37
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 Bentuk mesin diesel small engine test TD111-MKII dapat dilihat pada
Gambar 3.1 dibawah.
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
Universitas Sumatera Utara
38
Max speed : 3750 rpm
2. 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. Adapun bentuk supercharger ditunjukkan pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2 supercarjer 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.
BELT SSSUSUP
SUPERCHARGER
Universitas Sumatera Utara
39
Gambar 3.3 Tec Equipment TD-114
3.2.2. Bahan
Pengolahan bahan baku dimulai dengan pengadaan minyak biji wijen. Minyak biji wijen diperoleh dari swalayan Berastagi, Medan. Minyak biji
wijen ditunjukkan pada Gambar 3.4 di bawah ini.
Gambar 3.4 Minyak Biji Wijen Proses transesterifikasi dilakukan dengan meraksikan minyak
mentah biji wijen 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 NaOH
untuk mempercepat
reaksi. Proses
transesterifikasi ditunjukkan pada Gambar 3.5 berikut ini.
PUTARAN rpm TABUNG MINYAYAK UKUR
KERAN MINYAK
TORSI
T EXHAUST
mmH20
Universitas Sumatera Utara
40
Gambar 3.5 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 3.6 di bawah
ini.
Gambar 3.6 Pemisahan Minyak Transesterifikasi dari Gliserol
kondensor
Minyak wijen
biodiesel gliserol
Universitas Sumatera Utara
41
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 di bawah ini.
Gambar 3.7 Proses Pencucian Biodiesel Setelah proses pencucian selesai biodiesel kemudian dipanaskan di
dalam oven untuk menghilangkan kadar air, sehingga didapatkan biodiesel biji wijen seperti pada Gambar 3.8 di bawah ini.
Universitas Sumatera Utara
42
Gambar 3.8 Biodiesel Biji Wijen Hal yang perlu diingat sebelum proses transesterifikasi adalah
proses pemanasan minyak ester di dalam oven. Pemanasan yang terlalu lam akan mengakibatkan kadar asam minyak meningkat sehingga akan mengakibatkan
terjadinya penyabunan saat dilakukan pencucian. Penyabunan ditunjukkan pada Gambar 3.9 di bawah ini.
Gambar 3.9 Penyabunan Proses transesterifikasi adalah sebagai berikut:
1. Kadar FFAminyak biji Wijen 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, NaOH sebanyak 1 dari berat minyak dilarutkan kedalam methanol dengan perbandingan sebagai berikut:
5097 .
870 6
32x Mx
G
dimana: G = massa methanol yang diperlukan
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
Universitas Sumatera Utara
43
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
Dibawah ini adalah Gambar 3.10 diagram alir pembuatan biodiesel biji wijen
Gambar 3.10 Diagram pembuatan biodiesel biji wijen Minyak biji wijen
Perbandingan molar metanol dan minyak
+ KOH Pencampuran dan pemanasan
�
Diaduk sampai dengan 60 menit
Didiamkan sampai membentuk dua lapisan
Gliserol Biodiesel kotor
Pencucian biodiesel dengan air hangat 2 atau 3 kali
air Biodiesel bersih
Universitas Sumatera Utara
44
Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah bahan solar AKR, solar AKR + Biodiesel Biji Wijen 5, solar AKR + Biodiesel Biji Wijen 10, solar
AKR + Biodiesel Biji Wijen 15, dan solar AKR + Biodiesel Biji Wijen 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
Prosedur pengujian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu : a
Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Solar AKR b
Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Solar AKR + Biodiesel Biji Wijen 5
c Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Solar AKR + Biodiesel
Biji Wijen 10
Universitas Sumatera Utara
45
d Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Solar AKR + Biodiesel
Biji Wijen 15 e
Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Solar AKR + Biodiesel Biji Wijen 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 : a
● Kalorimeter, sebagai tempat air pendingin dan tabung bom b
● Tabung bom, sebagai tempat pembakaran bahan bakar yang diuji. c
● Tabung gas oksigen. d
● Alat ukur tekanan gas oksigen, untuk mengukur jumlah oksigen yang dimasukkan ke dalam tabung bom.
e ● Termometer, dengan akurasi pembacaan skala 0.01
C. f
● Elektromotor yang dilengkapi pengaduk untuk mengaduk air pendingin. g
● Spit, untuk menentukan jumlah volume bahan bakar. h
● Pengatur penyalaan skalar, untuk menghubungkan arus listrik ke tangkai penyala pada tabung bom.
i ● Cawan, untuk tempat bahan bakar di dalam tabung bom.
j ● 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.
Universitas Sumatera Utara
46
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.
Alat pengujian nilai kalor bahan bakar ditunjukkan pada Gambar 3.11 di bawah ini:
Gambar 3.11 Alat Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
Universitas Sumatera Utara
47
3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel
Kategori