PENGARUH PEMANFAATAN ZEOLIT PELET BASA-FISIK DENGAN NORMALITAS TINGGI TERHADAP PRESTASI MESIN DIESEL 4-LANGKAH

ABSTRAK

PENGARUH PEMANFAATAN ZEOLIT PELET BASA-FISIK DENGAN NORMALITAS TINGGI TERHADAP PRESTASI MESIN DIESEL

4-LANGKAH Oleh

EKO HERMAWAN

Zeolit merupakan senyawa alumina silikat yang secara fisik dan kimia mempunyai kemampuan adsorpsi, penukar kation dan sebagai katalis. Dalam penelitian ini kemampuan zeolit sebagai adsorben dimanfaatkan untuk menyaring udara untuk proses pembakaran guna meningkatkan prestasi motor diesel 4- langkah. Pada penelitian ini, zeolit melalui proses aktivasi kimia menggunakan NaOH dan KOH bertujuan membersihkan permukaan pori dan membuang senyawa pengotor, sehingga zeolit akan mengikat gas nitrogen, uap air ketika digunakan. Sehingga udara yang telah tersaring zeolit akan lebih kaya akan oksigen dan membuat proses pembakaran motor diesel 4-langkah menjadi lebih baik, yang mengakibatkan meningkatnya prestasi mesin. Akan tetapi, aktivator yang melebihi nilai normalitas optimalnya menyebabkan struktur dasar zeolit berubah sehingga mengakibatkan pengurangan daya adsorbsinya.

Pada pengujian ini zeolit diaktivasi menggunakan basa dengan normalitas 1N;2N;3N;4N dan aktivasi fisik dengan temperatur 2000C selama 1 jam yang dibentuk tablet kemudian dikemas dalam suatu frame yang diletakkan pada saringan udara diesel. Kemampuan menyerap zeolit diuji pada mesin diesel 4-langkah dengan variasi putaran 1500, 2000, 2500, dan 3000 rpm.

Pada pengujian dan analisa didapatkan bahwa dengan penggunaan zeolit yang diaktivasi basa-fisik dapat meningkatkan prestasi motor diesel 4-langkah bila dibandingkan dengan yang tanpa menggunakan zeolit. Dari hasil pengujian juga menunjukkan bahwa normalitas terbaik adalah 1N, peningkatan daya engkol rata-rata terbaik pada variasi normalitas yaitu zeolit teraktivasi NaOH sebesar (1,6605%) dan zeolit teraktivasi KOH sebesar (1,4724 %) pada normalitas 1N, keduanya terjadi pada zeolit yang lebih tinggi. Penurunan konsumsi bahan bakar spesifik rata-rata terbaik yaitu zeolit teraktivasi NaOH sebesar (2,836 %) dan zeolit teraktivasi KOH sebesar (2,414 %) pada variasi rapat normalitas 1N.

ABSTRACT

THE EFFECT OF USING HIGH NORMALITY BASES-PHSYSICAL ZEOLITE PELLET ON A FOUR-STROKES DIESEL ENGINE

PERFORMANCE

By

EKO HERMAWAN

Zeolites are alumina silicate compounds which physically and chemically have the ability as an (adsorbent), cation exchanger, and as a catalyst. In this study, the ability of zeolite as an adsorbent was used to filter air for combustion process in order to improve the performance of a 4- stroke diesel engine. In this study, zeolite that was activated through chemical activation using NaOH and KOH in order to clean the surface of the pores and get rid of impurities compounds, so that the zeolite bound nitrogen gas and water vapor when it was used. As the result, the air which has been filtered by zeolite would be rich of oxygen and made the combustion process in 4-stroke diesel engine better, that increase the engine performance. However, the activator which exceeded the optimal value of its normality might lead the change of the basic structure of zeolite that caused the decrease of its absorption ability.

In this test the zeolite was activated by alkaline using 1N;2N; 3N; 4N normality and physical activation at 200OC for 1 hour then formed into tablets and packaged in a frame that was placed on diesel air filter. Then the adsorben ability of zeolite was tested on 4-Stroke Diesel Engine at 1500, 2000, 2500, and 3000 rpm rotation variation.

From the test results and the analysis found that by the usage of zeolite that was physically activated could improve the performance of a 4-stroke diesel engine compared to those without usage of zeolites. The results also showed that the best normality occurred at 1N where the best increase of break power was (1,6605%) using NaOH 1N and (1.4724%) for KOH at 1N normality occurred at higher amount of zeolite both. The best decrease of brake specific fuel consumption was (2,836%) using NaOH 1N and (2,414%) for KOH 1N occurred at higher amount of zeolite both.

Key words: physical base activated zeolite, activator, normality, diesel engine performance

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Kebagusan, Kecamatan Gedong Tataan, Kabupaten Pesawaran, Lampung pada tanggal 19 Januari 1992, sebagai anak pertama dari dua bersaudara dari pasangan Bapak Sutiyo dan Ibu Suherni.

Penulis memulai pendidikan di Taman Kanak–kanak (TK) Xaverius Bumi Dipasena Agung diselesaikan pada tahun 1997. Pendidikan Sekolah Dasar Xaverius Bumi Dipasena Agung diselesaikan pada tahun 2003. Sekolah Menengah Pertama Negeri 3 Rawajitu Selatan diselesaikan pada tahun 2006 dan Sekolah Menengah Kejuruan Negeri I Gading Rejo diselesaikan pada tahun 2009.

Tahun 2009, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik UNILA melalui Jalur SMPTN. Selama menjadi mahasiswa penulis aktif di organisasi Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin (HIMATEM) Universitas Lampung sebagai Kepala Divisi Penelitian tahun 2011/2012. Selain itu, penulis pernah menjadi asisten praktikum Prestasi Mesin, 2013/2014.

Penulis melakukan Kerja Praktek di PT. Indokom Samudera Persada, Lampung pada bulan September sampai Oktober 2012 dengan judul “Analisa Keausan Dan

Usia Pakai Sproket 50 B 15 Pada Shrimp Grading Machine Di Pt. Indokom Samudra Persada”

Penulis telah melakukan kegiatan Kuliah Kerja Nyata (KKN) di Gumuk Mas, Kecamatan Pagelaran, Kabupaten Pringsewu selama 40 hari yaitu dari bulan Januari – Februari 2013.

Pada tahun 2015 penulis menyelesaikan penelitian tugas akhir dengan judul “Pengaruh Pemanfaatan Zeolit Pelet Basa-Fisik Dengan Normalitas Tinggi Terhadap Prestasi Mesin Diesel 4-Langkah” dibawah bimbingan Ir.Herry Wardono, M.Sc. dan Harnowo Supriadi, S.T., M.T.

Kupersembahkan karya ini untuk kedua orang tua

tercinta & dek adi

yang slalu mendo’akan dan memberikan

MOTO

“Jangan takut menghadapi masalah besar, karna kita selalu bersama ALLAH YANG MAHA BESAR”

“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan” (QS. A Lam Nasyrah: 5-6)

SANWACANA

Dengan mengucapkan Alhamdulillahirobbil’alamin, penulis panjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat, taufik, dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pengaruh Pemanfaatan Zeolit Pelet Basa-Fisik Dengan Normalitas Tinggi Terhadap Prestasi Mesin Diesel 4-Langkah”. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung.

Dalam pelaksanaan skripsi ini penulis banyak mendapatkan bantuan dan sumbangan pikiran dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Prof. Drs. Suharno, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung.

2. Ibu Dr.Eng. Shirley Savetlana S.T.,M.Met., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung

3. Bapak Ir. Herry Wardono ,M.Sc. selaku pembimbing utama atas kesediannya memberikan bimbingan, kritik dan saran dalam proses penyelesaian skripsi ini.

ii

4. Bapak Harnowo Supriadi., S.T.,M.T. selaku pembimbing pendamping atas kesediannya memberikan bimbingan, kritik dan saran dalam proses penyelesaian skripsi ini.

5. Bapak Jorfri Boike S, S.T.,M.T. selaku dosen pembahas yang telah memberikan masukan dalam penulisan laporan ini.

6. Bapak M.Dyan Susila E.S., S.T., M.Eng selaku dosen pembimbing akademik. 7. Bapak dan Ibu Dosen jurusan Teknik Mesin yang telah banyak membagikan

ilmu kepada penulis.

8. Bapak,Ibu tercinta yang selalu memberikan dukungan baik moral maupun material serta do’a yang tak henti- hentinya, dan dek Adi yang selalu memberikan semangat kepada penulis.

9. Dek Maryunis yang selalu memberikan motivasi selama melakukan penelitian ini.

10.Juni sebagai rekan yang telah banyak membantu penulis dalam melaksanakan pengujian dan penyelesaian skripsi ini.

11.Mas Agus, Mas Dadang, Mas Nanang yang telah banyak memberikan masukan dalam pengerjaan skripsi ini.

12.Wasis, Ridwan, Ahmad Adi, Edo dan teman-teman seperjuangan angkatan 2009 yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

13.Mas Win, Mas Dwi, Mas Koko, Mas Achmei , Yudi, Ikhwan, dan teman-teman kos Wisma Samudera yang medukung dalam penyelesaian skripsi ini. 14.Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan namanya satu persatu, yang

iii

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan ini masih terdapat kekurangan-kekurangan , oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak. Akhirnya penulis berharap semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua.

Bandar Lampung, 6 Januari 2014 Penulis

DAFTAR ISI

Halaman

SANWACANA ... i

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR NOTASI ... xiv

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1

B. Tujuan Penelitian ... 6

C. Batasan Masalah ... 6

D. Sistematika Penulisan ... 7

II. TINJAUAN PUSTAKA A. Motor Bakar ... 9

1. Motor Bensin ... 9

2. Motor Diesel ... 10

3. Proses Pembakaran ... 12

4. Parameter Prestasi Motor Bensin 4-Langkah ... 14

B. Filter Udara ... 15

C. Zeolit ... 15

1. Jenis Zeolit ... 17

2. Kegunaan Zeolit ... 19

a. Bidang Pelestarian Lingkungan ... 19

b. Bidang Pertanian ... 19

c. Bidang Industri ... 20

3. Beberapa Sifat-sifat Kimia Zeolit ... 20

v

b. Katalis ... 21

c. Dehidrasi ... 21

d. Penyerapan (adsorbsi) ... 21

4. Aktifasi Zeolit ... 22

5. Aktivasi fisik ... 22

6. Aktivasi Kimia ... 23

7. Aktivasi Kimia-Fisik (Gabungan) ... 24

D. Tepung tapioka ... 24

E. Larutan ... 25

III. METODOLOGI PENELITIAN A. Alat dan Bahan Penelitian ... 28

1. Alat penelitian ... 28

a. Motor diesel 4 langkah satu silinder ... 28

b. Instrumen Penguji ... 29

c. Tachometer ... 30

d. Gelas Ukur 100 ml ... 31

e. Buffer ... 31

f. Cetakan ... 32

g. Kompor Listrik ... 32

h. Kompor Gas ... 33

i. Timbangan Digital ... 33

j. Bor ... 34

k. Ayakan Mesh 100 ... 34

l. Bak Penampung ... 35

m. Penumbuk Zeolit ... 35

n. Blender ... 36

o. Oven ... 36

p. Termometer Air Raksa ... 36

q. Stopwatch ... 37

r. Filter Udara ... 37

2. Bahan penelitian ... 38

vi

b. Larutan basa NaOH dan KOH ... 38

c. Air rendaman zeolit ... 38

d. Tapioka ... 39

B. Persiapan Penelitian ... 39

1. Pembuatan air rendaman zeolit ... 40

2. Aktivasi basa ... 41

3. Pembuatan Pelet Zeolit ... 43

4. Aktivasi Fisik ... 44

5. Pembuatan filter zeolit ... 45

6. Pemasangan Filter Zeolit Pada Motor Diesel ... 45

C. Prosedur Pengujian ... 46

D. Analisa Data ... 50

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil ... 51

B. Pembahasan ... 55

1.Pengaruh Variasi Normalitas Aktivasi Basa NaOH dan KOH dengan Variasi Rapat dan Renggang Terhadap Daya Engkol ... 55

a. Pengaruh Variasi Normalitas Aktivasi Basa NaOH dan KOH dengan Variasi Rapat Terhadap Daya Engkol ... 55

b. Pengaruh Variasi Normalitas Aktivasi Basa NaOH dan KOH dengan Variasi Renggang Terhadap Daya Engkol ... 61

2.Pengaruh Variasi Normalitas Aktivasi Basa NaOH dan KOH dengan Variasi Rapat dan Renggang Terhadap Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ... 66

a. Pengaruh Variasi Normalitas Aktivasi Basa NaOH dan KOH dengan Variasi Rapat Terhadap Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ... 66

b. Pengaruh Variasi Normalitas Aktivasi Basa NaOH dan KOH dengan Variasi Renggang Terhadap Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ... 72

3. Perbandingan hasil penelitian sebelumnya dengan penelitian ini …… 82

a. Perbandingan pengaruh variasi normalitas aktivasi basa NaOH dan KOH terhadap kenaikan persentase rata-rata daya engkol ……… 82

vii b. Perbandingan pengaruh variasi normalitas aktivasi basa NaOH dan KOH terhadap penurunan persentase rata-rata bsfc …………...… 84 4. Nilai Ekonomis ………...…….. 86

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan ... 87 B. Saran ... 89

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Komposisi zeoli alam Lampung………... 17

2. Larutan Basa NaOH dan KOH………... 26

3. Sifat atom Na dan K………. 27

4. Data hasil pengujian motor diesel………... 50

5. Data hasil pengujian zeolit………... 52

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Prinsip Kerja Motor Bensin 4-langkah ………. 10

2. Prinsip Kerja Motor Diesel ………... 12

3. Pori zeolit ………. 18

4. Zeolit ……… 18

5. Tepung Tapioka ……….. 24

6. Robin – Fuji DY23D ……….. 29

7. Unit Instrumentasi TD 114 ………. 29

8. Rangkaian alat uji dan Unit instrumentasi ………. 30

9. Tachometer ………. 30

10.Gelas Ukur 100 ml ……….. 31

11.Buffer ……….. 31

12.Cetakan ……… 32

13.Kompor Listrik ……… 32

14.Kompor Gas ……… 33

15.Timbangan Digital ……….. 33

16.Bor ……….. 34

17.Ayakan Mesh 100 ……… 34

18.Bak Penampung ……….. 35

x

20.Blender ……… 36

21.Oven ……… 36

22.Termometer Air Raksa ... 37

23.Stopwatch ………... 37

24.Filter Udara Internal ………... 38

25.Hasil Pembuatan Filter Internal ………. 40

26.Proses perendaman air dengan zeolit ………. 41

27.Proses aktivasi basa ……… 43

28.Proses Pembuatan Pelet Zeolit……… 44

29.Proses Aktivasi Fisik ………... 45

30.Frame pelet zeolit ……… 45

31.Instalasi pemasangan filter zeolit ……… 46

32.Diagram Alir Persiapan dan Pengujian Zeolit ………. 49

33.Pengaruh aktivator NaOH dengan variasi normalitas dan rapat terhadap daya engkol ………... 56

34.Persentase rata- rata pengaruh aktivator NaOH dengan variasi normalitas dan rapat terhadap daya engkol .……… 57

35.Pengaruh aktivator KOH dengan variasi normalitas dan rapat terhadap daya engkol ……… 58

36.Persentase rata- rata pengaruh aktivator KOH dengan variasi normalitas dan rapat terhadap daya engkol ..……… 59

37.Persentase rata- rata pengaruh aktivator NaOH dan KOH dengan variasi normalitas dan rapat terhadap daya engkol ….……. 59

xi 38.Pengaruh aktivator NaOH dengan variasi normalitas dan renggang

terhadap daya engkol ……….. 61 39.Persentase rata- rata pengaruh aktivator NaOH dengan variasi

normalitas dan renggang terhadap daya engkol ……….. 63 40.Pengaruh aktivator KOH dengan variasi normalitas dan

renggang terhadap daya engkol ………... 63 41.Persentase rata- rata pengaruh aktivator KOH dengan variasi

normalitas dan renggang terhadap daya engkol ...……… 64 42.Persentase rata- rata pengaruh aktivator NaOH dan KOH

dengan variasi normalitas dan renggang terhadap daya engkol …... 65 43.Pengaruh aktivator NaOH dengan variasi normalitas dan

rapat terhadap konsumsi bahan bakar spesifik ……… 67 44.Persentase rata- rata pengaruh aktivator NaOH dengan variasi

normalitas dan rapat terhadap konsumsi bahan bakar

spesifik ……….………...…. 68 45.Pengaruh aktivator KOH dengan variasi normalitas dan rapat

terhadap konsumsi bahan bakar spesifik ………. 69 46.Persentase rata- rata pengaruh aktivator KOH dengan variasi

normalitas dan rapat terhadap konsumsi bahan bakar

spesifik …………….. 70 47.Persentase rata- rata pengaruh aktivator NaOH dan KOH

dengan variasi normalitas dan rapat terhadap konsumsi bahan

xii 48.Pengaruh aktivator NaOH dengan variasi normalitas dan

renggang terhadap konsumsi bahan bakar spesifik ……… 73 49.Persentase rata- rata pengaruh aktivator NaOH dengan variasi

normalitas dan renggang terhadap konsumsi bahan bakar

spesifik ……..……….. 74 50.Pengaruh aktivator KOH dengan variasi normalitas dan

renggang terhadap konsumsi bahan bakar spesifik ……… 75 51.Persentase rata- rata pengaruh aktivator KOH dengan variasi

normalitas dan renggang terhadap konsumsi bahan bakar

spesifik …….……… 76 52.Persentase rata- rata pengaruh aktivator NaOH dan KOH

dengan variasi normalitas dan renggang terhadap konsumsi

bahan bakar spesifik ……..……….. 77 53.Persentase Rata- Rata Pengaruh Aktivator NaOH dan KOH Dengan

Variasi Normalitas dan Renggang Terhadap Kenaikan Daya Engkol pada penelitian sebelumnya ……… 83 54.Persentase Rata- Rata Pengaruh Aktivator NaOH dan KOH Dengan

Variasi Normalitas dan Renggang Terhadap Kenaikan Daya Engkol pada penelitian ini ………... 83 55.Persentase Rata- Rata Pengaruh Aktivator NaOH dan KOH Dengan

Variasi Normalitas dan Renggang Terhadap Penurunan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada penelitian sebelumnya ……… 84

xiii 56.Persentase Rata- Rata Pengaruh Aktivator NaOH dan KOH Dengan

Variasi Normalitas dan Renggang Terhadap Penurunan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada penelitian ini ………. 85

DAFTAR NOTASI

N Normalitas, N M Molaritas, M V Valensi

MA Massa zat terlarut (asam yang digunakan), gram Mr Massa Molekul Relatif Zat Terlarut

bP Daya Engkol, kW m Massa Beban, kg

Man Pembacaan mmH2O pada Manometer, mmH2O

bsfc Brake Spesifik Fuel Consumption (Pemakaian Bahan Bakar Spesifik Engkol), kg/kWh

mf Laju Pemakaian Bahan Bakar per16 ml Bahan bakar, kg/jam N Putaran Mesin, rpm

⍴fuel (0,834 untuk bahan bakar solar)

t Waktu Pemakaian (16 ml) Bahan Bakar, detik TAP Torsi Aktual, Nm

I.

PENDAHULUAN

A.Latar Belakang

Pusat Data & Informasi Energi Sumber Daya Mineral (2010) menyatakan bahwa cadangan minyak bumi Indonesia cenderung menurun. Penurunan cadangan minyak bumi diakibatkan oleh laju produksi minyak bumi lebih tinggi dibanding dengan laju penemuan cadangan minyak bumi baru. Menurut jenis energinya, permintaan energi saat ini masih didominasi oleh BBM (39,1%) diikuti oleh biomassa (27,2%), batubara (15,6%), gas (8,8%), listrik (7,7%) dan LPG (1,5%). Di masa mendatang jenis energi yang permintaannya akan tumbuh cepat adalah BBM, listrik, batubara dan gas.

Badan Pusat Statistik mencatat jumlah kendaraan bermotor pada tahun 2011 mencapai 85.601.351 (BPS,2013). Sumbangan terbesar pencemaran udara di Indonesia adalah hasil gas buang dari kendaraan bermotor, yaitu sekitar 85%. Hal tersebut diakibatkan karena meningkatnya jumlah pengguna kendaraan bermotor. Selain penggunaan kendaraan bermotor yang berlebihan, hal tersebut juga diakibatkan perawatan kendaraan yang tidak memadai, pemakaian bahan bakar yang buruk, biasanya memiliki kadar timbal yang tinggi. Dampak yang ditimbulkan dari pencemaran udara tersebut juga mempengaruhi penduduk dan lingkungannya (Kompasiana, 2013).

2

Salah satu solusi yang dapat dilakukan untuk menghemat bahan bakar sekarang ini adalah dengan memaksimalkan udara yang akan digunakan untuk proses pembakaran. Kondisi udara pembakaran yang masuk ke ruang bakar sangat berpengaruh dalam menghasilkan prestasi mesin yang tinggi. Udara lingkungan yang dihisap untuk proses pembakaran terdiri atas bermacam-macam gas seperti nitrogen, oksigen, uap air, karbon monoksida, karbon dioksida, dan gas-gas lain. Sementara gas yang dibutuhkan pada proses pembakaran adalah oksigen untuk membakar bahan bakar yang mengandung molekul karbon dan hidrogen (Wardono, 2004). Pada penelitian M.Nasakin,dkk (2002) dilakukan modifikasi pada zeolit alam, menjadi CaO-zeolit dengan proses ion exchange dengan larutan kapur (Ca(OH)2). Pada penelitian ini dilakukan 3 variasi konsentrasi Ca untuk diuji sifat adsorbsi sehingga diketahui hubungan antara waktu dan jumlah mol nitrogen dan oksigen yang teradsorbsi, yaitu dengan konsentrasi sebesar 0,682%, 0,849% dan 1,244%. Dari hasil yang didapatkan pada Ca 0,628 % terhadap laju adsorbsi oksigen dan nitrogen selama 15 menit pengujian terjadi sangat cepat dan langsung jenuh (tidak mengalami perubahan signifikan setelahnya) kurang dari 5 detik, dimana adsorpsi terhadap nitrogen sebesar 10x10-4 mol dan Oksigen

sebesar 20x10-4 mol dan pada kandungan Ca 0,849 % laju adsorbsi juga

berlangsung sangat cepat dan langsung jenuh dimana adsorbsi terhadap oksigen juga lebih baik dibandingkan adsorbsi terhadap nitrogen oleh CaO-Zeolit. Semakin banyak kandungan Ca pada CaO-Zeolit maka kemampuan untuk mengadsorbsi oksigen akan semakin buruk, dan sebaliknya kemampuan untuk mengadsorbsi nitrogen akan semakin baik. Sedangkan pada konsentrasi Ca 1,244%, adsorbsi terjadi sangat cepat (kurang dari 5 detik) dan langsung jenuh.

3

Tetapi hasil yang didapatkan berbeda dengan kandungan Ca yang lebih kecil, karena dari hasil yang didapatkan kemampuan adsorbsi terhadap nitrogen lebih besar daripada oksigen yaitu sebesar 16x10-4 mol sedangkan adsorbsi pada

oksigen sebesar 10x10-4 mol di menit ke 10 selama 15 menit pengujian. Hasilnya

didadapatkan hubungan laju adsorbsi terhadap kandungan Ca, setelah dibuat garis linearisasi, didapatkan bahwa kandungan Ca=1,125% merupakan kandungan Ca terbaik karena mampu mengadsorbsi nitrogen lebih cepat dibandingkan oksigen yaitu untuk nitrogen sebesar 140 mol/menit sedangkan oksigen lebih kecil yaitu 125 mol/menit. Hal ini menunjukkan bahwa terdapat batasan tertentu dari banyaknya kandungan Ca pada CaO-Zeolit terhadap kemampuannya secara selektif mengadsorbsi nitrogen. Karena udara bebas mempunyai kandungan nitrogen 4 kali lebih besar dari oksigen maka pada proses adsorpsi udara oleh zeolit, kecepatan adsorpsi nitrogen oleh zeolit akan mencapai 4 kali lebih besar dari kecepatan adsorpsi oksigen. Perbedaan laju adsorpsi dengan ini memungkinkan untuk memanfaatkan CaO-Zeolit sebagai alat pengkaya oksigen.

Pada penelitian Andrianus Novian Korin (2013), dilakukan modifikasi zeolit dengan aktivasi fisik melalui pemanasan serta dilakukan aktivasi kimia menggunakan aktivator basa NaOH dan KOH dengan variasi nilai normalitas 0,25N;0,5N;0,75N dan 1N untuk melihat pengaruh nilai normalitas terhadap kenaikan daya engkol. Dari hasil penelitian didapatkan bahwa kenaikan rat-rata daya engkol degan aktivator NaOH pada 0,25N sebesar 2,046%, 0,5N sebesar 2,126%, 0,75N sebesar 3,7087%, 1N sebesar 5,211%. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan aktivator NaOH dengan normalitas 1N

4

menghasilkan kenaikan daya engkol paling besar dibandingkan variasi normalitas yang lain. Sedangkan kenaikan rata- rata daya engkol degan aktivator KOH pada 0,25N sebesar 2,026%, 0,5N sebesar 2,0414%, 0,75N sebesar 3,22%, 1N sebesar 4,6101%. Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan aktivator KOH dengan normalitas 1N menghasilkan kenaikan daya engkol paling besar dibandingkan variasi normalitas yang lain.

Pada penelitian yang dilakukan oleh Gzegorz Jozefaciuk (2002), dilakukan penelitian terhadap mineral-mineral yang ada pada tanah, salah satunya adalah zeolit, yang mana menggunakan pengaktivasian dengan asam maupun basa yang tujuannya menghilangkan pengotor serta membuka pori-pori permukaannya. Dengan cara pengaktivasian zeolit menggunakan NaOH dengan konsentrasi normalitas sebesar 0,1N, 1N, dan 5N dalam temperatur ruangan, yang hasilnya didapatkan peningkatan ukuran pori dibandingkan sebelum dilakukan aktivasi kimia.

Berdasarkan beberapa penelitian yang telah dilakukan penggunaan aktivasi basa NaOH maupun KOH-Fisik pada zeolit telah banyak digunakan karena proses aktivasi menggunakan basa-fisik dapat meningkatkan luasan pori-pori zeolit. Namun selama ini aktivator larutan NaOH dan KOH dengan normalitas 1N dan yang lebih rendah yang digunakan pada aktivasi basa terhadap zeolit alam, jadi belum ditemukan normalitas optimum pada proses aktivasi basa menggunakan NaOH dan KOH ini. Nilai konsentrasi aktivator sangat mempengaruhi kemampuan adsorbsi zeolit, semakin besar nilai normalitas aktivator yang

5

digunakan, maka semakin luas spesifik pori-pori zeolit. Akan tetapi, apabila aktivator melebihi konsentrasi nilai optimalnya dapat pula menyebabkan struktur dasar zeolit (Si dan Al) berubah sehingga mengakibatkan pengurangan daya adsorbsi uap air (Treybal, 1981).

Adapun pada penelitian sebelumnya yang dilakukan Andrianus Novian Korin (2013) zeolit dengan aktivator NaOH dan KOH terbukti dapat meningkatkan prestasi mesin dengan variasi normalitas 0,25N, 0,5N, 0,75N dan 1N. Sedangkan menurut hasil penelitian yang dilakukan Gzegorz Jozefaciuk ukuran zeolit pori terdapat peningkatan pada aktivasi 0,1N, 1N, dan 5N dibandingkan sebelum dilakukannya aktivasi kimia terhadap zeolit.

Oleh karena itu, penulis telah mengkaji tentang pengaruh variasi jenis aktivator basa, variasi normalitas, variasi massa terhadap prestasi mesin pada motor diesel 4 langkah menggunakan zeolit pelet teraktivasi basa (NaOH dan KOH) dengan normalitas 1N, 2N, 3N, dan 4N untuk mengetahui nilai konsentrasi yang paling optimum.

6

B.Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari pelaksanaan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh kemampuan zeolit terhadap prestasi mesin diesel 4 langkah berdasarkan:

1. Variasi jenis aktivator basa (NaOH dan KOH) 2. Variasi nilai normalitas (1N,2N,3N dan 4N) 3. Variasi massa

C.Batasan Masalah

Adapun batasan masalah yang diberikan agar pembahasan dari hasil yang diperoleh lebih terarah adalah sebagai berikut :

1. Mesin yang digunakan dalam penelitian ini ialah motor diesel 4 langkah 1 silinder pada laboratorium motor bakar dan propulsi jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung

2. Zeolit yang digunakan adalah jenis klinoptilolit yang berasal dari Sidomulyo, Lampung Selatan.

3. Zeolit yang dibentuk pelet yang diaktivasi kimia – basa fisik. 4. Zeolit diaktivasi fisik pada suhu 200oC

5. Dalam membuat zeolit pelet alat yang digunakan masih sangat sederhana yaitu dengan menggunakan cetakan, oleh sebab itu besar tekanan pada saat pembuatan diabaikan.

6. Dalam pembuatan filter zeolit masih sederhana sehingga untuk analisa perancangan, aliran serta tekanan udara yang masuk ke filter zeolit diabaikan.

7

7. Penilaian peningkatan prestasi mesin dilihat berdasarkan pengaruh daya engkol dan konsumsi bahan bakar spesifik.

D.Sistematika Penulisan

Adapun sistem penulisan dari penelitian ini ialah:

BAB I : PENDAHULUAN

Terdiri dari latar belakang, tujuan, batasan masalah, dan sistematika penulisan dari penelitian ini.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Berisikan tentang motor bakar dan jenis-jenis motor bakar,proses pembakaran, parameter prestasi motor diesel 4-langkah, zeolit dan filter udara.

BAB III : METODE PENELITIAN

Berisi beberapa tahapan persiapan sebelum pengujian, prosedur pengujian, dan diagram alir pengujian.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Yaitu berisikan pembahasan dari data-data yang diperoleh pada pengujian motor diesel 4-langkah.

BAB V : SIMPULAN DAN SARAN

Berisikan hal-hal yang dapat disimpulkan dan saran-saran yang ingin disampaikan dari penelitian ini.

8

DAFTAR PUSTAKA

II.

TINJAUAN PUSTAKA

A.Motor Bakar

Motor bakar adalah salah satu bagian dari mesin kalor yang berfungsi untuk mengkonversi energi termal hasil pembakaran bahan bakar menjadi energi mekanis. Berdasarkan jenis bahan bakar yang digunakan pada umumnya, Motor bakar dibedakan menjadi dua yaitu motor bensin dan motor diesel (Wardono, 2004).

1. Motor Bensin

Motor bakar bensin 4-langkah adalah salah satu jenis mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang beroperasi menggunakan udara bercampur dengan bensin. Campuran bahan bakar dan udara masuk ke dalam filter dan di kompresikan oleh torak dengan tekanan 8-15 kg/cm2. Bahan bakar dinyalakan

oleh sebuah loncatan bunga api listrik oleh busi dan terbakar dengan cepat sekali di dalam ruang bakar tersebut. Kecepatan pembakaran melalui campuran bahan bakar dan udara biasanya 10 – 25 meter/detik, dengan kenaikan suhu mencapai 2000 – 2500o C.

10

Prinsip kerja motor bensin 4-langkah dapat dilihat pada gambar 1 (Daryanto, 2000):

Gambar 1. Prinsip Kerja Motor Bensin 4-langkah

Gambar 1. Prinsip Kerja Motor Bensin 4-langkah

2. Motor Diesel

Motor diesel adalah jenis khusus dari mesin pembakaran dalam. Mesin pembakaran dalam adalah mesin panas yang di dalamnya, energi kimia dari pembakaran dilepaskan di dalam slinder mesin. Krakteristik dari motor disesel yang membedakanya dari motor bensin adalah metoda penyalaan bahan bakar. Dalam mesin diesel bahan bakar diinjeksikan ke dalam slinder, yang berisi udara bertekanan tinggi. Selama kompresi udara dalam slinder maka suhu udara meningkat, sehingga ketika bahan bakar , dalam bentuk kabut halus bersinggungan dengan udara panas ini, akan menyala, dan tidak dibutuhkan alat penyalaan lain dari luar. Oleh karena itu mesin diesel juga disebut mesin penyalaan kompresi (Maaleev,1995).

11

Prinsip cara kerja motor diesel 4 langkah adalah sebagai berikut:

1. Langkah Isap

Katup masuk terbuka bila piston berada pada posisi titik mati puncak, bila piston bergerak ke bawah udara terhisap ke dalam, pada saat piston mencapai posisi titik mati bawah, katup masuk menutup, silinder sekarang berisi udara seluruhnya.

2. Langkah Kompresi

Pada saat piston bergerak ke atas, udara dalam silinder terdesak (dikompresikan) oleh karena itu suhu dari udara yang dikompresikan meningkat sampai tinggi sekali, pada saat piston hampir sampai pada posisi titik mati atas, bahan bakar solar disemprotkan ke dalam silinder. 3. Langkah Kerja

Karena tekanan dan suhu yang tinggi tadi, menyebabkan bahan bakar yang disemprotkan tadi menyala dengan sendirinya dan membentuk proses pembakaran. Pembakaran yang terjadi di dalam silinder menyebabkan piston bergerak ke titik mati bawah. Pada saat piston hampir mencapai posisi titik mati bawah, katup buang terbuka.

4. Langkah Buang

Pada langkah ini piston bergerak ke atas dan mendorong keluar gas yang telah terbakar, gas sisa pembakaran keluar melalui katup buang menuju saluran buang dan ke knalpot.

Prinsip kerja motor diesel dapat dilihat pada gambar di bawah ini (Daryanto, 2010):

12

Gambar 2. Prinsip Kerja Motor Diesel

3. Proses Pembakaran

Pembakaran adalah reaksi kimia antara komponen – komponen bahan bakar(C dan H) dengan komponen udara (O) ayng berlangsung sangat cepat , yang membutuhkan panas awal untuk menghasilkan panas yang jauh lebih besar sehingga menaikkan suhu dan tekanan gas pembakaran. Secara lebih detail dapat dijelaskan bahwa, proses pembakaran adalah proses oksidasi (penggabunagn) antara molekul-molekul oksigen („O‟) dengan molekul- molekul (partikel-

partikel) bahan bakar yaitu karbon („C‟) dan hidrogen („H‟) untuk membentuk karbon dioksida (CO2) dan uap air (H2O) pada kondisi pembakaran sempurna. Disini proses pembentukan CO2 dan H2O hanya bisa terjadi apabila panas

kompresi atau panas dari pemantik telah mampu memisah/memutuskan ikatan antar partikel oksigen (O-O) menjadi partikel „O‟ dan „O‟, dan juga memutuskan

13

ikatan antar partikel bahan bakar (C-H dan/atau C-C) menjadi partikel „C‟ dan „H‟

yang berdiri sendiri. Baru selanjutnya partikel „O‟ dapat beroksidasi dengan partikel „C‟ dan „H‟ untuk membentuk CO2 dan H2O. Jadi dapat disimpulakan bahwa proses oksidasi atau proses pembakaran antara udara dan bahan bakar tidak pernah akan terjadi apabila ikatan anatar partikel oksigen dan ikatan antar partikel bahan bakar tidak diputus terlebih dahulu. Berikut ini merupakan contoh reaksi kimia bahan bakar hidrokarbon Octane C12H23 ( bahan bakar solar) untuk proses pembakaran sempurna :

C12H23 + 17,75 ( O2 + 3,76 N2) 12 CO2 + 11,5 H2O + 66,74 N2

Dari reaksi kimia di atas, terlihat bahwa nitrogen tidak ikut bereaksi, dan bila oksigen yang tersedia kurang maka produk CO2 yang terbentuk juga akan lebih

sedikit, dan akibatnya akan terbentuk gas lain seperti CO dalam produk pembakaran. Terbentuknya gas CO dan sedikitnya terbentuk gas CO2 dalam produk pembakaran menyebabkan panas yang dilepas juga lebih kecil (prestasi mesin menurun). Hal ini disebabkan oleh panas pembentukan gas CO2 (hf = - 393,5 kJ) lebih besar daripada panas pembentukan gas CO (hf = - 110,5 kJ), sebagaimana reaksi kimia berikut:

Reaksi Cukup Oksigen : C + O2  CO2 + 393,5 kJ

Reaksi Kurang Oksigen : C + ½ O2  CO + 110,5 kJ

Reaksi pembakaran di atas menunjukkan pentingnya peran dari kondisi udara yang memasuki ruang bakar. Udara yang bersih (yang mengandung cukup

14

oksigen) akan melepaskan panas lebih dari tiga kali panas yang dilepaskan oleh udara yang masih mengandung pengotor (Wardono 2004).

4. Parameter Prestasi Motor Diesel 4-Langkah

Parameter prestasi yang cukup berperan adalah daya engkol yang merupakan kerja yang dihasilkan oleh motor bakar. Untuk mengetahui besarnya daya engkol dari motor bakar 4 langkah digunakan persamaan:

bP=

, kW ………(1) TAP = 1,001. TRD, Nm………..(2)

Ketarangan: bP = Daya Engkol TRD = Torsi Hasil Pembacaan

TAP = Torsi Aktual

Dimana: bP=

, W (60x 1000) sehingga menjadi kW seperti pada persamaan (1), TAP merupakan hasil kali faktor koreksi 1,001 dengan TRD seperti

pada persamaan (2)

Laju pemakaian bahan bakar merupakan banyaknya bahan bakar yang dikonsumsi tiap satuan waktu. Laju pemakaian bahan bakar per 16 ml bahan bakar, mf dapat diketahui dengan menggunakan persamaan berikut (Wardono, dkk.2012):

mf = , kg/h……….(3)

Keterangan : mf = laju pemakaian bahan bakar (kg/h)

fuel = massa jenis bahan bakar (kg/m3)

15

3600 = waktu 1 jam dalam sekon

t = waktu pemakanan bahan bakar

Pemakaian bahan bakar spesifik (spesifik fuel consumption) menyatakan seberapa besar daya yang dihasilkan oleh suatu mesin setelah menghabiskan sejumlah bahan bakar dalam selang waktu tertentu. Untuk pemakaian bahan bakar spesifik engkol, bsfc dapat dihitung menggunakan persamaan berikut (Wardono, dkk.2012):

bsfc=

, kg/kW.h………...(4)

B.Filter Udara

Saringan udara berfungsi membersihkan udara. Udara yang masuk ke dalam silinder harus sebersih mungkin. Kotoran yang masuk silinder akan melekat pada didinding silinder dan memperpendek umur mesin, untuk mencegah hal itu dibutuhkan saringan udara (Daryanto, 2003). Dengan demikian saringan udara hanya berguna untuk menangkap partikel kasar seperti kotoran dan debu. Akan tetapi gas-gas yang terkandung di dalam udara seperti nitrogen, oksigen, uap air dan gas-gas lainnya yang berukuran nanometer masih bisa lolos dari filter tersebut.

C.Zeolit

Mineral zeolit adalah senyawa alumina silikat hidrat dengan logam alkali yang merupakan kelompok mineral yang terdiri dari beberapa jenis mineral. Nama zeolit berasal dari bahasa Yunani yang berarti batuan mendidih

16

(membuih), yaitu airnya akan terlepas apabila dipanasi. Zeolit alam memang merupakan komoditas mineral industri yang mempunyai prospek pasar yang baik untuk dikembangkan dan diusahakan. Hampir seluruh endapan zeolit yang ditemukan di Indonesia tersusun oleh mineral klinoptilolit, mordenit atau campuran keduanya,kadang-kadang sedikit mengandung mineral heulandit. Disamping mengandung mineral tersebut zeolit juga mengandung mineral pengotor seperti kwarsa, plagioklas, montmorilonit, pirit, kaolin dan lain-lain. Warna bahan galian zeolit beraneka ragam antara lain hijau, putih kehijauan, putih merah daging, coklat abu-abu kebiruan dan lainnya bergantung dengan kondisi lingkungan yang mempengaruhinya. Zeolit alam merupakan senyawa alumina silikat terhidrasi yang secara fisik dan kimia mempunyai kemampuan sebagai penyerap(adsorpsi), penukar kation dan sebagai katalis (Harahap, 2006).

Nama zeolit berasal dari kata “zein” yang berarti mendidih dan “lithos” yang

artinya batuan, disebut demikian karena mineral ini mempunyai sifat mendidih atau mengembang apabila dipanaskan. Zeolit merupakan batuan dan mineral alam yang secara kimiawi termasuk golongan mineral silika dan dinyatakan sebagai alumina silikat terhidrasi, berbentuk halus , dan merupakan hasil produk sekunder yang stabil pada kondisi permukaan karena berasal dari proses sedimentasi, pelapukan maupun aktivistas hidrothermal (Rini, 2010).

Zeolit dapat dimanfaatkan sebagai penyaring molekul, penukar ion, filter dan katalis. Secara empiris mempunyai rumus sebagai berikut Mx/n[{AlO2}x{SiO2}y]. zH2O dimana, Mx/n: kation golongan IA dan IIA

17

dalam sistem periodik, n: valensi logam alkali, x: bilangan tertentu alumina dari 2-10, y: bilangan tertentu silica dari 2-7, z: jumlah molekul air. Berikut contoh komposisi zeolit alam asal Lampung (sumber : CV. Minatama) :

Tabel 1. Komposisi zeolit alam Lampung

Komposisi Kandungan (%)

SiO2 64,37

Al2O3 10,93

Fe2O3 1,29

K2O 1,54

TiO2 0,16

MgO 0,68

CaO 1,31

Na2O 0,75

L.O.I 18,61

1. Jenis Zeolit

Berdasarkan proses pembentukannya, zeolit dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu zeolit alam dan zeolit sintesis.

a. Zeolit alam

Zeolit alam adalah zeolit yang terbentuk melalui proses alam yaitu proses hidrotermal pada batuan beku basa. Kebanyakan zeolit alam memiliki perbandingan Si/Al yang rendah. Dua zeolit alam yang ditemukan memiliki kegunaan yang sangat baik adalah klinoptilolit dan mordenit sebagai penukar ion, dalam bidang agrikultur dan adsorben.

b. Zeolit sintesis

Zeolit sintesis biasanya dibuat untuk mendapatkan zeolit dengan kemurnian yang lebih baik dengan mengatur perbandingan Si/Al yang diinginkan.

18

Zeolit sintesis diklasifikasikan menurut jumlah Si atau Al yang terkandung didalamnya yaitu:

1. Zeolit Kadar Si rendah atau kadar Al tinggi

Milton dan Breck dari Union Carbide melaporkan pengamatan dari zeolit A dan X pada tahun 1959. Zeolit ini mempunyai pori, komposisi, dan saluran rongga optimum dan sangat baik sebagai agen penukar ion.

2. Kadar Si sedang

Breck melaporkan sintesis zeolit Y pada tahun 1964, dimana perbandingan Si/Al 1,5-3,8 dan memiliki kerangka yang hamper sama dengan zeolit X dan mineral faujasit. Dengan menurunkan kandungan Al akan menyebabkan stabilitas pada asam dan panas sehingga zeolit Y dapat dikembangkan untuk transformasi hidrokarbon.

3. Kadar Si tinggi

Zeolit dengan perbandingan Si/Al mencapai 10-100 (atau lebih) telah dilaporkan oleh Mobil Research and Development Laboratories di tahun 1960 dan 1970an, sebagai contohnya ZSM-5. Walaupun kandungan Al nya rendah namun zeolit ini sangat baik untuk reaksi katalisis hidrokarbon. (Auerbach,2003)

19

2. Kegunaan Zeolit

Penggunaan zeolit itu sendiri banyak digunakan pada : a. Bidang Pelestarian Lingkungan

Sesuai dengan sifatnya zeolit yang dapat digunakan sebagai penghilang bau, penghilang warna atau pengontrol polusi. Sebagai penukar kation, zeolit dapat digunakan untuk mengatasi polusi yang disebabkan oleh air limbah industri karena mampu mengurangi konsentrasi amonium yang terkandung dalam air. Kemampuan zeolit dalam menyerap gas CO2 danmeningkatkan konsentrasi oksigen terutama jenis mordenit memungkinkan pula penggunaannya untuk mengatasi pencemaran udara. Dengan aktivasi secara kimiawi dengan NaOH dan H2SO4 zeolit digunakan untuk mengolah air sungai guna mendapatkan air bersih. Selain itu dapat digunakan sebagai bahan penukar / menangkap logam besi dan mangan yang terdapat dalam air, Adanya besi dan mangan dalam air dengan jumlah besar sangat merugikan didalam penggunaannya baik untuk keperluan rumah tangga maupun untuk keperluan industri.

b. Bidang Pertanian

Zeolit selain memiliki kemampuan sebagai mineral penukar kation juga memiliki daya tahan yang tinggi untuk menahan ion amonium dan kalium yang terdapat didalam air. Sehingga penggunaan zeolit dapat meningkatkan sifat - sifat fisika dan kimia tanah terutama tanah yangmengandungpasir dan sedikit aluminium sulfat serta tanah podzolik. Penggunaan zeolit dibidang pertanian terutama untuk jenis klinoptilolit sudah banyak menunjukkan hasil

20

berupa peningkatan ketesediaan unsur nitrogen didalam tanah sehingga dapat meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman. Hal ini disebabkan adanya efek zeolit terhadap kapasitas penyerapan (adsorpsi) dan penyimpanan(retensi) amonium dan kalium.

c. Bidang Industri

Zeolit dapat digunakan pada berbagai industri seperti industri kertas, kayu lapis, minyak kelapa sawit, plastik, cat, lem dan bahan bangunan semen pozolan. Pada industri kertas dan kayu lapis zeolit digunakan sebagai bahan pengisi (filler), dalam hal ini zeolit berfungsi untuk menggantikan kaolin atau kalsium karbonat dan kertas yang akan dihasilkan akan mempunyai sifat yang lebih baik dari pada memakai kaolin atau jenis lempung lainnya. Pada industri kayu lapis zeolit digunakan dalam bentuk pasta yang berfungsi sebagai pengisi dari perekat sebelum dilakukan penekanan dan pemanasan. Kemampuan zeolit sebagai bahan penyerap memungkinkan penggunanya dalam pengeringan dan pemurnian gas(gas methan, gas lain) penyerapan nitrogen dari udara dalam produksi gas oksigen dan pengeringan gas freon (Harahap, 2006).

3. Beberapa Sifat-Sifat Kimia Zeolit a. Penukar Ion

Pertukaran ion pada dasarnya terjadi dalam suatu cairan yang mengandung anion, kation, dan molekul air dimana salah satu atau sebagian ion yang terikat pada matriks mikropori berfase padat. Molekul air dapat berada dalam mikropori

21

bersama ion (kation, anion) dengan muatan yang berlawanan dengan ion matriks sehingga terjadi kesetimbangan muatan untuk mencapai keadaan netral, sehingga ion yang berada dalam cairan dapat bergerak bebas di dalam matriks mikropori. Karena zeolit mengandung kation alkali atau alkali tanah dengan rumus empiris x

/n Mn+[(AlO2)x(SiO2)y]⋅zH2O, komponen pertama Mn+ sebagai sumber kation yang dapat bergerak bebas dan dapat dipertukarkan secara sebagian atau secara sempurna oleh kation lain.

b. Katalis

Zeolit dapat menyaring ion, molekul, maupun atom karena mempunyai saluran (channel) dan rongga (cavity) dalam struktur zeolit bila oxygen window dari rongga lebih kecil dari ion, molekul, atau atom. Zeolit mempunyai pori sehingga juga dapat digunakan sebagai katalis untuk mempercepat reaksi dalam proses kimia (Ginting, 2007).

c. Dehidrasi

Zeolit akan mengurangi kelembapan ruang disekitarnya dengan mengadsorpsi molekul air dan melepaskan kembali molekul air yang diserap yang tersimpan di dalam kanal-kanal zeolit apabila dipanaskan (Prasetyo, 2013).

d. Penyerapan (adsorbsi)

Zeolit merupakan adsorben yang banyak terdapat di alam, Zeolit dapat digunakan sebagai adsorben karena merupakan polimer anorganik berongga yang tersusun dari satuan berulang berupa tetrahedral SiO2 dan Al2O3. Adsorben menggunakan zeolit dapat memurnikan pengeringan, penyerapan CO2, memisahkan senyawa sulfur, serta memurnikan polutan (Auerbach, 2003). Pada keadaan normal, dalam kristal zeolit terisi oleh molekul air bebas yang berada di

22

sekitar kation, apabila kristal zeolit dipanaskan, air tersebut akan keluar, sehingga zeolit dapat berfungsi sebagai penyerap gas atau cairan. Dehidrasi menyebabkan zeolit mempunyai struktur pori yang sangat terbuka, dan mempunyai luas permukaan internal yang luas sehingga mampu mengadsorpsi sejumlah besar substansi selain air (Prasetyo, 2013).

4. Aktifasi Zeolit

Zeolit alam adalah zeolit yang ditambang langsung dari alam sehingga harganya jauh lebih murah daripada zeolit sintetis. Namun zeolit alam memiliki beberapa kelemahan, di antaranya mengandung banyak pengotor serta kristalinitasnya kurang baik. Untuk memperbaiki karakter zeolit alam sehingga dapat digunakan sebagai katalis, absorben, atau aplikasi lainnya, Sebagai upaya dapat dilakukan aktivasi dan modifikasi terlebih dahulu. Aktivasi zeolit alam dapat dilakukan baik secara fisik maupun secara kimia. Aktivasi secara fisik dilakukan melalui pengecilan ukuran butir, pengayakan, dan pemanasan pada suhu tinggi, dan aktivasi kimia menggunakan larutan kimia, tujuannya untuk menghilangkan pengotor-pengotor organik, memperbesar pori, dan memperluas permukaan (Lestari, 2010).

5. Aktivasi fisik

Aktivasi secara fisikawi dilakukan dengan pamanasan pada suhu tinggi. Pemanasan ini akan melepaskan air yang terangkap pada pori-pori kristal zeolit. Aktivasi secara fisikawi ini akan meningkatkan luas permukaan pori-pori zeolit (Ahmadi, 2009). Pada penelitian Andrianus Novian Korin (2012) di

23

Jurusan Teknik Mesin, Universitas Lampung menggunakan pemanasan 150oC

selama 1jam, 150oC selama 2 jam dan 200oCselama 1jam. Dan didapatkan

temperatur dan pemanasan terbaik yaitu 150oC selama 1jam dengan aktivator

NaOH dimana daya engkol yang dihasilkan 0,0475 kW (6,848%) serta menurunkan konsumsi bahan bakar spesifik sebesar 0,0179 kg/kWh (8,893%). Sedangkan pad aaktivasi KOH 150oC selama 2 jam daya yang dihasilkan engkol

terbaik yaitu sebesar 0,0491 kW (7,065%) dan menurunkan konsumsi bahan bakar 0,019 kg/kWh (9,771%).

6. Aktivasi Kimia

Aktivasi secara kimia bertujuan untuk membersihkan permukaan pori, membuang senyawa pengotor, mengatur kembali letak atom yang dipertukarkan. Prinsip aktivasi secara kimiawi ini adalah penambahan pereaksi tertentu sehingga didapatkan pori-pori zeolit yang bersih (aktif) (Affandi & Hadisi, 2011). Serta didasarkan pada prinsip pertukaran ion, zeolit direndam dalam larutan basa (Rini, 2010). Sedangkan aktivasi kimia menggunakan aktivator basa bertujuan menurunkan rasio Si/Al, pada aktivasi dengan NaOH bertujuan untuk menghilangkan ion-ion tertentu dari kerangka zeolit dan menggantinya dengan ion Na+ sehingga zeolit alam mempunyai kondisi yang semakin mendekati bentuk homoionik. Dengan bentuk homoionik, molekul zeolit akan mempunyai ukuran pori yang relatif sama, sehingga diharapkan kemampuan dan selektivitas adsorpsinya akan lebih baik (Kurniasari dkk, 2011). Pada penelitian Andrianus Novian Korin (2012) di Jurusan Teknik Mesin, Universitas Lampung menggunakan aktivator NaOH dan KOH untuk variasi normalitas terbaik dari

24

0,25N, 0,5N, 0,75N, 1N pada normalitas 0,75N sebesar 0,0203 kg/kWh (10.049%) dan 0,0143 kg/kWh (7,1889%), dan daya engkol yang dihasilkan untuk masing-masing aktivator NaOH dan KOH dengan normalitas 0,75N adalah sebesar 0,0326 kW (4,8089%) dan 0,025 kW (3,704%).

7. Aktivasi Kimia-Fisik (Gabungan)

Proses aktivasi secara kimia-fisik merupakan pengaktivasian dengan cara menggabungkan cara kimia dengan fisik. Yang mana dilakukan terlebih dahulu aktivasi fisik terhadap zeolit lalu dilakukan aktivasi kimia (Affandi & Hadisi, 2011).

D.Tepung tapioka

Tepung tapioka merupakan pati yang diekstrak dari singkong. Dalam memperoleh pati dari singkong (tepung tapioka) harus dipertimbangkan usia atau kematangan dari tanaman singkong. Usia optimum yang telah ditemukan dari hasil percobaan terhadap salah satu varietas singkong yang berasal dari jawa yaitu San Pedro Preto adalah sekitar 18-20 bulan (Rahman, 2007).

25

Tapioka mempunyai banyak kegunaan, yaitu :

1. Sebagai bahan pembantu dalam berbagai industri, tapioka diolah menjadi sirup glukosa dan destrin digunakan industri kembang gula, penggalengan buah-buahan, pengolahan es krim, minuman dan industri peragian.

2. Tapioka digunakan sebagai bahan pengental, bahan pengisi dan bahan pengikat dalam industri pembuatan puding, sop, makanan bayi, es krim, pengolahan sosis daging, farmasi, dan lain-lain.

3. Tepung ini juga digunakan sebagai bahan perekat di banyak industri kimia, seperti kertas. Dibandingkan dengan tepung jagung, kentang, dan gandum atau terigu, komposisi zat gizi tepung tapioka cukup baik sehingga mengurangi kerusakan tenun, juga digunakan sebagai bahan bantu pewarna putih.

(http://kikimiqbalsoft.blogspot.com).

E.Larutan

Larutan merupakan sebuah campuran yang memiliki komposisi yang merata atau sama pada seluruh bagian (homogen). Komposisi zat yang terlarut dalam satuan volum disebut konsentrasi larutan. Ada beberapa cara dalam menyatakan konsentrasi dalam sebuah larutan, yaitu sebagai berikut moralitas, normalitas, fraksi mol, persentase massa, ppm (http://id.wikipedia.org/wiki/Larutan).

Normalitas adalah jumlah mol ekivalen zat terlarut dalam 1000 mL larutan. Untuk asam, valensi adalah jumlah mol ion H+.Untuk basa, valensi adalah

26

NaOH → Na+ + OH -1mol 1mol

Dimana setiap 1 mol NaOH sama dengan 1mol ekivalen . Antara normalitas dan Molaritas terdapat hubungan :

N = M x valensi

Valensi = Valensi / jumlah mol ion atom H+/ OH-

(http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_sma1/kelas-2/konsentrasi-larutan/).

Dimana rumus molaritas, adalah: M = atau M= n x

M =

x

(Elida S.Tety, 1996).

Berikut adalah properti larutan basa NaOH dan KOH: Tabel 2. Larutan Basa NaOH dan KOH

NaOH KOH

Massa Molar 39,9971 g/mol 56.1056 g/mol

Penampilan zat padat putih zat padat putih

Densitas 2,1 g/cm3 2,044 g/cm3

Titik Lebur 318oC (591 K) 406oC (679 K)

Titik Didih 1390oC (1663 K) 1327oC (1600 K)

Kelarutan dalam air 111 g/ 100ml (20o C) 97 g/ 100 ml (0o C) 121 g/100 ml (25o C) 178 g/ 100 mL (100o C)

Pada Tabel 2 merupakan properti yang terdapat pada larutan basa NaOH dan KOH.

27

Berikut adalah properti dari atom Na dan atom K: Tabel 3. Sifat atom Na dan K

Atom Na Atom K

Bilangan Oksidasi +1, -1 (oksida basa kuat) 1 (oksida basa kuat)

Elektronegativitas 0,93 (skala Pauling) 0,82 (skala Pauling)

Energi ionisasi pertama: 495.8 kJ·mol−1

ke-2: 4562 kJ·mol−1 ke-3: 6910.3 kJ·mol−1

pertama: 418.8 kJ·mol−1 ke-2: 3052 kJ·mol−1 ke-3: 4420 kJ·mol−1

Jari-jari atom 186 pm 227 pm

Jari-jari kovalen 166±9 pm 203±12 pm

Jari-jari van der Waals 277 pm 275 pm

28

III.

METODOLOGI PENELITIAN

A.Alat dan Bahan Penelitian 1. Alat penelitian

a. Motor diesel 4 langkah satu silinder

Dalam penelitian ini, mesin yang digunakan untuk pengujian adalah Motor diesel 4 langkah satu silinder. Adapun spesifikasi mesin uji yang digunakan adalah sebagai berikut:

Merk/Type Robin – Fuji DY23D Jenis Motor Diesel 1 silinder Posisi Katup Di atas

Valve rocker clearance 0,10 mm Volume Langkah Torak 230 cm3

Langkah Torak 60 mm Diameter Silinder 70 mm Perbandingan Kompresi 21

Torsi Maksimum 10,5 Nm pada 2200 revs/min Daya Engkol Maksimum 3,5 kW pada 3600revs/min Putaran Maksimum 3600 revs/min

29

Berat 26 kg

Gambar 6. Robin – Fuji DY23D

b. Instrumen Penguji

Instrumen penguji pada penelitian ini adalah sebuah dinamometer hidraulik yang digunakan untuk mengukur torsi, dan unit instrumentasi TD 114 yang merupakan panel hasil pengukuran putaran mesin, torsi, temperatur gas buang, laju pemakaian bahan bakar dan laju pemakaian udara bahan pembakaran. Instalasi peralatan dan instrumen penguji tersebut ditunjukkan pada gambar 7 di bawah ini:

30

Gambar 7. Unit Instrumentasi TD 114

Adapun rangkaian dari motor diesel fuji DY23D dan Unit Instrumentasi TD 114 adalah sebagai berikut:

Gambar 8. Rangkaian alat uji dan Unit instrumentasi

c. Tachometer

Digunakan untuk mengetahui putaran mesin.

Filter udara tempat pemasangan zeolit Dinamo Meter Motor Diesel Unit Instrumentasi TD 114 Tangki Bahan Bakar Torsimeter Zero Control Manometer mmH2O Exhaust Temperature Meter Span Control Tachometer Saringan Zeolit Pipette Glass On/Off Switch Katup bahan bakar

ke mesin Katup bahan bakar

31

Gambar 9. Tachometer

d. Gelas Ukur 100 ml

Digunakan untuk mengukur volume bahan bakar dan air campuran zeolit yang akan digunakan dalam penelitian ini.

Gambar 10. Gelas Ukur 100 ml

e. Buffer

Buffer adalah larutan yang dapat menjaga (mempertahankan) pH dari penambahan asam atau basa. pH larutan buffer tidak berubah (konstan) setelah penambahan sejumlah asam, basa, maupun air. Larutan buffer mampu

32

menetralkan penambahan asam maupun basa dari luar. Buffer berfungsi sebagai media kalibrasi pHmeter sebelum digunakan.

Gambar 11. Buffer

f. Cetakan

Cetakan digunakan sebagai alat untuk mencetak hasil campuran zeolit bubuk, aquades dan tapioka yang sebelumnya diaduk.

Gambar 12. Cetakan

g. Kompor Listrik

Digunakan untuk memasak atau memanaskan campuran tepung tapioka dan aquades.

33

Gambar 13. Kompor Listrik

h. Kompor Gas

Digunakan untuk merebus batu zolit sebelum zeolit dilakukan aktivasi kimia, ini dilakukan supaya pori-pori batu zeolit terbuka dan mudah membersihkannya .

34

i. Timbangan Digital

Timbangan digital digunakan untuk mengukur massa zeolit yang dibuat menjadi pelet.

Gambar 15. Timbangan Digital

j. Bor

Digunakan untuk mencampur larutan kimia dengan zeolit alami agar pencampurannya merata sempurna, ini merupakan proses aktivasi kimia. Bor yang digunakan seperti yang terlihat pada gambar 16.

35

k. Ayakan Mesh 100

Ayakan mesh digunakan untuk menyaring zeolit yang telah menjadi bubuk.

Gambar 17. Ayakan Mesh 100

l. Bak Penampung

Digunakan untuk merendam zeolit dengan air, untuk mendapatkan PH air yang mendekati 7. Air hasil rendaman tersebut akan digunakan untuk mencuci zeolit yang telah diaktivasi secara kimia hingga PH zeolit netral.

36

m.Penumbuk Zeolit

Penumbuk zeolit digunakan untuk menumbuk zeolit sampai menjadi bubuk kemudian diayak dengan menggunakan ayakan mesh.

Gambar 19. Penumbuk Zeolit

n. Blender

Digunakan untuk menghaluskan zeolit yang telah ditumbuk agar semakin halus

Gambar 20. Blender

o. Oven

Digunakan untuk mengeringkan zeolit yang telah dibentuk pelet dan digunakan untuk aktivasi fisik.

37

Gambar 21. Oven

p. Termometer Air Raksa

Termometer air raksa ini digunakan untuk mengetahui temperatur saat pengujian.

Gambar 22. Termometer Air Raksa

q. Stopwatch

38

Gambar 23. Stopwatch

r. Filter Udara

Filter udara ini digunakan sebagai tempat meletakkan zeolit pelet yang digunakan sebagai penyaring udara pada kendaraan. Berikut adalah gambar frame bentuk filter udara yang digunakan pada penelitian ini.

Gambar 24. Frame Filter Udara 2. Bahan penelitian

Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu sebagai berikut:

a. Zeolit alam

Zeolit alam yang digunakan untuk pengujian dalam penelitian ini adalah jenis klinoptilolit dengan komposisi kimia 63,37% SiO2, 10,93% Al2O3, 1,29% Fe2O3, 0,16% TiO2, 18,61% L.O.I., 1,31% CaO, 0,68% MgO, 1,54% K2O,

0,75% Na2O (Sumber: CV. Minatama Lampung).

b. Larutan basa NaOH dan KOH

Larutan NaOH dan KOH ini digunakan untuk mengaktivasi zeolit secara kimia pada persiapan bahan. Setiap 1 kg zeolit diaktivasi dengan 1000 ml larutan

39

NaOH dan larutan KOH dengan perbandingan antara zeolit dengan larutan kimia (1:1).

c. Air rendaman zeolit

Air ini berasal dari air sumur yang direndam dengan zeolit hingga PH air mendekati 7. Air rendaman sebaiknya min memiliki pH 6 agar mudah untuk dinaikkan sampai mendekati pH 7. Air rendaman zeolit fungsinya untuk mencuci zeolit yang telah diaktivasi kimia.

d. Tapioka

Tepung tapioka merupakan pati yang diekstrak dari singkong. Tepung ini memiliki daya rekat yang tinggi yang digunakan sebagai perekat dalam pembuatan zeolit pelet.

B.Persiapan Penelitian

Penelitian menggunakan frame filter zeolit yang telah dimodifikasi (sesuai dengan bentuk filter) sehingga mudah dalam perawatannya. Penelitian ini menggunakan 2 jenis aktivator (NaOH dan KOH) dengan 4 variasi normalitas (1N, 2N, 3N, dan 4N) dan 2 variasi massa (rapat dan renggang). Berikut adalah persiapan dari penelitian ini.

a. Membuat dimensi dari masing-masing variasi frame filter berukuran panjang 18,5 cm dan lebar 9,5 cm dengan variasi massa rapat (100 %) dan renggang (75 %).

b. Memotong kawat strimin sesuai ukuran yang diperlukan. Fungsi dari kawat strimin yaitu sebagai rangka pada frame. Frame yang sudah

40

terbentuk sesuai filter kemudian ditempatkan di atas lubang filter udara motor diesel.

Gambar 25. Hasil Pembuatan Filter

1. Pembuatan air rendaman zeolit

Zeolit akan dicuci terlebih dahulu hingga bersih (Gambar 26a), kemudian direbus selama 1 jam (Gambar 26b). Selanjutnya zeolit dicuci kembali sebelum dimasukkan pada air rendaman. Air rendaman merupakan air sumur dengan pH > 6) bertujuan untuk menyerap kandungan mineral yang terdapat dalam air sehingga kadar H2O meningkat. Perendaman zeolit

menggunakan perbandingan 1: 20 (1 kg zeolit direndam dengan 20 liter air sumur) (Gambar 26c). Kemudian dilakukan pengukuran dengan menggunakan pHmeter untuk mendapatkan pH air yang mendekati 7 (Gambar 26d). Hasil rendaman yang memiliki pH mendekati 7 di simpan dalam wadah berupa galon agar tidak terkena udara luar dan kotoran (Gambar 26e).

41

(a) (b)

(c)

(e) (d)

Gambar 26. Proses perendaman air dengan zeolit

2. Aktivasi basa

Langkah pertama yang dilakukan yaitu menimbang 1 kg zeolit ukuran P4 lalu zeolit dicuci sampai bersih ± 45 menit kemudian zeolit direbus selama 1 jam. Selanjutnya dilakukan pencucian zeolit kembali yang telah direbus tersebut. Selanjutnya membuat larutan NaOH dan KOH normalitas 1 dengan perbandingan 1:1 (zeolit 1 kg ditambah dengan larutan basa 40 gr NaOH + 960 gr air untuk NaOH, sedangkan pada KOHlarutan basanya 56 gr NAOH + 944 gr air). Kemudian zeolit dan larutan basa diaduk menggunakan bor tangan selama 2 jam supaya pencampuran merata. Kemudian zeolit dicuci dengan air rendaman zeolit (pH 7) hingga menjadi netral (7). Untuk mengetahui pH sudah netral dilakukan pengukuran

42

terhadap air cucian zeolit menggunakan pHmeter yang sebelumnya sudah dilakukan kalibrasi di pH 4 menggunakan buffer yang memiliki pH 4. Bila belum didapatkan pH 7 zeolit di cuci lagi selama 30 menit dengan dicampur air sebanyak 5 liter serta dilakukan pengadukan menggunakan bor. Langkah tersebut dilakukan terus sampai mendapatkan air rendaman zeolit pH 7. Setelah itu zeolit tersebut dikeringkan dengan panas matahari selama 3 jam. Kemudian ditimbang kembali dengan tujuan melihat reduksi yang terjadi setelah dilakukan aktivasi, kemudian dipanaskan dengan menggunakan oven selama 10 menit pada suhu 110 0C dengan

tujuan zeolit benar-benar kering serta mudah dalam penumbukan untuk dijadikan bubuk.

Pada normalitas 2N, 3N dan 4N langkah-langkahnya sama seperti diatas, hanya jumlah NaOH dan KOH nya dalam larutan berbeda, yaitu:

 Pada 2N sebesar 40 gr x 2 = 80 gr (NaOH). Sehingga larutan basa nya adalah sebesar 80 gr NaOH + 920 ml air. Sedangkan pada KOH (56 gr x 2 = 112 gr KOH) larutan basanya adalah sebesar 112gr KOH + 888 ml air.

 Pada 3 N sebesar 40 gr x 3 = 120 gr (NaOH). Sehingga larutan basa nya adalah sebesar 120 gr NaOH + 880 ml air. Sedangkan pada KOH (56 gr x 3 = 168 gr KOH) larutan basanya adalah sebesar 168gr KOH + 832 ml air.

 Pada 4 N sebesar 40 gr x 4 = 160 gr (NaOH). Sehingga larutan basa nya adalah sebesar 160 gr NaOH + 840 ml air. Sedangkan pada

43

KOH (56 gr x 4 = 224 gr KOH) larutan basanya adalah sebesar 224gr KOH + 776 ml air.

Selanjutnya zeolit 1 kg dicampur dengan larutan basa tersebut selama 2 jam. Selanjutnya langkah-langkahnya sama seperti proses di bawah (Gambar 27).

(a) (b) (c) (d)

Gambar 27. Proses aktivasi basa

3. Pembuatan Pelet Zeolit

Zeolit yang telah dioven lalu ditumbuk sampai halus (Gambar 28a) kemudian dilanjutkan penumbukan dengan blender agar lebih halus (Gambar 28b), zeolit halus tersebut diayak dengan menggunakan ayakan 100 mesh (Gambar 28c). Bubuk zeolit hasil ayakan dicampur dengan tapioka yang telah dimasak dengan campuran air sebesar 20 % sampai mengental dengan perbandingan 74% zeolit, 6% tepung tapioka, dan 20% air (Gambar 28d). Selanjutnya dibuat adonan yang merata dan kalis (Gambar 28e). Setelah jadi adonan maka adonan digiling dengan menggunakan ampia (Gambar 28f) hingga diperoleh ketebalan 3 mm kemudian adonan itu dicetak dengan menggunakan cetakan (Gambar 28g).

44

Adapun bentuk dan ukuran yang dibuat zeolit pelet yaitu diameter 10 mm, tebal 3 mm (Gambar 28g). Selanjutnya dilakukan aktivasi fisik dengan cara memasukkan ke dalam oven dengan temperatur 2000 C selama 1 jam

setelah itu zeolit didinginkan dengan suhu ruangan.

(a) (b) (c) (d)

(g) (f) (e)

Gambar 28. Proses Pembuatan Pelet Zeolit

4. Aktivasi Fisik

Pelet yang terbentuk, diaktivasi fisik dengan cara dioven dengan variasi temperatur 2000C 1 jam. Setelah selesai diaktivasi pelet dikeluarkan dari

oven dan didinginkan di temperatur ruangan (pendinginan alami). Pelet zeolit yang sudah dingin tadi dimasukkan ke dalam plastik kedap udara agar tidak terkontaminasi dengan udara luar.

45

Gambar 29. Proses Aktivasi Fisik

5. Pembuatan filter zeolit

Frame berfungsi sebagai rangka diletakkannya pelet zeolit. Frame dirangkai dengan menggunakan jalinan kawat lembut yang mudah dibentuk (kawat strimin), ukurannya disesuaikan dengan saluran masuk udara. Selanjutnya frame dijahit rapi agar susunan pelet tidak berubah. Terdapat 2 bentuk variasi filter zeolit yaitu filter rapat dan filter variasi renggang. Setelah semua terpasang, pelet zeolit siap untuk diuji.

Gambar 30. Frame pelet zeolit

6. Pemasangan Filter Zeolit Pada Motor Diesel

Pada pemasangan filter zeolit ini langkah pertama yang dilakukan adalah memasang filter kotak pada saluran udara masuk motor diesel dan merapatkan serta mensolasinya agar tidak ada udara masuk kecuali

46

melalui frame zeolit, lalu memasang frame zeolit serta mensolasinya. Adapun langkah-langkahnya terdapat pada (Gambar 31).

(a) (b)

(d) (c)

(e)

Gambar 31. Instalasi pemasangan filter zeolit

C.Prosedur Pengujian

Prosedur percobaan yang dilakukan dalam praktikum motor bakar ini adalah sebagai berikut :

47

1. Pengkalibrasian Torsimeter TD 114

Sebelum melakukan uji mesin, Torsimeter harus di-Nol-kan dan dikalibrasi terlebih dahulu. Adapun caranya adalah sebagai berikut:

a. Menghubungkan Unit Instrumentasi TD114 ini dengan arus listrik, dan hidupkan unit instrumentasi TD114 ini.

b. Memutar span control hingga posisi maksimum (searah putaran jarum jam).

c. Mengguncangkan dinamometernya untuk mengatasi kekakuan seal bantalannya. Vibrasi terjadi secara otomatis bila mesin berputar. d. Memutar zero control hingga torsimeter terbaca nol.

e. Mengguncangkan dinamometer lagi untuk memeriksa keakuratan posisi nol tersebut.

f. Menggantungkan beban sebesar 3,5 kg pada lengan dinamometer tersebut. g. Memutar span control hingga torsimeter TD114 menunjukkan bacaan 8,6

Nm.

h. Mengguncangkan dinamometer lagi hingga pembacaan Torsimeter stabil. i. Menyingkirkan beban 3,5 kg tadi, dan ulangi langkah 4 hingga langkah 8

agar penyetelan zero dan span control nya benar-benar akurat.

2. Pengambilan Data

Setelah melakukan proses kalibrasi torsimeter TD 114, mesin dihidupkan selama kurang lebih 15 menit untuk proses pemanasan mesin hingga keadaan stabil. Pengambilan data dimulai dengan meletakkan beban 3kg. Variasi putaran mesin yang digunakan adalah 1500, 2000, 2500, dan 3000 rpm. Zeolit

48

teraktivasi yang digunakan dalam pengujian ini adalah NaOH dan KOH dengan normalitas 1N;2N;3N dan 4N. Proses pengambilan data dilakukan sebanyak tiga tahap dalam putaran yang sama, tahap pertama merupakan pengambilan data tanpa menggunakan zeolit, tahap kedua adalah pengambilan data menggunakan zeolit yang diaktivasi dengan natrium hidroksida (NaOH), dan tahap ketiga adalah pengambilan data menggunakan zeolit yang diaktivasi dengan kalium hidroksida (KOH). Dimana dilakukan pengulangan pengambilan data sebanyak tiga kali. Dalam hal ini zeolit diletakkan di saluran udara masuk sehingga udara yang masuk ke ruang bakar melewati zeolit dan mengalami proses adsorpsi yang dilakukan oleh zeolit, dengan menggunakan laju pemakaian bahan bakar sebesar 16 ml, kemudian setelah torsi stabil maka data dapat dicatat dan pengambilan data dilakukan untuk setiap putaran mesin. Contoh pengambilan data zeolit pelet diaktivasi basa NaOH 1N pada putaran 1500 rpm. Proses pengambilan data adalah sebagai berikut, setelah mesin dihidupkan selama kurang lebih 15 menit, beban digantungkan seberat 3kg, tunggu sampai torsi dan putaran stabil, pertama data yang diambil adalah data tanpa zeolit , kemudian menggunakan zeolit teraktivasi NaOH 1N, setelah torsi dan putaran stabil pada putaran 1500 rpm, lalu memulai proses pengambilan data , untuk data yang pertama kali dicatat adalah data variabel operasi mesin tanpa zeolit, lalu dilanjutkan pengambilan data menggunakan zeolit teraktivasi KOH 1N. Pengambilan berikutnya adalah pada putaran 2000, 2500, 3000 rpm dan dulang sebanyak tiga kali pengulangan. Prosedur pengambilan data dan analisa dapat dijelaskan menggunakan diagram alir yang ditunjukkan pada gambar 32.

49

Gambar 32. Diagram Alir Persiapan dan Pengujian Zeolit Mulai

Persiapan Alat dan Bahan

Memasang Beban 3kg

Memasukkan Zeolit Pelet Tekan ke saringan

Mengambil Data Tanpa Zeolit

Mengambil data zeolit dengan aktivasi NaOH dan KOH normalitas

1N;2N; 3N; dan 4N

Pengujian variasi massa rapat

Pengujian variasi massa renggang

Kesimpulan

Selesai

Mengatur Putaran Mesin 1500, 2000, 2500 dan 3000 rpm

Menganalisa Data Hasil Pengujian

50

D.Analisa Data

Seluruh data hasil pengujian dianalisa dengan menggunakan persamaan-persamaan yang ada pada bab 2 untuk mendapatkan daya engkol yang dihasilkan dan pemakaian bahan bakar spesifik. Analisa data dilakukan dengan menggunakan perbandingan prestasi mesin tanpa zeolit dan prestasi mesin menggunakan zeolit yang diaktivasi dengan NaOH dan KOH dengan variasi normalitas yang berbeda 1N;2N;3N; dan 4N serta variasi rapat dan renggang. Hasil analisa data ditampilkan dalam bentuk grafik, dengan melihat perbandingan nilai pada grafik dapat dilihat prestasi mesin.

Tabel 4. Data hasil pengujian motor diesel.

Ukuran (diameter

tebal) : 10mm, 3mm

Bahan Bakar

: Solar Temperatur Pemanasan

: 200° C

Spesific

Gravity : 0,84 Waktu Pemanasan : 1 jam

Putaran Mesin, rpm : 1500,2000,2500,3000 Nilai Kalor Bahan Bakar

: 42000 kJ/ kg

Aktivator : NaOH & KOH 1N Rapat

Tekanan udara ruangan

: 101325 Pa = 1,013 bar

Hasil Pengamatan Data 1

Nomer Pengujian 1 2 3 4 5 6 7 8

a) Jumlah Zeolit, gram 0 NaOH KOH 0 NaOH KOH 0 NaOH b) Temperature Udara

ruangan, °C

c) Putaran Mesin, rpm d) Beban Tergantung, kg

e) Torsi , Nm

f) Waktu Pemakaian Bahan Bakar, detik g) Laju Pemakaian Udara, mm H2O h) Temperature gas Buang, °C

V.

SIMPULAN DAN SARAN

A.Simpulan

Simpulan yang didapatkan dari hasil pengujian, pengambilan data dan analisa penggunaan zeolit pada motor diesel 4 langkah , maka didapatkan beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Penggunaan zeolit yang diaktivasi basa-fisik (NaOH dan KOH) pada mesin diesel 4 langkah dapat meningkatkan prestasi mesin tersebut berdasarkan naiknya daya engkol dan penurunan konsumsi bahan bakar spesifik dibandingkan dengan tanpa penggunaan zeolit.

2. Peningkatan daya engkol rata-rata terbaik pada variasi normalitas yaitu zeolit teraktivasi NaOH sebesar 1,6605% dan zeolit teraktivasi KOH sebesar 1,4724 % pada normalitas 1N pada variasi rapat.

3. Penurunan konsumsi bahan bakar spesifik rata-rata terbaik pada variasi normalitas yaitu zeolit teraktivasi NaOH sebesar 2,836 % dan zeolit teraktivasi KOH sebesar 2,414 % pada variasi rapat dengan normalitas 1 N.

4. Penggunaan zeolit rapat lebih meningkatkan kenaikan daya engkol serta menurunkan konsumsi bahan bakar spesifik dibandingkan renggang. Pada

88

penelitian ini peningkatan zeolit NaOH rapat terhadap daya engkol sebesar sebesar 1,6605% sedangkan NaOH renggang sebesar 1,4913 %.

5. Zeolit teraktivasi NaOH-Fisik lebih baik dibandingkan dengan zeolit teraktivasi KOH-Fisik dalam hal peningkatan daya engkol maupun penurunan konsumsi bahan bakar spesifik, hal ini disebabkan pada proses aktivasi kimia kation-kation bermuatan positif dapat dipertukarkan dan dapat di isi dengan ion Na+ maupun K+. Dan hal ini terbukti dari hasil

pengujian zeolit teraktivasi NaOH lebih optimal dalam peningkatan daya engkol dan penurunan konsumsi bahan bakar spesifik dibandingkan zeolit teraktivasi KOH. Hal ini karena aktivasi kimia menggunakan aktivator basa NaOH akan membentuk permukaan yang lebih luas pada pori-pori dan daya adsorbsi yang semakin besar.

6. Penggunaan variasi normalitas pada normalitas 1N, 2N, 3N dan 4N pada penelitian ini mendapatkan kesimpulan bahwa semakin tinggi nilai normalitas maka penghematan konsumsi bahan bakar spesifik yang dihasilkan mesin diesel semakin kecil hal ini disebabkan pengaktivasian basa memiliki batas optimal, dimana penggunaan normalitas 1N adalah yang paling optimal untuk melarutkan pengotor-pengotor di sisi permukaan kristal zeolit sekaligus konsentrasi yang paling optimal dalam larutan NaOH dan KOH dapat masuk ke dalam pori-pori kristal zeolit untuk membersihkan pengotor-pengotor tersebut.

89

B.Saran

Berikut ini beberapa saran yang ingin penulis sampaikan, yaitu:

1. Perlu adanya penelitian zeolit teraktivasi basa jenis lain yang memungkinkan memiliki optimalisasi terhadap zeolit jauh lebih baik lagi. 2. Perlunya dilakukan pengujian mengenai jangka waktu efektif penggunaan

zeolit agar zeolit memiliki daya guna yang optimal saat digunakan.

3. Agar lebih mengoptimalkan pengadsorbsian zeolit sehingga meningkatkan prestasi mesin perlu dilakukan inovasi penambahan bahan-bahan lain yang terbukti memiliki daya adsorbsi yang baik pula seperti fly ash batu bara dan arang sekam batok kelapa.

DAFTAR PUSTAKA

Affandi,F & Hadisi .Hendri. 2011. Pengaruh Metode Aktivasi Zeolit Alam Sebagai Bahan Penurun Temperatur Campuran Beraspal Hangat. Pusat Litbang Jalan dan Jembatan. Bandung

Ahmadi,K. 2009. Kinerja Zeolit Alam Teraktivasi Pada Penjernihan Minyak Bekas Penggorengan Keripik Tempe. Jurnal Teknologi Pertanian, (10) (2) : 136 – 143.

Andrianus, N.K. 2012. Pengaruh Normalitas NaOH & KOH Pada Aktivasi Basa

– Fisik Pelet Tekan Terhadap Prestasi Motor Diesel 4 Langakah. Skripsi. Jurusan Teknik Mesin - Universitas Lampung: Bandar Lampung.

Auerbach .S.M, Carrado.K.A, Dutta.P.K.. 2003. Zeolite Science And Technology, Marcel Dekker. New York.

Daryanto, 2000. Teknik Perawatan Mobil.Andi.Jakarta.

Daryanto, 2010. Teknik Servis Mobil. PT Rineka Cipta. Jakarta

Daryanto, 2003. Dasar-dasar teknik mobil. Bumi Aksara.Jakarta

Elida S.T. 1996. Pengantar Kimia. Gunadarma. Jakarta.

Ginting.A.B, Anggraini.D, Indaryati .S, Kriswarini .Rosika. 2007. Karakterisasi Komposisi Kimia, Luas Permukaan Pori Dan Sifat Termal Dari Zeolit Bayah,Tasikmalaya, Dan Lampung. Jurnal Teknik Bahan Nuklir. (3) (1): 39

Harahap. 2006. Kajian Bahan Galian Zeolit Untuk Dimanfaatkan Sebagai Bahan Baku Pupuk. Badan Penelitian Dan Pengembangan Propinsi Sumatera Utara. Medan.

Jozefaciuk,G and Bowanko, G. 2002. Effect Of Acid And Alkali Treatments On Surface Areas And Adsorption Energies Of Selected Mineral. Journal Clays and Clay Minerals. (50) (6) : 779

Kurniasari,L., Djaeni,M, Purbasari,A. 2011. Aktivasi Zeolit Alam Sebagai Adsorben Pada Alat Pengering Bersuhu Rendah. Jurnal Reaktor. (13) (3) : 178-184

Lestari,D. Y. 2010. Kajian Modifikasi Dan Karakterisasi

Zeolit Alam Dari Berbagai Negara. Prosiding Seminar Nasional Kimia Dan Pendidikan Kimia, FKIP UNY

Mufida, F. R., Anna, P. S. 2013. Amobilisasi Pektinase Dari Bacillus Subtilis Menggunakan Matriks Pasir Laut Yang Diaktivasi NaOI. Kimia.Student Journal. (1) (1) : 46 - 47

Nasakin.,M., Tania, S., TP Siahan, A. 2002. Pengaruh Kandungan Ca Pada CaO-Zeolit Terhadap Kemampuan Adsorpsi Nitrogen. Jurnal Teknologi. (6) (2):78.

Prasetyo. J. E. 2013. Perbandingan Penggunaan Arang Aktif Kulit Kacang Tanah-Reaktor Biosand Filter Dan MnZeolit-Reaktor Biosand Filter Untuk Menurunkan Kadar Cod Dan Bod Dalam Air Limbah Industri Farmasi.Skripsi. Jurusan Kimia - Universitas Negeri Semarang : Semarang.

Pusat Data & Informasi Energi Sumber Daya Mineral. 2011. Indonesia Energy Outlook 2010. Kementerian Energi & Sumber Daya Mineral. Jakarta.

88

penelitian ini peningkatan zeolit NaOH rapat terhadap daya engkol sebesar sebesar 1,6605% sedangkan NaOH renggang sebesar 1,4913 %.

5. Zeolit teraktivasi NaOH-Fisik lebih baik dibandingkan dengan zeolit teraktivasi KOH-Fisik dalam hal peningkatan daya engkol maupun penurunan konsumsi bahan bakar spesifik, hal ini disebabkan pada proses aktivasi kimia kation-kation bermuatan positif dapat dipertukarkan dan dapat di isi dengan ion Na+ maupun K+. Dan hal ini terbukti dari hasil pengujian zeolit teraktivasi NaOH lebih optimal dalam peningkatan daya engkol dan penurunan konsumsi bahan bakar spesifik dibandingkan zeolit teraktivasi KOH. Hal ini karena aktivasi kimia menggunakan aktivator basa NaOH akan membentuk permukaan yang lebih luas pada pori-pori dan daya adsorbsi yang semakin besar.

6. Penggunaan variasi normalitas pada normalitas 1N, 2N, 3N dan 4N pada penelitian ini mendapatkan kesimpulan bahwa semakin tinggi nilai normalitas maka penghematan konsumsi bahan bakar spesifik yang dihasilkan mesin diesel semakin kecil hal ini disebabkan pengaktivasian basa memiliki batas optimal, dimana penggunaan normalitas 1N adalah yang paling optimal untuk melarutkan pengotor-pengotor di sisi permukaan kristal zeolit sekaligus konsentrasi yang paling optimal dalam larutan NaOH dan KOH dapat masuk ke dalam pori-pori kristal zeolit untuk membersihkan pengotor-pengotor tersebut.

89

B.Saran

Berikut ini beberapa saran yang ingin penulis sampaikan, yaitu:

1. Perlu adanya penelitian zeolit teraktivasi basa jenis lain yang memungkinkan memiliki optimalisasi terhadap zeolit jauh lebih baik lagi. 2. Perlunya dilakukan pengujian mengenai jangka waktu efektif penggunaan

zeolit agar zeolit memiliki daya guna yang optimal saat digunakan.

3. Agar lebih mengoptimalkan pengadsorbsian zeolit sehingga meningkatkan prestasi mesin perlu dilakukan inovasi penambahan bahan-bahan lain yang terbukti memiliki daya adsorbsi yang baik pula seperti fly ash batu bara dan arang sekam batok kelapa.

DAFTAR PUSTAKA

Affandi,F & Hadisi .Hendri. 2011. Pengaruh Metode Aktivasi Zeolit Alam

Sebagai Bahan Penurun Temperatur Campuran Beraspal Hangat. Pusat

Litbang Jalan dan Jembatan. Bandung

Ahmadi,K. 2009. Kinerja Zeolit Alam Teraktivasi Pada Penjernihan Minyak

Bekas Penggorengan Keripik Tempe. Jurnal Teknologi Pertanian, (10) (2) :

136 – 143.

Andrianus, N.K. 2012. Pengaruh Normalitas NaOH & KOH Pada Aktivasi Basa

– Fisik Pelet Tekan Terhadap Prestasi Motor Diesel 4 Langakah. Skripsi.

Jurusan Teknik Mesin - Universitas Lampung: Bandar Lampung. Auerbach .S.M, Carrado.K.A, Dutta.P.K.. 2003. Zeolite Science And

Technology, Marcel Dekker. New York.

Daryanto, 2000. Teknik Perawatan Mobil.Andi.Jakarta.

Daryanto, 2010. Teknik Servis Mobil. PT Rineka Cipta. Jakarta Daryanto, 2003. Dasar-dasar teknik mobil. Bumi Aksara.Jakarta Elida S.T. 1996. Pengantar Kimia. Gunadarma. Jakarta.

Ginting.A.B, Anggraini.D, Indaryati .S, Kriswarini .Rosika. 2007. Karakterisasi Komposisi Kimia, Luas Permukaan Pori Dan Sifat Termal Dari Zeolit

Harahap. 2006. Kajian Bahan Galian Zeolit Untuk Dimanfaatkan Sebagai Bahan

Baku Pupuk. Badan Penelitian Dan Pengembangan Propinsi Sumatera

Utara. Medan.

Jozefaciuk,G and Bowanko, G. 2002. Effect Of Acid And Alkali Treatments On

Surface Areas And Adsorption Energies Of Selected Mineral. Journal Clays

and Clay Minerals. (50) (6) : 779

Kurniasari,L., Djaeni,M, Purbasari,A. 2011. Aktivasi Zeolit Alam Sebagai

Adsorben Pada Alat Pengering Bersuhu Rendah. Jurnal Reaktor. (13) (3) :

178-184

Lestari,D. Y. 2010. Kajian Modifikasi Dan Karakterisasi

Zeolit Alam Dari Berbagai Negara. Prosiding Seminar Nasional Kimia Dan

Pendidikan Kimia, FKIP UNY

Mufida, F. R., Anna, P. S. 2013. Amobilisasi Pektinase Dari Bacillus Subtilis

Menggunakan Matriks Pasir Laut Yang Diaktivasi NaOI. Kimia.Student

Journal. (1) (1) : 46 - 47

Nasakin.,M., Tania, S., TP Siahan, A. 2002. Pengaruh Kandungan Ca Pada

CaO-Zeolit Terhadap Kemampuan Adsorpsi Nitrogen. Jurnal Teknologi.

(6) (2):78.

Prasetyo. J. E. 2013. Perbandingan Penggunaan Arang Aktif Kulit Kacang Tanah-Reaktor Biosand Filter Dan MnZeolit-Reaktor Biosand Filter Untuk Menurunkan Kadar Cod Dan Bod Dalam Air Limbah Industri

Farmasi.Skripsi. Jurusan Kimia - Universitas Negeri Semarang : Semarang.

Pusat Data & Informasi Energi Sumber Daya Mineral. 2011. Indonesia Energy

Rahman, A. M., 2007. Mempelajari Karakteristik Kimia Dan Fisik Tepung Tapioka Dan Mocal (Modified Cassava Flour) Sebagai Penyalut Kacang

Pada Produk Kacang Salut. Skripsi. Jurusan Teknologi Pertanian - Institut

Pertanian Bogor: Bogor.

Rini ,D. K & Lingga, F. A.2010. Optimasi Aktivasi Zeolit Alam Untuk

Dehumidifikasi. Skripsi. Jurusan Teknik Kimia-Universitas Diponegoro:

Semarang.

Treybal, R. E. 1981. Mass Transfer Operations, 3rd edition, page 35, Mc Graw-Hill Book Company, Japan.

V.L.MAALEEV, A.M. 1995. Operasi Pemeliharaan Mesin Diesel. Erlangga. Jakarta.

Wardono, H. 2004. Modul Pembelajaran Motor Bakar 4-Langkah. Jurusan Teknik Mesin-Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Wardono, H dkk. 2012. Penuntun Praktikum Pengujian Prestasi Mesin Motor

Bakar Diesel 4-Tak. Laboratorium Motor Bakar dan Propulsi – Jurusan

Teknik Mesin – Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Anonim. 2013.otomotifkompas.com.Kenali Filter Udara dan Cara Merawatnya http://otomotif.kompas.com/read/2013/04/02/7353/Kenali.Filter.Udara.dan .Cara.Merawatnya. Diakses : 27 Desember 2013. Pukul 08.30 WIB Anonim. 2013.kikimiqbalsoft.blogspot.com.Apa itu Tapioka

http://kikimiqbalsoft.blogspot.com/2012/02/apa-itu-tapioka.html. Diakses: 30 Desember 2013. Pukul 10.20 WIB

Anonim. 2013.green.kompasiana.com com. Tingkat pencemaran udara Indonesia http://green.kompasiana.com/polusi/2013/01/02/tingkat-pencemaran- udara-indonesia-tertinggi-ketiga-di-dunia-bagaimana-cara-mengatasinya-520856.html. Diakkses : 30 Desember 2013. Pukul 09.50 WIB

Badan Pusat Statistik.2013. bps.go.id.

http://www.bps.go.id/tab_sub/view.php?tabel=1&id_subyek=17&notab=1 2. Diakses : 30 Desember 2013. Pukul 19.20 WIB

Wikipedia.2014. wikipedia.org.Larutan

http://id.wikipedia.org/wiki/Larutan. Diakses : 16 Januari 2014. Pukul 20.00 WIB

Anonim.2014. chemistry.org. Materi Kimia SMA

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_sma1/kelas-2/konsentrasi-larutan/. Diakses : 16 Januari 2014. Pukul 20.15 WIB Wikipedia.2014. wikipedia.org. Kalium

http://id.wikipedia.org/wiki/Kalium. Diakses : 15 September 2014. Pukul 22.00 WIB

Wikipedia.2014. wikipedia.org. Natrium

http://id.wikipedia.org/wiki/Natrium. Diakses : 15 September 2014. Pukul 22.20 WIB