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 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
Type : 1 Silinder, 4 Langkah, dan Horizontal
Max output : 4.2 kW
Rated output : 2.5 kW
Max speed : 3750 rpm
Universitas Sumatera Utara
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
3.2.2. Bahan
Pengolahan bahan baku dimulai dengan pengadaan minyak goreng hasil ekstraksi dedak padi yang dapat dibeli di brastagi swalayan dengan merk
produk “rice bran oil”. Minyak goreng dedak padi ditunjukkan pada gambar 3.3 di bawah ini.
Gambar 3.3 Minyak Dedak Padi rice bran oil
Universitas Sumatera Utara
Minyak Dedak Padi rice bran oil terlebih dahulu diukur nilai kadar free fatty acid
FFA dengan cara penambahan ethanol 96 dan indicator penoptaline kedalam minyak yang selanjutnya di titrasi dengan menggunakan
NaOH 0,1 Seperti ditunjukkan pada gambar 3.4 dibawah.
Gambar 3.4 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 dedak padi
dengan methanol dengan perbandingan fraksi mol tertentu. Dalam reaksi digunakan katalis KOH. Proses transesterifikasi ditunjukkan pada gambar 3.5
dibawah ini.
Gambar 3.5 proses transesterifikasi
Universitas Sumatera Utara
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 3.6 dibawah ini.
Gambar 3.6 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 3.7 dibawah ini.
Gambar 3.7 proses pencucian biodiesel dengan air
Universitas Sumatera Utara
Setelah proses pencucian selesai biodiesel kemudian dipanaskan di dalam oven untuk menghilangkan kadar air, sehingga didapat biodiesel Dedak
Padi seperti pada gambar 3.8 di bawah ini.
Gambar 3.8 Biodiesel Dedak Padi Setelah proses transesterifikasi selesai dan diperoleh biodiesel
Dedak Padi, selanjutnya dilakukan uji kelayakan biodiesel tersebut, yaitu uji kadar FFA, Nilai Viskositas, Kadar metilester, dan densitas minyak.
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:
� = � � 32 � 6
870.5097 dimana:
i. G = massa methanol yang diperlukan
ii. M = massa bahan baku yang akan di
transesterifikasi
Universitas Sumatera Utara
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 60 – 80
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
Berikut ini adalah diagram alir untuk proses pembuatan biodiesel
Gambar 3.9 Diagram Alir pembuatan biodiesel minyak dedak padi
MULAI
PERSIAPAN BAHAN BAKU
• MINYAK DEDAK PADI DITIMBANG
TERLEBIH DAHULU •
METANOL DITIMBANG SESUAI DENGAN PERBANDINGAN YANG
DIINGINKAN •
KATALIS KOH DITIMBANG 0,6 DARI MASSA MINYAK DEDAK PADI
• HOT PLATE DIPANASKAN HINGGA
60 C
BAHAN BAKAR DICAMPUR DENGAN METANOL PADA SUHU 60
C DAN DILAKUKAN PENGADUKAN SELAMA 1 JAM
BIODIESEL DIPISAH DARI GLISEROL DENGAN CORONG
PEMISAH
BIODIESEL DICUCI DENGAN MENGGUNAKAN AIR PADA SUHU
50 C
BIODIESEL DIPANASKAN PADA SUHU 115
C UNTUK MENGHILANGKAN KADAR AIR
BIODIESEL SIAP DIGUNAKAN
SELESAI
Universitas Sumatera Utara
3.2.3 Bahan Baku
Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah bahan bakar Pertadex, Pertadex + dedak padi 5, Solar + Biodiesel dedak padi 10, Pertadex +
Biodiesel dedak padi 15, dan Pertadex + Biodiesel dedak padi 20 Pertadex + dedak padi 25, Pertadex + dedak padi 30 . Biodiesel dedak padi tersebut
diperoleh dari pengolahan minyak Deda Padi rice bran oil yang sudah ada dijual di pasaran.
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.
Daya motor 2.
Laju Aliran Bahan Bakar Mf 3.
Konsumsi bahan bakar spesifik sfc 4.
Efisiensi Thermal Aktual 5.
Effisiensi volumetris 6.
Heat Loss
Universitas Sumatera Utara
Prosedur pengujian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu : 1.
Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertadex 2.
Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertadex + dedak padi 5
3. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertadex + dedak padi
10 4.
Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertadex + dedak padi 15
5. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertadex + dedak padi
20 6.
Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Pertadex + dedak padi 30
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 yangdimasukkan 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.
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.
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.
Universitas Sumatera Utara
Proses pengujian nilai kalor bahan bakar ditunjukkan pada gambar 3.10 di bawah ini:
Gambar 3.10 Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel
Kategori