KAJIAN EKSPERIMENTAL PERBANDINGAN PERFORMANSI MESIN OTTO BAHAN BAKAR PREMIUM DENGAN BAHAN BAKAR LPG

  

KAJIAN EKSPERIMENTAL PERBANDINGAN

PERFORMANSI MESIN OTTO BAHAN BAKAR PREMIUM DENGAN BAHAN BAKAR LPG

SKRIPSI

Skripsi Yang DiajukanUntuk Melengkapi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

JEFFERSON SITORUS

NIM. 070401062

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2012

UNIVERSITAS SUMATRA UTARA

  

ABSTRAK

  Semakin berkurangnya bahan bakar minyak menyebabkan timbulnya berbagai pemikiran bagaimana mengatasinya permasalahan ini. LPG (Liquefied

  petroleum gas) merupakan salah satu bahan bakar alternatif yang dapat digunakan

  pada bebagai mesin, salah satunya adalah mesin bensin pada generator set 4- langkah. Dengan memodifikasi karburatornya maka mesin dapat bekerja seperti pada saat menggunakan Premium. Walaupun performansi mesin cenderung belum memberikan hasil yang optimal seperti performansi mesin pada saat menggunakan Premium, tetapi bahan bakar LPG mempunyai keuntungan, yaitu emisi yang dihasilkan lebih ramah lingkungan dari Premium, selain itu harga LPG juga lebih murah dibandingkan harga Premium.

  Kata Kunci: LPG (Liquefied petroleum gas), memodifikasi karburator

  

ABSTRACT

The decreasing availability of fossil fuels led to a variety of ideas how to solve this problem. LPG (Liquefied petroleum gas) is one alternative fuel that can be used in trending engine, one of which is a gasoline engine generator sets in 4- stroke. By modifying the carburetor so the engine can work as when using gasoline. Although the performance of the machine tends to not give optimal results such as engine performance when using gasoline, but has the advantage of LPG fuel, the emissions produced more environmentally friendly than gasoline, in addition to LPG prices are much cheaper than gasoline prices.

  Keywords: LPG (Liquefied petroleum gas), modifying the carburator

UNIVERSITAS SUMATRA UTARA

KATA PENGANTAR

  Puji dan Syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

  memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Ada pun judul skripsi yang penulis kerjakan ini adalah “Kajian Eksperimental Perbandingan Performansi Mesin Otto Bahan

  Bakar Premium dengan Bahan Bakar LPG ”. Dalam menyelesaikan skripsi

  ini, penulis banyak sekali mendapat dukungan dari berbagai pihak. Maka pada kesempatan ini penulis ingin menghaturkan ucapan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada :

  1. Bapak Ir. Mulfi Hazwi M.Sc sebagai dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingannya kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

  2. Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus ST. MT yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan arahan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

  3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  4. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  5. Bapak Rocket Angkasa yang menyediakan waktunya, supaya pemodifikasian karburator dapat diselesaikan.

  6. Orang tua saya M. Sitorus dan D. Siagian, untuk doa dan kasih sayangnya kepada penulis.

  7. Keluarga P. Siagian yang telah banyak memberikan bantuan baik moril dan materi kepada penulis selama menyelesaikan pendidikan S-1.

  8. Segenap kerabat keluarga yang telah memberikan semangat dan doanya kepada penulis selama menyelesaikan pendidikan S-1.

  9. Seluruh mahasiswa Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Terkhususnya kawan-kawan stambuk 2007. Juga untuk senior stambuk 2005, antaralain: Dicky Waldi Parlintongan Nababan, Henryanto sitanggang, Daniel Johannsen Sianturi, Davis Sidabutar, David

UNIVERSITAS SUMATRA UTARA

  Tambunan. Tidak lupa juga untuk anak-anak kos Gg. Kamboja No.57 antaralain : Desmonth Chrismanto Tarigan, Indra Sibuea, Janter Naibaho, Juliarto H. Siahaan, Lobeny Markus Sinaga, Melina Widyawati, Rico Raja Manurung, Sunarti Sinaga, Van Ryzal Purba, dan masih banyak lagi yang

  Penulis menyadari masih banyak kekurangan-kekurangan di dalam skripsi ini. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun untuk penyempurnaan skripsi ini.Terima kasih.

  Medan, April 2012 Penulis,

  Jefferson Sitorus NIM. 070 401 062

UNIVERSITAS SUMATRA UTARA

  DAFTAR ISI ABSTRAK .................................................................................................................... i

KATA PENGANTAR .................................................................................................. ii

DAFTAR ISI ................................................................................................................. iv

DAFTAR GAMBAR. ................................................................................................... vi

DAFTAR TABEL......................................................................................................... viii

DAFTAR NOTASI ....................................................................................................... x

BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................................

  1 1.1. _{Latar Belakang} ................................................................................................ 1 1.2. _{Tujuan ............................................................................................................. 2} 1.3. _{Batasan Masalah Manfaat ............................................................................... 2} 1.4. _{Manfaat Penelitian .......................................................................................... 3} 1.5. _{Ruang lingkup pengujian ................................................................................ 3}

  1.6. Sistematika Penulisan ............................................................................................ 4

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................................... 5 2.1. _{Pendahuluan ................................................................................................... 5} 2.2. _{Motor Bensin .................................................................................................. 6}

  2.2.1 Cara Kerja Motor Bensin 4 Langkah. ................................................. 6

  2.2.2 Performansi Motor Bensin ....................................................................... 9

  2.2.3 Teori Pembakaran ..................................................................................... 11

  2.2.4 Nilai Kalor Bahan Bakar .......................................................................... 11

  2.3. Premium .................................................................................................................. 13

  2.4. Liquified Petroleum Gas (LPG) ........................................................................... 13

  2.4.1. Proses Pengolahan LPG ........................................................................... 14 2.4.2.

  Sifat LPG

  ................................................................................................... 16

  2.5. Generator Set .......................................................................................................... 16 2.5.1 . Tipe Generator Set ...................................................................................... 18

  2.6. Emisi Gas Buang ................................................................................................... 19

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ...................................................................... 22

  3.1. Waktu Dan Tempat ................................................................................................ 22 UNIVERSITAS SUMATRA UTARA

  3.2. Bahan Dan Alat ...................................................................................................... 22

  ............................................................................ 33

  5.2. Saran ........................................................................................................................ 67 DAFTAR PUSTAKA

  5.1. Kesimpulan ............................................................................................................ 66

  BAB VKESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 66

  4.1.4 EfisiensiTermal Brake ................................................................................. 57 4.2. _{Pengujian Emisi Gas} ............................................................................................. 64

  4.1.3. Komsumsi Bahan Bakar ............................................................................. 49

  ............................................................................................................. 43

  Tegangan ..................................................................................................... 35 4.1.2. Torsi

  4.1.1 .

  

BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN ........................................................ 35

4.1. _{Pengujian Performansi Motor Bensin} ................................................................. 35

  Memodifikasi Karburator

  3.2.1. Bahan.

  ...................................................................................................... 31 3.7.2.

  Karburator

  3.7.1. Alat dan Bahan yang Digunakan dalam Memodifikasi

  Prosedur Pengujian Performansi Motor Bensin Dengan menggunakan Bahan bakar Premium ........................................................................................... 30

  28 3.7.

  Prosedur Pengujian Emisi Gas ... ...................................................

  3.5. Prosedur Pengujian Performansi Mesin Otto generator Set .............................. 23 3.6. _.

  3.3. Metode Pengumpulan Data .................................................................................. 22 3.4. ......................................................................... 23

  3.2.2. Alat. .............................................................................................................. 22

  .......................................................................................................... 22

  ........................................................................................................... 68 LAMPIRAN UNIVERSITAS SUMATRA UTARA

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram P-V Siklus Otto Ideal .............................................................. 7Gambar 2.2 Cara kerja motor bensin 4 langkah ......................................................... 8Gambar 2.4 Generator Set .......................................................................................... 17Gambar 3.1 Generator set yang akan diuji ................................................................. 23Gambar 3.2 Multimeter .............................................................................................. 24Gambar 3.3 Tachometer ............................................................................................. 25Gambar 3.4 Bola lampu ............................................................................................. 26Gambar 3.5 Diagram alir pengujian performansi motor bakar .................................. 27Gambar 3.6 Gas Logic Gas Analizer ......................................................................... 28Gambar 3.7 Diagram alir pengujian emisi gas buang motor bakar............................ 29Gambar 3.8 Karburator yang akan dimodifikasi ........................................................ 30Gambar 3.9 Selang Regulator .................................................................................... 32Gambar 3.10 Tabung LPG ......................................................................................... 32Gambar 3.11 Kran ...................................................................................................... 32Gambar 3.12 Selang minyak Vesva ........................................................................... 33

  Gambar 3.13Pelampung dan Jarum Pelampung (Float and Float Valve) .............................................................................. 33

Gambar 3.14 Selang Regulator yang telah dihubungkan Dengan

  Karburator .................................................................................................. 34 Gambar 4.1Grafik Putaran vs Tegangan tanpa beban dengan bahan

  Bakar Premium .......................................................................................... 36

Gambar 4.2 Grafik Putaran vs Tegangan tanpa beban dengan bahan bakar LPG ....................................................................................... 37Gambar 4.3 Grafik Putaran vs Tegangan pada beban 400 Watt dengan Bahan bakar Premium ................................................................... 38Gambar 4.4 Grafik Putaran vs Tegangan pada beban 400 Watt dengan

  Bahan bakar LPG....................................................................................... 39

Gambar 4.5 Grafik Putaran vs Tegangan pada beban 800 Watt dengan

  Bahan bakar Premium ............................................................................... 40

Gambar 4.6 Grafik Putaran vs Tegangan pada beban 800 Watt dengan

  Bahan bakar LPG....................................................................................... 41

Gambar 4.7 Grafik Putaran vs Tegangan dengan menggunakan bahan bakar

  Premuim..................................................................................................... 42

Gambar 4.9 Grafik Putaran vs Torsi pada beban 400 Watt dengan

  Bahan bakar Premium ............................................................................... 44

Gambar 4.10 Grafik Putaran vs Torsi pada beban 400 Watt dengan

  Bahan bakar LPG....................................................................................... 45

Gambar 4.11 Grafik Putaran vs Torsi pada beban 800 Watt dengan

  Bahan bakar Premium ............................................................................... 46

Gambar 4.12 Grafik Putaran vs Torsi pada beban 800 Watt dengan

  Bahan bakar LPG....................................................................................... 47

Gambar 4.13 Grafik Putaran vs Torsi dengan menggunakan bahan bakar

  Premuim..................................................................................................... 48

Gambar 4.14 Grafik Putaran vs Torsi dengan menggunakan bahan bakar LPG ....... 49Gambar 4.15 Grafik Putaran vs sfc pada beban 400 Watt dengan

  Bahan bakar Premium ............................................................................... 51

Gambar 4.16 Grafik Putaran vs sfc pada beban 400 Watt dengan

  Bahan bakar LPG....................................................................................... 52

Gambar 4.17 Grafik Putaran vs sfc pada beban 800 Watt dengan

  Bahan bakar Premium ............................................................................... 54

Gambar 4.18 Grafik Putaran vs sfc pada beban 800 Watt dengan

  Bahan bakar LPG....................................................................................... 55

Gambar 4.19 Grafik Putaran vs sfc dengan menggunakan bahan bakar Premuim .... 56Gambar 4.20 Grafik Putaran vs sfc dengan menggunakan bahan bakar LPG ........... 57Gambar 4.21 Grafik Putaran vs EfisiensiTermal Brake ( b ) pada beban

  η

  400 Watt dengan bahan Premium .............................................................. 59

Gambar 4.22 Grafik Putaran vs Efisiensi Termal Brake ( ) pada beban

  η b

  400 Watt dengan bahan LPG ..................................................................... 60

Gambar 4.23 Grafik Putaran vs Efisiensi Termal Brake ( b ) pada beban

  η

  800 Watt dengan bahan Premium .............................................................. 61

Gambar 4.24 Grafik Putaran vs Efisiensi Termal Brake ( b ) pada beban

  η

  800 Watt dengan bahan LPG ..................................................................... 62

Gambar 4.25 Grafik Putaran vs Efisiensi Termal Brake ( ) dengan menggunakan

  η b

  bahan Premium .......................................................................................... 63

  η

  bahan bakar LPG ....................................................................................... 64

Gambar 4.19 Grafik Emisi Gas Buang ...................................................................... 65

  DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data hasil pengujian tanpa beban dengan Bahan Bakar Premium............ 35Tabel 4.2 Data hasil pengujian tanpa beban dengan Bahan Bakar LPG .................. 36

  Premium..................................................................................................... 37

Tabel 4.4 Hasil pengujian untuk beban 400 Watt dengan Bahan Bakar LPG. ......... 38Tabel 4.5 Hasil pengujian untuk beban 800 Watt dengan Bahan Bakar

  Premium..................................................................................................... 39

Tabel 4.6 Hasil pengujian untuk beban 400 Watt dengan Bahan Bakar LPG. .......... 40Tabel 4.7 Torsi yang dihasilkan pada beban 400 Watt dengan Bahan

  Bakar Premium .......................................................................................... 44

Tabel 4.8 Torsi yang dihasilkan pada beban 400 Watt dengan Bahan Bakar

  LPG. ........................................................................................................... 45

Tabel 4.9 Torsi yang dihasil pada beban 800 Watt dengan Bahan Bakar

  Premium..................................................................................................... 46

Tabel 4.10 Torsi yang dihasil pada beban 800 Watt dengan Bahan Bakar

  LPG ............................................................................................................ 47

Tabel 4.11 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 400 Watt dengan

  Bahan Bakar Premium (Sfc) ...................................................................... 51

Tabel 4.12 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 400 Watt dengan

  Bahan Bakar LPG (Sfc). ............................................................................ 52

Tabel 4.13 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 800 Watt dengan

  Bahan Bakar Premium (Sfc) ...................................................................... 54

Tabel 4.14 Bahan Bakar Spesifik pada beban 800 Watt dengan Bahan

  Bakar LPG (Sfc) ........................................................................................ 55

Tabel 4.15 Efisiensi Termal Brake ( b ) pada beban 400 Watt dengan Bahan

  η

  Bakar Premium .......................................................................................... 58

Tabel 4.16 Efisiensi Termal Brake ( ) pada beban 400 Watt dengan Bahan

  η b

  Bakar LPG ................................................................................................. 59

Tabel 4.17 EfisiensiTermal Brake ( b ) pada beban 800 Watt dengan Bahan

  η

  Bakar Premium .......................................................................................... 60

Tabel 4.18 Efisiensi Termal Brake ( b ) pada beban 800 Watt dengan Bahan

  η

  Bakar LPG ................................................................................................. 62

Tabel 4.19 Hasil Pengujian Emisi Gas Buang .......................................................... 64

DAFTAR NOTASI SIMBOL KETERANGAN SATUAN

  C Persentase karbon dalam bahan bakar H

  2 Persentase hidrogen dalam bahan bakar

  HHV Nilai kalor atas kJ/kg k Perbandingan kalor spesifik LHV Nilai kalor bawah kJ/kg

  Massa udara kg Laju aliran massa udara kg/s

  ̇ Massa bahan bakar kg Laju aliran bahan bakar kg/jam

  ̇ n Putaran mesin rpm Effisiensi termal brake %

  O

  2 Persentase oksigen dalam bahan bakar Watt

  Daya Torsi

  3 Kerapatan udara kg/

  S Persentase sulfur dalam bahan bakar Sfc Konsumsi bahan bakar spesifik g/kW.h t Interval waktu pengukuran konsumsi bahan bakar s

  Waktu untuk menghabiskan bahan bakar sebanyak volume yang diuji s T Torsi keluaran mesin N.m

  Konsumsi bahan bakar selama t detik ml Volume bahan bakar yang diuji ml