Kajian Performansi Mesin Diesel Stasioner Satu Silinder dengan Menggunakan Bahan Bakar Campuran Pertamina Dex dan Biodiesel Biji Bunga matahari

DAFTAR PUSTAKA

1. Adi, Wibishono. 2013. Industri Minyak Sawit dan Biodiesel Sebagai Upaya Mengurangi Penggunaan Bahan Bakar Fosil. Teknologi Industri Pertanian.

2. Arifin, Zainal dan Suhartanta. 2008. Pemanfaatan Minyak Jarak Pagar Sebagai Bahan

Bakar Alternatif Mesin Diesel. Jurnal Penelitian Saintek. Vol. 13. No. 1. 19-46

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

4. Aziz, Isalmi. Uji Performance Mesin Diesel Menggunakan Biodiesel Dari Minyak

Goreng Bekas. Jurnal Sains dan Teknologi. 4-6

5. Ahmad,Mushtaq dkk.2013.Practical Handbook on Biodiesel Production and Properties. New York : CRC press

6. http://Emisi gas buang.co.id/ jenis/ pengaruh/dampak pada lingkungan/ kesehatan

7. Hambali, Erliza dkk. 2007. Teknologi Bioenergi. Jakarta : Agromedia Pustaka

8. Luque, Rafael dkk.2011.Handbook of biofuels production processes and technologies, New Delhi: Woodhead Publishing

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

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

11.Heywood, John B.1988.Internal Combustion Engine Fundamentals, New York: McGraw-Hill, Inc.

12.Peraturan Menteri Lingkungan Hidup No. 21 Tahun 2008 Tentang Emisi Gas Buang Mesin Pembangkit Stasioner

13.Pranowo, D. 2009. Bunga Rampai Kemiri Sunan Penghasil Biodiesel, Solusi Masalah

Energi Masa Depan. Teknologi Perbenihan. Balai Penelitian Tanaman Rempah dan

Aneka Tanaman industri.

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

15.Rashi,umer dkk. Production of sunflower oil methyl esters by optimized alkali-catalyzed

methanolysis.Biomass and Energy vol 32.(2008) 1202-1205

16.Setiawati, Edwar. 2007. Teknologi Pengolahan Biodiesel dari Minyak Goreng Bekas dengan Teknik Mikrofiltrasi dan Transesterifikasi Sebagai Alternatif Bahan Bakar Mesin Diesel. Banjarbaru. Balai Riset dan Standardisasi Industri.

17.Susila, I Wayan. 2010. Kinerja Mesin Diesel Memakai Bahan Bakar Biodiesel Biji Karet

dan Analisa Emisi Gas Buang. Jurnal Teknik Mesin. Vol. 12. No.1. 43-60

18.TD 110-115 Test Bed And Instrumentation For Small Engines. TQ Education And Training Ltd,2000

19.Vassen dan Umali. 2001. Anonim. Sumedang. BALITTRI

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

21.Standar Nasional Indonesia 04-7182-2006 tentang biodiesel, Badan Standarisasi Indonesia

-!

Lampirnn

I

' - '{!ti

-.Arl*fyErr _{1);te &} trrf}rr ilq+ Heme

Vi*M $prc#S t{nme S#ftF{F t{} f$t{np*s i _tYs f/tFcf,ofi Vfi+rfl# ili$uti lnw{xr4# S{*dxxr F _*ri/.rr Ss?€b *rtx:itltlt L4r#{#

*#*l*s*tls {.}ripa# ##p H*trr6 *adl,ed l*sfti# dUf*d tt*ree ffiMt q$tl1*

{d$*eris** _"&*NwFd tu?Bf""f)1", 1 _{i? bl} f*q

*dfrsr! I

tf?;' *{*t* l'*rtr# ftJ&*a, UF{r{.frffi r

I Ja* er;drf1 1S I 7 Nl{.t 1 tdlr

i:'d3*prqxm*:*t*r**** t#*M,llf;f,f **** t*mrxdff g*q # ffi*s**sls**tx*A*U t**{.rtt4itff}? **sx* ip;Ml 6M { W4*rsxxlc!**A**#eil{ {.tr#*t{b*rn#t *E!* Sfi}ls C .**;**;*t**rned3${$i',4.$*J,{ l.{&6t$l{'A6.erti rernal $rq# S** tf?itrsity

14ffii

$clffi,

1$SS&SS ,

fffi&!,

?*SS*SS i trf,ssffi; 1't5*ffi I

rl$ffii

r#sffi

j

1*ffii

s*ffi,

6ffi6$

*#ffi,

sffiw* , ?s)ffi*.

?*SSffi,

s*s*$s.

ffiffi1

$s*{3ff* i w*sffi l 4SQ$** j 4*f)fi**' *ss$*s :

rcffi,

*$ffi#

,

fw*'

'rffil

tsffi#s,

ss*ffi .

*

1", s

'

-' -*'}Fr t4

ts,

{tF & ... 3{} ,. t { * I * +

i

6*' $ d6 j: 'v {$, .i,, 1i '.' :,::'. s &

#

llr

#

I trr

S***

1 4

*

{

Sdt.Ts?1* 1#

***

t

.tu{ffi*}*& _I

tssdffirF

f;:{2.t}

S :-** tS

IS"#

;

w*?

:

l#;S

*'[

r*

-l

tarnpiran

2

PTJSAT

PNNELITIAN

_{KNLAPA SAWIT}

du"f#r,uff*::,q',t{dgf {-,}}rf d}***fp,r,f f#{'-r;,{,;,e^*:l*

_{f;;t,*rj;r;g;,,,}

Jl. Brigien Katamso 51, Medan 20158 lndonesia Phone: +62-61 7862477 Fax. +62-61 ZB6?48B

[-mail ; admin@iopri.org httpf/www.iopri.org

JENIS SAMPEL

TANGGAL PENERIi'AAN TAI'IGGAL PEHGUJIAITI KONDI$I$AMPEL PEtlGtRlM ALAMAT

LABORATORruM PFKS SERTIFIKAT ANALISI$ No. Seri : 113/0.1lSerulllz016

: Biodieset Biji Bunga Matahari :25 ianuari 201ti

: 25 Januari _- 05 Februari 2016 : 1 _{{satu} sampelcialam} botol

: RtKt HEilDRA _{PURBA' ALBERTO LUBIS} : Kampus USU, Teknik Mesin

Hasil"Uii

MEDAN, 05 Februari2016

,,ni:'ijanjono Herawan .rManagerlah PPKS

{

Parameter Satuan HasilUji Metode Uji

MethylEster ol^

92,SS Gas Chrsmaloqraphv

Lampiran 3

PUSAT

PXI{ELITIAN

KELAPA

SAWIT

f

rud*rc*sian

oit

_P{r{m

_*.ese#refs

_fns

_titwte

Jt. Brigjen Katamso 5'1, Medan 20158 lndonesia phone ; +62-61 7g624Z7 Fax, +62-61 7g0248g

E,mail : admin@iopri.org hfp#xnirnr.iopli.org

JENIS SAMPEL

TANGSAL PEHERII'IAAN TANGGAT PFHGUJTAI' KOiIOI$ SAMPEL PE$GTRIi{

ALAMAT

LABORATORIUM PPKS SERTIFIKAT AI{ALISIS No. Seli : 1497/0. tJSertIXt/Z015

: Siadiesel Biii BungaMatahari : 2S Oktober 2015

; lS Okbber- 04 Noventber 20f5

: 1 _{{satu}sampeldalam} botol

r Rllfi HEIIDRA RIRBA, ALBERTO LUBIS : Departemen Teknik Mesin _- USU

HasilUij

MEDAN, 04 Noyember2015

l-ierawan

i

l

Paraneter Satuan _{Hasil Uji MetodeUji}

Bilangan Asam fi€ Kffilo, _0,23

AOCS Cd 3d _- 63

Cloud Point oC _-2

AOCS Cc 62 _- 5

Sutfur ol*

0.009 _Glavunehr

nocsccgc-si

Flash Point oQ

180

-$

X*.";

Lab. PPK9ft

Lampiran d

sNt 04-7182-2$06

3.8

uji Halphen

pengujian untuk _{mengetahui asam lemak dengan gugus sikloprophenoid di dalam biodiesel}

4

$yarat mutu

$yarat mutu biodiesel ester alkil tertera pada Tabel 1 berikut ini.

Tabel

1

$yarat mutu biodieselester alkil

Itlo Parameter Satuan Nilai

1 Massa ienis nada 40 "C kslm' 850

-

890

2 Viskositas kinenratik pd _{40'C mm'is {c$t) 2,3} * _6,0

3 Anoka setana min,51

4 _{Titik nyata {mangkok tertutup)} "c _{min. 100}

5 Titik kabut L maks. 18

6 Korosi lempeng _{tembaga {3} jam pada 50 "c)

maks. no 3

7 Residu karbon - dalam contoh asli

- dalam 10 % ampas distilasi

%-massa

maks 0,05

B Air dan sedimen _{%-vcl. maks.0,05n}

0 _{Ternperatur distilasi 90 % "C}

maks.360

10 Abu tersulfatkan Y"'maSSa rnaks.0,02

11 Belerang _{ppm-m {mglkg) maks. 100}

12 Fosfor pprn-m _{{mglkg) maks. 10}

13 Angka asam mg-KSHlg maks.0.8

14 Gliserol bebas %-massa _maks. 0,02

15 Gliseroltotal _{%-massa maks. S,24}

16 Kadar ester alkil _{Yo-massa min.96,5}

17 Angka iadium Yo-maSsa

{q-121100 o)

maks. 1 15

18 UjiHalphen _Negatif

sNl04-?182-2006

5

Metoda uji

Metoda uji mutu biodieseltertera pada Tabel 2 berikut di bawah ini.

Tabel

2

Metoda uji mutu biodiesel ester alkil

Parameter Metoda uji

hlassa jenis pada 40 "C _{ASTM D 1298}

/iskositas kinematik pd 40 'C ASTM D 445

\naka setana ASTM D 613

fitik nvala (manqkok tertutup) ASTM D 93

fitik kabut ASTM D 25OO

(orosi _{lempeng tembaga i3} jam pada

i0 "c) ASTM D 130

Residu karbon _{mikro)

.dalam _{contoh asli}

.dalam _{10 % ampas distilasi} ASTM D 4530

{ir dan sedimen ASTM D 2709 atau

ASTM D-1796

femperatur distilasi 90 % ASTM D 1160

\bu tersulfatkan ASTM D 874

3elerang ASTM D 5453 atau

ASTM D-1266

:osfor _{AOCS Ca 12-55}

\ngka asam AOCS Cd 3d-63 atau

ASTM D-664

Sliserol bebas AOCS Ca 14-56 atau

ASTM D-6584

3liseroltotal _{AOCS Ca 14-56 aiau}

ASTM D-6584

(adar _{ester alkil Dihitung"}

\ngka iodium _{AOCS Cd 1-25}

Jji Halphen _{AOCS Cb 1-25}

100(.4 _{-,4o-4,57G,,t)} atatan Kadarester{%-massa}=

ff

rngan pengertian:

,

adalah angka penyabunan yang ditentukan dengan metoda AOCS Cd g-2S, mg KOHIg briodiesel

u

adalah angka asam yang ditentukan dengan metoda AOCS Cd 3-63 atau , D-664, mg KOH/g biodiesel,

6

adalah kadar gliseroltota! dalam biodieselyang ditentukan dengan metoda Ca 14-56, %-massa.

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

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 - 150oC

 Operation Temp : -10 – 40oC

Spesifikasi Gas Analyzer (HC dan CO)

 Model No : HG – 510

 Measuring Range CO : 0.00 – 9.99 % HC : 0 - 9999 ppm

 Operation temperature : 0oC – 40oC

 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 (oC), dan Tekanan Udara (mmH2O). Tec Equipment TD-114 ditunjukkan pada gambar 3.3 di bawah ini:

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

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.

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.

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

3.2.2.1Transesterifikasi

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 60oC

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

4. Larutan dimasukkan kedalam labu yang telah berisi minyak dan dihomogenkan dengan magnetic stireer

5. Dibiarkan bereaksi selama 75 menit dan dijaga suhu 60oC 6. Diangkat dari peralatan rekasi, dimasukkan kedalam corong

pisah untuk memisahkan biodiesel dari gliserol

7. Dicuci dengan menggunakan air dengan suhu 40 – 50oC beberapa kali sampai air bekas cucian bening

8. Dipanaskan ke dalam oven pada suhu 115oC selama 2 jam untuk menghilangkan kadar air

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 :

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 0.010 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.

3. Menempatkan cawan yang berisi bahan bakar pada ujung tangkai penyala, serta mengatur posisi kawat penyala agar berada tepat diatas permukaan bahan bakar yang berada didalam cawan dengan menggunakan pinset. 4. Meletakkan tutup bom yang telah dipasangi kawat penyala dan cawan

berisi bahan bakar pada tabungnya serta dikunci dengan ring “O” sampai rapat.

5. Mengisi bom dengan oksigen (30 bar).

6. Mengisi tabung kalorimeter dengan air pendingin sebanyak 1250 ml. 7. Menempatkan bom yang telah terpasang kedalam tabung kalorimeter. 8. Menghubungkan tangkai penyala penutup bom ke kabel sumber arus

listrik.

9. Menutup kalorimeter dengan penutupnya yang telah dilengkapi dengan pengaduk.

10.Menghubungkan dan mangatur posisi pengaduk pada elektromotor. 11.Menempatkan termometer melalui lubang pada tutup kalorimeter.

12.Menghidupkan elektromotor selama 5 (lima) menit kemudian membaca dan mencatat temperatur air pendingin pada termometer.

13.Menyalakan kawat penyala dengan menekan saklar.

14.Memastikan kawat penyala telah menyala dan putus dengan memperhatikan lampu indikator selama elektromotor terus bekerja.

15.Membaca dan mencatat kembali temperatur air pendingan setelah 5 (lima) menit dari penyalaan berlangsung.

16.Mematikan elektromotor pengaduk dan mempersiapkan peralatan untuk pengujian berikutnya.

17.Mengulang pengujian sebanyak 5 (lima) kali berturut-turut.

Proses pengujian nilai kalor bahan bakar ditunjukkan pada gambar 3.11 di bawah ini:

Gambar 3.11 Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar

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 3.12 di bawah ini.

Gambar 3.12 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin 3.8 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang

Pengujian emisi gas buang yang dilakukan dalam penelitian ini menggunakan alat otc tecnotest smokemeter. Selain itu dalam pengujian ini juga digunakan alat katalitic konverter untuk membandingkan hasil emisi gas buang tampa menggunakan Katalitik Konverter pada pengujian sebelumnya. Prosedur pengujian dapat dilihat melalui diagram alir berikut ini :

Kesimpulan Selesai

 Bahan Bakar Ditimbang dahulu sebelum digunakan.  Putaran mesin: n 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

Gambar 3.13 Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang 3.9. Set Up Alat

Pelaksanaan set-up alat akan ditampilkan pada gambar aliran pengerjaan pada gambar 3.14 di bawah ini:

Mulai

Selesai Kesimpulan

Menyambungkan perangkat uji emisi HESBON

 Tekan tombol power yang ada di belakang alat

 Tekan tombol select sampai muncul

“Ready code smokemeter”

Pasang probe tester ke ujung knalpot mesin dan tunggu sampai datanya stabil dan kemudian print hasil pengujian

Mengulang pengujian dengan beban dan putaran yang berbeda

Menganalisa data hasil pengujian Kalibrasi instrumen Mesin Diesel

Gambar 3.14 Set Up Alat Keterangan Gambar:

1. Flow Meter Bahan Bakar 2. Tacho meter (RPM) 3. Torsi meter (Nm)

4. Exhaust Temperature (oC) 5. Tombol ON/OFF

6. Manometer (mmH2O) 7. Medin TD-111

8. Dynamometer 9. Exhaust Muffler

Secara lebih real urutan pengujian akan diperlihatkan pada gambar 3.15 di bawah ini.

2 3

4

6 5 1

7 8

1 2 3 4

8 7

6 5

9 10 11

13

12

Gambar 3.15 Set-up pengujian performansi mesin diesel

Keterangan:

1. Mengisi bahan bakar yang akan di uji 2. Mengalirkan bahan bakar ke mesin 3. Mengatur posisi gas

4. Menghidupkan mesin TD-111 dengan menarik tuas engkol 5. Membuka kran air pendingin

6. Mengatur laju aliran air pendingin 7. Memasang kabel Tec-equipment TD 115 8. Menghidupkan Tec-equipment TD-115

9. Mengatur posisi jarum pengukur torsi pada posisi nol 10.Memberikan beban pada lengan beban

11.Mencatat hasil pembacaan RPM (putaran) 12.Menutup kran bahan bakar

13.Mencatat waktu menghabiskan 8 ml bahan bakar. 14.Mencatat hasil pembacaan torsi (Nm)

15.Mencatat hasil pembacaan temperatur gas buang. 16.Mencatat hasil pembacaan tekanan udara

17.Memasukkan sensor engine smoke meter kedalam kenalpot 18.Mencatat hasil pembacaan opacity

19.Memasukkkan sensor Gas Analyser kedalam knalpot 20.Mencatat hasil pembacaan HC dan CO

BAB IV

HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN

4.1 Biodiesel Biji Bunga Matahari

Berikut hasil dan spesifikasi biodiesel biji bunga matahari dibandingkan dengan SNI (lampiran 1):

Tabel 4.1 Karateristik Biodiesel Biji bunga matahari Parameter Satuan Hasil Uji Standar Metode Uji

Bilangan asam

mg KOH/gr 0.23 Maks 0.8 AOCS Cd 2d - 63

Sulfur Ppm-m (mg/kg) 90 Maks 100 Gravimetri

Cloud Point oC -2 Maks 18 AOCS Ce 6 – 25

Flash Point oC 180 Min 100 AOCS Cc 9c-95

Kadar Ester % 92.96 96.5 Gascromatography

Densitas Kg/m3 875 850 - 890 Uji Lab PIK

Viskositas cSt 5.43 2.3 - 6 Uji Lab PIK

Gliserol bebas % massa 0.02 0.02 Gascromatography

Internal % massa 0.7055 Gascromatography

Gliserol total %massa 0 0.02 Gascromatography

Dari hasil pengujian didapati bahwa biodiesel sudah memenuhi standar nasional. Pengujian biodiesel ini dilakukan di PPKS Sumatera Utara.

4.2 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 yang kita gunakan kita gunakan nilai LHV (Low Heating value) dari bahan bakar yaitu:

LHV = HHV – 3240 kj/kg

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

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter Bahan

Bakar Pengujian T1 T2 HHV LHV

LHV Rata-Rata Pertamina

dex

1 25.21 26.09 61029.57 57789.57

56466.04 2 26.29 27.12 57353.09 54113.09

3 27.52 28.39 60294.27 57054.27 4 28.5 29.38 61029.57 57789.57 5 25.25 26.1 58823.68 55583.68 Pertamina

dex + 5 %

biodiesel

1 28.55 29.38 57353.09 54113.09

53818.97 2 25.28 26.09 55882.5 52642.5

3 26.34 27.2 59558.98 56318.98 4 27.41 28.22 55882.5 52642.5 5 28.32 29.14 56617.79 53377.79 Pertamina

dex + 10% biodiesel

1 27.39 28.17 53676.61 50436.61

52054.26 2 25.19 26 55882.5 52642.5

3 26.27 27.1 57353.09 54113.09 4 27.23 28.02 54411.9 51171.9 5 28.32 29.12 55147.2 51907.2 Pertamina

dex + 15% Biodiesel

1 27.29 28.06 52941.31 49701.31

51318.96 2 28.15 28.95 55147.2 51907.2

3 25 25.82 56617.79 53377.79 4 26.12 26.9 53676.61 50436.61 5 27.15 27.94 54411.9 51171.9 Pertamina

dex + 20% Biodiesel

1 26.22 26.97 51470.72 48230.72

48966.02 2 27.19 27.97 53676.61 50436.61

3 28.12 28.88 52206.02 48966.02 4 28.94 29.7 52206.02 48966.02 5 25.34 26.09 51470.72 48230.72

4.3 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 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.

4.3.1 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina dex

Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Pertamina dex adalah seperti pada tabel 4.3 di bawah sebagai berikut:

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina dex Beban Putaran Torsi Waktu

(s)

mmH2O T

(exhaust)

3.5

1800 7 133 13 125

2000 7.2 126 14 140

2200 7.5 116 16 150

2400 7.6 112 17 170

2600 7.7 105 18 175

2800 7.9 100 20 180

4.5

1800 9.65 130 13 135

2000 10.5 120 15 140

2200 10.7 107 16 150

2400 10.8 102 17 155

2600 10.9 97 18 170

2800 10.9 90 20 190

4.3.2. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina dex + Biodiesel Biji bunga matahari 5%

Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Pertamina dex + Biodiesel biji bunga matahari 5%, seperti pada tebel 4.4 di bawah adalah sebagai berikut:

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina dex + Biodiesel Biji Bunga matahari 5%

Beban Putaran Torsi Waktu mmH2O T (exhaust)

3.5

1800 6.1 140 9.5 110

2000 6.5 130 10.5 120

2200 6.5 124 12.5 130

2400 6.5 118 14 135

2600 6.7 105 14.5 150

2800 7.7 100 15 155

4.5 1800 7.4 142 9 105

2200 8.1 120 11.5 125

2400 8.3 111 13 140

2600 8.3 102 14 150

2800 8.4 95 15 160

4.3.3 Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina dex + Biodiesel Biji Bunga Matahari 10%

Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Pertamina dex + Biodiesel Biji Bunga Matahari 10%, seperti pada tabel 4.5 di bawah adalah sebagai berikut:

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina dex + Biodiesel Biji Bunga Matahari 10%

Beban Putaran Torsi Waktu mmH2O T (exhaust)

3.5

1800 5.8 142 8 105

2000 6.1 134 9.5 110

2200 6.24 125 10 125

2400 6.3 117 11 140

2600 6.5 107 13 150

2800 6.7 108 14 160

4.5

1800 7.2 140 8.5 106

2000 7.45 132 9 115

2200 7.7 127 10 130

2400 7.9 116 11.5 140

2600 8 107 12 150

2800 8.3 99 13 165

4.3.4 Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina dex + Biodiesel Biji Bunga Matahari 15%

Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Pertamina dex + Biodiesel Biji Bunga Matahari 15%, seperti pada tabel 4.6 di bawah adalah sebagai berikut:

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina Dex + Biodiesel Biji Bunga Matahari 15%

Beban Putaran Torsi Waktu mmH2O T

(exhaust)

3.5

1800 5.5 145 8 110

2000 5.65 134 9.5 115

2200 5.65 126 10 125

2400 5.7 119 11 145

2600 5.75 108 12 155

2800 6.2 101 12.5 160

4.5

1800 7.2 143 8 110

2000 7.4 133 9 115

2200 7.7 124 9.5 130

2400 7.8 115 11 145

2600 7.9 109 12 155

2800 8.2 100 12.5 160

4.2.5 Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina dex + Biodiesel Biji Bunga Matahari 20%

Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Pertamina dex + Biodiesel Biji Bunga Matahari 20%, seperti pada tabel 4.7 di bawah adalah sebagai berikut:

Tabel 4.7 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina Dex + Biodiesel Biji Bunga Matahari 20%

Beban Putaran Torsi Waktu mmH2O T

(exhaust)

3.5

1800 5.45 145 7.5 110

2000 5.5 135 9 120

2200 5.6 127 10 130

2400 5.65 119 10.5 145

2600 5.7 110 11 145

2800 5.8 103 12 155

4.5

1800 7.2 144 7.5 110

2000 7.2 135 8.5 120

2200 7.2 129 9.5 130

2400 7.4 116 10.5 140

2600 7.6 109 11 145

4.4 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.

4.4.1 Daya

Besarnya daya dari masing-masing pengujian dan tiap variasi beban dihitung dengan menggunakan persamaan 2.3:

Untuk pengujian dengan bahan bakar pertamina dex: Beban : 3.5 Kg

Putaran mesin : 1800 rpm

� = 2 60

� = 2 � � 1800 60 � 7

= 1.3188 kW

Dengan perhitungan yang sama dapat diketahui besarnya daya yang dihasilkan dari masing-masing pengujian baik dalam semua variasi persentase biodiesel, dan kondisi pembebanan dan putaran mesin seperti ditunjukkan dalam tabel 4.8 berikut ini:

Tabel 4.8 Data Perhitungan Untuk Daya

Beban Putaran Daya (kW)

pertadex Biodiesel 5%

Biodiesel 10%

Biodiesel 15%

Biodiesel 20%

3.5

1800 1.3188 1.14924 1.09272 1.0362 1.02678 2000 1.5072 1.360667 1.276933 1.182733 1.15133 2200 1.727 1.496733 1.436864 1.301007 1.28949 2400 1.90912 1.6328 1.58256 1.43184 1.41928 2600 2.095427 1.823293 1.768867 1.564767 1.55116 2800 2.315227 2.256613 1.963547 1.817013 1.69979

4.5

1800 1.81806 1.39416 1.35648 1.35648 1.35648 2000 2.198 1.6328 1.559533 1.549067 1.5072 2200 2.463853 1.86516 1.773053 1.773053 1.65792 2400 2.71296 2.08496 1.98448 1.95936 1.85888 2600 2.966253 2.258707 2.177067 2.149853 2.06821 2800 3.194427 2.46176 2.432453 2.403147 2.24196  Pada pembebanan 3.5 kg daya terendah terjadi pada pengujian dengan

menggunakan bahan bakar biodiesel 20%, putaran mesin 1800 rpm sebesar 1.02 kW sedangkan daya tertinggi terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar pertamina dex pada putaran mesin 2800 rpm sebesar 2.31522 kW.

 Pada pembebanan 4.5 kg daya terendah terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar biodiesel 15%dan biodiesel 20% pada putaran mesin 1800 rpm sebesar 1.5072 kW sedangkan daya tertinggi terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar pertamina dex pada putaran mesin 2800 rpm sebesar 3.42 kW.

 Daya terendah terjadi ketika menggunakan bahan bakar biodiesel 20% pada beban 3.5 kg dengan putaran mesin 1800 rpm yaitu 0.46158 kW dan daya terbesar terjadi ketika menggunakan bahan bakar pertamina dex pada beban 4.5 kg dengan putaran mesin 2800 rpm yaitu 3.4288 kW.

 Daya terbesar terjadi pada penggunaan pertamina dex rpm karena nilai kalor yang paling besar yang terdapat pada pertamina dex yaitu sebesar

56466.04 kJ/kgoC

Perbandingan besarnya daya untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar 4.1 dan 4.2 dibawah ini:

Gambar 4.1 Grafik Daya vs Putaran mesin untuk beban 3.5 kg

Gambar 4.2 Grafik Daya vs Putaran untuk beban 4.5 kg

 Dari grafik dapat dilihat bahwa daya tertinggi terjadi pada penggunaan pertamina dex sedangkan daya terendah terjadi pada penggunaan pertamina dex + biodiesel Biji Bunga matahari 20%

0 0.5 1 1.5 2 2.5

1800 2000 2200 2400 2600 2800

D

A

Y

A

Putaran (Rpm)

DAYA Pada Pembebanan 3,5 kg

pertadex Biodiesel 5% Biodiesel 10% Biodiesel 15% Biodiesel 20% 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

1800 2000 2200 2400 2600 2800

D

A

Y

A

Putaran (Rpm)

DAYA pada Pembebanan 4,5 kg

pertadex Biodiesel 5% Biodiesel 10% Biodiesel 15% Biodiesel 20%

4.4.2. Laju Aliran Bahan Bakar (mf)

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

Dengan menggunakan harga sgf, dan tf yang didapat dari percobaan, maka dengan menggunakan persamaan 2.7 didapatlah laju aliran bahan bakar menggunakan pertamina dex:

Beban : 3,5 kg Putaran mesin : 1800 rpm

= �� �10

−3

� 3600

= �� �10

−3

� 3600

= 0.186788571kg/jam

Dengan cara yang sama untuk setiap pengujian pada putaran mesin dan beban yang bervariasi dan pada setiap variasi persentase biodiesel maka hasil perhitungan mf untuk kondisi tersebut dapat dilihat pada tabel 4.9 di bawah ini:

Tabel 4.9 Laju Aliran Bahan Bakar

Beban Putaran Mf (Kg/jam)

Pertadex Biodiesel 5%

Biodiesel 10%

Biodiesel 15%

Biodiesel 20%

3.5

1800 0.186789 0.176914 0.174423 0.170814 0.17081 2000 0.197166 0.190523 0.184836 0.184836 0.18347 2200 0.214163 0.199742 0.198144 0.196571 0.19502 2400 0.221811 0.209898 0.211692 0.208134 0.20813 2600 0.236599 0.235886 0.231477 0.229333 0.22516 2800 0.248429 0.24768 0.229333 0.245228 0.24047

4.5 1800 0.191099 0.174423 0.176914 0.173203 0.172

2200 0.232176 0.2064 0.195024 0.199742 0.192 2400 0.243558 0.223135 0.213517 0.215374 0.21352 2600 0.253499 0.242824 0.231477 0.227229 0.22723 2800 0.276032 0.260716 0.250182 0.24768 0.24282  Pada pembebanan 3.5 kg, mf terendah terjadi pada saat menggunakan

biodiesel 20% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.1708 kg/jam sedangkan mf tertinggi pada saat menggunakan pertamina dex pada putaran mesin 2800 yaitu sebesar 0.2484 kg/jam

 Pada pembebanan 4.5 kg, mf terendah terjadi pada saat menggunakan biodiesel 20% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.172 kg/ jam. sedangkan mf tertinggi pada saat menggunakan pertamina dex pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 0.276 kg/jam

Perbandingan masing-masing nilai mf pada setiap pembebanan dengan variasi bahan bakar dan variasi putaran mesin dapat dilihat pada gambar grafik 4.3 dan 4.4 di bawah ini:

Gambar 4.3 Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 3.5 kg

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

1800 2000 2200 2400 2600 2800

Mf

Putaran (Rpm)

Mf Pada Pembebanan 3,5 kg

pertadex Biodiesel 5% Biodiesel 10% Biodiesel 15% Biodiesel 20%

Gambar 4.4 Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 4.5 kg

 Dapat dilihat dari trend grafik diatas laju aliran bahan bakar tinggi pada penggunaan pertamina dex sedangkan laju aliran bahan bakar terendah terjadi pada penggunaan pertamina dex + biodiesel Biji bunga matahari20%

4.4.3 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 4.5 berikut

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

1800 2000 2200 2400 2600 2800

Mf

Putaran (Rpm)

Mf pada Pembebanan 4,5 kg

pertadex Biodiesel 5% Biodiesel 10% Biodiesel 15% Biodiesel 20%

Gambar 4.5 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:

� = 3654�� � + 144_2.5

� = 3654�1� 27 + 273 + 114 27 + 273 2.5

Cf = 0.946531125

Untuk pengujian dengan menggunakan pertamina dex, beban 3.5 kg dan putaran mesin 1800 rpm tekanan udara masuk didapati 13 mmH2O, dengan melakukan interpolasi pada kurva viscous flow meter didapat besar ma 14kg/jam, dan kemudian dikalikan dengan factor koreksi sehingga didapat massa udara yang sebenarnya:

ma = 13 x 0.946531125 = 13.75254 kg/jam

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:

� =13.75254 0.186789

AFR = 73.62

Hasil perhitunganAFR untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi beban, putaran mesin dan persentase biodiesel dapat dilihat pada tabel 4.10 dibawah ini:

Tabel 4.10 Air Fuel Ratio

Beban Putaran AFR

Pertadex Biodiesel 5%

Biodiesel 10%

Biodiesel 15%

Biodiesel 20%

3.5

1800 73.626241 56.806794 48.5206904 49.54577537 46.449164 2000 75.116651 58.30171 54.3722173 54.37221728 51.894929 2200 79.0343 66.203407 53.3898442 53.8169629 54.244082 2400 81.07829 70.560018 54.9701835 55.90984479 53.368488 2600 80.482126 65.02883 59.4122186 55.35459042 51.681369 2800 85.166271 64.067813 64.5803555 53.92374259 52.791878

4.5

1800 71.965499 54.585777 50.8271316 48.86238537 46.128825 2000 76.649644 55.952557 50.7417079 51.12611476 49.011877 2200 72.902328 58.942388 54.2440817 50.31458913 52.343403 2400 73.839157 61.633236 56.9776417 54.03052228 52.023064 2600 74.350155 60.992558 54.8420479 55.86713292 51.211539 2800 76.649644 60.864422 54.9701835 53.38984415 52.279335  Pada pembebanan 3.5 kg AFR terendah terjadi pada saat menggunakan

AFR tertinggi terjadi pada penggunaan pertamina dex putaran mesin 2800 rpm yaitu 85.166

 Pada pembebanan 4.5 kg AFR terendah terjadi pada saat menggunakan biodiesel 20% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu 46.1288, sedangkan AFR tertinggi terjadi pada penggunaan pertamina dex putaran mesin 2800 rpm yaitu 76.649

Perbandingan harga AFR masing-masing pengujian pada setiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar 4.6 dan 4.7 berikut:

Gambar 4.6 Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

1800 2000 2200 2400 2600 2800

A

FR

Putaran (Rpm)

AFR Pada Pembebanan 3,5 kg

pertadex Biodiesel 5% Biodiesel 10% Biodiesel 15% Biodiesel 20%

Gambar 4.7 Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg

 Dapat dilihat dari grafik diatas terlihat bahwa pertamina dex memiliki nilai AFR tertinggi dan AFR terendah terjadi pada pertamina dex +biodiesel 20%

4.4.4 Efisiensi Volumetris

Efisiensi volumetris untuk motor bakar 4 langkah dihitung dengan persamaan berikut:

� = 2 60

1

�

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:

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

1800 2000 2200 2400 2600 2800

AFR

Putaran (Rpm)

AFR pada Pembebanan 4,5 kg

pertadex Biodiesel 5% Biodiesel 10% Biodiesel 15% Biodiesel 20%

ρa = �

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

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

ρa = 100000

287� 27+273

= 1.161440186 kg/m3

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

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

� =2 13.75254 60 1800

1

1.161440186 0.00023

= 93.72374%

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

Grafik 4.11 Efisiensi Volumetris

Beban Putaran Efisiensi Volumetris

pertadex Biodiesel 5%

Biodiesel 10%

Biodiesel 15%

Biodiesel 20%

3.5

1800 93.723737 68.490423 57.6761458 57.67614583 54.071387 2000 90.83993 68.129947 61.6413809 61.64138085 58.397098 2200 94.379148 73.733709 58.9869673 58.98696732 58.986967

2400 91.921357 75.699941 59.4785254 59.47852538 56.774956 2600 89.841689 72.372471 64.8856641 59.89445913 54.903254 2800 92.693806 69.520354 64.8856641 57.93362862 55.616283

4.5

1800 93.723737 64.885664 61.2809049 57.67614583 54.071387 2000 97.328496 64.885664 58.3970976 58.39709765 55.152814 2200 94.379148 67.835012 58.9869673 56.03761896 56.037619 2400 91.921357 70.292803 62.1820947 59.47852538 56.774956 2600 89.841689 69.876869 59.8944591 59.89445913 54.903254 2800 92.693806 69.520354 60.2509738 57.93362862 55.616283

 Efisiensi volumetrik terendah terjadi pada penggunaan biodiesel 20% pada pembebanan 3.5 kg dengan putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 54.07139% sedangkan efisiensi volumetrik tertinggi terjadi pada penggunaaan pertamina dex pada pembebanan 4.5 kg pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 97.3285%

 Efisiensi volumetrik dipengaruhi oleh laju konsumsi udara, dan besar putaran mesin. Selain itu nilai kalor bahan bakar juga mempengaruhi besar efisiensi 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 pada biodiesel biji bunga matahari 20%

Perbandingan efisiensi volumetrik dari masing-masing pengujian pada tiap variasi putaran dapat dilihat pada gambar grafik 4.8 dan 4.9 berikut:

Gambar 4.8 Grafik effisiensi volumetrik vs putaran mesin pada beban 3.5 kg

Gambar 4.9 Grafik efisiensi volumetrik vs putaran mesin pada beban 4.5 kg  Dari grafik terlihat bahwa nilia efisiensi volumetris tertinggi debgab

menggunakan bahan bakar pertamina dex dan paling rendah menggunakan bahan bakar biodiesel 20%

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

1800 2000 2200 2400 2600 2800

e ff v o lu m e tr is Putaran (Rpm)

Efisiensi Volumetris Pada Pembebanan 3,5 kg

pertadex Biodiesel 5% Biodiesel 10% Biodiesel 15% Biodiesel 20% 0 20 40 60 80 100 120

1800 2000 2200 2400 2600 2800

E ff v o lu m e tr is Putaran (Rpm)

Efisiensi Volumetris pada Pembebanan 4,5 kg

pertadex Biodiesel 5% Biodiesel 10% Biodiesel 15% Biodiesel 20%

4.4.5 Daya Aktual

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

� = � �� �� ��

dimana: besar ηm adalah 0.7 – 0.8 untuk mesin diesel dan yang diambil untuk perhitungan ini adalah 0.7

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

Pa =1.3188 x0.4501x 0.9372 x 0.7 = 0.417286 kW

Dengan menggunakan cara yang sama untuk setiap variasi putaran mesin, beban dan bahan bakar maka didapat hasil seperti pada tabel 4.12 dibawah ini:

Tabel 4.12 Grafik Daya Aktual

Beban Putaran Daya Aktual

pertadex Biodiesel 5%

Biodiesel 10%

Biodiesel 15%

Biodiesel 20%

3.5

1800 0.4172861 0.2565174 0.20479479 0.190742025 0.1840214 2000 0.5004537 0.3321409 0.28205263 0.245440264 0.2326512 2200 0.628483 0.4148719 0.3187968 0.267227185 0.2773167 2400 0.7222303 0.4823708 0.36499169 0.308241503 0.3029828 2600 0.7972361 0.5116974 0.45492445 0.336437621 0.3235057 2800 0.9563405 0.7170736 0.56581116 0.410358385 0.3684733

4.5

1800 0.7751472 0.3627436 0.3305952 0.322369568 0.318959 2000 1.086054 0.4590114 0.39261878 0.395893253 0.3765488 2200 1.179952 0.5735942 0.49319644 0.464023458 0.4423587 2400 1.328245 0.6870158 0.59488544 0.557803824 0.5066354 2600 1.4758456 0.7365305 0.63610737 0.640952416 0.5698929 2800 1.638528 0.810708 0.7391028 0.710699915 0.6347985  Pada pembebanan 3.5 kg daya aktual terbesar terjadi pada penggunaan

sedangkan daya terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar biodiesel 20% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.184 kW

 Pada pembebanan 4.5 kg daya aktual terbesar terjadi pada penggunaan pertamina dex pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 1.6385 kW sedangkan daya aktual terkecil terjadi pada penggunaan biodiesel 20% putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.3189 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 4.10 dan 4.11 di bawah ini.

Gambar 4.10 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

1800 2000 2200 2400 2600 2800

D

a

y

a

a

k

tu

a

l

Putaran (Rpm)

Daya aktual Pada Pembebanan 3,5 kg

pertadex Biodiesel 5% Biodiesel 10% Biodiesel 15% Biodiesel 20%

Gambar 4.11 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg  Dari grafik dapat dilihat bahwa pertamina dex memiliki nilai daya aktual

yang terbesar dari semuavariasi bahan bakar yang ada, ini desebabkan nilai Pertamina dex yang paling tinggi dari semua variasi yang ada.

4.4.6 Efisiensi Termal Aktual Brake

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

� = �

� ��

dimana:

ηa = efisiensi termal aktual

LHV = nilai kalor pembakaran (kJ/kg)

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

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

1800 2000 2200 2400 2600 2800

D

a

y

a

a

k

tu

a

l

Putaran (Rpm)

Daya aktual pada Pembebanan 4,5 kg

pertadex Biodiesel 5% Biodiesel 10% Biodiesel 15% Biodiesel 20%

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

� = 0.3894

0.281026 � 56466.04

= 13.29339 %

Dengan menggunakan cara yang sama maka didapatkan besar effisiensi termal aktual untuk variasi putaran mesin, pembebanan, dan bahan bakar seperti pada tabel 4.13 di bawah:

Tabel 4.13 Effisiensi termal actual

Beban Putaran

Efisiensi termal brake aktual

pertadex Biodiesel 5%

Biodiesel 10%

Biodiesel 15%

Biodiesel 20%

3.5

1800 13.293394 9.052276 7.57878023 7.311136324 7.392475 2000 15.103749 10.883752 9.84979095 8.694029303 8.7014676 2200 17.462315 12.967275 10.3852279 8.900648963 9.757381 2400 19.375104 14.34749 11.1291218 9.696356338 9.988918 2600 20.050562 13.543019 12.6857198 9.605031659 9.8588941 2800 22.906717 18.074932 15.9252892 10.95607956 10.514698

4.5

1800 24.136697 12.983778 12.0619255 12.18598295 12.724796 2000 31.216413 15.156807 13.5063207 13.91874995 14.083433 2200 30.241158 17.34998 16.3235915 15.21010153 15.809487 2400 32.451043 19.222181 17.9838797 16.9570312 16.281974 2600 34.289643 18.93668 17.7380661 18.46812387 17.2097 2800 35.322114 19.413373 19.0691837 18.78697059 17.938643

 Pada pembebanan 3.5 kg efisiensi termal aktual tertinggi terjadi pada penggunaan pertamina dex putaran mesin 2800 rpm sebesar 22.9067% sedangkan efisiensi termal aktual terendah terjadi pada penggunaan biodiesel 15% putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 7.3113%

 Pada pembebanan 4.5 kg efisiensi termal aktual tertinggi terjadi pada penggunaan pertamina dex putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 35.3221% sedangkan effisiensi termal aktual terendah mesin terjadi pada penggunaan biodiesel 10 % putaran 1800 rpm yaitu sebesar 12.061%  Efisiensi cenderung tinggi pada penggunaan bahan bakar pertamina dex

pada putaran mesin yang tinggi, hal tersebut dikarenakan nilai kalor bahan bakar yang tinggi dari pertamina dex dibandingkan biodiesel, sedangkan efisiensi terendah terjadi pada penggunaan biodiesel 20% karena memiliki nilai kalor terkecil dari semuanya.

Perbandingan nilai efisiensi termal aktual untuk setiap variasi pembebanan, bahan bakar dan putaran dapat dilihat pada gambar 4.12 dan 4.13 di bawah ini.

Gambar 4.12 Efisiensi termal aktual vs putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg

0 5 10 15 20 25

1800 2000 2200 2400 2600 2800

e

ff

t

h

e

rm

a

l

b

ra

ke

Putaran (Rpm)

Efisiensi Thermal Pada Pembebanan 3,5 kg

pertadex Biodiesel 5% Biodiesel 10% Biodiesel 15% Biodiesel 20%

Gambar 4.13 Efisiensi Termal Aktual vs Putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg

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:

= �10

3

�

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:

=0.186789 �10

3

0.3894

Sfc = 479.6 (gr/kWh)

Dengan menggunakan cara yang sama untuk variasi beban, bahan bakar, dan putaran mesin maka didapatkan hasil perhitungan SFC seperti pada tabel 4.14 di bawah ini:

0 5 10 15 20 25 30 35 40

1800 2000 2200 2400 2600 2800

e ff t h e rm a l b ra ke Putaran (Rpm)

efisiensi thermal pada Pembebanan 4,5 kg

pertadex Biodiesel 5% Biodiesel 10% Biodiesel 15% Biodiesel 20%

Tabel 4.14 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

Beban Putaran

SFC

pertadex Biodiesel 5%

Biodiesel 10%

Biodiesel 15%

Biodiesel 20%

3.5

1800 447.62712 689.67758 851.694194 895.5225968 928.22787 2000 393.97394 573.62127 655.32387 753.0786426 788.59127 2200 340.76143 481.45442 621.536973 735.5966754 703.25237 2400 307.12008 435.13894 579.992137 675.2317631 686.95142 2600 296.7739 460.98671 508.824349 681.6518694 696.01126 2800 259.77024 345.40389 405.317795 597.5940346 652.6009

4.5

1800 246.53264 480.84247 535.138701 537.2802352 539.25433 2000 190.62035 411.90415 477.909806 470.3933765 487.23214 2200 196.76771 359.83625 395.427876 430.4565471 434.03693 2400 183.36802 324.78893 358.921614 386.1104994 421.44162 2600 173.53588 329.68565 363.895539 354.518295 398.72289 2800 168.4634 321.59026 338.493939 348.501519 382.52066

 Pada pemebebanan 3.5 kg SFC tertinggi terjadi pada penggunaan biodiesel 20% putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 928.227gr/kWh dan SFC terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar pertamina dex putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 259.77 gr/kWh

 Pada pembebanan 4.5 kg SFC tertinggi terjadi pada penggunaan biodiesel 20% putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 539.25433gr/kWh dan SFC terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar pertamina dex pada putaran mesin 2800 yaitu sebesar 168.46 /kWh

 SFC terbesar terjadi pada biodiesel 20% putaran 1800 karena pada putaran ini memiliki nilai mf terendah. Selain itu hal ini dipengaruhi oleh nilai kalor bahan bakar yang kecil dibanding dengan bahan bakar yang tersedia. Nilai kalor yang rendah mengakibatkan konsumsi bahan bakar yang terjadi setiap jamnya semakin tinggi persatuan daya yang dibangkitkannya. Perbandingan harga SFC untuk masing-masing pengujian bahan bakar dapat dilihat pada gambar 4.14 dan 4.15 di bawah ini.

Gambar 4.14 SFC vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg

Gambar 4.15 SFC vs Putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

1800 2000 2200 2400 2600 2800

S

FC

Putaran (Rpm)

SFC Pada Pembebanan 3,5 kg

pertadex Biodiesel 5% Biodiesel 10% Biodiesel 15% Biodiesel 20%

0 100 200 300 400 500 600

1800 2000 2200 2400 2600 2800

S

FC

Putaran (Rpm)

SFC pada Pembebanan 4,5 kg

pertadex Biodiesel 5% Biodiesel 10% Biodiesel 15% Biodiesel 20%

4.4.8 Heat Loss

Heat loss dapat dihitung dengan menggunakan persamaan di bawah ini

� = +

3600 ×� × −

Dimana:

Te = Suhu exhaust (oC)

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

� = Panas spesifik

Dimana besar � udara pada temperatur 27oC adalah 1.005 [lit23] Untuk beban 3.5 kg, putaran 1800 rpm bahan bakar pertamina dex maka heat loss dapat dihitung:

� =(13.7525 + 0.186789)

3600 × 125−27 × 1.005

= 0.3696kW

Selanjutnya dengan perhitungan yang sama untuk pembebanan, variasi nilai LHV sesuai dengan persentase biodiesel, dan putaran yang bervariasi maka didapat heat losses seperti pada tabel 4.15 di bawah ini.

Tabel 4.15 Heat Loss

Beban Putaran Heat Loss

Pertadex Biodiesel 5%

Biodiesel 10%

Biodiesel 15%

Biodiesel 20%

3.5

1800 0.3696826 0.2283996 0.18084817 0.192824115 0.181011 2000 0.4608582 0.2838709 0.22857651 0.242862545 0.2438245 2200 0.5742023 0.3747349 0.28581559 0.285773879 0.3007714 2400 0.7115474 0.4402833 0.36384638 0.380270626 0.3632893 2600 0.7803808 0.5217711 0.46846457 0.450993264 0.3808173 2800 0.8963839 0.5623811 0.54581801 0.488806083 0.4513817

4.5

1800 0.4087229 0.2029977 0.19453477 0.19287747 0.1810375 2000 0.4936469 0.2705446 0.2303776 0.230344125 0.2305347 2200 0.5748057 0.3281186 0.3007714 0.28613677 0.2859206 2400 0.636069 0.4291697 0.3801454 0.380503043 0.3476594 2600 0.7542337 0.5042839 0.43302533 0.450919844 0.3808837 2800 0.9573758 0.5853494 0.5277276 0.48889508 0.4334055

 Pada pembebanan 3.5 kg Heat Loss tertinggi terjadi pada penggunaan pertamina dex putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 0.8963839kW, sedangkan Heat Losses terendah terjadi pada penggunaan biodiesel 10% putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.18kW

 Pada pembebanan 4.5 kg Heat Loss tertinggi terjadi pada penggunaan Pertamina dex pada putaran mesin 2800 yaitu sebesar 0.9573kW sedangkan Heat loss terendah terjadi pada penggunaan biodiesel 20% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.181kW

 Heat Loss yang tinggi pada pertamina dex diakibatkan suhu exhaust yang dikeluarkan pada penggunaan solar relatif lebih tinggi, hal ini terjadi karena nilai kalor bahan bakar solar murni yang paling tinggi dari semua bahan bakar yang tersedia, selain itu 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 4.16 dan 4.17 di bawah ini.

Gambar 4.16 Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg

Gambar 4.17 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:

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

1800 2000 2200 2400 2600 2800

h e a t lo ss Putaran (Rpm)

heat loss Pada Pembebanan 3,5 kg

pertadex Biodiesel 5% Biodiesel 10% Biodiesel 15% Biodiesel 20% 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

1800 2000 2200 2400 2600 2800

H e a t lo ss Putaran (Rpm)

Heat loss pada Pembebanan 4,5 kg

pertadex Biodiesel 5% Biodiesel 10% Biodiesel 15% Biodiesel 20%

% � � = (ma + mf) × (Te –Ta) × Cp

× �� �100%

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

% � � =(13.75254 + 0.281026) x (200 –27)

0.281026 � 56466.04 �100%

= 12.55532%

Dengan menggunakan perhitungan yang sama pada variasi nilai LHV untuk setiap persetase biodiesel, dan putaran maka didapat nilai persentase heat loss seperti ditunjukkan pada tabel 4.16 di bawah ini.

Tabel 4.16 Persentase Heat Loss

Beban Putaran Presentase Heat Loss

pertadex Biodiesel 5%

Biodiesel 10%

Biodiesel 15%

Biodiesel 20%

3.5

1800 12.618098 8.6357399 7.17063702 7.918867296 7.7909391 2000 14.902224 9.966448 8.5524725 9.217200936 9.7707477 2200 17.093702 12.549371 9.97587973 10.19827669 11.338537 2400 20.451966 14.031058 11.8866425 12.81661848 12.83265 2600 21.028538 14.796041 13.9963829 13.7951849 12.434438 2800 23.004208 15.188221 16.4598891 13.98272095 13.8006

4.5

1800 13.635956 7.7849463 7.60467311 7.811802467 7.7383409 2000 15.202356 9.5716413 8.49120782 8.676858131 9.2381906 2200 15.784037 10.633796 10.6658518 10.04914403 10.948433 2400 16.65013 12.865546 12.3129755 12.39337783 11.970954 2600 18.775474 13.891575 12.9375597 13.9206515 12.323543 2800 22.112517 15.0181 14.5881522 13.8467988 13.12234  Pada pembebanan 3.5 kg persentase heat loss tertinggi terjadi pada

penggunaan pertamina dex putaran mesin 2800 yaitu sebesar 23% sedangkan persentase Heat Loss terendah terjadi pada pemakaian Biodiesel 10% putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 7.17%

 Pada pembebanan 4.5 kg persentase heat loss tertinggi terjadi pada penggunaan Pertamina dex putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 22.112%

sedangkan Persentase Heat Loss terendah terjadi pada penggunaan biodiesel 10% putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 7.604%

Hasil dari persentase heat loss untuk masing-masing bahan bakar, pembebanan dapat dilihat pada gambar grafik 4.18 dan 4.19 di bawah ini.

Gambar 4.18 Persentase Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg

Gambar 4.19 Persentase Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg

0 5 10 15 20 25

1800 2000 2200 2400 2600 2800

% h e a t lo ss Putaran (Rpm)

%heat loss Pada Pembebanan 3,5 kg

pertadex Biodiesel 5% Biodiesel 10% Biodiesel 15% Biodiesel 20% 0 5 10 15 20 25

1800 2000 2200 2400 2600 2800

H e a t Lo ss Putaran (Rpm)

Heat loss pada Pembebanan 4,5 kg

pertadex Biodiesel 5% Biodiesel 10% Biodiesel 15% Biodiesel 20%

4.4.10 Emisi Gas Buang

Emisi gas buang yang diukur adalah opacity, HC, dan CO yang diukur dengan menggunakan smoke meter dan gas analyzer.

Hasil pengukuran gas buang dapat dilihat pada tabel 4.17; 4.18; dan 4.19 di bawah ini:

Tabel 4.17 Opacity

Beban 3,5 kg

No Bahan bakar Value 1 Value 2 Value 3 average

1 Pertamina dex 12.1 12.9 11.8 12.27

2 Biodiesel 5% 10.6 10.4 11.5 10.83

3 Biodiesel 10% 10.9 10.6 10.2 10.57

4 Biodiesel 15% 10.7 10.3 12 11

5 Biodiesel 20% 10.3 11 10.5 10.6

Beban 4,5 kg

No Bahan bakar Value 1 Value 2 Value 3 average

1 Pertamina dex 14.8 13 12.8 13.53

2 Biodiesel 5% 11.9 12.1 11.5 11.83

3 Biodiesel 10% 9.9 10.1 9.6 9.867

4 Biodiesel 15% 12.2 11.5 10.4 11.37

Tabel 4.19 HC

Tabel 4.18 CO

Beban 3,5 kg

No Bahan bakar Value 1 Value 2 Value 3 average

1 Pertamina dex

0.05 0.05 0.04 0.047

2 Biodiesel 5% 0.05 0.05 0.05 0.05

3 Biodiesel 10%

0.04 0.04 0.05 0.043

4 Biodiesel 15%

0.04 0.04 0.04 0.04

5 Biodiesel 20%

0.04 0.05 0.05 0.047

Beban 3,5 kg

No Bahan bakar Value 1 Value 2 Value 3 average

1 Pertamina dex

17 16 15 16

2 Biodiesel 5% 15 19 18 17.33

3 Biodiesel 10%

15 15 16 15.33

4 Biodiesel 15%

16 15 18 16.33

5 Biodiesel 20%

18 19 16 17.67

Beban 4,5 kg

No Bahan bakar Value 1 Value 2 Value 3 average

1 Pertamina dex

18 18 20 18.67

2 Biodiesel 5% 18 18 20 18.67

3 Biodiesel 10%

14 17 17 16

4 Biodiesel 15%

18 17 18 17.67

5 Biodiesel 20%

Beban 4,5 kg

No Bahan bakar Value 1 Value 2 Value 3 average

1 Pertamina dex

0.05 0.05 0.05 0.05

2 Biodiesel 5% 0.04 0.05 0.05 0.047

3 Biodiesel 10%

0.05 0.05 0.05 0.05

4 Biodiesel 15%

0.05 0.04 0.04 0.043

5 Biodiesel 20%

0.05 0.05 0.04 0.047

 Nilai Opacity terbesar terjadi pada pembebanan 4.5 kg Pertamiona dex yaitu sebesar 13,53% sedangkan Opacity terendah terjadi pada pembebanan 4.5 kg biodiesel 20% yaitu sebesar 9,233%

 Nilai HC terbesar terjadi pada saat 4.5 kg bahan bakar Pertamina dex yaitu sebesar 18,67 ppm sedangkan nilai HC terendah terjadi pada pembebanan 4.5 biodiesel 10% yaitu sebesar 16 ppm

 Nilai CO terebesar terjadi pada pembebanan 4.5 kg Pertamina dex, beban 4,5 biodiesel 10% dan beban 3.5 kg biodiesel 5% yaitu sebesar 0.05% sedangkan Nilai CO terendah terjadi pada saat beban 3,5 kg bahan bakar biodiesel 10% yaitu sebesar 0.043%

 Semakin besar campuran biodiesel maka emisi gas buang cenderung menurun hal ini menunjukkan bahwa bahan bakar biodiesel merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan

4.4.11 Kondisi Injektor

Untuk mengetahui hasil pembakaran pada ruang bakar maka diperlukan untuk mengetahui kondisi injector.

Gambar 4.20 Kondisi injektor Keterangan:

1. Kondisi awal injector

2. Kondisi injector setelah pembakaran bahan bakar pertamina dex

3. Kondisi injector setelah pembakaran bahan bakar pertamina dex + Biodiesel biji bunga matahari 5%

4. Kondisi injector setelah pembakaran bahan bakar pertamina dex + Biodiesel biji bunga matahari 10%

1 2 3 4

5. Kondisi injector setelah pembakaran bahan bakar pertamina dex + Biodiesel biji bunga matahari 15%

6. Kondisi injector setelah pembakaran bahan bakar pertamina dex + Biodiesel biji bunga matahari 20%

Dari kondisi tersebut dapat dilihat bahwa kondisi injektorsemakin banyak jumlah biodiesel yang di tambahkan maka kondisi injektor semakin kotor, hal ini menunjukkan semakin banyak jumlah biodiesel yang di tambahkan pada bahan bakar, maka bahan bakar tidak terbakar sempurna.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Dari hasil pengujian didapat bahwa secara umum perubahan karakteritik mesin diesel dengan menggunakan campuran bahan bakar pertamina dex dengan biodiesel biji bunga matahari adalah

 Daya (Brake power) menurun 23%-35%

 Konsumsi Bahan bakar Spesifik (Specific Fuel Consumption) meningkat 79%-110%

 Efisiensi Volumetris menurun 32%-42%

 Efisiensi Termal Brake (Thermal Brake Efficiency) menurun 5.9%-17.3%

 Persen Heat Loss menurun 5%-11%

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa semakin banyak campuran bahan bakar biodiesel biji bunga matahari yang di campurkan dengan bahan bakar pertamina dex maka performansi mesin diesel semakin menurun dan semakin boros dalam penggunaan bahan bakar.

2. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa penambahan biodiesel biji bunga matahari terhadap bahan bakar pertamina dex mengakibatkan turunnya emisi gas buang yang menunjukkan bahwa bahan bakar biodiesel merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan.

3. Opacity terbesar pada penggunaan bahan bakar pertamina dex dengan pembebanan 4,5 kg yakni sebesar 13,53%. Kadar HC Tertinggi pada penggunaan bahan bakar pertamina dex pembebanan 4,5 kg yakni sebesar 18,67 ppm dan nilai CO terbesar pada penggunaan pertamina dex dengan pembebanan 4,5 kg yakni 0,05%.

4. Semakin banyak biodiesel yang ditambahkan maka kondisi injektor semakin tampak ke hitam-hitaman hal ini menunjukkan bahwa semakin banyak biodiesel yang dicampurkan dengan bahan bakar biodiesel biji bunga matahari dengan pertamina dex maka semakin banyak sisa karbon yang

tertinggal dalam ruang bakar hal ini disebabkan oleh bahan bakar tidak terbakar dengan sempurna.

5.2 Saran

1. Menggunakan biodiesel dari bahan baku yang berbeda seperti minyak biji papaya, minyak biji wijen, dll.

2. Mengembangkan pengujian ini menggunakan dengan Variasi Campuran bahan bakar yang berbeda

3. Mengembangkan pengujian dengan pengukuran gas buang yang lebih lengkap seperti pengukuran NOx, CO2, dll.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Biodiesel

2.1.1 Sejarah Biodiesel

Biodiesel pertama kali dikenalkan di Afrika selatan sebelum perang dunia II sebagai bahan bakar kendaraan berat.

Konsep penggunaan minyak tumbuh-tumbuhan sebagai bahan pembuatan bahan bakar sudah dimulai pada tahun 1895 saat Dr, Rudolf Cristian Karl Diesel (Jerman, 1858-1913) mengembangkan mesin kompresi pertama yang secara khusus dijalankan dengan minyak tumbuh-tumbuhan. Mesin diesel atau biasa juga disebut Compression Ignition Engine yang ditemukannya itu merupakan suatu mesin motor penyalaan yang mempunyai konsep penyalaan di akibatkan oleh kompresi atau penekanan udara hingga mencapai kondisi titik nyala bahan bakar, sehingga ketika bahan bakar di semprotkan terjadi ledakan pada ruang bakar.

[sumber:www.handelszeitung.ch]

Gambar 2.1 Rudolf Christian Karl Diesel

Minyak pertama yang digunakan untuk mesin diesel yang dibuat oleh Dr. Rudolf Christian Karl Diesel tersebut berasal dari minyak sayuran. Tetapi karena pada saat itu produksi minyak bumi (petroleum) sangat melimpah dan murah, maka bahan bakar mesin tersebut diganti menjadi bahan bakar solar dari minyak bumi.

Biodiesel merupakan metil/etil ester yang diproduksi dari minyak tumbuhan atau hewan dan memenuhi kualitas untuk digunakan sebagai bahan bakar di dalam mesin diesel. Sedangkan minyak yang didapatkan langsung dari pemerahan atau pengempaan biji sumber minyak (oilseed) yang kemudian disaring dan dikeringkan (untuk mengurangi kadar air), disebut sebagai minyak lemak mentah.

Minyak lemak mentah yang diproses lanjut guna menghilangkan kadar posfor (degumming) dan asam-asam lemak bebas dengan netralisasi dan steam

refining disebut denngan refined fatty oil atau straight vegetable oil (SVO), SVO

didominasi oleh trigliserida sehingga memiliki viskositas dinamik yang sangat tinggi dibandingkan dengan solar (bisa mencapai 100 kali lipat). Oleh karena itu, penggunaan SVO secara langsung di dalam mesin diesel umumnya memerlukan modifikasi/tambahan peralatan khusus pada mesin, misalnya penambahan pemanas bahan bakar sebelum sistem pompa dan injektor bahan bakar untuk menurunkan harga viskositas. Viskositas (kekentalan) bahan bakar yang sangat tinggi akan menyulitkan pompa bahan bakar dalam mengalirkan bahan bakar ke ruang bakar. Aliran bahan bakar yang rendah akan menyulitkan terjadinya atomisasi bahan bakar yang baik. Buruknya atomisasi berkorelasi langsung dengan kualitas pembakaran, daya mesin dan emisi gas buang.

Pemanasan bahan bakar sebelum memasuki sistem pompa dan injeksi bahan bakar merupakan satu solusi yang paling dominan untuk mengatasi permasalahan yang mungkin timbul pada penggunaan SVO secara langsung pada mesin diesel. Pada umumnya orang lebih memilih untuk melakukan proses kimiawi pada minyak mentah atau refined fatty oil /SVO untuk menghasilkan metal ester asam lemak (fatty acid methyl ester- FAME) yang memiliki berat molekul lebih kecil dan viskositas setara dengan solar sehingga bisa langsung digunakan dalam mesin diesel konvensional. Biodiesel umumnya diproduksi dari

refined vegetable oil menggunakan proses transesterifikasi. Proses ini pada

dasarnya bertujuan mengubah gliserida dengan berat molekul dan viskositas tinggi yang mendominasi komposisi refined fatty oil menjadi asam lemak metal ester (FAME).

Biodiesel mentah (kasar) yang dihasilkan proses transesterifikasi minyak biasanya masih mengandung sissa-sisa katalis, methanol, gliserol. Untuk memurnikannya biodiesel mentah tersebut dicuci dengan air hangat, sehingga pengotor-pengotor tersebut larut ke dalam dan terbawa oleh fase air pencuci yang selanjutnya dipisahkan.

2.1.2 Definisi Biodiesel

Biodiesel merupakan salah satu jenis biofuel (bahan bakar cair dari pengolahan tumbuhan) di samping Bio-etanol. Biodiesel adalah senyawa alkil ester yang diproduksi melalui proses alkoholisis (transesterifikasi) antara trigliserida dengan methanol atau etanol dengan bantuan katalis basa menjadi alkil ester dan gliserol, atau esterifikasi asam-asam lemak bebas dengan methanol atau etanol dengan bantuan katalis basa menjadi senyawa alkil ester dan air.

Biodiesel memiliki sifat pembakaran yang mirip dengan diesel (solar) dari minyak bumi, dan dapat menggantikannya dalam banyak kasus. Namun, biodiesel lebih sering digunakan sebagai penambah untuk diesel petroleum, meningkatkan bahan bakar diesel petrol murni ultra rendah belerang yang rendah pelumas.[lit8;hal98]

Biodiesel merupakan kandidat yang paling baik untuk menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energy transportasi utama dunia, karena biodiesel merupakan bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan diesel petrol dimesin sekarang ini dan dapat diangkut dan dijual dengan menggunakan infrastruktur yang ada sekarang ini.

Dibandingkan dengan solar, biodiesel memiliki kelebihan diantaranya :

 Bahan bakar ramah lingkungan karena menghasilkan emisi yang jauh lebih baik (free sulphur, smoke number rendah)

 Tidak beracun

 Memiliki sifat pelumasan yang lebih baik dari bahan bakar diesel konvensional

 Dapat digunakan tanpa menggunakan modifikasi mesin

 Cetane number lebih tinggi sehingga efisiensi pembakaran lebih baik

 Memiliki sifat pelumasan terhadap piston mesin

 Dapat terurai (biodegradable)

 Merupakan renewable energy karena terbuat dari bahan alam yang dapat diperbaharui

 Meningkatkan independensi suplai bahan bakar karena dapat diproduksi secara local.

Adapun kelemahan dari biodiesel adalah:

 Biodiesel saat ini sebagian besar diproduksi dari bahan pangan seperti minyak sawit, kacang kedelai, buah alpukat, jagung, buah singkong, dan lain-lain, sehingga dapat menyebabkan kekurangan pangan dan meningkatnya harga bahan pangan

 Biodiesel lebih rentan terhadap kontaminasi air dibandingkan dengan diesel konvensional, hal ini dapat menyebabkan korosi pada mesin.

 Harga pembuatan biodiesel cenderung lebih mahal disbanding dengan diesel konvensional.

Karakteritik dan standar daripada biodiesel ditunjukkan pada table 2.1 di bawah ini:

Tabel 2.1 Standar Karakteristik biodiesel [lit21,hal3]

2.1.3 Pembuatan Biodiesel

Agar biodiesel bisa digunakan sebagai bahan bakar maka diperlukan teknologi untuk mengkonversinya. Terdapat beberapa teknologi untuk konversi biomassa, dijelaskan pada Gambar 2.2. Teknologi konversi biodiesel tentu saja membutuhkan perbedaan pada alat yang digunakan untuk mengkonversi biodiesel dan menghasilkan perbedaan bahan bakar yang dihasilkan.

Gambar 2.2 Teknologi Konversi Biodiesel [lit 5;hal18]

2.1.3.1 Esterifikasi

Ester merupakan salah satu gugus dari fungsi dari senyawa karbon. Ester adalah senyawa dengan gugus fungsi – COO – dengan struktur R – COO – R, dimana R merupakan suatu rantai karbon atau atom H, sedangkan R merupakan rantai karbon. Ester mempunyai rumus umum CnH2nO2. Pemberian nama ester terdiri dari dua kata yaitu gugus alkil (berasal dari alkoksi) diikuti dengan nama asam karboksilatnya dengan menghilangkan kata asam. Gugus atom yang terikat pada atom O (Gugus R) diberi nama alkil dan gugus R – COO – H diberi nama alkanoat.

Esterifikasi adalah tahap konversi dari asam lemak bebas (FFA) menjadi ester. Esterifikasi mereaksikan asam lemak dengan alcohol. Reaksi ini merupakan reaksi kesetimbangan, jadi memerlukan katalis untuk mempercepat tercapainya keadaan setimbang. Katalis-katalis yang cocok adalah zat yang berkarakter asam kuat, dan karena ini asam sulfat, asam sulfonat organik atau resin penukar kation asam kuat merupakan katalis terpilih dalam praktek industrial

2.1.3.2 Transesterifikasi

Saat ini sebagian besar biodiesel muncul dari sumber daya yang dapat dimakan, seperti lemak hewan, minyak sayur, dan bahkan limbah minyak goreng, dengan katalis kondisi basa. Namun konsumsi tinggi katalis membuat biodiesel saat ini lebih mahal daripada bahan bakar yang diturunkan dari minyak bumi.

Transesterifikasi adalah pertukaran alkohol dengan suatu ester untuk membentuk ester yang baru. Reaksi ini bersifat reversible dan berjalan lambat tanpa adanya katalis. Penggunaan alkohol atau mengambil alih salah satu produk adalah langkah untuk mendorong reaksi kearah kanan atau produk.

Tahapan proses transesterifikasi pembuatan biodiesel selalu menginginkan agar produk biodiesel dengan jumlah yang maksimum. Beberapa kondisi reaksi yang mempengaruhi konversi serta perolehan biodiesel melalui transesterifikasi adalah sebagai berikut:

1. Pengaruh air dan asam lemak bebas

Minyak nabati yang akan di transesterifikasi hasrus memiliki angka asam yang lebih kecil dari 1 Banyak peneliti yang menyarankan agar kandungan asam lemak bebas lebih kecil dari 0.5%. Selain itu, semua bahan yang akan digunakanharus bebas dari air. Karena air akan bereaksi dengan katalis, sehingga jumlah katalis menjadi berkurang. Katalis harus terhindar dari udara agar tidak mengalami reaksi dengan uap air dan karbon dioksida.

2. Perbandingan pengaruh molar alkohol dengan bahan mentah

Secara stoikiometri, jumlah alkohol yang dibutuhkan untuk reaksi adalah 3 mol untuk setiap 1 mol trigliserida, untuk memperoleh 3 mol alkil ester dan 1 mol gliserol. Perbandingan alkohol dengan minyak nabati 4.8:1 dapat menghasilkan konversi 98%. Secara umum ditunjukkan bahwa semakin banyak jumlah alkohol yang digunakan maka konversi yang didapat akan semakin bertambah. Pada rasio molar 6:1, setelah satu jam konversi yang dihasilkan adalah 86.7 – 97.1%, sedangkan pada 3:1 adalah

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Rudolf Christian Karl Diesel ... 5

Gambar 2.2 Teknologi Konversi Biodiesel ... 10

Gambar 2.3 Biji Bunga matahari ... 20

Gambar 2.4 Diagram Pv………23

Gambar 2.5 Diagram T-S ... 24

Gambar 2.6 Prinsip Kerja Mesin Diesel ... 25

Gambar 3.1 Mesin Diesel Test Engine ... 38

Gambar 3.2 Engine Smoke Meter dan Gas Analyzer ... 39

Gambar 3.3 Tec Equipment TD-114 ... 39

Gambar 3.4 Minyak goreng biji bunga matahari ... 40

Gambar 3.5 Pengukuran Kadar FFA ... 41

Gambar 3.6 Transesterifikasi ... 41

Gambar 3.7 Pemisahan minyak dari gliserol... 42

Gambar 3.8 Pencucian Biodiesel dengan air ... 42

Gambar 3.9 Biodiesel Biji bunga matahari ... 43

Gambar 3.10 Transesterifikasi ... 40

Gambar 3.11 Pengujian nilai kalor bahan bakar ... 47

Gambar 3.12 Diagram Alir Pengujian performansi mesin ... 49

Gambar 3.13 Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ... 50

Gambar 3.14 Set up alat……….. 51

GAmabr 3.15 Set-up pengujian performansi mesin………53

Gambar 4.1 Grafik Daya vs Putaran untuk beban 3.5 kg ... 62

Gambar 4.2 Grafik Daya vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 62

Gambar 4.3 Grafik mf vs Putaran untuk beban 3.5 kg ... 65

Gambar 4.4 Grafik mf vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 65

Gambar 4.5 Viscous flow meter ... 66

Gambar 4.6 Grafik AFR vs Putaran untuk beban 3.5 kg ... 65 Gambar 4.7 Grafik AFR vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 69 Gambar 4.8 Grafik Effesiensi Volumetris vs Putaran untuk beban 3.5 kg .. 72 Gambar 4.9 Grafik effesiensi Volumetris vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 72 Gambar 4.10 Grafik Daya Aktual vs Putaran untuk beban 3.5 kg ... 75 Gambar 4.11 Grafik Daya Aktual vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 75 Gambar 4.12 Grafik effesiensi Termal Brake Akltual vs Putaran untuk beban

3.5 kg ... 78 Gambar 4.13 Grafik Effesiensi Termal Brake Aktual vs Putaran untuk beban

4.5 kg ... 78 Gambar 4.14 Grafik Specific Fuel Consumption vs Putaran untuk beban ..

3.5 kg ... 80 Gambar 4.15 Grafik Specific Fuel Consumption vs Putaran untuk beban ..

4.5 kg ... 80 Gambar 4.16 Grafik Heat Loss vs Putaran untuk beban 3.5 kg ... 82 Gambar 4.17 Grafik Heat Loss vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 82 Gambar 4.18 Grafik Persentase Heat Loss vs Putaran untuk beban 3.5 kg ... 85 Gambar 4.19 Grafik Persentase Heat Loss vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 85 Gambar 4.20 Kondisi injector………88

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Standar biodiesel ... 9

Tabel 2.2 Hasil Metil Ester Biodiesel Jelantah Sawit ... 14

Tabel 2.3 Spesifikasi Metil Ester Minyak Jarak ... 17

Tabel 2.4 Kandungan giji bunga matahari………21

Tabel 2.5 Standard Emisi Gas Buang ... 31

Tabel 4.1 Karateristik Biodiesel Biji Bunga Matahari ... 54

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter... 56

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina dex ... 57

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina dex + Biodiesel BIji bunga matahari 5%...57

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina dex + Biodiesel BIji bunga matahari 10%...58

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina dex + Biodiesel BIji bunga matahari 15%...59

Tabel 4.7 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina dex + Biodiesel BIji bunga matahari 20%...55

Tabel 4.8 Data Perhitungan Untuk Daya ... 61

Tabel 4.9 Data Perhitungan Untuk Laju aliran Bahan Bakar ... 64

Tabel 4.10 Data Perhitungan Untuk AFR ... 68

Tabel 4.11 Data Perhitungan Untuk Effesiensi Volumetris ... 71

Tabel 4.12 Data Perhitungan Untuk Daya Aktual ... 74

Tabel 4.13 Data Perhitungan Untuk Effesiensi termal brake aktual ... 77

Tabel 4.14 Data Perhitungan Untuk Specific Fuel Consumption ... 79

Tabel 4.15 Data Perhitungan Untuk Heat Losses ... 82

Tabel 4.16 Data Perhitungan Untuk Persentase Heat Loss ... 84

Tabel 4.17 Opacity……….86

Tabel 4.18 HC………86

xiii

DAFTAR NOTASI

Lambang Keterangan Satuan

PB Daya Keluaran Watt

n Putaran rpm

T Torsi N.m

Sfc Konsumsi Bahan Bakar Spesifik g/kWh

ṁ_� Laju Aliran Bahan Bakar Kg/jam

CV Nilai Kalor Kj/Kg

η

b Efisiensi Thermal %

t Waktu Jam

ṁ_� Laju massa udara dalam Silinder Kg/jam

B Diameter Silinder mm

S

Panjang Langkah mm

rc Rasio Kompresi

Vd Volume Silinder m3

Vc

Volume sisa di silinder m3

AFR Rasio campuran bahan bakar dan udara