PRILAKU PENYALAAN CAMPURAN BIODIESEL- SOLAR PADA OIL BURNER

  

PRILAKU PENYALAAN CAMPURAN BIODIESEL-

SOLAR PADA OIL BURNER

• *

  Leily Nurul K , M. Yadry Yuda, Trisna Novitasari

• Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jln. Raya Palembang Prabumulih Km. 32 Inderalaya Ogan Ilir (OI) 30662

  Em

  

Abstrak

  Penggunaan biodiesel pada mesin pembakaran sudah tidak dapat ditunda lagi, karena BBM semakin langka dan harga yang semakin melambung.Penggunaan biodiesel dalam campuran dengan minyak solar diketahui memberikan efek yang baik untuk penurunan emisi namun memberi dampak negatif bagi kinerja peralatan seperti efisiensi dan konsumsi bahan bakar. Hal ini disebabkan oleh perbedaan sifat fisik biodiesel sehingga mempengaruhi karakteristik pembakaran dan api yang ditimbulkan. Penelitian ini diselenggarakan untuk mempelajari profil api dari pembakaran campuran biodiesel-minyak solar pada variasi pencampuran biodiesel 5,10, 20 dan 25%. Oil burner yang digunakan adalah tipe natural draft Monarch size 1-3 dengan laju alir1,75-8,40 GPH. Selama pengujian laju alir udara dari nozel ditetapkan konstan. Hasil penelitian menunjukkan terdapat perubahan prilaku api yang disebabkan karena perbedaan karakteristik bahan bakar campuran biodiesel-minyak solar. Radius jangkauan api horizontal dari nozel burner semakin jauh seiring dengan bertambahnya persen pencampuran biodiesel, namun hal ini diikuti oleh penurunan temperatur api. Makin besar persen pencampuran biodiesel maka makin singkat waktu yang dibutuhkan bagi burner untuk start-up.

  Kata kunci : biodiesel, burner, minyak solar, nozel, radius api

Abstract

  The use of biodiesel on burner can no longer be postponed, because the fuel is getting rare and the price is soaring. The use of biodiesel in mixtures with diesel oil is known to give a good effect for emission reduction but a negative impact on the performance of equipment such as efficiency and fuel consumption. This is caused by differences in the physical properties of biodiesel that affect the combustion characteristics and flame caused. This research was conducted to study the flame profile from blending of biodiesel with variations 5,10, 20 and 25%. Oil burner used is of type natural draft Monarch size 1-3 with flow rate 1,75-8,40 GPH. During the test the air flow rate is constant. The results showed there were changes in fire behavior because the differences in characteristics of biodiesel-diesel fuel mixture. Horizontal radius range of flame from the burner increase in term of distance along with the increasing of biodiesel mixing percentages, but this was followed by a decrease in the temperature of the fire. The greater value of biodiesel percentage, the shorter time required for the burner to start-ups.

  Keywords : biodiesel, burner, diesel oil, nozzle, flame radius

  meningkatnya harga solar maka potensi 1.

   PENDAHULUAN

  pemanfaatan bahan bakar alternatif seperti Pembakaran adalah suatu reaksi kimia biofuel atau bahan bakar nabati semakin besar. antara bahan bakar dan oksigen. Pembakaran

  Salah satu alternatif adalah pemanfaatan terjadi jika konsentrasi uap dan bakar terpenuhi biodiesel pada burner. Biodiesel berasal dari serta terdapat panas yang cukup. Pada sumber yang dapat diperbarui, yaitu minyak umumnya bahan bakar burner menggunakan nabati dan lemak hewan. Biodiesel memiliki bahan bakar fosil seperti batubara , gas alam, banyak kesamaan sifat dengan minyak diesel dan solar. Karena semakin menipisnya cadangan (solar) sehingga dapat digunakan pada mesin minyak bumi, yang menyebabkan diesel tanpa atau dengan modifikasi minor. Biodiesel dikenal sebagai bahan bakar yang ramah lingkungan karena terbukti mampu menunjukkan pembakaran lebih baik dengan emisi CO, PM, SOx, hidrokarbon yang lebih rendah. Proses pembakaran merupakan hal yang utama dalam mempengaruhi kinerja burner. Pembakaran yang baik membutuhkan penyalaan yang baik. Kualitas penyalaan akan mempengaruhi performa mesin, pengoperasian awal atau starting, pemanasan dan suara mesin yang kasar. (Kurdi, 2006).

  Waktu start up adalah waktu yang dibutuhkan oleh burner untuk menyalakan api mulai dari dialirkannya arus listrik hingga api menyala. Pembakaran tidak terjadi secara langsung saat bahan bakar diinjeksikan ke

  C, seperangkat mistar api, blending tank, kamera digital dan stopwatch. Sedangkan alat yang digunakan untuk analisa bahan bakar adalah

  Burner dinyalakan dengan kondisi beban penuh dengan Fan Damper Number 5.8 dan waktu operasi selama 10 menit. Pengukuran waktu start up dihitung ketika burner dinyalakan sampai burner mengeluarkan api, dilakukan dengan tiga kali uji pengukuran. Pengamatan visual dilihat dari tampakan api dan asap yang dihasilkan. Pengukuran jangkauan api diambil selama 2 menit sekali. Pengukuran temperatur api dihitung ketika waktu 10 menit.

  D. Prosedur Penelitian

  viskositas dengan viscometer bath, nilai kalor dengan bomb calorimeter, flash point dengan flash point tester dan cetane number dengan cetane meter irox diesel.

  blending dianalisa sifat fisiknya seperti

  Produk yang dihasilkan dari proses

  Prosedur Analisa

  Variabel bebas yang digunakan adalah ratio campuran biodiesel solar, yaitu 0,5,10,20 dan 25%. Dan juga titik pengukuran temperatur api yaitu pada spot 1 (15cm) dan spot 2 (35cm).

  Variabel Bebas

  Variabel tetap dari penelitian ini adalah kondisi Fan Damper Number 5.8 dan waktu operasi 10 menit.

  C. Variabel Penelitian Variabel Tetap

  Bahan yang digunakan untuk penelitian adalah biodiesel yang berasal dari PT Sumi Asih Oleochemical dan solar murni dari Pertamina RU III Plaju. Sedangkan bahan yang digunakan untuk analisa bahan bakar adalah n-heksana sebagai reagen dan pembersih pada Cetane Meter Irox Diesel serta Viscometer Bath.

  B. Bahan

  Bomb Calorimeter, Viscometer Bath, Flash Point Tester dan Cetane Meter Irox Diesel.

  o

  burner, tetapi burner membutuhkan waktu

  Alat yang digunakan pada penelitian adalah Oil Burner tipe natural draft Monarch size 1-3 dengan laju alir 1,75-8,40 GPH, dua buah termokopel dengan suhu 500

  Alat dan Bahan Penelitian A. Alat

  Sedangkan analisa bahan bakar dilakukan di Grha Pertamina, Universitas Sriwijaya

  Penelitian ini telah dilakukan pada bulan Juni 2014 sampai Juli 2014, di Laboratorium Energi Baru dan Terbarukan Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya.

  termasuk pada prilaku pembakarannya. Untuk itu perlu dilakukan pengujian pengaruh komposisi campuran biodiesel solar terhadap gambaran visual, prilaku penyalaan serta hubungannya dengan waktu start up dan temperatur api.

  oil burner

  Pemanfaatan biodiesel pada mesin industri dan komersil dipertegas dengan Peraturan Menteri ESDM No.20 Tahun 2014. Oleh karena itu, penting untuk melengkapi referensi terkait efek penggunaan biodiesel pada

  temperatur api dan juga dimensi api turut mempengaruhi kualitas pembakaran.

  number , flash point dan viskositas. Selain itu

  (Boyd, 2013). Ignition delay yang lama akan membuat tekanan tinggi dan mesin beroperasi secara kasar dan sehingga menyebabkan kehilangan daya yang besar (Aziz, 2010). Hal ini dipengaruhi oleh sifat – sifat bahan bakar seperti flash point, cetane

  x

  pada saat mengubah bahan bakar dan udara menjadi nyala api. Ignition delay berpengaruh besar terhadap proses pembakaran yaitu membuat pembakaran tertunda, sehingga pembakaran akan menghasilkan lebih banyak emisi. Ignition delay yang lama mempengaruhi penurunan particulare matter dan menaikkan NO

  Ignition delay adalah keterlambatan penyalaan

  untuk memompa bahan bakar dari tangki, menarik udara sekitar sehingga dapat mengubah bahan bakar dan udara menjadi nyala api.

2. METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian

E. Rangkaian Alat FUEL PUMP

  49.5 B10 3.072 82.3 10509.765

  Analisa Bahan Bakar Pengambilan Data Pengolahan Data

  Blending Bahan Bakar

  Peralatan Persiapan Bahan Bakar

  63.4 Persiapan

  57.5 B25 3.266 82 10447.754

  54.9 B20 3.164 82.3 10468.334

  ^VALVE _{FLAME RULLER APPARATUS} ^{I-4 I-5 BLENDING TANK FUEL FILTER BURNER} _CAMERA ^{TERMOCOUPLE SPOT 1 SPOT 2} Gambar 1. Rangkaian Alat Penelitian F.

   Diagram Alir Peneiltian Gambar 2. Diagram Alir Penelitian 3.

  B0 2.962 83.1 10737.175

  Cetane Number

  C) Heating Value (cal/gr)

  Gambaran Visual Prilaku Pembakaran (a) (b) (c) BXX Viskositas (cst) Flash Point ( o

  Tabel 1. Hasil analisa bahan bakar biodiesel solar.

  Dari hasil analisa bahan bakar biodiesel solar didapatkan data sifat fisik bahan bakar yang dapat dilihat pada table 1.

   HASIL DAN PEMBAHASAN A. Analisa Bahan Bakar

  47.4 B5 2.993 82.4 10613.707

  (d) (e) Gambar 3. Prilaku Api pada Campuran Bahan

  33.5

  20

  15

  10

  5

  35.0

  34.5

  34.0

  33.0

  Bakar a) B0 b) B5 c) B10 d) B20 e) B25 Gambar berikut menunjukkan visualisasi atau foto yang digunakan untuk melihat prilaku pembakaran masing-masing BXX. Gambar (a) adalah nyala api yang menggunakan minyak solar (B0) dimana nyala api terlihat tidak stabil dengan ada bagian api kecil yang terputus atau terlepas dari api utama dan nyala api terlihat lebih melebar ke arah vertikal. Kondisi api yang tidak stabil tersebut diduga dipengaruhi oleh kondisi udara lingkungan. Gambar (b) adalah B5, jangkauan api secara horizontal terlihat lebih pendek tetapi secara vertikal sedikit lebih besar. Dari gambar tampak nyala api B5 lebih stabil dibandingkan B0. Gambar (c) adalah B10 yang tampak jangkauan lidah apinya lebih panjang dan terlihat lebih ramping atau lurus dari B5 tetapi tidak lebih panjang dari B0 serta nyala api juga stabil. Sedangkan gambar (d) adalah B20 yang tampak jangkauan api horizontalnya paling panjang, tetapi terlihat tidak begitu stabil dibanding B5 dan B10. Terlihat terdapat api kecil yang putus dari api utama. Gambar (e) adalah B25, dimana kondisi nyala api tidak berbeda jauh dari kondisi nyala api pada B20 tetapi jangkauan api horizontalnya lebih pendek daripada B20.

  32.5

  32.0

  Dari hasil pengamatan tersebut menunjukkan bahwa campuran biodiesel-solar (BXX) tidak terlalu berpengaruh terhadap jangkauan api dimana jangkauan dari jilatan api tersebut menunjukkan perbedaan ukuran yang tidak terlalu berbeda. Pembakaran didefinisikan sebagai proses atau reaksi oksidasi yang sangat cepat antara bahan bakar dan oksidator dengan menimbulkan nyala atau panas. Perbandingan campuran bahan bakar dan udara memegang peranan penting dalam menentukan hasil proses pembakaran. Laju aliran campuran udara-bahan bakar dipertahankan konstan, maka nyala api akan tetap stabil (steady) (Rachmat, 2008). Sehingga dari teori diatas dapat disimpulkan bahwa salah satu faktor yang dapat mempengaruhi nyala api adalah komposisi antara campuran bahan bakar dan udara,

  terhadap Jangkauan Api Hasil pengukuran api terhadap variasi campuran bahan bakar BXX ditampilakan pada gambar 4. Jangkauan api horizontalnya berada pada kisaran 32 sampai 35 cm sehingga dari grafik tampak bahwa jangkauan api pada campuran bahan B0, B5, B10, B20, dan B25 memiliki perbedaan ukuran yang kecil.

  Gambar 4. Perbandingan Biodiesel Solar

  Selanjutnya dapat diperoleh ukuran jangkauan jilatan api secara horizontal masing- masing campuran bahan bakar (BXX). Dari gambar di atas tampak kelima campuran bahan bakar menampilkan jangkauan api horizontal yang tidak jauh berbeda. Untuk dapat mendukung gambar visual diatas, maka berikut akan ditampilkan grafik dari jangkauan horizontal api tersebut.

  Dari penampilan warna nyala api dari masing-masing BXX tidak terlihat perbedaan, namun asap yang paling banyak dihasilkan pada pembakaran B25, hal ini disebabkan karena B25 memiliki viskositas yang tinggi sehingga sulit untuk proses pengabutan dan atomisasi bahan bakar. Oleh karena itu, pembakaran yang terjadi tidak sempurna sehingga menimbulkan banyak asap.

  25 J a n g k a u a n A p i (c m ) % Biodiesel sedangkan campuran bahan bakar BXX tidak terlalu berpengaruh terhadap nyala api.

  Pengukuran Temperatur Api

  em p er a tu r ( ^o

  12

  12.33 Gambar 6. Pengaruh %biodiesel terhadap waktu start up pada burner.

  Dari tabel 6 dapat dilihat bahwa campuran biodiesel B25 memiliki waktu start

  up yang singkat. Hal ini dikarenakan karena B25 memiliki cetane number yang tinggi. Cetane number yang tinggi akan

  mempersingkat ignition delay sehingga akan mempercepat waktu start up. Selain itu, flash point pada B25 lebih rendah sehingga menyebabkan bahan bakar lebih mudah untuk menyala. Flash point yang tinggi menyebabkan bahan bakar lama terbakar (Aziz, 2010).

  4. KESIMPULAN

  Penambahan persentase biodiesel pada solar tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan terhadap gambaran visual Temperatur semakin menurun dengan semakin banyak campuran biodiesel. Waktu start up semakin singkat dengan semakin banyak penambahan biodiesel.

  170 190 210 230 250 270 290 310 330

  5

  10

  15

  20

  C) % Biodiesel T1 T2

  13

  10

  11

  12

  13

  14

  15

  16

  5

  10

  15

  20

  25 W a k tu ( d et ik ) % Biodiesel

  12

  12.67 B25

  Berdasarkan data hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat diketahui pengaruh campuran solar biodiesel terhadap temperatur api. Temperatur pada spot 1 (T1) dan temperatur pada spot 2 (T2) dapat dilihat pada gambar 5.

  14

  Gambar 5. Pengaruh Campuran Biodiesel

  Solar terhadap Temperatur Api Dari data tersebut dapat dilihat bahwa temperatur pada spot 2 lebih tinggi daripada temperatur spot 1. Hal ini dikarenakan oleh pada spot 2 adalah unburned zone, dimana partikel campuran biodiesel solar yang tidak terbakar dinaikkan temperaturnya oleh api pada

  reaction zone sehingga akan bereaksi lebih

  cepat dan meningkatkan kecepatan api. Dengan demikian turbulensi akan semakin meningkat sehingga penyebaran api yang terdistorsi oleh turbulensi akan meningkatkan luas daerah yang terbakar serta meningkatkan temperatur pada lidah api (M Zahurul Haq, 2011). Temperatur semakin menurun dengan semakin banyak campuran biodiesel pada bahan bakar. Hal ini disebabkan karena nilai kalor yang ada di bahan bakar. Semakin rendah nilai kalor bahan bakar maka temperatur api akan semakin turun.

  Pengaruh campuran biodiesel solar terhadap waktu start up pada burner

  Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, pengaruh campuran biodiesel solar terhadap waktu start up pada burner dapat dilihat pada tabel 2

  Tabel 2. Perbandingan waktu start up pada

  burner

  BXX Pengujian ke Rata-rata

  I II

  III

  B0

  14

  12

  14

  14.00 B5

  15

  14

  14

  14.33 B10

  15

  14

  15

  14.67 B20

  13

  13

25 T

  DAFTAR PUSTAKA Ariwibowo, Didik., Berkah Rodjar, Tony Suryo.

  Risnoyatiningsih, Sri. 2010. Biodiesel From

  Minyak Jarak Pagar Yang Diproduksi Secara Enzimatis Pada Mesin Disel.

  Semarang: Universitas Diponegoro. Kuti, O.A., dkk. 2011. Characteristics of the

  ignition and combustion of biodiesel fuel spray injected by a common-rail injection system for a direct-injection diesel engine. Japan: SAGE.

  Murni. 2010. Kaji Eksperimental Pengaruh

  Temperatur Biodiesel Minyak Sawit Terhadap Performansi Mesin Diesel Direct Injection Putaran Konstan .

  Semarang: Universitas Diponegoro. Ridwan., dkk. 2008. Karakteristik Ketel Pipa

  ApiKapasitas Uap 6000 Kg / Jam Berbahan Bakar Solar di PT. Mustika Ratu, Tbk. Depok : Fakultas Teknik Universitas Gunadarma.

  Advocado Seeds By Transesterfication Process.

  Dari Pembakaran Briket Tempurung Kelapa, Briket Serbuk Gergaji Kayu Jati, Briket Sekam Padi dan Briket Batubara. Yogyakarta: Prosiding Seminar

  Surabaya: Jurnal Teknik Kimia. Rochani, Ilyas. 2013. Pemanfaatan Limbah

  Kilang Minyak MFO 1000 cSt Yang diencerkan Dengan Solar, Sebagai Bahan Bakar Alternatif Pengganti Solar Pada Dry Kiln Industri Kecil Garam Desa Kaliori Kabupaten Rembang Jawa Tengah. Semarang: Politeknik Negeri

  Semarang. Taufiq. 2008. Perbandingan Temperatur.

  Universitas Indonesia. (lontar.ui.ac.id/file? file=digital/124886-

  R020885-Perbandingan temperatur- Literatur.pdf). Diakses pada 03 Oktober 2013.

  Yuan, W., dkk. 2009.Spray, Ignition, And

  Combustion Modeling Of Biodiesel Fuels For Investigating NO x Emissions.

  Nasional Tekim Kejuangan. Kurdi, Ojo. 2010. Uji Performa Biodiesel Dari

  Jamilatun, Siti. 2006. Kualitasi Sifat Penyalaan

  2011. Performa Mesin Diesel Berbahan

  Boyd, Marcus. 2013. The Emissions and

  Bakar Biodiesel Teroksidasi . Semarang: Universitas Diponegoro.

  Aziz, Isalmi. 2010. Uji Performa Mesin Diesel

  Menggunakan Biodiesel Dari Minyak Goreng Bekas . Jakarta: UIN Syarif

  Hidayatullah. Blomqvist, Per., Bror Persson. 2003.

  Spontaneous Ignition of Biofuels - A Literature Survey of Theoretical and Experimental Methods . Boras, Sweden.

  SP Swedish National Testing and Research Institute. Boyd, Marcus. 2007. The Autoignition

  Properties of Biodiesel Fuels. Australia: The University of Adelaide.

  Chemical Autoignition Delay of Biodiesel. Australia: The University of

  Mechanical Engineering Bangladesh University of Engineering & Technology (BUET)

  Adelaide. Chu, Hsin. 2011. Flame Temperature. China: National Cheng Kung University.

  Fadoli, dkk. 2011. Analisa Perbandingan Daya

  dan Konsumsi Bahan Bakar antara Pengapian Standar dengan Pengapian Menggunakan Booster pada Mesin Toyota Kijang Seri 7K. Tegal :

  Universitas Pancasakti Tegal. Gordon R.L., Mastorakos. 2007. Autoignition

  Of Monosiperse Biodiesel And Diesel Sprays In Turbulent Flows. UK:

  University of Cambridge. Haq, Zahurul. 2011. Internal Combustion

  Engines. Bangladesh: Department of

  Trans ASAE.