Royland E.T. Hutauruk : Kajian Experimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B- 04 Dan Solar Murni Terhadap Performansi Motor Diesel Serta Emisi Gas Buang, 2010.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan tempat
Pengujian dilakukan di laboratorium motor bakar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara selama 3 bulan 3 minggu.
3.2 Bahan dan alat
3.2.1 Bahan
Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah bahan bakar biodiesel dari minyak kelapa sawit .
3.2.2 Alat
Alat yang dipakai dalam eksperimental ini terdiri dari : 1.
Mesin diesel 4-langkah 4-silinder TecQuipment type. TD4A 001 . 2.
Bom kalorimeter untuk mengukur nilai kalor bahan bakar. 3.
Untuk emisi gas buang menggunakan alat uji auto gas analizer. 4.
Alat bantu perbengkelan, seperti : kunci pas, kunci Inggris, kunci ring, kunci L, obeng, tang, palu, kertas amplas dan lain sebagainya.
5. Stop watch, untuk menentukan waktu yang dibutuhkan mesin uji untuk
menghabiskan bahan bakar dengan volume sebanyak 100 ml. 6.
Termometer, untuk menghitung perubahan suhu yang terjadi antara sebelum masuk dan setelah keluar air cooler.
3.3 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.
Royland E.T. Hutauruk : Kajian Experimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B- 04 Dan Solar Murni Terhadap Performansi Motor Diesel Serta Emisi Gas Buang, 2010.
b. Data sekunder, merupakan data yang diperoleh dari hasil penelitian karakteristik bahan bakar biodiesel yang dilakukan oleh Pusat Penelitian
Kelapa Sawit PPKS Medan dan data mengenai karakteristik bahan bakar solar dari pertamina.
3.4 Metode Pengolahan Data
Data yang diperoleh dari data primer dan data sekunder diolah ke dalam rumus empiris, kemidian data dari perhitungan disajikan dalam bentuk tabulasi
dan grafik. 3.5 Pengamatan dan tahap pengujian
Pada penelitian yang akan diamati adalah : 1.
Parameter torsi T dan parameter daya P
B
. 2.
Parameter konsumsi bahan bakar spesifik sfc. 3.
Rasio perbandingan udara bahan bakar AFR. 4.
Efisiensi volumetris
v
η . 5.
Effisiensi thermal brake
b
η . 6.
Parameter komposisi gas buang.
Prosedur pengujian dapat dibagi beberapa tahap, yaitu : 1.
Pengujian nilai kalor bahan bakar. 2.
Pengujian motor diesel dengan bahan bakar solar murni. 3.
Pengujian motor diesel dengan bahan bakar campuran 4 biodiesel dimethil ester B-04 dan 96 solar.
Royland E.T. Hutauruk : Kajian Experimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B- 04 Dan Solar Murni Terhadap Performansi Motor Diesel Serta Emisi Gas Buang, 2010.
3.5 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
Alat yang digunakan dalam pengukuran nilai kalor bahan bakar ini adalah alat uji “Bom Kalorimeter”.
Gambar 3.1 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. -
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 saklar, untuk menghubungkan arus listrik ke tangkai penyala pada tabung bom.
- Kawat penyala busur nyala, untuk menyalakan bahan bakar yang diuji.
- Cawan, untuk tempat bahan bakar di dalam tabung bom.
- Pinset untuk memasang busur nyala pada tangkai penyala, dan cawan pada
dudukannya.
Royland E.T. Hutauruk : Kajian Experimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B- 04 Dan Solar Murni Terhadap Performansi Motor Diesel Serta Emisi Gas Buang, 2010.
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 dilengkapi dengan pengaduk. 10.
Menghubungkan dan mengatur posisi pengaduk pada elektromotor. 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 pendingin 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.
Diagram alir pengujian nilai kalor bahan bakar yang dilakukan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.2
Royland E.T. Hutauruk : Kajian Experimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B- 04 Dan Solar Murni Terhadap Performansi Motor Diesel Serta Emisi Gas Buang, 2010.
a Mulai
b
Berat sampel bahan
bakar 0,20 gram
Volume air pendingin: 1250 ml
Tekanan oksigen 30
Bar Pengujian =
5 kali
HHV
Rata - rata
=
5
5 1
i i
HHV
=
Σ
Jkg Melakukan pengadukan terhadap
air pendingin selama 5 menit
Mencatat temperatur air pendingin T
1 O
C
Menyalakan bahan bakar
Selesai
Melanjutkan pengadukan terhadap air pendingin selama 5 menit
Mencatat kembali temperatur air pendingin T
2 O
C
Menghitung HHV bahan bakar : HHV = T
2
– T
1
– T
kp
x C
v
x 1000 Jkg
a b
Royland E.T. Hutauruk : Kajian Experimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B- 04 Dan Solar Murni Terhadap Performansi Motor Diesel Serta Emisi Gas Buang, 2010.
Gambar 3.2 Diagram alir Pengujian nilai kalor bahan bakar. 3.6 Prosedur Pengujian Performansi Motor Diesel
Disini dilakukan pengujian dengan menggunakan mesin diesel 4-langkah 4-silinder TecQuipment type. TD4A 001 .
Gambar 3.3 Mesin uji TD4 A 001
Gambar 3.4 TD4 A 001 4–Stroke Diesel Engine
Royland E.T. Hutauruk : Kajian Experimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B- 04 Dan Solar Murni Terhadap Performansi Motor Diesel Serta Emisi Gas Buang, 2010.
Tabel 3.1 Spesifikasi Mesin Diesel TD4A 4-langkah
TD111 4-Stroke Diesel Engine
Type TecQuipment TD4A 001
Langkah dan diameter 3,125 inch-nominal dan 3,5 inch
Kompresi ratio 22 : 1
Kapasitas 107 inch
3
1,76 liter Valve type clearance
0,012 inch 0,30 mm dingin Firing order
1-3-4-2
Sumber : Panduan Praktikum Motor Bakar Diesel Laboratorium Motor Bakar
Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.
Mesin ini juga dilengkapi dengan TD4 A 001 Instrumentation Unit dengan spesifikasi sebagai berikut :
Gambar 3.5 TD4 A 001 Instrumentation Unit
Royland E.T. Hutauruk : Kajian Experimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B- 04 Dan Solar Murni Terhadap Performansi Motor Diesel Serta Emisi Gas Buang, 2010.
Tabel 3.2 Spesifikasi TD4 A 001 Instrument Unit
TD4 A 001 Instrument Unit
Fuel Tank Capasity 10 liters
Fast Flow Pipette Graduated in 8 ml, 16 ml and 32 ml
Tachometer 0–5000 revmin
Torque Meter 0–70 Nm
Exhaust Temperature Meter 0–1200
C Air Flow Manometer
Calibrated 0–40 mm water gauge
Sumber : Panduan Praktikum Motor Bakar Diesel Laboratorium Motor Bakar
Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.
Pada pengujian ini, akan diteliti performansi motor diesel serta komposisi emisi gas buang . Pengujian ini dilakukan pada 5 tingkat putaran mesin, yaitu :
1000,1400,1800,2200,2600 dan 2800 rpm serta 2 variasi beban yaitu : 10 kg dan 25 kg.
Sebelum pengujian dilakukan, terlebih dahulu dilakukan pengkalibrasian terhadap torquemeter yang terdapat pada instrumentasi mesin uji dengan langkah–
langkah sebagai berikut : 1.
Menghubungkan unit instrumentasi mesin kesumber arus listrik. 2.
Memutar tombol span searah jarum jam sampai posisi maksimum. 3.
Mengguncangkanmenggetarkan mesin pada bagian lengan beban. 4.
Memutar tombol zero, hingga jarum torquemetre menunjukkan angka nol. 5.
Memastikan bahwa penunjukan angka nol oleh torquemeter telah akurat dengan mengguncangkan mesin kembali.
6. Menggantung beban sebesar 10 kg pada lengan beban.
7. Mengguncangkanmenggetarkan mesin sampai posisi jarum torquemeter
menunjukkan angka yang tetap. 8.
Melepaskan beban dari lengan beban.
Royland E.T. Hutauruk : Kajian Experimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B- 04 Dan Solar Murni Terhadap Performansi Motor Diesel Serta Emisi Gas Buang, 2010.
Pengkalibrasian ini dilakukan setiap kali akan dilakukan pengujian sebelum mesin dihidupkan. Setelah dilakukan pengkalibrasian, maka pengujian
dapat dilakukan dengan langkah–langkah sebagai berikut : 1.
Menghidupkan pompa air pendingin dan memastikan sirkulasi air pendingin mengalir dengan lancar melalui mesin.
2. Menghidupkan mesin dengan cara menarik tali starter, memanaskan mesin
selama 15–20 menit pada putaran rendah ± 1500 rpm. 3.
Mengatur putaran mesin pada 1500 rpm dengan menggunakan tuas kecepatan dan memastikannya melalui pembacaan tachometer.
4. Menggantung beban sebesar 1 kg pada lengan beban.
5. Menutup saluran bahan bakar dari tangki dengan memutar katup saluran
bahan bakar sehingga permukaan bahan bakar didalam pipette turun. 6.
Mencatat waktu yang dibutuhkan mesin untuk menghabiskan 100 ml bahan bakar dengan menggunakan stopwatch dengan memperhatikan ketinggian
permukaan bahan bakar didalam pipette. 7.
Mencatat torsi melalui pembacaan torquemeter, temperatur gas buang melalui exhaust temperature meter, dan tekanan udara masuk melalui air flow
manometer. 8.
Membuka katup bahan bakar sehingga pipette kembali terisi oleh bahan bakar yang berasal dari tangki.
9. Mengulang pengujian untuk variasi putaran dan beban mesin.
Diagram alir pengujian performansi motor bakar diesel yang dilakukan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.6.
Royland E.T. Hutauruk : Kajian Experimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B- 04 Dan Solar Murni Terhadap Performansi Motor Diesel Serta Emisi Gas Buang, 2010.
Gambar 3.6 Diagram alir Pengujian performansi motor bakar diesel
Mulai
Volume Uji bahan bakar :
100 ml
Temperatur udara : 27
O
C
Tekanan udara: 1 bar
Putaran: n rpm
Beban: L kg
Mencatat waktu yang dibutuhkan
untuk menghabiskan 100 ml bahan bakar.
Mencatat Torsi
Mencatat temperatur gas buang
Mencatat tekanan udara masuk mm
H2O
Menganalisa data hasil pembacaan alat ukur dengan rumus empiris
Mengulang pengujian dengan beban, putaran yang berbeda.
Selesai
Royland E.T. Hutauruk : Kajian Experimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B- 04 Dan Solar Murni Terhadap Performansi Motor Diesel Serta Emisi Gas Buang, 2010.
3.7 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang
