BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Persiapan bahan baku dilakukan di laboratorium PIK Proses Industri Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera utara selama 2 minggu. Pengujian dilakukan
di laboratorium motor bakar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara selama 2 minggu.
3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat
Alat yang dipakai dalam penelitian ini terdiri dari: 1.
Rangkaian peralatan pirolisis PBKG jenis polipropilena.
Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Pirolisis PBKG Reaktor Pirolisis
Tabung Gas Kondensor
Pemanas Erlenmeyer
Termometer
Universitas Sumatera Utara
2. Bom Kalorimeter
Bom Kalorimeter, Gambar 3.2, adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor nilai kalori yang dibebaskan pada pembakaran sempurna dalam
O
2
berlebih suatu senyawa, bahan makanan, bahan bakar. Sejumlah sampel ditempatkan pada tabung beroksigen yang tercelup dalam medium penyerap kalor
kalorimeter, dan sampel akan terbakar oleh api listrik dari kawat logam terpasang dalam tabung. Bom Kalorimeter terdiri dari tabung baja tebal dengan tutup kedap
udara. Sejumlah tertentu zat yang akan diuji ditempatkan dalam cawan platina dan
sebuah kumparan besi yang diketahui beratnyayang juga akan dibakar ditempatkan pula pada cawan platina sedemikian sehingga menempel pada zat yang akan diuji.
Kalorimeter bom kemudian ditutup dan tutupnya lalu dikencangkan. Setelah itu bom diisi dengan O
2
hingga tekanannya mencapai 25 atm. Kemudian bom dimasukkan ke dalam kalorimeter yang diisi air. Setelah semuanya tersusun, sejumlah tertentu aliran
listrik dialirkan ke kawat besi dan setelah terjadi pambakaran, kenaikan suhu diukur. Berikut ini adalah gambar bom kalorimeter.
Gambar 3.2 Bom Kalorimeter
Universitas Sumatera Utara
3. Mesin Diesel Small engine test TD115-MKII
Mesin diesel juga disebut Motor Penyalaan Kompresi, Gambar 3.3, oleh karena penyalaannya dilakukan dengan menyemprotkan bahan bakar ke dalam udara yang
telah bertekanan dan bertemperatur ringgi sebagai akibat dari proses kompresi di dalam ruang bakar. Berikut ini adalah Gambar mesin diesel small engine test TD-
115-MKII.
Gambar 3.3 Mesin Diesel Small engine test TD115-MKII Spesifikasi:
Model : TD115-MKII
Type : 1 Silinder, 4 Langkah, dan Horizontal
Max output : 4.2 kW
Rated output : 2.5 kW
Max speed : 3750 rpm
4. Tec Equpment TD-114
Tec equipment TD-114 digunakan untuk melihat data keluaran yang akan digunakan untuk perhitungan performansi mesin. Data keluaran yang diambil antara
lain; Putaran RPM, Torsi Nm, Suhu Exhaust
o
C, dan Tekanan Udara mmH
2
O. Tec Equipment TD-114 ditunjukkan pada Gambar 3.4 di bawah ini:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.4 Tec Equipment TD-114
3.2.2. Bahan Baku
Bahan baku yang digunakan adalah plastik bekas kemasan gelas PBKG jenis polipropilena dan katalis yang digunakan yaitu Silika Gel.
Bahan baku utama yaitu polipropilena disediakan berdasarkan prosedur berikut:
1. Polipropilena diperoleh dari Plastik Bekas Kemasan Gelas PBKG dicuci.
2. PBKG dipotong dengan ukuran 2 x 2 cm
3. Potongan PBKG ini disediakan sebanyak ± 4 kg.
Gambar berikut ini adalah gambar potongan plastik Jenis PBKG yang sudah dipotong kecil-kecil.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.5 Plastik Bekas Kemasan Gelas yang telah di potong kecil
3.2.3 Proses Pirolisis Polipropilena dari PBKG
Prosedur pirolisis dilakukan melalui beberapa tahapan proses diantaranya
sebagai berikut:
1. Memasang pipa sambungan antara lubang pengeluaran gas pirolisis dengan
unit pendingin dan sambungan antara unit pendingin dengan tempat minyak pirolisis.
2. Memasang thermocouple ke dalam reaktor, dan menyambungnya dengan
thermocouple reader kemudian menghidupkanya. 3.
Memanaskan reaktor pirolisis dengan menggunakan gas LPG hingga suhu mencapai 300ºC.
4. Mengalirkan air pada unit pendingin.
5. Hentikan pemanasan dan buka tutup reaktor.
6. Memasukkan plastik bekas kemasan gelas PBKG jenis PP Polipropilena
sejumlah 0.5 kg ke dalam reaktor pirolisis dan katalis silika gel. 7.
Memanaskan reaktor pirolisis dengan menggunakan gas LPG yang sebelumnya turun pada saat plastik dimasukkan, hingga mencapai suhu ideal untuk proses
yaitu 300ºC. 8.
Setelah proses pirolisis selesai maka minyak hasil pirolisis tersebut diambil. 9.
Mematikan pemanas LPG dan kumpulkan minyak hasil proses ke dalam satu wadah botol hingga mencapai jumlah yang ingin di uji yaitu 2,4 liter.
Universitas Sumatera Utara
Untuk lebih ringkasnya prosedur proses pirolisis pembuatan bahan bakar yang dilakukan dapat dilihat melalui melalui diagram alir pada Gambar di bawah ini.
Gambar 3.6 Diagram Alir Prosedur Proses Pirolisis Polipropilena dari PBKG Mulai
Pasang Pipa sambungan air pendingin dari kran ke reaktor
Kompor gas di hidupkan
Tunggu sampai thermocouple mencapai suhu ideal untuk proses pirolisis yaitu 300
o
C
Plastik Bekas Kemasan Gelas PBKG yang telah di potong kecil di masukan ke tungku sebanyak 500 gram beserta katalis silika gel dengan
perbandingan 2 ; 10
Proses berlangsung selama ± 2 jam
Buka kran dan tampung hasil proses pirolisis di Beaker Glass
Selesai
Universitas Sumatera Utara
3.2.4 Persentase pencampuran bahan bakar dengan pertadex
Pencampuran bahan bakar yang kita lakukan pada persentase 5, 10, 15, 20 dan 25 dari volume bahan bakar. Artinya, untuk persentase campuran 5
pada 1 liter bahan bakar didalamnya terkandung 50 ml minyak polipropilena cair dan 950 ml bahan bakar Pertadex, demikian pada tiap-tiap variasi persentase bahan bakar
lain. Dasar diambilnya persentase tersebut, karena pada rentang 5-30 pencampuran tersebut, daya dan efisiensi termal bernilai optimum, namun diatas nilai tersebut telah
mengalami penurunan. Gambar 3.7 berikut ini menunjukkan persentase campuran yang di buat.
Gambar 3.7 Persentase campuran bahan bakar pertadex dan polipropilena cair
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. 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.
Universitas Sumatera Utara
3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian
Parameter yang akan ditinjau dalam pengujian ini adalah : 1.
Torsi motor, T Nm 2.
Daya motor, P
b
N 3.
Laju aliran bahan bakar, mf kgjam 4.
Rasio udara dengan bahan bakar, AFR 5.
Konsumsi bahan bakar spesifik, Sfc grkWh 6.
Daya aktual, P
a
kW 7.
Efisiensi Termal , η
th
8. Efisiensi volumetrik
, η
v
9. Heat Loss W
10. Persentase Heat Loss
3.6 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.
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, 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.
Universitas Sumatera Utara
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.
11. Menempatkan termometer melalui lubang pada tutup kalorimeter.
12. Menghidupkan elektromotor selama 5 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.
Universitas Sumatera Utara
3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel
Kategori