dan insinerasi, tidak dapat digunakan dalam jangka panjang karena dapat menyebabkan polusi udara, penyebaran racun, terkontaminasinya air tanah, dan kerusakan tanah. Pirolisis adalah metode yang dapat dipertimbangkan dan layak untuk dilakukan dengan mendegradasi material polimer tanpa penggunaan oksigen. Tujuan penghilangan udara adalah untuk alasan keamanan, kualitas produk, dan yield. Berdasarkan variasi suhu, maka pirolisis dapat dibagi menjadi tiga, rendah ( < 400 °C), sedang ( 400 – 600 °C) atau tinggi ( >600 °C). Hasil dari proses pirolisis dapat dibagi menjadi fraksi cair, fraksi gas, dan residu padatan. Pirolisis merupakan suatu alternatif untuk memperoleh energi dari limbah plastik. Hal ini menggunakan prinsip dimana kebanyakan substansi organik secara termal tidak stabil sehingga rantainya dapat pecah pada keadaan bebas oksigen.

Oleh karena itu, konversi limbah plastik menjadi bahan bakar memiliki beberapa keuntungan, yaitu :

1. Membentuk siklus pemakaian energi tidak terbarukan.

2. Dapat menjadi sumber petrokimia alternatif untuk menurunkan pembelian atau pemakaian energi tidak terbarukan.

3. Solusi alternatif yang efektif untuk mengurangi limbah plastik yang berakibat tercegahnya pencemaran lingkungan yang biasanya ditimbulkan oleh cara pengolahan insinerasi dan landfill.

2.4 Mesin Diesel

Mesin diesel juga disebut “Motor Penyalaan Kompresi” oleh karena penyalaannya dilakukan dengan menyemprotkan bahan bakar ke dalam udara yang telah bertekanan dan bertemperatur ringgi sebagai akibat dari proses kompresi di dalam ruang bakar. Agar bahan bakar diesel dapat terbakar dengan sendirinya, maka perbandingan kompresi mesin diesel harus berkisar antara 15 – 22, sedangkan tekanan kompresinya mencapai 20 – 40 bar dengan suhu 500 – 700

0

C. Aplikasi dari motor diesel banyak pada industri-industri sebagai motor stasioner ataupun untuk kendaraan-kendaraan dan kapal laut dengan ukuran yang besar. Hal ini dikarenakan motor diesel mengkonsumsi bahan bakar ± 25% lebih

rendah dari motor bensin, lebih murah dan perawatannya lebih sederhana (Kubota, S., dkk, 2001).

Siklus diesel (ideal) pembakaran tersebut dimisalkan dengan pemasukan panas pada volume konstan (Y. A. Çengel and M. A. Boles, Thermodynamics: An Engineering Approach, 5th ed, McGraw-Hill, 2006.). Siklus diesel tersebut ditunjukkan pada gambar 2.1 dan 2.2 di bawah ini.

Gambar 2.2 Diagram P-v Keterangan Gambar:

P = Tekanan (atm)

V = Volume Spesifik (m3/kg) T = Temperatur (K)

Gambar 2.3 Diagram T-S

Keterangan Grafik: 1-2 Kompresi Isentropik

2-3 Pemasukan Kalor pada Volume Konstan 3-4 Ekspansi Isentropik

4-1 Pengeluaran Kalor pada Volume Konstan

2.4.1 Prinsip Kerja Mesin Diesel

Prinsip kerja mesin diesel 4 tak sebenarnya sama dengan prinsip kerja mesin otto, yang membedakan adalah cara memasukkan bahan bakarnya. Pada mesin diesel bahan bakar di semprotkan langsung ke ruang bakar dengan menggunakan injector. Dibawah ini adalah langkah dalam proses mesin diesel 4 langkah :

1. Langkah Isap

Pada langkah ini piston bergerak dari TMA (Titik Mati Atas) ke TMB (Titik Mati Bawah). Saat piston bergerak ke bawah katup isap terbuka yang menyebabkan tekanan udara di dalam silinder seketika lebih rendah dari tekanan atmosfer ,sehingga udara murni langsung masuk ke ruang silinder melalui filter udara.

2. Langkah kompresi

Pada langkah ini piston bergerak dari TMB menuju TMA dan kedua katup tertutup. Karena udara yang berada di dalam silinder didesak terus oleh piston,menyebabkan terjadi kenaikan tekanan dan temperatur,sehingga udara di dalam silinder menjadi sangat panas. Beberapa derajat sebelum piston mencapai TMA, bahan bakar di semprotkan ke ruang bakar oleh injector yang berbentuk kabut.

3. Langkah Usaha

Pada langkah ini kedua katup masih tertutup, akibat semprotan bahan bakar di ruang bakar akan menyebabkan terjadi ledakan pembakaran yang akan meningkatkan suhu dan tekanan di ruang bakar. Tekanan yang besar tersebut akan mendorong piston ke bawah yang menyebkan terjadi gaya aksial. Gaya aksial ini dirubah dan diteruskan oleh poros engkol menjadi gaya radial (putar).

4. Langkah Buang

Pada langkah ini, gaya yang masih terjadi di flywheel akan menaikkan kembali piston dari TMB ke TMA, bersamaan itu juga katup buang terbuka sehingga udara sisa pembakaran akan di dorong keluar dari ruang silinder menuju exhaust manifold dan langsung menuju knalpot

Begitu seterusnya sehingga terjadi siklus pergerakan piston yang tidak berhenti. Untuk lebih jelas, prinsip kerja mesin diesel dapat dilihat pada gambar 2.3.

Langkah isap Langkah kompresi Langkah usaha Langkah Buang Gambar 2.4 Prinsip Kerja Mesin Diesel

2.4.2 Standarisasi Diesel

Indonesia menghasilkan dua jenis bahan bakar diesel yaitu. Diesel 48 (Solar) dan Diesel 51 (Pertamina Dex). Seperti dapat dilihat pada Tabel 2.3 merupakan sifat bahan bakar diesel komersial sesuai peraturan pemerintah Indonesia.

Tabel 2.3 Sifat Bahan Bakar Diesel Komersial

2.4.3 Performansi Mesin Diesel

1. Nilai Kalor Bahan Bakar.

Properties Units Diesel 48 (Solar) Diesel 51 (Pertamina Dex)

Cetane number 48 51

Density @ 15°C g/cm3 0,815-0,870 0,820-0,860

Kinematic cSt 2,0-5,0 2,0-4,5

viscosity @ 40°C

Flash point °C min 60 min 55

Pour point °C max 18 max 18

Water content mg/kg max 500 max 500

Sulfur content %wt max 0,35 max 0,05

4.3.3. Rasio Udara Bahan Bakar ... 49

4.3.4. Effisiensi Volumetris ... 52

4.3.5. Daya Aktual ... 56

4.3.6. Effisiensi Thermal Aktual ... 59

4.3.7. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) ... 62

4.3.8. Heat Loss... 64

4.3.9. % Heat Loss ... 67

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 70

5.1. Kesimpulan... 70

5.2. Saran ... 72

DAFTAR PUSTAKA ... xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur Permukaan Karbon Aktif ... 9

Gambar 2.2 Diagram P-v ... 12

Gambar 2.3 Diagram T-S ... 12

Gambar 2.4 Prinsip Kerja Mesin Diesel ... 14

Gambar 2.5 Supercharger ... 21

Gambar 3.1 Mesin Diesel Small engine Test TD111-MKII ... 22

Gambar 3.2 Tec Equipment TD-114 ... 23

Gambar 3.3 Rangkaian Peralatan Pirolisis PBKG ... 24

Gambar 3.4 Supercharger ... 24

Gambar 3.5 Plastik Bekas Kemasan Gelas yang telah di potong kecil ... 25

Gambar 3.6 Diagram Alir Prosedur Proses Pirolisis Polipropilena dari PBKG ... 27

Gambar 3.7 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin ... 31

Gambar 4.1 Grafik Torsi vs Putaran mesin untuk beban 3.5 kg ... 42

Gambar 4.2 Grafik Torsi vs Putaran mesin untuk beban 4.5 kg ... 42

Gambar 4.3 Grafik Daya vs Putaran mesin untuk beban 3.5 kg ... 45

Gambar 4.9 Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg ... 52

Gambar 4.10 Grafik effisiensi volumetrik vs putaran mesin pada beban 3.5 kg ... 55

Gambar 4.11 Grafik effisiensi volumetrik vs putaran mesin pada beban 4.5 kg ... 55

Gambar 4.12 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg ... 58

Gambar 4.13 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg ... 58

Gambar 4.14 Effisiensi termal aktual vs putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg ... 60

Gambar 4.15 Effisiensi Termal Aktual vs Putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg ... 60

Gambar 4.16 SFC vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg ... 63

Gambar 4.17 SFC vs Putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg ... 64

Gambar 4.18 Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg ... 66

Gambar 4.19 Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg ... 66

Gambar 4.20 Persentase Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg ... 68

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Konsumsi Plastik Perkapita Beberapa Negara di Dunia ... 7

Tabel 2.2 Sifat Umum Polipropilena ... 8

Tabel 2.3 Sifat Bahan Bakar Diesel Komersial ... 15

Tabel 4.1 Hasil Analisis Densitas... 32

Tabel 4.2 Hasil Analisis Specific Gravity dan API Gravity Bahan Bakar Cair ... 33

Tabel 4.3 Hasil Analisis Viskositas Kinematik Bahan Bakar Cair ... 34

Tabel 4.4 Komposisi GC-MS Bahan Bakar Cair Hasil Pirolisis ... 35

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter ... 37

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar ... 39

Tabel 4.7 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 5% ... 39

Tabel 4.8 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 10% ... 40

Tabel 4.9 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 15% ... 41

Tabel 4.10 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar + Minyak Plastik 20% ... 41

Tabel 4.11 Data Perhitungan Untuk Daya ... 44

Tabel 4.12 Laju Aliran Bahan Bakar ... 47

Tabel 4.18 Heat Losses ... 65 Tabel 4.19 Persentase Heat Loss ... 67

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Satuan

HHV Nilai kalor bahan bakar atas KJ/K

LHV Nilai kalor bahan bakar bawah KJ/K

M Persentase kandungan air dalam bahan bakar %

H2 Jumlah hidrogen dalam bahan bakar %

Pb Daya poros W

T Torsi Nm

n Putaran RPM

SFC Konsumsi bahan bakar spesifik Kg/KW.h

ṁf Laju aliran bahan bakar Kg/h

Sgf Specific gravity

t Waktu h

Ƞb efisiensi termal %

CV _{Nilai kalor bahan bakar KJ/kg}

Heat Loss Kehilangan panas W

% Heat Loss Persentase Heat Loss %

_{Vf Volume bahan bakar yang di uji ml}

AFR Rasio udara dengan bahan bakar

ṁa Laju aliran massa udara Kg/h

CF Faktor koreksi

Ƞv Efisiensi volumetrik %

Ƞm Efisiensi mekanis %

ρ

a

Kerapatan udara

Kg/m

3