Waktu dan Tempat Metode Pengumpulan Data Metode Pengolahan Data Prosedur Pengujian Performansi Mesin

40

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat

Pengujian dilakukan di Laboratorium Motor Bakar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dan bengkel Toyota Auto2000 SM Raja selama kurang lebih 3 bulan. 3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat

3.2.1.1 Alat Pendukung Pengujian

Alat yang dipakai dalam penelitian ini terdiri dari: 1. Bom Kalori Meter Gambar 3.1 Bom Kalori Meter Bom kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor nilai kalori yang dibebaskan pada pembakaran sempurna O 2 berlebih pada suatu senyawa, bahan makanan, atau bahan bakar. Universitas Sumatera Utara 41 2. Genset STARKE Tipe GFH1900LX Gambar 3.2 Genset STARKE Tipe GFH1900LX Spesifikasi : • Capacity : 900 Watts 220V 50Hz • Tank Capacity : 6 L • DC Current : 12V 8.3A • Starter : Manual • Peak Power : 1,3 KW • Rate Power : 1,0 KW • Power Faktor : 1,0 • Noise Level 7 m distance : 63 dB • Mesin : 3.0 Hp air Cooled OHV 3600 rpm • Bore: 55 mm • Stroke: 40 mm • V d : 95 × 10 −6 � 3 • V c : 10 × 10 −6 � 3 • Rasio kompresi: 10,5 : 1 • Jumlah Silinder: 1 Silinder • Operation Time : 7 Hours • Weight : 26 Kg • Dimensions : 370 x 400 x 460 mm Universitas Sumatera Utara 42 3. Alat uji emisi Sukyong SY-GA 401 Gambar 3.3 Alat uji emisi Sukyong SY-GA 401 Spesifikasi: • Model No : SY-GA401 • Measuring Range : CO : 0.00 – 9.99 HC : 0-9999 ppm CO2 : 0.0- 20.0 O2 : 0.0- 25.0 λ : 0- 2.000 AFR: 0.0 – 99.0 • Operating Temp : 0- 40 o C • Power Source : AC 220 V ± 10 5060 Hz Universitas Sumatera Utara 43 4. Tachometer Gambar 3.4 Tachometer Tachometer merupakan alat untuk mengukur jumlah putaran yang akan di hasilkan mesin. Spesifikasi: • Display Counts : 99.999 counts LCD • Range rpm : 5 to 99.999 • Ftmin : 0.2 to 6560 • Mmin : 0.05 to 1999.9 • Basic Accuracy : ±0.05 ±1d • Max RPM Resolution rpm : 0.1 5. Timbangan Digital Gambar 3.5 Timbangan Digital Universitas Sumatera Utara 44 Timbangan digital digunakan untuk mengukur massa dari bahan bakar yang akan di uji. 6. Multi meter Gambar 3.6 Multi meter Spesifikasi: • Power Supply : 2 x AA 1.5V Battery • Dimension : 180 x 89 x 51.1mm AC Volts : 400mV 4V 40V 400V 1000V, +-3.0+3, 0.1Mv to 1,000V • DC Volts : 400mV 4V 40V 400V 1000V, +-1.0+10, 0.1Mv to 1,000V • AC Current : 400uA 4000uA 40mA 400mA 4A 10A, +-1.5+3 ,0.1UA to 10A • DC Current : 400uA 4000uA 40mA 400mA 4A 10A, +-1.5+3 0.1UA to 10A • Capacitance : 50nF 200Nf 2Uf 20Uf 200Uf 20Mf ,+-2+5, 0.01nF • Resistance :400 4K 40K 400K 4M 40M Ohm, +-0.5+3, 0.1 ohm 7. Stop watch Universitas Sumatera Utara 45 Gambar 3.7 Stop Watch Stop watch digunakan untuk menghitung lama waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan 30 gram bahan bakar dari setiap variasi bahan uji yang sudah disediakan. 8. Bola lampu pijar 100 watt Bola lampu pijar 100 Watt sejumlah 12 buah lampu digunakan sebagai beban ketika proses pengujian berlangsung. 9. Saluran udara modifikasi Gambar 3.8 saluran udara modifikasi Universitas Sumatera Utara 46 Adapun tujuan pengunaan alat ini adalah untuk mencegah larinya atau lepasnya bahan bakar hidrogen ke lingkugan sebelum masuk ke ruang bakar. Sehinga sesuai dengan harapan kita, udara dan bahan bakar hidrogen dapat masuk secara bersama-sama melalui saluran hawa. 3.2.1.2 Alat Pendukung Proses Pembuatan Bahan Bakar Adapun alat pendukung dalam proses pembuatan adalah : 1. Alat Hidrolisis Gambar 3.9 Alat Hidrolisis Adapun perinsip kerja alat hidrolisis ini adalah dengan mengalirkan listrik searah ke lempengan katoda dan lempengan anoda dalam wadah atau bejana yang berisi air sehinga terjadi reaksi redoks yaitu pemisahan air H 2 O menjadi unsur H2 dan O2. Unsur inilah yang di tangkap untuk digunakan sebagai bahan bakar. Adapun bagian-bagian dari alat hidrolisis adalah : 1. Tabung hidrolisis Tabung ini diharapkan mampu terhadap tekanan dan tahan terhadap panas karena ketika proses elektrolisis berlangsung tabung akan terisi oleh tekanan dari gas itu seniri dan temperatur air juga akan meningkat. Universitas Sumatera Utara 47 2. Elektroda Elektroda terbagi atas dua kutub, kutub anoda dan kutub katoda pada dua kutub inilah nantinya akan dialirkan arus searah untuk mengelektolisis air. Untuk menghasilkan plat anoda dan plat katoda yang mampu tahan terhadap korosi sebaiknya digunakan bahan dari stainless steel. 3. Kabel Tunggal Fungsi dari kabel ini adalah untuk menghubungkan elektroda dengan sumber arus. Pengunaan kabel tunggal digunakan untuk mencegah terjadinya terbakarnya kabel karena besarnya arus yang akan dihantarkan kabel tersebut. 4. Ring, Mur, dan Karet isolator Ring dan mur berfungsi sebagai terminal elektroda sedangkan karet isolator digunakan untuk mencegah terjadinya arus pendek. 5. Selang Bertekanan Alat ini berfungsi sebagai saluran untuk memindahkan hidrogen dari tabung elektrolisis kedalam tabung mineral sebagai wadah penyimpanya. 6. Katub udara Katub ini berfungsi sebagai pemutus dan penyambung tabung elektrolisis dengan wadah tempat penyimpan hidrogen. 7. Air dan Soda Kue Natrium Karbonat Adapun fungsi dari air adalah sebagai media yang dieletrolisis sedangkan fungsi dari soda kue atau natrium karbonat adalah sebagai katalis mempercepat proses elektrolisis air. 8. Batrai charger Fungsi dari alat ini dalah sebagai alat penyedia arus searah yang digunakan ketika proses elektrolisis berlangsung. Cara Perakitan Alat Elektrolisis : Universitas Sumatera Utara 48 1. Plat stainless stell diukur dan dipotong sesuai dengan panjang dan lebar diameter tabung. 2. Ke-empat sisi plat saitnless stell dilubangi sehingga baut bisa masuk sebagai pengikat rangkaian plat stainless stell. 3. Plat stainless stell dirangkai sesuai dengan funsinya sebagai anoda dan katoda mengunakan mur, baut, dan karet isolator 4. Tutup tabung dilubangi sesuai dengan lebar diameter elbow dan diameter kabel tunggal. 5. Tutup yang sudah dipasang elbow dan kabel tunggal diberi lem agar hidrogen yang dihasilkan tidak lepas ke udara. 6. Plat stainless steel yang sudah di rakit dihubungkan dengan kabel tunggal yang sudah merekat dengan tutup tabung. 7. Tinggi plat stainless steel diatur agar tidak bersentuhan dengan sisi tabung. 8. Elbow yang sudah dipasang pada tutup tabung dihubungkan dengan selang bertekanan. 9. Selang bertekanan yang terhubung dengan elbow diikat dengan kleman agar hidrogen yang dihasilkan tidak lepas ke lingkungan. 10. Tabung elektrolisis diisi dengan air sesuai dengan batas paling atas plat stainless steel. 11. Air pada tabung dicampur dengan soda kue natrium karbonat. 12. Tabung elektrolisis ditutup dengan tutup tabung. 13. Tabung elektrolisis diuji apakah mengalami kebocoran atau tidak. 2. Wadah dan Alat Pendukung Penampungan Gas Hidrogen Universitas Sumatera Utara 49 Gambar 3.10 Wadah Penampungan Hidrogen Gas hidrogen yang dihasilkan oleh tabung elektrolisis terlebih dahulu ditampung dalam wadah yang terbuat dari wadah bekas air mineral ukuran 150 ml. Hal ini bertujuan agar ketika proses pengujian berlangsung bahan bakar hidrogen dapat segera digunakan tanpa harus menunggu proses elektrolisis itu sendiri yang memakan waktu yang cukup lama. Selain itu wadah yang kita gunakan haruslah wadah yang tahan terhadap tekanan 1 bar dan ukuran 150 ml. Adapun bagian-bagian dari wadah penampungan itu adalah sebagai berikut : 1. Botol mineral 150 ml Botol yang digunakan sebagai wadah adalah botol mineral bekas dengan ukuran 150 ml dan tahan terhadap tekanan 1 bar. 2. Katup Udara Gambar 3.11 Katup Udara Fungsi dari katup udara inilah untuk memutus dan menyambungkan wadah penampungan dengan tabung elektrolisis tanpa harus ada terbuangnya gas hidrogen ke udara. Universitas Sumatera Utara 50 3. Regulator Gambar 3.12 Regulator Regulator berfungsi untuk mengatur tekanan keluaran hidrogen dari tempat penampungan menuju intake manifold. Spesifikasi : • Tipe : AR20-02 Steins fluida gas • Ukuran maksimum : 150 psi • Ukuran minimum pengukuran : 0 psi 4. Manometer Gambar 3.13 Manometer Manometer digunakan untuk mengetahui tekanan hidrogen dalam wadah penampungan. manometer juga dapat menjadi acuan terisi atau kosongnya hidrogen dalam wadah tempat penampungan.

3.2.2 Bahan

Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah bahan bakar premium, etanol 96 dan gas hidrogen. Dengan komposisi :  premium 100 Universitas Sumatera Utara 51  etanol 96 100  premium 50 + etanol96 50  premium 50 + etanol96 5097.5 + Hidrogen 2,5 Untuk mempermudah proses pembacaan maka bahan bakar diatas dilakukan peyimbolan. Untuk bahan bakar premium disimbolkan menjadi P sedangkan bahan bakar etanol dengan kemurnian 96 disimbolkan menjadi E, dan untuk bahan bakar hidrogen disimbolkan dengan H.

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. Rasio udara bahan bakar AFR 5. Efisiensi thermal 6. Emisi gas buang Prosedur pengujian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu : 1. Pengujian nilai kalor bahan bakar 2. Pengujian mesin otto menggunakan bahan bakar Premium 100 3. Pengujian mesin otto menggunakan bahan bakar Etanol 100 4. Pengujian mesin otto menggunakan bahan bakar Premium50 + Etanol50 Universitas Sumatera Utara 52 5. Pengujian mesin otto menggunakan bahan bakar campuran Premium 50 + Etanol 50 97,5 + Hidrogen 2,5

3.6 Prosedur Pengujian Performansi Mesin

Prosedur pengujian performansi motor dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut : Pada pengujian ini akan diteliti performansi mesin otto serta komposisi emisi gas buang. Pengujian ini dilakukan dalam 6 variasi jumlah lampu, yaitu : 2 lampu, 4 lampu, 6 lampu, 8 lampu, 10 lampu dan 12 dengan menghabiskan 30 gr bahan bakar. Pengujian dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut: 1. Mengoperasikan mesin dengan cara menarik starter penyalaan mesin, kemudian memanaskan mesin selama 5 menit. 2. Setelah mesin beroperasi dengan baik, mesin dipadamkan dan bahan bakar ditimbang sebanyak 30 gr. 3. Memulai pengujian dengan menghidupkan rilai 2 lampu sebagai variasi beban awal pengujian pertama. 4. Menghidupkan stopwatch dan menghitung waktu pengujian sampai bahan bakar 30 gr habis. 5. Mengukur putaran mesin dengan menggunakan tachometer. 6. Mencatat tegangan dan kuat arus menggunakan multi meter. 7. Mencatat waktu yang diperlukan dalam menghabiskan bahan bakar. 8. Mengulang pengujian untuk variasi jumlah lampu berikutnya adapun variasi pembebanan jumlah lampu berikutnya yaitu, 4, 6, 8, 10, dan 12 lampu. 9. Mengulang pengujian dengan bahan bakar premium 100, etanol 96 100, premium50 + etanol9650, premium50 + etanol96 5097.5 + Hidrogen 2,5 Universitas Sumatera Utara 53 Sementara untuk campuran yang mengandung hidrogen langkah pengujian adalah sebagai berikut: 1. Mengoperasikan mesin dengan cara menarik starter penyalaan mesin, kemudian memanaskan mesin selama 5 menit. 2. Setelah mesin beroperasi dengan baik, mesin dipadamkan dan bahan bakar cair ditimbang dengan timbangan digital seberat 29,27 gr. 3. Mengatur keluaran hidrogen lewat regulator. 4. Memulai pengujian dengan menghidupkan rilei 2 lampu sebagai variasi beban awal pengujian pertama dan secara bersamaan membuka katup keluaran hidrogen. 5. Menghidupkan stopwatch dan menghitung waktu pengujian sampai bahan bakar habis. 6. Mengukur putaran mesin dengan menggunakan tachometer. 7. Mencatat tegangan dan kuat arus menggunakan multi meter. 8. Mencatat waktu yang diperlukan dalam menghabiskan bahan bakar. 9. Mengulang pengujian untuk variasi jumlah lampu berikutnya adapun variasi pembebanan jumlah lampu berikutnya yaitu, 4, 6, 8, 10, dan 12 lampu. 10. Mengulang pengujian dengan bahan bakar premium 100, etanol 96 100, premium50 + etanol9650, premium50 + etanol96 5097.5 + Hidrogen 2,5. Universitas Sumatera Utara 54 Untuk lebih ringkasnya prosedur pengujian performansi yang dilakukan dapat dilihat melalui melalui diagram alir di bawah ini : Gambar 3.14 Diagram alir pengujian performansi mesin otto generator set

3.7 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang