Analisis Unjuk Kerja Mesin Diesel Satu Silinder Mengunakan Supercarjer Berbahan Bakar Campuran Pertadex Dengan Biodiesel Dedak Padi

ANALISIS UNJUK KERJA MESIN DIESEL SATU SILINDER
MENGGUNAKAN SUPERCARJER BERBAHAN BAKAR
CAMPURAN PERTADEX DENGAN BIODIESEL DEDAK
PADI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

ARNOL JEFRI PANJAITAN
NIM : 110401102

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Populasi penduduk di dunia terus meningkat sehingga kebutuhan bahan bakar
fosil juga meningkat . Hal inilah yang mengharuskan kita untuk mencari sumbersumber lain diluar minyak dan gas bumi atau yang dapat dikatakan bahan bakar

alternatif, salah satunya ialah penggunaan dedak padi untuk menghasilkan dedak
padi. Kandungan asam lemak bebas yang tinggi, dedak padi dapat dikonversi
menjadi biodiesel. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa performansi mesin
diesel TD-115 serta melihat pengaruh dari panambahan supercarjer dengan
menggunakan bahan bakar alternatif campuran pertadex dengan 5%, 10%, 15%,
20%, 25%, 30% biodiesel dedak padi. Tahapan kerja yang dilakukan dalam
penelitian ini, pembuatan biodiesel dengan transesterifikasi, pencampuran
biodiesel dengan pertadex, pengujian nila kalor pada bom kalorimeter, dan
pengujian performansi mesin diesel.Dari riset ini diperoleh bahwa daya, AFR ,
efisiensi termal aktual, efisiensi volumetris, heat loss serta prensentase heat loss
menurun akibat semakin banyak biodiesel yang digunakan, sedangkan nilai
konsumsi bahan bakar spesifik dan laju aliran massa bahan bakar meningkat.
Dibandingkan dengan tanpa penggunaan supercarjer, nilai efisiensi termal aktual
rata-rata meningkat 13% akibat penggunaan supercarjer.
Kata Kunci: Biodiesel, Dedak Padi, Performansi Mesin Diesel, Supercarjer.

Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT
The world's population continues to increase so the need for fossil fuels has also

increased. This is what requires us to look for other sources beyond oil and gas or
alternative fuels can be said, one of which is the use of rice bran to produce rice
bran. Free fatty acid content is high, rice bran can be converted into biodiesel.
This study aims to analyze the performance of TD-115 diesel engine and see the
effect of the addition supercarjer using alternative fuel blend Pertadex with 5%,
10%, 15%, 20%, 25%, 30% biodiesel rice bran. Stages of work done in this study,
the manufacture of biodiesel by transesterification, blending biodiesel with
Pertadex, indigo testing heat in a bomb calorimeter, and performance testing of
diesel engines. From this research is obtained that power, AFR, the actual thermal
efficiency, volumetric efficiency, heat loss and heat loss prensentase decreased as
more biodiesel is used, while the value of specific fuel consumption and fuel mass
flow rate increases. Compared with no use supercarjer, the value of the actual
thermal efficiency of an average increase of 13% due to the use supercarjer.
Key Words: Biodiesel, Rice Bran, Diesel Engine Performance, Supercharger.

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas
berkat, kasih, kekuatan dan kesehatan yang diberikan selama pengerjaan skripsi

ini, sehingga skripsi ini dapat saya selesaikan.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan
untuk mencapai gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara. Adapun yangmenjadi judul skripsi ini yaitu:
“Analisis Unjuk Kerja Mesin DieselSatu Silinder Mengunakan Supercarjer
Berbahan Bakar Campuran Pertadex Dengan Biodiesel Dedak Padi”
Dalam penulisan skripsi ini tidak sedikit hambatan yang dihadapi oleh
penulis. Untuk itu penulis secara khusus menyampaikan terima kasih kepada
dosen pembimbing Bapak Ir.Tekad Sitepu, MT yang telah bersedia meluangkan
waktunya untuk memberikan saran dan membimbing serta sumbangan pikiran
bagi penulisan skripsi ini.
Selama penulisan skripsi ini, penulis juga mendapat banyak bantuan dari
berbagai pihak. Oleh karena itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada:
1.

Kedua Orang Tua saya D. Panjaitan dan M. Br. Marpaung yang mendoakan
dan mendukung penulis dalam pengerjaan Skripsi ini.

2.

Bapak Dr.Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin
Fakultas Teknik USU.

3.

Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik
Mesin Universitas Sumatera.

4.

Bapak Ir. Alfian Hamsi, MSc dan Bapak Ir. A Halm Nasution, MSc. Selaku
dosen penguji.

5.

Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin USU,
yang telah banyak membantu penulis dan memberikan bimbingan selama
perkuliahan.

6.

Tandem TA awak yang setia Ady Ansyari Sirait

7.

Saudaraku , abang Sonang Panjaitan, kakak Nella Panjaitan, kakak Marlina
Panjaitan, abang Juara Panjaitan, dan adik saya Marlon Brando Panjaitan.

Universitas Sumatera Utara

8.

Seluruh teman-teman penulis, baik teman satu angkatan 2011 juga temanteman yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah menemani
dan memberikan masukan serta semangat kepada penulis.

9.

Rekan-rekan saya dari As Keling yang telah mendorong, memotivasi dan
mendoakan penulis dalam penyelesaian Skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna,oleh karena

itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi
penyempurnaan dimasa mendatang.
Akhirnya penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Terima kasih.

Medan,

2016

Penulis,

ARNOL JEFRI PANJAITAN
NIM. 110401102

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
ABSTRAK .......................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ........................................................................................ iii

DAFTAR ISI ....................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xi
DAFTAR NOTASI ............................................................................................ xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1
1.2 Tujuan Pengujian ............................................................................ 2
1.3 Batasan Masalah ............................................................................. 2
1.4 Manfaat Pengujian .......................................................................... 3
1.5 Metodologi Penulisan ..................................................................... 4
1.6 Sistematika Penulisan ..................................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1

Biodiesel ...................................................................................... 6
2.1.1

Sejarah penggunaan biodiesel ......................................... 6

2.1.2

Definisi Biodiesel ............................................................ 8

2.1.3

Pembuatan Biodiesel ....................................................... 9

2.2

Pertadex ....................................................................................... 14

2.3

Biodiesel dari bahan-bahan lainnya............................................. 15
2.3.1 Biodiesel dari Bahan Baku Biji Karet ................................ 15

Universitas Sumatera Utara

2.3.2 Biodiesel dari Bahan Baku Kelapa ..................................... 15

2.3.3Biodiesel dari Bahan Baku Sawit ........................................ 17
2.3.4 Biodiesel dari Bahan Baku Minyak Wijen ......................... 19
2.4

Komposisi Bahan Baku Minyak Dedak Padi .............................. 21

2.5

Mesin Diesel ................................................................................ 23
2.5.1 Prinsip Kerja Mesin Diesel ................................................. 25
2.5.2 Performansi Mesin Diesel .................................................. 26

2.6
BAB III

Supercarjer ................................................................................... 33
METODE PENELITIAN

3.1

Waktu Dan Tempat...................................................................... 36

3.2

Alat Dan Bahan ........................................................................... 36
3.2.1 Alat ..................................................................................... 36
3.2.2 Bahan .................................................................................. 38
3.2.2.1 Persiapan Bahan Baku.................................................. 38
3.2.2.2 Bahan Baku....................................................................43

3.3

Metode Pengumpulan Data ......................................................... 43

3.4

Metode Pengolahan Data ............................................................. 43

3.5

Pengamatan Dan Tahap Pengujian .............................................. 43

3.6

Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ............................. 44

3.7

Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel ........................... 46

3.8

Set Up alat ................................................................................... 48

BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN

Universitas Sumatera Utara

4.1

Biodiesel Dedak Padi .................................................................. 51

4.2

Hasil Pengujian Bom Kalorimeter............................................... 52

4.3

Hasil pengujian Engine Test Bed TD -111.................................. 54
4.3.1 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertadex ................ 54
4.3.2Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertadex +
Biodiesel Dedak Padi 5%................................................... 54
4.3.3Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertadex +
Biodiesel Dedak Padi 10%................................................. 55
4.3.4Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertadex +
Biodiesel Dedak Padi 15%................................................. 55
4.3.5Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertadex +
Biodiesel Dedak Padi 20%................................................. 56
4.3.6Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertadex +
Biodiesel Dedak Padi 25%................................................. 57
4.3.7Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertadex +
Biodiesel Dedak Padi 30%................................................. 57

4.4

Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel ................................ 58
4.4.1 Daya .................................................................................. 58
4.4.2 Laju aliran bahan bakar ...................................................... 61
4.4.3Rasio Udara Bahan bakar .................................................... 63
4.4.4Efisiensi Volumetris ............................................................ 66
4.4.5 Daya Aktual ........................................................................ 69
4.4.6 Effesiensi Termal Aktual ................................................... 72
4.4.7Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ......................................... 74

Universitas Sumatera Utara

4.4.8Heat Loss ............................................................................. 77
4.4.9Persentase Heat Loss ........................................................... 79
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1

Kesimpulan .................................................................................. 82

5.2

Saran ........................................................................................... 83

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 84
LAMPIRAN ........................................................................................................ xiv

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1Diagram Alir Biodiesel ............................................................... 10
Gambar 2.2Diagram P-v ...................................................................................24
Gambar 2.3 DiagramT-S .....................................................................................24
Gambar 2.4 Prinsip Kerja Mesin Diesel ........................................................26
Gambar 2.5 Viscous Flow Meter ........................................................................30
Gambar 2.6 Supercarjer ......................................................................................35
Gambar 3.1 Mesin Diesel Small engine Test TD111-MKII ..............................36
Gambar 3.2 Supercarjer ......................................................................................37
Gambar 3.3 Tec Equipment TD-114...................................................................37
Gambar 3.4 Minyak Dedak Padi .........................................................................38
Gambar 3.5 Transesterifikasi ..............................................................................39
Gambar 3.6 Pemisahan Minyak Transesterifikasi dari Gliserol .........................39
Gambar 3.7 Proses Pencucian Biodiesel .............................................................40
Gambar 3.8 Biodiesel Dedak Padi ......................................................................40
Gambar 3.9 Diagram pembuatan biodiesel dedak padi ......................................42
Gambar 3.10 Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ..............................................46
Gambar 3.11 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin .................................47
Gambar 3.12 Set Up Alat ....................................................................................48
Gambar 3.13 Set-up pengujian performansi mesin diesel ..................................49
Gambar 4.1 Grafik Daya vs Putaran mesin untuk beban 3.5 kg .........................60
Gambar 4.2 Grafik Daya vs Putaran untuk beban 4.5 kg....................................60
Gambar 4.3 Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 3.5 kg .............................62
Gambar 4.4 Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 4.5 kg .............................63
Gambar 4.6 Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg .................65
Gambar 4.7 Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg .................66

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.8 Grafik efisiensi volumetrik vs putaran mesin pada beban 3.5 kg ...68
Gambar 4.9 Grafik efisiensi volumetrik vs putaran mesin pada beban 4.5 kg ...69
Gambar 4.10 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg ...71
Gambar 4.11 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg ...71
Gambar 4.12 Efisiensi termal aktual vs putaran mesin pada pembebanan
3.5 kg .............................................................................................73
Gambar 4.13 Efisiensi Termal Aktual vs Putaran mesin pada pembebanan
4.5 kg ................................................................................................. 74

Gambar 4.14 SFC vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg ...........................76
Gambar 4.15 SFC vs Putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg ...........................76
Gambar 4.16 Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg ..................78
Gambar 4.17 Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg ..................79
Gambar 4.18 Persentase Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan
3.5 kg .............................................................................................81
Gambar 4.19 Persentase Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan
4.5 kg .............................................................................................81

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Karateristik dan standar biodiesel .......................................................8
Tabel2.2 KomposisiAsamLemakMinyakKelapa ................................................17
Tabel2.3KarakteristikMinyakSawit ....................................................................18
Tabel2.4KomposisiKomponenTrigliseridaAsamLemak
padaMinyakSawitdariBerbagaiSumber ..............................................18
Tabel2.5KandunganMinor(Komponennon-Trigliserida)MinyakSawit ..............19
Tabel2.6TabelSpesifikasiKualitas ......................................................................20
Tabel2.7TabelProfilAsamLemakBebas ..............................................................20
Tabel 2.8 Karakteristik Minyak Dedak ...............................................................22
Tabel 2.9 Komposisi Asam Lemak dalam Minyak ............................................22
Tabel 4.1 Karakteristik Biodiesel dedak padi .....................................................51
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter ......................................................53
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertadex ................................54
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertadex + Biodiesel
Dedak Padi 5% ...................................................................................54
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertadex + Biodiesel
Dedak Padi 10% .................................................................................55
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertadex + Biodiesel
Dedak Padi 15% .................................................................................56
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertadex + Biodiesel
Dedak Padi 20% .................................................................................56
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertadex + Biodiesel
Dedak Padi 25% .................................................................................57
Tabel 4.9 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertadex + Biodiesel
Dedak Padi 30% .................................................................................57
Tabel 4.10 Data Perhitungan Untuk Daya ..........................................................59
Tabel 4.11 Laju Aliran Bahan Bakar ..................................................................61
Tabel 4.12 Air Fuel Ratio....................................................................................64
Tabel 4.13 Efisiensi Volumetris.........................................................................67
Tabel 4.14 Grafik Daya Aktual ...........................................................................70
Tabel 4.15 Efisiensi termal aktual .......................................................................72

Universitas Sumatera Utara

Tabel 4.16 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik.......................................................75
Tabel 4.17 Heat Losses .......................................................................................77
Tabel 4.18 Persentase Heat Loss .........................................................................80

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI
Simbol
HHV

Keterangan

Satuan

Nilai kalor bahan bakar atas

KJ/Kg

LHV

Nilai kalor bahan bakar bawah

M

Persentase kandungan air dalam bahan bakar %

H2

Jumlah hidrogen dalam bahan bakar

Pb

Daya poros

T

Torsi

Nm

n

Putaran

RPM

SFC

Konsumsi bahan bakar spesifik

Kg/KW.hṁf

Laju aliran bahan bakar

Sgf

Specific gravity

t

Waktu

h

Ƞb

efisiensi termal

%

CV

Nilai kalor bahan bakar

Heat Loss

Kehilangan panas

W

% Heat Loss

Persentase Heat Loss

%

Vf

Volume bahan bakar yang di uji

ml

AFR

Rasio udara dengan bahan bakar

ṁa

Laju aliran massa udara

CF

KJ/Kg

%
W

Kg/h

kJ/kgoC

Kg/h
Ƞv

Faktor koreksi
Efisiensi volumetrik

%

Ƞm

Efisiensi mekanis

%

ρa

Kerapatan udara

Kg

Ta

Suhu udara luar (ambient)

0

C

Te

Suhu gas buang(exausht)

0

C

Universitas Sumatera Utara