BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Pengujian dilakukan di Laboratorium Motor Bakar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dan bengkel
Toyota Auto2000 SM Raja selama kurang lebih 3 bulan.
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat Alat yang dipakai dalam pengujian ini terdiri dari :
3.2.1.1 Alat elektroliser Tabung elekroliser sebagai penghasil gas hidrogen dapat dibuat sendiri
dengan menggunakan toples yang cocok.
Gambar 3.1 Alat elektroliser penghasil gas hidrogen
Bahan dan alat yang digunakan untuk membuat sebuah elektroliser adalah: 3.2.1.1.1
Bahan 1
Tabung
Universitas Sumatera Utara
Toples yang digunakan adalah toples khusus yang tahan akan panas dan tekanan.
2 Elektroda
Elektroda terdiri dari dua bagian, yaitu elektroda negatif katoda dan elektroda positif anoda. Elektroda dibuat menggunakan bahan dari stainless
steel sebab lebih tahan terhadap korosi.
3 Mur, baut dan ring isolator.
Berfungsi sebagai terminal listrik elektroda. 4
Plat Stainless steel Berfungsi untuk memecah senyawa air menjadi gas hidrogen dan oksigen.
Gas hidrogen nantinya akan digunakan sebagai campuran bahan bakar. 5
Selang Diletakan pada tutup tabung yang berfungsi sebagai penyalur botol tempat
penampungan. 6
Katup Pengatur udara Katup udara diletakan pada tutup elektroliser dan berfungsi sebagai
fentilator udara yang dapat meningkatkan dan mengurangi tingkat kevakuman dalam tabung.
7 Air
Sebagai larutan elektrolit yang akan dicampur dengan natrium bikarbonat atau NaHCO
3
. Banyak dan sedikitnya air tergantung besarnya tabung. 8
Soda kue Natrium Bikarbonat Merupakan senyawa elektrolit, sehingga mempercepat proses produksi gas
hidrogen. Perbandingan ideal natrium bikarbonat dengan air suling adalah 1,5 sendok teh : 0,9 – 1 liter air.
11 Kabel listrik, terminal atau sekum dan isolasi. 12 Baterai charger
Sebagai sumber arus yang akan mengalir pada alat elektrolisa. 14 Klem dan kabeltis.
3.2.1.1.2 Alat 1 Mesin bor.
2 Mesin Gerinda
Universitas Sumatera Utara
3 Pengaris 5 Obeng.
6 Tang Setelah bahan dan alat dipersiapkan, langkah selanjutnya pembuatan
elektroliser: 1 Plat stainless steel dipotong sesuai ukuran yang telah ditentukan. Kemudian
dilubangi sesuai ukuran baut, agar baut dapat menjadi pengikat plat stainless steel
tersebut. 2 Plat stainless steel disusun sesuai dengan fungsinya, bertindak sebagai katoda
atau anoda. 4 Tutup tabung toples dilubangi sesuai ukuran plat stainless steel agar kabel
dapat melewatinya dan penyaluran hidrogen dapat berlangsung dengan baik. 5 Kabel dimasukkan melalui tutup tabung dan dihubungkan kepada plat
stainless steel dengan melilitkan kabel. 6 Ketinggian plat stainless steel diatur melalui panjangnya kabel listrik.
Kemudian kabel di lem super pada tutup tabung agar tidak ada perpindahan pada plat stainless steel agar tidak terjadi kebocoran.
7 Elbow dipasang berfungsi sebagai penyearah gas hidrogen yang dihasilkan nantinya.
8 Selang plastik dihubungkan pada elbow untuk menyalurkan hidrogen ke tempat penampungan botol ukuran 150 ml dengan tekanan 1 bar
9 Selang plastik diikat dengan kleman atau kabel tis untuk mencegah terjadinya kebocoran dalam penyaluran gas hidrogen.
10 Masukan larutan Air kira-kira 800 ml dan tambahkan zat tambahan sebagai katalis natrium bikarbonat kira-kira 1 sendok makan.
Setelah selesai perakitan elektroliser tersebut dapat digunakan pada parameter uji.
3.2.1.2 Mesin Uji
1. Genset STARKE Tipe GFH1900LX
Sistem kerja genset otto ini adalah dengan menyesuaikan besarnya beban dengan jumlah putaran yang dilakukan mesin. Hal ini disebabkan telah
Universitas Sumatera Utara
terintegrasi mesin dengan generator sehingga mesin akan menaikkan putaran secara otomatis jika beban pada generator ditambah
Gambar 3.2 Genset STARKE Tipe GFH1900LX Spesifikasi :
• Capacity : 900 Watts 220V 50Hz • Tank Capacity : 6 L
• DC Current : 12V 8.3A • Starter : Manual
• Peak Power : 1,3 KW • Rate Power : 1,0 KW
• Power Faktor : 1,0 • Noise Level 7 m distance : 63 dB
• Mesin : 3.0 Hp air Cooled OHV 3600 rpm • Bore: 55 mm
• Stroke: 40 mm • V
d
: 95 × 10
−6
�
3
• V
c
: 10 × 10
−6
�
3
• Rasio kompresi: 10,5 : 1 • Jumlah Silinder: 1 Silinder
• Operation Time : 7 Hours
Universitas Sumatera Utara
• Weight : 26 Kg • Dimensions : 370 x 400 x 460 mm
2. Alat uji emisi Sukyong SY-GA 401
Gambar 3.3 Alat uji emisi Sukyong SY-GA 401 Spesifikasi:
• Model No :
SY-GA401 • Measuring Range :
CO : 0.00 – 9.99 HC : 0-9999 ppm
CO2 : 0.0- 20.0 O2 : 0.0- 25.0
λ : 0- 2.000 AFR: 0.0 – 99.0
• Operating Temp : 0- 40
o
C • Power Source : AC 220 V ± 10 5060 Hz
3. Tachometer untuk mengetahui putaran mesin
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.4 Tachometer Spesifikasi:
• Display Counts : 99.999 counts LCD
• Range rpm : 5 to 99.999
• Ftmin : 0.2 to 6560
• Mmin : 0.05 to 1999.9
• Basic Accuracy
: ±0.05 ±1d • Max RPM Resolution rpm
: 0.1
4. Multi meter untuk mengetahui tegangan dan kuat arus dari genset
Gambar 3.5 Multi meter Spesifikasi:
• Power Supply : 2 x AA 1.5V Battery • Dimension
: 180 x 89 x 51.1mm AC Volts
: 400mV 4V 40V 400V 1000V, +-3.0+3, 0.1Mv to 1,000V
• DC Volts : 400mV 4V 40V 400V 1000V, +-1.0+10, 0.1Mv to
1,000V
Universitas Sumatera Utara
• 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.
Botol minuman yang digunakan untuk menentukan jumlah bahan bakar yang dipakai
6. Timbangan Digital untuk mengukur massa bahan bakar sebelum digunakan.
7. Gelas ukur sebagai wadah dalam menimbang bahan bakar.
8. Alat bantu perbengkelan, seperti : kunci pas, kunci ring, kunci busi, obeng,
tang, dan palu. 9.
Stop watch untuk menentukan waktu yang dibutuhkan mesin untuk menghabiskan bahan bakar.
10. Bola lampu pijar 100 watt sebanyak 12 buah lampu yang digunakan sebagai
beban
3.2.1.3. Alat pendukung dalam penyimpanan hidrogen Hidrogen yang telah dihasilkan ditampung terlebih dahulu. Dalam
pengujian ini, hidrogen yang ditampung dalam tekanan 1 bar. Hidrogen ditampung agar saat pengujian dapat langsung digunakan dengan cepat. Karena
untuk menghasilkan hidrogen dibutuhkan waktu yang cukup lama. Penampungan hidrogen didukung oleh beberapa alat pendukung, diantaranya sebagai berikut :
a. Botol penampung hidrogen 150 ml
Botol yang digunakan yaitu botol bekas minuman berkarbonasi minuman bersoda yang tahan terhadap tekanan.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.6 Media penampung hidrogen
b. Katup
Katup digunakan untuk membukamenutup aliran hidrogen yang telah dihasilkan pada proses elektrolisis. Jika wadah penampungan telah terisi penuh
dengan hidrogen hingga tekanan 1 bar, maka katup dapat menutup aliran hidrogen tersebut.
Gambar 3.7 Katup 3.2.1.4 Alat pendukung dalam menyalurkan hidrogen
Untuk menyalurkan bahan bakar hidrogen dari tempat penampungan botol ukuran 150 ml dilakukan modifikasi aliran udara. Yang dimana modifikasi
ini membuat hidrogen dan udara bebas masuk dalam jalur yang sama. Sementara campuran bahan bakar premium dan etanol masuk melalui saluran minyak.
Universitas Sumatera Utara
Penyaluran hidrogen ini juga harus dilengkapi oleh alat-alat pendukung agar dapat berlangsung dengan baik. Alat-alat pendukung yang dimaksud adalah sebagai
berikut.
a. Regulator
Regulator berfungsi untuk mengatur tekanan keluaran hidrogen dari tempat penampungan menuju intake manifold.
Gambar 3.8 Regulator
Spesifikasi : • Tipe
: AR20-02 Steins fluida gas • Ukuran maksimum
: 150 psi • Ukuran minimum pengukuran : 0 psi
b. Manometer
Manometer digunakan untuk mengetahui tekanan hidrogen dalam tempat penampungan. Barometer juga dapat menjadi acuan terisi atau kosongnya
hidrogen dalam tempat penampungan.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.9 manometer
c. Selang plastik
Selang plastik digunakan sebagai media penyaluran hidrogen dari tempat penampungan.
d. Saluran Hawa
Saluran hawa dari mesin genset ini perlu dilakukan modifikasi agar hawa dan gas hidrogen masuk melalui aliran yang sama.
Gambar 3.10 Modifikasi saluran hawa
3.2.2 Bahan
Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah bahan bakar 1.
premium 100 yang selanjutnya disimbolkan P,
2.
Etanol 99 yang selanjutnya disimbolkan Et
Universitas Sumatera Utara
3. Campuran bahan bakar premium 75 + etanol 99 25 yang
selanjutnya disimbolkan E25
4. Campuran bahan bakar premium 75 + etanol 99 25 97,5 +
hidrogen 2,5 E25 97,5 + hidrogen 2,5 yang selanjutnya
disimbolkan H2,5. 3.3.
Prosedur Elektrolisa untuk Menghasilkan Bahan Bakar Hidrogen
Bahan bakar hidrogen dihasilkan dengan elektrolisa air, adapun prosedurnya adalah :
a. Masukkan air pada bejana elektrolisa sebanyak 800 ml dan tambahkan
sekitar 1,5 sedok teh soda kue sebagai katalis. b.
Tutup tabung elektrolisa dan hubungkan selang tabung dengan tempat penampungan yang sebelumnya juga sudah dihubungkan dengan
manometer dan katup. c.
Hubungkan tabung elektrolisa dengan sumber arus power suplay. d.
Nyalakan power suplay pada tegangan 12 volt, dan akan terjadi reaksi pemecahan atom.
e. Tunggu hingga manometer menunjuk angka 1 bar, kemudian tutup katup
yang sebelumnya sudah dihubungkan pada penampung. f.
Gas hidrogen sudah dapat digunakan sebagai bahan bakar.
Universitas Sumatera Utara
Diagram alir proses elektrolisa dapat dilihat dibawah ini :
Gambar 3.11 Diagram alir prosedur elektolisa menghasilkan hidrogen
3.4 Metode Pengumpulan Data
Data yang dipergunakan dalam pengujian ini meliputi: a.
Data primer, merupakan data yang diperoleh langsung dari pengukuran dan pembacaan pada unit instrumentasi dan alat ukur pada masing-masing
pengujian. b.
Data sekunder, merupakan data yang diperoleh dari hasil penelitian karakteristik bahan bakar premium, etanol dan gas hidrogen yang
diperoleh dari berbagai sumber yang ada. • Mengulang langkah tuk hasil yang lebih
banyak.
Selesai
• Menghubungkan manometer • Menghubungkan katup
• Menghubungkan tempat penampungan
• Menghubungkan power suplay 12 volt
• Menunggu hingga tekanan 1 bar
Mulai
• Volume air: 800 ml • Volume soda kue = 1,5 cc
Universitas Sumatera Utara
3.5 Metode Pengolahan Data
Data yang diperoleh dari data primer dan data sekunder diolah ke dalam rumus empiris, kemudian data dari perhitungan disajikan dalam bentuk tabulasi
dan grafik
3.6 Pengamatan dan Tahap Pengujian
Parameter yang akan ditinjau dalam pengujian ini adalah : 1.
Daya P 2.
Torsi T 3.
Konsumsi bahan bakar spesifik sfc 4.
Rasio udara- bahan bakar AFR 5.
Efisiensi thermal
�
�
6. Emisi gas buang
Prosedur pengujian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu : 1.
Pengujian nilai kalor bahan bakar 2.
Pengujian mesin otto menggunakan bahan bakar “P”
3.
Pengujian mesin otto menggunakan bahan bakar “Et”
4.
Pengujian mesin otto menggunakan bahan bakar “E25”
5.
Pengujian mesin otto menggunakan bahan bakar campuran “H2,5”
3.7 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
Alat yang digunakan dalam pengukuran nilai kalor bahan bakar ini adalah alat uji “Bom Kalorimeter”.
Peralatan yang digunakan meliputi : ● Kalorimeter, sebagai tempat air pendingin dan tabung bom
● Tabung bom, sebagai tempat pembakaran bahan bakar yang diuji. ● Tabung gas oksigen.
Universitas Sumatera Utara
● Alat ukur tekanan gas oksigen, untuk mengukur jumlah oksigen yang dimasukkan ke dalam tabung bom.
● Termometer, dengan akurasi pembacaan skala 0.01 C.
● Elektromotor yang dilengkapi pengaduk untuk mengaduk air pendingin. ● Spit, untuk menentukan jumlah volume bahan bakar.
● Pengatur penyalaan skalar, untuk menghubungkan arus listrik ke tangkai penyala pada tabung bom.
● Cawan, untuk tempat bahan bakar di dalam tabung bom. ● Pinset untuk memasang busur nyala pada tangkai, dan cawan pada
dudukannya. Adapun tahapan pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Mengisi cawan bahan bakar dengan bahan bakar yang akan diuji.
2. Menggulung dan memasang kawat penyala pada tangkai penyala yang ada
pada penutup bom. 3.
Menempatkan cawan yang berisi bahan bakar pada ujung tangkai penyala, serta mengatur posisi kawat penyala agar berada tepat diatas permukaan
bahan bakar yang berada didalam cawan dengan menggunakan pinset. 4.
Meletakkan tutup bom yang telah dipasangi kawat penyala dan cawan berisi bahan bakar pada tabungnya serta dikunci dengan ring “O” sampai
rapat. 5.
Mengisi bom dengan oksigen 30 bar. 6.
Mengisi tabung kalorimeter dengan air pendingin sebanyak 1250 ml. 7.
Menempatkan bom yang telah terpasang kedalam tabung kalorimeter. 8.
Menghubungkan tangkai penyala penutup bom ke kabel sumber arus listrik.
9. Menutup kalorimeter dengan penutupnya yang telah dilengkapi dengan
pengaduk. 10.
Menghubungkan dan mangatur posisi pengaduk pada elektromotor.
Universitas Sumatera Utara
11. Menempatkan termometer melalui lubang pada tutup kalorimeter.
12. Menghidupkan elektromotor selama 5 lima menit kemudian membaca
dan mencatat temperatur air pendingin pada termometer. 13.
Menyalakan kawat penyala dengan menekan saklar. 14.
Memastikan kawat penyala telah menyala dan putus dengan memperhatikan lampu indikator selama elektromotor terus bekerja.
15. Membaca dan mencatat kembali temperatur air pendingan setelah 5 lima
menit dari penyalaan berlangsung. 16.
Mematikan elektromotor pengaduk dan mempersiapkan peralatan untuk pengujian berikutnya.
17. Mengulang pengujian sebanyak 5 lima kali berturut-turut.
3.8 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Otto Generator Set
Kategori