Kajian Eksperimental Perbandingan Performansi Generator Diesel Menggunakan Bahan Bakar Solar, Biosolar Dan Pertadex

(1)

KAJIAN EKSPERIMENTAL PERBANDINGAN

PERFORMANSI GENERATOR DIESEL MENGGUNAKAN

SOLAR, BIOSOLAR DAN PERTADEX

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

MARULI CESCO GULTOM NIM : 080401140

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

Abstrak

Mesin diesel adalah salah satu tipe dari mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang panasnya dihasilkan dari pembakaran bahan bakar oleh udara bertekanan. Penggunaan bahan bakar yang tepat dapat menghasilkan pembakaran yang halus sehingga emisi gas buang yang dihasilkan lebih rendah. Untuk itu perlu dilakukan pengujian terhadap performansi mesin untuk mengetahui apakah kondisi, fungsi, dan kualitas mesin masih sesuai dengan perkembangan teknologi saat ini. Oleh karena itu, penulis melakukan pengujian menggunakan bahan bakar solar, biosolar dan pertadex pada generator set Dong Fa model R 175 A.

Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui perbandingan unjuk kerja mesin diesel menggunakan bahan bakar solar, biosolar dan pertadaex sehingga akan terlihat pengaruhnya terhadap parameter performansi mesin diesel. Penelitian ini juga untuk melihat kadar emisi gas buang mesin diesel mengggunakan bahan bakar tersebut.

Dari hasil perhitungan melalui data hasil pengujian dapat dilihat bahwa nilai konsumsi bahan bakar spesifiknya lebih baik jika menggunakan bahan bakar biosolar. Semakin besar pembebanan semakin besar efisiensi thermalnya.

(3)

Abstrak

Diesel engine is one of the type of combustion machine in is (internal combustion engine) which is heat yealded from combustion of fuel by air of having pressure. Usage of correct fuel can yield smooth combustion so that gas emission throw away of machine to know what is condition, function, and machine quality still as according to growth of technology in this time. Therefore, writer do examination use diesel fuel and biosolar of pertadex at generator set Dong Fa model R 175 A. As for target of this research is to know comparison of work diesel engine use diesel fuel, and biosolar of pertadex so that will seen its influence to parameter performance of diesel engine. This research also to see gas emission rate trhow away diesel engine by using fuel.

From result of calculation through dat result of examination can be seen that value consume spesific fuel of better him if using fuel of biosolar. Ever greater of ever greater encumbering of its efficiency of him.

(4)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat, kasih, kekuatan dan kesehatan yang diberikan selama pengerjaan skripsi ini, sehingga skripsi ini dapat saya selesaikan.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan untuk mencapai gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu

“Kajian Eksperimental Perbandingan Performansi Generator Diesel Menggunakan Bahan Bakar Solar, Biosolar Dan Pertadex”

Dalam penulisan skripsi ini tidak sedikit hambatan yang dihadapi oleh penulis. Untuk itu penulis secara khusus menyampaikan terima kasih kepada dosen pembimbing bapak Tulus Burhanuddin Sitorus ST.MT , yang telah bersedia meluangkan waktunya untuk memberikan saran dan membimbing serta sumbangan pikiran bagi penulisan skripsi ini.

Selama penulisan skripsi ini, penulis juga mendapat banyak bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada: 1. Kedua orang tua penulis, Alm.Ayahanda R. Gultom dan Ibunda R.br

Pakpahan, yang telah memberikan dukungan doa, dana dan semangat serta memberikan kesempatan kepada penulis untuk dapat mengikuti pendidikan di Fakultas Teknik USU.

2. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.

3. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin USU. 4. Saudaraku yang tercinta, kakak Lisbet br.Gultom S,pd untuk doa-doa, dana

semangat dan dukungan dalam menyelesaikan skripsi ini, dan juga kepada adik-adikku Dameria br.Gultom dan Harauli br.Gultom.

5. Rosmauli Simangunsong S,pd yang telah memberikan dukungan doa dan semangat dari awal sampai akhir penulisan skripsi ini.

(5)

6. Keluarga penulis, keluarga besar R.Gultom dan R.br.Pakpahan, keluarga Tulang Febri Simangunsong.

7. Seluruh teman-teman penulis, baik teman satu angkatan 2005 juga teman- teman yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah menemani dan memberikan masukan serta semangat kepada penulis

8. Keluarga Iting di jalan Terompet dan juga kepada keluarga teman-teman yang selalu memberikan nasehat kepada penulis

9. Staf laboratorium motor bakar Departemen Teknik Mesin USU, bang atin dan bang adrian yang telah bersedia menemani selama penelitian ini berjalan Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi penyempurnaan dimasa mendatang.

Akhirnya penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Terima kasih.

Medan, Juli 2012 Penulis,

Maruli Cesco Gultom Nim.080401140

(6)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR NOTASI ... x

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang ... 1

1.2Tujuan Pengujian... 1

1.3Batasan Masalah ... 1

1.4Metodologi Penulisan ... 2

1.5Sistematika Penulisan ... 2

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Motor Bakar ... 4

2.2 Klasifikasi Motor Bakar ... 4

2.2.1 Perbedaan Mesin Bensin Dan Mesin Diesel ... 5

2.2.2 Kelebihan Dan Kekurangan Anatara Mesin Bensin Dan Mesin Diesel ... 6

2.3 Prinsip Kerja Motor Bakar ... 7

2.3.1 Prinsip Kerja Mesin Bensin ... 8

(7)

2.4 Siklus Ideal ... 10

2.4.1 Siklus Otto ... 10

2.4.2 Siklus Diesel ... 11

2.5 Performansi Mesin Diesel ... 12

2.5.1 Daya ... 12

2.5.2 Torsi ... 12

2.5.3 Konsumsi Bahan Bakar (sfc) ... 13

2.5.4 Efisiensi Thermal ... 13

2.6 Emisi Gas Buang ... 14

2.7 Bahan Bakar Diesel ... 16

2.7.1 Bahan Bakar Solar ... 16

2.7.2 Bahan Bakar Biosolar ... 17

2.7.3 Pertadex... 18

BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Waktu Dan Tempat ... 20

3.2 Alat Dan Bahan ... 20

3.2.1 Alat ... 20

3.2.2 Bahan... 23

3.3 Metode Pengumpulan Data ... 23

3.4 Metode Pengolahan Data ... 24

3.5 Pengamatan Dan Tahap Pengujian ... 24

(8)

3.7 Prosedur Pengujian Emisi ... 26

BAB 4 HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN 4.1 Daya ... 28

4.2 Torsi ... 28

4.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (sfc)... 32

4.3.1 Analisa Perhitungan Bahan Bakar Spesifik Menggunakan Bahan Bakar Solar ... 32

4.3.2 Analisa Perhitungan Bahan Bakar Spesifik Menggunakan Bahan Bakar Bioolar ... 36

4.3.3 Analisa Perhitungan Bahan Bakar Spesifik Menggunakan Bahan Bakar Pertadex ... 40

4.4 Efisiensi Thermal Brake ... 46

4.4.1 Analisa Perhitungan Efisiensi Thermal Brake Menggunakan Bahan Bakar Solar ... 47

4.4.2 Analisa Perhitungan Efisiensi Thermal Brake Menggunakan Bahan Bakar Biosolar... 49

4.4.3 Analisa Perhitungan Efisiensi Thermal Brake Menggunakan Bahan Bakar Pertadex ... 51

4.5 Emisi Gas Buang ... 55

4.5.1 Emisi Gas Buang Bahan Bakar Solar... 55

4.5.2 Emisi Gas Buang Bahan Bakar Biosolar ... 57

(9)

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ... 62

5.2 Saran ... 62

DAFTAR PUSTAKA ... 63

LAMPIRAN ... 64

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Prinsip Kerja Mesin Bensin ... 9

Gambar 2.2 Prinsip Kerja Mesin Diesel ... 10

Gambar 2.3 Diagram P-V dan T-S Siklus Otto ... 11

Gambar 2.4 Diagram P-V dan T-S Siklus Diesel ... 11

Gambar 3.1 Genset Dong Fa Model R 175 A ... 20

Gambar 3.2 Auto Gas Analyzer ... 21

Gambar 3.3 Tachometer... 22

Gambar 3.4 Multimeter ... 22

Gambar 3.5 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin Diesel ... 26

Gambar 3.6 Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ... 27

Gambar 4.1 Grafik Torsi vs Putaran Untuk Daya 400 Watt... 31

Gambar 4.2 Grafik Torsi vs Putaran Untuk Daya 800 Watt... 31

Gambar 4.3 Grafik Sfc vs Putaran Untuk Beban 400 Watt ... 45

Gambar 4.4 Grafik Sfc vs Putaran Untuk Beban 800 Watt ... 46

Gambar 4.5 Grafik Efisiensi Thermal vs Putaran Untuk Beban 400 Watt ... 54

Gambar 4.6 Grafik Efisiensi Thermal vs Putaran Untuk Beban 800 Watt ... 55

Gambar 4.7 Grafik Emisi Solar vs Putaran Untuk Beban 400 Watt ... 56

Gambar 4.8 Grafik Emisi Solar vs Putaran Untuk Beban 800 Watt ... 57

Gambar 4.9 Grafik Emisi Biosolar vs Putaran Untuk Beban 400 Watt... 58

Gambar 4.10 Grafik Emisi Biosolar vs Putaran Untuk Beban 800 Watt... 59

Gambar 4.11 Grafik Emisi Pertadex vs Putaran Untuk Beban 400 Watt ... 60

(11)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Spesifikasi Bahan Bakar Solar... 17

Tabel 2.2 Spesifikasi Bahan Bakar Pertadex ... 19

Tabel 4.1 Tabel Hasil Perhitungan Torsi ... 31

Tabel 4.2 Tabel Hasil Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik... 44

Tabel 4.3 Tabel Hasil Perhitungan Efisiensi Thermal ... 53

Tabel 4.4 Emisi Bahan Bakar Solar Beban 400 Watt ... 56

Tabel 4.5 Emisi Bahan Bakar Solar Beban 800 Watt ... 56

Tabel 4.6 Emisi Bahan Bakar Biosolar Beban 400 Watt ... 55

Tabel 4.7 Emisi Bahan Bakar Biosolar Beban 800 Watt ... 58

Tabel 4.8 Emisi Bahan Bakar Pertadex Beban 400 Watt ... 59

(12)

DAFTAR NOTASI

Lambang Keterangan Satuan

PB Daya Keluaran Watt

n Putaran rpm

T Torsi N.m

Sfc Konsumsi Bahan Bakar Spesifik g/w.jam

ṁ_� Laju Aliran Bahan Bakar Kg/jam

CV Nilai Kalor Kj/Kg

sgf Spesific Grafity

η

b Efisiensi Thermal Brake

(13)

Abstrak

(14)

Abstrak

(15)

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Seiring berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi dibidang industri terutama bidang permesinan, berbagai alat diciptakan untuk mempermudah dan menambah kenyamanan manusia dalam mencukupi kebutuhannya. Generator set (Genset) merupakan salah satu alat yang dapat menghasilkan energi listrik dimana dalam penggunaannya membutuhkan mesin sebagai penggerak mulanya. Motor bakar merupakan salah satu mesin yang digunakan sebagai penggerak mula.

Motor bakar merupakan suatu mesin konversi energi yang mengubah energi kalor menjadi energi mekanik. Dengan adanya energi kalor sebagai suatu penghasil tenaga maka sudah semestinya mesin tersebut memerlukan bahan bakar dan sistem pembakaran yang digunakan sebagai sumber kalor. Dalam hal ini bahan bakar yang sering digunakan adalah bensin, solar dan gas.

Untuk mengetahui performansi suatu mesin dengan menggunakan bahan bakar tersebut, maka diperlukan suatu pengujian. Dari hasil pengujian dapat diketahui apakah kondisi, fungsi, dan kualitas mesin masih sesuai dengan perkembangan teknologi saat ini.

Berdasarkan hal tersebut diatas, maka penyusun menulis Skripsi dengan judul

“Kajian Eksperimental Perbandingan Performansi Generator Diesel Menggunakan Solar, Biosolar Dan Pertadex”.

1.2 Tujuan Pengujian

Adapun tujuan dari pengujian ini adalah untuk membandingkan perfomansi dari generator set menggunakan solar, biosolar dan pertadek.

1.3 Batasan Masalah

1. Bahan bakar yang digunakan adalah solar, biosolar dan pertadex 2. Motor diesel yang digunakan adalah generator set diesel

(16)

3. Perbandingan performansi mesin tersebut yang berupa: Daya, Torsi, SFC, Efesiensi Termal, dan Emisi gas buang.

1.4 Metodologi Penulisan

Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut :

a. Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku dan tulisan-tulisan yang terkait.

b. Browsing internet, berupa studi artikel-artikel, gambar-gambar dan buku elektronik (e-book) serta data-data lain yang berhubungan.

c. Metode studi lapangan, yaitu dengan mengambil data dari hasil pengujian yang dilakukan di laboratorium fakultas teknik.

d. Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk oleh Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

1.5 Sistematika Penulisan

Skripsi ini dibagi menjadi beberapa bab dan masing-masing terdiri dari sub bab dengan garis besar tiap bab adalah sebagai berikut :

BAB 1 : PENDAHULUAN

Bab ini berisikan latar belakang, tujuan, batasan masalah, metodologi penulisan dan sistematika penulisan.

BAB 2 : TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisikan landasan teori mengenai defenisi motor bakar, klasifikasi motor bakar, prinsip kerja motor bakar, performansi motor bakar, emisi gas buang dan spesifikasi bahan bakar.

BAB 3 : METODOLOGI PENGUJIAN

Bab ini berisikan mengenai tempat dan waktu pelaksanaan pengujian, alat dan bahan yang dipakai serta tahapan dan prosedur pengujian.

(17)

BAB 4 : HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisikan analisa hasil pengujian dan perhitungan perbandingan performansi.

BAB 5: KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran dari hasil-hasil perhitungan didalam perencanaan mesin pembakaran dalam.

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

(18)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Motor Bakar

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah mesin kalor, yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk melakukan kerja mekanik atau yang mengubah energi thermal menjadi energi mekanik. Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal ini mesin kalor dibagi menjadi dua golongan, yaitu mesin pembakaran luar dan mesin pembakaran luar.

Pada mesin pembakaran luar atau sering disebut juga sebagai external combustion engine (ECE) proses pembakaran terjadi di luar mesin, energi thermal dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui dinding pemisah. Contohnya mesin uap. Pada mesin pembakaran dalam atau sering disebut juga sebagai internal combustion engine (ICE), proses pembakaran berlangsung di dalam motor bakar itu sendiri sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja. Mesin pembakaran dalam umumnya dikenal juga dengan nama motor bakar. Dalam kelompok ini terdapat motor bakar torak dan sistem turbin gas.

2.2 Klasifikasi Motor Bakar

Motor bakar torak dapat diklasifikasikan atas mesin bensin dan mesin diesel. Perbedaan pokok antara kedua mesin ini ada pada sistem penyalaannya. Pada motor bensin penyalaan bahan bakar dilakukan oleh percikan bunga api listrik dari busi. Oleh sebab itu mesin bensin dikenal juga dengan sebutan spark ignition engine. Sedangkan pada mesin diesel penyalaan bahan bakar terjadi dengan sendirinya, oleh sebab itu bahan bakar disemprotkan/diinjeksikan ke dalam ruang bakar yang berisi udara yang bertekanan dan bertemperatur tinggi. Bahan bakar tersebut terbakar dengan sendirinya oleh udara yang mengandung 21% volume O2 setelah temperatur campuran itu melampaui temperatur nyala

(19)

2.2.1 Perbedaan Mesin Diesel Dan Mesin Bensin:

Jika diperhatikan lebih jauh terdapat banyak perbedaan antara mesin bensin dan mesin diesel, antara lain [9]:

1. Cara pemberian Dan penyalaan Bahan bakar

Perbedaan utama terletak pada bagaimana memulai sesuatu pembakaran dalam ruang silinder. Mesin besin mengawali pembakaran dengan disuplainya listrik tegangan tinggi, sehingga menimbulkan percikan bunga api di antara celah busi untuk memulai pembakaran gas. Motor diesel memanfaatkan udara yang dikompresi untuk memulai pembakaran bahan bakar solar. Dengan perbandingan kompresinya sangat tinggi sampai berkisar 22 : 1, akibatnya tekanan naik secara mendadak (berlangsung dalam beberapa milidetik) suhunya dapat mencapai 900-1000 derajat celcius. Suhu setinggi itu dapat menyalakan bahan bakar solar menjelang akhir langkah kompresi, solar disemprotkan ke udara yang sangat panas itu. Akibatnya, bahan bakar langsung terbakar sebab titik nyala solar sendiri Cuma 400 Celcius. Karena pembakaran terjadi akibat tekanan kompresi yang sangat tinggi tadi, maka mesin diesel di sebut juga mesin penyalaan kompresi (compression igniton engine). Sedangkan mesin bensin di kenal dengan mesin penyalaan bunga api (spark ignition engine). Dalam mesin bensin bahan bakar dan udara dicampur di luar silinder yaitu dalam karburator dan saluran masuk (manifold). Sebaliknya mesin diesel tidak ada campuran pendahuluan udara dan bahan bakar di luar silinder, hanya udara yang diterima ke dalam silinder melalui saluran masuk. 2. Perbandingan Kompresi mesin diesel dan Bensin

Perbandingan kompresi adalah perbandingan volume udara dalam silinder sebelum langkah kompresi dengan volume sesudah langkah kompresi. Perbandingan kompresi untuk motor-motor bensin adalah berkisar 8 : 1 sedangkan perbandingan yang umum untuk motor-motor diesel adalah 16-22 : 1. Perbandingan kompresi yang tinggi pada motor diesel menimbulkan kenaikan suhu udara cukup tinggi untuk menyalakan bahan bakar tanpa ada letikan bunga api. Hal ini menyebabkan motor diesel

(20)

mempunyai efisiensi yang besar sebab kompresi yang tinggi menghasilkan pemuaian yang besar dari gas-gas hasil pembakaran dalam silinder. Karena itu tenaganya sangat kuat. Efisiensi tinggi yang dihasilkan pembakaran motor diesel harus diimbangi dengan kekuatan komponen-komponennya agar dapat menahan gaya-gaya pembakaran yang sangat besar.

3. Disain Komponen Mesin Diesel dan Bensin

Untuk komponen mesin diesel harus dibuat kokoh dan kuat untuk dapat menahan gaya pembakaran yang sangat besar. Pada umumnya bagian-bagian yang dikuatkan adalah torak, pena torak, batang penghubung, dan poros engkol serta sejumlah bantalan utama untuk mendukung poros engkol.

2.2.2 Kelebihan Dan Kekurangan Antara Mesin Bensin Dan Mesin diesel

Berikut ini adalah perbandingan kelebihan dan kekurangan antara mesin bensin dan mesin diesel[7]:

1. Getaran (kenyamanan pengendara dan penumpang)

Mesin bensin lebih halus dibandingkan mesin diesel. Hal ini disebabkan karena mesin diesel menggunakan mekanisme kompresi tinggi dalam proses pembakarannya (lebih tinggi dibandingkan mesin bensin). Namun secara konstan teknologi mesin diesel semakin canggih dan sanggup membuat mesin diesel modern jauh lebih halus dibandingkan mesin diesel konvensional.

2. Performa

Mesin bensin memiliki Horse Power (Daya Kuda) lebih besar dibandingkan mesin Diesel. Namun mesin Diesel memiliki torsi yang lebih besar terutama pada putaran bawah. Akibatnya pengendara mobil bermesin bensin akan merasakan kelincahan mobilnya. Sedangkan bagi pengendara mobil Diesel akan merasakan manfaatnya ketika harus membawa beban berat atau menempuh medan yang ekstrim.

3. Durability (Ketahanan/keawetan)

(21)

diesel bisa bekerja lebih lama daripada mesin bensin. Ini juga menjadi salah satu faktor penentu mengapa mesin-mesin industri rata-rata menggunakan teknologi diesel.

4. Efisiensi

Mobil bermesin Diesel dapat dikatakan lebih efisien dari mobil bermesin diesel dengan kapasitas yang sama. Belum lagi bila dihitung perbedaan harga perliter antara bensin (pertamax) dengan solar. Langkah Toyota Indonesia mengeluarkan Kijang Innova versi Diesel (walaupun sedikit lebih mahal) menjadi indikasi strong point teknologi mesin Diesel yang tidak dimiliki mesin Bensin.

5. Ramah Lingkungan

Mesin bensin jelas lebih unggul namun kehadiran bio solar mulai mengecilkan perbedaan ini. Tetapi tetap saja mesin bensin lebih unggul terutama dengan adanya Catalytic Converter.

2.3 Prinsip Kerja Motor Bakar

Mesin bensin dan mesin diesel bekerja dengan torak bolak balik (naik turun pada mesin gerak). Keduanya bekerja pada prinsip 4 langkah dan prinsip ini umumnya digunakan pada teknik mobil. Untuk mesin dengan penyalaan busi disebut mesin bensin dengan menggunakan bahan bakar bensin (premium), sedangkan untuk mesin diesel menggunakan bahan bakar solar atau minyak diesel.

Dalam proses pembakaran tenaga panas bahan bakar diubah ketenaga mekanik melalui pembakaran bahan bakar didalam mesin. Pembakaran adalah proses kimia dimana Karbondioksida dan zat air bergabung dengan oksigen dalam udara. Jika pembakaran berlangsung maka diperlukan : a)Bahan bakar dan udara dimasukkan kedalam mesin, b)Bahan bakar dipanaskan hingga suhu tinggi Pembakaran menimbulkan panas dan menghasilkan tekanan, kemudian menghasilkan tenaga mekanik. Campuran masuk kedalam mesin mengandung udara dan bahan bakar.

(22)

2.3.1 Prinsip Kerja Mesin Bensin

Langkah-langkah yang terjadi pada mesin bensin 4 langkah adalah : 1. Langkah isap

Pada langkah isap, campuran udara yang telah bercampur pada karburator diisap ke dalam silinder (ruang bakar). Torak bergerak turun dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB) yang akan menyebabkan kehampaan (vacum) di dalam silinder, maka dengan demikian campuran udara dan bahan bakar (bensin) akan diisap ke dalam silinder. Selama langkah torak ini, katup isap akan terbuka dan katup buang akan menutup.

2. Langkah Kompresi

Pada langkah kompresi, campuran udara dan bahan bakar yang berada di dalam silinder dimampatkan oleh torak, dimana torak akan bergerak dari TMB ke TMA dan kedua katup isap dan buang akan menutup, sedangkan busi akan memercikan bunga api dan bahan bakar mulai terbakar akibatnya terjadi proses pemasukan panas.

3. Langkah Ekspansi

Pada langkah ekspansi, campuran udara dan bahan bakar yang diisap telah terbakar. Selama pembakaran, sejumlah energi dibebaskan, sehingga suhu dan tekanan dalam silinder naik dengan cepat. Setelah mencapai TMA, piston akan didorong oleh gas bertekanan tinggi menuju TMB. Tenaga mekanis ini diteruskan ke poros engkol. Saat sebelum mencapai TMB, katup buang terbuka, gas hasil pembakaran mengalir keluar dan tekanan dalam silinder turun dengan cepat. 4. Langkah buang

Pada langkah buang, torak terdorong ke bawah menuju TMB dan naik kembali ke TMA untuk mendorong ke luar gas-gas yang telah terbakar di dalam silinder. Selama langkah ini, katup buang membuka sedangkan katup isap menutup. Untuk lebih jelas, prinsip kerja mesin bensin dapat dilihat pada gambar 2.1.

(23)

Gambar 2.1 Prinsip Kerja Mesin Bensin[13]

2.3.2Prinsip Kerja Mesin Diesel

Prinsip kerja mesin diesel 4 tak sebenarnya sama dengan prinsip kerja mesin otto, yang membedakan adalah cara memasukkan bahan bakarnya. Pada mesin diesel bahan bakar di semprotkan langsung ke ruang bakar dengan menggunakan injector. Dibawah ini adalah langkah dalam proses mesin diesel 4 langkah :

1. Langkah Isap

Pada langkah ini piston bergerak dari TMA (Titik Mati Atas) ke TMB (Titik Mati Bawah). Saat piston bergerak ke bawah katup isap terbuka yang menyebabkan ruang didalam silinder menjadi vakum,sehingga udara murni langsung masuk ke ruang silinder melalui filter udara.

2. Langkah kompresi

Pada langkah ini piston bergerak dari TMB menuju TMA dan kedua katup tertutup. Karena udara yang berada di dalam silinder didesak terus oleh piston,menyebabkan terjadi kenaikan tekanan dan temperatur,sehingga udara di dalam silinder menjadi sangat panas. Beberapa derajat sebelum piston mencapai TMA, bahan bakar di semprotkan ke ruang bakar oleh injector yang berbentuk kabut.

3. Langkah Usaha

Pada langkah ini kedua katup masih tertutup, akibat semprotan bahan bakar di ruang bakar akan menyebabkan terjadi ledakan pembakaran yang akan meningkatkan suhu dan tekanan di ruang bakar. Tekanan yang besar tersebut akan mendorong piston ke bawah yang menyebkan terjadi gaya aksial. Gaya aksial ini dirubah dan diteruskan oleh poros engkol menjadi gaya radial (putar).

(24)

4. Langkah Buang

Pada langkah ini, gaya yang masih terjadi di flywhell akan menaikkan kembali piston dari TMB ke TMA, bersamaan itu juga katup buang terbuka sehingga udara sisa pembakaran akan di dorong keluar dari ruang silinder menuju exhaust manifold dan langsung menuju knalpot

Begitu seterusnya sehingga terjadi siklus pergerakan piston yang tidak berhenti. Siklus ini tidak akan berhenti selama faktor yang mendukung siklus tersebut tidak ada yang terputus. Untuk lebih jelas, prinsip kerja mesin diesel dapat dilihat pada gambar 2.2.

Langkah isap Langkah kompresi Langkah usaha Langkah Buang

Gambar 2.2 Prinsip Kerja Mesin Diesel[8]

2.4 Siklus Ideal 2.4.1 Siklus Otto

Siklus otto dapat dilihat pada gambar 2.3. Proses yang terjadi pada siklus otto adalah sebagai berikut:

Proses 6-1 : langkah isap

Proses 1-2 : kompresi isentropic

Proses 2-3 : proses pembakaran volume konstan dianggap sebagai proses pemasukan kalor

Proses 3-4 : proses isentropik udara panas dengan tekanan tinggi mendorong piston turun menuju TMB

Proses 4-5 : proses pelepasan kalor pada volume konstan piston Proses 5-6 : langkah buang pada tekanan konstan

(25)

Gambar 2.3 Diagram P-V dan T-S Siklus Otto[5]

2.4.2 Siklus Diesel

Siklus diesel dapat dilihat pada gambar 2.4. Proses yang terjadi pada siklus diesel adalah sebagai berikut:

Proses 6-1 : langkah isap Proses 1-2 : langkah kompresi

Proses 2-3 : proses pemasukan kalor pada tekanan konstan Proses 3-4 : langkah ekspansi

Proses 4-5 : proses pembuangan kalor pada volume konstan Proses 5-6 : langkah buang pada tekanan konstan

(26)

2.5 Performansi Mesin Diesel 2.5.1 Daya Poros

Daya mesin adalah besarnya kerja mesin selama waktu tertentu. Pada motor bakar daya yang berguna adalah daya poros, dikarenakan poros tersebut menggerakan beban. Daya poros dibangkitkan oleh daya indikator , yang merupakan daya gas pembakaran yang menggerakan torak selanjutnya menggerakan semua mekanisme, sebagian daya indikator dibutuhkan untuk mengatasi gesekan mekanik, seperti pada torak dan dinding silinder dan gesekan antara poros dan bantalan. Prestasi motor bakar pertama-tama tergantung dari daya yang dapat ditimbulkannya. Semakin tinggi frekuensi putar motor makin tinggi daya yang diberikan hal ini disebabkan oleh semakin besarnya frekuensi semakin banyak langkah kerja yang dialami pada waktu yang sama. Dengan demikian besar daya poros itu adalah :

�� = 2�.(₆₀�.�) (2.1) lit.3 hal 3-9

Dimana : PB = daya ( W )

T = torsi ( Nm )

n = putaran mesin ( Rpm )

2.5.2 Torsi

Torsi adalah perkalian antara gaya dengan jarak. Selama proses usaha maka tekanan-tekanan yang terjadi di dalam silinder motor menimbulkan suatu gaya yang luar biasa kuatnya pada torak. Gaya tersebut dipindahkan kepada pena engkol melalui batang torak , dan mengakibatkan adanya momen putar atau torsi pada poros engkol. Untuk mengetahui besarnya torsi digunakan alat

dynamometer. Biasanya motor pembakaran ini dihubungkan dengan dynamometer

dengan maksud mendapatkan keluaran dari motor pembakaran dengan cara menghubungkan poros motor pembakaran dengan poros dynamometer dengan menggunakan kopling elastik.

(27)

PB = 2�

.( �.� )

T = ��.60

2�.� (2.2) lit.3 hal 3-9

2.5.3Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)

Konsumsi bahan bakar spesifik merupakan salah satu parameter prestasi yang penting di dalam suatu motor bakar. Parameter ini biasa dipakai sebagai ukuran ekonomi pemakaian bahan bakar yang terpakai per jam untuk setiap daya kuda yang dihasilkan.

SFC = �̇ �� 103

�� (2.3) lit.3 hal 3-2

ṁ_f = ��8�10−3

� � 3600 (2.4) lit.3 hal 2-7

Dengan :

SFC = konsumsi bahan bakar spesifik (kg/kw.h) PB = daya (W)

ṁ_f= konsumsi bahan bakar sgf = spesifik grafity t = waktu (jam)

2.5.4 Efisiensi Thermal Brake

Kerja berguna yang dihasilkan selalu lebih kecil dari pada energi yang dibangkitkan piston karena sejumlah enegi hilang akibat adanya rugi-rugi mekanis (mechanical losses). Dengan alasan ekonomis perlu dicari kerja maksimium yang dapat dihasilkan dari pembakaran sejumlah bahan bakar. Efisiensi ini disebut juga sebagai efisiensi termal brake ( brake thermal efficiency, ηb).

Jika daya keluaran PB dalam satuan KW, laju aliran bahan bakar mf dalam

satuan kg/jam, maka: ηb =

�_�

�_� . _��

(28)

2.6 Emisi Gas Buang

Bahan pencemar (polutan) yang berasal dari kendaraan bermotor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kategori sebagai berikut :

1. Sumber

Polutan dibedakan menjadi polutan primer atau sekunder. Polutan primer seperti nitrogen oksida (NOx) dan hidrokarbon (HC) langsung dibuangkan ke

udara bebas dan mempertahankan bentuknya seperti pada saat pembuangan. Polutan sekunder seperti ozon (O3) dan peroksiasetil nitrat (PAN) adalah polutan

yang terbentuk di atmosfer melalui reaksi fotokimia, hidrolisis atau oksidasi.

2. Komposisi Kimia

Polutan dibedakan menjadi organik dan inorganik. Polutan organik mengandung karbon dan hidrogen, juga beberapa elemen seperti oksigen, nitrogen, sulfur atau fosfor, contohnya : hidrokarbon, keton, alkohol, ester dan lain-lain. Polutan inorganik seperti : karbon monoksida (CO), karbonat, nitrogen oksida, ozon dan lainnya.

3. Bahan Penyusun

Polutan dibedakan menjadi partikulat atau gas. Partikulat dibagi menjadi padatan dan cairan seperti : debu, asap, abu, kabut dan spray, partikulat dapat bertahan di atmosfer. Sedangkan polutan berupa gas tidak bertahan di atmosfer dan bercampur dengan udara bebas.

a.) Partikulat

Polutan partikulat yang berasal dari kendaraan bermotor umumnya merupakan fasa padat yang terdispersi dalam udara dan membentuk asap. Fasa padatan tersebut berasal dari pembakaran tak sempurna bahan bakar dengan udara, sehingga terjadi tingkat ketebalan asap yang tinggi. Selain itu partikulat juga mengandung timbal yang merupakan bahan aditif untuk meningkatkan kinerja pembakaran bahan bakar pada mesin kendaraan.

Apabila butir-butir bahan bakar yang terjadi pada penyemprotan kedalam silinder motor terlalu besar atau apabila butir–butir berkumpul menjadi satu, maka akan terjadi dekomposisi yang menyebabkan terbentuknya karbon–karbon padat

(29)

atau angus. Hal ini disebabkan karena pemanasan udara yang bertemperatur tinggi, tetapi penguapan dan pencampuran bahan bakar dengan udara yang ada didalam silinder tidak dapat berlangsung sempurna, terutama pada saat–saat dimana terlalu banyak bahan bakar disemprotkan yaitu pada waktu daya motor akan diperbesar, misalnya untuk akselerasi, maka terjadinya angus itu tidak dapat dihindarkan. Jika angus yang terjadi itu terlalu banyak, maka gas buang yang keluar dari gas buang motor akan bewarna hitam.

b.) Unburned Hidrocarbon (UHC)

Hidrokarbon yang tidak terbakar dapat terbentuk tidak hanya karena campuran udara bahan bakar yang gemuk, tetapi bisa saja pada campuran kurus bila suhu pembakarannya rendah dan lambat serta bagian dari dinding ruang pembakarannya yang dingin dan agak besar. Motor memancarkan banyak hidrokarbon kalau baru saja dihidupkan atau berputar bebas (idle) atau waktu pemanasan.

Pemanasan dari udara yang masuk dengan menggunakan gas buang meningkatkan penguapan dari bahan bakar dan mencegah pemancaran hidrokarbon. Jumlah hidrokarbon tertentu selalu ada dalam penguapan bahan bakar, di tangki bahan bakar dan dari kebocoran gas yang melalui celah antara silinder dari torak masuk kedalam poros engkol, yang disebut dengan blow by gasses (gas lalu). Pembakaran tak sempurna pada kendaraan juga menghasilkan gas buang yang mengandung hidrokarbon. Hal ini pada motor diesel terutama disebabkan oleh campuran lokal udara bahan bakar tidak dapat mencapai batas mampu bakar.

c.) Carbon Monoksida (CO)

Karbon dan Oksigen dapat bergabung membentuk senyawa karbon monoksida (CO) sebagai hasil pembakaran yang tidak sempurna dan karbon dioksida (CO2) sebagai hasil pembakaran sempurna. Karbon monoksida

merupakan senyawa yang tidak berbau, tidak berasa dan pada suhu udara normal berbentuk gas yang tidak berwarna. Gas ini akan dihasilkan bila karbon yang terdapat dalam bahan bakar (kira–kira 85 % dari berat dan sisanya hidrogen) terbakar tidak sempurna karena kekurangan oksigen. Hal ini terjadi bila campuran udara bahan bakar lebih gemuk dari pada campuran stoikiometris, dan terjadi

(30)

selama idling pada beban rendah atau pada output maksimum. Karbon monoksida tidak dapat dihilangkan jika campuran udara bahan bakar gemuk. Bila campuran kurus karbon monoksida tidak terbentuk.

d.) Oksigen (O2)

Oksigen (O2) sangat berperan dalam proses pembakaran, dimana oksigen

tersebut akan diinjeksikan keruang bakar. Dengan tekanan yang sesuai akan mengakibatkan terjadinya pembakaran bahan bakar.

2.7 Bahan Bakar Diesel 2.7.1 Bahan Bakar Solar

Baha n bakar solar ada lah baha n bakar minyak ha sil sulingan dari minyak bu mi mentah, ba ha n bakar ini ber war na kuning coklat ya ng jer nih. Penggunaa n solar pada u mu mnya ada lah untuk ba han bakar pada semua jenis mesin D iesel denga n putara n tinggi (diata s 1000 rpm) . Bahan bakar solar mempuyai sifat utama, yaitu[11] :

1. Tidak mempunyai warna atau hanya sedikit kekuningan dan berbau 2. Encer dan tidak mudah menguap pada suhu normal

3. Terbakar secara spontan pada suhu 3500C

4. Mampu menimpulkan panas yang besar (10.500 kcal/kg)

Untuk lebih jelas spesifiksi bahan bakar solar dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

(31)

Tabel 2.1 Spesifikasi bahan bakar solar[11]

No Karakteristik Satuan Batasan Metode Uji Min. Max. ASTM Lain

1 Angka setana - 48 - D-613

2 Indeks setana - 45 - D4737

3 Berat jenis Kg/m3 815 870 D-1298/D-4737 4 Viskositas mm2/sec 2,0 5,0 D-445 5 Kandugan sulfur % m/m - 0,35 D-1552

6 Destilasi : T 95 0C - 370 D-86

7 Titik nyala 0C 60 - D-93

8 Titik tuang 0C - 18 D-97

9 Residu karbon Merit - Kelas I D-4530

10 Kandungan air mg/kg - 500 D-1744

11 Korosi bilah tembaga Merit - Kelas I D-130

12 Kandungan abu % m/m - 0,01 D-482

13 Kandungan sedimen % m/m - 0,01 D-473 14 Bilangan asam kuat mg KOH/g - 0 D-644 15 Bilangan asam total mg KOH/g - 0,6 D-644 16 Penampilan visual - Jernih dan

terang

17 Warna No.ASTM - 3,0 D-1500

2.7.2 Bahan Bakar Biosolar

Biosolar adalah campuran dari 95% solar produksi kilang Balongan dan 5% FAME (fatty acid methyl ester). Biosolar ini diluncurkan Pertamina juga karena Peraturan Presiden Nomor 5 tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional dan Instruksi Presiden Nomor 1 tahun 2006 tentang penyediaan dan pemanfaatan bahan bakar nabati (biofuel) sebagai bahan bakar lain.

Biosolar aman dipakai untuk mobil, biosolar juga ramah lingkungan, pembakarannya bersih, dan merupakan bahan yang dapat di perbarui (soalnya dibuat dari campuran FAME itu). FAME itu adalah minyak nabati, lemak hewan,

(32)

atau minyak goreng bekas yang diubah melalui proses transesterifikasi yang sebenarnya bisa mereaksikan minyak-minyak itu dengan metanol dan katalisator NaOH atau KOH, nama lain dari FAME adalah biodiesel.

Keunggulan Biosolar adalah dengan kandungan minyak nabati, BBM menjadi lebih ramah lingkungan. Kepala Divisi BBM Pertamina, Djaelani Sutomo mengatakan Biosolar memiliki angka cetane 51 hingga 55 atau lebih tinggi dari pada solar standar yang sekitar 48. Makin tinggi angka cetane, makin sempurna pembakaran sehingga polusi dapat ditekan. Kerapatan energi pervolume yang diperoleh juga makin besar. Selain itu, campuran FAME menurunkan sulfur sehingga tidak lebih dari 500 ppm. Sedangkan kelemahan Biosolar tidak seperti solar murni, ternyata Biosolar memiliki kelemahan. Kelemahannya tak cocok dipakai untuk kendaraan bermotor yang memerlukan kecepatan dan daya, karena biodiesel menghasilkan tenaga yang lebih rendah dibandingkan solar murni.

Bahan bakar biosolar ini mempunyai sifat – sifat yang sama seperti bahan bakar solar seperti yang dapat dilihat diatas pada tabel 2.1.

2.7.3 Pertamina Dex

Meningkatnya kebutuhan konsumsi bahan bakar solar pada kendaraan dan mesin - mesin di Indonesia dapat menyebabkan terjadinya kerusakan lingkungan seperti polusi udara. Oleh karenanya, PT. Pertamina (Persero) sebagai produsen bahan bakar minyak Indonesia berupaya meningkatkan kualitas bahan bakar solar yang diproduksi yaitu dengan cara memproduksi bahan bakar solar Pertadex yang merupakan bahan bakar solar jenis baru yang memiliki kualitas tinggi. Bahan bakar ini memiliki angka setana yang tinggi sebesar 53 serta kandungan senyawaan impurities yang sangat rendah sehingga bahan bakar ini baik untuk operasi mesin diesel. Untuk menjaga mutu bahan bakar Pertadex yang diproduksi maka perlu dilakukan pengujian mutu terhadap produk tersebut sehingga bahan bakar tersebut layak untuk dipasarkan. Sifat dan karakteristik bahan bakar pertamina dex dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

(33)

Tabel 2.2 Spesifikasi bahan bakar pertamina dex[15]

No Karakteristik Satuan Batasan Metode Uji Min. Max. ASTM Lain

1 Angka setana - 51 - D-613

2 Indeks setana - 48 - D4737

3 Berat jenis Kg/m3 820 860 D-4052-96 4 Viskositas mm2/sec 2,0 4,5 D-445 5 Kandungan sulfur % m/m - 0,05 D-2622-98 6 Destilasi : T 90

T 95

Titik didih akhir

- - -

340 360 370

D-86-99a

7 Titik nyala 0C 50 - D-93-99c

8 Titik tuang 0C - 18 D-97

9 Residu karbon Merit - 0,3 D-4530-93 10 Kandungan air mg/kg - 500 D-1744-92 11 Korosi bilah

tembaga

Merit - Kelas I D-4815

12 Kandungan abu % m/m - 0,01 D-130-94 13 Kandungan sedimen % m/m - 0,01 D-482-95 14 Bilangan asam kuat mg KOH/g - 0 D-473 15 Bilangan asam total mg KOH/g - 0,3 D-644 16 Penampilan visual - Jernih dan

terang

17 Warna No.ASTM - 3,0 D-1500

18 Partikulat mg/l - 10 D-2276-99

19 Lubrisitas mikron - 460 D-6079-99 20 Stabilitas oksidasi g/m3 - 25 D-2274-94 21 Kandungan FAME % v/v - 0,1

(34)

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat

Pengujian dilakukan di laboratorium motor bakar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara selama lebih kurang 3 bulan.

3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Alat

Alat yang dipakai dalam penelitian ini terdiri dari:

1. Genset Diesel Dong Fa model R175 A

Gambar 3.1 Genset Dong Fa model R 175 A Spesifikasi:

Max output : 4,86 Kw (6,6 Ps) Rated output : 4,41 Kw (6 Ps) Rated speed : 2600 rpm Net weight : 60 kg

(35)

2. Auto gas analyzer untuk megetahui emisi gas buang motor

Gambar 3.2 Auto gas analyzer Spesifikasi :

Gas Measurment Ranges

Range Resolution

HC _0-30000ppm _1ppm

CO _0-15% _{0.001 vol%}

CO2 _0-20% _{0.01 vol%}

O2 _0-25% _{0.01 vol%}

NOx _0-5000ppm _1ppm

Temperature: 0 - 50 °C oper., -20 to 70 °C storage Humidity: Up to 95% non-condensing

Altitude -300 to 2,500 m

Vibration 1.5 G sinusoidal 5-1000 Hz.

Shock 1.22m drop to concrete floor (gas analyzer)

(36)

3. Tachometer untuk mengetahui putaran mesin

Gambar 3.3 Tachometer Spesifikasi:

Display Counts : 99.999 counts LCD Range rpm : 5 to 99.999

Ft/min : 0.2 to 6560

M/min : 0.05 to 1999.9

Basic Accuracy : ±0.05% ±1d

Max RPM Resolution (rpm) : 0.1

4. Multi meter untuk mengetahui tegangan dan kuat arus dari genset

(37)

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 5. Alat bantu perbengkelan, seperti : kunci pas, kunci ring, obeng, tang, dan palu. 6. Stop watch untuk menentukan waktu yang dibutuhkan mesin untuk

menghabiskan bahan bakar dengan volume 50 mili liter ( ml ) 7. Bola lampu pijar digunakan sebagai beban

8. Botol infus digunakan untuk menentukan jumlah bahan bakar yang akan dipakai

3.2.2 Bahan

Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah bahan bakar solar, biosolar dan pertamina dex.

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.

(38)

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

5. Emisi gas buang

Prosedur pengujian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu : 1. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar solar 2. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar biosolar 3. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar pertamina dex

3.6 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel

Prosedur pengujian performansi motor dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

1. Mengoperasikan mesin dengan cara memutar poros engkol mesin, kemudian memanaskan mesin selama 10-15 menit

2. Mengatur putaran mesin pada 550 rpm menggunakan tuas kecepatan dan memastikan putaran mesin menggunakan tacho meter

(39)

3. Menentukan konsumsi bahan bakar yang akan diuji. 4. Menyalakan lampu sebagai beban yaitu sebesar 400 watt 5. Mencatat tegangan dan kuat arus menggunakan multi meter

6. Mencatat waktu yang dibutuhkan mesin untuk menghabiskan 50 ml bahan bakar menggunakan stopwatch

7. Mengulang pengujian menggunakan beban dan variasi putaran yang berbeda

Untuk lebih ringkasnya prosedur pengujian performansi yang dilakukan dapat dilihat melalui melalui diagram alir di bawah ini :

(40)

Gambar 3.5 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin

Catatan: Untuk menentukan jumlah bahan bakar yang digunakan dipakai botol infus 500 cc

3.7 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang

Pengujian emisi gas buang yang dilakukan dalam penelitian ini menggunakan alat auto logic gas analyzer. Pengujian ini dilakukan bersamaan dengan pengujian performansi motor bakar diesel dimana gas buang yang

Mulai

Kesimpulan

Selesai

• Volume bahan bakar yang diuji sebanyak 50 ml

• Putaran mesin: n rpm

• Beban: p watt

• Mencatat waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan 50 ml bahan bakar

• Mencatat tegangan dan kuat arus yang dihasilkan generator

Mengulang pengujian dengan beban dan putaran yang berbeda

(41)

dihasilkan mesin pada saat pengujian diukur untuk mengetahui kadar emisinya. Prosedur pengujian dapat dilihat melalui diagram alir berikut ini :

Gambar 3.6 Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Bang Mulai

Selesai Kesimpulan Menyambungkan perangkat auto gas analyzer ke komputer

Memasukkan gas fitting ke dalam knalpot motor

Menunggu kira-kira 2 menit hingga tampilan stabil dan melihat

tampilannya di komputer

Mengulang pengujian dengan beban dan putaran yang berbeda

(42)

BAB 4

HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN 4.1 Daya

Besarnya daya yang dihasilkan oleh mesin menggunakan bahan bakar solar, biosolar dan pertadex pada saat pengujian dilaksanakan dapat dilihat dari besar kuat arus pada bola lampu yang digunakan,yaitu sebesar 400 Watt Dan 800 Watt.

4.2 Torsi

Besarnya torsi mesin dari masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :

PB =

2�� 60

x

T = ��.60

2��

Dimana :

PB = Daya (Watt)

n = Putaran mesin (rpm) T = Torsi (N.m)

Dengan daya yang sama pada masing-masing pengujian, maka besarnya torsi yang dihasilkan mesin mengunakan bahan bakar solar, biosolar dan pertadex akan menjadi sama juga yaitu pada variasi putaran mesin yang sama.

Untuk Daya PB 400 Watt

N=550 rpm

400 = 2.3,14.550

�

T = 24000

3454 = 6,94 N.m

N=600 rpm

400 = 2.3,14.600

(43)

T = 24000

3768 = 6,36 N.m

N=650 rpm

400 = 2.3,14.650

�

T = 24000

4082 = 5,87 N.m

N=700 rpm

400 = 2.3,14.700

�

T = 24000

4396 = 5,45 N.m

N=750 rpm

400 = 2.3,14.750

�

T = 24000

4710 = 5,09 N.m

Daya,PB : 800 Watt

N=550 rpm

800 = 2.3,14.550

�

T = 48000

3454 = 13,89 N.m

N=600 rpm

800 = 2.3,14.600

�

T = 48000

3768 = 12,73 N.m

N=650 rpm

800 = 2.3,14.650

�

T = 48000

4082 = 11,75 N.m

N=700 rpm

800 = 2.3,14.700

(44)

T = 48000

4396 = 10,91 N.m

N=750 rpm

800 = 2.3,14.750

�

T = 48000

4710 = 10,19 N.m

Tabel 4.1 Tabel Hasil Perhitungan Torsi

Daya (Watt) Putaran (rpm) Torsi (N.m)

400

550 6,94

600 6,36

650 5,87

700 5,45

750 5,09

800

550 13,89

600 12,73

650 11,75

700 10,91

750 10,19

Perbandingan harga torsi untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 4.1 Grafik Torsi vs Putaran Untuk Daya 400 Watt

0 1 2 3 4 5 6 7 8

550 600 650 700 750

)

Putaran(rpm)

Grafik Torsi Vs Putaran

(45)

Analisa :

1. Torsi minimum pada daya 400 watt diperoleh pada putaran 750 rpm yaitu sebesar 5,09 N.m

2. Torsi maximum pada daya 400 watt diperoleh pada putaran 550 rpm yaitu sebesar 6,94 N.m

Gambar 4.2 Grafik Torsi vs Putaran Untuk Daya 800 Watt

Analisa :

1. Torsi minimum pada daya 800 watt diperoleh pada putaran 750 rpm yaitu sebesar 10,19 N.m

2. Torsi maximum pada daya 800 watt diperoleh pada putaran 550 rpm yaitu sebesar 13,89 N.m

4.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

Konsumsi bahan bakar spesifik (spesific fuel consumption, sfc) dari masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :

SFC = ��10

��

0 2 4 6 8 10 12 14 16

550 600 650 700 750

)

Putaran(rpm)

Grafik Torsi Vs Putaran

(46)

Dengan :

SFC = konsumsi bahan bakar spesifik (g/kW.h) mf = laju aliran bahan bakar (kg/jam)

PB = daya (w)

4.3.1 Analisa Perhitungan SFC Menggunakan Bahan Bakar Solar

Daya,PB : 400 Watt

Putaran : 550 rpm

Pada putaran 550 rpm, lamanya waktu yang diperoleh untuk menghabiskan 50 cc bahan bakar adalah 14,05,85 menit atau 843 detik. Untuk analisa perhitungan nilai SFC pada variasi putaran yang lain, data hasil pengujian dapat dilihat pada lampiran.

mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10−3

843

x

3600

= 0,17508 kg/jam Maka :

SFC = ��10

�_�

= 0,17508�103

0,4

= 437,7 g/kW.h Putaran : 600 rpm

mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10−3

802,2

x

3600 = 0,18399 kg/jam

Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,18399�10

3 0,4

(47)

= 459,97 g/kW.h Putaran : 650 rpm

mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

669

x

3600

= 0,22062 kg/jam Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,22062�10

3 0,4

= 551,55 g/kW.h Putaran : 700 rpm

mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10−3

603

x

3600

= 0,24477 kg/jam Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,24477�10

3 0,4

= 611,92 g/kW.h Putaran :750 rpm

mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10−3

486,6

x

3600 = 0,30332 kg/jam

(48)

Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,30332�10

3 0,4

= 758,3 g/kW.h Daya,PB : 800 Watt

Putaran : 550 rpm

mf = ��50�10

−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

787,2

x

3600 = 0,1875 kg/jam

Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,1875�103

0,8

= 234,37 g/kW.h Putaran : 600 rpm

mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

629,4

x

3600 = 0,2345 kg/jam

Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,2345�10

3 0,8

(49)

Putaran : 650 rpm mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10−3

509,4

x

3600 = 0,28975 kg/jam

Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,28975�10

3 0,8

= 362,18 g/kW.h Putaran : 700 rpm

mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10−3

489

x

3600

= 0,30184 kg/jam Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,30184�10

3 0,8

= 377,3 g/kW.h Putaran : 750 rpm

mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

429

x

3600

= 0,34405 kg/jam Maka :

SFC = ��10

3 �_�

(50)

= 0,34405�10

3 0,8

= 430,06 g/kW.h

4.3.2 Analisa Perhitungan SFC Menggunakan Bahan Bakar Biosolar

Daya,PB : 400 Watt

Putaran : 550 rpm mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10−3

904,8

x

3600 = 0,16312 kg/jam

Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,16312�10

3 0,4

= 407,8 g/kW.h Putaran : 600 rpm

mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

738,6

x

3600 = 0,19983 kg/jam

Maka :

SFC = ��10

3 �_�

= 0,19983�10

3 0,4

= 499,57 g/kW.h Putaran : 650 rpm

mf =

��50�10−3

(51)

= 0,82�50�10

−3

678,6

x

3600 = 0,2175 kg/jam

Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,2175�10

3 0,4

= 543,75 g/kW.h Putaran : 700 rpm

mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

605,4

x

3600 = 0,2438 kg/jam

Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,2438�10

3 0,4

= 609,5 g/w.h Putaran : 750 rpm

mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

499,2

x

3600 = 0,29567 kg/jam

Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,29567�10

3 0,4

(52)

Daya,PB : 800 Watt

Putaran : 550 rpm mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

844,2

x

3600 = 0,17484 kg/jam

Maka :

SFC = ��10

3 �_�

= 0,17484�10

3 0,8

= 218,55 g/kW.h Putaran : 600 rpm

mf = ��50�10

−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

728,4

x

3600 = 0,20263 kg/jam

Maka :

SFC = ��10

3 �_�

= 0,20263�10

3 0,8

= 253,28 g/kW.h Putaran : 650 rpm

mf = ��50�10

−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

600

x

3600

(53)

Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,246�10

3 0,8

= 307,5 g/kW.h Putaran : 700 rpm

mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

510

x

3600

= 0,28941 kg/jam Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,28941�10

3 0,8

= 361,76 g/kW.h Putaran : 750 rpm

mf = ��50�10

−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

491,4

x

3600 = 0,30036 kg/jam

Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,30036�10

3 0,8

(54)

4.3.3 Analisa Perhitungan SFC Menggunakan Bahan Bakar Pertadex

Daya,PB : 400 Watt

Putaran : 550 rpm

mf = ��50�10

−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

831

x

3600

= 0,17761 kg/jam Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,17761�10

3 0,4

= 444,02 g/kW.h Putaran : 600 rpm

mf = ��50�10

−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

793,8

x

3600 = 0,18594 kg/jam

Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,18594�103

0,4

= 464,85 g/kW.h Putaran : 650 rpm

mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

726

x

3600

(55)

Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,2033�10

3 0,4

= 508,25 g/kW.h Putaran : 700 rpm

mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

610,8

x

3600 = 0,24165 kg/jam Maka :

SFC = ��10

3 �_�

= 0,24165�10

3 0,4

= 604,12 g/kW.h Putaran : 750 rpm

mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

546

x

3600

= 0,27032 kg/jam Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,27032�10

3 0,4

(56)

Daya,PB : 800 Watt

Putaran : 550 rpm mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

799,2

x

3600 = 0,18468 kg/jam

Maka :

SFC = ��10

3 �_�

= 0,18468�10

3 0,8

= 230,85 g/kW.h Putaran : 600 rpm

mf = ��50�10

−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

630

x

3600

= 0,23428 kg/jam Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,23428�10

3 0,8

= 292,85 g/kW.h Putaran : 650 rpm

mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

554,4

x

3600 = 0,26623 kg/jam

(57)

Maka :

SFC = ��10

3 ��

= 0,26623�10

3 0,8

= 332,78 g/kW.h Putaran : 700 rpm

mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

500,4

x

3600 = 0,29496 kg/jam

Maka :

SFC = ��10

3 �_�

= 0,29496�10

3 0,8

= 368,7 g/kW.h Putaran : 750 rpm

mf =

��50�10−3

�

x

3600

= 0,82�50�10

−3

441,6

x

3600 = 0,33423 kg/jam

Maka :

SFC = ��10

3 �_�

= 0,33423�10

3 0,8

= 417,78 g/kW.h

Hasil perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik menggunakan bahan bakar solar, biosolar dan pertamina dex dengan variasi beban dan putaran yang berbeda dapat dilihat lebih jelas pada tabel di bawah ini:

(58)

Tabel 4.3 Tabel Hasil Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Beban (Watt) Putaran (rpm) sfc (g/kW.h)

Solar Biosolar Pertamina Dex

400

550 437,7 407,8 444,02

600 459,97 499,57 464,85

650 551,55 543,75 508,25

700 611,92 609,5 604,12

750 758,3 739,17 675,8

800

550 234,37 218,55 230,85

600 293,12 253,28 292,85

650 362,18 307,5 332,78

700 377,3 361,76 368,7

750 430,06 375,45 417,78

Perbandingan harga sfc untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 4.3 Grafik SFC vs Putaran Untuk Beban 400 Watt

Analisa :

1. SFC minimum diperoleh saat menggunakan bahan bakar biosolar pada putaran 550 rpm yaitu sebesar 407,8 g/kW.jam.

2. SFC maximum diperoleh saat menggunakan bahan bakar solar pada putaran 750 rpm yaitu sebesar 758 g/kW.jam.

3. Untuk putaran 650, 700, dan 750 rpm SFC minimum diperoleh saat menggunakan bahan bakar pertadex.

0 100 200 300 400 500 600 700 800

550 600 650 700 750

sf c ( g /k W .h) Putaran (rpm)

SFC vs Putaran

Solar Biosolar Pertamina Dex

(59)

4. Untuk beban 400 watt SFC lebih baik saat menggunakan bahan bakar pertadex.

5. Semakin besar nilai laju aliran bahan bakar, semakin besar pula konsumsi bahan bakar spesifiknya

Gambar 4.4 Grafik Sfc vs Putaran Untuk Beban 800 Watt Analisa :

1. SFC minimum diperoleh saat menggunakan bahan bakar biosolar pada putaran 550 rpm yaitu sebesar 218,55 g/kW.jam.

2. SFC maximum diperoleh saat menggunakan bahan bakar solar pada putaran 750 rpm yaitu sebesar 430,06 g/kW.jam

3. SFC minimum diperoleh saat pengujian menggunakan beban 800 Watt 4. Semakin besar beban atau daya yang digunakan semakin kecil konsumsi

bahan bakarnya

4.4 Efisiensi Thermal Brake

Efisiensi thermal brake dari masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :

η

=

�_� �� . ��

�

3600 0

5 10 15 20 25 30 35

550 600 650 700 750

(

.h)

Putaran (rpm)

SFC vs Putaran

Efisiensi Thermal (%) Biosolar

(60)

dimana :

η

b : efisiensi thermal brake

CV : nilai kalor bahan bakar (kj/kg)

4.4.1 Analisa Perhitungan Efisiensi Thermal Brake Menggunakan Bahan Bakar Solar

Daya,PB : 400 Watt

CV solar = 55588,35 kj/kg Putaran : 550 rpm

Pada putaran 550 rpm, nilai ṁf dapat dilihat pada perhitungan nilai ṁf untuk

putaran 550 rpm. Untuk nilai ṁf pada variasi putaran yang lain juga dapat dilihat

pada perhitungan nilai ṁf pada masing-masing variasi putarannya. Untuk nilai

kalor (Caloric Value,CV) untuk masing-masing bahan bakar dapat dilihat pada lampiran hasil pengujian menggunakan bom kalorimeter.

Putaran : 550 rpm

η

=

�_� �� . ��

�

3600

= 0,4

0,17508�55588,35

�

3600 = 0,147951 = 14,7951 % Putaran : 600 rpm

η

=

�� _� . ��

�

3600 = 0,4

0,18399�55588,35

�

3600 = 0,140791 = 14,0791 % Putaran : 650 rpm

η

=

��

�� . ��

�

3600 = 0,4

0,22062�55588,35

�

3600 = 0,117413 = 11,7413 %

(61)

Putaran : 700 rpm

η

=

��

�� . ��

�

3600

= 0,4

0,24477�55588,35

�

3600 = 0,105830 = 10,583 % Putaran : 750 rpm

η

=

�_� �� . ��

�

3600

= 0,4

0,30332�55588,35

�

3600 = 0,085401 = 8,5401 % Daya,PB : 800 Watt

Putaran : 550 rpm

η

=

�_� �� . ��

�

3600

= 0,8

0,1875�55588,35

�

3600 = 0,276316 = 27,6316 % Putaran : 600 rpm

η

=

�_� �_� . ��

�

3600

= 0,8

0,2345�55588,35

�

3600 = 0,220927 = 22,0927 % Putaran : 650 rpm

η

=

�� _� . ��

�

3600

= 0,8

0,28975�55588,35

�

3600 = 0,177226 = 17,7226 %

(62)

Putaran : 700 rpm

η

=

��

�� . ��

�

3600

= 0,8

0,30184�55588,35

�

3600 = 0,171645 = 17,1645 % Putaran : 750 rpm

η

=

�_� �� . ��

�

3600

= 0,8

0,34405�55588,35

�

3600 = 0,150584 = 15,0584 %

4.4.2 Analisa Perhitungan Efisiensi Thermal Menggunakan Bahan Bakar Biosolar

Daya,PB : 400 Watt

CV biosolar : 56764,85 kj/kg Putaran : 550 rpm

η

=

�_� �� . ��

�

3600

= 0,4

0,16312�56764,85

�

3600 = 0,155506 = 15,5506 % Putaran : 600 rpm

η

=

��

�� . ��

�

3600

= 0,4

0,19983�56764,85

�

3600 = 0,126942 = 12,6942 % Putaran : 650 rpm

η

=

�� _� . ��

�

3600

= 0,4

0,2175�56764,85

�

3600 = 0,11663 = 11,663 %

(63)

Putaran : 700 rpm

η

=

�_� �_� . ��

�

3600

= 0,4

0,2438�56764,85

�

3600 = 0,104049 = 10,4049 % Putaran : 750 rpm

η

=

�_� �� . ��

�

3600

= 0,4

0,29567�56764,85

�

3600 = 0,085796 = 8,5796 % Daya,PB : 800 Watt

Putaran : 550 rpm

η

=

�� _� . _��

�

3600

= 0,8

0,17484�56764,85

�

3600 = 0,290183 = 29,0183 % Putaran : 600 rpm

η

=

�� _� . ��

�

3600

= 0,8

0,20263�5676485

�

3600 = 0,250378 = 25,0378 % Putaran : 650 rpm

η

=

�� _� . ��

�

3600

= 0,8

0,246�56764,85

�

3600 = 0,206242 = 20,6242 %

(64)

Putaran : 700 rpm

η

=

��

�� . ��

�

3600

= 0,8

0,28941�56764,85

�

3600 = 0,175306 = 17,5306 % Putaran : 750 rpm

η

=

��

�� . ��

�

3600

= 0,8

0,30036�56764,85

�

3600 = 0,168912 = 16,8912 %

4.4.3 Analisa Perhitungan Efisiensi Thermal Menggunakan Bahan Bakar Pertadex

Daya,PB : 400 Watt

CV Pertadex : 60000,15 kj/kg Putaran : 550 rpm

η

=

��

�� . ��

�

3600

= 0,4

0,17761�60000,15

�

3600 = 0,135121 = 13,5121 % Putaran : 600 rpm

η

=

��

�� . ��

�

3600

= 0,4

0,18594�60000,15

�

3600 = 0,129072 = 12,9072 % Putaran : 650 rpm

η

=

�_� �_� . ��

�

3600 = 0,4

0,2033�60000,15

�

3600 = 0,118048 = 11,8048 %

(65)

Putaran : 700 rpm

η

=

��

�� . ��

�

3600

= 0,4

0,24165�60000,15

�

3600 = 0,099316 = 9,9316 % Putaran : 750 rpm

η

=

��

�� . ��

�

3600

= 0,4

0,27032�60000,15

�

3600 = 0,08878 = 8,878 %

Daya,PB : 800 Watt

Putaran : 550 rpm

η

=

�_� �� . ��

�

3600

= 0,8

0,18468�60000,15

�

3600 = 0,259901 = 25,9901 % Putaran : 600 rpm

η

=

�_� �� . ��

�

3600

= 0,8

0,23428�60000,15

�

3600 = 0,204877 = 20,4877 % Putaran : 650 rpm

η

=

�_� �� . ��

�

3600

= 0,8

0,26623�60000,15

�

3600 = 0,180292 = 18,0292 %

(66)

Putaran : 700 rpm

η

=

��

�� . ��

�

3600

= 0,8

0,29496�60000,15

�

3600 = 0,162731 = 16,2731 % Putaran : 750 rpm

η

=

��

�� . ��

�

3600

= 0,8

0,33423�60000,15

�

3600 = 0,143609 = 14,3609 %

Hasil perhitungan efisiensi thermal brake menggunakan bahan bakar solar, biosolar dan pertamina dex dengan variasi beban dan putaran yang berbeda dapat dilihat lebih jelas pada tabel di bawah ini:

Tabel 4.3 Tabel Hasil Perhitungan Efisiensi Thermal Beban

(Watt)

Putaran (rpm)

Efisiensi Thermal (%)

Solar Biosolar Pertamina Dex

400

550 14,7951 15,5506 13,5121

600 14,0791 12,6942 12,9072

650 11,7413 11,663 11,8048

700 10,583 10,4049 9,9316

750 8,5401 8,5796 8,878

800

550 27,6316 29,0183 25,9901

600 22,0927 25,0378 20,4877

650 17,7226 20,6242 18,0292

700 17,1645 17,5306 16,2731

750 15,0584 16,8912 14,3609

Perbandingan harga efisiensi thermal untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar berikut:

(67)

Gambar 4.5 Grafik Efisiensi Thermal vs Putaran Beban 400 Watt Analisa :

1. Efisiensi thermal minimum diperoleh saat menggunakan bahan bakar solar pada daya 400 watt diperoleh pada putaran 750 rpm yaitu sebesar 8,5401 %

2. Efisiensi thermal maximum diperoleh saat menggunakan bahan bakar biosolar pada putaran 550 rpm yaitu sebesar 15,5506 %

3. Semakin besar nilai laju aliran bahan bakarnya, semakin kecil efisiensi thermalnya

Gambar 4.6 Grafik Efisiensi Thermal vs Putaran Untuk Beban 800 Watt

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

550 600 650 700 750

E fis ie n si T h e rm a l ( % ) Putaran (rpm)

Efisiensi Thermal vs Putran

Solar Biosolar Pertamina Dex 0 5 10 15 20 25 30 35

550 600 650 700 750

E fis ie n si T h e rm a l ( % ) Putaran (rpm)

Efisiensi Thermal vs Putaran

Solar Biosolar Pertamina Dex

(68)

Analisa :

1. Efisiensi thermal minimum diperoleh saat menggunakan bahan bakar pertadex pada putaran 750 rpm yaitu sebesar 14,3609 %

2. Efisiensi thermal maximum diperoleh saat menggunakan bahan bakar biosolar pada putaran 550 rpm yaitu sebesar 29,0183 %

3. Untuk putaran 550, 600, 700 dan 750 rpm Efisiensi thermal minimum diperoleh saat menggunakan bahan bakar pertadex

4. Semakin besar nilai laju aliran bahan bakarnya, semakin kecil efisiensi thermalnya

5. Semakin besar nilai kalor bahan bakarnya, semakin kecil efisiensi thermalnya

6. Semakin besar beban atau daya yang digunakan, semakin besar efisiensi thermalnya

4.5 Emisi Gas Buang

4.5.1 Emisi Gas Buang Bahan Bakar Solar

Kadar emisi gas buang dari hasil pengujian menggunakan bahan bakar solar pada masing-masing putaran dan pembebanan dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

Tabel 4.4 Emisi Bahan Bakar Solar Beban 400 Watt Putaran

(rpm)

CO2

CO % HC ppm

O2 % Noxppm NoxCor AFR

550 5,64 2,501 188,2 2,344 2,5 2,5 1123,08 600 5,46 2,435 186,4 2,542 2,4 2,32 1084,36 650 5,64 2,415 185,8 2,56 2,7 2,54 1114,39 700 5,45 2,421 186,8 2,396 2,44 2,64 1102,48 750 5,51 2,355 187,2 2,412 2,5 2,42 1109,52

(69)

Gambar 4.7 Grafik Emisi Gas Buang Solar Vs Putaran Beban 400 Watt Analisa:

1. Untuk kadar emisi CO2, CO, HC, dan Nox masih dalam batas normal.

Untuk CO2 batas normalnya adalah 12-15%, CO sebesar 2,5%, HC

sebesar 500 ppm, Nox sebesar 100 ppm

2. Untuk kadar O2 sudah sedikit melewati batas normal, dimana batas normal

untuk kandungan O2 sekitar 1%-2%

Tabel 4.5 Emisi Bahan Bakar Solar Beban 800 Watt Putaran

(rpm)

CO2

CO % HC ppm

O2 % Nox

ppm

NoxCor AFR

550 5,37 2,54 186,2 2,58 2,53 2,64 1111,78 600 5,28 2,359 186,8 2,33 2,5 2,58 1109,72 650 5,34 2,338 188,6 2,48 2,38 2,52 1112,55 700 5,4 2,43 183,2 2,53 2,36 2,48 1112,47 750 5,51 2,431 186,4 2,46 2,54 2,52 1116,73

0 1 2 3 4 5 6

550 600 650 700 750

Putaran (rpm)

Grafik Emisi vs Putaran

CO2 % CO % O2 % Noxppm

(70)

Gambar 4.8 Grafik Emisi Gas Buang Solar Vs Putaran Beban 800 Watt Analisa:

1. Untuk kadar emisi CO2, CO, HC, dan Nox masih dalam batas normal

2. Untuk kadar O2 sudah sedikit melewati batas normal, dimana batas normal

untuk kandungan O2 sekitar 1%-2%

4.5.2Emisi Gas Buang Bahan Bakar Biosolar

Kadar emisi gas buang dari hasil pengujian menggunakan bahan bakar biosolar pada masing-masing putaran dan pembebanan dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

Tabel 4.6 Emisi Bahan Bakar Biosolar Beban 400 Watt Putaran

(rpm)

CO2

CO % HC ppm

O2 % Nox ppm Nox

Cor

AFR 550 5,55 2,521 187,8 2,5 2,39 2,51 1109,98 600 5,32 2,5 186,2 2,604 2,52 2,52 1105,88 650 5,61 2,523 186,6 2,29 2,44 2,56 1119,68 700 5,53 2,335 188 2,24 2,34 2,54 1117,31 750 5,66 2,717 188 2,48 2,45 2,52 1108,73

0 1 2 3 4 5 6

550 600 650 700 750

K ad ar E m is i Putaran (rpm)

Grafik Emisi vs Putaran

CO2 % CO % O2 % Nox ppm

(71)

Gambar 4.9 Grafik Emisi Gas Buang Biosolar Vs Putaran Beban 400 Watt Analisa:

1. Untuk kadar emisi CO2, CO, HC, dan Nox masih dalam batas normal

2. Untuk kadar O2 sudah sedikit melewati batas normal, dimana batas normal

untuk kandungan O2 sekitar 1%-2%

3. Pada putaran 750 rpm kandungan CO sudah melewati batas normal yaitu 2,7%, dimana batas normal CO adalah 2,5%

Tabel 4.7 Emisi Bahan Bakar Biosolar Beban 800 Watt Putaran

(rpm)

CO2

CO % HC ppm

O2 % Nox ppm NoxCor AFR

550 5,47 2,422 187,2 2,44 2,43 2,46 1114,51 600 5,57 2,587 185,6 2,61 2,44 2,46 1115,05 650 5,5 2,448 186,8 2,57 2,66 2,64 1116,18 700 5,27 2,654 186,8 2,38 2,52 2,41 1092,98 750 5,46 2,5 186,4 2,42 2,37 2,55 1117,68

0 1 2 3 4 5 6

550 600 650 700 750

Putaran (rpm)

Grafik Emisi vs Putaran

CO2 % CO % O2 % Nox ppm

(72)

Gambar 4.10 Grafik Emisi Gas Buang Biosolar Vs Putaran Beban 800 Watt Analisa:

1. Untuk kadar emisi CO2, CO, HC, dan Nox masih dalam batas normal

2. Untuk kadar O2 sudah sedikit melewati batas normal, dimana batas normal

untuk kandungan O2 sekitar 1%-2%

3. Pada putaran 700 rpm kadar CO sudah melewati batas normal yaitu 2,65%, dimana batas normalnya adalah 2,5%

4.5.3Emisi Gas Buang Bahan Bakar Pertadex

Kadar emisi gas buang dari hasil pengujian menggunakan bahan bakar pertadex pada masing-masing putaran dan pembebanan dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

Tabel 4.8 Emisi Bahan Bakar Bakar Pertadex Beban 400 Watt Putaran

(rpm)

CO2

CO % HC ppm

O2 % Nox ppm NoxCor AFR

550 5,58 2,41 186,6 2,6 2,34 2,51 1114,77 600 5,64 2,349 186 2,6 2,48 2,4 1121,57 650 5,58 2,394 186,6 2,45 2,39 2,38 1123,92 700 5,43 2,527 187 2,42 2,53 2,39 1108,81 750 5,42 2,654 186,4 2,59 2,4 2,52 1107,46

0 1 2 3 4 5 6

550 600 650 700 750

K ad ar E m is i Putaran (rpm)

Grafik Emisi vs Putaran

CO2 % CO % O2 % Nox ppm

(73)

Gambar 4.11 Grafik Emisi Gas Buang Pertadex Vs Putaran Beban 400 Watt Analisa:

1. Untuk kadar emisi CO2, CO, HC, dan Nox masih dalam batas normal

2. Untuk kadar O2 sudah sedikit melewati batas normal, dimana batas normal

untuk kandungan O2 sekitar 1%-2

3. Pada putaran 750 rpm kadar CO sudah melewati batas normal yaitu 2,65%, dimana batas normalnya adalah 2,5%

Tabel 4.9 Emisi Bahan bakar Pertadex Beban 800 Watt Putaran

(rpm)

CO2

CO % HC ppm

O2 % Nox ppm NoxCor AFR

550 5,42 2,343 187,4 2,64 2,43 2,47 1114,25 600 5,42 2,488 187,2 2,6 2,49 2,42 1112,34 650 5,51 2,391 186,2 2,53 2,42 2,48 1120,43 700 5,53 2,54 186,8 2,67 2,52 2,46 1115,43 750 5,42 2,31 185,2 2,35 2,32 2,46 1121,45

0 1 2 3 4 5 6

550 600 650 700 750

Putaran (rpm)

Grafik Emisi vs Putaran

CO2 % CO % O2 % Nox ppm

(74)

Gambar 4.12 Grafik Emisi Gas Buang Pertadex Vs Putaran Beban 800 Watt Analisa:

1. Untuk kadar emisi CO2, CO, HC, dan Nox masih dalam batas normal

2. Untuk kadar O2 sudah sedikit melewati batas normal, dimana batas normal

untuk kandungan O2 sekitar 1%-2%

1 2 3 4 5 6

550 600 650 700 750

isi

Putaran (rpm)

Grafik Emisi vs Putaran

CO2 % CO % O2 % Nox ppm

(1)

Tabel Rata-Rata Emisi Gas Buang Bahan Bakar Solar

Beban 400 Watt

Putaran (rpm) CO2 CO % Hc ppm O2 % Nox ppm NoxCor AFR 550 5,64 2,501 188,2 2,344 2,5 2,5 1123,08 600 5,46 2,435 186,4 2,542 2,4 2,32 1084,36

650 5,64 2,415 185,8 2,56 2,7 2,54 1114,39

700 5,45 2,421 186,8 2,396 2,44 2,64 1102,48 750 5,51 2,355 187,2 2,412 2,5 2,42 1109,52 Beban 800 Watt

Putaran (rpm) CO2 CO % Hc ppm O2 % Nox ppm NoxCor AFR 550 5,37 2,54 186,2 2,58 2,53 2,64 1111,78

600 5,28 2,359 186,8 2,33 2,5 2,58 1109,72

650 5,34 2,338 188,6 2,48 2,38 2,52 1112,55

700 5,4 2,43 183,2 2,53 2,36 2,48 1112,47

750 5,51 2,431 186,4 2,46 2,54 2,52 1116,73

Bahan Bakar Biosolar Beban 400 Watt

Putaran (rpm) CO2 CO % Hc ppm O2 % Nox ppm NoxCor AFR 550 5,55 2,521 187,8 2,5 2,39 2,51 1109,98

600 5,32 2,5 186,2 2,604 2,52 2,52 1105,88

650 5,61 2,523 186,6 2,29 2,44 2,56 1119,68

700 5,53 2,335 188 2,24 2,34 2,54 1117,31

750 5,66 2,717 188 2,48 2,45 2,52 1108,73

Beban 800 Watt

Putaran (rpm) CO2 CO % Hc ppm O2 % Nox ppm NoxCor AFR 550 5,47 2,422 187,2 2,44 2,43 2,46 1114,51 600 5,57 2,587 185,6 2,61 2,44 2,46 1115,05

650 5,5 2,448 186,8 2,57 2,66 2,64 1116,18

700 5,27 2,654 186,8 2,38 2,52 2,41 1092,98

750 5,46 2,5 186,4 2,42 2,37 2,55 1117,68

(2)

Bahan Bakar Pertadex Beban 400 Watt

Putaran (rpm) CO2 CO % Hc ppm O2 % Nox ppm NoxCor AFR

550 5,58 2,41 186,6 2,6 2,34 2,51 1114,77

600 5,64 2,349 186 2,6 2,48 2,4 1121,57

650 5,58 2,394 186,6 2,45 2,39 2,38 1123,92

700 5,43 2,527 187 2,42 2,53 2,39 1108,81

750 5,42 2,654 186,4 2,59 2,4 2,52 1107,46

Beban 800 Watt

Putaran (rpm) CO2 CO % Hc ppm O2 % Nox ppm NoxCor AFR 550 5,42 2,343 187,4 2,64 2,43 2,47 1114,25

600 5,42 2,488 187,2 2,6 2,49 2,42 1112,34

650 5,51 2,391 186,2 2,53 2,42 2,48 1120,43

700 5,53 2,54 186,8 2,67 2,52 2,46 1115,43

(3)

Data Hasil Pengujian Bom Kalorimeter

HHV = (T2 – T1 – Tkp) x Cv Dimana :

HHV = Nilai kalor atas (Kj/Kg)

T1 = Temperatur air pendingin sebelum penyalaan (0C) T2 = Temperatur air pendingin sesudah penyalaan (0C) Cv = Panas jenis bom kalorimeter (73529,6 KJ/Kg0C) Tkp = Kenaikan temperatur akibat kawat penyala (0,05 0C)

Bahan Bakar

Pengujian T1(0C) T2(0) HHV (Kj/Kg)

HHVrata-rata (Kj/Kg)

Solar

1 24,40 25,23 57353,088

55588,38

2 25,33 26,15 56617,792

3 26,26 27,06 55147,2

4 27,26 28,05 54411,904

5 28,15 28,94 54411,904

Biosolar

1 24,27 25,18 63235,456

56764,85

2 25,30 26,13 57353,088

3 26,30 27,13 57353,088

4 27,14 27,86 49264,832

5 28,05 28,87 56617,792

Pertadex

1 24,57 25,37 55147,2

60000,15

2 25,49 26,30 55882,496

3 26,38 27,26 61029,568

4 27,51 28,40 61764,864

5 28,45 29,40 66176,64

(4)

Standard Emisi Gas Buang

Emisi Kendaraan Dengan

Catalic Konverter

Kendaraan Tidak Memakai Catalic

Konverter

HC 50 ppm 500 ppm

CO Mendekati 0% 2,5%

CO2 - 12%-15%

O2 Mendekati 0% 1%-2%

NOx - 100 ppm

(5)

Analisa Hasil Pengujian

Bahan

Bakar Beban Putaran Waktu Vf Sgf ṁf PB CV SFC ɳb

Watt Rpm Detik ml (cc) Kg/jam kW Kj/Kg gr/kW.jam

Solar 400 550 843 50 0,82 0,17509 0,4 55588,4 437,7224 0,147951689 400 600 802,2 50 0,82 0,18399 0,4 55588,4 459,985 0,140791037 400 650 669 50 0,82 0,22063 0,4 55588,4 551,5695 0,117413618 400 700 603 50 0,82 0,24478 0,4 55588,4 611,9403 0,105830211 400 750 486,6 50 0,82 0,30333 0,4 55588,4 758,3231 0,085401295 800 550 787,2 50 0,82 0,1875 0,8 55588,4 234,375 0,27631689 800 600 629,4 50 0,82 0,23451 0,8 55588,4 293,1363 0,220927148 800 650 504,9 50 0,82 0,29234 0,8 55588,4 365,4189 0,177226115 800 700 489 50 0,82 0,30184 0,8 55588,4 377,3006 0,171645019 800 750 429 50 0,82 0,34406 0,8 55588,4 430,0699 0,150584281 Biosolar 400 550 904,8 50 0,82 0,16313 0,4 56764,9 407,8249 0,155506745 400 600 738,6 50 0,82 0,19984 0,4 56764,9 499,5938 0,126942177 400 650 678,6 50 0,82 0,21751 0,4 56764,9 543,7666 0,116630059 400 700 605,4 50 0,82 0,24381 0,4 56764,9 609,5144 0,104049275 400 750 499,2 50 0,82 0,29567 0,4 56764,9 739,1827 0,085796825 800 550 844,2 50 0,82 0,17484 0,8 56764,9 218,5501 0,290183012 800 600 728,4 50 0,82 0,20264 0,8 56764,9 253,2949 0,250378235 800 650 600 50 0,82 0,246 0,8 56764,9 307,5 0,206242368 800 700 510 50 0,82 0,28941 0,8 56764,9 361,7647 0,175306013 800 750 491,4 50 0,82 0,30037 0,8 56764,9 375,4579 0,168912499 PertaDex 400 550 831 50 0,82 0,17762 0,4 60000,2 444,0433 0,135121613 400 600 793,8 50 0,82 0,18594 0,4 60000,2 464,8526 0,129072848 400 650 726 50 0,82 0,20331 0,4 60000,2 508,2645 0,118048485 400 700 610,8 50 0,82 0,24165 0,4 60000,2 604,1257 0,099316825 400 750 546 50 0,82 0,27033 0,4 60000,2 675,8242 0,088780266 800 550 799,2 50 0,82 0,18468 0,8 60000,2 230,8559 0,259901789 800 600 630 50 0,82 0,23429 0,8 60000,2 292,8571 0,204877537 800 650 554,4 50 0,82 0,26623 0,8 60000,2 332,7922 0,180292232 800 700 500,4 50 0,82 0,29496 0,8 60000,2 368,705 0,1627313 800 750 441,6 50 0,82 0,33424 0,8 60000,2 417,7989 0,143609397

(6)

Rumus Yang Digunakan: